Đề tài Thiết kế, chế tạo bảo vệ xe máy

1 : CH TẠO BỘ BẢO VỆ XE MÁY. ƢỚ : NGUYỄ Ũ ẮNG Ệ : ƢƠ Ă ẮNG TRẦ Ă Ớ : 112122 : Ệ Ệ 2 ƢỚ ............................................................................................................................. ........ ..................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ........ ..................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ........ ..................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ........ ..................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ........ ..................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ........ ..................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ........ ..................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ........ ..................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ........ ..................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ........ ............................................................................................................................. ........ ................................................................................................................. .................... 3 Ả Ệ ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ........ ..................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ........ ..................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ........ ..................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ........ ..................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ........ ..................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ........ ................................................................................................................................... .. ............................................................................................................................. ........ ............................................................................................................................. ........ ..................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ........ ..................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ........ ..................................................................................................................................... 4 Mục lục LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................ 5 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN ..................................................................... 6 1.1. Giới thiệu về AT89C51. ................................................................................... 6 1.1.1. Giới thiệu................................................................................................... 6 1.1.2. Khảo sát bộ vi điều khiển (89C51)............................................................. 6 1.1.3. Cấu trúc bên trong của (89C51). ............................................................... 7 1.1.4. Chức năng các chân vi điều khiển. ............................................................. 9 1.1.5. Các thanh ghi chức năng đặc biệt............................................................. 11 1.2. Giới thiệu điều khiển từ xa bằng tần số vô tuyến. ............................................ 16 1.2.1. Hoạt động. ............................................................................................... 16 1.2.2. Ƣu điểm. .................................................................................................. 16 1.2.3. khuyết điểm. ............................................................................................ 17 1.2.4. IC PT2262. .............................................................................................. 17 1.2.5. IC PT2272. .............................................................................................. 19 1.3. Cảm biến rung. ................................................................................................ 