Báo Cáo Thiết kế hệ thống đếm sản phẩm dùng cảm biến hồng ngoại. Hệ thống có thể đếm được tối đa 59999 sản p

BÁO CÁO NHÓM 05 :



LỜI CAM ĐOAN


Nhóm 05 xin cam đoan báo cáo đồ án môn này là kết quả nghiên cứu của các thành viên trong nhóm, dưới sự chỉ dẫn của thầy Nguyễn Văn Dũng.
Nhóm 05 sẽ chịu hoàn toàn trách nhiệm về bản báo cáo này nếu có sai phạm và tranh chấp bản quyền với những bản báo cáo khác.
Hà Nội, Ngày 20 tháng 6 năm 2013
Thay mặt nhóm 05
Nhóm trưởng
VÕ MẠNH TƯỜNG

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
. .



LỜI NÓI ĐẦU


Hiện nay vi điều khiển rất phát triển, nó được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực như: Sản xuất công nghiệp, tự động hoá và rất nhiều lĩnh vực khác. So với kỹ thuật số thì vi điều khiển nhỏ gọn hơn rất nhiều do nó được tích hợp lại và được lập trình để điều khiển.

Tiếp xúc và nghiên cứu vi điều khiển ban đầu cũng có nhiều điều bỡ ngỡ và lúng túng trong lập trình; Nhưng qua học tập và được sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy cô bộ môn và đặc biệt là thầy giáo bộ môn Nguyễn Anh Dũng thì chúng em cũng từng bước nắm được những kiến thức về vi điều khiển cũng như những yêu cầu sử lý:

Với đề tài : Mạch đếm sản phẩm hiện thị LCD sử dụng cảm biến hồng ngoại chúng em hy vọng sẽ đạt kết quả tốt. Có thể trong quá trình thiết kế và ứng dụng có nhiều vấn đề có thể chưa được như mong muốn, chúng em mong được sự nhận xét chỉ bảo của các thầy để chúng em có thể hoàn thành tốt hơn những đồ án về sau.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!!!









Phần một: Cơ sở lý thuyết.


I: Giới thiệu về bộ vi điều khiển 8051(89S52):
1: Đặc điểm của IC vi điều khiển.
2: Cấu trúc bên trong của 8051(89S52).
3: Các Port của 89S52.
a: Port 1 (P1.0-P1.7)
b: Port 2 (P2.0-P2.7)
c: Port 3 (P3.0-P3.7)
4: Nghiên cứu tổng thể về vi điều khiển.
4.1: Hoạt động định thời:
4.2: Cổng nối tiếp:
4.2: Ngắt và xử lý ngắt:
III: Bộ cảm biến hồng ngoại:
1: Cấu tạo:
2: Hoạt động:









Phần hai :Nội dung thiết kế sản phẩm.
1: Sơ đồ nguyên lý:
2: Nguyên lý hoạt động:
3: Thuật toán chương trình:
4: Phần mềm:
5: Thuyến trình phần mềm:
Phần ba: kết luận ưu nhược điểm của sản phẩm.
1: Ưu điểm:
2: Nhược điểm:
3: Khắc phục nhược điểm:
4: Ứng dụng thực tế:
Phần ba: Tài liệu tham khảo










PHẦN MỘT
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
I: Giới thiệu sơ lược về bộ vi điều khiển 8051(89S52):
1: IC vi điều khiển thuộc họ MCS51 có các đặc điểm sau:
4 kbyte ROM,128 byte RAM,4 port I/O 8 bit
2 bộ định thời ,1 cổng nối tiếp,6 nguồn ngắt
Nhưng thực tế hiện nay ta hay sử dụng 8052 (89S52) cũng là một thành viên họ 8051 . 8052 có tất cả các đặc tính của 8051 ngoài ra còn có thêm 4 kbyte ROM, 128 byte RAM và một bộ định thời nữa.












