Đồ án điện tử viễn thông : hệ thống đo mực nước và bơm nước tự động sử dụng vi điều khiển PIC 16f887

BỘ BỘ
GIÁO
DỤC
VÀ VÀ
ĐÀO
TẠO
GIÁO
DỤC
ĐÀO
TẠO
TRƯỜNG
ĐẠIĐẠI
HỌC
SƯ PHẠM
KỸ KỸ
THUẬT
TP. TP.
HỒ HỒ
CHÍCHÍ
MINH
TRƯỜNG
HỌC
SƯ PHẠM
THUẬT
MINH
KHOA
ĐIỆN
ĐIỆN
TỬ TỬ
KHOA
ĐIỆN

ĐIỆN
BỘ BỘ
MÔN
KỸ KỸ
THUẬT
MÁY
TÍNH
- VIỄN
THÔNG
MÔN
THUẬT
MÁY
TÍNH
- VIỄN
THÔNG
-------------------------------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1
NGÀNH : CÔNG NGHỆ
KỸ
THUẬT
TỬ TRUYỀN THÔNG
ĐỒ ÁN
MÔN
HỌCĐIỆN
1
Đề tài
:
NGÀNH:
CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG

Đề tài:

MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÁY BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG VÀ
HIỂN
THỊ
MỰC
NƯỚC
MẠCH ĐIỀU KHIỂN
MÁY
BƠM
NƯỚC
TỰ ĐỘNG VÀ
DÙNG
VI ĐIỀU
HIỂN THỊ
MỰCKHIỂN
NƯỚC 16F887
DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN 16F887

Giảng viên hướng dẫn: ThS HUỲNH THỊ THU HIỀN
Giảng viên hướng dẫn: ThS HUỲNH THỊ THU HIỀN
Sinh viên thực hiện: 1. LÃ PHƯƠNG DUY
MSSV: DUY
14141038
Sinh viên thực hiện: 1. LÃ PHƯƠNG
MSSV:

141410382. LẠI THỊ THU THẢO
MSSV: 14141286
2. LẠI THỊ THU THẢO

14141286

TP. HỒ CHÍ MINH – 06/2017


LỜI CẢM ƠN
Em xin tỏ lòng kính trọng và cảm ơn tới Cô ThS Huỳnh Thị Thu Hiền vì đã chấp
nhận, cải tiến đề tài và tận tình hướng dẫn giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đồ
án này.
Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô trong Khoa Điện – Điện tử đã truyền
đạt cho em những kiến thức cần thiết để em có thể vận dụng thực tiễn, thực hiện được
đồ án này.
Em cũng rất trân trọng sự giúp đỡ của các bạn bè trong và ngoài lớp trong thời
gian thực hiện đồ án.
Vì thời gian và lượng kiễn thức có hạn nên việc thực hiện đồ án không thể tránh
khỏi việc có một số sai sót, mong thầy cô thông cảm.
Em xin chân thành cảm ơn!


PHIẾU THÔNG TIN ĐỒ ÁN
1. Thông tin sinh viên
Họ và tên: 1.Lã Phương Duy
MSSV: 14141038
Mail: SĐT: 0905452796
2.Lại Thị Thu Thảo
MSSV: 14141286
Mail: SĐT: 01656417729
2. Thông tin đề tài
Tên của đề tài: Thiết kế và thi công mạch điều khiển máy bơm nước tự động và
hiển thị mực nước dùng vi điều khiển PIC16f887.

Đồ án môn học được thực hiện tại: Bộ môn Kỹ Thuật Máy Tính- Viễn Thông,
Khoa Điện - Điện Tử, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí
Minh.
Thời gian thực hiện: Từ ngày 27/3/2017 đến 15/6/2017.
3. Các nhiệm vụ cụ thể của đề tài
 Tìm hiểu tình hình nhu cầu thực tiễn.
Thực hiện mạch điều khiển đèn máy bơm nước tự động và hiển thị mực nước
dùng vi điều khiển PIC16f887.
 Trình bày báo cáo và nộp sản phẩm.
4. Lời cam đoan của sinh viên
Tôi xin cam đoan những lí thuyết trình bày là sự tham khảo các tài liệu sách, tài
liệu trên mạng có nguồn gốc rõ ràng. Và việc thiết kế, thi công mạch là do tôi thực
hiện, không có sao chép bất kì nguồn nào.
Tp.HCM, ngày tháng 6 năm 2016
SV thực hiện đồ án

Lã Phương Duy
Lại Thị Thu Thảo
Giáo viên hướng dẫn xác nhận về mức độ hoàn thành và cho phép được bảo vệ:
……………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………..


