Thiết kế BDK PID số trên nền VDK PIC

Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa hμ néi

Khoa ®iÖn Bé m«n ®iÒu khiÓn tù ®éng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài:Thiết kế bộ điều khiển PID số trên nền vi điều khiển PIC

Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Phan Xuân Minh

Sinh viên thực hiện : Phạm Văn Cường Hoàng Văn Quân Lớp : ĐKTĐ1 Khoá : 49

Hà Nội 5 - 2009

Phạm Văn Cường - Hoàng Văn Quân. Lớp ĐKTĐ1-K49 1

Mục lục Lời mở đầu .......................................................................................... 5 Lời cảm ơn........................................................................................... 6

Chương 1 : Họ vi điều khiển PIC và vi điều khiển PIC18F4520 ..........................7

1.1 Giới thiệu chung .......................................................................................... 7 1.2 . Vi điều khiển Pic18F4520 ......................................................................... 8

1.2.1. Tổ chức bộ nhớ (Memory Organization) ........................................... 13

1.2.2. 8 x 8 HARDWARE MULTIPLIER ................................................... 22

1.2.3. Ngắt (Interrupts) ................................................................................. 23

1.2.4. Cổng vào ra (I/O Port)........................................................................ 32

1.2.5. Bộ định thời (Timer) .......................................................................... 33

1.2.6. Bộ truyền nhận dữ liệu đồng bộ (EUSART-Enhanced Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter)..................................... 37

1.2.7. Module chuyển đổi tưong tự sang số 10 bit (A/D) ............................ 50

Chương 2 : Thiết kế bộ điều khiển PID số...........................................................57

2.1 Thiết kế mô hình phần cứng mạch điều khiển........................................... 57 2.1.1. Yêu cầu thiết kế .................................................................................. 57

2.1.2. Các khối chức năng trên kit điều khiển.............................................. 58 a) Khối vi điều khiển trung tâm....................................................................................58 b) Khối giao tiếp máy tính qua cổng nối tiếp ...............................................................59 c) Khối bàn phím ..........................................................................................................60 d) Khối hiển thị LCD 2x16(2 dòng, 16cột) ..................................................................61 e) Khối mạch động lực điều khiển................................................................................62 f) Khối nguồn 12V/5V..................................................................................................62 g) Các khối khác ...........................................................................................................63

2.2 Thiết kế phần mềm trên nền vi điều khiển PIC ......................................... 64 2.2.1. Yêu cầu phần mềm ............................................................................. 64

2.2.2. Giải thuật chương trình ...................................................................... 65 a) Loop điều khiển........................................................................................................65 b) Thuật toán PID số.....................................................................................................66

2.2.3. Thiết kế phần mềm điều khiển và giám sát trên máy tính ................. 69

2.3 Kit điều khiển............................................................................................. 71

Chương 3 : Ứng dụng bộ điều khiển PID số điều khiển động cơ một chiều.......72

3.1 Đối tượng điều khiển ................................................................................. 72 3.1.1. Thông số kĩ thuật ................................................................................ 72


3.1.2. Nhận dạng mô hình động học của động cơ điện một chiều ............... 72

3.1.3. Thu thập dừ liệu vào/ra của động cơ điện một chiều từ thựcnghiệm. 72

3.1.4. Nhận dạng động cơ điên một chiều bằng Toolbox Identification cảu Matlab........................................................................................................... 74

3.1.5. Đánh giá chất lượng mô hình ............................................................. 76

3.2 Thiết kế luật điều khiển PID...................................................................... 77 3.2.1. Phương pháp Ziegler-Nichols1 .......................................................... 77

3.2.2. Phương pháp IMC .............................................................................. 77

3.2.3. Mô phỏng và đánh giá chất lượng bộ điều khiển............................... 78

3.3 Thiết bị chấp hành(IC L298) ..................................................................... 78 3.4 Cảm biến (Encoder) ................................................................................... 81 3.5 Hệ thống điều khiển................................................................................... 84 3.6 Một số hình ảnh về Kit điều khiển động cơ sử dụng vi điều khiển PIC .. 86 3.7 :Kết quả thực nghiệm................................................................................. 87 3.8 So sánh kết quả mô phỏng và thực tế ........................................................ 88

Kết luận ............................................................................................. 89 Tài liệu tham khảo ............................................................................. 91 Phụ lục Code phần mềm.................................................................... 92


MỤC LỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ khối kiến trúc vi điều khiển PIC18F4520 ............................................. 9 Hình 1.2 Sơ đồ chân vi điều khiển Pic18F4520........................................................... 10 Hình 1.3: Tổ chức bộ nhớ chương trình ....................................................................... 13 Hình 1.5: Clock/Instruction Cycle................................................................................ 15 Hình 1.6 Instruction Pipeline Flow .............................................................................. 15 Hình 1.7 Instruction In Program Memory.................................................................... 16 Hình 1.8 Sơ đồ cấu trúc bộ nhớ dữ liệu Pic18F4520 ................................................... 16 Hình 1.9 Sơ đồ cấu trúc thanh ghi của Pic18F4520 ..................................................... 17 Hình 1.10 Pic 18 Interrup logic .................................................................................... 23 Hình 2.1 Mô hình khối mạch điều khiển...................................................................... 57 Hinh 2.2.Sơ đồ khối vi điều khiển trung tâm ............................................................... 58 Hinh 2.3 Mạch nạp cho vi điều khiển trung tâm .......................................................... 58 Hinh 2.4 Khối giao tiếp máy tính Max232................................................................... 59 Hình 2.5 : Cấu tạo cổng COM...................................................................................... 59 Hinh 2.6 Modul bàn phím ............................................................................................ 60 Bảng sơ lược chức năng LCD 2x16 ............................................................................. 61 Hình 2.7 Khối hiển thị LCD ......................................................................................... 62 Hinh 2.8 Khối thiết bị chấp hành.................................................................................. 62 Hình 2.9 Sơ đồ khối nguồn........................................................................................... 62 Sơ đồ nguyên lý kit điều khiển..................................................................................... 63 Sơ đồ mạch in hai lớp................................................................................................... 64 Hình 2.10 Lưu đồ loop điều khiển................................................................................ 65 Hình 2.11 Lưu đồ hàm ngắt dùng tạo chu lì trích mẫu................................................. 66 Hình 2.12 Sơ đồ bộ điều khiển PID số ......................................................................... 67 Hình 2.13 Chống bão hào tích phân ............................................................................. 68 Hình 2.14. Giao diện giao tiếp PC................................................................................ 69 Hình 3.1 Động cơ sủ dụng trong đồ án......................................................................... 72 Hinh 3.2 Sơ đồ thu thập dữ liệu nhận dạng .................................................................. 72 Hình 3.2 Đặc tính thu thập dữ liệu nhận dạng............................................................. 73 Hình 3.3Chọn đầu vào và mô hình nhận dạng của đối tượng ...................................... 75 Hình 3.4Phương thức nhận dạng và đánh giá mô hình thu được ................................. 75 Hình 3.5 Đặc tính quá độ đối tượng sau khi nhận dang ............................................... 76 Hình 3.6 Sai lệch mô hình nhận dạng........................................................................... 76


