Đặt vấn đề: Ngày nay, kỹ thuật vi điều khiển đã trở nên quen thuộc trong các ngành kỹ thuật và trong đời sống dân dụng. Từ các dây chuyền sản xuất lớn đến các thiết bị gia dụng, chúng ta đều thấy sự hiện diện của vi điều khiển. Các bộ vi điều khiển có khả năng xử lý nhiều hoạt động phức tạp mà chỉ cần một bộ chip vi mạch nhỏ, nó đã thay thế các tủ điều khiển lớn phức tạp bằng những mạch điện gọn nhẹ và cũng không khó sử dụng. Vi điều khiển không những góp phần vào kỹ thuật điều khiển mà còn góp phần to lớn và việc phát triển thông tin.
Đó chính là sự ra đời của hàng loạt thiết bị tối tân trong ngành viễn thông truyền hình, đặc biệt là sự ra đời của mạng internet góp phần đưa con người đến đỉnh cao của nền văn minh nhân loại. Với sự phát triển ngày càng cao nên đòi hỏi phải có sự giải trí ngày càng được nâng lên. Chình vì các lý do trên, việc tìm hiểu và khảo sát vi điểu khiển là điều mà chúng ta cần chú trọng đến. Đó là một nhu cầu cần thiết và cũng là hành trang của mỗi sinh viên khi ra trường làm việc ngoài xã hội.
Đề tài này được thực hiện trên cơ sở thực tiễn để đáp ứng nhu cầu trên. Các bộ điều khiển sử dụng vì điều khiển tuy đơn giản nhưng để vận hành và sử dụng một cách trơn tru thì cần có sự giúp đỡ của trí tuệ của con người đó chính là chương trình phần mềm. Để tìm hiểu bộ vi điều khiển một cách khoa học và mang lại hiệu quả cao làm nền tản cho việc tiếp cận đến những mô hình hệ thống hiện đại. Xuất phát từ thực tiễn trên em đã quyết định chọn đề tài “THIẾT KẾ THI CÔNG MÔ HÌNH SPINNING LED VÀ GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH”.
II/Yêu cầu đề tài mà được giao: Nghiên cứu các phương pháp điều khiển từ xa. Nghiên cứu việc truyền dữ liệu từ xa dùng RF. Nghiên cứu về lưu ảnh của mắt. Nghiên cứu về thời gian nháy led để tạo hiệu ứng hình ảnh.
Thiết kế và thi công mô hình. Lập tình và kiểm tra chu trình hoạt động của mô hình. SVTH: LÊ DUY BẢO TRANG 6 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: THS TRẦN VIẾT THẮNG CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ LUẬN VĂN I/ Giới thiệu Spinning led: Spinning Led là mô hình led trang trí dựa vào tốc độ quay của động cơ và tốc độ chớp nháy của led mà tạo ra hiệu ứng, hình ảnh trên mắt chúng ta. Spinning Led liên quan đến hiện tượng lưu ảnh của mắt, nó cũng giống như Led ma trận, cũng là quét cột và đưa 8bit data ra làm 8 hàng.
Điểm khác biệt giữa cái này và led ma trận là nó chỉ có 1 cột led, tính toán thời gian chính xác để hiển thị LED tại vị trí cần hiển thị. Có thể hiển thị theo 2 cách : 1. Led quay theo hình tròn (các Led nằm trong mặt phẳng quay). SVTH: LÊ DUY BẢO TRANG 7 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: THS TRẦN VIẾT THẮNG 2.
Led quay theo hình trụ tròn (các Led đặt vuông góc với mặt phẳng quay). SVTH: LÊ DUY BẢO TRANG 8 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: THS TRẦN VIẾT THẮNG CHƯƠNG 3 CÁC LINH KIỆN PHỤC VỤ TRONG LUẬN VĂN PHẦN 1: PIC I/ TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC: Pic là một họ vi điều khiển RISC được sản suất bởi công ty Microchip Technology. Thế hệ PIC đầu tiên là PIC 1650 được phát triển bởi Microelectronics Division thuộc General – Instrument. Pic là viết tắt của từ: “programmable intelligent computer” là một sản phẩm của hãng General Instruments đặt cho dòng đầu tiên là Pic 1650.
