Đồ án Giao tiếp bàn phím hiển thị LCD sử dụng 89C51

ĐỒ ÁN 1  TRẦN NGỌC L LÝ_070642D_07DD2D TỔNG  G LIÊN ĐOÀN LA  AO ĐỘNG  G VIỆT N  NAM T ƯỜN ĐẠI HỌC TÔN Đ C TH ẮNG KHOA  A ĐIỆN  ĐIỆN  Ử BÁ  CÁO ĐỒ ÁN 1 GI ÁO C IAO TIIẾP BÀÀN PH  HÍM HI  IỂN THỊ LCD 1 DÙNG 89C51 D GVHD: Ths. ĐẶN  ỌC  C MINH Đ  C vn htttp://www.eebook.edu.v SVTH: TRẦN NGỌC LÝ MSSV: 070642D *** LỚP: 07DD KHÓA : 11 Tháng 10 n ăm 2010 T  D2D  1 ĐỒ ÁN 1 TRẦN NGỌC LÝ_070642D_07DD2D NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ---o0o--- ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... Tp. Hồ Chí Minh, ngày… tháng …năm 2010 Giáo viên hướng dẫn ĐẶNG NGỌC MINH ĐỨC Th.s 2 ĐỒ ÁN 1 TRẦN NGỌC LÝ_070642D_07DD2D ---o0o--- ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... Tp. Hồ Chí Minh, ngày… tháng …năm 2010 Giáo viên phản biện 3 ĐỒ ÁN 1 TRẦN NGỌC LÝ_070642D_07DD2D LỜI CẢM ƠN!  Trước khi giới thiệu hoàn chỉnh báo cáo này, em xin được bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô đã quan tâm, hướng dẫn em hoàn thành tốt, đặc biệt là thầy Đặng Ngọc Minh Đức, người trực tiếp hướng dẫn thực hiện đồ án này. Trong quá trình làm đồ án , em không thể tránh khỏi những sai sót, lúng túng nếu không có sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô thì có lẽ em khó có thể hoàn thành tốt. Một lần nữa, em xin được gửi những lời cảm ơn chân thành nhất đến các thầy cô  Trong đồ án này cũng có tham khảo các tài liệu trên trang web, sách hướng dẫn của các tác giả khác Xin cảm ơn! 4 ĐỒ ÁN 1 TRẦN NGỌC LÝ_070642D_07DD2D MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU YÊU CẦU ĐỀ TÀI CHƯƠNG 1.1: GIỚI THIỆU VỀ AT89C51 CHƯƠNG 1.1.1: GIỚI THIỆU HỌ MSC-51 CHƯƠNG 1.1.2: SƠ ĐỒ CHÂN CỦA AT89C51 CHƯƠNG 1.1.3: SƠ ĐỒ KHỐI CỦA AT89C51 CHƯƠNG 1.1.4: CHỨC NĂNG CÁC CHÂN CỦA AT89C51 CHƯƠNG 1.1.5: TỔ CHỨC CỦA CHIP 8051 CHƯƠNG 1.1.6: BỘ NHỚ CHƯƠNG TRÌNH (ROM) CHƯƠNG 1.2: GIỚI THIỆU VỀ LCD (TEXT LCD) CHƯƠNG 1.2.1: HÌNH ẢNH LCD CHƯƠNG 1.2.2: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ LCD CHƯƠNG 1.2.3: SƠ ĐỒ, CHỨC NĂNG LIÊN KẾT CÁC CHÂN CỦA LCD CHƯƠNG 1.2.4: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ HD44780U CHƯƠNG 1.3: GIỚI THIỆU VỀ BÀN PHÍM GIAO TIẾP 4×4 CHƯƠNG 1.3.1: HÌNH ẢNH BÀN PHÍM CHƯƠNG 1.3.2: THUẬT TOÁN QUÉT PHÍM CHƯƠNG 2: THỰC HIỆN MÔ HÌNH ĐỒ ÁN CHƯƠNG 2.1: SƠ ĐỒ MẠCH NGUYÊN LÝ CHƯƠNG 2.2: MẠCH LAYOUT CHƯƠNG 2.3: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 5 ĐỒ ÁN 1 TRẦN NGỌC LÝ_070642D_07DD2D TÓM TẮT SƠ LƯỢC ĐỒ ÁN 1. Cách thức quét phím 2. Khai báo các port cho AT89c51 và chức năng của từng port 3. Định dạng ký tự cho LCD 4. Vẽ mạch nguyên lý và mạch in, mạch mô phỏng proteus 5. Thực hiện làm mạch in 6. Viết chương trình và nạp code vào mạch 7. Thực hiện chạy mạch 6 ĐỒ ÁN 1 TRẦN NGỌC LÝ_070642D_07DD2D CHƯƠNG 1. TÌM HIỂU YÊU CẦU ĐỀ TÀI 1.1. GIỚI THIỆU VỀ AT89C51 1.1.1. GIỚI THIỆU HỌ MSC-51  MCS-51 là họ IC vi điều khiển do hãng Intel sản xuất. Các IC tiêu biểu cho họ là 8051 và 8031. Các sản phẩm MSC-51 thích hợp cho những ứng dụng điều khiển. Việc xử lý trên Byte và các toán số học ở cấu trúc dữ liệu nhỏ được thực hiện bằng nhiều chế đọ truy xuất dữ liệu nhanh trên RAM nội. Chíp này có đặc điểm : 4 port , 8bit , có tốc độ , công suất thấp có lập trình được nhờ bộ nhớ Flash và dùng thuật ngữ lập trình 80C51 Được sử dụng để điều khiển công nghiệp hay tự dộng hoá  AT89C51 cung cấp những đặc tính chuẩn như sau : 4 