Xác nhận của Bộ Môn

Tp.HCM, ngày tháng

năm 2016

Giáo viên hướng dẫn

(Ký ghi rõ họ tên và học hàm học
vị)


BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN 1
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Đề tài: Thiết kế và thi công mạch điều khiển máy bơm nước tự động và hiển thị
mực nước dùng vi điều khiển PIC16f887
Sinh viên thực hiện: 1.Lã Phương Duy
2.Lại Thị Thu Thảo
Giảng viên hướng dẫn: Ths. Huỳnh Thị Thu Hiền

MSSV: 14141038
MSSV: 14141286

Nhận xét bao gồm các nội dung sau đây:
1. Tính hợp lý trong cách đặt vấn đề và giải quyết vấn đề; ý nghĩa khoa học và thực
tiễn:
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
2. Phương pháp thực hiện/ phân tích/ thiết kế:
.
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
3. Kết quả thực hiện/ phân tích và đánh giá kết quả/ kiểm định thiết kế:
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
4. Kết luận và đề xuất:
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................

5. Hình thức trình bày và bố cục báo cáo:
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
6. Kỹ năng chuyên nghiệp và tính sáng tạo:
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
7. Tài liệu trích dẫn:
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
8. Đánh giá về sự trùng lặp của đề tài:
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
9. Những nhược điểm và thiếu sót, những điểm cần được bổ sung và chỉnh sửa* ..............
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
10. Nhận xét tinh thần, thái độ học tập, nghiên cứu của sinh viên:
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
Đề nghị của giảng viên hướng dẫn
.............................................................................................................................................


Tp. HCM, ngày … tháng …. năm 20…
Người nhận xét
(Ký và ghi rõ họ tên)

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN 1
(Dùng cho giảng viên phản biện)
Đề tài: Thiết kế và thi công mạch điều khiển máy bơm nước tự động và hiển thị
mực nước dùng vi điều khiển PIC16f887
Sinh viên thực hiện: 1.Lã Phương Duy
2.Lại Thị Thu Thảo

MSSV: 14141038
MSSV: 14141286

Giảng viên hướng dẫn: Ths. Huỳnh Thị Thu hiền
Nhận xét bao gồm các nội dung sau đây:
1. Tính hợp lý trong cách đặt vấn đề và giải quyết vấn đề; ý nghĩa khoa học và thực
tiễn:
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
2. Phương pháp thực hiện/ phân tích/ thiết kế:
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
3. Kết quả thực hiện/ phân tích và đánh giá kết quả/ kiểm định thiết kế:
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
4. Kết luận và đề xuất:
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
5. Hình thức trình bày, bố cục và chất lượng báo cáo:
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
6. Tài liệu trích dẫn:
.............................................................................................................................................

.............................................................................................................................................
7. Đánh giá về sự trùng lặp của đề tài:
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
8. Những nhược điểm và thiếu sót, những điểm cần được bổ sung và chỉnh sửa*...............
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
Câu hỏi sinh viên phải trả lời trước hội đồng*
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
Đánh giá chung
- Điểm (Quy về thang điểm 10 không làm tròn): …………./10.


-

Xếp loại chung (Xuất sắc, Giỏi, Khá, Trung bình, Yếu, Kém):
……………………………………………………...
…………………………………….