Hình 3.7 Mô phỏng trên Simulink các phương pháp điều khiển ................................ 78 Hình 3.9 Đặc tính mô phỏng ........................................................................................ 78 Hình 3.10 Sơ đồ chân L298.......................................................................................... 79 Hình 3.11: Các chế độ của L298 .................................................................................. 80 Hình 3.12 : Sơ đồ giải pháp.......................................................................................... 81 Hình 3.13 : Mô hình1 - En coder quang tương đối ...................................................... 81 Hình 3.14 : Phương thức hoạt động Encoder quang tương đối.................................... 82 Hình 3.15 : Mô hình 2 -En coder quang tương đối ...................................................... 82 Hình 3.16 : Sơ đồ xung của En coder quang tương đối(mô hình 2) ............................ 83 Hình 3.17 Sơ đồ hệ thốngđiều khiển động cơ .............................................................. 84 Hình 3.18 Cấu trúc hệ thống điều khiển....................................................................... 84 Hình 3.19 Cấu trúc khối điều khiển động cơ................................................................ 85 Một số hình ảnh mạch điều khiển động cơ một chiều.................................................. 86 Hình 3.20 Đặc tính với bộ điều khiển PI...................................................................... 87 Hình 3.21 Đặc tính với bộ đièu khiển PID................................................................... 87 Hình 3.22 Hệ thống khi có nhiễu................................................................................. 88 Hình 3.23 Đặc tính khi hệ thống có thay đỏi giá trị đặt ............................................... 88


Lời mở đầu Khoa học công nghệ hiện đại đã có những bước tiến nhanh và xa đi theo đó là

những thành tựu ứng dụng trong mọi lĩnh vực dời sống, công nghiệp. Kĩ thuật điều khiển trong tiến trình hoàn thiện lý thuyết cũng tạo cho mình nhiều phát triển có ý nghĩa. Bây giờ khi nhắc tới điều khiển con người dưòng như hình dung đến sự chính xác, tốc độ xử lý và thuật toán thông minh đồng nghĩa là lượng chất xám cao hơn.

Có thể nói trong lĩnh vực điều khiển và trong công nghiệp thì bộ điều khiển PID có ứng dụng kha rộng rãi, một giả pháp đa năng chocác ứng dụng cả Analog cũng như Digital. Thống kê cho thấy có tới hơn 90% các bộ điều khiển sử dụng trong thực tế là PID. Rõ ràng nếu có thiết kế và chọn lựa các thông số hợp lý cho bộ điều khiển PID thì việc đạt được các chỉ tiêu chất lượng mong muốn là khả thi Bộ điều khiển PID cũng giúp người sử dụng dễ dàng tích hợp cũng như chọn các luật điều khiển như : tỉ lệ(P), tích phân(I), tỉ lệ tích phân(PI), tỉ lệ vi phân(PD)… sao cho phù hợp đối với các đối tượng điều khiển. Nhiều quá trình trong công nghiệp việc sử dụng bộ điều khiển PID là không thể thay thế như khống chế nhiệt độ, mức, tốc độ…? Ngay cả những lý thuyết điều khiển hiện đại cũng không cho ta những hiệu quả cao như bộ điều khiển PID mang lại.Ngoài ra bộ điều khiển PID còn ứng dụng nhiều trong điều khiển thích nghi,bền vững vẫn mang lại hiệu quả cao trong các cơ cấu chỉnh định.

Bài toán thiết kế và điều khiển động cơ một chiều là bài toán cơ bản và quen thuộc trong ngành điều khiển tự động. Có thể thiết kế điều khiển cho đối tượng độngcơ điện một chiều theo nhiều phương pháp như :dùng PLC & biến tần, điện tử công suất, vi điều khiển… Mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm khác nhau nhưng đều có mục đích ổn định và điều khiển được tốc độ động cơ. Ngày nay vi điều khiển phát triển sâu rộng và ngày càng ứng dụng nhiều trong cài đặt thiết kế bộ điều khiển cho các đối tượng công nghiệp. Trên cơ sở muốn tìm hiểu về lĩnh vực vi điều khiển chúng em chọn đề tài: Thiết kế bộ điều khiển PID số trên nền vi điều khiểnPIC. Vì khả năng và thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót trong đồ án. Do vậy chúng em rất mong được thầy cô và bạn bè đóng góp xây dựng để đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn.

Hà Nội, ngày tháng năm 2009 Sinh viên Phạm Văn Cường Hoàng Văn Quân

Lớp ĐKT1 - K49


Lời cảm ơn Đầu tiên chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới nhà truờng, khoa điện, bộ

môn ĐKTĐ, các thầy cô đã dạy dỗ và dìu dắt chúng em trong suốt 5 năm học vừa qua để có được những kiến thức chuyên môn cơ sở sau này chúng em có thể vào đời làm việc, sử dụng có ích cho xã hội.

Để thực hiện thành công đồ án là sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của PGS.TS Phan Xuân Minh, Người đã hướng dẫn tận tình , giúp chúng em định hướng, góp ý và cung cấp ý tưởng cũng như chỉ dẫn tài liệu và các tiến trình thực hiện đồ án .Sự hướng dẫn của cô là một yếu tố quan trọng để chúng em có thể hoàn thành đồ án này .

Cuối cùng chúng em xin chân thành gửi những lời cảm ơn sâu sắc đến cha mẹ và gia đình, những người luôn sát cánh cùng chúng em, nuôi dưỡng chăm sóc chúng em tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em học tập để có kết quả như ngày hôm nay.

Chúng em xin chân thành cảm ơn

Vi điều khiển Pic


Chương 1: Họ vi điều khiển PIC và vi điều khiển PIC18F4520

1.1 Giới thiệu chung

Ngày nay, những ứng dụng của vi điều khiển đã đi sâu vào đời sống sinh hoạt và sản xuất của con người. Thực tế hiện nay là hầu hết các thiết bị điện hiện nay đều có sự góp mặt của vi điều khiển và vi xử lí. Ứng dụng vi điều khiển trong thiết kế hệ thống làm giảm chi phí thiết kế và hạ giá thành sản phẩm đồng thời nâng cao tính ổn định của thiết bị và hệ thống.

Trên thị trường hiện nay có nhiều họ vi điều khiển để lựa chọn như: 8051, Motola68HC, AVR, ARM, Pic…và có lẽ 8051 là dòng mà chúng ta được làm quen nhiều nhất trong môi trường đại học nhưng tại sao chúng ta chọn dòng vi điều khiển Pic để thực hiện ứng dụng và phát triển không ngoài những nguyên nhân sau:

- Họ vi điều khiển Pic phát triển và sử dụng phổ biến ở nước ta => việc tìm mua và trao đổi kinh nghiệm là hết sức thuận lợi.

- Giá thành các dòng Pic là không quá mắc. - Các dòng Pic có đầy đủ tính năng để hoạt động độc lập. - Là sự bổ sung hợp lý về kiến thức cũng như ứng dụng cho họ vi điều khiển

8051 - Có sự hỗ trợ cao của nhà sản xuất về các công cụ lập trình, trình biên dịch,

mạch nạp Pic từ đơn giản tới phức tạp. Không những vậy các tính năng đa dạng của các đòng Pic không ngừng được phát triển.

- Có nhiều bộ phận ngoại vi ngay trên chip, bao gồm: Cổng và/ra số, bộ biến đổi ADC, bộ nhớ EEFROM, bộ định thời, bộ điều chế độ rộng xung (PWM)…

- Bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu được tích hợp ngay trên chip. Đây là họ VĐK được chế tạo theo kiến trúc RISC (Reduced Intruction Set

Computer) có cấu trúc khá phức tạp. Ngoài các tính năng như các họ VĐK khác, nó còn tích hợp nhiều tính năng mới rất tiện lợi cho người thiết kế và lập trình.

Pic18F4520 nằm trong dòng sản phẩm PIC18F2420/2520/4420/4520 của nhà sản xuất Microchip với đặc điểm 28/40/44 -Pin Enhanced Flash Microcontrollers with 10-Bit A/D and nanoWatt Technology. Dòng sản phẩm này có nhiều cải tiến đáng kể về tính năng so các dòng Pic trước đó như :

- Bộ nhớ chương trình được tăng cường (16Kbytes for PIC18F2420/4420 devices and 32Kbytes for PIC18F2520/4520 devices).



- I/O ports (3 bidirectional ports on 28-pin devices, 5 bidirectional ports on 40/44-pin devices).

- Tăng cường modul CCP.

