Tải bản đầy đủ

MÔ HÌNH MÁY GIEO LÚA ĐIỀU KHIỂN TỪ XA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

MÔ HÌNH MÁY GIEO LÚA ĐIỀU KHIỂN TỪ XA

Họ và tên sinh viên: LÊ KÔNG CHÍ
Ngành: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
Niên khóa: 2008 - 2012

Tháng 06 năm 2012


 

MÔ HÌNH MÁY GIEO LÚA ĐIỀU KHIỂN TỪ XA

Tác giả

LÊ KÔNG CHÍ


Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng kỹ sư ngành
Điều Khiển Tự Động

Giáo viên hướng dẫn:
Th.S LÊ VĂN BẠN

Tháng 06 năm 2012

 


 

LỜI CẢM TẠ
Để đạt được kết quả như ngày hôm nay, đầu tiên con xin cảm ơn cha mẹ đã sinh ra,
nuôi dưỡng, chăm sóc, động viên, thương yêu và là chỗ dựa vững chắc cho con trong suốt
những năm học vừa qua.
Sau đó, em xin được gởi lời cảm ơn đến quý thầy cô trường đại học Nông Lâm TP.
Hồ Chí Minh nói chung và toàn thể thầy cô Khoa Cơ Khí – Công Nghệ nói riêng đã tận
tình dạy dỗ và truyền đạt cho em những kiến thức cần thiết trong suốt 4 năm theo học ở
trường.
Em xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Th.S Lê Văn Bạn – Trưởng bộ môn
Điều Khiển Tự Động đã trực tiếp giúp đỡ, hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đề
tài.
Cuối cùng, mình xin cảm ơn các bạn và tập thể lớp DH08TD đã giúp đỡ mình
trong suốt những năm học vừa qua và trong thời gian thực hiện khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn!

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2012
Sinh viên thực hiện
LÊ KÔNG CHÍ

ii 
 


 


TÓM TẮT
Với sự phát triển nhanh chóng của trình độ khoa học kỹ thuật thì nhiều loại máy
móc hiện đại được chế tạo phục vụ cho việc cơ giới hóa nông nghiệp như: máy gặt đập
liên hợp, máy phun thuốc,…, nhằm hiện đại hóa hoạt động sản xuất nông nghiệp, tăng
năng suất, giảm chi phí sản xuất, giảm thiểu lao động chân tay cho người nông dân. Xuất
phát từ những vấn đề nêu trên, em đã thực hiện khóa luận với nội dung “ MÔ HÌNH
MÁY GIEO LÚA ĐIỀU KHIỂN TỪ XA”, cũng như nghiên cứu những vấn đề mới trong
khoa học – kỹ thuật trên cơ sở ứng dụng những kiến thức đã tích lũy được trong những
năm học ở trường.
Đề tài đã được thực hiện tại Phòng thực tập Bộ môn Điều Khiển Tự Động, Trường
Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh, trong khoảng thời gian từ ngày 20/03/2012 –
10/06/2012. Bao gồm các phần sau:
 Nghiên cứu máy gieo có trong thực tế.
 Tìm hiểu và nâng cấp máy gieo sạ đã có: sử dụng vi điều khiển PIC để thiết kế
mạch điều khiển thay thế cho các động cơ RC servo đóng ngắt các tiếp điểm cơ
khí từ xa.
 Thiết kế mạch điều khiển từ xa: với tính năng như thay đổi tốc độ, rẽ trái phải.
 Vận hành và chạy thử.
Đạt được một số kết quả sau:
 Số hàng gieo được: 8 hàng
 Bề rộng một hàng: 4 – 5 cm
 Khoảng cách hàng: 11.5 cm
 Mật độ hạt: 11 hạt
 Vận tốc: 0.60 m/s
Giáo viên hướng dẫn

Sinh viên thực hiện

Th.S Lê Văn Bạn

Lê Kông Chí
iii 

 


 

