Thạc Sĩ Giao tiếp máy tính với vi điều khiển bằng công nghệ USB điều khiển led ma trận Đồ án tốt nghiệp ngàn

SVTH : Nguyễn Văn Trung 1
I-Mở bài:
1) Vị trí của đề tài: Ngày nay với sự phát triển của nền công nghiệp điện tử thì
vấn đề giao tiếp đơn giản, tốc độ truyền và xử lý dữ liệu ngày càng được chú
trọng. Chuẩn giao tiếp USB ngày càng được sử dụng rộng rãi để đáp ứng những
yêu cầu trên để thay thế dần cho giao tiếp cổng com, lpt có tốc độ thấp hơn.
2) Tình hình nghiên cứu hiện nay:
- Ở Việt Nam:
+ Tại các trường đại học có nhiều đề tài giao tiếp máy tính với vi điều
khiển AVR bằng cổng usb, còn với PIC thì có rất ít đề tài và chủ yếu giao tiếp
qua lớp HID.
+ Trên thị trường có các doanh nghiệp đã giao tiếp thành công và tự viết
driver cho thiết bị và truyền với tốc độ cao.
- Trên thế giới: vấn đề giao tiếp máy tính với vi điều khiển qua cổng usb đã
được nghiên cứu rất lâu, và có rất nhiều sản phẩm như các kit thí nghiệm, mạch
nạp cổng usb .
3) Tiếp cận đề tài:
-Có các kiến thức cơ bản về kỹ thuật số, vi điều khiển PIC, điện tử cơ bản,
kiến thưc cơ bản về chuẩn usb, lập trình C (hoặc ngôn ngữ lập trình khác) .
*Hướng giải quyết đề tài:
- Tìm hiểu các linh kiện liên quan đến đề tài, so sánh tính ưu việt của các
linh kiện tương quan nhằm lựa chọn linh kiện thiết kế cho phù hợp.
- Thiết kế mạch.
- Chạy mô phỏng.
- Thi hành mạch.
II- Lựa chọn phương án :
Phương án 1: sử dụng vi điều khiển có hổ trợ giao tiếp USB
 Ưu điểm: giá thành rẽ, có nhiều phần mềm hổ trợ
 Khuyết điểm: Có một số phần mềm đòi hỏi viết driver.
Phương án 2: sử dụng sẵn module giao tiếp USB, và xây dựng những ứng
dụng mong muốn.
 Ưu điểm: dễ thiết kế, lập trình đơn giản (ứng dụng), không mất nhiều
thời gian để viết driver.
 Khuyết điểm: giá thành cao
Phương án 3: sử dụng cổng com ảo
 Ưu điểm: lập trình như cổng com
 Khuyết điểm: tốc độ thấp hơn so với cổng usb.
Từ những phân tích trên và từ yêu cầu của đề tài nên em chọn phương án 1.Đồ án môn học 2 GVHD: NGUYỄN VĂN NGA
SVTH : Nguyễn Văn Trung 2
Các lựa chọn trong phương án 1:
- Vi xử lý: AVR, pic 18F2550, pic 18F4450
- Hiển thị: led ma trận,LCD, led 7 đoạn.
- Phần mền: CCS, Delphi, mikcroC, C#,C+.
- Tạo giao diện: VB, mikcroC.
1) Lựa chọn vi điều khiển:
 PIC 18F2250 có 28 chân có cấu trúc như sau:
-Có 3 port xuất nhập A,B,C.
-10 kênh chuyển đổi tương tự sang số 10 bit.
-Có 4 timers: 3 timer 16 bit, 1 timer 1 bit.
-Có hỗ trợ giao tiếp USB.
-Bộ nhớ dữ liệu EEPROM: 256 bytes.
-Bộ nhớ chương trình : 32768 bytes.
-Có giao tiếp nối tiếp MSSP, ENHANCED UART.
-Giao tiếp song song PSP.
-Có 19 nguồn ngắt.
- Tần số hoạt động: 0-48MHz.
 PIC 18F4550 có các thông số như 18F2550:
-Có 5 port xuất nhập A,B,C, D,E.
-13 kênh chuyển đổi tương tự sang số 10 bit.
-Có 4 timers: 3 timer 16 bit, 1 timer 1 bit.
-Có hỗ trợ giao tiếp USB.
-Bộ nhớ dữ liệu EEPROM: 256 bytes.
-Bộ nhớ chương trình: 32768 bytes.
-Có giao tiếp nối tiếp MSSP, ENHANCED UART.
-Giao tiếp song song PSP.
-Có 20 nguồn ngắt.
- Tần số hoạt động: 0-48MHz.
 AVR: có nhiều dòng hỗ trợ giao tiếp usb như tiny2313
* Đề tài chọn PIC 18F2550 vì:
- Có những kiến thức cơ bản về 16F877A.
- Do yêu cầu của đề tài và giá thành.
2) Lựa chọn khối hiển thị:
- Led ma trận hiển thị được nhiều thông tin hơn led 7 đoạn phù hợp với
việc điều khiển hiển thị từ máy tính.
-LCD cũng hiển thị đựợc nhiều thông tin nhưng cở chữ nhỏ. Do đó đề
tài chọn led ma trận
3) Lựa phần mềm:Đồ án môn học 2 GVHD: NGUYỄN VĂN NGA
SVTH : Nguyễn Văn Trung 3
Trên thị trường có nhiều chương trình biên dịch C cho vi điều khiển PIC18.
Các trình bên dịch này có nhiều đặc tính giống nhau, và chúng dùng để phát triển
chương trình C cho PIC18.
Vài trình biên dịch C thường được dùng:
-MikroC
-PICC18
-C18
-CCS
MikroC: được xây dựng bởi MikroElektronika. Dễ dàng để học với một số
lượng lớn hàm được hỗ trợ để lập trình, và có hỗ trợ các hàm giao tiếp usb, và có
sẵn giao diện.
PICC18: được xây dựng bởi Hi-Tech Software, với hai phiên bản standard
and professional. PICC18 được hỗ trợ bởi phần mềm mô phỏng PROTEUS dùng
để mô phỏng vi điều khiển PIC.
C18: được xây dựng bởi Microchip Inc, bao gồm việc mô phỏng, hỗ trợ
phần cứng.
CCS: được xây dựng bởi Custom Computer Systems Inc, cung cấp một số
lượng lớn các hàm để lập trình và các mạch debugger, chúng rất hữu ích để phát
triển PIC và có hỗ trợ các hàm giao tiếp usb.
Người nghiên cứu chọn CCS để viết chương trình, và VB để viết giao diện.
5) Sơ đồ: