08_2010_1558_1558

7
THI T KBKIT VI XĐA NĂNG PHC VGI NG DY VÀ NGHIÊN CU KHOA HC ThS. NGÔ THANH BÌNH Bmôn Kthut đin tKhoa Đin – Đin tTrường Đại hc Giao thông Vn ti ThS. LÊ QUANG CƯỜNG Công ty Tư vn xây dng du khí PETROLIMEX Tóm tt: Bài báo này trình bày vmt thiết kế cho lp trình vi xlý thông qua bKIT phát trin có kết cu độc lp dng Main – Chip, giúp sinh viên có thlp trình ng dng cho nhiu loi vi xlý trên thiết bthc tế. Summary: This report presents a design for programming microcontroller by evolution KITs in Main – Chip separate design, assisting students in some microcontroller programs and applications with devices. I. ĐẶT VN ĐỀ CT 2 Bài báo trình bày vmt sthiết kế cơ bn trên cơ scu trúc Main – Chip, da trên các nhim vthí nghim và tng hp mt syêu cu thc tế ca các công ty. Thiết kế nhm đưa ra sơ đồ mu và xây dng nhng bài toán điu khin tng cm thiết bđộc lp, giúp sinh viên tthay đổi vi xlý và ngoi vi ghép phi thành bài toán điu khin ln hơn, ng dng trong công nghip, GTVT như cho các bài toán Lp trình nhúng, Lp trình cho các bài toán điu khin đèn giao thông, đường ngang, thông gió, điu khin giám sát tòa nhà, điu khin txa… Sinh viên có thtrc tiếp làm vic trên bthiết bsau khi hc trên lp, sau đó tphát trin bài toán trên bKIT này. Điu này tăng cường khnăng tlàm vic và sáng to cho sinh viên. Bên cnh đó da vào các sơ đồ thiết kế cơ s, sinh viên sgim bt sai sót trong quá trình thiết kế chế to mô hình sn phm phc vNCKH và bo vtt nghip. II. YÊU CU THIT KBKIT được thiết kế chế to theo dng kết cu Main – Chip đa năng, có thddàng thay đổi vi xlý bng các dòng PIC, AVR, PSoC … to hướng mcho bKIT. BKIT thí nghim có khnăng bao quát ccác bài thí nghim hin có ngoài vic to thêm trên 30 Unit mi, mi Unit gm mt sbài thí nghim quét hết mt ni dung hc tp. Ngoài ra khi có scchm chp, cháy nkhi thí nghim có thddàng thay thế tng cm thiết b, gim thiu kinh phí khi cn sa cha thay mi.

Upload: vantienbk

Post on 03-Oct-2015

213 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Analog

TRANSCRIPT

  • THIT K B KIT VI X L A NNG PHC V GING DY V NGHIN CU KHOA HC

    ThS. NG THANH BNH B mn K thut in t Khoa in in t Trng i hc Giao thng Vn ti ThS. L QUANG CNG Cng ty T vn xy dng du kh PETROLIMEX

    Tm tt: Bi bo ny trnh by v mt thit k cho lp trnh vi x l thng qua b KIT pht trin c kt cu c lp dng Main Chip, gip sinh vin c th lp trnh ng dng cho nhiu loi vi x l trn thit b thc t.

    Summary: This report presents a design for programming microcontroller by evolution KITs in Main Chip separate design, assisting students in some microcontroller programs and applications with devices.

    I. T VN CT 2

    Bi bo trnh by v mt s thit k c bn trn c s cu trc Main Chip, da trn cc nhim v th nghim v tng hp mt s yu cu thc t ca cc cng ty. Thit k nhm a ra s mu v xy dng nhng bi ton iu khin tng cm thit b c lp, gip sinh vin t thay i vi x l v ngoi vi ghp phi thnh bi ton iu khin ln hn, ng dng trong cng nghip, GTVT nh cho cc bi ton Lp trnh nhng, Lp trnh cho cc bi ton iu khin n giao thng, ng ngang, thng gi, iu khin gim st ta nh, iu khin t xa Sinh vin c th trc tip lm vic trn b thit b sau khi hc trn lp, sau t pht trin bi ton trn b KIT ny. iu ny tng cng kh nng t lm vic v sng to cho sinh vin. Bn cnh da vo cc s thit k c s, sinh vin s gim bt sai st trong qu trnh thit k ch to m hnh sn phm phc v NCKH v bo v tt nghip.