MỤC LỤC
Trang
Trang tựa............................................................................................................................... i
Lời cảm tạ ............................................................................................................................ ii
Tóm tắt ................................................................................................................................ iii
Mục lục ............................................................................................................................... iv
Danh sách các chữ viết tắt ................................................................................................. vii
Danh sách các hình ........................................................................................................... viii
Danh sách các bảng ............................................................................................................. x
Chương 1: MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1.1 Đặt vấn đề ................................................................................................................... 1
1.2 Mục đích của đề tài ..................................................................................................... 1
1.3 Giới hạn đề tài ............................................................................................................. 2
Chương 2: TRA CỨU TÀI LIỆU...................................................................................... 3
2.1 Máy gieo sạ trong thực tế ............................................................................................ 3
2.2 Bộ điều khiển từ xa 2.4Ghz 6Ch Transmitter ............................................................. 4
2.2.1 Cấu tạo .................................................................................................................. 4
2.2.2 Nguyên lý hoạt động ............................................................................................. 6
2.3 Bộ nhận Channel Receiver .......................................................................................... 6
2.3.1 Cấu tạo .................................................................................................................. 6
2.3.2 Nguyên lý hoạt động ............................................................................................. 6
2.4 Vi điều khiển PIC 16F887 .......................................................................................... 7
2.4.1 Phạm vi ứng dụng ................................................................................................. 7
2.4.2 Cấu trúc chức năng ............................................................................................... 7
2.4.2.1 Các cổng xuất nhập của PIC 16F887 ............................................................. 9
2.4.2.2 Các bộ Timer đếm và định thời .................................................................... 11
2.4.2.3 Khối chức năng CCP .................................................................................... 14
iv 
 


 

2.4.2.4 Giao tiếp EUSART....................................................................................... 18
2.5 IC L298N .................................................................................................................. 22
2.5.1 Phạm vi ứng dụng ............................................................................................... 22
2.5.2 Cấu trúc chức năng ............................................................................................. 22
2.5.3 Nguyên lý hoạt động ........................................................................................... 24
2.6 IC KA7805 ................................................................................................................ 25
2.7 IC 74LS08 ................................................................................................................. 25
2.8 Động cơ DC 12V....................................................................................................... 26
2.8.1 Phạm vi ứng dụng ............................................................................................... 26
2.8.2 Cấu tạo ................................................................................................................ 27
Chương 3: PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN .............................. 28
3.1 Địa điểm và thời gian thực hiện đề tài ...................................................................... 28
3.1.1 Địa điểm.............................................................................................................. 28
3.1.2 Thời gian ............................................................................................................. 28
3.2 Phương pháp nghiên cứu phần cơ khí ....................................................................... 28
3.3 Phương pháp nghiên cứu phần điện – động lực ........................................................ 28
3.4 Phương pháp nghiên cứu phần mềm ......................................................................... 28
3.5 Phương tiện thực hiện ............................................................................................... 29
Chương 4: THỰC HIỆN ĐỀ TÀI ................................................................................... 30
4.1 Khảo sát nghiên cứu mô hình máy gieo sạ lúa đã có ................................................ 30
4.1.1 Tổng quan mô hình máy ..................................................................................... 30
4.1.2 Nguyên lý hoạt động ........................................................................................... 32
4.2 Thiết kế phần điện – động lực ................................................................................... 33
4.2.1 Sơ đồ khối ........................................................................................................... 33
4.2.2 Các khối chức năng chính trong mạch điều khiển.............................................. 33
4.2.2.1 Khối phát và nhận tín hiệu ........................................................................... 33

 


 

4.2.2.2 Khối xử lý tín hiệu điều khiển ...................................................................... 36
4.2.2.3 Khối động lực ............................................................................................... 38
4.2.2.4 Khối mạch nguồn ......................................................................................... 39
4.2.2.5 Sơ đồ mạch điều khiển tổng hợp .................................................................. 40
4.3 Thiết kế chương trình điều khiển .............................................................................. 41
4.3.1 Lưu đồ giải thuật điều khiển ............................................................................... 41
4.3.2 Chương trình điều khiển ..................................................................................... 43
4.4 Nguyên tắc quá trình điều khiển ............................................................................... 43
Chương 5: KẾT QUẢ....................................................................................................... 46
5.1 Kết quả đạt được ....................................................................................................... 46
5.1.1 Mạch điều khiển ................................................................................................. 46
5.1.2 Sơ đồ cấu tạo máy sau khi hoàn thành ............................................................... 47
5.2 Kiểm tra và chạy thử ................................................................................................. 48
5.2.1 Kiểm tra .............................................................................................................. 48
5.2.2 Chạy thử nghiệm máy ......................................................................................... 49
5.3 Khảo nghiệm thực tế ................................................................................................. 50
5.3.1 Kết quả ................................................................................................................ 52
5.3.2 Nhận xét .............................................................................................................. 52
Chương 6: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................................... 53
6.1 Kết luận ..................................................................................................................... 53
6.2 Đề nghị ...................................................................................................................... 53
6.3 Hạn chế...................................................................................................................... 53
6.4 Phương án khắc phục ................................................................................................ 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

vi 
 


 