Hình1 : Vi điều khiển 8051




2: Cấu trúc bên trong IC8051:

Phần chính của vi điều khiển 8051 là bộ vi xử lý trung tâm ( CPU: central processing unit).
Đơn vị xử lý trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ dao động, ngoài ra còn có khả năng đưa một tín hiệu giữ nhịp từ bên ngoài.
Chương trình đang chạy có thể dừng lại nhờ một khối điều khiển ngắt ở bên trong. Các nguồn ngắt có thể là : Các biến cố ở bên ngoài, sự tràn của bộ đếm định thời hoặc cũng có thể là giao diện nối tiếp.
Ba bộ định thời 16bit hoạt động như một bộ đếm.
Các cổng Port0, Port1, Port2, Port3. Sử dụng vào mục đích điều khiển và xuất nhập tín hiệu. Ở cổng Port3 có thêm các đường dẫn điều khiển dùng để trao đổi với bộ nhớ bên ngoài, hoặc để đầu nối giao diện nối tiếp, cũng như các đường ngắt dẫn ở bên ngoài.

Hình2 : Sơ đồ khối 89S52.

Giao diện nối tiếp có chứa một bộ truyền và một bộ nhận không đồng bộ, làm việc độc lập với nhau. Tốc độ truyền qua cổng nối tiếp có thể đặt trong dải rộng và được ấn định bằng một bộ định thời.
Trong vi điều khiển 8051 có hai thành phần quan trọng khác đó là bộ nhớ và các thanh ghi:
Bộ nhớ gồm có bộ nhớ RAM và bộ nhớ ROM dùng để lưư trữ dữ liệu và mã lệnh.
Các thanh ghi sử dụng để lưư trữ thông tin trong quá trình xử lý. Khi CPU làm việc nó thay đổi nội dung các thanh ghi.
3: Các Port của 89S52:
a data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABAQMAAAAl21bKAAAAA1BMVEXh5PJm+yKVAAAAAXRSTlMAQObYZgAAAApJREFUCNdjYAAAAAIAAeIhvDMAAAAASUVORK5CYII=" class="mceSmilieSprite mceSmilie7" alt=":p" title="Stick Out Tongue :p">ort1 (P1.0-P1.7):[/B]

Đối với 8051, chức năng duy nhất của Port 1 là chức năng xuất nhập, cũng như các Port khác Port 1 có thể xuất nhập theo bit hoặc theo byte.

Hình 3: Cấu trúc của các chân trên Port 1 và Port3






[B]b [IMG]data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABAQMAAAAl21bKAAAAA1BMVEXh5PJm+yKVAAAAAXRSTlMAQObYZgAAAApJREFUCNdjYAAAAAIAAeIhvDMAAAAASUVORK5CYII=" class="mceSmilieSprite mceSmilie7" alt=":p" title="Stick Out Tongue :p">ort2 (P2.0-P2.7):[/B]
Port 2 là một Port công dụng kép trên các chân 21-28 được dùng như các đường xuất nhập hoặc là byte cao cua Bus địa chỉ với các thiết kế dùng bộ nhớ mở rộng

Hình 4: Cấu trúc các chân trên Port 2

[B]c [IMG]data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABAQMAAAAl21bKAAAAA1BMVEXh5PJm+yKVAAAAAXRSTlMAQObYZgAAAApJREFUCNdjYAAAAAIAAeIhvDMAAAAASUVORK5CYII=" class="mceSmilieSprite mceSmilie7" alt=":p" title="Stick Out Tongue :p">ort3 (P3.0-P3.7):[/B]
Mỗi chân trên Port 3 ngoài chức năng xuất nhập còn có một chức năng riêng, cụ thể như sau :

