buonzui
04-12-2011, 05:54 PM
TÓM TẮT NỘI DUNG
Khóa luận đã xây dựng được hệ thống thu thập số liệu đo lường trên cở sở dùng vi điều khiển PIC18F458. Với ứng dụng cụ thể là thu thập dữ liệu nhiệt độ môi trường. Hệ thống được xây dựng dựa trên việc kết hợp nhiều khối thiết bị ngoại vi khác, bao gồm bàn phím PS/2 cho phép nhập dữ liệu có thể là địa điểm của khu vực đặt hệ thống.v.v., đồng hồ thời gian thực dựa trên vi mạch DS1307 cho phép cập nhật thời gian cho hệ thống với đồng hồ này thông chỉ cần cài đặt một lần đồng hồ sẽ chạy cho tới khi không còn một nguồi nuôi nào, khối giao tiếp thẻ nhớ MMC lưu trữ tất cả dữ liệu mà người sử dụng cần với mục đích sử dụng hệ thống ví dụ địa điểm đặt hệ thống, thông tin về nhiệt độ đo được cập nhật cùng thời gian của hệ thống, và cuối cùng là khối hiển thị dùng LCD 16 cột 2 dòng hiển thị cùng lúc 32 ký tự, thể hiện những thông tin người thiết lập hệ thống muốn thông báo trong quá trình kiểm tra hoặc khi sử dụng…. Tất cả hệ thống được lắp ráp trên một bo mạch tương đối nhỏ gọn.
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 1
TÓM TẮT NỘI DUNG 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 7
1.1 Tổng quan về hệ thống đo lường và điều khiển. 7
1.2 Hệ thống đo lường nhiệt độ. 8
CHƯƠNG 2: VI ĐIỀU KHIỂN PIC18F458 10
2.1 Tổng quan về vi điều khiển PIC. 10
2.1.1 Sơ đồ chân của vi điều khiển PIC18F458. 11
2.1.2 Một vài thông số về vi điều khiển PIC18F458. 11
2.1.2.1 CPU theo kiến trúc RISC 11
2.1.2.2 Các đặc tính ngoại vi. 11
2.2 Các ứng dụng được sử dụng trong khóa luận. 12
2.2.1 Bộ chuyển đổi tương tự số ADC. 12
2.2.2 Truyền nối tiếp đồng bộ SPI. 15
2.2.3 Truyền nối tiếp đồng bộ I2C. 18
CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ VÀ VI MẠCH LM35 20
3.1 Nhiệt độ và ý nghĩa của đo nhiệt độ. 20
3.2 Cảm biến nhiệt độ LM35. 20
3.3.1 Một số đặc tính của LM35. 20
3.3.2 Sơ đồ ghép nối với vi điều khiển. 21
3.3.3 Xử lý và tính toán kết quả 21
CHƯƠNG 4: BÀN PHÍM PS/2 VÀ GIAO TIẾP BÀN PHÍM VỚI VI ĐIỀU KHIỂN 23
4.1 Bàn phím PS/2. 23
4.2 Giao diện vật lý. 23
4.3 Truyền nhận dữ liệu. 24
4.2.1 Thông tin từ bàn phím tới host. 24
4.2.2 Thông tin từ host tới bàn phím. 26
4.3 Mã quét. 27
4.4.1 Make Codes, Break Codes, và Typematic Repeat 28
4.4.1.1 Make code. 28
4.4.1.2 Break code. 28
4.4.1.3 Typematic. 29
4.4 Cài đặt. 29
4.4.1 Quá trình khởi động. 29
4.4.2 Các lệnh thiêt lập. 30
4.5 Mạch điều khiển bàn phím i8042. 31
4.6 PIC điều khiển bàn phím. 32
4.6.1 Sơ đồ ghép nối Keyboard PS/2 với PIC 18F452. 32