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
PIC

Programable Intelligent Computer

RISC

Reduced Instructions Set Computer

CPU

Central Processing Units

I/O

Input/Output

ROM

Read Only Memory

EEPROM

Electrically Erasable Programmable Read Only Memory

RAM

Random Access Memory

ADC

Analog Digital Converter

SFR

Special Function Register

PWM

Pulse Width Modulation

I2C

Inter Intergrated Circuit

SPI

Serial Peripheral Interface

SSP

System Service Processor

USART

Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter

PSP

Parallel Slave Port

CCP

Capture/Compare/Pwm

EUSART

Enhanced Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter

SCI

Serial Communication Interface

TSR

Transmit Shift Register

RSR

Receiver Shift Register

IC

Integrated Circuit

DC

Direct Current

TTL

Transistor-Transistor Logic

MOSFET

Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor

vii 
 


 

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1: Dụng cụ gieo sạ tại huyện Long Mỹ – Cần Thơ ........................................ 3
Hình 2.2: Bộ điều khiển 2.4Ghz 6Ch Transmitter ...................................................... 5
Hình 2.3: Mặt sau bộ điều khiển ................................................................................. 5
Hình 2.4: Bộ nhận Channel Receiver ......................................................................... 6
Hình 2.5: PIC 16F887 PDIP 40 chân.......................................................................... 7
Hình 2.6: Sơ đồ khối PIC 16F887 .............................................................................. 8
Hình 2.7: Sơ đồ khối timer 0 .................................................................................... 11
Hình 2.8: Sơ đồ khối timer 1 .................................................................................... 12
Hình 2.9: Sơ đồ khối timer 2 .................................................................................... 14
Hình 2.10: Sơ đồ khối chế độ capture ...................................................................... 15
Hình 2.11: Sơ đồ khối chế độ compare .................................................................... 16
Hình 2.12: Sơ đồ khối chế độ PWM ......................................................................... 17
Hình 2.13: Giản đồ xung điều chế PWM ................................................................. 18
Hình 2.14: Sơ đồ khối truyền dữ liệu EUSART ....................................................... 19
Hình 2.15: Sơ đồ khối nhận dữ liệu EUSART ......................................................... 21
Hình 2.16: Sơ đồ chân của L298N ........................................................................... 22
Hình 2.17: Sơ đồ khối L298N .................................................................................. 23
Hình 2.18: Sơ đồ khối 1/2 L298N ............................................................................ 24
Hình 2.19: Sơ đồ chân IC KA7805........................................................................... 25
Hình 2.20: Sơ đồ chân 74LS08 ................................................................................. 25
Hình 2.21: Bảng chân trị cổng AND ........................................................................ 26
Hình 2.22: Động cơ DC 12V .................................................................................... 26
Hình 4.1: Cấu tạo chung máy gieo sạ ....................................................................... 31
Hình 4.2: Máy gieo sạ nhìn từ trước ......................................................................... 32
Hình 4.3: Sơ đồ khối mạch điều khiển ..................................................................... 33
Hình 4.4: Bộ phát 2.4Ghz 4Ch Transmitter.............................................................. 34
viii 
 


 

Hình 4.5: Mặt sau bộ điều khiển ............................................................................... 34
Hình 4.6: Sơ đồ các kênh bộ phát 2.4Ghz 4Ch Transmitter ..................................... 35
Hình 4.7: Các kênh được sử dụng trên bộ nhận Channel Receiver .......................... 35
Hình 4.8: Sơ đồ nguyên lý khối xử lý tín hiệu ......................................................... 36
Hình 4.9: Sơ đồ nguyên lý khối động lực ................................................................. 38
Hình 4.10: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn +5V ......................................................... 39
Hình 4.11: Mạch nguyên lý tổng hợp ....................................................................... 40
Hình 4.12: Lưu đồ giải thuật vi điều khiển 1 ............................................................ 41
Hình 4.13: Lưu đồ giải thuật vi điều khiển 2 ............................................................ 42
Hình 4.14: Chương trình Mikro Pro for PIC V4.60 ................................................. 43
Hình 4.15: Công tắt ON/OFF trên mô hình .............................................................. 44
Hình 4.16: Điều khiển kênh 3 để thay đổi tốc độ ..................................................... 44
Hình 4.17: Điều khiển kênh 1 để rẽ trái phải............................................................ 45
Hình 5.1: Sơ đồ thiết kế mạch in layout ................................................................... 46
Hình 5.2: Sơ đồ mạch điều khiển thực tế ................................................................. 47
Hình 5.3: Mô hình máy sau khi hoàn thành ............................................................. 47
Hình 5.4: Lúa giống được cho vào trống gieo .......................................................... 50
Hình 5.5: Lúa được gieo ........................................................................................... 51
Hình 5.6: Lúa được gieo thành hàng ........................................................................ 51

ix 
 


 