- Sử dụng công nghệ nanoWatl

Dòng sản phẩm này nói chung có nhiều sự tương đồng về tính năng nhưng có thể chia làm hai nhóm Pic18F2420/2520 với 28 chân và Pic 18F4420/4520 với 40 hoặc 44 chân ghép nối. Phần này chủ yếu chúng ta tìm hiểu Pic18F4520 nhưng những đặc điểm các Pic khác thuộc dòng này sẽ hoàn toàn tương tự với các kí hiệu tương ứng. Trong đồ án chúng ta quan tâm chủ yếu Pic18F4520 loại PDIP sử dụng trong mạch thiết kế.

1.2 . Vi điều khiển Pic18F4520

Vi điều khiển Pic18F4520 có các đặc điểm cơ bản:

- Sử dụng công nghệ nanoWatl: Hiệu năng cao, tiêu thụ năng lượng ít

- Kiến trúc RISC

75 lệnh mạnh, hầu hết các lệnh thực hiện trong bốn chu kì xung. Tốc độ thực hiện lên tới 10 triệu lệnh trong 1s với tần số 40Mhz Có bộ nhân cứng .

- Các bộ nhớ chương trình và dữ liệu cố định 32 Kbytes bộ nhớ flash có khả năng tự lập trình trong hệ thống có thể thực hiện được 100.000 lần ghi/xóa 256 bytes EEPROM có thể thực hiện được 1.000.000 lần ghi/xóa- 256 bytes SRAM

- Những ngoại vi tiêu biểu 4 bộ định thời/bộ đếm 8 bit với các chế độ tỉ lệ đặt trước và chế độ so sánh. Bộ đếm thời gian thực với bộ tạo dao động riêng biệt 2 kênh PWM 13 kênh ADC 10 bit Bộ truyền tin nối tiếp USART khả trình Watchdog Timer khả trình với bộ tạo dao động bên trong riêng biệt Bộ so sánh tương tự

- Các đặc điểm đặc biệt khác Power on Reset và dò Brown out khả trình



Bộ tạo dao động RC được định cỡ bên trong Các nguồn ngắt bên trong và bên ngoài

- I/O và các kiểu đóng gói 32 đường I/O khả trình Đóng gói 40-pin PDIP, 44-lead TQFP, và 44-pad MLF

Hình 1.1 Sơ đồ khối kiến trúc vi điều khiển PIC18F4520



Sơ đồ chân của các vi điều khiển Pic18F4420/4520

Hình 1.2 Sơ đồ chân vi điều khiển Pic18F4520

Sau đây là giới thiệu cấu tạo chân loại 40 chân (40 Pin PDIP):

• Chân 1( MCLR /VPP/RE3) :

- MCLR là đầu vào Master Clear (reset) hoạt động ở mức thấp dể reset toàn bộ thiết bị.

- VPP dùng để thay đổi điện áp đầu vào. - RE3 đầu vào số.

Các chân thuộc cổng vào ra Port A

• Chân 2(RA0/AN0):với RA0 là cổng vào ra số, AN0 là đầu vào tương tự Input0.

• Chân 3(RA1/AN1): RA1 là cổng vào ra số, AN1 là đầu vào tương tự Input1.

• Chân 4(RA2/AN2/VREF+): RA2 là cổng vào ra số, AN2 là đầu vào tương tự Input2. VREF+ đầu vào tương tự chuyển đổi A/D điện áp tham chiếu(mức thấp), còn CVREF là đầu ra tương tự để so sánh điện áp chuẩn.

• Chân 5(RA3/AN3/VREF-/CVREF ): RA3 là cổng vào ra số, AN3 là đầu vào tương tự Input3. VREF- đầu vào tương tự chuyển đổi A/D điện áp tham chiếu(mức cao).

• Chân 6(RA4/T0CKI/C1OUT): RA4 là đầu vào ra số,T0CKI dầu vào xung bên ngoài của Timer0, C1OUT là đầu ra bộ so sánh 1.

• Chân 7(RA5/AN4/ SS /HLVDIN/C2OUT): trong đó RA5 là cổng vào ra só, AN4 là đầu vào tương tự Input 4, SS chọn đầu vào phụ thuộc SPI, HLVDINđầu vào tương tự để dò điện áp, C2OUT đầu ra bộ so sánh 2.



• Chân 13(OSC1/CLKI/RA7): với OSC1là đầu vào bộ dao động thạch anh hoặc là đầu vào nguồn xung từ bên ngoài, khi ta nối dây với các thiết bị tương tự thì đầu vào này dạng ST( Schmitt Trigger input ưith CMOS levels).CLKI là đầu vào CMOS cho nguồn xung bên ngoài và luôn được ghép nối với chân OSC1. Còn RA7 là chân vào ra sử dụng chung .

• Chân 14(OSC2/CLKO/RA6): OSC2 là đầu ra bộ dao động thạch anh được nối với thạch anh hoặc bộ công hưởng dể lựa chọn dạng bộ dao động thạch anh. CLK0 có tần số bằng ¼ tần số của OSC1 đọ rộng chu kì lệnh, RA6 là đầu vào ra chung.

Các chân cổng vào ra hai chièu Port B. Port B có thể lập trình bằng phần mềm khi cho kéo đầu vào bên trong yếu lên trên toàn bộ đầu vào.

• Chân 33(RB0/INT0/FLT0/AN12): Với RB0 là cổng vào ra số, INT0 là đầu vào ngắt ngoài Interrup 0, FLT0 là đầu vào báo lỗi PWM được tăng cường CCP1, AN12 đầu vào tương tự Input 12.

• Chân 34(RB1/INT1/AN10): RB1 là đầu vào ra số, INT1 đầu vào ngắt ngoài Interrup1, AN10 đầu tương tự Input 10.

• Chân 35(RB2/INT2/AN8): RB2 là đầu vào ra số, INT2 đầu vào ngắt ngoài Interrup2, AN8 đầu tương tự Input 8.

• Chân 36 (RB3/AN9/ccp2): RB3 là đầu vào ra số, AN9 đầu tương tự Input 9, CCP2 ( Capture 2 input/Compare 2 output/PWM2 output.)

• Chân 37(RB4/KBI0/AN11):): RB4 là đầu vào ra số, KBI0 thay đổi mở ngắt, AN11 đầu tương tự Input 9.

• Chân 38(RB5/KBI1/PGM): RB5 đầu vào ra số, KBI1 thay đổi mở ngắt, PGM cho phép có thể lập trình ISCPTM ở điện áp thấp.

• Chân 39(RB6/KBI2/PGC): RB6 là đầu vào ra số, KBI2 thay đổi mở ngắt, PGC chân dùng trong mạch chạy và xung lập trình ICSP.

• Chân 40(RB7/KBI3/PGD): RB7 đầu vào ra số, KBI3 thay đổi mở ngắt, PGD chân dùng trong mạch chạy và xung lập trình ICSP.

Các chân công Port C

• Chân 15(RC0/T1OSO/T13CKI):RC0 đầu vào ra số, T1OSO đầu ra bộ dao động Timer1, T13CKI đầu vào xung bên ngoài Timer1/Timer3.

• Chân 16(RC1/T1OSI/CCP2): RC1 đầu vào ra số, T1OSI đầu vào bộ dao động Timer1, CCP2(Capture 2 input/Compare 2 output/PWM2 output.).

• Chân 17(RC2/CCP1/P1A): RC2 lầ đầu vào ra số, CCP1(Capture1 input/Compare 1 output/PWM1 output.), P1A đầu ra tăng cường CCP1.

• Chân 18(RC3/SCK/SCL): RC3 là đầu vào ra số, SCK đầu vào ra đư chuỗi xung vào ra cho SPI lựa chọn, SCL đầu vào ra đưa chuỗi xung vào ra cho I2CTM lựa chọn.



