UBND TỈNH BÌNH ĐỊNH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ QUY NHƠN GIÁO TRÌNH Mô đun: LẮP RÁP LẬP TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG – TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: 99/QĐ-CĐKTCNQN ngày 14 tháng 3 năm 2018 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ Quy Nhơn Bình Định, năm 2018 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Giáo trình này được biên soạn bởi tác giả là giảng viên bộ môn Điện tử tự động, khoa Điện tử - Tin học Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ Quy Nhơn. Giáo trình sử dụng cho việc giảng dạy và tham khảo cho giảng viên, sinh viên nghề Điện tử công nghiệp tại Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ Quy Nhơn. Mọi hình thức sao chép, in ấn và đưa lên mạng Internet không được sự cho phép Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ Quy Nhơn là vi phạm pháp luật. LỜI GIỚI THIỆU Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp ở trình độ Cao Đẳng Nghề và Trung Cấp Nghề, giáo trình Lắp ráp lập trình vi điều khiển là một trong những giáo trình môn học đào tạo chuyên ngành được biên soạn theo nội dung chương trình khung được Bộ Lao động Thương binh Xã hội và Tổng cục Dạy Nghề phê duyệt.
Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ năng chặt chẽ với nhau, logíc. Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao. Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực tập của từng bài để người học cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng.
Tuy nhiên, tuy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, các trường có thề sử dụng cho phù hợp. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn. Các ý kiến đóng góp xin gửi về Trường Cao Đẳng nghề Quy Nhơn, 172 An Dương Vương, TP.
Biên soạn Lương Thanh Long MỤC LỤC Trang LỜI GIỚI THIỆU 2 BÀI 1: KHẢO SÁT CẤU TRÚC HỌ VI ĐIỀU KHIỂN 8051 VÀ CHƯƠNG TRÌNH KIEL C 5 1. Cấu trúc cơ bản của họ vi điều khiển 8051. Giao diện phần mền Keil C. Tạo dự án mới với Keil C.
12 BÀI 2: LẬP TRÌNH C CĂN BẢN 19 2. Khai báo trong lập trình C 19 2. Thực hiện phép tính trong chương trình C. Điều khiển led đơn tích cực mức thấp.
Điều khiển led đơn tích cực mức cao. 27 BÀI 4: LẮP RÁP, LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HIỂN THỊ LED 7 ĐOẠN 30 4. Lập trình điều khiển hiển thị trên 1 Led 7 đoạn. Lập trình điều khiển hiện thị nhiều led 7 đoạn.
32 BÀI 5: LẮP RÁP, LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HIỂN THỊ LED 34 MA TRẬN 8X8 34 5. Kết nối Led ma trận 8x8 với vi điều khiển. Lập trình hiển thị led ma trận 8x8. 36 BÀI 6: LẮP RÁP, LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HIỂN THỊ MÀN HÌNH LCD 16X2 38 6.
Kết nối LCD với vi điều khiển.2 Lập trình hiển thị màn hình LCD 16x2. 41 BÀI 7: LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG BỘ ĐỊNH THỜI TRONG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ NGOẠI VI 44 7. Cài đặt chế độ cho bộ định thời. Sử dụng bộ định thời tạo xung vuông 2Khz.
lắp ráp, lập trình điều khiển động cơ điện một chiều. 48 BÀI 8: LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG NGẮT 52 8. Cấu hình hoạt động ngắt. Lập trình sử dụng ngắt.
58 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Lắp ráp, lập trình vi điều khiển Mã mô đun: MĐ 20 Thời gian thực hiện mô đun: 135 giờ (Lý thuyết: 30;Thực hành:102;Kiểm tra: 3) I. Vị trí tính chất của mô đun: - Vị trí của mô đun: Mô đun được bố trí dạy sau khi học xong môn học mô đun: Kỹ thuật xung số điện tử cơ bản, điện tử nâng cao, điện tử công suất, và học trước môn vi mạch số lập trình. - Tính chất của mô đun: Là mô đun chuyên môn nghề giúp người hoc ̣ có kiến thức về điều khiển hê ̣thống và thiết bi bằng ̣ Vi đều khiển. Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: + Trình bày được cấu trúc, ứng dụng cả vi điều khiển trong công nghiệp.
+ Kiểm tra và viết được các chương trình điều khiển. - Kỹ năng: + Vận hành được các thiết bị và dây chuyền sản xuất dùng vi điều khiển. + Xác định được các nguyên nhân gây ra hư hỏng xảy ra trong thực tế. + Kiểm tra và viết được các chương trình điều kiển.