Đề nghị của giảng viên phản biện
.............................................................................................................................................
Tp. HCM, ngày … tháng …. năm 20…
Người nhận xét
(Ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN…………………………………………………………………….I
PHIẾU THÔNG TIN ĐỒ ÁN……………………………………………………II
BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN….……………………………………………………III


MỤC LỤC….…………………………………………………………………….IV
DANH MỤC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ …………… …………………....………..V
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT……………………………………………..VI

Chương 1: TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu về đề tài
1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ
1.2.1 Mục tiêu của đề tài
1.2.2 Nhiệm vụ của đề tài
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.…………………………………………
1.3.1 Đối tượng nghiên cứu
1.3.1 Phạm vi đề tài
1.4 Phương pháp nghiên cứu
1.4.1. Phương pháp tài liệu
1.4.2. Phương pháp thực nghiệm
1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn………………..……………………………2
1.5.2. Ý nghĩa khoa học…………………………………………………….2
1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn………………………………….....…………….....2
1.6 Cấu trúc đồ án
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT…………………………………………………...4
2.1 Giới thiệu về các linh khiện sử dụng……………………………………….4
2.1.1 Vi điều khiển PIC16F887....4
2.1.1.1 Giới thỉệu vỉ điều khiển PIC16F887.4

2.1.1.2 Sơ đồ chân của PIC16F887 của hãng Microchip 2.1.5
2.1.1.3 Sơ đồ khối………………………………......6
2.1.1.4 Tổ chức các bộ nhớ………………………………………………...7
2.1.1.5 Điều chế độ rộng xung PWM……………………………………..12
2.1.2 Module cảm biến siêu âm SRF0516
2.1.2.1 Nguyên lý hoạt động và cấu tạo………………………………….16
2.1.2.2 Sơ đồ chân ........................................................ ..............................18
2.1.2.3 Chức năng trong mạch.....................................................................18


2.1.3 LCD 16x2…...........................................................18
2.1.3.1 Chức năng của LCD……….............................................................18
2.1.3.2 Sơ đồ chân ......................................................................................29
2.1.3.3 Chức năng trong mạch…….............................................................20
2.1.4 Module điều khiển động cơ DC L298....................................................20
2.1.4.1 Chức năng………………….............................................................20
2.1.4.2 Sơ đồ chân ………………..............................................................21
2.1.4.3 Chức năng trong mạch…….............................................................21
2.1.5 Nút nhấn đơn 2 chân……………………………………………...…...21
2.1.6 Led đơn…………………………………………………………..........22
2.1.6.1 Chức năng…………………............................................................22
2.1.6.2 Sơ đồ chân…………………...........................................................23
2.1.6.3 Chức năng trong mạch………………….........................................23
2.1.7 Máy bơm nước…………………...........................................................23
2.1.8 Điện trở…………………......................................................................24
2.1.9 Biến trở…………………......................................................................26

Chương 3: MÔ PHỎNG-THIẾT KẾ THI CÔNG………………………………....27
3.1 Sơ đồ khối………………………………………………………………....27
3.1.1 Danh sách các khối...................................................................27

3.1.2. Chức năng từng khối ...............................................................28
3.2 Thiết kế phần cứng………………………………………………………..29
3.2.1. Khối nguồn...............................................................29
3.2.2. Khối xử lý trung tâm...............................................................30
3.2.3. Khối cảm biến...........................................................................31
3.2.4. Khối điều khiển động cơ DC:......................................................34
3.2.5. Khối led báo hiệu và nút nhấn..................................................36
3.2.6. Khối hiển thị...................................................................................36
3.3 Lưu đồ chương trình…………………………………………………….37
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THỰC NGHIỆM…………………………………….38
4.1 Kết quả mô phỏng-nhận xét……………………………………………38


4.2 Kết quả thi công-nhận xét……………………………………………...39
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN…………………………...41
5.1. Kết luận………………………………………………………………...41
5.2. Hướng phát triển……………………………………………………….41
.42
.43

DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ
Hình 2.1: Vi điều khiển PIC16F887
Hình 2.2: Sơ đồ chân cùa PIC16F887
Hình 2.3: Sơ đồ khối vi điều khiển 16F887
Hình 2.4: Bộ nhớ chương trình 16F8887
Hình 2.5: Tổ chức file thanh ghi


