[VIP] Đồ án [DA011-9] Điều khiển, giám sát thiết bị qua máy tính

Code:

      CHƯƠNG DẪN NHẬP






















I.1. ĐẶT VẤN ĐỀ.
          Ngày nay, khi công nghiệp ngày càng phát triển thì nhu cầu điều khiển được đặt lên hàng đầu. Xuất phát từ nhu cầu đó điện tử tự động hoá ra đời và nó đã được xếp trong nhóm 5 ngành khoa học công nghệ hàng đầu vì những ứng dụng rộng rãi của nó. Song song với sự ra đời của điện tử tự động hoá là sự ra đời và cải tiến không ngừng của máy tính. Từ những chiếc máy tính đời đầu chỉ thực hiện những phép tính đơn giản ngày nay máy tính có tốc độ xử lý rất cao, nó có thể xử lý hàng tỉ phép tính phức tạp trong vòng một giây. Để khai thác được những ưu điểm đó điện tử tự động hoá đã có sự bắt tay với máy vi tính. Nhờ có máy vi tính mà chúng ta có thể làm được nhiều công việc mà không phải tốn nhiều công sức. Xuất phát từ thực tế đó, bằng những kiến thức đã được học và sự giúp đở của thầy cô, em đã quyết định tìm hiểu về đề tài “Giao tiếp máy tính điều khiển và giám sát thiết bị điện”
 I.2.TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI.
          Đây là một đề tài nghiên cứu mang tính thực tiễn trong việc vận dụng các kiến thức đã được học dưới mái trường Cao Đẳng vào trong thực tế.
          Về mặt khoa học, đề tài sẽ giúp cho nhóm sinh viên thực hiện hiểu rõ thêm về Truyền dữ liệu điều khiển và Cách điều khiển mạch điện thông qua máy tính.
          Về mặt thực tiễn, đề tài này có thể áp dụng vào thực tế để điều khiển một số thiết bị trong nhà như đèn điện, quạt máy..v..v.
 I.3.GIỚI HẠN ĐỀ TÀI.
     Do thời gian thực hiện đề tài có hạn và kiến thức còn hạn chế nên nhóm sinh viên thực hiện đã đưa ra những giới hạn sau:
          - Điều khiển cùng lúc tối đa 16 thiết bị.
          - Mạch phải hoạt động tốt không bị nhiễu trên đường truyền tín hiệu.
          - Mạch phải chạy ổn định trong quá trình làm việc.
          - Mạch đo nhiệt độ chạy ổn định.
 I.4. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU.
     Khi bắt tay vào thực hiện đề tài này, nhóm thực hiện mong muốn rằng sản  phẩm của đề tài phải được ứng dụng. Và đặc biệt, đối với nhóm nghiên cứu đây là điều kiện, cơ hội, cách thức để củng cố, bổ sung và ứng dụng những gì đã được lĩnh hội được trong lý thuyết cũng như thực tập. Từ đó sử dụng và ứng dụng nó nhằm đáp ứng cho nhu cầu thực tế. Đây chính là những tiền đề đầu tiên để mỗi thành viên trong nhóm có được một số kiến thức chuyên ngành nhất định, làm hành trang cho công việc sau này.
  I.5. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU.
        Đối tượng nghiên cứu của đề tài này chính là:
           -  Cách thức giao tiếp giữa mạch đo và máy tính.
       -  Cách thức giao tiếp giữa mạch đo và mạch điều khiển.
     -  Cách lập trình cho vi điều khiển để cho dữ liệu có thể thu, phát liên tục mà không bị ngắt quãng.
            -  Cách cân chỉnh mạch đo, đảm bảo độ chính xác của mạch đo.
 I.6.PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU.
      a. Phương pháp nghiên cứu.
        Trong quá trình nghiên cứu, nhóm sinh viên thực hiện chủ yếu dựa vào hai phương pháp chính:
          -  Phương pháp tham khảo tài liệu: Thu thập các tài liệu liên quan đến giao tiếp máy tính, Truyền số liệu, Kỹ thuật mạch điện tử, Thiết kế mạch điện tử và Phương pháp nghiên cứu khoa học. Sau đó, nhóm sinh viên vận dụng các kiến thức hiện có để tổng hợp các tài liệu, sau cùng thiết kế ra mạch điện phù hợp với các yêu cầu mà ban đầu nhóm đã đề ra.
          - Phương pháp quan sát và thực nghiệm: Sau khi đã có mạch theo tính toán lý thuyết, nhóm sinh viên thực hiện đã thi công mạch thực tế theo đúng sơ đồnguyên lý đã vạch ra. Do không có các thiết bị đo chuyên dụng thích hợp, nhóm sinh viên thực hiện đã cân chỉnh thủ công từng khối, đo điện áp và dòng điện ngõ ra của chúng. Sau đó, nhóm đã sử dụng kết quả cân chỉnh này để điều chỉnh lại lý thuyết một cách hợp lý.
        b.  Phương tiện nghiên cứu.
          a.  Các tài liệu liên quan đến đề tài.
          b.  Bộ nguồn ổn áp tuyến tính 5V, ±12V.
          c.  Đồng hồ đo VOM kim và số.
          d.  Máy tính.

















