Tài liệu Nghiên cứu ứng dụng vi điều khiển microchip pic trong đo lường và điều khiển thời gian thực

Đ Ạ I H Ọ C Q U Ố C G IA H À NỘI KHOA CÔNG NGHỆ Huỳnh Vinh Hà NGHIÊN c ú u ỨNG DỰNG VI ĐIỂU KHIỂN M ICHOCHIP PIC TRONG ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỂU KHlỂN t h ờ i g i a n t h ụ c Chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến điện tử và thông tin liên lạc M ã số: 2.07.00 LUẬN VĂN THẠC s ĩ NGƯỜI HƯỚNG DẨNKHOA HỌC TS. Ngô Diên T ập Hà Nội - N ăm 2004 N g h iên cứu ứntị dụng vi điểu khiển P ÌC trong do lường & điều khiển MỤC LỤC T rang PHỤ B ÌA LỜI CA M Đ O A N 1 M Ự C LỤC 2 C Á C KÝ H IỆ U V IẾ T T Ắ T 4 DANH MỤC CÁC BẢNG 5 D A N H M Ụ C C Á C H ÌN H V Ẽ 6 MỚ ĐẦU 9 C h ư ơ n g I T Ổ N G Q U A N V Ề VI Đ l Ề ư K H I E N 11 1.1 T ổ n g q u a n về vi m ạ c h vi đ iể u k h iể n 11 1.2 M ột s ố h ọ vi điều k h iể n p h ổ b iế n 13 C hư ơ ng 2 V í Đ IÊ U K ì ỈIE N m i c r o c h i p 15 2.1 Lịch s ử p h á t triển h ọ vi đ iề u k h iể n M ic r o c h ip P IC 15 2.2 P h â n lo ạ i c á c vi d iề u k h iể n M ic r o c h ip FIC 16 2.3 L ự a c h ọ n loại vi đ iề u k h iể n đ ể n g h iê n cứu ứ n g d ụ n g 20 C h ư ơ n g 3 C Ấ U T R Ú C VI Đ I Ề U K I ĩ l Ể N 3. 16F877A p ic 21 ] M ô tả k h á i q u á t về tính n ă n g c ủ a vi đ iề u k h iể n PIC 1 6 F 8 7 7 A 21 3.2 Sơ đồ k h ố i c h ứ c n ă n g v à c á c c h â n v à o ra 22 3.3 T ổ c h ứ c b ộ n h ớ và c á c th a n h g h i c h ứ c 25 n ă n g đ ặ c biệt 3.4 C á c c ổ n g v à o /ra 27 3.5 C á c khối timer 31 3.6 C ổ n g nối tiế p đ ồ n g b ộ I2 C 34 3.7 Bộ thu p h á t k h ô n g đ ồ n g bộ vạn n ă n g U A R T 35 3.8 K h ố i c h u y ể n đổi t ươn li tự /s ố A D C 36 3.9 C á c đ ặ c đ i ể m riê n g v à th iế t lập c ấ u hình P IC 37 C h ư o n g 4 L Ậ P T R Ì NH C H O V I Đ l Ề U K H I E N 42 4.1 C h ư ơ n g trìn h d ịch A s s e m b l e r M P A S M 42 4.2 C h ư ơ n g trìn h d ịch n g ô n n c ữ b ậ c c a o P C W - H 44 4.3 Bộ n ạ p trìn h c h o vi đ iề u k h iể n P IC 48 C h ư ơ n g 5 H Ệ TI IỐNCỈ T H U T H Ậ P s ố L I Ệ U 50 5 . 1 T h iế t k ế h ệ th ố n g v à c á c c h ứ c n ã n e c ủ a hệ th u th ập s ố liệu 5.1.1 C á c c h ứ c n ă n « c ủ a h ệ th ố n g th u th ậ p s ố liệu 2 m ô i trư ờ n g 50 50 Nghiên cứu ứng dụng vi điều khiến P ÌC trong du lnứng & điều khiến 5 .1 .2 Sơ đ ổ khối c ủ a hệ t h ố n g 50 5 .2 L ự a c h ọ n c ả m biến đ o n h iệ t đ ộ 52 5.2.1 C á c loại c á m b iến n h iệ t đ ộ đ iện tử tư ơ n g tự 52 5 .2 .2 C ả m b iế n n h iệ t đ ộ s ố D S 1 8 2 0 53 5.3 L ự a c h ọ n c ả m biến đ ộ ẩ m đ ộ ẩ m tư ơ n g đ ố i 55 5.3.1 K h á i n iệ m đ ộ ẩm tirơng đối 55 5 .3 .2 D ụ n g c ụ đ o đ ộ ẩ m tư ơ n g đ ố i 55 5 .3 .3 C á c c ả m b iến đ ộ ẩm th e o n g u y ê n lý đ iệ n 56 5 .3 .4 M ô đ u n đo đ ộ ẩrn H T M 1 5 0 5 58 5.4 C ả m b i ế n đ o tốc đ ộ g ió 59 5.5 Đ ồ n g h ổ thờ i g ian thự c 60 5 .6 B ộ n h ớ sô liệu 2 4 L C 2 5 6 61 5.7 M ô đ u n h iển thị tinh thể lỏ n g 62 5.8 K ết nối với m á y tính và m ô đ e m 63 5 » N g u ồ n n u ô i v à c á c n ú t đ iều k h iể n 65 Chương 6 PH A N M EM đ iề u K H IE N hệ th ố n g ghi đ o 6.1 C á c k h ố i c h ứ c n ă n g c ủ a c h ư ơ n g trình 67 67 6.1.1 C h ứ c n ă n g đ ịn h thời 67 6 .1 .2 L ấ y v à đặt thời g ia n c h o đ ổ n g h ồ thời g ia n thực 69 6 .1 .3 T h a y đ ổ i k h o ả n g lấy m ẫ u 69 6 .1 .4 Đ ọ c s ố liệu đ o n h iệ t đ ộ từ c á c c ả m b iến 70 6 .1 .5 Đ o và tính g iá trị đ ộ ẩ m tư ơ n g đối 72 6 .1 .6 Đ o và tính tốc đ ộ g ió 73 6 .1 .7 L ư u và đ ọ c s ố liệu 73 6 .1 .8 T h ò n g d ịc h c á c lện h đ iều k h iể n 75 6.2 M ã n g u ồ n c h ư ơ n g trình 77 6.3 L ư u đ ổ c h ư ơ n g trình 77 Chương 7 P H A N m ềm g ia o d iệ n đ iề u k h iể n h ệ TH ốNG 78 GHI ĐO 7.1 C h ế đ ộ đ ò n g lệnh 78 7.2 C h ư ơ n g trinh D A T A E X P L O E R 80 Chương 8 Đ Ặ C T ÍN H KỸ T H U Ậ T H Ệ T H ố N G T H IÊ T K Ế 83 8 . 