CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE PIC Chương nay sẽ trình bay những kiến thức cơ ban, phô thông nhất về PIC và vi điều khiển 16F887. PIC nói chung hay vi điều khiến nói riêng và thậm chí LCD được dé cập ở chương sau đều là các linh kiện số nên muốn làm việc với nó thì ta phải nắm được ngôn ngữ của chúng. Do đó, đầu tiên chương này sẽ điểm qua một số hệ thông số, cách chuyên đôi giữa chúng. Tiếp theo, tôi sẽ trình bày vẻ PIC và cụ thé hóa bằng vi điều khiên 16F887.1 Các hệ thống số — Hệ thống số là tập hợp các ký tự và mối quan hệ giữa các ký tự đỏ dé biểu diễn các sé.
~_ Trong cuộc sóng hàng ngày, ta đã quen với việc sử dụng hệ thong số thập phân. Tuy nhiên, trong các thiết bị số nói chung, thường sử dụng hệ nhị phân (binary). Các hệ thong số khác nhau được phân biệt bằng cơ số của hệ. Cơ số của một hệ thống số là số ký tự phần biệt dé biểu diễn sé trong hệ đó.
Vi dụ trong hệ thập phân có 10 ký tự phân biệt 0, 1, 2, 3, ., 9; còn trong hệ nhị phan chỉ có hai ký tự phân biệt là 0 và 1 [6]. — Người ta có thé biéu diễn bat kỳ một số § nào trong hệ thống cơ số A theo đa thức khai triển sau đây: (S)a=C¿A?+Caạ_¡A" +. Ví dụ: (1111)2= 1x2Ÿ+1x2Ÿ+1x2l+1 x29, — Các hệ thống số đếm được phân làm hai loại là loại có trọng số (như hệ thập phan, hệ nhị phân v.) và loại không có trọng số (như hệ nhị phân quá 3. hệ nhị phân Gray,.
12 — Trong số của một hệ đếm đặc trưng cho vị trí của ký tự đó nằm trong dãy ký tự biểu diễn cho một con số trong hệ đó. Trong hệ thức (I.2) các hệ số A, chính là các trọng só, với ¡ là vị trí của ký tự C; trong dãy số. > Đề chuyên đôi một số trong hệ thập phân sang hệ thống số khác (cơ số A) phải thực hiện các bước sau: — Lấy phần nguyên chia cho cơ số A, ghi lại số du. Dem kết quả của phép chia (thương số) tiếp tục chia cho cơ số A.
Cứ thực hiện như vậy cho đến khi kết qua phép chia nhỏ hơn cơ số A. Phần nguyên trong hệ cơ số A sẽ là tập hợp các số du của phép chia , trong đó sé dư đầu tiên có trọng số nhỏ nhất. — Lấy phan thập phân nhân cho cơ số A, ghi lại phan nguyên. Phần thập phân còn lại tiếp tục nhân cho cơ số A.
Cứ tiếp tục như vậy cho đến độ chính xác mà ta muốn. Phần thập phân trong hệ cơ số A sẽ là tập hợp các phần nguyên của phép nhân. trong đó số đầu tiên có trọng số lớn nhất. > Đề đổi từ hệ nhị phân sang hệ bát phân, trước hết phải gom các số thành nhóm có ba chữ sé, tính từ dấu cham phân cách phần nguyên và phan thập phân.
Mỗi nhóm này được thay thé bang một chữ số hệ bát phân theo bảng mã. 13 > Để doi từ hệ nhị phân sang hệ thập lục phân, trước hết phải gom các số thành nhóm có bốn chữ số, tính từ đấu chấm phân cách phần nguyên và phần thập phân. Mỗi nhóm này được thay thé bằng một chữ số hệ thập lục phân theo bảng ma.2 Ma va ma ASCII 1.1 Khai niém vé ma Mã là một quy tắc ký hiệu đặt ra dé biểu dién các thông tin. Một mã gồm một số hữu hạn các từ mã.
Mỗi từ mã có một ký hiệu xác định và được gán biêu diễn cho một thông tin [1]. Trong kỹ thuật số, dạng mã thông dụng là mã nhị phân. Mỗi từ mã của mã nhị phân là một dãy liên tiếp các số hạng, mỗi số hạng chỉ có thê biểu diễn bằng hai số 0 hay 1, gọi là bit. Như vậy, một mã nhị phân có độ dài n bit, sẽ có 2° tô hợp khác nhau và có thê biểu diễn cho 2° thông tin.
Việc gắn mỗi từ mã biêu diễn cho từng thông tin xác định gọi là mã hóa. Việc làm ngược lại gọi là giải mã.2 Mã ký tu ASCII Mã ASCH (viết tắt của American Standard Code for International Interchange — Mã chuẩn của Mỹ dùng cho trao đổi thông tin) là một mã nhị phân 7 bit thông dụng dé mã hóa các ký tự trong xử lý văn bản (các chữ cai, chữ số. Số ký tự tôi đa có thể mã hóa là 2” = 128 ký tự từ 0 đến 127. Trong bảng mã ACH mở rộng.
người ta bô sung thêm 128 ký tự đặc biệt với mã từ 128 đến 255 [4]. Ví dụ mã ASCII của ‘A’ là 65, của ‘a’ là 97.3 Sơ lược về PIC 1.1 Sơ lược lịch sử phát triển PIC là một họ vi điều khiến RISC được sản xuất bởi công ty Microchip Technology. Thể hệ PIC dau tiên là PIC1650 được phát triển bởi Microelectronics Division thuộc General — Instrument. PIC là viết tắt của “Programmable Intelligent Computer” là một san pham của hãng General Instrument đặt cho ddng sản pham dau tiên là PIC1650.
Thời điểm đó PIC1650 được dùng dé giao tiếp với các thiết bị ngoại 14 vi cho máy chủ 16 bit CP1600, vì vậy, người ta cũng gọi PIC với cái tên "Peripheral Interface Controller" — bộ điều khiến giao tiếp ngoại vi. CP1600 là một CPU mạnh nhưng lại yeu về các hoạt động xuất nhập vì vậy PIC 8-bit được phát triển vào năm 1975 để hỗ trợ cho hoạt động xuất nhập của CP1600. ROM đề chứa mã, mặc dù khái niệm RISC chưa được sử dụng thời bấy giờ, nhưng PIC thực sự là một vi điều khiển với kiến trúc RISC, chạy một lệnh với một chu kỳ may — gồm 4 chu kỳ của bộ dao động. Năm 1985 General Instruments ban công nghệ các vi điện tử của họ.
và chủ sở hữu mới hủy bỏ hầu hết các dự án - lúc đó đã quá lỗi thời. Tuy nhiên PIC được bổ sung EEPROM đề tạo thành một bộ điều khién vào ra lập trình. Ngày nay rất nhiều dòng PIC được xuất xưởng với hàng loạt các module ngoại vi tích hợp săn (như USART, PWM, ADC.), với bộ nhớ chương trình từ 512 Word đến 32K Word.2 Một số đặc tính chung của vi điều khiển PIC Hiện nay có khá nhiều dòng PIC và có rất nhiều khác biệt về phần cứng. nhưng chúng ta có thê điểm qua một vài nét như sau: > Là CPU 8/16 bit, xây dựng theo kiến trúc Harvard.
> Có bộ nhớ Flash và ROM có thé tuỳ chon từ 256 byte đến 256 Kbyte. > Có các công xuất — nhập (I/O ports). > Có các chuân giao tiếp nỗi tiếp đồng bộ/không đồng bộ USART. > Có các bộ chuyên đổi ADC 10/12 bit.
> Có các bộ so sánh điện áp (Voltage Comparators). > Có các khối Capture/Compare/PWM. > Có hỗ trợ giao tiếp LCD. > Có MSSP Peripheral dùng cho các giao tiếp PC, SPI, và PS.
> Có bộ nhớ nội EEPROM- có thê ghi/xoá lên tới | triệu lần. > Có khối điều khién động cơ, đọc encoder. 15 vy Có hỗ trợ giao tiếp USB. Có hỗ trợ điều khién Ethernet.
