MẠCH GIAO TIẾP GIỮA PHÍM ấn, LED đơn và VI điều KHIỂN PIC (có code)

MẠCH GIAO TIẾP GIỮA PHÍM ẤN,
LED ĐƠN VÀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ...............................................................................................I
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU..........................................................................................I
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT......................................................................................I
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI...................................................................................1
1.1

GIỚI THIỆU CHUNG.....................................................................................................1

1.2

MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI.......................................................................................................1

CHƯƠNG 2. TÌM HIỂU LINH KIỆN...............................................................................1
2.1

GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH:.........................................................1

2.2

TÌM HIỂU LINH KIỆN...................................................................................................1

2.2.1 PIC 16F877A.........................................................................................................1
2.2.2 Tụ điện.....................................................................................................................1
2.2.3 Điện trở ..................................................................................................................1
2.2.4 Led đơn....................................................................................................................1
2.2.5 Nút nhấn..................................................................................................................1

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ HỆ THỒNG...............................................................................1
3.1

SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG.......................................................................................1

3.2

LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT...................................................................................................1

3.3

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ......................................................................................................1

3.4

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG............................................................................................1

CHƯƠNG 4. THI CÔNG MẠCH.......................................................................................1
4.1

MẠCH IN.....................................................................................................................1

4.2

MÔ HÌNH THỰC TẾ......................................................................................................1

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN.....................................................................................................1
5.1

KẾT LUẬN...................................................................................................................1

5.1.1

Ưu điểm...............................................................................................................1

5.1.2

Nhược điểm.........................................................................................................1


5.2

HƯỚNG PHÁT TRIỂN...................................................................................................1

TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................1
PHỤ LỤC A 1


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 2.1 PIC 16F877A
Hình 2.2 Sơ đồ chân PIC 16F877A.........................................................................1
Hình 2.3 Các tụ điện thường dùng.........................................................................1
Hình 2.4 Các điện trở thường dùng.......................................................................1
Hình 2.5 Các loại led đơn........................................................................................1
Hình 2.6 Nút nhấn...................................................................................................1
Hình 3.1 Sơ đồ khối của hệ thống...........................................................................1
Hình 3.2 Lưu đồ thuật toán....................................................................................1
Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý........................................................................................1
Hình 4.1 Mạch in.....................................................................................................1

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

V

Voltage

A

Ampere

LED

Light Emitting Diode


Trang 1/23

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1

Giới thiệu chung
Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện tử đã, đang

và sẽ tiếp tục được ứng dụng ngày càng rộng rãi và mang lại hiệu quả trong hầu hết
các lĩnh vực khoa học kỹ thuật cũng như trong đời sống xã hội. Trong đó, vi điều
khiển đóng vai trò then chốt trong đa số các vi mạch điện tử, đặc biệt trong trong

điều khiển tự động.
Hiện nay tại Việt Nam cũng như trên thế giới, họ vi điều khiển này được sử
dụng khá rộng rãi. Điều này tạo nhiều thuận lợi trong quá trình tìm hiểu và phát
triển các ứng dụng như: số lượng tài liệu, số lượng các ứng dụng mở đã được phát
triển thành công, dễ dàng trao đổi, học tập, dễ dàng tìm được sự chỉ dẫn khi gặp khó
khăn.
1.2

Mục đích đề tài
Vì là lần đầu tiên tìm hiểu và cũng là lần đầu tiên em tự tay thiết kế, gia công

một mạch điện tử nên em nghĩ nên chọn một đồ án cơ bản nằm trong khả năng tìm
hiểu và thực hiện của mình, thông qua đó có thể hiểu thêm về ứng dụng của các vi
điều khiển, các linh kiện điện tử, và đặc biệt là biết được các bước thiết kế, gia công
một mạch điện tử, và cách thực hiện một đồ án.

Mạch giao tiếp giữa phím ấn,led đơn và VĐK PIC


Trang 2/23

CHƯƠNG 2. TÌM HIỂU LINH KIỆN
2.1

Giới thiệu linh kiện sử dụng trong mạch:
 PIC 16F877A.
 Tụ điện.
 Điện trờ.
 Led đơn.
 Nút nhấn.