1 C á c b ộ p h ậ n tro n g h ệ th ố n g thu th ậ p d ữ liệu 83 8.2 C á c đ ặ c tín h kỹ th u ậ t 84 < 3 N ạhicn cứu ứiiíỊ dụng vi điểu khiến P ỈC trong do lường Á diều khiển 8.3 V í d ụ s ố liệu thu th ậ p 85 NHŨNG K Ế T QU Ả ĐẠ T Đ ư ợ c VÀ BÀN LUẬN S6 TÀI L IỆ U T H A M K H Ả O 89 Phụ lục I S ơ Đ Ồ N G U Y Ê N L Ý H Ệ T H Ố N G 90 P hụ lục 2 VI M Ạ C H Đ O N H I Ệ T Đ Ộ s ố D S 1 8 2 0 91 Phụ lục 3 D Ụ N G c ụ Đ O T ố c Đ Ộ G I Ó A N E M O M E T 97 Phụ lục 4 B Ộ N Ạ P C H Ư Ơ N G T R Ì N H C H O P IC 99 4 N q ỉiicn cứu ứng ciụnq vi điều khiển PỈC trong do lường & điểu khiển CA C KY H IEU V IE T T A T A DC A n a lo g D igital C o n v e r te r ALU A r ith m e tic L o g ic U nit BRG Baud R a te G e n e r a to r CAN C o n tr o lle r A r e a N e tw o rk CPU C e n tra l P r o c e s s o r Unit EEPROM E le ctric a l E r a s a b le R e a d O n ly M e m o r y GPR G e n e ra l P u rp o s e R e g is te r HS H ig h Speed I2 C In te r In te g ra te d C o m m u n ic a ti o n IC D In C ircu it D e b u g g e r IC S P In C ircu it Serial P r o g r a m m in g LCD L iq u id C ry s ta l D isplay LVP L o w V o lta g e P r o g r a m m in g MCRL M a s t e r C le a r NRZ N o n R e tu rn to Z e r o OTP O ne T im e P rogram m ing PIC P e rip h e ra l I n te rfa c e C o n tr o lle r PW M P ulse W id th M o d u la tio n R ISC R e d u c e d In s tru c tio n Set C o d e SFR Special F u n c tio n R e g is te r SPI Serial Port I n te rfa c e UART U n iv e rs a l A s y n c h r o n o u s R e c e iv e T r a n s m i tt e r USB U n iv e rs a l Serial Bus u v EPROM U ltra V io let E E P R O M WDT W a tc h D o g T i m e r N íỊỈiiên cứu ứng dụ n g vi đ iề u kh iển P I C tro n g đu lường & đ iề u khiên DANH M ỤC CÁ C BẢNG Bảng T iê u đ ề T rang 1 T ó m lượ c c á c h ọ vi d iề u k h i ể n P IC 2 M ô tả c h ứ c 3 Các chức năng chép của cổng c 29 4 D a n h s á c h c á c h à m đ ự n g sẵ n tr o n g P C V /-H 46 5 Các hàm c c h u ẩn c ủ a PC W -H 47 6 Điện trở c ủ a c ả m b iế n H 2 5 K 5 t h e o n h iệ t độ và đ ộ ẩ m 57 7 D a n h s á c h lệ n h v à c ô n g d ụ n g 76 năngc á c c h â n c ủ a P IC 1 6 P 8 7 7 A 6 19 24 N ghiên cứu ứng dụng vi điều khiên P ỈC trong d o lường & đ iề u khiển D A N H M Ụ C C Á C H ÌN H V Ẽ H ìn h Nội d u n g T rang 1 S ơ đ ổ k h ố i c ủ a vi đ iề u k h iển c ấ u h ìn h đ ầ y đ ủ 11 2 B ố trí c h â n P IC 1 6 F 8 7 7 A 22 3 Sư đ ổ kh ố i c h ứ c n ă n g c ủ a P IC 1 6 F 8 7 7 A 23 4 T ổ c h ứ c bộ n h ớ 25 5 T ổ c h ứ c c á c th a n h g h i c h ứ c n ă n g SF R 26 6 Cổng A 27 7 C ổ n g R B < 0 :3 > và R B < 4 :7 > 28 8 C ổ n g R C < 0 :2 - 5 :7 > và R C < 3 :4 > 29 9 Cổng D 30 10 Cổng E 30 11 Sơ đ ồ k h ố i T im erO 31 12 Sơ đồ khối T im e rl 32 13 Sơ đổ khối T im er2 33 14 K hối MSSP 34 15 K h ố i tru y ề n k h ô n g đ ồ n g b ộ 35 16 Khối nhận khổng đổng bộ 36 17 K h ố i c h u y ể n đ ổ i tư ơ n g tự s ố A D C 37 18 C á c k h ố i tạo tín hiệu R E S E T 38 19 T ổ h ợ p logic c á c n g u ồ n n g ắ t 39 20 K h ố i c h ứ c n ă n g m ạ c h W atchclog 40 21 M P A S M dịch trực tiếp c h ư ơ n g trìn h th à n h m ã m á y 42 22 M P A S M dịch c h ư ơ n g trình th à n h tệp đ ô i tượnơ 43 23 Sư đ ồ k hối c ủ a h ệ th ố n g thu th ậ p sô liệu m ô i trư ờ n g 51 24 B us l - w ir e v à m ạ c h c ấ p n g u ồ n c h o D S 1820 54 25 Â m k ế k h ô -ư ớ t và ẩ m k ế tóc 56 26 Q u a n h ệ đ iện d u n íĩ- đ ộ ẩ m c ủ a c ả m b iến H S 1 101 51 1 N ghiên cứu ứng d ụng vi diều khiển P ỈC tro n ẹ đ o lường á đ iều khiển 27 G h é p n ố i H T M 1505 với vi đ iề u k h iể n 58 2K A n e m o m e t tự c h ế tạ o 59 29 Sơ đ ồ m ạ c h k h ừ ru n g 60 30 G h é p n ố i D S 1 3 0 2 với vi d iều k h iể n 61 31 G h é p nối m ô đ u n h iển thị L C D với vi đ iề u k h iể n 63 32 M ạ c h c h u y ể n đ ổ i m ứ c R S -2 3 2 /T T L 64 33 M ạ c h c u n g c ấ p im u ồ n 65 34 Q u a n h ệ điện á p ra / đ ộ ẩ m c ủ a c ả m b iến H T M 1 5 0 5 72 35 Lưu d ồ c h ư ơ n g trình 78 36 C ử a sổ g ia o d iệ n c h ư ơ n g trình D a t a E x p lo r e r 80 37 C ử a sổ th êm trạ m k ết nối 8] 38 C ử a sổ đặt k h o ả n g lấy m ẫ u 81 39 C ừ a sổ n h ậ p thời g ia n thực 81 40 Bèn tro n g thiết bị ghi đ o 83 41 H ệ t h ố n e thu th ậ p c á c th ô n g s ố m ô i trư ờ n g 84 8 N g h iên cửu ứng d ụ n g vi đ iề u khiển P ỈC trong do lườníỊ & diêu khiển M Ỏ ĐẦU Bộ vi xử lý đ ầ u tiê n ra đời n ă m 1971 đ ã m ở ra m ột thời đại m ới t r ô n a c ổ n g n g h ệ đ iệ n tử và tin h ọ c , c ó ả n h h ư ở n g sâ u sắc đ ế n m ọ i lĩnh vực k h o a h ọ c c ô n g n g h ệ . C á c hệ th ố n g d ư ợ c th iế t k ế d ự a trên n ề n tả n g c ủ a c á c b ộ vi x ử lý c ó c á c k h ả n ă n g m à c á c hệ th ố n g d iệ n tử tư ơ n g t ự / s ố th ô n g th ư ờ n g k h ô n g thể th ự c h iện dược. Với m ụ c tiêu hạn c h ế tối đ a c á c linh kiện n g o à i khi x â y d ự n g m ộ t h ệ th ố n g c ó sứ d ụ n s vi x ử lý, c á c h ã n g c h ế tạo b á n d ẫ n d ã tích hợp c á c m ạ c h ng o ạ i vi và b ộ vi x ử lý lên m ộ t c h ip d u y n h ấ l đ ể tạo ra c á c b ộ vi đ iề u k h iển . N h ữ n g b ộ vi đ iề u k h i ể n m ới nhất c ủ a M I C R O C H I P , M O T O R O L A , A T M E L , A V R , ... d ã c h ứ a b ê n t r o n s n h iề u thiết bị n g o ạ i vi n h ư các loại bộ nh ớ , c á c b ộ đ ế m 16 bit, kh ố i A D C p h â n a iả i 10 - 12 bít với n h iề u lối vào, c á c c ổ n g tru y ề n t h ô n g loại P S P / Ư A R T / l2C/ C A N / U S B , k h ố i đ iề u k h iể n m à n hiển thị tin h th ể lỏ n g , t h ậ m c h í cá k h ố i đ iéu c h ế /g i ả i đ iề u c h ế dải tần U H F d ù n e c h o k ế t nối k h ô n g dây... G iả i p h á p này làm c h o việc ứ n g d ụ n g c á c vi đ iề u k h iể n đ ể c h ế tạo c á c h ệ t h ố n g có vi x ử lý Ihèm th u ậ n lợi. th u g ọ n đ á n g kể kích th ư ớ c m ạ c h đ iệ n và đ ạ t tý s ố h iệu n ă n g /g iá th à n h c à n e rất c a o . T r o n g m ộ t s ố lĩn h v ự c sản x u ấ t c ũ n g n h ư đời số n g , việc d o đ ạ c , th eo dõi và thu thập c á c th ô n g s ố về đ iề u k iện m ô i trư ờ n g n h ư n h iệt đ ộ , đ ộ ẩ m , á p su ấ t, gió... th e o thời g ian th ự c là m ộ t n h u c ẩ u cầ n thiết. V iệ c x â y d ự n g đ ư ợ c m ột hệ t h ố n g tự đ ộ n g đ á p ứ n g d ư ợ c c á c y ê u c ầ u trên rất c ó ý n g h ĩ a thự c tiễn. N h ữ n g hệ t h ố n g tự đ ộ n g th e o d õ i thu th ậ p s ố liệu c ó th ể th ự c h iệ n đư ợ c trên m á y tính b à n g c á c h lắp th ê m n h ữ n g c a rd m ở r ộ n g d ể slié p n ố i m á y tính với c á c bộ c á m biến. G iải p h á p n à y c ó ưu đ iể m là k h a i th ác đ ư ợ c k h ả n ă n g đ a n h iệ m c ủ a m á y tính: m á y tínlì đ ể đ iề u k h iể n việc thu th ậ p s ố liệu đ ồ n g thời d ù n g đ ể x ử lý kết quả. T u y n h iên tro n g m ộ t s ố c ô n g tác q u a n trắ c cụ th ể, việc s ử d ụ n g c á c hệ t h ố n 2 xây d ự n g trên c ơ sở m á y tín h tỏ ra c h ư a h ẳ n đ ã phù h ợ p d o hệ th ố n g c ó k íc h th ư ớ c lớn, k h ô n g hoạt d ộ n c lâu d à i tr o n g đ iề u k iện đ o đ ạ c n g o à i hiện trư ờ n g có d iề u kiện thời tiết k h á c nghiệt, tại c á c đ ịa đ iể m xa n g u ồ n đ iện lưới ... M ột hư ớ n g k h á c đ ể x â y d ự n g c ấ c h ệ t h ố n g thu th ập sô liệu là sử d ụ n g b ộ vi đ iều khiến đ ó n g vai trò là b ộ x ử lý t r u n s tâ m , đ iề u khiển to àn b ộ h o ạ t đ ộ n « c ủ a h ệ 9 N ghiên cứu ÍOIIỊ (lụng vi (Hèn khiên P IC iro n íỊ (lo lườn g & đ iều khiển th ố n ụ , m á y tín h ( n ế u c ó ) c hỉ đ ư ợ c d ù n g n h ư là m ộ t p h ư ơ n g tiện trợ g i ú p đ é việc g ia o tiếp c iữ a n c ư ờ i s ử d ụ n c và hệ t h ố n g th êm linh hoại d ễ d à n g hơ n. T h e o xu h ư ớ n g á p d ụ n g các vi đ iều k h iể n đ ể thiết k ế c á c hệ th ố n g đ o lường d iề u k h iến tự đ ộ n g , tro n c k h u ô n k h ổ bàn luận vãn n à y tôi tậ p tr u n g n g h iê n cứu, á p d ụ n g vi đ iề u k h iể n P1C16F8XX c ủ a h ã n g M I C R O C H I P đ ể th iế t k ế c h ế tạ o m ộ t hệ t h ố n ẹ thu t h ậ p s ố liệu n h iệ t đ ộ đ a đ iể m , đ ộ ẩ m , tốc đ ộ g ió t h e o thời g ian thực p h ụ c vụ c ô n g tác n g h i ê n cứu, g iá m sát m ôi trường. C á c m ụ c tiêu được đặt ra tro n g lu ậ n văn n à y là: - H iể u rõ ch ứ c n ă n g và làm c h ủ p h ư ơ n g p h á p lập trìn h c h o c á c kh ố i bên tro n g c ủ a vi đ iều k h iể n P IC 1 6 F 8 7 7 A 2ổ m c á c c ổ n g v à o /ra số, c á c bộ đ ế m , c ổ n g tr u y ề n k h ô n g đ ổ n g bộ, khối biến đ ổ i s ố tư ơ n g tự A D C ... - X â y d ự n g sơ đ ồ k h ố i tổ n g thể c h o hệ th ố n g . - L ự a c h ọ n các vi m ạ c h ph ụ trợ th íc h h ự p n h ư đ ồ n g h ồ thời g ia n thực, bộ n h ớ E E P R O M , n i ô đ u n h iể n thị L C D v à g h é p nối c h ú n g với vi đ iều k h iể n . - L ự a c h ọ n và g h é p nối c á c c ả m b iến đ o n h iệ t độ, đ ộ ẩ m , đ o tốc đ ộ g ió với hệ t h ố n g thu th ậ p s ố liệu. - T h iế t k ế , lắp ráp p h ầ n c ứ n g , viết p h ầ n m ề m đ iều k h i ể n h ệ th ố n g . - N ù n g c a o k h ả n ă n g ứ n g d ụ n g c ủ a h ệ th ố n g b ằ n g việc đ ư a ra k h ả n ă n g truy n h