4.6.2 Khởi tạo giao tiếp và các hàm chức năng. 32
4.6.2.1 Khởi tạo giao tiếp. 32
4.6.2.2 Các hàm chức năng sử dụng trong chương trình. 33
CHƯƠNG 5: ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC 34
5.1 Mô tả chung về DS1307 34
5.2 Hoạt động của các chân. 35
5.3 Tổ chức bộ nhớ RAM của DS1307 35
5.3.1 Các thanh ghi thời gian của DS1307. 36
5.3.2 Thanh ghi điều khiển. 36
5.3 Cấu hình phần cứng. 37
5.4 Truyền dữ liệu theo chuẩn I2C. 38
5.5.1 Ghi dữ liệu vào DS1307. 38
5.5.2 Đọc dữ liệu từ DS1307. 39
5.5 Sơ đồ ghép nối PIC với DS1307 theo chuẩn I2C 40
5.6 Sơ đồ khối qúa trình khởi tạo và các hàm chức năng cho DS1307. 41
5.6.1 Khởi tạo đồng hồ thời gian thực. 41
5.6.2 Các hàm chức năng. 41
5.6.2.1 Hàm cài đặt thời gian cho đồng hồ. 42
5.6.2.2 Hàm cập nhật thời gian từ đồng hồ. 42
5.7 Giao tiếp I2C mềm. 43
5.7.1 Các bước thực hiện. 43
5.7.2 Hàm thư viện của khối I2C mềm. 43
CHƯƠNG 6: MMC VÀ ỨNG DỤNG ĐỌC GHI DỮ LIỆU 46
6.1 Chuẩn giao tiếp của MMC. 47
6.1.1 MultiMediaCard Mode. 47
6.1.2 SPI Mode. 48
6.2 Sơ đồ ghép nối MMC với PIC và một số linh kiện được sử dụng. 50
6.2.1 Sơ đồ ghép nối. 50
6.2.2 CD4050 và LM1117-3.3V. 50
6.2.2.1 CD4050. 50
6.2.2.2 LM1117-3.3V. 51
6.3 Đặc tính của MMC trong chuẩn SPI. 52
6.3.1 Các thanh ghi của MMC. 53
6.3.2 Định dạng khung lệnh của MMC. 53
6.3.3 Các lệnh được sử dụng. 54
6.3.3.1 Lớp các lệnh sử dụng. 54
6.3.3.2 Chi tiết các lệnh được sử dụng. 55
6.3.4 Đáp ứng của các lênh. 56
6.4 Khởi tạo MMC trong chế độ SPI. 57
6.4.1 Thiết lập lại phần mềm. 57
6.4.2 Khởi tạo. 58
6.5 Quá trình đọc ghi khối dữ liệu đối với MMC trong SPI mode. 60
6.6 Hệ thống tệp tin. 61
6.6.1 Master Boot Record. 63
6.6.1.1 Mục phân vùng trên MBR. 63
6.6.2 Sector khởi động. 64
6.6.3 Thư mục gốc. 65
6.6.5 Sử dụng hàm khi định dạng thẻ theo FAT16. 67
CHƯƠNG 7: LCD 71
7.1 Giới thiệu LCD. 71
7.1.1 Bảng mô tả các chân của LCD: 72
7.1.2 RAM chứa dữ liệu hiển thị. 72
7.1.3 ROM phát ký tự. 73
7.1.4 Thanh ghi chỉ thị và thanh ghi dữ liệu. 74
7.2 Lệnh và chỉ thị. 74
7.3 Khởi tạo LCD. 76
7.4 Các hàm thao tác cơ bản với LCD. 78
7.4.1 Cờ bận và đọc cờ bận. 78
7.4.2 Gửi lệnh và dữ liệu đến LCD. 79
7.4.3 Cài đặt vị trí con trỏ trên LCD. 79
7.4.4 Gửi dữ liệu tới LCD. 80
7.5 LCD hoạt động ở chế độ 4 bit. 81
7.5.1 Khởi tạo LCD ở chế độ 4 bit. 82
7.5.2 Gửi lệnh và dữ liệu tới LCD. 82
CHƯƠNG 8: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 84
KẾT LUẬN 88
Ứng dụng. 88
Hướng phát triển. 88
PHỤ LỤC 1 : Sơ đồ nguyên lý 90
PHỤ LỤC 2: Keyboard Scan Codes: Set 2 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO 93