Hình 2.6: Cấu trúc của GPIO
Hình 2.7: Sơ đồ khối của Timer0

Hình 2.8: Sơ đồ khối của Timerl
Hình 2.9: Sơ đồ khối của Timer2
Hình 2.10: Sơ đồ khối bộ chuyên đôi Analog
Hình 2.11: Dạng sóng điều chế độ rộng xung.
Hình 2.12: Sơ đồ khối của PWM PIC 16F887.
Hình 2.13: Dạng sóng PWM.
Hình 2.14: Cách đo khoảng cách của cảm biến
Hình 2.15: Chu kì làm việc theo chế độ Mode 1 của cảm biến
Hình 2.16: Hình dáng của module cảm biến siêu âm
Hình 2.17: Sơ đồ chân cảm biến SRF05
Hình 2.18: Sơ đồ chân LCD 16x2
Hình 2.19: Module điều khiển dộng cơ L298
Hình 2.20: Sơ đồ chân L298
Hình 2.21: Nút nhấn đơn 2 chân
Hình 2.22: Các cách kết nối nút nhấn
Hình 2.23 Cấu trúc bên trong của LED
Hình 2.24: Motor 5v
Hình 2.25: Máy bơm nước mini làm từ motor 5v
Hình 2.26 Điện trở
Bảng 2.27 Màu sắc và giá trị điện trở
Hình 2.28: Cách đọc trị số điện trở
Hình 2.29: Các ký hiệu biến trở
Hình 2.30: Biến trở cúc áo
Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống
Hình 3.2: Nguồn adapter 5v
Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn
Hình 3.4 : Sơ đồ kết nối vi điều khiển 16F887
Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý cảm biến siêu âm
Hình 3.6: Phần phát tín hiệu của cảm biến
Hình 3.7: Phần thu tín hiệu của cảm biến

Hình 3.8: Phần điều khiển tín hiệu của cảm biến
Hình 3.9: Hai giản đồ xung của hai chế độ làm việc của cảm biến
Hình 3.10: Module điều khiển động cơ DC
Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý IC L298
Hình 3.12: Khối led báo hiệu và nút nhấn
Hình 3.13: 2 trạng thái hiện thị của LCD
Hình 3.14: Lưu đồ chương trình
Hình 4.1: Mô phỏng mạch trên Proteus
Hình 4.2: Vẽ mạch in từ mạch mô phỏng trên Proteus
Hình 4.3: Bản vẽ mạch in
Hình 4.4: Mạch thực tế
Hình 4.5: Mặt sau của mạch


DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

PWM: Pulse Width Modulation
GPIO: General-purpose input/output
RISC: Reduced Instructions Set Computer
WDT: Watch Dog Timer


Đồ án môn học 1

Trang 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI
Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, nhiều sản
phẩm kỹ thuật số ra đời và đáp ứng được nhiều nhu cầu và lợi ích cho con người,

các bộ vi điều khiển có khả năng xử lý nhiều hoạt động phức tạp mà chỉ cần một
chip vi mạch nhỏ, nó thay thế nhiều tủ điều khiển lớn và phức tạp và dễ dàng thao
tác sử dụng hơn.
Vi điều khiển không những góp phần vào kỹ thuật điều khiển mà còn góp phần
to lớn vào việc phát triển các phương thức truyền nhận thông tin. Chính vì vậy mà
nhóm thực hiện đề tài đã tìm hiểu và thiết kế “Mạch đo mực nước và điều khiển
máy bơm nước tự động sử dụng vi điều khiển PIC 16F887” trong khuôn khổ
của đồ án môn học 1 do cô Ths. Huỳnh Thị Thu Hiền hướng dẫn.
1.2 MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ
1.2.1 Mục tiêu của đề tài
1.3 I TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1.2.1 Đối tượng nghiên cứu : Học sinh, sinh viên

1.2.2 Phạm vi đề tài :


Thiết kế hệ thống đơn giản.



Sử dụng các module cảm biến và module điều khiển tích hợp.



Sử dụng vi điều khiển để xử lý các tín hiệu tới các module.

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.4.1 Phương pháp tài liệu
 Nghiên cứu về nguyên lý hoạt động của cảm biến SRF05 thông qua các tài
liệu trên internet.

