Đồ Án Điều khiển thiết bị qua PC

LỜI MỞ ĐẦU
Với việc phát triển của kĩ thuật vi xữ lý hiện nay thì việc áp dụng vào thực tiễn
đời sống là một nhu cầu cần thiết của con người. Với xu hướng hiện đại hóa như hiện
nay thì việc điều khiển thiết bị bởi một hệ thống sẽ giúp việc điều khiển thiết bị đơn
giản và dễ sử dụng cho người dùng.
Nắm bắt được tình hình nhóm sinh viên chúng em lựa chọn đề tài “Điều Khiển
Thiết Bị Qua PC” nhằm nghiên cứu để cung cấp cho người dùng một hệ thống điều
khiển đơn giản mà hiệu quả, đó là hệ thống điều khiển nhiều thiết bị tại chỗ qua việc
kết nối với cổng COM máy tính, chúng ta có thể điều khiển được các thiết bị dân dụng
như đèn dây tóc, đèn huỳnh quang, và các thiết bị được được điều khiển bằng chức
năng ON/OFF.
Thông qua việc nghiên cứu vi điều khiển AT89S8252, các cổng giao tiếp máy
tính và các linh kiện điện tử, đề tài sẽ mang lại một hệ thống ổn định, chính xác và an
toàn với người sử dụng.
Với sự hướng dẫn của cô Nguyễn Lan Anh đã giúp chúng em hoàn thành tốt đề
tài này.
Trong quá trình tìm hiểu không thể không có những điều thiếu sót, mong quý
Thầy Cô và người đọc góp ý, chình sửa để đề tài của chúng em được hoàn thiện tốt
hơn.
Nhóm Sinh Viên
Trang 1


Điều khiển thiết bị qua PC Mục lục
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1
MỤC LỤC . 2
CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP 6
1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI . 6
1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU . 6
1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 6
1.3.2 Phạm vi nghiên cứu . 6
CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VI ĐIỀU KHIỂN AT89S8252 7
2.1 MÔ TẢ 7
2.2 CẤU TRÚC VDK AT89S8252, CHỨC NĂNG TỪNG CHÂN 7
2.3 TỔ CHỨC BỘ NHỚ 11
2.3.1 RAM mục đích chung 12
2.3.2 RAM định vị 12
2.3.3 Các băng thanh ghi (Register Banks). 12
2.3.4 Các thanh ghi chức năng đặc biệt (Special Function Register). 13
2.3.4.1 Từ trạng thái chương trình (PSW: Program Status Word): . 14
2.3.4.2 Thanh ghi B: 16
2.3.4.3 Con trỏ Stack SP (Stack Pointer): 16
2.3.4.4 Hai con trỏ dữ liệu DPTR (Data Pointer) 16
2.3.4.5 Các thanh ghi Port (Port Register): . 16
2.3.4.6 Các thanh ghi Timer (Timer Register): . 16
2.3.4.7 Các thanh ghi Port nối tiếp (Serial Port Register): 17
2.3.4.8 Các thanh ghi ngắt (Interrupt Register): 17
2.3.4.9 Thanh ghi điều khiển nguồn PCON (Power Control Register): 18
2.3.4.10 Thanh ghi điều khiển bộ nhớ và kiểm soát giờ (WMCON) 19
2.3.4.11 Thanh ghi giao tiếp nối tiếp bên ngoài SPI (Serial Peripheral
Interface) 20
2.4 TÓM TẮT TẬP LỆNH CỦA AT89S8252 21
2.4.1 Các chế độ định vị ( addressing mode ) 21
2.4.1.1 Sự định vị thanh ghi ( Register Addressing) . 21
2.4.1.2 Sự định địa chỉ trực tiếp ( Direct Addressing ) 22