2.2

Tìm hiểu linh kiện

2.2.1 PIC 16F877A

Hình 2.1 PIC 16F877A.
(Nguồn:PICVIETNAM.NET)

Mạch giao tiếp giữa phím ấn,led đơn và VĐK PIC


Trang 3/23

Hình 2.2 Sơ đồ chân PIC 16F877A.
(Nguồn: PICVIETNAM.NET)
 GIỚI THIỆU VỀ PIC 16F877A:
PIC16F877 (mid-range). Nó là loại vi điều khiển loại trung với kích cỡ 1
lệnh là 14 bit. Nó mang hầu hết các đặc điểm chung của các dòng PIC.
Bộ nhớ chương trình ở đây là bộ nhớ FLASH.
 CÁC CỔNG RA VÀO TRONG PIC16F877:
PIC16F877 có 5 cổng vào ra là PORTA, PORTB, PORTC, PORTD,
PORTE, tương ứng với nó là các thanh ghi cấu hình TRISA, TRISB,
TRISC, TRISD, TRISE. Trong PIC, các ngăn nhớ trong RAM được gọi là
các thanh ghi.
 Thanh ghi PORTA và TRISA:
PORTA có 6 bit, 2 hướng (vào và ra). Các bit cấu hình hướng nằm trong thanh
ghi TRISA, nếu bit tương ứng bằng 0 thì bit đó là output và ngược lại sẽ là input.
Việc đọc nội dung của thanh ghi PORTA sẽ đọc các trạng thái của các chân.

Chân RA4 đuợc dồn kênh với đầu vào clock của mô đun Timer0 gọi là chân
RA4/T0CKI.
Thanh ghi TRISA điều khiển huớng của các chân của cổng.

Mạch giao tiếp giữa phím ấn,led đơn và VĐK PIC


Trang 4/23

 Thanh ghi PORTB và TRISB:
PORTB là thanh ghi 8 bit, 2 hướng. Quan hệ với TRISB cũng tương tự như
PORTA.
Các chân của PORTB đuợc dồn kênh với 1 số chức năng đặc biệt khác và các
chức năng debug ngay trong mạch,và chức nang lập trình ở chế độ điện áp thấp:
RB3/PGM, RB6/PGC, RB7/PGD. Đây là những chức năng đặc biệt của CPU.
Mỗi chân của PORTB có 1 điện trở kéo lên nhỏ bên trong. Một bit điều khiển
dùng để “bật” (enable) tất cả các điện trở này lên, đây chính là chức năng của bit
RBPU trong thanh ghi OPTION. Điện trở này đuợc tự động disable khi cổng này
được cấu hình làm output.
RB0/INT là chân dồn kênh với ngắt ngoài mà ta sẽ miêu tả trong phần ngắt
 Thanh ghi PORTC và TRISC
PORTC là thanh ghi 8 bit, 2 huớng. Có bộ đệm đầu vào Trigger Schmitt. Nó
cũng được dồn kênh với vài chức năng đặc biệt khác.
 Thanh ghi PORTD và TRISD
Là cổng 8 bit, 2 hướng. có bộ đệm đầu vào Trigger Schmitt. Nó dồn
kênh thêm với chức năng giao tiếp cổng song song Slave (parallel Slave Port) bằng
cách thiết lập bit điều khiển PSPMODE (TRISE<4>).
 Thanh ghi PORTE và TRISE
Có 3 chân, có bộ đệm đầu vào kiểu Trigger Schmitt. Dồn kênh với các
đầu vào analog mà ta sẽ xem xét trong phần ADC. TRISE do còn thừa 5 bit không

sử dụng trong cấu hình PORTE do đó các bit thừa này được dùng để cấu hình các
chức năng khác nhu chức năng cổng song song PSP.

2.2.2 Tụ điện

Hình 2.3 Các tụ điện thường dùng.

Mạch giao tiếp giữa phím ấn,led đơn và VĐK PIC


Trang 5/23

(Nguồn: mualinhkien.vn)
 Ứng dụng của tụ điện:
+ Được sử dụng để truyền tín hiệu giữa các tầng khuyếch đại có
chênh lệch về điện áp một chiều.
+ Lọc điện áp xoay chiều sau khi đã được chỉnh lưu.
Tùy theo cách đấu từng loại mạch, các loại linh kiện trong mạch mà ta chọn các
loại tụ với các thông số phù hợp.
Ở vi điều khiển PIC, ứng với mỗi loại vi điều khiển mà nhà sản đưa ra các thông
số phù hợp. Người dùng có thể tra cứu ở cuốn datasheet của nhà sản xuất.
Với vi điều khiển 16F877A thì nên dùng tụ thạch anh >4MHz, và 2 tụ gốm
30Pf. Đây cũng là thông số khuyến cáo của nhà sản xuất đưa ra.