[TABLE]
[TR]
[TD][B]Port[/B][/TD]
[TD][B]Tên[/B][/TD]
[TD][B]Chức năng chuyển đổi[/B][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]P3.0[/TD]
[TD]RXD[/TD]
[TD]Dữ liệu nhận cho Port nối tiếp[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]P3.1[/TD]
[TD]TXD[/TD]
[TD]Dữ liệu phát cho Port nối tiếp[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]P3.2[/TD]
[TD]INT0[/TD]
[TD]Ngắt 0 bên ngoài[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]P3.3[/TD]
[TD]INT1[/TD]
[TD]Ngắt 1 bên ngoài[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]P3.4[/TD]
[TD]T0[/TD]
[TD]Ngõ vào của Timer/Counter 0[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]P3.5[/TD]
[TD]T1[/TD]
[TD]Ngõ vào của Timer/Counter 1[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]P3.6[/TD]
[TD]WR[/TD]
[TD]Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]P3.7[/TD]
[TD]RD[/TD]
[TD]Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài[/TD]
[/TR]
[/TABLE]






[B]4 : Nghiên cứu tổng thể về vi điều khiển :[/B]
Nhìn tổng thể chúng ta có thể tìn hiểu về vi điều khiển trong 3 mảng vấn đề chính là: Các bộ định thời Timer, Port nối tiếp và Ngắt.
[B]4.1: Hoạt động định thời :[/B]
Các thanh ghi:
Timer 0 và Timer 1 : Thanh ghi chế độ định thời (TMOD)
Thanh ghi điều khiển Timer ( TCON)
Các thanh ghi chứa giá trị của các bộ định thời.
Timer 2 : Thanh ghi T2CON.
Thanh ghi T2MOD
Thanh ghi TH2 và TL2,RCAP2H và RCAP2L
Các chế độ hoạt động của Timer:
Timer 0 và Timer 1: Chế độ 0 : Timer 13 bit.
Chế độ 1: Timer 16 bit.
Chế độ 2 : 8 bit tự động nạp lại.
Chế độ 3 : Tách Timer
Timer 2 : Chế độ thu nhận (Captuer) : 16bit tự nạp lại
Chế độ tự nạp lại (Auto-Reload) : 16bit thu nhận
Chế độ cung cấp tốc độ Baud cho cổng nối tiếp.
[B]4.2: Cổng nối tiếp: [/B]
Các thanh ghi cổng nối tiếp: Thanh ghi điều khiển cổng nối tiếp (SCON), thanh ghi đệm truyền nhận ở cổng nối tiếp (SBUF).
Các chế độ hoạt động: Chế độ 0 và chế độ 1, chế độ 2.
Ứng dụng truyền nhận qua cổng nối tiếp và truyền thông đa xử lý.

[B]4.3: Ngắt và xử lý ngắt:[/B]
Thanh ghi cho phép ngắt IE ( Interrupt Enable).
Thanh ghi ưu tiên ngắt IP.
Các vector ngắt và số hiệu ngắt.

[TABLE]
[TR]
[TD][B]Ngắt[/B][/TD]
[TD][B]Cờ[/B][/TD]
[TD][B]Địa chỉ vector[/B][/TD]
[TD][B]Số hiệu[/B][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Reset hệ thống[/TD]
[TD]RST[/TD]
[TD]0000H[/TD]
[TD][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Bên ngoài 0[/TD]
[TD]IE0[/TD]
[TD]0003H[/TD]
[TD]0[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Timer 0[/TD]
[TD]TF0[/TD]
[TD]000BH[/TD]
[TD]1[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Bên ngoài 1[/TD]
[TD]IE1[/TD]
[TD]0013H[/TD]
[TD]2[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Timer 1[/TD]
[TD]TF1[/TD]
[TD]001BH[/TD]
[TD]3[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Port nối tiếp[/TD]
[TD]TI hoặc RI[/TD]
[TD]0023H[/TD]
[TD]4[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Timer 2[/TD]
[TD]TX2 hoặc EXF2[/TD]
[TD]002BH[/TD]
[TD]5[/TD]
[/TR]
[/TABLE]