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 5.1: Kết quả thử nghiệm tại chỗ ...................................................................... 48
Bảng 5.2: Kết quả thử nghiệm sơ bộ ........................................................................ 49
Bảng 5.3: Kết quả khảo nghiệm ............................................................................... 52


 


 

Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Nông nghiệp là ngành kinh tế đặc thù ở nước ta, trong đó lúa gạo đóng một vai trò
hết sức quan trọng, không chỉ đảm bảo vấn đề an ninh lương thực trong nước mà còn xuất
khẩu sang các nước trên thế giới. Tuy nhiên tình hình đô thị hóa nhanh, dân số ở nước ta
và trên thế giới ngày một tăng cao, kéo theo vấn đề an ninh lương thực đã và đang trở
thành vấn đề hết sức bức thiết, đô thị hóa nhanh dẫn đến thiếu lao động nông nghiệp trầm
trọng, vì vậy việc cơ giới hóa trong nông nghiệp rất quan trọng trong xu thế phát triển
ngày càng nhanh của xã hội.
Ở nước ta, sau khi ngâm ủ thành mộng mạ phần lớn người nông dân đều gieo thủ
công dùng tay ném mộng mạ trên mặt ruộng, điều này làm tốn nhiều mộng mạ, mọc tràn
lan, mọc không đều, khó chăm bón, giảm năng suất cây trồng. Vì vậy, để có những loại
gạo có chất lượng tốt, đạt năng suất cao, giảm thiểu chi phí sản xuất,… chúng ta cần phải
ứng dụng các thành tựu của nền khoa học kỹ thuật tiên tiến vào cơ giới hóa nông nghiệp.
Với sự phát triển nhanh chóng của trình độ khoa học kỹ thuật thì nhiều loại máy
móc hiện đại được chế tạo phục vụ cho việc cơ giới hóa nông nghiệp như: máy gặt đập
liên hợp, máy phun thuốc,… Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, nhằm hiện đại hóa hoạt
động sản xuất nông nghiệp, em đã thực hiện khóa luận với nội dung “ MÔ HÌNH MÁY
GIEO LÚA ĐIỀU KHIỂN TỪ XA”.
1.2 Mục đích của đề tài
 Nghiên cứu và phát triển máy gieo sạ đã có.
 Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của máy.
 Thiết kế mạch điều khiển từ xa.
 Chạy thực nghiệm và kiểm tra.

 


 

1.3 Giới hạn đề tài
 Máy chỉ gieo với khoảng cách hàng là 180mm.
 Máy không hoạt động liên tục và cần phải có thời gian nạp liệu.
 Số lượng hàng gieo được là 8 hàng.
 Cự ly hoạt động phụ thuộc vào bộ điều khiển trong bán kính 200-250 m.
 Với thiết kế của mô hình máy trục chủ động cố định nên bị hạn chế khi quẹo hay
quay đầu.


 


 

Chương 2
TRA CỨU TÀI LIỆU
2.1 Máy gieo sạ trong thực tế
Dụng cụ gieo sạ lúa theo hàng là một tiến bộ kỹ thuật, nhằm tăng năng suất lúa, tiết
kiệm hạt giống, lúa mọc theo hàng vừa thông thoáng, ít cạnh tranh ánh sáng giúp cho cây
lúa cứng cây, ít nhiễm sâu bệnh. Chăm sóc lúa như bón phân, xịt thuốc, nhổ cỏ được dễ
dàng hơn. Dụng cụ gieo sạ lúa theo hàng rất đơn giản, gọn nhẹ, dễ sử dụng và hiệu quả
cao.
Hiện nay nhiều địa phương ở miền Nam, cụ thể là Đồng bằng sông Cửu Long đã
sử dụng máy sạ hàng để sạ lúa. Máy gieo sạ được sử dụng ở miền Nam là loại máy gieo
sạ hàng của doanh nghiệp Hoàng Thắng, máy có chiều rộng 2200mm, gồm có 6 trống
gieo, mỗi trống có 2 hàng lỗ dày và 2 hàng lỗ thưa, khoảng cách giữa 2 hàng lỗ dày hay 2
hàng lỗ thưa với nhau là 180mm. Trên thân trống có nắp trống để đưa hạt giống vào, mặt
trong của nắp có lưỡi gạt dùng để khi kéo, trống lăn sẽ gạt hạt giống ra 2 đầu trống để hạt
rơi qua lỗ.