• Chân 23(RC4/SDI/SDA): RC4 là đầu vào ra số, SDI đầu vào dữ liệu API, SDA đầu vào ra dữ liệu cho I2C.

• Chân 24(RC5/SDO): RC5 đầu vào ra số, SDO đầu ra dữ liệu SPI.

• Chân 25(RC6/TX/CK): RC6 đầu vào ra số, TX đầu ra chuyển đổi dị bộ EUSARRT, CK dầu vào ra xung đồng bộ EUSART.

• Chân 26(RC7/RX/DT): RC7 đầu vào ra số, RX đầu vào nhận dị bộ EUSART, DT đầu vào ra dữ liệu đồng bộ EUSART.

Các chân cổng Port D( Port D có thể vào ra hai hướng hoặc cổng song song phụ thuộc(PSP) cho giao diên vi xử lý và khi đó các đầu vào phải là TTL..

• Chân 19(RD0/PSP0): RD0 đầu vào ra số, PSP0 cổng dữ liệu song song phụ thuộc.

• Chân 20(RD1/PSP1): RD1 đầu vào ra số, PSP1cổng dữ liệu song song phụ thuộc

• Chân 21(RD2/PSP2): RD2đầu vào ra số, PSP2 cổng dữ liệu song song phụ thuộc

• Chân 22(RD3/PSP3): RD3 đầu vào ra số, PSP3 cổng dữ liệu song song phụ thuộc

• Chân 27(RD4/PSP4): RD4 đầu vào ra số, PSP4 cổng dữ liệu song song phụ thuộc

• Chân 28(RD5/PSP5/P1B): RD5 đầu vào ra số, PSP5 cổng dữ liệu song song phụ thuộc, P1B đầu ra được tăng cường CCP1.

• Chân 29(RD6/PSP6/P1C): RD6 đầu vào ra số, PSP6 cổng dữ liệu song song phụ thuộc, P1C đầu ra được tăng cường CCP1.

• Chân 30(RD7/PSP7/P1D): RD7 đầu vào ra số, PSP7 cổng dữ liệu song song phụ thuộc, P1D đầu ra được tăng cường CCP1.

Các chân cổng Port E

• Chân 8(RE0/ RD /AN5): RE0 đầu vào ra số, RD đầu vào điều khiển đọc cho cổng PSP, AN5 đầu vào tương tự Input5.

• Chân 9(RE1/ WR /AN6): RE1 đầu vào ra số, WR đầu vào điều khiển viết dữ liệu cổng PSP, AN6 đầu vào tương tự Input6.

• Chân 10(RE2/CS /AN7): RE2 đầu vào ra số, CS điều khiển chọn Chip cho cổng PSP, AN7 đầu vào tương tự Input7.

- Đầu RE3 nằm ở chân 1 Các chân khác

• Chân 12,31(VSS): nối đất chuẩn cho I/O và logic.

• Chân 11,32(VDD): cungcấp nguồn dương cho I/O và logic. Loại 44 chân có thêm một số chân phụ khác khi cần thiết ta có thể dễ dàng tra

trong DataSheet. Chi tiết hơn chúng ta có thể thấy qua sơ đồ khối của Pic18F4420/4520 trong tài liệu do microchip cung cấp sẽ có hoàn toàn đầy đủ thông tin. đặc điểm cấu tạo.



1.2.1. Tổ chức bộ nhớ (Memory Organization) Dòng Pic18Fxxxx được tổ chức bộ nhớ thành ba loại:

• Bộ nhớ chương trình (Program Memory). • Bộ nớ dữ liệu RAM (Data RAM). • Bộ nhớ dữ liệu EEPROM (Data EEPROM ).

Tổ chức các bộ nhớ chương trình theo kiến trúc Harvard được sắp xếp theo sơ đồ:

Hình 1.3: Tổ chức bộ nhớ chương trình

Tổ chức bộ nhớ chương trình(Program Memory Organization) Dòng vi điều khiển Pic18xxxx là thiết bị với 21bit bộ đếm chương trinh PC

(Program counter) có thể quản lý 2Mbyte bộ nhớ chương trình. Với Pic18F4520 có 32Kbytes bộ nhớ Flash có thể lưu trữ lên tới 16,384 câu lệnh đơn, dòng Pic này có hai vector ngắt: Reset vector có địa chỉ 0000h và Interrupt vector ở địa chỉ 0008h và 0018h. • Bộ đếm chương trình – PC (Program Counter)

PC có độ rộng 21 bits phân chia trên 3 thanh ghi 8 bits: thanh ghi PCL, thanh ghi PCH, thanh ghi PCU. Dữ liệu bytes địa chỉ của PC được lưu trong bộ nhớ chương trình. Khi sử dung cần lưu ý tới cấu trúc lệnh có làm thay đổi giá trị PC hay không.



• Khôi phục dịa chỉ ngăn xếp (RETURN ADDRESS STACK) Ở đây ta có thể cho phép lưu trữ gọi 31 chương trình và các ngắt xảy ra. Trong

thực thi ngăn xếp cấu trúc lệnh CALL và RCALL là được quan tâm. Sơ đồ ngăn xếp dạng:

Hình 1.4: Sơ đồ địa chỉ ngăn xếp

Trong vùng ngăn xếp này cần quan tâm tới:: - Top-of-Stack Access - Return Stack Pointer (STKPTR) - Stack Full and Underflow Resets Khi chúng ta lập trình cần thiết chính xác khi gọi chương trình qua lệnh Call và

Rcall nên khi tác động cần quan tâm sự thay đổi các ngăn xếp cũng như quản lý con trỏ (Pointer). Ta có thể dùng các lệnh Push và Pop để điều khiển con trỏ. Một quan tâm khác nữa đó là Stack Pointer Register (STKPTR) - thanh ghi con trỏ ngăn xếp:

Bit 7 (STKFUL): bit cờ báo ngăn xếp đầy

− Giá tri 1 có nghĩa là ngăn xếp đã đầy hoặc tràn − Giá trị 0 thì ngăn xếp vẫn chưa bị đầy hoặc tràn

Bit 6 (STKUNF): bit cờ báo tràn dưới − Giá trị 1: xảy ra tràn dưới − Giá trị 0: không có tràn dưới

Bit 5 (Unimplementad): mang giá trị “0” Bit 4-0 (SP<4:0>:Các bit xác định con trỏ ngăn xếp Chúng ta có thể xóa bit 6 và bit 7 nhờ phần mềm hoạc bởi một POR • FAST REGISTER STACK

Nhóm thanh ghi này gồm có các thanh ghi: Status, WREG, BSR giúp việc khôi phục nhanh lựu chọn cho các ngắt. Ví dụ một chương trình:



Việc quản lý tốt bộ nhớ chương trình sẽ giúp ta thực hiện chương trình tốt hơn

cũng như tối ưu câu lệnh. • Chu kì lệnh Pic 18Fxxx

Bất kì một vi điều khiển Pic nào khi nhận một xung từ bên trong hay bên ngoài đều xử lý theo một chu kì gồm 4 bước. Họ 18Fxxxx cũng vậy chu kì lệnh được xử lý song song (Pipelining) qua 4 bước Q1,Q2,Q3,Q4.

Hình 1.5: Clock/Instruction Cycle

Hình 1.6 Instruction Pipeline Flow



Hình 1.7 Instruction In Program Memory Tổ chức dữ liệu bộ nhớ(Data Memory Organization)

Pic18Fxxxx là họ Statis Ram mỗi thanh ghi bộ nhớ dữ liệu có 12 bit địa chỉ, cho phép truy nhập tới 4096 bytes dữ liệu bộ nhớ. Không gian bộ nhớ chia làm 16 bank gồm 256 byte mỗi bank Pic18F4520 như sơ đồ phía sau.

Bộ nhớ dữ liệu bao gồm : thanh ghi chức năng đặc biệt (SFRs), thanh ghi mục đích chung (GPRs). Thanh ghi SFR dùng để điều khiển trạng thái và chức năng thiết bị ngoại vi, trong khi thanh ghi GPR dùng để lưu trữ hoặc làm vùng nhớ tạm thời đang hoạt động của các ứng dụng.

Hình 1.8 Sơ đồ cấu trúc bộ nhớ dữ liệu Pic18F4520

Theo cấu trúc lệnh và kiến trúc dòng Pic18Fxxxx cho phép các bank hoạt động đồng thời. Toàn bộ bộ nhớ dữ liệu có thể cho phép truy nhập có hướng, vô hướng hay địa chỉ có chỉ số, đặc điểm chung của các thanh ghi là cho phép xử lý trong một chu kì



đơn. Pic 18Fxxxx cung cấp một AccesBank gồm 256 byte bộ nhớ cho phép truy cập nhanh tới SFRs và phần Bank0 của GPR nếu không sử dụng BSR.

Chi tiết các bank thanh ghi và chức năng ta có thể theo dõi kĩ hơn trong dataSheet

Sau đây là một số cấu trúc các thanh ghi điển hình:

Hình 1.9 Sơ đồ cấu trúc thanh ghi của Pic18F4520

Thanh ghi Status (Status Register)

Bit 7-5 (Unimplemented): mang giá trị “0” Bit 4 (N): bit xác định dấu(Negative bit) dược sử dụng cho số có dấu(số bù 2), nó

được xác dịnh khi kết quả mang dấu âm(ALU MSB=1) − Giá trị 1: kết quả là âm − Giá trị 0: kết quả là dương

Bit 3 (OV): bít báo tràn(overflow bit) được sử dụng cho số có dấu (số bù 2), nó xác định báo tràn cho độ dài 7 bit cái là nguyên nhân thayđổi trạng thái và dấu bit 7.

− Giá trụ 1: xảy ra tràn − Giá trị 0 : không xáy ra tràn

Bit 2 (Z): bít không (Zero bit) − Giá trụ 1: kết quả các phép toán số học và logic là bằng “0” − Giá trị 0 : kết quả các phép toán khác “0”

Bit 1 (DC): Digit Carry/borrow bit. Sử dụng cho các lệnh ADDWF, ADDLW, SUBLW và SUBWF

− Giá trụ 1: xảy ra việc thao tác 4 bit thấp.



− Giá trị 0 : không xảy ra việc thao tác 4 bit thấp. Bit 1 (DC): Carry/borrow bit. Sử dụng cho các lệnh ADDWF, ADDLW,

SUBLW và SUBWF − Giá trụ 1: xảy ra việc thao tác bit quan trọng. − Giá trị 0 : không xảy ra việc thao tác với bit quan trọng.

• Các kiểu địa chỉ dữ liệu(Data Addressing Modes) Có bốn kiểu địư chỉ như sau:

• Địa chỉ có sẵn (Inherent addressing) • Địa chỉ bằng chữ (Literal addressing) • Địa chỉ có hướng (Direct addressing) • Địa chỉ vô hướng (Indirect addressing)

Các chế độ này có chế độ địa chỉ theo hướng khi sử dụng có liên hệ thanh ghi FSR

• Bộ nhớ dữ liệu và cấu trúc lệnh được mở rộng(Data Memory and the Extended Instruction Set)

Pic 18 có khả năng cho ta mở rộng cấu trúc lệnh nhờ Access Bank và cho ta gấp dôi lệnh khi lựa chon địa chỉ không gian bộ nhớ. Nó có thể mang lại nhiều ý nghĩa về kích thước bộ nhớ. Với chế độ này chủ yếu thay đổi cấu trúc kiểu địa chỉ có hướng và vô hướng còn hai chế độ địa chỉ bàng chữ và có sẵn là không thay đổi, cụ thể ta có thể theo đõi như hình vẽ



Bộ nhớ chương trình Flash (Flash Program Memory) Đặc điểm bộ nhớ Flash là có khả năng đọc viết và xoá trong thời gian hoạt động

dựa vào khoảng điện áp VDD một cách dễ dàng. Tại một thời điểm chúng ta có thể thực hiện đọc một byte, Viết một khối 32 byte,

xoá một khối 64 byte. Hoạt động xoá một khối lớn không có khả năng từ mã người sử dụng.

Khi ta xoá hoặc viết vào bộ nhớ chương trình sẽ ngừng chỉ dẫn cho khi hoàn thành hoạt động.Và không có sự truy nhập trong suốt quá trình viết hoặc xoá dữ liệu. Sẽ có một bộ đếm thời gian khi có hoạt động xoá hoặc viết.

Sau đây chúng ta sẽ tìm hiểu một số thuộc tính cơ bản khi thao tác bộ nhớ Flash.

• Table Reads and Table Writes Theo thứ tự đọc và viết dữ liệu cho phép vi xử lý di chuyển các byte giữa không

gian bộ nhớ chương trình và dữ liệu trong RAM thông qua: Table Reads and Table Writes. Nhưng do bộ nhớ chương trình có độ rông 16bit còn bộ nhớ Ram chỉ là 8 bit nên để di chuyển dữ liệu giữa chúng cần thanh ghi 8bit (TABLAT):

Bảng đọc hoạt động lấy ra dữ liệu từ bộ nhớ chương trình đưa chúng tới khoảng nhớ của RAM.:

Bảng viết hoạt động lưu trữ dữ liệu từ bộ nhớ dữ liệu htông qua đó giữ trong bộ

nhớ chương trình:



• Control Registers Có bốn thanh ghi điều khiển:

• EECON1 register • EECON2 register • TABLAT (TABLE LATCH ) register • TBLPTR(TABLE POINTER) registers

Ta đưa ra thanh ghi EECON1 ví dụ:

Bit 7 (EEPGD): bit lựa chọn bộ nhớ Flash và bộ nhớ dữ liệu EEPROM

− Giá trị 1:Cổng vào cho bộ nhớ Flash. − Giá trị 0: Cổng vào cho bộ nhớ EEPROM.

Bit 6 (CFGS): bit lựa chọn bộ nhớ Flash , bộ nhớ dữ liệu EEPROM hoặc thanh ghi cấu hình (Configuration register):

− Giá trị 1:Cổng vào cho thanh ghi cấu hình. − Giá trị 0: Cổng vào cho bộ nhớ EEPROM hoặc bộ nhớ Flash .

Bit 5 (Unimplemented): mang giá trị “0” Bit 4 (FREE): bit cho phép xóa bộ nhớ Flash theo hàng:

− Giá trị 1: Xoá bộ nhớ chương trình theo địa chỉ hàng bởi TBLPTR trên cơ sỏ lệnh WR kế tiếp.

− Giá trị 0: Chỉ thực hiện hoạt động viết. Bit 3 (WRERR): bit cờ để báo lỗi trren bộ nhớ Flash và bộ nhớ dữ liệu

EEPROM. − Giá trị 1: Một hoạt động viết kết thúc sớm. − Giá trị 0: Hoạt động viết được hoàn tất.

Bit 2 (WREN): bít cho phép hoạt động viết trên bộ nhớ Flash và bộ nhớ dữ liệu EEPROM.

− Giá trị 1: Cho phép viết theo chu kỳ trên bộ nhớ Flash và bộ nhớ dữ liệu EEPROM.

− Giá trị 1: Ngăn cản viết theo chu kỳ trên bộ nhớ Flash và bộ nhớ dữ liệu EEPROM.

Bit 1 (WR): bit điều khiển hoạt động viết. − Giá trị 1: Bắt đầu chu kỳ xóa/viết dữ liệu trên bộ nhớ dữ liệu

EEPROM hoặc bộ nhớ chương trình. − Giá trị 0: Chu kỳ viết trên bộ nhớ EEPROM hoàn tất.