KB bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa và lập trình nhanh (EPROM), 128 Byte RAM, 32 đường I/O, 2 TIMER/COUNTER 16 Bit, vecto ngắt có cấu trúc 2 mức ngắt, một Port nối tiếp bán song công, 1 mạch dao động tạo xung Clock và dao động ON-CHIP. Thêm vào đó, AT89C51 được thiết kế với logic tĩnh cho hoạt động đến mức không tần số và hỗ trợ hai phần mềm có thể lựa chọn những chế độ tiết kiện công suất, chế độ chờ (IDLE MODE) sẽ dừng CPU trong khi vẫn cho phép RAM, timer/counter, port nối tiếp và hệ thống ngát tiếp tục hoạt động. Chế độ giảm công suất sẽ lưu nội dung RAM những sẽ treo bộ dao động làm khả năng hoạt động của tất cả những chức năng khác cho đến khi Reset hệ thống - Bộ nhớ chương trình bên trong: 4 KB (ROM) - Bộ nhớ dữ liệu bên trong: 128 byte (RAM) - Bộ nhớ chương trình bên ngoài: 64 KB (ROM) - Bộ nhớ dữ liệu bên ngoài: 64 KB (RAM) - 4 port xuất nhập (I/O port) 8 bit - Mạch giao tiếp nối tiếp - Bộ xử lý bit (thao tác trên các bit riêng lẻ) - 210 vị trí nhớ được định địa chỉ, mỗi vị trí 1 bit 7 ĐỒ ÁN 1 TRẦN NGỌC LÝ_070642D_07DD2D - Nhân / Chia trong 4 us - Tương thích với MCS-51 - 4K Bytes của hệ thống-Trong Reprogrammable Flash Memory - Độ bền: 1.000 Viết / Erase Cycles - Hoàn toàn tĩnh hoạt động: 0 Hz đến 24 MHz - Ba cấp bộ nhớ chương trình Lock - 128 x 8-bit RAM nội bộ - 32 lập trình I / O Lines - Hai 16-bit Timer / Counters - Sáu ngắt nguồn - Lập trình Serial Channel - Năng lượng thấp xuống Idle và chế độ Power 1.1.2. SƠ ĐỒ CHÂN CỦA AT89C51 U5 39 38 37 36 35 34 33 32 1 2 3 4 5 6 7 8 19 18 31 9  P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 XTAL1 XTAL2 EA/VPP RST AT89C51  P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD ALE/PROG PSEN 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 30 29  8 ĐỒ ÁN 1  TRẦN NGỌC L LÝ_070642D_07DD2D 1.1.3.  SƠ ĐỒ K  KHỐI CỦA AT89C  C51 - CP  PU (Centrall Processin  ng Unit): Đ n vị xử lý  ý trung tâm  m _ tính toá  án và điều kh ển quá trrình hoạt động của hệ thống. - OS SC (Oscilla ator): Mạchh dao động _ tạo tín h ệu xung cclock cung cấp cho ác khối tron cá ng chip hoạt động. - Inte errupt contrrol: Điều k khiển ngắt _ _ nhận tín hiệu ngắt từ bên ngoài (INT0\, NT1\), từ bộ định thời (TIMER0 IN 0, TIMER1 1) và từ cổng nối tiếpp (SERIAL L PORT), lần lượt đưa ệu ngắt này y đến CPU để xử lý.  , - Othher registers: Các than nh ghi khác c _ lưu trữ dữ liệu của các port xuất/nhập, trạng thái lààm việc của thống. ối ttrong chip trong suốt quá trình hhoạt động của hệ - RAM dữ liệu. M (Random m Access M Memory): Bộ nhớ dữ liệu trongg chip _ lưu ữ các - ROM M (Read O Only Memo ory): Bộ nhớ chương trình trong g chip _ lưu trữ chương trình h hoạt động của chip. vn  9 htttp://www.eebook.edu.v ĐỒ ÁN 1 TRẦN NGỌC LÝ_070642D_07DD2D - I/O ports (In/Out ports): Các port xuất/nhập _ điều khiển việc xuất nhập dữ liệu dưới dạng song song giữa trong và ngoài chip thông qua các port P0, P1, P2, P3. - Serial port: Port nối tiếp _ điều khiển việc xuất nhập dữ liệu dưới dạng nối tiếp giữa trong và ngoài chip thông qua các chân TxD, RxD. - Timer 0, Timer 1: Bộ định thời 0, 1 _ dùng để định thời gian hoặc đếm sự kiện (đếm xung) thông qua các chân T0, T1. - Bus control: Điều khiển bus _ điều khiển hoạt động của hệ thống bus và việc di chuyển thông tin trên hệ thống bus. - Bus system: Hệ thống bus _ liên kết các khối trong chip lại với nhau. 1.1.4. CHỨC NĂNG CÁC