Hình 2.1: Dụng cụ gieo sạ tại huyện Long Mỹ – Cần Thơ

 


 

Máy sạ hàng này có kết cấu đơn giản, chỉ nặng còn một nữa so với 12 kg của mẫu
bằng thép, giá thành thấp, mộng mạ được gieo thành hàng đều hơn, ít tốn mộng mạ. Bên
cạnh đó cũng có một số nhược điểm như: mộng mạ xoay cùng với thùng chứa, bị chà sát
vào nhau làm tổn thương rễ mộng mạ, mộng mạ nằm nổi trên mặt bùn, ảnh hưởng nhiều
đến sự phát triển của cây lúa; mật độ cây lúa trên một m2 chưa đều nhau, khi mộng mạ dài
vón vào nhau thì không sạ bằng máy được.
Ngoài máy sạ hàng Hoàng Thắng, ở Việt Nam còn có một số máy gieo sạ hàng
khác như:
 Máy sạ hàng kéo tay của TS. Lê Văn Bảnh thiết kế chế tạo năm 1995.
 Máy sạ tỉa kéo tay của TS. Phạm Văn Yến, ĐH Đà Nẵng, thiết kế và chế tạo năm
2003.
 Máy sạ hàng kéo tay của ông Đoàn Y thợ cơ khí thiết kế và chế tạo năm 2004.
 Máy sạ tỉa kéo tay của ông Tô Hồng Quân và ông Đặng Văn Tiễn, hai nông dân
huyện Mộc Hoá, tỉnh Long An, thiết kế và chế tạo năm 2005.
Trong đề tài này, mô hình máy gieo sạ lúa được thiết kế theo máy gieo sạ hàng
Hoàng Thắng có chiều rộng 1500mm, 4 trống gieo, mỗi trống gieo có 2 hàng lỗ dày và 2
hàng lỗ thưa, khoảng cách giữa 2 hàng lỗ dày với nhau và 2 hàng lỗ thưa với nhau là
180mm. Trên thân trống gieo có nắp để đưa hạt giống vào, mặt trong của nắp có lưỡi gạt
dùng để khi hoạt động, trống lăn sẽ gạt hạt giống ra 2 đầu trống để hạt rơi qua lỗ.
Chọn lúa giống phải đạt tiêu chuẩn có độ nảy mầm cao (tỷ lệ nẩy mầm 85%), đổ
giống vào 2/3 thể tích trống gieo để không bị tắt nghẽn trong quá trình gieo.
2.2 Bộ điều khiển từ xa 2.4Ghz 6Ch Transmitter
2.2.1 Cấu tạo
1: Anten phát tín hiệu

2: Đèn LED báo trạng thái hoạt động

3: Đèn báo nguồn pin

4,5: Núm điều chỉnh góc servo các kênh

6: Công tắc điều khiển lên số

7: Công tắc điều khiển chế độ bay

8: Nấc điều chỉnh kênh ELE

9: Cần điều khiển bên trái

10: Công tắc nguồn

11: Nấc điều chỉnh kênh RUD


 


 

12: Cần điều khiển bên phải

13: Nấc điều chỉnh kênh THR

14: Nấc điều chỉnh kênh AIL

2

1

3

4

5

6
8

7

9

12

10

13

11

14

Hình 2.2: Bộ điều khiển 2.4Ghz 6Ch Transmitter

15

16

Hình 2.3: Mặt sau bộ điều khiển
15: Tay cầm

16: Ngăn chứa nguồn pin


 


 

2.2.2 Nguyên lý hoạt động
Bộ điều khiển 2.4Ghz 4 Channel Transmitter sử dụng nguồn pin 12V để hoạt động,
phạm vi làm việc trong bán kính 200 - 250m. Bộ điều khiển này thường được dùng để
điều khiển các loại mô hình: xe, máy bay, cano,… Thiết bị gồm bộ phát tín hiệu và nhận
tín hiệu, khi có một thao tác từ bộ phát, sóng điều khiển được phát ra. Bộ nhận Channel
Receiver thu nhận và xử lý ra các kênh tương ứng.
2.3 Bộ nhận Channel Receiver
2.3.1 Cấu tạo

3

1
2
Hình 2.4: Bộ nhận Channel Receiver
1: Anten nhận tín hiệu

2: Cặp tiếp điểm cấp nguồn

3: Các kênh xuất tín hiệu
2.3.2 Nguyên lý hoạt động
Để hoạt động, bộ nhận cần nguồn pin ổn định 5 – 6V. Bộ nhận này sẽ nhận tín hiệu
sóng vô tuyến từ bộ điều khiển, sau đó sẽ xử lý và xuất ra các kênh tương ứng. Với thiết
kế nhỏ gọn vì thế dễ dàng lắp đặt cho các mô hình và ứng dụng cần điều khiển từ xa. Bộ
nhận này chỉ có thể kết nối và nhận với chính bộ phát đi kèm với nó.