Có hỗ trợ giao tiếp CAN. Đặc điềm thực thi tốc độ cao CPU RISC của họ vi điều khiển PICI6F8XX là: Chỉ gồm 35 lệnh đơn. Thời gian thực hiện tat cả các lệnh là 1 chu kì máy, ngoại trừ lệnh gọi chương trình con là 2. Xí Tốc độ hoạt động: * DC - 20MHz ngõ vào xung clock.
* DC - 200ns chu kì lệnh. Dung lượng của bộ nhớ chương trình Flash là §Kx 14words. Dung lượng của bộ nhớ dữ liệu RAM là 368x8bytes. y Dung lượng của bộ nhớ dữ liệu EEPROM là 256x§ bytes.1 Các đặc tính ngoại vi TimerO: là bộ định thời timer/counter 8 bit có bộ chia trước, ` Timerl: là bộ định thời timer/counter 16 bit có bộ chia trước, có thé đếm khi CPU đang ở trong chế độ ngủ với nguồn xung từ thạch anh hoặc nguồn xung bên ngoài.
Timer2: bộ định thời timer/counter 8 bit với thanh ghi 8-bit, chia trước và bộ chia sau, ` Hai khôi Capture, Compare, PWM. — Capture có độ rộng 16-bit, độ phân giải 12. — Compare có độ rộng 16-bit, độ phân giải 200ns. ~_ Độ phân giải lớn nhất của PWM là 10-bit.2 Các đặc tính tương tự kênh chuyền đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số ADC 10-bit.
% Fr Có reset BOR (Brown — Out Reset). l6 > Khối so sánh điện áp tương tự: ` — Hai bộ so sánh tương tự. — Khối tạo điện áp chuẩn VREF tích hợp bên trong có thẻ lập trình. — Da hợp ngõ vào lập trình từ ngõ vào của CPU với điện áp chuân bên trong.
~ Các ngõ ra của bộ so sánh có thé truy xuất từ bên ngoài.3 Các đặc tính đặc biệt của vi điều khiển > Bộ nhớ chương trình Enhanced Flash cho phép xóa và ghi 100. > Bộ nhớ dữ liệu EEPROM cho phép xóa và ghi 1. > Bộ nhớ EEPROM có thé lưu giữ dữ liệu hơn 40 năm và có thé tự lập trình lại. > Mạch lập trình nỗi tiếp ISP thông qua 2 chân (In - Circuit Serial Programming).
Ví Nguồn sử dung là nguồn đơn SV cấp cho mach lập trình nối tiếp. > Có Watchdog Timer (WDT) với bộ dao động RC tích hợp trên Chip. Vv Có thê lập trình mã bảo mật. > Có thé hoạt động ở chế độ ngủ đẻ tiết kiệm năng lượng.
M4 Có thê lựa chọn bộ dao động. > Có mạch điện sỡ rồi ICD (In-Circuit Debug).4 Chế tạo theo công nghệ CMOS Có các đặc tính: công suất thấp, công nghệ bộ nhớ Flash/EEPROM tốc độ cao. Điện áp hoạt động từ 2V đến 5,5V và tiêu tốn năng lượng thấp. Phù hợp với nhiệt độ làm việc trong công nghiệp và thương mại.
17 CHƯƠNG 2: MỘT SÓ LINH KIỆN LIÊN QUAN - NGUYEN TÁC HOẠT ĐỘNG MACH 555 VÀ MACH DO TAN SỐ Trong chương này sẽ trình bày một số linh kiện liên quan đến việc thiết kế máy do âm tan và mạch tạo xung sử dung IC 555. Dé sử dụng đúng chức năng của linh kiện, chương nảy sẽ trình bày rõ vẻ cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của chúng. Trên sơ sở nắm vững những kiến thức đó, chúng ta sẽ tìm hiểu về sơ đồ. nguyên lý hoạt động mach tạo xung sử dung IC 555 và may đo âm tan.1 IC 78XX Ngày nay, các vi mach ôn áp DC tuyến tinh được sử dung rat rộng rãi do những ưu điểm của chúng như: tích hợp toàn bộ linh kiện trong một vỏ kích thước bé.
không cần sử dụng hay chỉ sử dụng thêm một vài linh kiện ngoài để tạo mạh hoàn chỉnh, mạch bảo vệ quá dòng và quá nhiệt có sẵn trong vi mạch.