+ Xác định được các nguyên nhân gây ra hư hỏng xảy ra trong thực tế. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện cho học sinh thái độ nghiêm túc, cẩn thận, chính xác trong học tập và thực hiện công việc III. Nội dung mô đun: 1. Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian: Số Thời gian (giờ) Tên các bài trong mô đun TT TS LT TH KT Bài 1: Khảo sát cấu trúc họ vi điều khiển 8051 và 1 16 6 10 chương trình Kiel C 2 Bài 2: Lập trình C 22 4 18 3 Bài 3: Lắp ráp, lập trình điều khiển hiển thị led đơn 8 2 6 4 Bài 4: Lắp ráp, lập trình điều khiển hiển thị led 7 đoạn 16 3 12 1 Bài 5: Lắp ráp, lập trình điều khiển hiển thị led ma 5 16 2 14 trận 8x8 Bài 6: Lắp ráp, lập trình điều khiển hiển thị màn hình 6 8 2 6 LCD 16x2 7 Bài 7: Lập trình ứng dụng bộ định thời 32 7 24 1 8 Bài 8: Lập trình ứng dụng ngắt 17 4 12 1 Tổng cộng 135 30 102 3 BÀI 1: KHẢO SÁT CẤU TRÚC HỌ VI ĐIỀU KHIỂN 8051 VÀ CHƯƠNG TRÌNH KIEL C Mã bài: MĐ20.01 Thời gian: 16 giờ (LT: 02, TH: 6, Tự học: 8) GIỚI THIỆU Trong những thập niên cuối thế kỷ XX, từ sự ra đời của công nghệ bán dẫn, kỹ thuật điện tử đã có sự phát triển vượt bậc.
Các thiết bị điện tử sau đó đã được tích hợp với mật độ cao và rất cao trong các diện tích nhỏ,nhờ vậy các thiết bị nhỏ hơn và nhiều chức năng hơn. Các thiết bị điện tử ngày càng nhiều chức năng trong khi giá thành ngày càng rẻ hơn, chính vì vậy điện tử có mặt khắp nơi. Bước đột phát mới trong kỹ thuật điện tử là tạo ra một thiết bị điện tử mới là Vi điều khiển. Một bộ vi điều khiển (microcontroller) được xem như là ―một máy tính trong một chip‖ – nó là một mạch điện tích hợp trên một chip, có thể lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động của một hệ thống.
Vi điều khiển được ứng dụng rất rộng rãi hiện nay. Đa số các lĩnh vực đều có thể ứng dụng vi điều khiển. Và đối với nền cơ khí tự động hoá bây giờ thì có lẽ nó đã gắn liền với vi xử lý. Vi điều khiển là một câu trúc siêu nhỏ, gồm các linh kiện điện tử có kích thước micro hoặc nano kết hợp với nhau, và được nối với các thiết bị bên ngoài qua các chân vi điều khiển.
Vì vậy hiểu rõ cấu trúc của nó, ta sẽ hiểu được mình đang làm việc với cái gì? Và nó hoạt động như thế nào? Mục tiêu: - Trình bày được cấu trúc chung của vi điều khiển. - Phát biểu được các ứng dụng của vi điều khiển và hướng phát triển của vi điều khiển. NỘI DUNG CHÍNH Vi xử lý có rất nhiều loại bắt đầu từ 4 bit cho đến 64 bit, vi xử lý 4 bit hiện nay không còn nhưng vi xử lý 8 bit vẫn còn mặc dù đã có vi xử lý 64 bit. Lý do sự tồn tại của vi xử lý 8 bit là phù hợp với một số yêu cầu điều khiển trong công nghiệp.
Các vi xử lý 32 bit, 64 bit thường sử dụng cho các máy tính vì khối lượng dữ liệu của máy tính rất lớn nên cần các vi xử lý càng mạnh càng tốt. Các hệ thống điều khiển trong công nghiệp sử dụng các vi xử lý 8 bit hay 16 bit như hệ thống điện của xe hơi, hệ thống điều hòa, hệ thống điều khiển các dây chuyền sản xuất,… Khi sử dụng vi xử lý thì phải thiết kế một hệ thống gồm có: Vi xử lý, có bộ nhớ, các ngoại vi. Bộ nhớ dùng để lưu chương trình cho vi xử lý thực hiện và lưu dữ liệu cần xử lý, các ngoại vi dùng để xuất nhập dữ liệu từ bên ngoài vào xử lý và điều khiển trở lại. Các khối này liên kết với nhau tạo thành một hệ thống vi xử lý.
Yêu cầu điều khiển càng cao thì hệ thống càng phức tạp và nếu yêu cầu điều khiển đơn giản thì hệ thống vi xử lý cũng phải có đầy đủ các khối trên. Để kết nối các khối trên tạo thành một hệ thống vi xử lý đòi hỏi người thiết kế phải rất hiểu biết về tất cả các thành phần vi xử lý, bộ nhớ, các thiết bị ngoại vi. Hệ thống tạo ra khá phức tạp, chiếm nhiều không gian, mạch in, và vấn đề chính là đòi hỏi người thiết kế hiểu thật rõ về hệ thống. Một lý do nữa là vi xử lý thường xử lý dữ liệu theo byte hoặc word trong khi đó các đối tượng điều khiển trong công nghiệp thường điều khiển theo bit.
Chính vì sự phức tạp nên các nhà chế tạo đã tích hợp bộ nhớ và một số các thiết bị ngoại vi cùng với vi xử lý tạo thành một IC gọi là vi điều khiển – Microcontroller. Khi vi điều khiển ra đời đã mang lại sự tiện lợi là dễ dàng sử dụng trong điều khiển công nghiệp, việc sử dụng vi điều khiển không đòi hỏi người sử dụng phải hiểu biết một lượng kiến thức quá nhiều như người sử dụng vi xử lý. Có rất nhiều hãng chế tạo được vi điều khiển, hãng sản xuất nổi tiếng là TI, Microchip, ATMEL, ST… trong phạm vi tài liệu này trình bày vi điều khiển họ 8051 của ATMEL. Cấu trúc cơ bản của họ vi điều khiển 8051 1.