2.4.1.3 Sự định vị địa chỉ gián tiếp ( Indirect Addressing) 22
2.4.1.4 Sự định vị địa chỉ tức thời (Immediate Addressing) 23
2.4.1.5 Sự định vị địa chỉ tương đối . 23
2.4.1.6 Sự định địa chỉ tuyệt đối ( Absolute Addressing) . 24
2.4.1.7 Sự định vị địa chỉ dài ( Long Addressing ) 24
2.4.1.8 Sự định địa chỉ phụ lục (Index Addressing ) . 24
2.4.2 Các kiểu lệnh (instruction types) 25
2.4.2.1 Các lệnh số học (Arithmetic Instrustion): 25
2.4.2.2 Các hoạt động logic (Logic Operation): 26
2.4.2.3 Các lệnh rẽ nhánh 27
2.4.2.4 Các lệnh dịch chuyển dữ liệu 29
2.4.2.5 Các lệnh luận lý (Boolean Instruction) . 30
2.5 HOẠT ĐỘNG CỦA PORT NỐI TIẾP AT89S8252. 31
2.5.1 Giới thiệu 31
2.5.2 Thanh ghi điều khiển port nối tiếp SCON (Serial Port Control Register) 32
2.5.3 Các mode hoạt động (Mode Of Operation) 33
2.5.4 Sự khởi động, truy xuất các thanh ghi port nối tiếp 34
2.5.4.1 Sự cho phép bộ thu (Recive Enable) 34
2.5.4.2 Bit data thứ 9 ( the 9th data bit) 34
2.5.4.3 Sự thêm vào bit kiểm tra chẳn lẻ Parity 34
2.5.4.4 Cờ ngắt 35
2.5.5 Sự truyền của bộ xử lý đa kênh . 35
2.5.6 Tốc độ baud của port nối tiếp 36
2.6 HOẠT ĐỘNG TIMER CỦA AT89S8252 39
2.6.1 Giới thiệu 39
2.6.2 Timer 0 và Timer 1 . 39
2.6.2.1 Thanh ghi điều khiển Timer TCON (Timer Control Register) . 41
2.6.2.2 Các Mode và cờ tràn (Timer Modes And Overflow) 41
2.6.2.2.1 Mode Timer 13 bit (MODE 0) 41
2.6.2.2.2 Mode Timer 16 bit (MODE 1) 42
2.6.2.2.3 Mode tự động nạp 8 bit (MODE 2) . 42
2.6.2.2.4 Mode Timer tách ra (MODE 3) 43
2.6.2.3 Các nguồn xung clock (Clock Sources) 43
2.6.2.3.1 Sự bấm giờ bên trong (Interval Timing) 43
2.6.2.3.2 Sự đếm các sự kiện (Event Counting) 44
2.6.2.4 Sự bắt đầu, kết thúc và sự điều khiển các Timer (Starting, Stoping And
Controlling The Timer) . 44
2.6.2.5 Sự khởi động và truy suất các thanh ghi Timer. 44
2.6.2.6 Sự đọc thanh ghi timer trên tuyến. 45
2.6.3 Timer 2 . 45
2.6.3.1 Thanh ghi T2CON (Timer/Counter 2 Control Register) . 46
2.6.3.2 Thanh ghi T2MOD - Timer 2 Mode Control Register . 47
2.6.3.3 Chế độ Capture . 47
2.6.3.4 Chế độ Auto-Reload . 48
2.6.3.5 Chế độ Baud Rate Generator . 49
CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU CÁC CỔNG GIAO TIẾP . 51
3.1 GIAO TIẾP CỔNG SONG SONG (CỔNG MÁY IN) . 51
3.1.1 Tên gọi . 51
3.1.2 Mức điện áp cổng . 51
3.1.3 Khoảng cách ghép nối . 51
3.1.4 Tốc độ truyền dữ liệu . 51
3.1.5 Cấu trúc cổng song song . 51
3.1.6 Các thanh ghi ở cổng song song. 53
3.2 GIAO TIẾP CỔNG NỐI TIẾP (RS232) . 53
3.2.1 Cấu trúc cổng nối tiếp. 53
3.2.2 Truyền thông nối tiếp giữa 2 nút. 56
3.3 TÌM HIỂU VỀ USB . 57
3.3.1 Khái niệm . 57
3.3.2 Kết nối qua USB . 58
3.3.3 Mở rộng cổng USB . 58
3.3.4 Các đặt tính của USB . 59
3.3.5 USB 2.0 . 60
3.3.6 USB 3.0 . 60
CHƯƠNG 4: CHUẨN TRUYỀN THÔNG NỐI TIẾP RS232 . 62