CHÂN CỦA AT89C51  89C51 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập. trong đó có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa 1 chân có 2 chức năng), mỗi dường có thể hoạt động như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc là thành phần của các bus dữ liệu và bus địa chỉ. a/ port 0: Port 0 (P0.0 – P0.7) là port có hai chức năng ở các chân 32-39 của 89C51. trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng, nó có chức năng như các đường IO. Đối với các thiết kế cỡ lớn có bộ nhớ mở rộng, nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu Lưu ý: Khi Port 0 đóng vai trò là port xuất nhập dữ liệu thì phải sử dụng các điện trở kéo lên bên ngoài. - Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 0 đóng vai trò là ngõ vào của dữ liệu (D0 – D7). b/.Port 1: (P1.0 – P1.7) Port 1 là port IO trên các chân 1-8. các chân được kí hiệu p1.0, p1.1, p1.2, có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần. port 1 không có chức năng khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên ngoài. c/.Port 2: (P2.0 – P2.7) Port 2 là 1 port có tác dụng kép trên các chân 21-28 được dùng như các đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị 10 ĐỒ ÁN 1 ùng bộ nhớ mở rộng. dù  TRẦN NGỌC L LÝ_070642D_07DD2D d//.Port 3: (P P3.0 – P3.7 7) Port 3 làà port có táác dụng kép p trên các cchân 10-17 7. các chân của port này y có nhiều c chức năng - Các tín biệt. n hiệu điều khiển _ có ó sử dụng b ộ nhớ ngo oài hoặc cáác chức năn đặc - Khi lập hi ệu điều khhiển ROM tron ng chip thì Port 3 đón ng vai trò làà ngõ vào của các tín - các cônng dụng ch bản sau: huyển đổi ccó liên hệ với các đặc tính đặt biệt của 89C C51 như ở - Chức năng của các  c chân Portt 3:  11 vn htttp://www.eebook.edu.v ĐỒ ÁN 1  Cácc ngõ tín hiệu điều kh a/ Ngõ tínn hiệu PSEEN:  hiển:  TRẦN NGỌC L LÝ_070642D_07DD2D PSEN là tíín hiêu ngõ - P õ ra ở chân 29 có tác d ụng cho p phép đọc bộ nhớ chươ ng trình mở rộng thư ng được nói đén ch hân OE của ho phép đọc các byte mở rộng . PSEN ở mức thấp tro - P ong thời giaan Microco ontroller 8951 lấy lệnnh. Các mã ã lệnh của chương trình h được đọc ừ Eprom m qua bus d ữ liệu và đ c chốt t ừ thanh gh hi lệnh bêên trong 89 951 để giải ệnh. K Khi 8951 tthi hành ch ương trìnhh trong ROM nội SEN sẽ ở mức logic 1. PS b/ Ngõ tínn hiệu điều khiển ALE  E(Address latch Enab  ble): Khi 89C51 - K 1 truy xuất bộ nhớ bêên ngoài, po ort 0 có chức năng làà bus địa chỉ và bus dữ liệu do đó phải tách h các đườn ng dữ liệu v và địa chỉ. T Tín hiệu raa ALE ở ch hân thứ 30 ùng làm tínn hiệu điều dù húng với ICC chốt. ch ển để g ải đa hợp đường địa chỉ v và dữ liệu k khi kết nối Tín hiệu raa ở chân AL - T LE là một xung trong g khoảng th ời gian po ort 0 đóng vai trò là địa chỉ thấp nên chốt đ a chỉ hoàn n toàn tự đ ng. - Bộ dao độn được tícch hợp bên n trong 89C C51, khi sử dụng 89C C51 người tthiết kế chỉ cần kết nối thêm th ạch anh vàà các tụ như hình vẽ ttrong sơ đồ. Tần số thạch anh thường sử dụng cho 89 9C51 là 12 2Mhz. f  OSC  c. Lưu ý: fAL LE =6  vn → có thể dùng làm m xung cloc ck cho các mạch khác  12 htttp://www.eebook.edu.v ĐỒ ÁN 1 TRẦN NGỌC LÝ_070642D_07DD2D - Khi lệnh lấy dữ liệu từ RAM ngoài (MOVX) được thực hiện thì 1 xung ALE bị bỏ qua. c/ Chân 40 (vcc) được nối lên nguồn.các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chíp và có thể được dùng làm tín hiệu clock cho các phần