21 CHƢƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THAM SỐ MẠCH...................................... 23 2.1. Sơ đồ khối. ...................................................................................................... 23 2.2. Sơ đồ nguyên lý. ............................................................................................. 25 2.4. Chƣơng trình ................................................................................................... 26 2.5. Sơ đồ mạch boar. ............................................................................................ 28 CHƢƠNG 3: TỔNG KẾT ......................................................................................... 31 5 Ờ Ó ẦU Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật đặc biệt là ngành điện tử đã ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp. Trong lĩnh vực điều khiển, từ khi công nghệ chế tạo loại vi mạch lập trình phát triển đã đem đến các kĩ thuật điều khiển hiện đại có nhiều ƣu điểm hơn so với việc sử dụng các mạch điều khiển lắp ráp bằng các linh kiện rời nhƣ kích thƣớc nhỏ, giá thành rẻ, độ làm việc tin cậy, công suất tiêu thụ nhỏ. Ngày nay, trong lĩnh vực điều khiển đã đƣợc ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị, sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hàng ngày của con ngƣời nhƣ máy giặt, đồng hồ báo giờ... đã giúp cho đời sống của chúng ta ngày càng hiện đại và tiện nghi hơn. Đề tài “Thiết kế, chế tạo bảo vệ xe máy” Nhằm đáp ứng nhu cầu ham muốn học hỏi của bản thân, cũng nhƣ góp phần nâng cao giá trị của những mạch điện tử trong đời sống của con ngƣời. Với đề tài đƣợc giao, chúng em đã vận dụng kiến thức của mình để tìm hiểu và nghiên cứu lý thuyết, đặc biệt chúng em tìm hiểu sâu vào tính toán thiết kế phục vụ cho việc hoàn thiện sản phẩm. Dƣới sự hƣớng dẫn chỉ bảo nhiệt tình của thầy “Nguyễn Vũ Thắng” cùng với sự cố gắng nỗ lực của các thành viên trong nhóm chúng em đã hoàn thành xong đồ án của mình. Tuy nhiên do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót khi thực hiện đồ án này. Vì vậy chúng em rất mong sẽ nhận đƣợc nhiều ý kiến đánh giá, góp ý của thầy cô giáo, cùng bạn bè để đề tài đƣợc hoàn thiện hơn. 6 ƢƠ 1: Ớ ỆU Ệ 1.1. iới thiệu về T89C51 1.1.1. iới thiệu Bộ vi điều khiển viết tắt là Mircro-controller là mạch tích hợp trên một chíp có thể lập trình đƣợc, dùng để điều khiển hoạt động của một hệ thống. Theo các tập lệnh của ngƣời lập trình bộ vi điều khiển tiến hành đọc, lƣu trữ thông tin, xử lý thông tin, đo thời gian và tiến hành đóng mở một cơ cấu nào đó. Trong các thiết bị điện và điện tử dân dụng các bộ vi điều khiển điều khiển hoạt động của TV, máy giặt, điện thoại, lò vi-baTrong hệ thống sản xuất tự động, bộ vi điều khiển đƣợc sử dụng trong Robot, dây chuyền tự động. Các hệ thống càng “thông minh” thì vai trò của hệ vi điều khiển càng quan trọng. 1.1.2. hảo sát bộ vi điều khiển (89 51) IC vi điều khiển 8951(8952) thuộc họ MCS51 có các đặc điểm sau: - 4 kbyte ROM (đƣợc lập trình bởi nhà sản xuất chỉ có ở 8951) - 128 byte RAM - 4 port I10 8 bit - Hai bộ định thời 16 bit - Giao tiếp nối tiếp - 64 kB không gian bộ nhớ chƣơng trình mở rộng - 64 kB không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng - 1 bộ xử lý luận lý (thao tác trên các bit đơn) - 210 bit đƣợc địa chỉ hoá - Bộ nhân / chia 4µs 7 1.1.3. ấu trúc bên trong của (89 51) Phần chính của vi điều khiển 8051(8951) là bộ vi xử lý trung tâm. Hình 1.1. Cấu trúc của vi điều khiển. 8 (CPU: Central Processing Unit) bao gồm: - Thanh ghi tích luỹ A. - Thanh ghi tích luỹ phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia. - Đơn vị logic học (ALU: Arithmetic Logical Unit). - Từ trạng thái chƣơng trình (PSW: Program Status Word). - Bốn băng thanh ghi. - Con trỏ ngăn xếp. - Ngoài ra còn có bộ nhớ chƣơng trình, bộ giải mã lệnh, bộ điều khiển thời gian và logic. Đơn vị xử lý trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ dao động, ngoài ra còn có khả năng đƣa một tín hiệu giữ nhịp từ bên ngoài. Chƣơng trình đang chạy có thể cho dừng lại nhờ một khối điều khiển ngắt ở bên trong. Các nguồn ngắt có thể là: các biến cố ở bên ngoài, sự tràn bộ đếm định thời hoặc cũng có thể là giao diện nối tiếp. Hai bộ định thời 16bit hoạt động nhƣ một bộ đếm. Các cổng (port0, port1, port2, port3) sử dụng vào mục đích điều khiển. Ở cổng 3 có thêm các đƣờng dẫn điều khiển dùng để trao đổi với một bộ nhớ bên ngoài, hoặc để đầu nối giao diện nối tiếp, cũng nhƣ các đƣờng ngắt dẫn bên ngoài. 