Tại thời đỉêm đó Pic 6650 được dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi cho máy chủ 16 bit CP1600, vì vậy người ta cũng gọi Pic với cái tên “ Peripheral Interface Controller” - bộ điều khiển giao tiếp ngọai vi. CP 1600 là một CPU mạnh nhưng lại yếu về các họat động xuất nhập vì vậy Pic 8 bit được phát triển vào khỏang năm 1975 để hỗ trợ cho họat động xuất nhập của CP1600. Năm 1985 General Instruments bán công nghệ các vi điện tử của họ, và chủ sở hữu mới đã hủy bỏ hầu hết các dự án đã quá lỗi thời. Tuy nhiên Pic được bổ sung EEPROM để tạo thành bộ điều khiển vào ra lập trình.
Ngày nay có rất nhiều dòng Pic khác nhau với hàng lọat các module ngoại vi tích hợp sẵn với bộ nhớ chương trình từ 512 Word đến 32K Word. II/MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA VI ĐIỀU KHIỂN PIC Hiện nay có khá nhiều dòng Pic và có khá nhiều khác biệt về phần cứng nhưng chúng ta có thể điểm qua một vài nét như sau: Là CPU 8/16 bit, xây dựng theo kiến trúc Harvad có sửa đổi. Có bộ nhớ Flash và ROM có thể tùy chọn từ 256 byte đến 256 kbyte. Có các cổng xuất - nhập (I/O ports).
Có các cổng giao tiếp nối tiếp đồng bộ /không đồng bộ USART. Có các bộ chuyển đổi ADC 10/12 bit. SVTH: LÊ DUY BẢO TRANG 9 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: THS TRẦN VIẾT THẮNG 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 I2C, SPI, và I2S. Có bộ nhớ nội EEPROM có thể ghi / xóa lên tới 1 triệu lần. Có khối điều khiển dộng cơ, đọc ecoder.
Có hỗ trợ giao tiếp USB. Có hỗ trợ điều khiển Ethernet. Có hỗ trợ giao tiếp CAN. Các đặc tính ngọai vi Timer0: là bộ định thời timer/counter 8 bit có bộ chia trước.
Timer1: là bộ định thời timer/counter16 bit có bộ chia trước, có thể đếm khi CPU đang ở chế độ ngủ với nguồn xung từ tụ thạch anh hoặc nguồn xung bên ngoài. Timer2: bộ định thời gian timer/counter 8 bit vơí thanh ghi 8 bit, chia trước và postscaler. Timer3: là bộ định thời timer/counter 16 bit. Hai khối Capture, Compare, PWM.
o Capture có độ rộng 16 bit, độ phân giải 12. o Compare có độ rộng 16 bit, độ phân giải 200ns. o Độ phân giải lớn nhất của PWM là 10 bit. SVTH: LÊ DUY BẢO TRANG 10 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: THS TRẦN VIẾT THẮNG 2.
Các đặc tính đặc biệt của vi điều khiển: Bộ nhớ chương trình Enhanced Flash cho phép xóa và ghi 100000 lần. Bộ nhớ dữ liệu EEPROM cho phép xóa và ghi 100000 lần. Bộ nhớ EPROM có thể lưu giữ dữ liệu hơn 40 năm vàcó thể tự lập trình lại dưới sự điều khiển của phần mềm. Mạch lập trình nối tiếp ICSP thông qua 2 chân (In-Circuit seral Programminh).
Nguồn sử dụng là nguồn đơn 5V cấp cho mạch lập trình nối tiếp. Có Watchdog Timer (WDT) với bộ dao động RC tích hợp sẵn trên chip. Có thể lập trình mã bảo mật. Có thể họat động ở chế độ Sleep để tiết kiệm năng lượng.
Có thể lựa chon bộ dao động. Có mạch điện gỡ rối ICD (In-Circuit Debug) thông qua 2 chân. Công nghệ CMOS Công nghệ CMOS có đặc tính: công suất thấp, công nghệ bộ nhớ Flash/EEPROM tốc độ cao, điện áp họat động từ 2V đến 5,5 V, phù hợp với nhiệt độ trong công nghiệp và trong thương mại. SVTH: LÊ DUY BẢO TRANG 11 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: THS TRẦN VIẾT THẮNG III/ ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A 1.