4.1 ĐẶT VẤN ĐỀ. 62
4.2 ƯU ĐIỂM CỦA GIAO DIỆN NỐI TIẾP RS232. 62
4.3 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CẦN LƯU Ý TRONG CHUẨN RS232. 62
4.4 CÁC MỨC ĐIỆN ÁP ĐƯỜNG TRUYỀN . 62
4.5 CỔNG RS232 TRÊN PC . 63
4.6 QUÁ TRÌNH DỮ LIỆU. 64
4.6.1 Tốc độ Baud. 65
4.6.2 Bit chẵn lẻ hay Parity bit. 65
4.7 SƠ ĐỒ KẾT NỐI . 66
CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ MẠCH PHẦN CỨNG ĐIỀU KHIỂN . 67
5.1 KHỐI NGUỒN NUÔI VI ĐIỀU KHIỂN, MẠCH. 67
5.2 KHỐI CHUYỂN ĐỔI TÍN HIỆU RS232 THÀNH TTL DÙNG MAX232 . 68
5.2.1 Giới thiệu về MAX232 . 68
5.2.2 Sơ đồ kết nối. 68
5.3 MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐÓNG NGẮT TẢI AC. 69
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CODE VÀ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN . 71
6.1 THIẾT KẾ CODE ĐIỀU KHIỂN VI XỬ LÝ . 71
6.1.1 Ý tưởng thiết kế . 71
6.1.2 Lưu đồ giải thuật . 72
6.1.3 Code điều khiển . 72
6.2 THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN . 75
6.3 MẠCH NGUYÊN LÝ . 83
6.4 MẠCH MÔ PHỎNG . 84
CHƯƠNG 7: HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI . 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 86
PHỤ LỤC 1 . 87
PHỤ LỤC 2 . 88
Trang 5


Điều khiển thiết bị qua PC Chương 1: Dẫn Nhập
CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP
1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Với sự phát triển không ngừng của các ngành khoa học kỹ thuật nhằn đáp ứng
ngày càng đa dạng và phong phú cho đời sống con người, việc nghiên cứu và phát
triển các sản phẩm điều khiển tự động thay thế sức lao động cùa con người là một
nhiệm vụ rất cần thiết.
Viêc giám sát và điều khiển các thiết bị từ xa qua hệ thống gồm các phần tử nối
với nhau bằng dây dẫn thông qua chuẩn RS232 đã đem lại một lợi ích hết sức to lớn
cho nhu cầu phát triển của xã hội, tiết kiệm được rất nhiều thời gian, sức lực và mang
lại hiệu quả kinh tế lớn.
Nắm bắt được tình hình quan trọng, với quyết định lựa chon đề tài “Điều khiển
thiết bị qua PC” nhằm góp phần mang lại sự tiện nghi, tiện ích cho cuộc sống ngày
nay.
1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
Đề tài sử dụng điều khiển các thiết bị dân dụng trong gia đình như đèn, quạt,
thông qua ngôn ngữ lập trình phổ biến hiện nay. Từ viêc tìm hiểu về các thiết bị giao
tiếp cho đến việc thiết kế mạch nhằm giúp người đọc dễ dàng tiếp nhận và muốn cung
cấp hệ thống điều khiển cho người sử dụng.
1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1.3.1 Đối tượng nghiên cứu.
Tìm hiểu về các cổng giao tiếp: cổng nối tiếp, cổng song song, cổng USB,
chuẫn kết nối RS232, khảo sát vi điều khiển AT89S8252.
1.3.2 Phạm vi nghiên cứu.
Thực hiện viêc kết nối thiết bị điều khiển với PC thông qua RS232, điều khiển
các thiết bị dân dụng.