ậ p v à o hệ t h ố n g từ x a th ô n g q u a m ô đ e m . N íioài ra đ ể h o à n th à n h việc c h ế tạo, lắp ráp, th ử n g h i ệ m h ệ th ố n g , tác giả c ò n phải x â y d ự n g các c ô n g cụ h ỗ trợ n h ư bộ n ạ p c h ư ơ n g trìn h , c h ế tạo d ụ n g cụ đ o vận tốc g ió , th iế t k ế c á c b ả n m ạ c h in, lựa c h ọ n b ộ ch ươn 2, trìn h d ịc h p h ụ c vụ việc lập trình c h o vi đ iề u khiển. T á c g iả x in bày tô l ò n e biết ơn sâu sắc đ ê u g i á o viên h ư ớ n g dẩn: T iế n sỹ N g ô Diên T ậ p , g i á n g viên K h o a C ô n g n g h ệ - Đ ạ i học Q u ố c g ia H à nội, ngư ờ i đ ã tận tình hư ớ ng d ẫ n và đ ư a ra c á c n h ậ n xét vô c ù n g q u í b á u tro n g q u á trìn h tlụrc h iện luận vãn. T á c íỉiả c ũ n g c h â n th à n h c ả m ơn Ban lãnh đ ạ o v à c á c b ạ n đ ổ n g n g h iệ p tro n g C ô n g ty L iên D o a n h T h iế t bị V iễ n t h ô n s A N S V nơi tác g iả đ a n g c ô n g tác đ ã tạ o điều kiện d ể h o à n th à n h b ả n luận văn này. 10 N g h iên cứu ứng dụng vi diều khiển P IC trong đo lường á điêu khiển C h ư ơ n g 1 T Ổ N G Q U A N V Ể VI D IE U K H IR N 1.1 T ổ N G Q U A N V Ể VI M Ạ C H VI Đ íỂ U K H IỂ N ỉ ỉiện nay việc thiết k ế và c h ế t ạ o ra c á c bộ vi x ử lý p h á t triể n th eo hai h ư ớ n g c h ín h . H ư ứ n g th ứ n h ấ t là thiết k ế c á c b ộ vi xử lý m ạ n h tốc đ ộ c a o - thực h iệ n h à n g ti lệnh m ỗ i g iâ y , đ ộ dài từ d ữ liệu lớn 32 h o ặ c 64 bit, tru y n h ậ p k h ô n 2 g ia n b ộ n h ớ đ ế n h à n c tră m M b y te . C ác b ộ x ử lý n à y đ ư ợ c d ù n s tro n g n liữ n a h ệ t h ố n g cần c ó c ô n g suất tín h to án c a o n h ư ờ m á y tính c á n h â n , c á c h ệ đ iều k h i ể n t ro n g c ô n g ng h iệp . H ư ớ n g th ứ hai là thiết k ế , c h ế tạ o các vi đ iề u k h iể n (m icrocontroller), đ ó là m ộ t vi m ạ c h d ơ n b é n t ro n g c h ứ a m ộ t b ộ vi x ử lý 8 - 1 6 bit x ử lý vài triệu lệ n h /g iâ y và c á c k h ố i: b ộ nh ớ , b ộ đ ế m , b ộ b iế n đổi tư ơ n g tự số, b ộ so s á n h , c á c c ổ n g tru y ề n thông... N ói c á c h k h á c , đ ó c h ín h là m ộ t h ệ t h ố n s m á y tín h (computer và microcomputer) t r o n c m ộ t vi m ạ c h . C ác b ộ vi đ iể u k h i ể n điển hình là M otorola 68H C 11, Intel 8051, M ic rochip PIC, A T M E L A V R , V. V... N h â n t ố c h ín h đ ể th ú c đ ẩ y việc n e h iê n cứu c h ế tạo c á c vi m ạ c h vi đ iề u k h iể n là tính đ a d ụ n g , d ễ d à n g lập trình và giá th à n h thấp. Vi d iều k h i ể n rất h ấ p d ẫ n tro n g tlúết k ế c á c h ệ t h ố n g đ iề u k h iể n d iện tử vì c ó k ích th ư ớ c n h ỏ , c h ứ c n ă n g đ a d ạ n g , d ễ d à n g lích h ợ p vào tro n g hệ th ố n g đ ể thực h iện tất c á c á c c h ứ c n ă n g đ iề u k h iển . Vi điểu khiển ROM.EEPROM Program&Data RAM CPU Giao diện SPW2C.UART cổng vàoíra ■ : J Màn hiển thị Thiết bị sổ Ro le - VI điéu Khiểnkhác - Máylinh HOST -Bỏ nhó ngoài - Cảmbiến tưclng lự • Oiónáp đo lưùng Mạch điện tưang tư • Động cơ oc Hình 1: Sơ đổ khối của vi điều khiển cấu hình đầy đủ. I1 N g h iên cứu ứng dụng vi đ iề u kh iển P ỈC tro n g đ o lư ờ n g & đ iể u kh iển Bộ vi đ iểu k h iể n đ ư ợ c d ù n g r ộ n g rãi tr o n g c á c thiết bị đ iệ n tử: c h ú n g c ó m ậ t tro n g c á c th iế t bị viễn t h ô n ẹ , m á y văn p h ò n g , th iế t bị uiái trí, đ ổ đ i ệ n tử g ia d ụ n g và cá tr o n g đ ồ chơ i c h o trẻ e m . C á c thiết bị đ ó n ó i c h u n g đ ề u c ầ n m ộ t c ơ sở đ iểu k h iể n " th ô n g m in h " , c ó k h a n ã n g tư ơ n g tác với n e ư ờ i s ử d ụ n u . H ìn h 1 là sơ đ ồ k h ố i c ủ a vi đ iề u k h iê n c ó đ ầ y đ ủ tính n ă n g v à c á c th iế t bị b ê n nu o à i có thể đ ư ợ c nối với b ộ vi đ iề u k h iể n . C á c t h à n h p h ầ n c ủ a vi đ iề u k h iể n là C P U , R A M , R O M , c ổ n e v à o /r a số, g ia o d iệ n tru y ề n th ô n g nối tiếp, b ộ đ ế m thời g ia n , c h u y ể n đ ố i t ư ơ n g tự s ố A / D và s ố tư ơ ng tự D /A . C P U thự c h iệ n c á c c hỉ thị đ ư ợ c lưu t r o n ơ b ộ n h ớ c h ư ơ n g trìn h R O M đ ể đ iề u k h i ể n tất c ả c á c t h à n h p h ầ n c ò n lại. R A M đ ư ợ c d ù n g đ ể lưu c á c th iế t lậ p và c á c b iến đ ư ợ c s ử d ụ n g tr o n g c h ư ơ n g trìn h . R O M d ù n g lưu c h ư ơ n g trìn h v à c á c s ố liệu c ố định. B ộ n h ớ R O M c ủ a vi đ iể u k h i ể n s a u k h i đ ư ợ c n ạ p trìn h tr ở t h à n h p h ầ n sụn (firmware). Bộ n h ớ c h ư ơ n g trìn h R O M n à y c ó t h ể là loại R O M m ặ t n ạ ịmasked R O M ): c h ư ơ n g trìn h d ư ợ c đ ư a v à o n g a y tr o n g q u á trìn h c h ế tạ o vi m ạ c h , loại O T P R O M c h o p h é p n ạ p c h ư ơ n g trìn h m ộ t lần , c ò n loại E P R O M c ó th ể g h i và x o á n h iề u lần, c h ú n g đ ư ợ c lập trình bởi n a ười th iế t k ế h ệ th ố n g . C h ươn ẹ trình c h o vi đ iề u k h iể n là m ộ t tậ p c á c lệnh đ ã d ị c h t h à n h m ã m á y l hườn tỉ đ ư ợ c n ạ p trực tiế p từ m á y rinh v à o b ộ n h ớ R O M b ê n tr o n g vi đ iề u k h iể n th ô n g q u a m ộ t bộ n ạ p trìn h . M ộ t p h ía b ộ n ạ p trìn h n h ậ n d ữ liệ u từ c ổ n c m á y tín h , phía k ia đ ư a d ữ liệu v à o vi đ iề u k h iể n q u a c á c c h â n “ n ạ p t r ì n h ” c ủ a vi m ạ c h , c á c ch ân n à y lại là c á c c h â n v à o /r a t h ô n g th ư ờ n g s a u k h i vi đ i ề u k h i ể n đ ã đ ư ợ c n ạ p ch ư ơ n g trìn h . C á c c ổ n g v à o /ra s ố c h o c á c d ữ liệu nhị p h â n d i c h u y ể n v à o r a q u a c á c c h â n c ủ a vi m ạ c h . C á c c h â n n à y t ỉù n e đ ể ẹ h é p nối vi đ iề u k h i ể n với c á c th iế t bị v à o /r a s ố hay g h é p nối với b ộ vi đ iề u k h iể n k h á c đ ể th ự c h iệ n c á c c h ứ c n ă n g k h á c n h a u . C ổ n g t r u y ề n d ữ liệu n ố i tiếp tạ o k h ả n ă n g g i a o tiếp c ủ a h ệ t h ố n g với c á c h ệ th ố n e k h á c q u a c á c c h u ẩ n v à g i a o th ứ c b a o g ồ m SPI, I2C , U A R T , C A N ... K h ố i c h u y ể n đ ổ i A / D c h o p h é p vi đ i ề u k h i ể n c h u y ể n đ ổ i c á c m ứ c đ iệ n á p urơ nc tự từ lối vào th à n h s ố đ ể c ó th ể x ử lý s ố và lưu trữ. K h ố i D /A tạ o c h o vi đ iề u khiến c ó th ể đ ư a ra m ứ c đ iệ n á p tư ơ n g tự c h o c á c th iế t bị k h ô n g t ư ơ n s th íc h đ iề u khiển số. C á c b ộ đ ế m d ù n g đ ể tạ o ra c á c n h ị p thờ i g i a n c h ín h x á c h o ặ c đ ể đ ế m s ố lư ợ n 2 x u n g . 12 N ỉịh iên cứu ứng d ụ n g vi dieu khiển P ÌC trong d o lường & điều 1.2 M Ộ T SỐ H Ọ VI Đ I Ề U K H IỂ N P H ổ khiển b iế n Ị . 2.1 M icro ch ip P I C Ỉ2ẨXXX, 16Xxxx, 17Xxxx, IS X x x x - Đ ó n g v ò 8 - 18 - 2 8 - 4 0 c h â n , tư ơ n g ứ n g với 5 - 13 - 2 2 - 3 3 c h â n vào/ra. - D u n g l ư ợ n g b ộ n h ớ R O M c h ư ơ n e trình 5 1 2 b y te đ ế n 8 k b y te . - C ó 25 b y te đ ế n 4 0 0 byte R A M . - C ổ kh ố i u A R T ở c á c loại c ấ p tru n g , c ấ p cao. - Có I đ ế n 3 tim e r 8 hit, 16 bit. - Bộ A D C 8 - 1 0 bit, 6 - 8 k ê n h vào. - C ó b ộ n h ớ E E P R O M d u n g lư ợ ng 6 4 - 5 1 2 b y te ở họ F x x x . - K h ả n ă n g đ ị n h đ ịa chỉ c h o b ộ n h ớ n g o à i tro n g c á c h ọ c ấ p c a o 17 X x x x . - T ầ n s ố x u n g n h ịp từ 4 - 4 0 M H z. - T ậ p lện h R ISC . - Đ a số n ạ p trìn h t h e o kiểu nối tiếp, th eo g ia o th ứ c ICSP. 1.2.2 - I N T E L 8051 Đ ó n g vỏ 4 0 c h â n , c ó 32 c h â n vào ra. D u n « lư ợ n e b ộ n h ớ R O M tuỳ th e o c á c p h â n h ọ , từ 0 đ ế n 2 0 k b y te . - Có - Có 128 b y t e R A M . k h ả n ă n g đ ịn h đ ị a chi c h o 64 k b y te b ộ n h ớ ngoài. C ó khối U A R T. - Có 2 h o ặ c 3 t im e r 16 bit. - T ầ n s ố x u n g n h ịp 1 2 - 2 4 M H z. N ạ p trình s o n g s o n g ở c á c phân h ọ c ó b ộ n h ớ c h ư ơ n g trình. 1.2.3 A T M E L A V R A T 9 0 S x x x x - Đ ó n g v ỏ 8 - 2 0 - 4 0 c h â n , t ư ơ n s ứ n g với 3 - 1 5 - 3 2 c h â n vào/ra. - D u n g lư ợ n g b ộ n h ớ c h ư ơ n g trìn h 5 1 2 b y te - 8 kbyte. - C ó 128 b y te đ ế n 5 12 b y te R A M . - C ó khối U A R T tr o n g m ộ t s ố loại c ấ p cao. - C ó 1 đ ế n 2 tim e r 8 hit, m ộ t s ố loại c ó tim e r 16 bit. Bộ A D C 10 bit, 6 - 8 k ê n h vào. - C ó b ộ n h ớ E E P R O M d u n g lư ợ ng 6 4 - 5 12 byte. 13 Nghiên cứu ứng dụng vi diều khiển PỈC trong đo lường & điều khiển - T ấ n s ố x u n g nh ịp 10 M H z . - T ậ p lện h RISC . N ạ p trin h th e o kiểu nối tiếp, th eo a ia o thứ c ICSP. 1.2.3 M O T O R O L A 6 S H C x x - Đ ó n g vỏ P L C C 52 , 68 h o ặ c 82 c h â n . - 38 c h â n v à o ra. - K h ô n g c ó h o ặ c tối đ a 2 0 k b y te b ộ n h ớ lệnh. - C ó 1 k b y te b ộ n h ớ R A M b é n trong. - C ó kh ố i LJART. - 5 b ộ tim e r 16 bit. - Bộ A P C 8 bit, 6 - 8 k ê n h vào. - C ó b ộ n h ớ k h ô n g p h ụ th u ộ c n g u ồ n n u ô i E E P R O M 5 1 2 b y te . - K h á n ă n g đ ịn h đ ịa c h ỉ đ ế n 16 k b y te c h o b ộ n h ớ n g o à i. - T ầ n s ố x u n g n h ịp 8 M H z . - N ạ p trìn h s o n g s o n c . 