Bit 0 (RD): Bit điều khiển hoạt động đọc. − Giá trị 1: Bắt đầu hoạt động đọc dữ liệu EEPROM. − Giá trị 0: Chưa bắt đầu hoạt động đọc dữ liệu.

Ta có thể xác định hoặc điều khiển các bit 0 và bit 1 nhờ phần mềm.



• Reading the Flash Program Memory Khi đọc dữ liệu chúng ta sử dụng cấu trúc lệnh TBLRD để lấy dữ liệu từ bộ nhớ

tới bộ nhớ RAM. Hoạt động theo hình sau:

• Erasing Flash Program Memory

Việc thực hiện xoá dữ liệu có thể thông qua người lập trình hoặc thông qua điều khiển ISCP. Chúng ta có thể xoá khối nhỏ nhất 32 từ tới 64 byte, có khả nưng cho ta xoá khối lớn nhưng thông qua cổng điều khiển. Hoạt đông này được hỗ trợ từ thanh ghi EECON1.

• Writing to Flash Program Memory Ta có thể thực hiện viết dữ liệu từ bên trong để tải dữ liệu cần thiết tới bộ nhớ.

khả năng viết có thể từ 16 từ tới 32 byte và thông qua bảng viết với hỗ trợ khoảng 32 thanh ghi cho lập trình.

• Flash Program Operation During Code Protection



Bộ nhớ dữ liệu EEPROM (Data EEPROM Memory) Dữ liệu EEPROM là một mảng bộ nhớ bất biến được phân chia từ bộ nhớ RAM

và bộ nhớ chương trình, dược dùng để lưu trữ lâu dài dữ liệu chương trình. Nó coi là ánh xạ có hướng tới không gian bộ nhớ chương trình nhưng lại là địa chỉ vô hướng thong qua thanh ghi SFRs. Bộ nhớ EEPROM có khả năng đọc và viết trong quá trình hoạt đông thông qua khoảng điên áp VDD.

Năm thanh ghi SFRs được sử dụng để đọc và viết dữ liệu bộ nhớ EEPROM gồm: EECON1, EECON2, EEDATA, EEADR.

Khi có giao diện tới khối dữ liệu bộ nhớ thì EEDATA nhiệm vụ giữ dữ liệu 8bit để đọc viết còn thanh ghi EEADR là để chốt địa chỉ EEPROM cho phép truy nhập.. Một byte được viết ngay lập tức xoá tai vị trí đó và viết dữ liệu mới, quá trình này được điều khiển bới bộ đếm thời gian on-Chip.

• Thanh ghi EEADR (EEADR Register) Chức năng thanh ghi này dùng dể đưa địa chỉ dữ liệu trong hoạt động đọc/viết.

Thanh ghi này độ rộng 8 bit có khả năng quản lý bộnhớ rộng 256byte(00h-FFh).

• EECON1 and EECON2 Registers Cả hai thanh ghi này dùng để điều khiển truy nhập dữ liệu EEPROM, hoạt động

thanh ghi này hoàn toàn tương tự như các thanh gi điều khiển truy nhập bộ nhớ chương trình nhưng ở đây là để điều khiển truy nhập dữ liệu EEPROM. Chúng có cấu trúc tương tự nhau, cấu trúc thanh ghi EECON1 chúng ta có phần bộ nhớ Flash.

• Reading the Data EEPROM Memory Quá trình đọc dữ liệu nhờ thanh ghi EEDATA, thanh ghi này sẽ giữ giá trị cần đọc

tới khi nó được viết bới người sử dụng. Nhưng để đọc dược dữ liệu người sử dụng phải viết dữ liệu lên thanh ghi EEADR, xoá bit điều khiển EEPGD Thuộc thanh gi EECON1<7>, sau dó set bit điều khiển EECON<0>.

• Writing to the Data EEPROM Memory Quá trình viết dữ liệu vào bộ nhớ EEPROM trước tiên là nạp địa chỉ vào thanh ghi

EEADR, sau đó viết dữ liệu lên thanh ghi EEDATA.

• Kiểm tra lại quá trình viết dữ liệu (Write Verify) Hoạt đông này phụ thuộc vào từng ứng dụng và nó đảm bảo ta có bài lập trình tốt.

• Operation During Code-Protect

• Protection Against Spurious Write

• Using the Data EEPROM

1.2.2. 8 x 8 HARDWARE MULTIPLIER Tất cả các thiết bị Pic 18Fxxxx đều có bộ nhân phần cứng giống như một phần ALU.

Bộ nhân có hình thức nhân không đấu và cho kết quả 16 bit lưu trữ trong thanh ghi kết quả PRODH:PRODL. Hoạt động bộ nhân không ảnh hưởng gì tới các cờ của thanh ghi trạng thái STATUS.

Hoạt động bộ nhân cho phép trong một chu kì lệnh góp phần nâng cao tốc độ tính toán và giảm bớt kích thước thuật toán giúp Pic18 sử dụng nhiều ứng dụng hơn trong phần cứng và phần mềm.



1.2.3. Ngắt (Interrupts) Dòng Pic18Fxxxx này cung cấp cho người sử dụng nhiều nguồn ngắt và một đăc

trưng ưu tiên ngắt là hầu hết các ngắt đều có cả mức ưu tiên cao và thấp. Ngắt ưu tiên cao ở địa chỉ 0008h, ngắt ưu tiên thấp ở địa chỉ 0018h. Những ngắt ưu tiên cao thực hiện ngắt còn các ngắt ưu tiên thấp phải được gọi trong chương trình.

Có tất cả mười thanh ghi sử dụng dể điều khiển hoạt dộng ngắt gồm: • RCON • INTCON • INTCON2 • INTCON3 • PIR1, PIR2 • PIE1, PIE2 • IPR1, IPR2

Nói chung các nguồn ngắt có 3 bit dể điều khiển hoạt động ngắt; • Flag bit : để xác định sự kiện ngắt xảy ra. • Enable bit : Cho phép thực hiện ngắt tại địa chỉ Flag bit trỏ tới. • Priority bit : Để chọn mức ưu tiên cho ngắt

Ngoài ra ở các thanh ghi chức năng cụ thể phục vụ cho các ngắt thì có các bit riêng với các chức năng giúp người lập trình có thể quản lý và sử dụng các ngắt hiệu quả.

Sơ đồ trạng thái Logic các ngắt có thể mô tả :

Hình 1.10 Pic 18 Interrup logic



Bây giờ chúng ta sẽ tìm hiểu cấu trúc mọt số thanh ghi điển hình sử dụng phục vụ hoạt động ngắt:

• INTCON Registers Thanh ghi này cho phép dọc ghi các ngắt và cho phép ưu tiên ngắt có cờ Flag bit. INTCON 1 Registers

bit 7 (GIE/GIEH): bit cho phép ngắt toàn cục.

• Khi IPEN = 0: − Giá trị 1: Cho phép toàn bộ hoạt động ngắt. − Giá trị 0: Không thực hiện toàn bộ hoạt động ngắt.

• Khi IPEN = 1: − Giá trị 1: Cho phép toàn bộ hoạt động ngắt với mức ưu tiên

cao. − Giá trị 0: Không thực hiện toàn bộ hoạt động ngắt từ ngoại vi.

bit 6 (PEIE/GIEL): bit cho phép các ngắt từ ngoại vi thực hiện. • Khi IPEN = 0: − Giá trị 1: Cho phép toàn bộ hoạt động ngắt từ ngoại vi. − Giá trị 0: Không thực hiện toàn bộ hoạt động ngắt từ ngoại vi.