 Tìm hiểu kĩ hơn về Vi điều khiển PIC 16F887 và cách giao tiếp với LCD và
L298 thông qua giáo trình “Nguyễn Đình Phú (8/2016), Vi điều khiển PIC,
TP.HCM”.
 Đưa ra ý tưởng về các thông số và giá trị sẽ được hiển thị trên LCD

Chương 1: Tổng quan


Đồ án môn học 1

Trang 2

 Tìm các công thức toán học để tính ra dung tích nước qua giá trị khoảng
cách đo được từ cảm biến.
 Đề xuất và nghiên cứu về các linh kiện sẽ có trong mạch và các linh kiện bảo
vệ.
 Tham khảo thư viện cho vi điều khiển PIC 16F887.
1.4.2 Phương pháp thực nghiệm
 Mô phỏng mạch trên ứng dụng Proteus.
 Tìm và mua linh kiện để thi công mạch.
1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN.
1.5.1 Ý nghĩa khoa học
 Đề suất được các phương pháp thiết kế thi công mạch đơn giản ứng dụng vào
việc đo lường các bể chứa có dung tích lớn và ứng dụng vào đời sống như
việc trang bị cho căn nhà thông minh bằng bể cá thông minh.
 Vận dụng một cách tổng hợp những kiến thức đã học để tiến hành thiết kế, thi
công mạch để từ đó có thể đào sâu, mở rộng và hoàn thiện vốn hiểu biết của
bản thân.
1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn
 Kết quả thiết kế và thi công mạch giúp cho việc đơn giản hoá nhu cầu về tự

động hoá và thiết bị thông minh.
 Ngoài ra, đề tài còn có thể giúp cho người mới học về điện tử có thể tiếp thu
thêm kiến thức mới về lập trình vi điều khiển để ứng dụng vào các nhu cầu
của mình trong sinh hoạt đời sống và làm việc.
1.6 CẤU TRÚC ĐỒ ÁN
Cấu trúc đồ án trình bày trong báo cáo gồm:
 Tổng quan
 Cơ sở lý thuyết
 Thiết kế và thi công mạch.
 Kết quả thực hiện và kết luận.

Chương 1: Tổng quan


Đồ án môn học 1

Trang 3

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 GIỚI THIỆU VỀ CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG
2.1.1 Vi điều khiển PIC16F887
2.1.1.1 Giới thỉệu vi điều khiển PIC16F887

















Hình 2.1 : Vi điều khiển PIC 16F887
Tốc độ hoạt động:
o Xung đồng hồ là DC -20MHz.
o Chu kì lệnh (thực hiện trong 200ns).
Tắt cả các cầu lệnh thự hiện trong một chu kỳ, lệnh ngoại trừ một số câu
lệnh riêng rẽ nhánh thực hiện trong hai chu kỳ lệnh.
Bộ nhớ chương trình Flash 8Kxl4 words.
Bộ nhớ SRam 368x8 bytes.
Bộ nhớ EFPROM 256x8 bytes.
Số port I/O 35 port *Khả năng của PIC + Khả năng ngắt.
Ngăn nhớ Stack được phân chia làm 8 mức.
Truy cập bộ nhớ bằng địa chi trực tiếp hoặc gián tiếp
Nguồn khởi động lại (POR).
Độ đếm xung thời gian WDT với nguồn dao động trên chip( nguồn dao
động RC) đáng tin cậy.
Dải điện thế hoạt động từ 2V-5,5V.
Dòng điện sử dụng 25mA.
Các bộ định thời Timer0,Timer1,Timer2.