14 N g h iên cứu ứiìiỊ (lụng vi (lien khiển P ỈC tron g do lường & d iề u khiển Chương 2 VI ĐIỂU KHIỂN M IC RO CH IP 2.1 L Ị C H SỨ P H Á T T R IỂ N H Ọ VI Đ IỂ U K H IỂ N m ic r o c h ip p ic N ă m 1965 h ã n g G e n e r a l I n s tr u m e n t th à n h lập Ban Vi đ iệ n lử n h ằ m tập tru n g n g h iê n cứu c ô n e n g h ệ c h ế tạ o b ộ nhó' k iểu E P R O M và E E P R O M , đ ó là c ác linh k iện thu hút n h iề u đ ầ u tư c ủ a c á c p h ò n g thí n g h iệ m b á n d ần. T r o n g n h ữ n g n ă m đầu th ậ p k ỷ 7 0 G e n e r a l I n s tr u m e n t c ũ n g c h ế tạo b ộ vi x ử lý 16 bit C P 1 6 0 0 . Bộ x ử lý trên k h á tốt n h ư n g c ó y ế u đ iể m là k h ả n ã n g vào ra k h ô n g m ạrih. Đ ổ th íc h ứng b ộ x ử lý C P 1 6 0 0 tr o n g c á c ứ n g d ụ n g c ầ n có tính n ă n g c a o , n ă m 1975 G e n e r a l In stru m e n t th iế t kê vi m ạ c h Đ i ề u k h iể n g ia o tiếp n g o ạ i vi (Peripheral Interface Controller) viết tắt là PIC, đ ó là linh kiện h ỗ trợ c á c c h ứ c n ă n g v à o /ra c h o vi x ử lý. P IC k h ô n g c ầ n c ó n h iề u c h ứ c n ã n e vì chỉ x ử lý c á c c ô n g việc v à o /ra d o đ ó bộ m ã lện h c ủ a n ó n h ỏ g ọ n . N h ữ n g vi đ iề u k h iể n PIC đ ầ u tiên c ó đ i ể m y ế u là c h ế tạ o th eo c ô n g n g h ệ n - M O S nên tiêu th ụ n h iề u n ă n g lượng, b ộ n h ớ c h ư ơ n g trình là loại R O M m ặ t nạ: ch ươn 2 trình đ iề u k h iể n d ư ợ c “ n ạ p trìn h ” n g a y khi c h ế tạo vi m ạ c h n ê n c h ỉ thích h ợ p c h o các k h á c h h à n g đ ặ t m u a với s ố lượ ng lớn, đ ể lắp rá p t ro n g sản x u ấ t n h ữ n g sản p h ẩ m th ư ơ n g m ại cụ thể. N h ừ n g n ă m đẩu th ậ p kỷ 80 G e n e r a l In s tr u m e n t g ặ p k h ó k h ă n tro n g th ư ơ n g m ại và phái tổ c h ứ c lại. H ã n g tập tru n g vào c h ế t ạ o c á c linh k iệ n b á n d ẫ n c ô n ẹ su ấ t lớn - là t h ế m ạ n h c h o tới h iện n a y c ủ a h ãng- G e n e ra l In s tr u m e n t đ ã c h u y ể n n h ư ợ n g Ban vi đ iệ n tử và n h à m á y tại C h a n d le , b a n « A r iz o n a c h o c á c n h à đ ầ u tư. H ọ lậ p ra m ộ t c ô n e ty m ớ i, đ ặ t tê n là A r iz o n a M ic r o c h ip T e c h n o lo g y , h iệ n nay là M ic r o c h ip T e c h n o lo g y Inc. C h iế n lư ợ c phát triển c ủ a c á c n h à đ ầ u tư là tậ p tru n g v à o vi đ iể u k h iể n và các bộ n h ớ b á n d ẫ n . C á c vi m ạ c h P IC n - M O S dượ c cải tiến, c h ế tạ o d ự a trên n én tản g c ố n c n e h ệ m ới C M O S . C á c sản p h ẩ m đ ầu tiên c ủ a M ic r o c h ip đ ư ợ c biết đ ế n và bán ra với sô lư ự n g lớn là c á c vi đ iề u k h iể n P IC th u ộ c h ọ C M O S P IC 1 6 C 5 x . H ọ 16C 5x c ó 2 biến thể với kiểu b ộ n h ớ ch ươn a trình là O T P và u v E P R O M . Loại O T P có thể n ạ p trình m ộ t lần d ù n g c h o sán x u ấ t loạt lớn. Loại u v E P R O M x ó a đư ợ c b ằ n g tia c ực tím d ù n e khi phát triển, thử n g h iệ m p h ầ n m ề m . N a m 1983 M ic r o c h ip là h ã n g đ ầ u tiên đ ã tích h ợ p đ ư ợ c b ộ n h ớ c h ư ơ n g trình k iểu fla sh E F .P R O M vào n h ữ n g vi đ iều k h iể n m ớ i, t ro n g đ ó đ ư ợ c b iế t đ ế n n h iề u nhất là P I C 1 6 C 8 4 v à P IC 1 6 F 8 4 . Bộ n h ớ c h ươn s trình fla sh tro n g P IC đ ã loại b ỏ vai trò 15 N iịh icn cứ u ứniỊ dụ ng vi điểu khiển P ÌC trong do lường & đ iề u khiển c ú a c á c vi đ iề u k h i ê n x o á b ằ n g tia cực tím , c ó vỏ b ằ n g g ố m đ á t tiền và c á c đ è n c h iế u tia c ự c tím . C á c ư u đ i ể m c ủ a vỉ đ i ề u k h i ể n P I C Vi đ iề u k h i ể n M ic r o c h ip PIC đ ư ợ c n ạ p trìn h th e o k iể u n ố i tiếp, s ử d ụ n g g ia o thứ c IC S P (In -C ircu it Serial Programming) là p h ư ơ n g th ứ c n ạ p trìn h đ ồ n g b ộ tu ầ n tự: c á c d ữ liệu đ ư ợ c n ạ p v à o bộ n h ớ c h ư ơ n g trình t h ô n g q u a 2 c h â n v à o /r a d ư ợ c g á n là c ổ n s tru y n h ậ p đ ế n b ộ n h ớ c h ư ơ n g trình t ro n g q u á trìn h n ạ p trìn h . N h ờ c ó k h á n a n « IC SP v à b ộ n h ớ c h ư ơ n g trình k iểu flash nên c á c n h à n g h i ê n c ứ u p h á t triể n ứng d ụ n g d ù n g P I C tiế t k iệ m được h à n g tră m U S D so với chi p h í m u a c á c c ô n g c ụ n ạ p trình cho c á c loại vi d iề u k h iể n k h á c [13]. V iệc n ạ p trình c h o fla s h P I C rất d ễ d à n g , với m ộ t b ộ n ạ p t r ì n h đ ư n g iản - c ó th ể tự lắp ráp - c hi p h í ít h ơ n 10 U S D . T h ờ i g ia n đ ể x o á và c h i c h ư ơ n g trìn h vào flash P IC chỉ vài c h ụ c g iâ y , s o với 15 p h ú t đ ể x o á ƯV E P R O M P I C b ằ n g đ è n tia cực tím . M ic r o c h ip c u n g c ấ p rất đ ầ y đủ chi tiết c á c tài liệu k ỹ th u ậ t về tất c ả c á c sả n phẩm vi đ iề u k h i ể n P1C. H ã n g c ò n c u n g c ấ p b ộ p h ầ n m ềm công c ụ m iễ n p h í M P L A B - I D E v à đ ư ợ c đ á n h giá là tốt n h ấ t so với c á c c ô n g c ụ p h á t triể n tư ơ n g tự c ủ a các h ã n g c h ế tạo vi đ iề u k h iể n k h á c trên t h ế m ới. B ên c ạ n h c á c tài liệu v à s ự h ỗ trợ c ủa M ic r o c h ip , n g ư ờ i m u ố n n g h iê n cứu s ử d ụ n c vi đ iề u k h i ể n P I C c ò n c ó th ể tìm trôn h à n g tră m t r a n g W e b về m ọ i c h ủ đ ề liên q u a n đ ế n P IC n h ư h ỏ i đ á p th ắ c m ắ c , c ác ví d ụ á p d ụ n g , c á c đ ề tài... C ó rất n h iề u s á c h viết về P IC , d ẫ n d ắ t c á c đ ộ c g iả từng b ư ớ c tiế p c ậ n c á c q u á trình p h á t triển n h ữ n g ứ n g d ụ n g c ũ n g n h ư đ ư a ra c á c c h ư ơ n g trìn h ví d ụ . T h e o M y k e P re d k o , tác g iả c u ố n P r o g r a m m i n g a n d C u s t o m i z in g P I C m ic r o ® M ic r o c o n tr o ll e r s , P IC là linh k iện đ iệ n tử có đ ư ợ c s ự h ỗ t r ợ về tài liệu xếp th ứ h a i, c h i s a u m á y tính c á n h â n P C và h ã n g M ic r o c h ip c ũ n ẹ đ ứ n g t h ứ hai về số lượng vi đ iề u k h iể n b á n ra thị trư ờ n g h à n g n ă m , c h ỉ sau M o to r o l a [13]. 2.2 P H Â N L O Ạ I C Á C V I Đ lỂ U K H IE N m ic r o c h ip p ic C ó 4 h ọ vi đ iề u k h iể n P ỈC k h á c n h a u , tiêu c h u ẩ n đ ể p h â n n h ó m d ự a trê n sự k h á c n h a u về k iến trú c c ủ a bộ x ử lý b ê n t r o n e vi đ iề u k h iể n . Sự n h a u về b ộ x ử lý b a o gổm: • • S ố lượn 2 c á c p h ầ n c ứ n g có c h ứ c n ă n g đ ặ c biệt. S ố c á c th a n h ghi c ó thể truy n h ậ p được. • C ó / k h ô n g c ó n g ắ t. S ố lưọno c á c n s ắ i. • S ố c á c lệ n h tă n q c ư ờ n g có thể có. 16 N ghiên cửu ÍÙ1 Í> dụng vi lỉié u 2.2.1 khiển P IC trong đo lường & (liều kh iển H ọ c ấ p t h ấ p (Low -end) G ồ m c á c ký h iệ u l 2 C 5 x x , l 6 C 5 x , 16C 5 0 5 , 1 6 H V 5 4 0 . - Đ ộ dài từ lệnh 12 bit. Bố trí c á c th a n h g h i: c ó 32 th a n h ghi trên m ộ t b a n k , tôi đ a 4 b a n k . Đ ặ c điếm - R ấ t th íc h h ợ p t ro n g c á c ứ n g d ụ n g g ia o d iện đ ơ n g iả n với n g o ạ i vi. - T ố c đ ộ c a o , thự c h iệ n đư ợ c 5 triệu chí thị / g iâ y ở tẩn s ố x u n g n h ị p 2 0 M H z . - K hông có các ngắt cứng. - C hỉ c ó 1 b ộ đ ế m - tim er. K h ô n g c ó c á c lối ra tăn g cư ờ n g . - Bộ n h ớ c h ư ơ n g trìn h k iểu O T P h o ặ c E P R O M x o á b ằ n g c ự c tím . - N ạ p trìn h s o n g s o n g , trừ PIC12C5XX và P I C 1 6 C 5 0 5 đ ư ợ c n ạ p trìn h nối tiế p ICSP. 2 .2 .2 . H ọ c ấ p t r u n g ịM id-rangeì Bao g ồ m c á c ký h iệ u 12CÓXX, 14C 0 0 0 , 1 6 C 5 5 x , 16CÓX, 1 6 C 6 2 x , 1 6 F 6 2 x , 16C 7x, 16C 8x, 1 6 F 8 7 x và 16C 9xx. - Đ ộ dài từ lệ n h 14 bit. Bố trí c á c th a n h ghi: 128 b y te trên m ộ t b a n k , tối đ a 4 b a n k . L à vi đ i ề u k h iê n v ạ n n ă n g tính n ă n g m ạ n h . L à h ọ vi đ iề u k h iể n P IC t h ô n g d ụ n g n hất. - C ó rất n h iề u b iế n th ê k h á c n h a u , đ a d ạ n g về k iể u đ ó n g vỏ: D IP , S S O P . P L C C ... Đ ặ c điểm - T ố c đ ộ c a o , thự c h iệ n đượ c 5 triệu chí thị / g iâ y ở x u n g n h ị p 2 0 M H z . - Có c á c n g ắ t p h ầ n c ứ n g . - C ó từ 1 đ ế n 3 bộ đ ế m - tim er. - C ó rất n h iề u k h iế u k h á c n h a u về c h â n v à o /r a tă n g c ư ừ n g vào/ra tư ơ n g tự, b ộ đ iều k h iể n m à n h ì n h L C D , g i a o baogồm d i ệ n tr u y ề n t h ô n g tiếp: đ ồ n g b ộ , k h ô n g đ ồ n g b ộ , I2C , M i c r o W i r e , SPI, C A N , U S B ... - Bộ n h ớ c h ư ơ n g trìn h flash ở h ầ u hết c á c vi m ạ c h . K h ả n ă n g n ạ p trìn h nối tiếp ICSP. - C ó kha n ă n g tự ghi v à o bộ n h ớ c h ư ơ n g trình (self-programming). 