 


 

2.4 Vi điều khiển PIC 16F887
2.4.1 Phạm vi ứng dụng
PIC là viết tắt của “ Programable Intelligent Computer ”, có thể tạm dịch là “ máy
tính thông minh khả trình ” do hãng General Instrument đặt tên đầu tiên cho vi điều khiển
của họ PIC1650 được thiết kế để dùng làm các thiết bị ngoại vi cho vi điều khiển CP1600.
Vi điều khiển này sau đó được nghiên cứu phát triển thêm và từ đó hình thành nên dòng
vi điều khiển PIC ngày nay.
Các PIC 16F887 là một trong những sản phẩm mới nhất của Microchip. Nó có tính
năng tất cả các thành phần vi điều khiển hiện đại thường có, giá thấp, hàng loạt các ứng
dụng chất lượng cao và sẵn có dễ dàng, là một giải pháp lý tưởng trong các ứng dụng như:
kiểm soát các quá trình khác nhau trong ngành công nghiệp, thiết bị điều khiển máy, đo
lường các giá trị khác nhau,…

Hình 2.5: PIC 16F887 PDIP 40 chân 
2.4.2 Cấu trúc chức năng
Một số tính năng chính của PIC 16F887 như:
 Kiến trúc RISC
Vi điều khiển được tổ chức theo kiến trúc Havard còn được gọi là vi điều khiển
RISC. Khái niệm này được hình thành nhằm cải tiến tốc độ thực thi của vi điều

 


 

khiển, qua việc tách rời bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu, bus chương trình
và bus dữ liệu , CPU có thể cùng một lúc truy xuất cả bộ nhớ chương trình và bộ
nhớ dữ liệu giúp tăng tốc độ xử lí lên gấp đôi, đồng thời cấu trúc lệnh không còn
phụ thuộc vào cấu trúc dữ liệu mà có thể linh động điều chỉnh tùy theo khả năng và
tốc độ của từng vi điều khiển.

Hình 2.6: Sơ đồ khối PIC 16F887
 Tần số hoạt động 0 – 20 MHz
 Nguồn cung cấp 2 – 5.5V
 Có 35 I/O
 8K ROM bộ nhớ Flash: có thể lập trình lại lên đến 100.000 lần.
 256x8 byte bộ nhớ EEPROM: dữ liệu có thể được viết hơn 1.000.000 lần.
 368x8 byte bộ nhớ RAM
 Chuyển đổi AD: gồm có 14 kênh, độ phân giải 10 bit.

 


 

 3 bộ định thời Timer (0,1,2)
 Watch – dog hẹn giờ
 2 bộ Capture/Compare/Pwm
 Chuẩn giao tiếp USART: hỗ trợ RS-485, RS-232, LIN2.0, Auto – Detrect Baud
 Chuẩn giao tiếp đồng bộ: chế độ SPI và I2C.
2.4.2.1 Các cổng xuất nhập của PIC 16F887
Vi điều khiển PIC 16F887 có 5 cổng xuất nhập (I/O), đó là port A, port B, port C,
port D, port E.
 Port A:
Port A gồm 6 I/O (RA1, RA2, RA3, RA4, RA5). Đây là các chân hai chiều nghĩa
là có thể xuất và nhập được. Các chức năng của port A được điều khiển bởi thanh ghi
TRISA, muốn xác lập một chân trong portA là “input” ta “set” bit điều khiển tương ứng
của chân đó trong thanh ghi TRISA và ngược lại muốn xác lập một chân trong port A là
“output” ta “clear” bit điều khiển tương ứng của chân đó trong thanh ghi TRISA.
Các thanh ghi SFR liên quan đến điều khiển port A bao gồm:
PORTA (địa chỉ 05h)

: chứa giá trị các pin trong PORTA

TRISA (địa chỉ 85h)

: điều khiển xuất nhập

ADCON1 (địa chỉ 9Fh)

: thanh ghi điều khiển bộ ADC

 Port B:
Port B gồm 8 I/O (RB0, RB1, RB2, RB4, RB5, RB6, RB7). Thanh ghi điều khiển
xuất nhập tương ứng là TRISB. Bên cạnh đó một số chân port B còn được sử dụng để nạp
chương trình cho vi điều khiển, ngắt ngoại vi và bộ Timer 0.
Các thanh ghi SFR liên quan đến điều khiển port B bao gồm:
PORTB (địa chỉ 06h, 106h)

: chứa giá trị các pin trong PORTB

TRISA (địa chỉ 86h, 186h)

: điều khiển xuất nhập

OPTION_REG (địa chỉ 81h, 181h)

: điều khiển ngắt ngoại vi và bộ Timer 0


 


 

 Port C:
Port C gồm 8 I/O (RC0, RC1, RC2, RC4, RC5, RC6, RC7). Thanh ghi điều khiển
xuất nhập tương ứng là TRISC. Bên cạnh đó port C còn chứa các chân chức năng của bộ
so sánh, bộ Timer 1, bộ PWM, các chuẩn giao tiếp nối tiếp: I2C, SPI, SSP, USART.
Các thanh ghi liên quan đến điều khiển port C bao gồm:
PORTC (địa chỉ 07h)

: chứa giá trị các pin trong PORTC

TRISC (địa chỉ 87h)

: điều khiển xuất nhập

 Port D:
Port D gồm 8 I/O (RD0, RD1, RD2, RD4, RD5, RD6, RD7). Thanh ghi điều khiển
xuất nhập tương ứng là TRISD. Port D còn là cổng xuất dữ liệu của chuẩn giao tiếp PSP
(Parallel Slave Port).
Các thanh ghi liên quan đến điều khiển port D bao gồm:
PORTD

: chứa giá trị các chân trong port D

TRISD

: điều khiển xuất nhập

TRISE

: điều khiển xuất nhập port E và chuẩn giao tiếp PSP

 Port E:
Port E gồm 3 I/O (RE0, RE1, RE2). Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là
TRISE. Các chân port E có chức năng ngỏ vào analog. Bên cạnh đó port E còn là các
chân điều khiển của chuẩn giao tiếp PSP.
Các thanh ghi liên quan đến điều khiển port E bao gồm:
PORTE

: chứa giá trị các chân trong port E

TRISE

: điều khiển xuất nhập và xác lập các thông số PSP

ADCON1

: thanh ghi điều khiển khối ADC

10 
 


 

2.4.2.2 Các bộ Timer đếm và định thời
 Timer 0:

Hình 2.7: Sơ đồ khối timer 0
Đây là một trong ba bộ đếm hoặc bộ định thời của PIC 16F887. Timer 0 là bộ đếm
8 bit được kết nối với bộ chia tần số (prescaler) 8 bit. Cấu trúc của timer 0 cho phép ta lựa
chọn xung clock tác động và cạnh tích cực của xung clock. Ngắt timer 0 sẽ xuất hiện khi
timer 0 bị tràn.
Muốn timer 0 hoạt động ở chế độ định thời ta clear bit TOSC (OPTION_REG
<5>) khi đó giá trị thanh ghi TMR0 sẽ tăng theo từng chu kì xung đồng hồ (tần số vào
timer 0 bằng 1/4 tần số oscillator). Khi giá trị thanh ghi TMR0 từ FFh trở về 00h ngắt
timer0 sẽ xuất hiện. thanh ghi TMR0 cho phép ghi và xóa được giúp ta ấn định thời điểm
ngắt timer một cánh linh động.
Muốn timer 0 hoạt động ở chế độ đếm ta set bit TOSC (OPTION_REG <5>). Khi
đó xung tác động lên bộ đếm được lấy từ chân RA4/TOCK1. Bit TOSE (OPTION_REG
<4>) cho phép lựa chọn cạnh tác động vào bộ đếm. Cạnh tác động sẽ là cạnh lên nếu
11 
 


 

TOSE = 0 và cạnh tác động sẽ là cạnh xuống nếu TOSE = 1. Khi thanh ghi TMR0 bị tràn
bit T0IF (INTCON <2>) sẽ được set, đây chính là cờ ngắt của timer0, cờ ngắt này phải
được xóa bằng chương trình trước khi bộ đếm bắt đầu đếm.
Các thanh ghi điều khiển timer 0 :
TMR0 (địa chỉ 01h, 101h)

: chứa giá trị đếm của timer 0

INTCON (địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh)

: cho phép ngắt hoạt động

OPTION_REG (địa chỉ 81h, 181h)

: điều khiển prescaler

 Timer 1:
Timer 1 là bộ định thời 16 bit , giá trị của timer 1 sẽ lưu trong 2 thanh ghi
(TMR1H:TMR1L), cờ ngắt của timer 1 là bit TMR1IF (PIR1<0>), bit điều khiển của
timer 1 sẽ là TMR1IE (PIE<0>).