    II. YU CU THIT K

    B KIT c thit k ch to theo dng kt cu Main Chip a nng, c th d dng thay i vi x l bng cc dng PIC, AVR, PSoC to hng m cho b KIT. B KIT th nghim c kh nng bao qut c cc bi th nghim hin c ngoi vic to thm trn 30 Unit mi, mi Unit gm mt s bi th nghim qut ht mt ni dung hc tp. Ngoi ra khi c s c chm chp, chy n khi th nghim c th d dng thay th tng cm thit b, gim thiu kinh ph khi cn sa cha thay mi.

  • 1. Khi vi x l c bn, lp trnh ASSEMBLY

    Module 1 Vi x l AT89C52

    Bi ton c bn: iu khin Led n, Led 7 thanh, ma trn phm, ngt, pht hng ngoi, iu khin ng c mt chiu, ng c bc, o nhit , hin th LCD, thu hng ngoi iu khin t xa, lin kt vi KIT khc thnh h vi x l (Giao tip a vi x l), ghp ni ROM, RAM, PC, ma trn im.

    Bi ton ng dng: iu khin n giao thng, cc h thng nh gi, lp trnh iu khin t xa, o lng cnh bo, iu khin n qung co, quang bo, mng vi x l, ghp phi h PC Vi x l.

    Module 2 Vi x l AT89C52: Thit k KIT pht trin s dng cc Jack cm ri, p dng cho cc bi ton ng dng trong thc t: iu khin gim st cc thit b nh cao tng, iu khin ng ngang, n giao thng, cc h thng nh gi.

    2. Khi vi x l nng cao, lp trnh C

    Module Vi x l ATmega8/88.

    Bi ton c bn: Thit k mch np onboard usb, lp trnh iu khin LED n, ngt, ghp ni b nh ngoi, o nhit , LCD, PWM, RTC, ghp ni PC.

    Bi ton ng dng: n qung co, o lng iu khin cc i lng tng t, ghp ni PC iu khin KIT t PC. CT 2

    Module Vi x l ATmega16/32/535.

    Bi ton c bn: iu khin cc cm thit b c lp, ng c bc, ng c mt chiu, PWM, RTC, Loa, qut, o nhit cnh bo v iu khin ngng.

    Bi ton ng dng: iu khin bo chy, thng gi nh cao tng, mng AVR, AVR PC, cc bi ton pht trin.

    Module Vi x l PSoC CY8C29466/566.

    Hai Module ny ngoi gii quyt cc bi ton iu khin trn cn c k kt ni vi cc Module khc, x l cc ngoi vi phc tp nh kt ni th nh, RF, GPS, INS, MEMS.

    III. KT CU PHN CNG B KIT

    1. Vi x l

    B KIT s dng vi x l dng MCS51 v AVR, ngoi ra cn c thit k m rng c cho PIC, PSoC vi cc bng cm ri theo kt cu Module. Phn c s ch yu c xy dng trn vi x l AT89C52 v ATMega88 ca Atmel do tnh thng dng, r tin ca chng. iu ny ph hp vi i tng sinh vin, bao gm:

  • AT89C51/52, AT89S51/52

    ATMega8/88, ATMega16/535

    CY8C29466/566

    Sau khi thnh tho v vi x l c s, ngi hc c th la chn vi x l mnh hn vi cc ngoi vi phc tp, pht trin thm KIT vi cc Module m rng khc.

    2. Linh kin ph tr

    Tt c linh kin nm trn bng Main v mt vi Module c lp khc, bao gm:

    - Led n, Led 7 thanh, Led Matrix 5x7/8x8

    - T in, Tr, Diode, Transistor cc loi

    - Thch anh dao ng 11.0592MHz, 8 MHz, 32.768 KHz

    - IC ngun, m, cht, dch, MAX232, EEROM, SRAM, RTC

    - ADC, LCD, Sensor o nhit

    - Mt thu, Led pht hng ngoi

    - ng c 1 chiu DC, ng c bc +12VDC

    - Qut, Loa (Ci, Chung) CT 2

    - Ngun, Pin +3 VDC, Cable ni, DB9 Female, DB25 Male, Cable np chng trnh, Phm bm, Switch, to nhit, c vit

    IV. BI TON IU KHIN

    Cc bi ton iu khin c bn chy trn Module Main Chip vi yu cu cho trc. Vi cc yu cu m rng sinh vin phi t t chc phn cng. iu ny to ra nhng chng trnh iu khin khc nhau ngay c khi cho cc nhm lm cng mt bi th nghim. Cc bi ton iu khin vi yu cu chi tit, s t chc phn cng, list chng trnh phn mm c th tham kho trong ti NCKH m s B2007-04-27 ca cng tc gi.