Chương 1: Tổng quan

Đồ án môn học 1

Trang 4

2.1.1.2 Sơ đồ chân của PIC16F887 của hãng Microchip 2.1

Hình 2.2 Sơ đồ chân cùa PIC16F887
*Chức năng chân của vi điều khiến PIC16F887
-PortA: PortA( RAO -T- RA5) có số chân từ chân số 2 đến chân số 7.
-PortA (RPA) bao gồm 6 I/O pin. Đây !à các chân “hai chiều"
(bidirectional pin),
nghĩa là có thê xuấl và nhập được. Chức năng I/O này được điều khiên
bời thanh ghi TRISA (địa chi 85h)
-PortB: PortB( RBO -S- RB7) có số chân từ chân số 33 đến chân số 40.
-PortB (RPB) gồm 8 pin I/O. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng
là TRISB.
-Bên cạnh đó một số chân cùa PORTB còn được sử dụng trong quá trình
nạp chương trình cho vi điều khiển với các chế độ nạp khác nhau.
PORTB còn liên quan đến ngai ngoại vi và bộ TimerO. PORTB còn được
tích họp chức năng điện trờ kéo lên được điều khiển bời chương trình.
-PortC: PortC( RCO -ỉ- RC7) có số chân từ chân số 15 đến chân số 18 và
chân số 23 đến chân số 26.
-PortC (RPC) gồm 8 pin I/O. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng
là TRISC. Bên cạnh đó PORTC còn chứa các chân chức năng của bộ so
Chương 1: Tổng quan


Đồ án môn học 1

Trang 5

sánh, bộ Timerl, bộ PWM và các chuẩn giao tiếp nối tiếp I2C, SPI, SSP,
USART PortD: PortD( RDO -T- RD7) có số chân từ chân số 33 đến chân
số 40.
-PortD (RPD) gồm 8 chân I/O, thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng
là TRISD.
-PortD còn là cồng xuấl dừ liệu cùa chuẩn giao tiếp PSP (Parallel Slave
Fort).
-PortE: PortE( REO -8- RE2) CÓ so chân lừ chân so 19 đến chân so 22
và chân số 27 đến chân 30.
-PortE (RPE) gồm 3 chân I/O. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng
là TRISE. Các chân cùa PORTE có ngõ vào analog. Bên cạnh đó PORTE
còn là các chân điều khiển của chuẩn giao tiếp PSP Chân 11,12,31,32 là
các chân cung cấp nguồn cho vi điều khiển.
-Chân 13,14 là chân được đấu nối thạch anh với bộ dao động xung clock
bên ngoài cung cấp xung clock cho chip hoạt động.
-Chân 1 là chân RET: Là tín hiệu cho phép thiết lập lại trạng thái ban đâu
cho hệ thống, và là tín hiệu nhập là mức tích cục cao.
2.1.1.3 Sơ dồ khối

Hình 2.3 Sơ đồ khối vi điều khiển 16F887
2.1.1.4 Tổ chức các bộ nhớ.
Cấu trúc cùa bộ nhớ vi điều khiển PIC16F887 bao gồm 2 bộ nhớ:
+ Bộ nhớ chương trình (Programmemory).
Chương 1: Tổng quan


Đồ án môn học 1

Trang 6

+ Bộ nhớ dữ liệu (Data memory)
a. Bộ nhớ chương trình (Programmemory).
Bộ nhớ chương trình cùa vi điều khiển PIC16F887 là bộ nhớ Flash dung
lượng bộ nhớ 8K được phân chia thành nhiều lrang(lừ 0-T- 3). Như vậy bộ nhớ
chương trình có khả năng chứa được 8*1024=8192 câu lệnh.
Để mà hóa được địa chỉ của 8K bộ nhớ chương trình, bộ đếm chương trình
có dung lượng 13bit.
Khi vi điều khiển được Reset, bộ đếm chương trình chi đến địa chì
0004h(Interrupt vector).
Bộ nhớ chương Irình không bao gôm bộ nhớ slach và không được địa chi
hóa bởi bộ đếm chương trình.
Bàng bộ nhớ chương trình và các ngăn xếp

Hình 2.3 Bộ nhớ chương trình 16F8887
b. Bộ nhớ dữ liệu (Data memory).
Bộ nhớ dữ liệu cùa PIC là bộ nhớ EEPROM được chia thành nhiều bank.
Đối với PIC16F887 chia thành 4 bank. Mỗi bank có dung lượng chứa 128 byte,
bao gồm các thanh ghi có chức năng đặc biệt SFG (Spencial Function Register)
nam ở các vùng địa chi chấp và các thanh ghi mục đích chung GPR(General
Purpose Register) nằm ờ các vùng địa chi còn lại trong back. Các thanh ghi SFG
thường xuyên được sử dụng sè được đặt ờ (ất cà các bank cùa bộ nhớ dừ liệu
giúp truy suất và làm giàm bớt lệnh cúa chương trình.
-Bộ nhớ dữ liệu cùa PIC 16F887:

Chương 1: Tổng quan


Đồ án môn học 1

Trang 7

Hình 2.4: Tổ chức file thanh ghi
c. Các cống xuất nhập của PIC( I/O)
PIC16F887 tắl cà có 35 chân I/O mục đích thông thường (GPIO: General
Purpose Input Ouput) có thể được sù dụng. Tùy theo những thiết bi ngoại vi được
chọn mà một vài chân không thể sú dụng ờ chức năng GPỈO. Thông thường, khi
một thiêt bị ngoai vi được chọn, những chân liên quan cùa thiết bị ngoại vi không
được sù dụng ờ chức năng GPI0.35 chân được chia thành 5 port:
+ PortA chia làm 8 chân.
+ PortB chia làm 8 chân.
+ PortC chia làm 8 chân.
+ PortD chia làm 8 chân.
+ PortE chia làm 3 chân.

Chương 1: Tổng quan


Đồ án môn học 1

Trang 8

Mỗi port được điều khiển bời 2 thanh ghi 8-bit, thanh ghi Port và thanh ghi
Tris. Thanh ghi Tris được sử dụng đê điều khiến port nhập hay xuất. Mỗi bit cùa
Tris sẽ điều khiển mỗi chân cùa port đó, nếu giá trị bit là 1 thỉ chân liên quan là
nhập, ngược lại nếu giá trị bit là 0 thì chân liên quan là xuất. Thanh ghi Port
được suvve\r dụng đê chứa các giá trị cùa porl liên quan. Mỗi bit của ỉhanh ghi
Port chứa giá trị của chân liên quan.
Cấu trúc cùa GPIO;

Hình 2.5: Cấu trúc của GPIO
d. Các bộ định thời của chip để tính toán thời gian trong mạch
Bộ vi điều khiển PIC16F887 có 3 bộ định thời Timer đó là TmerO, Timer 1,
Timer2
 Bộ Timer0
Đây là một trong 3 bộ đếm hoặc bộ định thời cùa vi điều khiên
PIC16F887. TimerO là bộ đếm 8 bit được kết nối với bộ chia tần 8bit. cấu
trúc cùa TimeO cho phép ía lựa chọn xung clock tác động và cạnh tích cực
cùa xung clock. Ngắt TimerO sẽ xuất hiện khi TimerO bị tràn. Bit TMROIE
(INTCON<5>) là bit điều khiên cùa TimerO. TMROIE=l cho phép ngai
TimerO tác động,

Chương 1: Tổng quan


Đồ án môn học 1

Trang 9

Hình 2.6 Sơ đồ khối của Timer0

 Bộ Time1
Bộ Timer1 là bộ định thời 16 bit, giá trị cùa Timerl sê được lưu trong
thanh ghi (TMR1H:TMR1L). Cờ ngắt cùa Timrerl là bit TMR1IF. Bit điều
khiển cùa Timerl là TMR1IE
Tương lự như TimerO, Timerl cung có 2 chế độ hoạt động: chế độ định
thời và chế độ xung kích là xung clock cùa osciled ma trậnator ( tần số Timer
bằng 4 tần số cùa osciled ma trặnator và chế độ đếm (counter) với xung
kích là xung phàn ánh các sự kiện cằn đếm lấy từ bên ngoài thông qua chân
RCO/TIOSO/TICKI (cạnh tác động là cạnh bên). Việc lựa chọn chế độ hoại

động của Timer được điều khiển bời bit TiMRlCS.