• Khi IPEN = 1: − Giá trị 1: Cho phép toàn bộ hoạt động ngắt từ ngoại vi với

mức ưu tiên thấp. − Giá trị 0: Không thực hiện toàn bộ hoạt động ngắt từ ngoại vi

với mức ưu tiên thấp. bit 5 (TMR0IE): bit cho phép ngắt báo tràn TMR0

− Giá trị 1: Cho phép ngắt báo tràn TMR0. − Giá trị 0: Không cho phép ngắt báo tràn TMR0.

bit 4 (INT0IE): bit cho phép ngắt ngoài INT0 − Giá trị 1: Cho phép ngắt ngoài INT0 . − Giá trị 0: Không cho phép ngắt ngoài INT0

bit 3 (RBIE): bit cho phép thay đổi RB Port − Giá trị 1: Cho phép ngắt thay đổi RB Port . − Giá trị 0: Không cho phép ngắt thay đổi RB Port .

bit 2 (TMR0IF): bit cờ ngắt báo trànTMR0 − Giá trị 1: thanh ghi TMR0 xảy ra tràn (có thể xoá bằng phần

mềm). − Giá trị 0: Không xảy ra tràn thanh ghi TMR0.

bit 1 (INT0IF): bit cờ báo ngắt ngoài INT0



− Giá trị 1: xảy ra ngắt ngoài INT0 (có thể xoá bằng phần mềm).

− Giá trị 0: Không xảy ra ngắt ngoài INT0. bit 0 (RBIF): bit cờ báo thay đổi RB Port

− Giá trị 1: có thay đổi trạng thái của chân mang giá trị nhỏ nhất của RB<7:4>(có thể xoá bằng phần mềm).

− Giá trị 0: Không có thay đổ trạng thái các chân RB<7:4>. INTCON 2 Registers

bit 7 ( RBPU ): bit cho phép kéo lên cổng PORT B.

− Giá trị 1: toàn bộ PORT B không được kéo lên. − Giá trị 0: Cho phép toàn bộ PORT B được kéo lên bơỉi một

giá trị cổng chốt riêng lẻ.. bit 6 (INTEDG0): bit lựa chọn biên ngắt ngoài số 0.

− Giá trị 1: tăng biên độ ngắt. − Giá trị 0: giảm biên độ ngắt

bit 5 (INTEDG1): bit lựa chọn biên ngắt ngoài số 1. − Giá trị 1: tăng biên độ ngắt. − Giá trị 0: giảm biên độ ngắt

bit 4 (INTEDG2): bit lựa chọn biên ngắt ngoài số 2. − Giá trị 1: tăng biên độ ngắt. − Giá trị 0: giảm biên độ ngắt

bit 3 (Unimplemented): mang giá trị “0” bit 2 (TMR0IP): bit ưu tiên ngắt báo tràn TMR0

− Giá trị 1: mức ưu tiên cao − Giá trị 0: mức ưu tiên thấp.

bit 1 (Unimplemented): mang giá trị “0” bit 0 (RBIP): bit ưu tiên ngắt thay đổi RB Port

− Giá trị 1: mức ưu tiên cao − Giá trị 0: mức ưu tiên thấp.

INTCON 3 Registers



bit 7 (INT2IP): bit ưu tiên ngắt ngoài INT2. − Giá trị 1: mức ưu tiên cao − Giá trị 0: mức ưu tiên thấp.

bit 6 (INT1IP): bit ưu tiên ngắt ngoài INT1. − Giá trị 1: mức ưu tiên cao − Giá trị 0: mức ưu tiên thấp.

bit 5 (Unimplemented): mang giá trị “0” bit 4 (INT2IE): bit cho phép ngắt ngoài INT 2.

− Giá trị 1: Cho phép ngắt ngoài INT2 thực hiện. − Giá trị 0: Không cho phép ngắt ngoài INT2 thực hiện.

bit 3 (INT1IE): bit cho phép ngắt ngoài INT 1. − Giá trị 1: Cho phép ngắt ngoài INT1 thực hiện. − Giá trị 0: Không cho phép ngắt ngoài INT1 thực hiện.

bit 2 (Unimplemented): mang giá trị “0” bit 1 (INT2IF): bit cờ báo ngắt ngoài INT2


− Giá trị 0: Không xảy ra ngắt ngoài INT2. bit 0 (INT1IF): bit cờ báo ngắt ngoài INT1


− Giá trị 0: Không xảy ra ngắt ngoài INT1. • PIR Registers

Các thanh ghi này xác định cờ ngắt cho thiết bị ngoại vi. Cùng lúc có hai thanh ghi phục vụ cho hai thiết bị ngoại vi là PIR1 và PIR2. PIR1 Registers

bit 7 (PSPIF): bit cờ thực hiện ngắt khi đọc/viết cổng song song phụ thuộc

(Parallel Slave Port) − Giá trị 1: hoạt động đọc hoặc viết có thể dưa tới(có thể xoá bằng

phần mềm) − Giá trị 0: Không có hoạt dộng đọc viết.

bit 6 (ADIF): A/D Converter Interrupt Flag bit − Giá trị 1: Một hoạt động chuyển đổi A/D hoàn tất (có thể xoá bởi

phần mềm). − Giá trị 0 : Hoạt động chuyển đổi A/D chưa hoàn tất.

bit 5 (RCIF): bit cờ báo ngắt nhận EUSART .



− Giá trị 1:EUSART nhận từ bộ đệm và RCREG là đầy(được xoá khi RCREG được đọc)

− Giá trị 0: EUSART nhận từ bộ đệm là rỗng. bit 4 (TXIF): bit cờ báo ngắt việc truyền từ EUSART

− Giá trị 1:EUSART truyền tới bộ đệm và TXREG là đầy(được xoá khi TXREG được viết)

− Giá trị 0: EUSART nhận từ bộ đệm là rỗng. bit 3 ( SSPIF): bit cờ báo ngắt cổng Master Synchronous Serial Port

− Giá trị 1:Hoạt động truyền/nhận hoàn tất (có thể xóa bởi phần mềm)

− Giá trị 0:đang đợi truyền nhận. bit 2 (CCP1IF): bit cờ báo ngắt CCP1

• Lựa chọn kiểu Capture : − Giá trị 1: thanh ghi TMR1 theo kiểu capture xảy ra (phải xoá bởi

phần mềm) − Giá trị 0: Không xảy ra kiểu capture trên với thanh ghi TMR1 .

• Lựa chọn kiểu Compare : − Giá trị 1: thanh ghi TMR1 theo kiểu compare xảy ra (phải xoá bởi

phần mềm) − Giá trị 0: Không xảy ra kiểu compare trên với thanh ghi TMR1 .

• Lựa chọn kiểu PWM: không sử dụng kiểu lựa chon này. bit 1 (TMR2IF):bit cờ báo ngắt liên kếtTMR2 tới PR2

− Giá trị 1:Xảy ra liên kết TMR2 tới PR2 (phải được xoá bởi phần mềm) − Giá trị 0:Không xảy ra liên kết TMR2 tới PR2.

bit 0 (TMR1IF): bit cờ báo ngắt trànTMR1 − Giá trị 1: thanh ghi TMR1 đã tràn (phải được xoá bởi phần mềm) − Giá trị 0: Không có tràn trên thanh ghiTMR1.

PIR 2 Register

bit 7 (OSCFIF): bit cờ báo ngắt khi có lỗi bộ dao động Oscillator

− Giá trị 1:thiết bị bộ dao động lỗi, xung đầu vào tác động thay đổi tới INTOSC (phải được xóa bởi phần mềm).

− Giá trị 0:Xung thiết bị hoạt động. bit 6 (CMIF): Bit cờ báo ngắt bộ so sánh.