9 Giao diện nối tiếp có chứa một bộ truyền và một bộ nhận không đồng bộ làm việc độc lập với nhau. Tốc độ truyền qua cổng nối tiếp có thể đặt trong vảy rộng và đƣợc ấn định bằng một bộ định thời. Trong vi điều khiển 8051(8951) có hai thành phần quan trọng khác đó là bộ nhớ và các thanh ghi: - Bộ nhớ gồm có bộ nhớ RAM dùng để lƣu trữ dữ liệu và mã lệnh. - Các thanh ghi sử dụng để lƣu trữ thông tin trong quá trình xử lý. Khi CPU làm việc nó làm thay đổi nội dung của các thanh ghi. 1.1.4. hức năng các chân vi điều khiển Sau đây là sơ đồ chân của vi điều khiển 89C51. Hình 1.2. Sơ đồ chân của 89C51 10 Chức năng của các chân tín hiệu nhƣ sau: - P0.0 đến P0.7 là các chân của cổng 0. - P1.0 đến P1.7 là các chân của cổng 1. - P2.0 đến P2.7 là các chân của cổng 2 - P3.0 đến P3.7 là các chân của cổng 3 - RxD: Nhận tín hiệu kiểu nối tiếp. - TxD: Truyền tín hiệu kiểu nối tiếp. - /INT0: Ngắt ngoài 0. - /INT1: Ngắt ngoài 1. - T0: Chân vào 0 của bộ Timer/Counter 0. - T1: Chân vào 1 của bộ Timer/Counter 1. - /Wr: Ghi dữ liệu vào bộ nhớ ngoài. - /Rd: Đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngoài. - RST: Chân vào Reset, tích cực ở mức logic cao trong khoảng 2 chu kỳ máy. - XTAL1: Chân vào mạch khuếch đaị dao động. - XTAL2: Chân ra từ mạch khuếch đaị dao động. - /PSEN : Chân cho phép đọc bộ nhớ chƣơng trình ngoài (ROM ngoài). 11 - ALE (/PROG): Chân tín hiệu cho phép chốt địa chỉ để truy cập bộ nhớ ngoài, khi On-chip xuất ra byte thấp của địa chỉ. Tín hiệu chốt đƣợc kích hoạt ở mức cao, tần số xung chốt = 1/6 tần số dao động của bộ VĐK. Nó có thể đƣợc dùng cho các bộ Timer ngoài hoặc cho mục đích tạo xung Clock. Đây cũng là chân nhận xung vào để nạp chƣơng trình cho Flash (hoặc EEPROM) bên trong On-chip khi nó ở mức thấp. - /EA/Vpp: Cho phép On-chip truy cập bộ nhớ chƣơng trình ngoài khi /EA=0, nếu /EA=1 thì On-chip sẽ làm việc với bộ nhớ chƣơng trình nội trú (trƣờng hợp cần truy cập vùng nhớ lớn hơn dung lƣợng bộ nhớ chƣơng trình nội trú, thì bộ nhớ chƣơng trình ngoài cũng đƣợc sử dụng). Khi chân này đƣợc cấp nguồn điện áp 12V (Vpp) thì On-chip đảm nhận chức năng nạp chƣơng trình cho Flash bên trong nó. - Vcc: Cung cấp dƣơng nguồn cho On-chip (+ 5V). - GND: nối Mass. 1.1.5. Các thanh ghi chức năng đặc biệt a. ừ trạng thái chƣơng trình Từ trạng thái chƣơng trình (PSW: Program Status Word) ở địa chỉ D0H chứa các bit trạng thái nhƣ bảng tóm tắt sau: Bit Ký hiệu Địa chỉ Ý nghĩa PSW.7 PSW.6 CY AC D7H D6H Cờ nhớ Cờ nhớ phụ 12 Cờ nhớ (CY) có công dụng kép. Thông thƣờng nó đƣợc dùng cho các lệnh toán học: nó sẽ đƣợc set nếu có một số nhớ sinh ra bởi phép cộng hoặc có một số mƣợn phép trừ. Ví dụ, nếu thanh ghi tích luỹ chứa FFH, thì lệnh sau: ADD A, #1 Sẽ trả về thanh ghi tích luỹ kết quả 00H và xét cờ nhớ trong PSW. Cờ nhớ cũng có thể xem nhƣ một thanh ghi 1 bit cho các lệnh luận lý thi hành trên bit. Ví dụ, lệnh sẽ AND bit 25H với cờ nhớ và đặt kết quả vào cờ nhớ: PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0 F0 RS1 RS0 OV P D5H D4H D3H D2H D1H D0H Cờ 0 Bit 1 chọn bank thanh ghi Bit 0 chọn bank thanh ghi 00=bank 0; địa chỉ 00H-07H 01=bank 1: địa chỉ 08H-0FH 10=bank 2: địa chỉ 10H-17H 11=bank 3: địa chỉ 18H-1FH Cờ tràn Dự trữ Cờ Parity chẵn. 13 ANL C, 25H - Cờ nhớ phụ: Khi cộng các số BCD, cờ nhớ phụ (AC) đƣợc set nếu kết quả của 4 bit thấp trong khoảng 0AH đến 0FH. Nếu các giá trị cộng đƣợc là số BCD, thì sau lệnh cộng cần có DA A (hiệu chỉnh thập phân thanh ghi tích luỹ) để mang kết quả lớn hơn 9 trở về tâm từ 0 ÷ 9. - Cờ 0: Cờ 0 (F0) là một bit cờ đa dụng dành các ứng dụng của ngƣời dùng. - Các bit chọn bank thanh ghi: Các bit chọn bank thanh ghi (RS0 và RS1) xác