    1. MCS51

    Unit 1: X l Led n (Nhy, quay, dch, kt hp)

    Unit 2: X l Led 7 thanh (Cc h thng nh gi, n giao thng)

    Unit 3: Phm bm (Phm n, Ma trn phm)

    Unit 4: Thu pht hng ngoi (iu khin t xa)

    Unit 5: Ghp LCD (Hin th, to ng h)

  • Unit 6: Giao tip PC

    Unit 7: iu khin ng c mt chiu DC-

    Unit 8: iu khin ng c bc Step Motor

    Unit 9: Ghp ADC ngoi

    Unit 10: Ma trn im

    Unit 11: M rng b nh

    Unit 12 : Thit k ng dng 1: Giao tip hai vi x l gim st nhit

    Unit 13 : Thit k ng dng 2: iu khin t xa DC-

    Unit 14 : Thit k ng dng 3: iu khin t xa Step motor

    Unit 15 : Thit k ng dng 4: H a vi x l

    Unit 16 : Thit k ng dng 5: iu khin n giao thng

    Unit 17 : Thit k ng dng 6: iu khin ng ngang

    2. AVR/PSoC

    Unit 1: X l Led n (Nhy, quay, dch, kt hp)

    Unit 2: X l Led 7 thanh (Cc h thng nh gi) CT 2

    Unit 3: Phm bm (Phm n, Ma trn phm)

    Unit 4: Thu pht hng ngoi (iu khin t xa)

    Unit 5: Ghp LCD (Hin th, to ng h)

    Unit 6: Giao tip PC

    Unit 7: Lp trnh Project multi file

    Unit 8: PWM

    Unit 9: iu khin ng c 1 chiu DC-

    Unit 10: iu khin ng c bc Step Motor

    Unit 11: ADC

    Unit 12: RTC

    Unit 13: Bi ton pht trin; Thit k ng dng

    Unit 14: Khai thc cc ngoi vi ca Module th nghim ang s dng ti phng th nghim (SAB 80515) theo cc bi c: Chng trm; Thng gi ng hm; n tn hiu; Trn nhin liu.