2.2.3

Điện trở

Hình 2.4 Các điện trở thường dùng.
(Nguồn: mualinhkien.vn)

Mạch giao tiếp giữa phím ấn,led đơn và VĐK PIC


Trang 6/23

Điện trở (Resistor) là đặc trưng cho mức độ cản trở dòng điện. Vậy tại sao ta
cần phải cản trở dòng điện?. Vì một số linh kiện có khả năng chịu được áp nguồn
cung cấp nhưng dòng thì quá tải (vượt giá trị dòng điện định mức), khi đó ta cần
phải dùng điện trở để hãm dòng lại, điển hình đó là con LED. Do điện trở là loại
linh kiện không phân cực nên khi mắc vào mạch không cần phân biệt chiều âm
dương.

 Cách tính điện trở phù hợp cho LED:
Công dụng của điện trở đó là cản bớt dòng điện để Led không bị cháy do hoạt
động quá giá trị dòng điện định mức. Do đó ta không thể cấp nguồn trực tiếp cho
Led mà phải mắc nối tiếp thông qua một điện trở:

Công thức tính giá trị R như sau:
R = (VS – VL) / I
Trong đó:
VS: điện áp nguồn
VL: điện áp định mức của Led (2-4V)

Mạch giao tiếp giữa phím ấn,led đơn và VĐK PIC


Trang 7/23

I: dòng định mức của Led (10-20Ma)

2.2.4 Led đơn

Hình 2.5 Các loại led đơn.
(Nguồn: DIENDANDIENTU.COM)
 LED (viết tắt của Light Emitting Diode) là các điốt có khả năng phát ra ánh
sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Cũng giống như điốt, LED được cấu tạo từ
một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n.
 Nguyên lý hoạt động của LED:
Hoạt động của LED giống với nhiều loại điốt bán dẫn.Khối bán dẫn loại p chứa
nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn n thì các
lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuếch tán sang khối n. Cùng lúc khối p lại
nhận thêm các điện tử từ khối n chuyển sang. Kết quả là khối p tích điện trong khi
khối n tích điện dương .

Mạch giao tiếp giữa phím ấn,led đơn và VĐK PIC


Trang 8/23

Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng
tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử
trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng.

 Tính chất:
Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát
ra khác nhau (tức màu sắc của LED sẽ khác nhau). Mức năng lượng (và màu sắc
của LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán
dẫn.
LED thường có điện thế phân cực thuận cao hơn điốt thông thường, trong

khoảng 1,5 đến 3V. Nhưng điện thế phân cực nghịch ở LED thì không cao. Do đó,
LED rất dễ bị hư hỏng do điện thế ngược gây ra.
Loại LED
Hồng ngoại

Điện thế phân cực thuận
1.2V

Đỏ
Vàng
Xanh lá cây

1,4 – 1,8V
2 – 2,5V
2 – 2,8V

Xanh dương

3 – 3.5V

Trắng

3.7 – 4v

 Ứng dụng:
LED được dùng để làm bộ phận hiển thị trong các thiết bị điện, điện tử, đèn
quảng cáo, trang trí, đèn giao thông.
Các LED phát ra tia hồng ngoại được dùng trong các thiết bị điều khiển từ xa
cho đồ điện tử dân dụng, …

Mạch giao tiếp giữa phím ấn,led đơn và VĐK PIC


Trang 9/23

.
2.2.5 Nút nhấn

Hình 2.6 Nút nhấn.
(Nguồn: DIENDANDIENTU.COM)
Dùng để điều khiển hay chọn chế độ hoạt động trong các thiết bị điện tử.

Mạch giao tiếp giữa phím ấn,led đơn và VĐK PIC


Trang 10/23

CHƯƠNG 3.
3.1

THIẾT KẾ HỆ THỐNG

Sơ đồ khối của hệ thống

Khối nút nhấn

Khối điều khiển

Khối đèn led

Khối nguồn

Hình 3.6 Sơ đồ khối của hệ thống.

Chức năng các khối:
-Khối nguồn có nhiệm vụ cấp nguồn cho các khối khác hoạt động.
-Khối nút nhấn dùng để thực hiện các thao tác cho vi điều khiển nhận.
-Khối điều khiển sẽ xử lý tất cả theo như mong muốn lập trình.
-Khối đèn led thực hiện theo điều khiển của vi điều khiển.

3.2

Lưu đồ giải thuật
START

Mạch giao tiếp giữa phím ấn,led đơn và VĐK PIC


Trang 11/23

Nút nhấn =1

Đúng

Sai

Đèn sáng theo chế độ đã cài đặt
trước .