89S52 có 6 nguồn ngắt: Ngăt ngoài INT0
Ngắt ngoài INT1.
Ngắt do bộ Timer 0.
Ngắt do bộ Timer 1.
Ngắt do bộ Timer 2.
Ngắt do Port nối tiêp.
Các ngắt ngoài sảy ra khi có mức thấp hoặc sườn xuống trên chân INT0 hoặc INT1 của vi điều khiển. Đây là chức năng chuyển đổi của các bit Port 3 (P3.2 và P3.3).
Ngắt cổng nối tiếp xảy ra khi cờ phát (TI) hoặc cờ ngắt thu (RI) được đặt lên mức1. Ngắt phát xảy ra khi một ký tự đã nhận xong và đang đợi trong SBUF để được đọc.
Các ngắt cổng nối tiếp khác với các ngắt Timer. Cờ gây ra ngắt cổng nối tiếp không bị xáo bằng phấn cứng khi CPU chuyển tới ngắt, do có hai nguồn ngắt cổng nối tiếp TI và RI. Nguồn ngắt phải được xác định trong ISR và cờ tạo ngắt sẽ được xoá bằng phần mềm. Các ngắt Timer cờ ngắt được xoá bằng phần cứng khi CPU hướng tới ISR.
[B]III : Bộ cảm biến hồng ngoại:[/B]
[B]1 : Cấu tạo : Gồm có phần phát và phần thu.[/B]
Phần thu là 1con led màu đen,phần phát là 1con led thường
[B]2: Hoạt động: [/B]
Để cảm nhận mỗi lần sản phẩm đi qua thì cảm bíên hồng ngoại của phấn phát phát ra ánh sáng hồng ngoại và phần thu hấp thụ ánh sáng hồng ngoại vì ánh sáng hồng ngoại có đặc điểm ít bị nhiễu so với các loại ánh sáng khác. Hai bộ phận phát và thu hoạt động cùng tần số. Khi có sản phẩm đi qua giữa phần phát và phần thu ánh sáng hồng ngoại bị che bộ phận thu sẽ hoạt động với tấn số khác so với tần số phát như thế tạo ra một xung tác động tới bộ phận xử lý. Vậy bộ phận phát và thu phải có nguồn tạo dao động.
[B]PHẦN HAI[/B]
[B]1: Sơ đồ nguyên lý mạch đếm sản phẩm hiện thị LCD:[/B]

Hình 5: Sơ đồ nguyên lý mạch đếm sản phẩm



[B]2: Nguyên lý hoạt động của mạch:[/B]
[B]Khi cấp nguồn 5v cho toàn mạch thì LCD bắt đầu hiển thị. Do ic89s52 đã được nạp chương trình trước do đó khi có sản phẩm đi qua thì bộ cảm biến hồng ngoại sẽ nhận tín hiệu cấp xung cho c1815 và kích mở transitor 1815 và tín hiệu xung sẽ được đưa đến ic89s52, ic89s52 sẽ xuất dữ liệu cho các đầu ra và hiển thi lên LCD16x2.[/B]

Hình 6: Sơ đồ pcb của mạch









[B]4[IMG]data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABAQMAAAAl21bKAAAAA1BMVEXh5PJm+yKVAAAAAXRSTlMAQObYZgAAAApJREFUCNdjYAAAAAIAAeIhvDMAAAAASUVORK5CYII=" class="mceSmilieSprite mceSmilie7" alt=":p" title="Stick Out Tongue :p">hần mềm:[/B]

[B]#include <REGX52.H>[/B]
[B]#include <stdio.H>[/B]
[B]// dinh nghia cac chan lcd 4 bit[/B]
[B]#define RS P2_7[/B]
[B]#define RW P2_6[/B]
[B]#define EN P2_5[/B]
[B]#define D4 P2_3[/B]
[B]#define D5 P2_2[/B]
[B]#define D6 P2_1[/B]
[B]#define D7 P2_0[/B]