Giới thiệu: ĐẶC ĐIỂM PIC 16f877a Tần số họat động DC-40MHz Bộ nhớ chương trình 32 K Bộ nhớ dữ liệu(byte) 1536 Bộ nhớ dữ liệu EEPROM(byte) 256 Các nguồn ngắt 18 Các port xuất nhập A,B,C,D,E Timer 4 Reset (và delay) POR,BOR (PWRT,OST) Module capture/compare/PWM 2 Giao tiếp nối tiếp MSSP.USART Giao tiếp song song PSP Module A/D 10bit 8 kênh ngõ vào Số chân 40 chân PDIP 44 chân PLCC 44 chân TQFP Programmable low voltage detect Có Programmable Brown –Out Reset Có SVTH: LÊ DUY BẢO TRANG 12 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: THS TRẦN VIẾT THẮNG 2. Sơ đồ chân và các chức năng của chân: Chân MCLR/Vpp(1): có 2 chức năng: o MCLR: là ngõ vào tích cực mức thấp. o Vpp: đóng vai trò là ngõ vào nhận điện áp lập trình. Chân RA0/AN0(2): có 2 chức năng: o RA0: xuất/nhập số.
o AN0: ngõ vào tương tự của kênh thứ 0. Chân RA1/AN1(3): o RA1: xuất/nhập số. o AN1: ngõ vào tương tự kênh. SVTH: LÊ DUY BẢO TRANG 13 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: THS TRẦN VIẾT THẮNG Chân RA2/AN2/VREF-(4): o RA2: xuất/ nhập số.
o AN2: ngõ vào tương tự kênh 2. o VREF-: gõ vào diện áp chuẩn (thấp) của bộ A/D. Chân RA3/AN3/VREF+(5): o RA3: xuất/nhập số. o AN3: ngõ vào tương tự kênh 3.
o VREF+: ngõ vào điện áp chuẩn cao của bộ A/D. Chân RA4/T0CKI(6): o RA4: xuất/nhập số. o T0CKI: ngõ vào xung clock cho timer 0. Chân RA5/AN4/SS/LVDIN(7): o RA5: xuất/nhập số.
o AN4: ngõ vào tương tự kênh 4. o SS: ngõ vào chọn lựa SPI phụ. o LVDIN: dò ra ngõ vào điện áp thấp. Chân RE0/RD/AN5(8): o RE0: xuất /nhập số.
o AN5: ngõ vào tương tự kênh 5. o RD: điều khiển đọc port tớ song song. Chân RE1/WR/AN6 (9): o RE1: xuất /nhập số. o AN6: ngõ vào tương tự kênh 6.
o WR: điều khiển đọc ghi tớ song song. Chân RE2/CS/AN7(10): o RE2: Xuất /nhập số. o AN7: ngõ vào tương tự kênh 7. o CS: chip chọn lựa điều khiển port tớ song song.
SVTH: LÊ DUY BẢO TRANG 14 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: THS TRẦN VIẾT THẮNG Chân VDD(11,32) và VSS(12,31): o Là các chân nguồn của Pic. Chân OSC1/CLKI(13): o Ngõ vào kết nối với dao động thạch anh hoặc ngõ vào nhận xung clock bên ngoài. OSC1: o Ngõ vào dao động thạch anh hoăc ngõ vào nguồn xung ở bên ngoài mạch Schmitt Trigger nếu sử dụng dao động RCl. CLKI: o Ngõ vào nguồn xung bên ngoài.
Chân OSC2/CLKO/RA6(14): o Là gõ ra kết nối với dao động thạch anh hoặc ngõ ra nhận xung clock bên ngoài. OSC2: o Ngõ ra dao động thạch anh. Kết nối đến thạch anh hoặc bộ cộng hưởng. CLKO: o Ở chế độ RC ngõ ra của OSC2 bằng ¼ tần số của SOC1 và chính là tốc độ của chu kì lệnh.
Chân RC0/T1OSO/T1CKI(15): o RC0: xuất/nhập số. o T1OSO: ngõ ra bộ dao động timer 1. o T1CKI: ngõ vào xung clock bên ngoài timer 1. Chân RC1/T1OSI/CCP2(16): o RC1: xuất/nhập số.
o T1OSI: ngõ vào bộ dao động timer 1. o CCP2: ngõ vào Capture2, ngõ ra compare 2, ngõ ra PWM2. Chân RC2/CCP1(17): o RC2: xuất/nhập số. o CCP1: ngõ vào Capture1, ngõ ra compare 1, ngõ ra PWM1.