Khóa luận đã xây dựng được hệ thống thu thập số liệu đo lường trên cở sở dùng vi điều khiển PIC18F458. Với ứng dụng cụ thể là thu thập dữ liệu nhiệt độ môi trường. Hệ thống được xây dựng dựa trên việc kết hợp nhiều khối thiết bị ngoại vi khác, bao gồm bàn phím PS/2 cho phép nhập dữ liệu có thể là địa điểm của khu vực đặt hệ thống.v.v., đồng hồ thời gian thực dựa trên vi mạch DS1307 cho phép cập nhật thời gian cho hệ thống với đồng hồ này thông chỉ cần cài đặt một lần đồng hồ sẽ chạy cho tới khi không còn một nguồi nuôi nào, khối giao tiếp thẻ nhớ MMC lưu trữ tất cả dữ liệu mà người sử dụng cần với mục đích sử dụng hệ thống ví dụ địa điểm đặt hệ thống, thông tin về nhiệt độ đo được cập nhật cùng thời gian của hệ thống, và cuối cùng là khối hiển thị dùng LCD 16 cột 2 dòng hiển thị cùng lúc 32 ký tự, thể hiện những thông tin người thiết lập hệ thống muốn thông báo trong quá trình kiểm tra hoặc khi sử dụng…. Tất cả hệ thống được lắp ráp trên một bo mạch tương đối nhỏ gọn.
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 1
TÓM TẮT NỘI DUNG 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 7
1.1 Tổng quan về hệ thống đo lường và điều khiển. 7
1.2 Hệ thống đo lường nhiệt độ. 8
CHƯƠNG 2: VI ĐIỀU KHIỂN PIC18F458 10
2.1 Tổng quan về vi điều khiển PIC. 10
2.1.1 Sơ đồ chân của vi điều khiển PIC18F458. 11
2.1.2 Một vài thông số về vi điều khiển PIC18F458. 11
2.1.2.1 CPU theo kiến trúc RISC 11
2.1.2.2 Các đặc tính ngoại vi. 11
2.2 Các ứng dụng được sử dụng trong khóa luận. 12
2.2.1 Bộ chuyển đổi tương tự số ADC. 12
2.2.2 Truyền nối tiếp đồng bộ SPI. 15
2.2.3 Truyền nối tiếp đồng bộ I2C. 18
CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ VÀ VI MẠCH LM35 20
3.1 Nhiệt độ và ý nghĩa của đo nhiệt độ. 20
3.2 Cảm biến nhiệt độ LM35. 20
3.3.1 Một số đặc tính của LM35. 20
3.3.2 Sơ đồ ghép nối với vi điều khiển. 21
3.3.3 Xử lý và tính toán kết quả 21
CHƯƠNG 4: BÀN PHÍM PS/2 VÀ GIAO TIẾP BÀN PHÍM VỚI VI ĐIỀU KHIỂN 23
4.1 Bàn phím PS/2. 23
4.2 Giao diện vật lý. 23
4.3 Truyền nhận dữ liệu. 24
4.2.1 Thông tin từ bàn phím tới host. 24
4.2.2 Thông tin từ host tới bàn phím. 26
4.3 Mã quét. 27
4.4.1 Make Codes, Break Codes, và Typematic Repeat 28
4.4.1.1 Make code. 28
4.4.1.2 Break code. 28
4.4.1.3 Typematic. 29
4.4 Cài đặt. 29
4.4.1 Quá trình khởi động. 29
4.4.2 Các lệnh thiêt lập. 30
4.5 Mạch điều khiển bàn phím i8042. 31
4.6 PIC điều khiển bàn phím. 32
4.6.1 Sơ đồ ghép nối Keyboard PS/2 với PIC 18F452. 32
4.6.2 Khởi tạo giao tiếp và các hàm chức năng. 32
4.6.2.1 Khởi tạo giao tiếp. 32
4.6.2.2 Các hàm chức năng sử dụng trong chương trình. 33
CHƯƠNG 5: ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC 34
5.1 Mô tả chung về DS1307 34
5.2 Hoạt động của các chân. 35
5.3 Tổ chức bộ nhớ RAM của DS1307 35
5.3.1 Các thanh ghi thời gian của DS1307. 36
5.3.2 Thanh ghi điều khiển. 36
5.3 Cấu hình phần cứng. 37
5.4 Truyền dữ liệu theo chuẩn I2C. 38
5.5.1 Ghi dữ liệu vào DS1307. 38
5.5.2 Đọc dữ liệu từ DS1307. 39
5.5 Sơ đồ ghép nối PIC với DS1307 theo chuẩn I2C 40
5.6 Sơ đồ khối qúa trình khởi tạo và các hàm chức năng cho DS1307. 41
5.6.1 Khởi tạo đồng hồ thời gian thực. 41
5.6.2 Các hàm chức năng. 41
5.6.2.1 Hàm cài đặt thời gian cho đồng hồ. 42
5.6.2.2 Hàm cập nhật thời gian từ đồng hồ. 42
5.7 Giao tiếp I2C mềm. 43
5.7.1 Các bước thực hiện. 43
5.7.2 Hàm thư viện của khối I2C mềm. 43
CHƯƠNG 6: MMC VÀ ỨNG DỤNG ĐỌC GHI DỮ LIỆU 46
6.1 Chuẩn giao tiếp của MMC. 47
6.1.1 MultiMediaCard Mode. 47
6.1.2 SPI Mode. 48
6.2 Sơ đồ ghép nối MMC với PIC và một số linh kiện được sử dụng. 50
6.2.1 Sơ đồ ghép nối. 50
6.2.2 CD4050 và LM1117-3.3V. 50
6.2.2.1 CD4050. 50
6.2.2.2 LM1117-3.3V. 51
6.3 Đặc tính của MMC trong chuẩn SPI. 52
6.3.1 Các thanh ghi của MMC. 53
6.3.2 Định dạng khung lệnh của MMC. 53
6.3.3 Các lệnh được sử dụng. 54
6.3.3.1 Lớp các lệnh sử dụng. 54
6.3.3.2 Chi tiết các lệnh được sử dụng. 55
6.3.4 Đáp ứng của các lênh. 56
6.4 Khởi tạo MMC trong chế độ SPI. 57
6.4.1 Thiết lập lại phần mềm. 57
6.4.2 Khởi tạo. 58
6.5 Quá trình đọc ghi khối dữ liệu đối với MMC trong SPI mode. 60
6.6 Hệ thống tệp tin. 61
6.6.1 Master Boot Record. 63
6.6.1.1 Mục phân vùng trên MBR. 63
6.6.2 Sector khởi động. 64
6.6.3 Thư mục gốc. 65
6.6.5 Sử dụng hàm khi định dạng thẻ theo FAT16. 67
CHƯƠNG 7: LCD 71
7.1 Giới thiệu LCD. 71
7.1.1 Bảng mô tả các chân của LCD: 72
7.1.2 RAM chứa dữ liệu hiển thị. 72
7.1.3 ROM phát ký tự. 73
7.1.4 Thanh ghi chỉ thị và thanh ghi dữ liệu. 74
7.2 Lệnh và chỉ thị. 74
7.3 Khởi tạo LCD. 76
7.4 Các hàm thao tác cơ bản với LCD. 78
7.4.1 Cờ bận và đọc cờ bận. 78
7.4.2 Gửi lệnh và dữ liệu đến LCD. 79
7.4.3 Cài đặt vị trí con trỏ trên LCD. 79
7.4.4 Gửi dữ liệu tới LCD. 80
7.5 LCD hoạt động ở chế độ 4 bit. 81
7.5.1 Khởi tạo LCD ở chế độ 4 bit. 82
7.5.2 Gửi lệnh và dữ liệu tới LCD. 82
CHƯƠNG 8: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 84
KẾT LUẬN 88
Ứng dụng. 88
Hướng phát triển. 88
PHỤ LỤC 1 : Sơ đồ nguyên lý 90
PHỤ LỤC 2: Keyboard Scan Codes: Set 2 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO 93