END

Hình 3.7 Lưu đồ thuật toán.

3.3

Sơ đồ nguyên lý

Mạch giao tiếp giữa phím ấn,led đơn và VĐK PIC

Nút nhấn = 0


Trang 12/23

Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý.
3.4

Nguyên lý hoạt động

Trạng thái ban đầu: cả 8 LED đều không sáng.
Hiệu ứng 1: sáng lần lượt dịch 2 LED theo thứ tự từ LED 8 đến LED 1. Sau đó lập
lại liên tục.
Hiệu ứng 2: kết thúc hiệu ứng 1, 8 LED trở về trạng thái đầu, sau đó sáng theo
chiều ngược lại hiệu ứng 1 cho đến khi sáng hết các LED.
Hiệu ứng 3: kết thúc hiệu ứng 2, 8 LED lại trở về trạng thái đầu, sau đó 8 LED đều
sáng.
Hiệu ứng 4: kết thúc hiệu ứng 3, 8 LED trở lại trạng thái đầu, sau đó 8 LED tắt và
không sáng lại nữa và kết thúc chương trình.

CHƯƠNG 4.

THI CÔNG MẠCH

Mạch giao tiếp giữa phím ấn,led đơn và VĐK PIC


Trang 13/23

4.1

Mạch in

Hinh 4.1 Mạch in.

4.2

Mô hình thực tế

Mạch giao tiếp giữa phím ấn,led đơn và VĐK PIC


Trang 14/23

Mạch giao tiếp giữa phím ấn,led đơn và VĐK PIC


Trang 15/23

CHƯƠNG 5.
5.1

KẾT LUẬN

Kết luận

5.1.1 Ưu điểm
 Mạch hoạt động tương đối ổn định.
 Hoạt động đúng theo yêu cầu đề ra.
 Linh kiện có sẵn tương đối dễ tìm.
 Cấu tạo và hoạt động tương đối đơn giản.
5.1.2 Nhược điểm
 Thi công mạch do tay nghề và điều điện vật chất còn hạn chế nên không
được thẩm mỹ.
 Cấu tạo mạch còn đơn giản.
5.2

Hướng phát triển
 Có thể phát triển đồ án này thành những đồ án lớn hơn như là: hiển thị hiệu
ứng chạy chữ theo nhiều chế độ trên LED 7 đoạn bằng vi điều khiển PIC,
hiển thị nhấp nháy dãy LED đơn theo nhiều chế độ tùy chỉnh bằng công tắc.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Mạch giao tiếp giữa phím ấn,led đơn và VĐK PIC


Trang 16/23

1.

WWW.DIENDANDIENTU.COM

2.

WWW.PICVIETNAM.NET

3.

WWW.MUALINHKIEN.VN

4. VÀ MỘT SỐ TRANG WEB KHÁC.

PHỤ LỤC A
 Code

Mạch giao tiếp giữa phím ấn,led đơn và VĐK PIC


Trang 17/23

#include <16f877a.h>
#fuses hs, nowdt, noput
#use delay(clock=20m)
#define xuat output_d // gán port d bang bien xuat
#define t

300

// gan t =150

int flag=0;

int counter=0;
//unsigned c counter= 0;
unsigned char val=1;
void chay_trai();
void chay_phai();
void quet_phim();
#INT_EXT
void NgatINT0(void)
{
counter = (counter >= 5) ? 0 : (counter + 1);
}
void chay_trai()
{int n;
for(n=0;n<5;n++) // chay vong lap khi n=8 thi dung lai

Mạch giao tiếp giữa phím ấn,led đơn và VĐK PIC


Trang 18/23

{ if(n==1){
output_d(0b11000000);
delay_ms(t);
}
if(n==2){
output_d(0b00110000);
delay_ms(t);
}
if(n==3){
output_d(0b00001100);

delay_ms(t);
}
if(n==4){
output_d(0b00000011);
delay_ms(t);
}
}
}
void chay_phai()
{int n;

Mạch giao tiếp giữa phím ấn,led đơn và VĐK PIC


Trang 19/23

for(n=0;n<5;n++)
{ if(n==1){
output_d(0b00000011);
delay_ms(t);
}
if(n==2){
output_d(0b00001100);
delay_ms(t);
}
if(n==3){
output_d(0b00110000);
delay_ms(t);
}
if(n==4){

output_d(0b11000000);
delay_ms(t);
}
}
}
void main()

Mạch giao tiếp giữa phím ấn,led đơn và VĐK PIC