  • CT 2

    MT S MODULE CA B KIT

    I2C LCD

    24C16BA01

    A12

    A23

    GND4 SDA 5SCLK 6

    WP 7VCC 8

    U4

    123

    J4

    CON3

    R1410K

    R1310K

    Y1

    32.768kHz

    C3100n

    DS1307X11

    X22

    Vbat3

    GND4 SDA 5SCL 6

    SQW/OUT 7VCC 8

    U3

    C4

    100n

    +5V

    +5V

    +5V

    +5V

    EEPROM

    RTCBT13V

    SCLSDA

    SCLSDA

    SQW

    SCLSDA

    SCL

    GNDSDA

    R35

    10K

    LCD

    VSS

    1

    VD

    D2

    VEE

    3

    RS

    4

    RW

    5

    E6

    A15

    K16

    D0

    7

    D1

    8

    D2

    9

    D3

    10

    D4

    11

    D5

    12

    D6

    13

    D7

    14

    U5 LCD

    +5V

    +5VVar

    Var

    +5V

    T1C828

    12

    34

    56

    78

    910

    1112

    1314

    1516

    1718

    1920

    2122

    2324

    P1Header 12X2

    R86R

    Led7seg Step Motor

    DOTSEG GSEG FSEG ESEG DSEG CSEG BSEG A

    IN0 1

    IN1 2

    IN2 3

    IN3 4

    IN4 5

    IN5 6

    IN6 7

    IN7 8

    GND9

    COM10

    OUT711OUT612OUT513OUT414OUT315OUT216OUT117OUT018

    U7

    1234

    J7

    12345678

    J8

    CON8

    CA

    11

    CA

    24

    CA

    35

    A2

    B6

    C9

    D11

    E12

    F3

    G8

    DO

    T10

    CA

    47

    U6

    LED7 x4

    R36 5K6

    Q9

    A1015

    R37 5K6

    Q10

    A1015

    R38 5K6

    Q11

    A1015

    R39 5K6

    Q12

    A1015

    7-SEG LED

    LED7 SEGMENT

    +5V

    STEP3

    STEP4

    STEP2

    STEP1

    STEP1STEP2STEP3STEP4

    Q29TIP41C

    R77 0-470

    Q26

    Q28

    R76 5K1

    Q31TIP41C

    D311N4007

    R70 5K1

    D341N4007

    D331N4007

    Q27TIP41C

    R72 5K1

    R71 0-470Q24

    123456

    J66

    1234

    J65

    D321N4007

    R75 0-470

    R74 5K1

    Q30

    Q25TIP41C

    R73 0-470

    +5V

    +12V

    +5V

    +5V

    +5V

    STREP Motor

    UART ADC

    RXDTXD

    MAX232

    C1+1

    C1-3

    C2+4

    C2-5

    VCC 16

    GND 15V+2

    V-6

    R1OUT 12

    R2OUT 9

    T1IN 11

    T2IN 10R1IN13

    R2IN8

    T1OUT14

    T2OUT7

    U14

    12

    J68

    594837261

    P3

    FEMALE DB9C181u

    C201u

    C171u

    C191u

    C211u

    +5V

    +5V

    RS232 interface

    D0D1D2D3D4D5D6D7

    #ADC DONE

    ADC #RDADC #WRADC #CS

    ADC #RDADC #WRADC #CS#ADC DONE

    C2

    +IN6

    -IN7

    AGND 8

    VREF/29

    GND 10

    DB7 11DB6 12DB5 13DB4 14DB3 15DB2 16DB1 17DB0 18

    CLKR19

    VCC/VREF 20

    CLKIN4

    INTR 5

    CS1

    RD2

    WR3

    U2R1

    1 1

    2 2

    3 3

    U1

    1234

    J1

    R4

    R2

    C1

    R3

    +5V

    +5V

    ROOM TEMPRATURE MEASUREMENT

    1 23 45 67 89 1011 1213 1415 16

    P6

    Header 8X2

    +5V

  • Power DC-

    AC2/DC2

    AC1/DC1IN1 OUT 3

    GN

    D2

    U12

    + C14

    D30

    LED

    D28

    LED

    + C15

    C13+ C12

    - +

    2

    1

    3

    4

    D29

    BRIDGE 2A

    R6822E2W

    R69

    IN1 OUT 3

    GN

    D2

    U13

    + C11

    R67

    C16

    +5V

    +12V

    CT 2

    12VAC input

    12

    34

    56 P2

    Power On/Off

    AC1

    AC2

    123

    J64

    DC Jack

    1 23 45 6

    P7

    Header 3X2

    +5V

    DC1

    DC2 DC4

    DC3

    DC1DC2DC3DC4

    12

    Q5A1015 D3

    1N4007

    Q1

    Q4C828

    Q6A1015

    Q2

    R12 1K

    D11N4007

    R5 1K

    R11 1K

    R10 5K1

    Q7C2383

    34

    J3

    D21N4007

    R7 5K1Q3C828