Hình 2.7 Sơ đồ khối của Timerl
Chương 1: Tổng quan


Đồ án môn học 1

Trang 10

 Bộ Timer2
Bộ Timer2 là bộ định Ihời 8 bit và được hỗ trợ hai bộ chia tần prescaler
và postscaler. Thanh ghi chứa giá tị đếm của Timer2 là TMR2. Bit cho phép
ngắt Timer2 lác động là TMR20N. Cờ ngắt cùa Timer2 là bit TMR2IF. Xung
ngõ vào được đưa qua bộ chia tần số prescaler 4 bil(với các li số chia tần 1:1,
1:4 hoặc 1:6) và được điều khiển bời các bit T2CKPS1 :T2CKPS0

Hình 2.8 Sơ đồ khối của Timer2
 Bộ biến đồi ADC
ADC (Analog to Digital Converter) là bộ chuyên đôi tín hiệu giữa hai
dạng tương lự và SO.PIC16F887 có 14 ngõ vào analog (RA5:RA0,
RE2:RE0và RB5:RB0). Hiệu điện thế chuẩn VRKF có thể được chọn là vdd,
hay hiệu điện thế chuần được xác lập trên 2 chân RA2 và RA3. Ket quá
chuyển đôi từ tin hiệu tương lự sang tín hiệu số là lObit lương ứng và được
lưu Irong hai thanh ghi ADRESH:ADRESL. Khi không sir dụng bộ chuyển
đồi ADC các thanh ghi này có (hê sử dụng các (hanh ghi thông llurờng khác.
Khi quá trình chuyển đôi hoàn tắt, kếl quà sè được lưu vào 2 thanh ghi
ADRESH:ADRESL.

Chương 1: Tổng quan

Đồ án môn học 1

Trang 11

Hình 2.9 Sơ đồ khối bộ chuyên đôi Analog
2.1.1.5 Chức năng điều chế độ rộng xung PWM để sử dụng cho việc điều
khiển động cơ
a) Nguyên lý điều chế độ rộng xung PWM
Nguyên lý điều chế độ rộng xung là mạch tạo ra xung vuông có chu kỳ
là hằng số nhưng hệ số công tác (còn gọi là hệ số chu kỳ - duty cycle) có thể
thay đổi được. Sự thay đổi của hệ số chu kỳ làm thay đổi điện áp trung bình
hoặc dòng điện trung bình.
Sự thay đổi điện áp hoặc dòng trung bình dùng để điều khiển các tải như
động cơ DC thì làm thay đổi tốc độ động cơ, điều khiển bóng đèn thì làm thay
đổi cường độ sáng của bóng đèn, …
Các đạng sóng điều chế độ rộng xung với các hệ số chu kỳ khác nhau
như hình 2.10.

Chương 1: Tổng quan


Đồ án môn học 1

Trang 12

Hình 2.10: Dạng sóng điều chế độ rộng xung.
-Cho chu kỳ 10ms, ở cấp tốc độ 0 thì tín hiệu bằng 0. Điện áp hay dòng
trung bình sẽ bằng 0, nếu tín hiệu này điều khiển đèn led thì đèn led sẽ tắt.

-Ở cấp tốc độ 1 thì tín hiệu điều khiển ở mức 1 chỉ có 1ms, ở mức 0 là 9ms.
Giả sử dòng tạo ra là 10 mA khi ở mức 1, khi đó dòng trung bình là
(10*1)/10 = 1mA. Led sáng mờ với dòng là 1mA.
-Ở cấp tốc độ 2 thì tín hiệu điều khiển ở mức 1 chỉ có 2ms, ở mức 0 là 8ms.
Giả sử dòng tạo ra là 10 mA khi ở mức 1, khi đó dòng trung bình là
(10*2)/10 = 2mA. Led sáng hơn với dòng là 2mA.
-Ở cấp tốc độ 5 thì tín hiệu điều khiển ở mức 1 chỉ có 5ms, ở mức 0 là 5ms.
Giả sử dòng tạo ra là 10 mA khi ở mức 1, khi đó dòng trung bình là
(10*5)/10 = 5mA.
-Ở cấp tốc độ 10 thì tín hiệu điều khiển ở mức 1 là 10ms, ở mức 0 là 0ms.
Giả sử dòng tạo ra là 10 mA khi ở mức 1, khi đó dòng trung bình là
(10*10)/10 = 10mA. Led sáng cực đại với dòng là 10mA.
-Khi thay đổi hệ số chu kỳ thì chỉ thay đổi thời gian xung ở mức 1, còn chu
kỳ thì không đổi.
b) Cấu trúc khối điều chế độ rộng xung PWM
PWM của PIC16F887 có sơ đồ khối như hình 2.11:
Chương 1: Tổng quan