                                                                   




















                                      CHƯƠNG II:
  GIỚI THIỆU PIC 16F877A






 

  II. 1.Sơ đồ chân:
 
                                      Sơ đồ chân của Vi điều khiển PIC16F877A
II. 2.Một vài thông số kỹ thuật của pic16F877A:
        Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài 14 bit. Mỗi lệnh đều được thực thi trong một chu kì xung clock. Tốc độ hoạt động tối đa cho phép là 20 MHz với một chu kì lệnh là 200ns. Bộ nhớ chương trình 8Kx14 bit, bộ nhớ dữ liệu 368 byte RAM và bộ nhớ dữ liệu EEPROM với dung lượng 256 byte. Số PORT I/O là 5 với 33 pin I/O.
        Các đặc tính ngoại vi bao gồm các khối chức năng sau:
              -  Timer0: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số 8 bit.
              -  Timer1: bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số, có thể thực hiện chức năng đếm dựa vào xung clock ngoại vi ngay khi vi điều khiển hoạt động ở chế độ sleep.
              -  Timer2: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số, bộ postcaler.
              -    Hai bộ Capture/so sánh/điều chế độ rông xung.
              -    Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP (Synchronous Serial Port), SPI và I2C.
              -    Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ.
              -  Cổng giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với các chân điều khiển RD, WR, CS ở bên ngoài.
          Các đặc tính Analog:
              -  8 kênh chuyển đổi ADC 10 bit.
              -  Hai bộ so sánh.
              -  Bên cạnh đó là một vài đặc tính khác của vi điều khiển như:
              -  Bộ nhớ flash với khả năng ghi xóa được 100.000 lần.
              -  Bộ nhớ EEPROM với khả năng ghi xóa được 1.000.000 lần.
              -  Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thể lưu trữ trên 40 năm.
              -  Khả năng tự nạp chương trình với sự điều khiển của phần mềm.
              - Nạp được chương trình ngay trên mạch điện ICSP (In Circuit Serial Programming)thông qua 2 chân.
              -  Watchdog Timer với bộ dao động trong.
              -  Chức năng bảo mật mã chương trình.
              -  Chế độ Sleep.
              -  Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác nhau.
 II.3. Sơ đồ khối của pic 16F877A :
 
                          Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A.

    II.4. Tổ chức bộ nhớ :
                  Cấu trúc bộ nhớ của vi điều khiển PIC16F877A bao gồm bộ nhớ chương trình (Program memory) và bộ nhớ dữ liệu (Data Memory).
          a.Bộ nhớ chương trình.
          Bộ nhớ chương trình của vi điều khiển PIC16F877A là bộ nhớ flash, dung lượng bộ nhớ 8K word (1 word = 14 bit) và được phân thành nhiều trang (từ page0 đến page 3) . Như vậy bộ nhớ chương trình có khả năng chứa được 8*1024 = 8192 lệnh (vì một lệnh sau khi mã hóa sẽ có dung lượng 1 word (14 bit).
          Khi vi điều khiển được reset, bộ đếm chương trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0000h (Reset vector). Khi có ngắt xảy ra, bộ đếm chương trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0004h (Interrupt vector). Bộ nhớ chương trình không bao gồm bộ nhớ stack và không được địa chỉ hóa bởibộ đếm chương trình.
        b. Bộ nhớ dữ liệu.
            Bộ nhớ dữ liệu của PIC là bộ nhớ EEPROM được chia ra làm nhiều bank. Đối với PIC16F877A bộ nhớ dữ liệu được chia ra làm 4 bank. Mỗi bank có dung lượng 128 byte, bao gồm các thanh ghi có chức năng đặc biệt SFG (Special Function Register) nằm ở các vùng địa chỉ thấp và các thanh ghi mục đích chung GPR (General Purpose Register) nằm ở vùng địa chỉ còn lại trong bank. Các thanh ghi SFR thường xuyên được sử dụng (ví dụ như thanh ghi STATUS) sẽ được đặt ở tất cà các bank của bộ nhớ dữ liệu giúp thuận tiện trong quá trình truy xuất và làm giảm bớt lệnh của chương trình. Sơ đồ cụ thể của bộ nhớ dữ liệu PIC16F877A như sau:


 

Thang ghi chức năng đặc biệt SFR:
            Đây là các thanh ghi được sử dụng bởi CPU hoặc được dùng để thiết lập và điều khiển các khối chức năng được tích hợp bên trong vi điều khiển. Có thể phân thanh ghi SFR làm hai lọai: thanh ghi SFR liên quan đến các chức năng bên trong (CPU) và thanh ghi SRF dùng để thiết lập và điều khiển các khối chức năng bên ngoài (ví dụ như ADC, PWM, …).
Thanh ghi STATUS (03h, 83h, 103h, 183h):
        Thanh ghi chứa kết quả thực hiện phép toán của khối ALU, trạng thái reset và các bit chọn bank cần truy xuất trong bộ nhớ dữ liệu.
 
Thanh ghi OPTION_REG (81h, 181h):
        Thanh ghi này cho phép đọc và ghi, cho phép điều khiển chức năng pull-up của các chân trong PORTB, xác lập các tham số về xung tác động, cạnh tác động của ngắt ngoại vi và bộ đếm Timer0.
 
Thanh ghi INTCON (0Bh, 8Bh,10Bh, 18Bh):
        Thanh ghi cho phép đọc và ghi, chứa các bit điều khiển và các bit cờ hiệu khi timer0 bị tràn, ngắt ngoại vi RB0/INT và ngắt interrputon- change tại các chân của PORTB.
 
Thanh ghi PIE1 (8Ch):
        Chứa các bit điều khiển chi tiết các ngắt của các khối chức năng ngoại vi.
 
Thanh ghi PIR1 (0Ch):
          Chứa cờ ngắt của các khối chức năng ngoại vi, các ngắt này được cho phép bởi các bit điều khiển chứa trong thanh ghi PIE1.
 
Thanh ghi PIE2 (8Dh):
            Chứa các bit điều khiển các ngắt của các khối chức năng CCP2, SSP bus, ngắt của bộ so sánh và ngắt ghi vào bộ nhớ EEPROM.
 
Thanh ghi PIR2 (0Dh):
            Chứa các cờ ngắt của các khối chức năng ngoại vi, các ngắt này được cho phép bởi các bit điều khiển chứa trong thanh ghi PIE2.
 
Thanh ghi PCON (8Eh):
            Chứa các cờ hiệu cho biết trạng thái các chế độ reset của vi điều khiển.
 
 Thanh ghi mục đích GPR:
            Các thanh ghi này có thể được truy xuất trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua thanh ghi FSG (File Select Register). Đây là các thanh ghi dữ liệu thông thường, người sử dụng có thể tùy theo mục đích chương trình mà có thể dùng các thanh ghi này để chứa các biến số, hằng số, kết quả hoặc các tham số phục vụ cho chương trình.
        c. Stack
            Stack không nằm trong bộ nhớ chương trình hay bộ nhớ dữ liệu mà là một vùng nhớ đặc biệt không cho phép đọc hay ghi.
            Khi lệnh CALL được thực hiện hay khi một ngắt xảy ra làm chương trình bị rẽ nhánh, giá trị của bộ đếm chương trình PC tự động được vi điều khiển cất vào trong stack. Khi một trong các lệnh RETURN, RETLW hat RETFIE được thực thi, giá trị PC sẽ tự động được lấy ra từ trong stack, vi điều khiển sẽ thực hiện tiếp chương trình theo đúng qui trình định trước.
              Bộ nhớ Stack trong vi điều khiển PIC họ 16F87xA có khả năng chứa được 8 địa chỉ và hoạt động theo cơ chế xoay vòng. Nghĩa là giá trị cất vào bộ nhớ Stack lần thứ 9 sẽ ghi đè lên giá trị cất vào Stack lần đầu tiên và giá trị cất vào bộ nhớ Stack lần thứ 10 sẽ ghi đè lên giá trị cất vào Stack lần thứ 2.
              Cần chú ý là không có cờ hiệu nào cho biết trạng thái stack, do đó ta không biết được khi nào stack tràn. Bên cạnh đó tập lệnh của vi điều khiển dòng PIC cũng không có lệnh POP hay PUSH, các thao tác với bộ nhớ stack sẽ hoàn toàn được điều khiển bởi CPU.


Đây Là Tài Liệu Vip, Để Lấy Password Giải Nén Tài liệu Này, Bạn Hãy Xem Tại Đây:
[You must be registered and logged in to see this link.]