[B]#define LOA P3_0[/B]
[B]int result,result1,i;[/B]
[B]/************ Cac chuong trinh delay**************/[/B]
[B]void delay(unsigned int time_delay)[/B]
[B]{ [/B]
[B] while(time_delay--); [/B]
[B]}[/B]
[B]void delay_ms(unsigned int ms)[/B]
[B]{[/B]
[B] unsigned int i,j;[/B]
[B] for(i=0;i<ms;i++)[/B]
[B] for(j=0;j<125;j++);[/B]
[B]}[/B]
[B]/************ Cac chuong trinh cho LCD 16x2***********/[/B]
[B]void write_cmd(unsigned char Data)[/B]
[B]{[/B]
[B] RS = 0;[/B]
[B] RW = 0;[/B]
[B] D4 = (Data&0x10)>0?1:0;[/B]
[B] D5 = (Data&0x20)>0?1:0;[/B]
[B] D6 = (Data&0x40)>0?1:0;[/B]
[B] D7 = (Data&0x80)>0?1:0;[/B]
[B] EN = 1;[/B]
[B] delay(40);[/B]
[B] EN = 0; [/B]
[B] D4 = (Data&0x01)>0?1:0;[/B]
[B] D5 = (Data&0x02)>0?1:0;[/B]
[B] D6 = (Data&0x04)>0?1:0;[/B]
[B] D7 = (Data&0x08)>0?1:0;[/B]
[B] EN = 1;[/B]
[B] delay(40);[/B]
[B] EN = 0; [/B]
[B]}[/B]

[B]void write_char(unsigned char Data) [/B]
[B]{[/B]
[B] RS = 1;[/B]
[B] RW = 0;[/B]
[B] D4 = (Data&0x10)>0?1:0;[/B]
[B] D5 = (Data&0x20)>0?1:0;[/B]
[B] D6 = (Data&0x40)>0?1:0;[/B]
[B] D7 = (Data&0x80)>0?1:0;[/B]
[B] EN = 1;[/B]
[B] delay(80);[/B]
[B] EN = 0; [/B]
[B] D4 = (Data&0x01)>0?1:0;[/B]
[B] D5 = (Data&0x02)>0?1:0;[/B]
[B] D6 = (Data&0x04)>0?1:0;[/B]
[B] D7 = (Data&0x08)>0?1:0;[/B]
[B] EN = 1;[/B]
[B] delay(80);[/B]
[B] EN = 0; [/B]
[B]}[/B]

[B]void lcd_init(void)[/B]
[B]{[/B]
[B] write_cmd(0x02);[/B]
[B] write_cmd(0x28);[/B]
[B] write_cmd(0x0c);[/B]
[B] write_cmd(0x06);[/B]
[B] write_cmd(0x01);[/B]
[B]}[/B]

[B]void write_str(char const *str)[/B]
[B]{[/B]
[B] while(*str)[/B]
[B] {[/B]
[B] write_char(*str);[/B]
[B] str++;[/B]
[B] } [/B]
[B]}[/B]
[B]void lcd_numb(unsigned int numb)[/B]
[B]{[/B]
[B] write_char(numb/10000+48);[/B]
[B] write_char((numb000)/1000+48);[/B]
[B] write_char(((numb000)00)/100+48);[/B]
[B] write_char((((numb000)00)0)/10+48);[/B]
[B] write_char(numb+48);[/B]
[B]} [/B]
[B]void move(unsigned char a,unsigned char b)[/B]
[B]{[/B]
[B] unsigned char vitri[3] = {0,0x80,0xc0}; [/B]
[B] write_cmd(vitri[a]+b); [/B]
[B]} [/B]