định bank thanh ghi đƣợc tích cực. Chúng đƣợc xoá sau khi reset hệ thống và đƣợc thay đổi bằng phần mềm nếu cần. Ví dụ: ba lệnh sau cho phép bank thanh ghi 3 và di chuyển nội dung của thanh ghi R7 (địa chỉ byte 1FH) đến thanh ghi tích luỹ: SETB RS1 SETB RS0 MOV A, R7 Khi chƣơng trình đƣợc hợp dịch các địa chỉ bit đúng đƣợc thay thế cho các ký hiệu “RS1” và “RS0”. Vậy lệnh SETB RS1 sẽ giống nhƣ lệnh SETB 0D4H. - Cờ tràn 14 Cờ tràn (OV) đƣợc set một lệnh cộng hoặc trừ nếu có một phép toán bị tràn. Khi các số có dấu đƣợc cộng hoặc trừ với nhau, phần mềm có thể kiểm tra bit này để xác định xem kết quả của nó có nằm trong tầm xác định không. Khi các số không dấu đƣợc cộng, bit OV có thể đƣợc bỏ qua. Các kết quả lớn hơn +127 hoặc nhỏ hơn -128 sẽ set bit b. Thanh ghi B Thanh ghi B ở địa chỉ F0H đƣợc dùng cùng với thanh ghi tích luỹ A cho các phép toán nhân và chia. Lệnh MUL AB sẽ nhân các giá trị không dấu 8 bit trong A và B rồi trả về kết quả 16 bit trong A (byte thấp) và B (byte cao). c. on trỏ ngăn xếp Con trỏ ngăn xếp (SP) là một thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 81H. Nó chứa địa chỉ của byte dữ liệu hiện hành trên đỉnh của ngăn xếp. Các lệnh trên ngăn xếp bao gồm các thao tác cất dữ liệu vào ngăn xếp và lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp. Lệnh cất dữ liệu vào ngăn xếp sẽ làm tăng Sp trƣớc khi ghi dữ liệu, và lệnh lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp sẽ đọc dữ liệu và làm giảm SP. Ngăn xếp của 8051/8951 đƣợc giữ trong RAM nội và đƣợc giới hạn các địa chỉ có thể truy xuất bằng địa chỉ gián tiếp, chúng là 128 byte đầu của 8051/8951. Các thanh ghi port nối tiếp: Để khởi động lại SP với ngăn xếp bắt đầu tại 60H, lệnh sau đây đƣợc dùng: MOV SP, #%FH Trên 8051/8951 ngăn xếp bị giới hạn bởi 32 byte vì địa chỉ cao nhất của RAM trên chip là 7FH. 15 d. on trỏ dữ liệu Con trỏ dữ liệu (DPTR) đƣợc dùng để truy xuất bộ nhớ ngoài là một thanh ghi 16 bit ở địa chỉ 82H (DPL: byte thấp) và 83H (DPH: byte cao). Ba lệnh sau sẽ ghi 55H vào RAM ngoài ở địa chỉ 1000H: MOV A, #55H MOVE DPTR, #1000H MOVX @DPTR, A e. ác thanh ghi port xuất nhập Các port của 8951 bao gồm Port0 ở địa chỉ 80H, Port1 ở địa chỉ 90H, Port2 ở địa chỉ A0H và Port3 ở địa chỉ B0H. Tất cả các port đều đƣợc địa chỉ hoá từng bit. Điều đó cung cấp một khả năng giao tiếp thuận lợi. f. Các thanh ghi Timer 89C51 chứa 2 bộ định thời đếm 16bit đƣợc dùng trong việc định thời hoặc đếm sự kiện. Timer 0 ở địa chỉ 8AH (TL0: byte thấp) và 8CH (TH0: byte cao). Timer 1 ở địa chỉ 8BH (TL1: byte thấp) và 8DH (TH1: byte cao), việc vận hành timer đƣợc set bởi thanh ghi Timer Mode (TMOD) ở địa chỉ 89H và thanh ghi điều khiển timer (TCON) ở địa chỉ 88H. CHỉ có TCON đƣợc địa chỉ hoá từng bit. AT 89C51 chứa một port nối tiếp trên chip dành cho việc trao đổi thông tin với các thiết bị nối tiếp nhƣ máy tính, modem hoặc cho việc giao tiếp với các IC khác có 16 giao tiếp nối tiếp (có bộ chuyển đổi A/D, các thanh ghi dịch). Một thanh ghi gọi là bộ đệm dữ liệu nối tiếp (SBUF) ở địa chỉ 99H sẽ giữ cả hai dữ liệu truyền và nhận.Khi truyền dữ liệu thì ghi lên SBUF, khi nhận dữ liệu thì đọc SBUF.Các mode vận hành khác nhau đƣợc lập trình qua thanh ghi điều khiển port nối tiếp (SCON) (đƣợc địa chỉ hoá từng bit) ở địa chỉ 98H. h. Các thanh ghi ngắt 89C51 có cấu trúc 5 nguồn ngắt, 2 mức ƣu tiên. Các ngắt bị cấm sau khi reset hệ thống và sẽ đƣợc cho phép bằng việc ghi thanh ghi cho phép ngắt (IE) ở địa chỉ 8AH. Cả 2 thanh ghi đƣợc địa chỉ hoá từng bit. 1.2. iới thiệu điều khiển từ xa bằng tần số vô tuyến Là loại điều khiển từ xa xuất hiện đầu tiên và đến nay vẫn giữ một vai trò quan trọng và phổ biến trong đời sống. Nếu điều khiển IR chỉ dùng trong nhà thì điều khiển RF lại dùng cho nhiều vật dụng bên ngoài nhƣ các thiết bị mở cửa gara xe, hệ thống báo hiệu cho xem các đồ chơi điện tử từ xa thậm chí kiểm soát vệ tinh và các hệ thống máy tính xách tay và điện thoại thông minh... 1.2.1. oạt động Với loại điều khiển này, nó cũng sử dụng nguyên lý tƣơng tự nhƣ điều khiển bằng tia hồng ngoại nhƣng thay vì gửi đi các tín