1 các \|-L 0 lối nối Nghiên cứu ứng dụng vi (íiền khiển PỈC trong (ỉo lường & diều khiển - Có phần cứng gỡ rỏi chương trình ICD ứ một sô loại. 2.2.3 Họ cấp cao (High - end) 17Cxxx Bao com các vi mạch ký hiệu l7Cxxx. - Độ dài từ lệnh 16 bit. Bô trí các thanh ghi: 224 byte trên một bank, tối đa 8 bank, 48 thanh ghi chức nãng đặc biệt. điểm Đặc - Vi điều khiển giao tiếp bus, truy nhập các thiết bị song song trực tiếp. - Tốc độ xung nhịp 33 MHz. - Có 3 véc tơ ngắt cứng. - Có 3 bộ đếm - timer 16 bit. - Kiến trúc khác so với các họ PIC cấp trung, cấp thấp. - Cỏ các lệnh tăng cường và nhiều khả năng định địa chỉ. - Có một vài lối vào/ra tăng cường. - Bộ nhớ chương trình OTP. - Nạp trình kiểu song song. 2.2.4 Họ cáp ca« (High- Peformance) 18Cxxx 18Fxx2 - Độ dài từ lệnh 16 bit. Bố trí các thanh ghi: 256 byte trên một bank, tối đa 16 bank. Đặc điểm - Kiến trúc nâng cao, dựa trên nền tảng của họ cấp trung, xu hướng tương lai sẽ thay thế cho họ PIC cấp trung, do tính tươne thích và khai thác được các tính năng mới. - Có khả năng truy nhập tới 2 Mbvte bộ nhớ chương trình, 4 kbyte bộ nhớ RAM. - Có các lệnh tăng cường và nhiều khả năn 2 định địa chi. - Véc tơ ngát dơn, có thổ lập trình dược mức độ ưu tiên các nguổn ngắt. - Kha nàn» vào/ra tương tự như các PIC họ cấp trung. - Hoạt động ở tần số tối đa 40 MHz, sử dụng bộ dao động thạch anh 10 MHz và bộ nhân tẩn số PLL. - Có bộ nhớ chương trình kiểu flash cho tất cả các loại. - Nạp trình nối tiếp ICSP, có khả năng tự chi vào bộ nhớ chương trình. 18 Nạhicn cửu ứng dụng vi diều khiển PỈC trong đo lường cỉicu khiên 2.2.5 róm lược các ho vi điều khiên Microchip PIC Iỉảng I : Tóm lược các họ vi điểu khiển PIC. K ý hiệu Kiến trúc Đặc điếm I2C5XX Cấp lliấp Bộ lạo nhịp trong / Reset Chức nàng giao tiếp đơn giản 12CÓXX Cấp trung A D C / bộ tạo nhịp trong / Reset / bộ nhớ Data EERPOM Chức năng giao tiếp đom giản 14C000 Cấp í rung A D C / Vref Bộ điểu khiển nauồn điện 16C5x Cấp thấp Bộ nhớ OTP. nạp trình song sons Các ứng dụng cơ bản 16C505 Cấp thấp Bộ nhớ OTP Các ứng dụng cơ bàn 16HV540 Cấp thấp Có ổn áp bên trong, điện áp làm việc cao Các ứng dụng cơ bản I6C55X Cấp trung Bộ nhớ OTP Các ứng dụng cơ bán 16C6x Cấp trung Bộ nhớ OTP Các ứng dụng điều khiển digital 16C62X Cấp trung Có bộ so sánh điộn áp Giám sát các đại lượng điện tương tự 16F62x Cấp trung Có bộ so sánh điện áp / bộ nhớ flash Giám sát các đại lượng điện tương tự 16C7x Cap trung ADC Giao tiếp với các đại lượng điện tương tự 16x8x Cấp trung Bô nhớ flash EERPOM 16F87x Cấp trung A DC / bô nhớ flash / bộ nhớ Data EERPOM Giao tiếp với các đại lượng điện tương tự / phát iriến ứng dụng 16C9XX Cấp trung A DC / I2C, OTP Giao liếp với các đại lượng (tiện tương tự 17Cxx Cấp cao Truy nhập dược bộ nhớ ngoài Các ứng dụng tiên liến 18Cxxx Cấp cao ISCxx . . ,,,, , . , , A IX / I2C, bô nhớ OTP Các ứng dung giao liếp các , . , ‘° ■ c c . 1 ' dại lượng tương tự /s ô Ung dụng / bỏ nhớ Data Phát triển ứng dụng 1 19 . Nghiên cứu ứ/ìíỊ dụng vi (liều k h iể n P IC trong đo lường & đ iê u k h iể n 2.3 LỰA CHỌN LOẠI VI Đ lỂU KHIỂN đ ể n g h i ê n c ứ u ÚN ( ỉ D Ụ N í ; Tronu khuôn khổ bản luận văn này vi điều khiển PIC16F877A được lựa chọn nghiên cứu ứng dụng do có các ưu điếm sau: - Là vi điều khiển flash PIC thuộc họ cấp trung. Bộ nhớ chương trình dung lượng 8 kbyte đú lưu chương trình ứng dụng tương đối phức tạp. - Đóng trong vỏ DIP 40 chân, có 5 cổng A-B-C-D-E với tổng số 33 lối vào/ra. Số lượng cổng vào ra nhiều nên ẹhép nối được với nhiều thiết bị ngoại vi như các cảm biến với lối ra số, nút bấm điều khiển, vi mạch đồng hổ thời gian thực, bộ nhớ ngoài, môđun hiển thị tinh thể lỏng LCD... - Có 3 bộ timer dùng để định thời gian và đếm xung trong các ứng dụns đếm số lượng và đo tần số xung. - Có khôi biến đổi tưưng tự - số 8 kênh, độ phân giải 10 bit, thích hợp cho các ứng dụng cần do tín hiệu điện áp tương tự nhiều kênh. - Có khối UART để uhép nối với thiết bị truyền thông, điều khiển như môđem, máy tính theo chuẩn giao tiếp RS-232. - Có khối điều khiển giao thức bus I2C để ghép nối với bộ nhớ EEPROM chuẩn I2C. - Giá không quá cao, chi 5,76 USD/ vi mạch. 20