[B]/*************Ngat timer**********/[/B]
[B]void ISR_init()[/B]
[B]{[/B]
[B] TMOD = 0x01;[/B]
[B] IE = 0x84;[/B]
[B] IT1 = 1;[/B]
[B] result = 0;[/B]
[B] result1 = 0;[/B]
[B] LOA = 0;[/B]
[B]}[/B]
[B]void Count_Inc(void) interrupt 2 [/B]
[B]{[/B]
[B] EA=0; [/B]
[B] result++;[/B]
[B] if(result > 59999)[/B]
[B] {[/B]
[B] result = 59999;[/B]
[B] for(i = 0; i < 60; i++)[/B]
[B] {[/B]
[B] LOA = !LOA;[/B]
[B] delay_ms(50);[/B]
[B] }[/B]
[B] LOA = 0;[/B]
[B] }[/B]
[B] delay_ms(100);[/B]
[B] EA=1;[/B]
[B]}[/B]
[B]/***************Main**********/[/B]
[B]void main()[/B]
[B]{ [/B]
[B] lcd_init();[/B]
[B] ISR_init();[/B]
[B] delay_ms(500);[/B]
[B] move(1,2);[/B]
[B] write_str("DT3_K2");[/B]
[B] move(2,1);[/B]
[B] write_str(" CDNCNC HN ");[/B]
[B] delay_ms(2000);[/B]
[B] write_cmd(0x01);[/B]
[B] delay_ms(5);[/B]
[B] move(1,4);[/B]
[B] write_str("DO AN");[/B]
[B] move(2,0);[/B]
[B] write_str("DEM SAN PHAM LCD"); [/B]
[B] delay_ms(2000); [/B]
[B] write_cmd(0x01);[/B]
[B] delay_ms(5);[/B]
[B] move(1,4);[/B]
[B] write_str("SVTH ");[/B]
[B] move(2,1);[/B]
[B] write_str("TUONG_DOAN_TUAN ");[/B]
[B] delay_ms(2000); [/B]
[B] write_cmd(0x01);[/B]
[B] delay_ms(5);[/B]
[B] move(1,0);[/B]
[B] write_str(" SO SAN PHAM LA");[/B]
[B] move(2,0);[/B]
[B] write_str("= SP");[/B]
[B] while(1)[/B]
[B] {[/B]
[B] if(result1 != result)[/B]
[B] {[/B]
[B] result1 = result;[/B]
[B] move(2,2);[/B]
[B] lcd_numb(result);[/B]
[B] }[/B]
[B] }[/B]
[B]}[/B]










[B]PHẦN BA[/B]
[B] KẾT LUẬN ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA SẢN PHẨM[/B]
[B]1[/B][B]: Ưu điểm:[/B]
Cho phép tăng năng suất lao động.
Đảm bảo độ chính sác.
Cho phép đếm với tần số cao.
Khi phần phát và thu xa nhau ta co thể ứng dụng vào thực tế để đếm những sản phẩm lớn.
Tổn hao công suất bé, do đó mach có thể dung pin, biến áp
Giá thành rẻ.
[B]2[/B][B]: Nhược điểm:[/B]
Do sử dụng cảm biến hồng ngoại nên nếu có 2 sản phẩm đi qua cùng lúc thì sẽ dẫn đến đếm nhầm sản phẩm.
Hai con thu phát làm việc với tần số giống nhau nên nhiều khi không ổn định.
Tầm nhìn của hồng ngoại yêu cầu độ chính xác.
[B]3[/B][B]: Khắc phục nhược điểm:[/B]
Nhược điểm lớn nhất của mạch là những linh kiện thụ động và bộ cảm biến hồng ngoại vậy nên khi lắp mạch ta cần phải chọn các linh kiện tốt có tính ổn định cao.
[B]4[/B][B]: Ứng dụng thực tế:[/B]
Mạch được ứng dụng trong các hệ thống cửa tự động, trong các khách sạn, công ty
Dùng để đếm sản phẩm thu được trong các dây truyền nhà máy như: Các siêu thị Và còn nhiều ứng dụng khác nữa.




[B]PHẦN BỐN[/B]
[B]TÀI LIỆU THAM KHẢO[/B]

1:Cấu trúc và lập trình họ vi điều khiển 8051
Nguyễn Tăng Cường- Phan Quốc Thắng.
2: Vi điều khiển với lập trình C
Ngô Diên Tập
3:Giáo trình vi điều khiển
4:diendandientu.com
5:dientuvietnam.net
6:dientuphuongdung.com