Hình 2.8: Sơ đồ khối timer 1
12 
 


 

Tương tự như timer 0, timer 1 cũng có hai chế độ hoạt động: chế độ định thời và
chế độ đếm với xung kích là các sự kiện phản ánh cần đếm từ bên ngoài thông qua chân
T1OSO (cạnh tác động là cạnh lên). Ngoài ra timer 1 còn có chức năng reset input ở bên
trong được điều khiển bởi một trong hai khối CCP (Capture/Compare/Pwm).
Timer 1 có hai chế độ đếm là đồng bộ (Synchronous) và bất đồng bộ
(Asynchronous). Chế độ đếm được điều khiển bởi bit
1

1

(T1CON <2>). Khi

= 1 xung đếm lấy từ bên ngoài sẽ không được đồng bộ hóa với xung clock bên

trong, timer 1 sẽ tiếp tục quá trình đếm khi vi điều khiển đang ở chế độ sleep và ngắt do
timer 1 tạo ra. Ở chế độ đếm bất đồng bộ timer 1 không thể sử dụng để làm nguồn xung
clock cho khối CCP. Khi

1

= 0 xung đếm lấy từ bên ngoài sẽ được đồng bộ hóa

với xung clock bên trong. Ở chế độ này timer 1 sẽ không hoạt động khi vi điều khiển
đang ở chế độ sleep.
Các thanh ghi liên quan đến timer 1:
INTCON (địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh) : cho phép ngắt hoạt động
PIR1 (địa chỉ 0Ch)

: chứa cờ ngắt timer 1 (TMR1IF)

PIE1 (địa chỉ 8Ch)

: cho phép ngắt timer 1 (TMR1IE)

TMR1L (địa chỉ 0Eh)

: chứa giá trị 8 bit thấp bộ đếm timer 1

TMR1H (địa chỉ 0Eh)

: chứa giá trị 8 bit cao bộ đếm timer 1

T1CON (địa chỉ 10h)

: xác lập các thông số cho timer 1

 Timer 2:
Timer 2 là bộ định thời 8 bit, được hỗ trợ bởi hai bộ chia tần số prescaler và
postscaler. Thanh ghi chứa giá trị của timer 2 là TMR2, bit cho phép ngắt timer 2 là
TMR2ON (T2CON <2>), cờ ngắt của timer 2 là bit TMR2IF (PIR1 <1>). Xung ngõ vào
bằng 1/4 tần số oscillator được đưa qua bộ chia tần số prescaler 4 bit (tỉ lệ 1:1, 1:4, 1:16)
được điều khiển bởi các bit T2CKPS (T2CON <1:0>).
Timer 2 còn được hỗ trợ bởi thanh ghi PR2. Giá trị đếm trong thanh ghi TMR2 sẽ
tăng từ 00h đến giá trị chứa trong thanh ghi PR2, sau đó được reset về 00h.

13 
 


 

Hình 2.9: Sơ đồ khối timer 2
Ngõ ra của timer 2 được đưa qua bộ chia tần số postscaler có các mức chia từ 1:1
đến 1:16. Postscaler được điều khiển bởi 4 bit T2OUTP3: T2OUTP0, đóng vai trò quyết
định trong việc điều khiển cờ ngắt. Ngoài ra ngõ ra timer 2 còn được kết nối với khối
SSP, do đó timer 2 còn đóng vai trò tạo ra xung clock đồng bộ cho khối giao tiếp SSP.
Các thanh ghi liên quan đến timer 2 bao gồm:
INTCON (địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh)

: cho phép ngắt hoạt động

PIR1 (địa chỉ 0Ch)

: chứa cờ ngắt timer 2 (TMR2IF)

PIE1 (địa chỉ 8Ch)

:cho phép ngắt timer 2 (TMR2IE)

TMR2 (địa chỉ 11h)

: chứa giá trị đếm của timer 2

T2CON (địa chỉ 12h)

: xác lập các thông số cho timer 2

2.4.2.3 Khối chức năng CCP
CCP (Capture/Compare/Pwm) bao gồm các thao tác trên các xung đếm cấp bởi các
bộ đếm timer 1 và timer 2. Vi điều khiển PIC 16F887 có hai khối CCP: CCP1, CCP2.
Mỗi CCP có một thanh ghi 16 bit (CCPR1H:CCPR1L và CCPR2H:CCPR2L), chân điều
khiển hai khối CCP là RC2/CCP1 và RC1/CCP2. Cả CCP1, CCP2 về nguyên tắc hoạt
động đều giống nhau và chức năng của từng khối là khá độc lập. Tuy nhiên trong một số
trường hợp chúng có thể kết hợp với nhau để tạo nên các hiện tượng đặc biệt (Special
event trigger) hoặc tác động lên các timer 1, timer 2.
14 
 


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×