    D41N4007

    R9 5K1

    Q8C2383

    1 2

    MG1

    R6 1K

    R8 5K1

    +5V

    +12V

    +5V

    M

    DC Motor

    ATMega16/32/566

  • CT 2

    GND AGND

    +5V AVCC

    AREF

    AC1/DC1

    AC2/DC2

    PB1

    PD5

    PD1

    PA4

    AVCC

    PB2

    PD6

    PD2

    PA5

    PB3

    PC7

    PB0

    PD3

    PA6

    PB4

    PC6

    PB1

    PA7

    PD4

    MOSI

    PC5

    AREF

    PB2

    PD5

    MISO

    GND

    PB3

    PD6

    SCK

    AVCC

    PB4

    PC4

    PA0

    RESET

    PC7

    MOSI

    PC3

    PA1

    VCC

    PC6

    MISO

    PC2

    PA2

    GND

    PC5

    SCK

    XTAL2

    PC1

    PA3

    PC4

    RESET

    XTAL1

    PC3

    PC0

    PA4

    VCC

    PD0

    PC2

    PA5

    PD7

    GND

    PC1

    PD1

    PA6

    PA0

    XTAL2

    PC0

    PD2

    PA7

    PA1

    PD7

    XTAL1

    PD3

    PA2

    AREF

    PB0

    PD0

    PD4

    PA3

    GND

    VCC

    GND

    XTAL1XTAL2

    PD1PD0

    L3 100uH

    C1100n

    + C111000u/50V

    123

    J5

    -+

    2

    1

    3

    4

    D5BRIDGE 1A

    C4 22p

    1 J7

    1 1

    2 233

    U4

    1J8

    L2 10uH

    C13100n

    + C12470u/25V

    (XCK/T0) PB01

    (T1) PB12

    (INT2/AIN0) PB23

    (OC0/AIN1) PB34

    (SS) PB45

    (MOSI) PB56

    (MISO) PB67

    (SCK) PB78

    RESET9

    VCC10

    GND11

    XTAL212

    XTAL113

    (RXD) PD014

    (TXD) PD115

    (INT0) PD216

    (INT1) PD317

    (OC1B) PD418

    (OC1A) PD519

    (ICP) PD620 PD7 (OC2) 21PC0 (SCL) 22PC1 (SDA) 23PC2 (TCK) 24PC3 (TMS) 25PC4 (TDO) 26PC5 (TDI) 27

    PC6 (TOSC1) 28PC7 (TOSC2) 29

    AVCC 30GND 31

    AREF 32PA7 (ADC7) 33PA6 (ADC6) 34PA5 (ADC5) 35PA4 (ADC4) 36PA3 (ADC3) 37PA2 (ADC2) 38PA1 (ADC1) 39PA0 (ADC0) 40

    U1 AT Mega16

    123

    J4

    C10100n

    1J6

    L1 10uH

    7805IN1 OUT 3

    GN

    D2

    U3

    12

    34

    J3

    SWITCH2X2

    Y14-20MHz

    D6

    LED

    1 J9

    123456789

    1011121314

    1920 21

    22232425262728

    15161718

    293031323334353637383940

    J1

    CON40C

    C21u

    123456789

    1011121314

    1920 21

    22232425262728

    15161718

    293031323334353637383940

    J2

    CON40C

    R131K

    C7 22p

    +5V

    +5V

    External crystal

    Drills

    Power supply

    Power-in jack

    CONN

    ECTO

    R 20

    x2

    CONN

    ECTO

    R 20

    x2

    MULTI-MICROCONTROLLERSCOMMUNICATE

    12

    34

    56 P4

    Contac

    AC1

    AC2

    12

    C3

    0.1mF

    PC6 (RESET)1

    PD0 (RXD)2

    PD1 (TXD)3

    PD2 (INT0)4

    PD3 (INT1)5

    PD4 (XCK/T0)6

    VCC7

    GND8

    PB6 (XTAL1)9

    PB7 (XTAL2)10

    PD5 (T1)11

    PD6 (AIN0)12

    PD7 (AIN1)13

    PB0 (ICP1)14 PB1 (OC1A) 15PB2 (SS/OC1B) 16

    PB3 (MOSI/OC2) 17PB4 (MISO) 18PB5 (SCK) 19

    AVCC 20AREF 21GND 22

    PC0 (ADC0) 23PC1 (ADC1) 24PC2 (ADC2) 25PC3 (ADC3) 26

    PC4 (ADC4/SDA) 27PC5 (ADC5/SCL) 28

    U2

    ATmega8

    4231

    P2

    USB - type B

    +5V

    1 2Y2

    XTALC822p

    C922p

    GND GND

    D3LED

    R11R

    R12R

    D4LED

    GND

    R9330R

    R8330R

    R7330R

    Reset

    SCKMISOMOSI

    R21.5k

    R31M

    R410k

    R1

    100C5.1u

    R6 68R

    R5 68R

    D2

    4007

    D1

    4007C6104

    GND

    1 82 73 64 5

    P3

    Header 4X2

    R10330R

    123

    P1

    Reset select

    Rset

    Rset

    R_out

    R_out

    GND

    GND

    GND

    GND

    GND

    12v

    GND

    CY8C29566