− Giá trị 1: Đầu vào bộ so sánh là thay đổi (phải xoá bởi phần mềm). − Giá trị 0: Không có thay đổi đầu vào bộ so sánh.

bit 5 (Unimplemented): mang giá trị ‘0’



bit 4 (EEIF):bit cờ báo ngắt hoạt động viết dữ liệu bộ nhớ EEPROM/Flash − Giá trị 1: Hoạt động viết hoàn tất (phải xoá bởi phần mềm). − Giá trị 0: Hoạt động viết chưa hoàn tất hoặc chưa bắt đầu.

bit 3 (BCLIF): bit cờ báo ngắt có xung đột Bus − Giá trị 1: xảy ra xung đột trên Bus (phải xoá bởi phần mềm) − Giá trị 0: Không xảy ra xung đột Bus.

bit 2 (HLVDIF): Bit cờ báo ngắt có dò điện áp (High/Low-Voltage) − Giá trị 1: điều kiện xảy ra điện áp mức cao/thấp (hướng xavs địng bởi

VDIRMAG bit, HLVDCON<7>) − Giá trị 0: Không xảy ra với mức điện áp cao/thấp.

bit 1 (TMR3IF): bit cờ báo tràn TMR3 − Giá trị 1: Có tràn trên thanh ghi TMR3 (phải xóa bởi phần mềm) − Giá trị 0: Không có tràn thanh ghi TMR3.

bit 0 (CCP2IF): bit cờ báo ngắt trên CCP2 • Lựa chọn kiểu Capture :

− Giá trị 1: thanh ghi TMR1 theo kiểu capture xảy ra (phải xoá bởi phần mềm)

− Giá trị 0: Không xảy ra kiểu capture trên với thanh ghi TMR1 . • Lựa chọn kiểu Compare :

− Giá trị 1: thanh ghi TMR1 theo kiểu compare xảy ra (phải xoá bởi phần mềm)

− Giá trị 0: Không xảy ra kiểu compare trên với thanh ghi TMR1 . • Lựa chọn kiểu PWM: không sử dụng kiểu lựa chon này.

• PIE Registers Giống như các thanh ghi PIR nhưng thanh ghi PIE dùng cho phép ngắt ở thiết

bị ngoại vi và cũng gồm hai thanh ghi PIE1 và PIE2. PIE1 Registers

bit 7 (PSPIE): bit cho phép ngắt khi đọc/viết qua cổng song song phụ thuộc

− Giá trị 1:cho phép ngắt khi đọc/viết qua cổng sông song phụ thuộc − Giá trị 0:không cho phép ngắt khi đọc/viết qua cổng sông song phụ thuộc

bit 6 (ADIE): Bit cho phép ngắt khi có chuyển đổi A/D − Giá trị 1: cho phép ngắt khi có chuyển đổi A/D − Giá trị 0: Không cho phép ngắt khi có chuyển đổi A/D

bit 5 (RCIE): Bit cho phép ngắt khi ÊUSART nhận − Giá trị 1: cho phép ngắt khi EUSART nhận − Giá trị 0: Không cho phép ngắt khi EUSART nhận

bit 4 (TXIE):Bit cho phép ngắt khi EUSART truyền



− Giá trị 1: cho phép ngắt khi EUSART truyền − Giá trị 0: Không cho phép ngắt khi EUSART truyền

bit 3 (SSPIE): bit cho phép ngắt khi giao tiếp cổng Master Synchronous − Giá trị 1: cho phép ngắt khi giao tiếp cổng Master Synchronous − Giá trị 0: Không cho phép ngắt khi giao tiếp cổng Master Synchronous.

bit 2 (CCP1IE): Bit cho phép ngắt CCP1 − Giá trị 1: cho phép ngắt CCP1 − Giá trị 0: Không cho phép ngắt CCP1 .

bit 1 (TMR2IE): bit cho phép ngắt khi có liên kết TMR2 tới PR2. − Giá trị 1: cho phép ngắt khi có liên kết TMR2 tới PR2. − Giá trị 0: Không cho phép ngắt khi có liên kết TMR2 tới PR2.

bit 0 (TMR1IE): bit cho phép ngắt khi có tràn TMR1 − Giá trị 1: cho phép ngắt khi có tràn TMR1 − Giá trị 0: Không cho phép ngắt khi có tràn TMR1

PIE2 Registers

bit 7 (OSCFIE): bit cho phép ngắt khi có lỗi bộ dao động Oscillator

− Giá trị 1:cho phép − Giá trị 0:Không cho phép

bit 6 (CMIE): Bit cho phép báo ngắt bộ so sánh. − Giá trị 1: cho phép . − Giá trị 0: Không cho phép .

bit 5 (Unimplemented): mang giá trị ‘0’ bit 4 (EEIE):bit cho phép báo ngắt hoạt động viết dữ liệu bộ nhớ EEPROM/Flash

− Giá trị 1: cho phép − Giá trị 0: Không cho phép

bit 3 (BCLIE): bit cho phép báo ngắt có xung đột Bus − Giá trị 1: cho phép − Giá trị 0: Không cho phép.

bit 2 (HLVDIE): Bit cho phép báo ngắt có dò điện áp (High/Low-Voltage) − Giá trị 1: cho phép. − Giá trị 0: Không cho phép.

bit 1 (TMR3IE): bit cho phép báo tràn TMR3 − Giá trị 1: cho phép. − Giá trị 0: Không cho phép.

bit 0 (CCP2IE): bit cho phép báo ngắt trên CCP2 − Giá trị 1: cho phép. − Giá trị 0: Không cho phép.



• IPR Registers Giống như các thanh ghi PIR,PIE để phuc vụ hoạt động ngắt, thanh ghi IPR

dùng xác định giá trị ưu tiên cho phép ngắt ở thiết bị ngoại vi và cũng gồm hai thanh ghi IPR1 và IPR2. IPR1 Registers

bit 7 (PSPIP): bit ưu tiên ngắt khi đọc/viết qua cổng sông song phụ thuộc

− Giá trị 1:mức ưu tiên cao. − Giá trị 0:mức ưu tiên thấp.

bit 6 (ADIP): Bit ưu tiên ngắt khi có chuyển đổi A/D − Giá trị 1:mức ưu tiên cao. − Giá trị 0:mức ưu tiên thấp.

bit 5 (RCIE): Bit cho phép ngắt khi ÊUSART nhận − Giá trị 1:mức ưu tiên cao. − Giá trị 0:mức ưu tiên thấp.

bit 4 (TXIP):Bit ưu tiên ngắt khi EUSART truyền − Giá trị 1:mức ưu tiên cao. − Giá trị 0:mức ưu tiên thấp.

bit 3 (SSPIP): bit ưu tiên ngắt khi giao tiếp cổng Master Synchronous − Giá trị 1:mức ưu tiên cao. − Giá trị 0:mức ưu tiên thấp.

bit 2 (CCP1IP): Bit ưu tiên ngắt CCP1 − Giá trị 1:mức ưu tiên cao. − Giá trị 0:mức ưu tiên thấp.

bit 1 (TMR2IP): bit ưu tiên ngắt khi có liên kết TMR2 tới PR2. − Giá trị 1:mức ưu tiên cao. − Giá trị 0:mức ưu tiên thấp.

bit 0 (TMR1IP): bit ưu tiên ngắt khi có tràn TMR1 − Giá trị 1:mức ưu tiên cao. − Giá trị 0:mức ưu tiên thấp.

IPR2 Registers



bit 7 (OSCFIP): bit ưu tiên ngắt khi có lỗi bộ dao động Oscillator − Giá trị 1:mức ưu tiên cao. − Giá trị 0:mức ưu tiên thấp.

bit 6 (CMIP): Bit ưu tiên báo ngắt bộ so sánh. − Giá trị 1:mức ưu tiên cao. − Giá trị 0:mức ưu tiên thấp.

bit 5 (Unimplemented): mang giá trị ‘0’ bit 4 (EEIP):bit ưu tiên báo ngắt hoạt động viết dữ liệu bộ nhớ EEPROM/Flash

− Giá trị 1:mức ưu tiên cao. − Giá trị 0:mức ưu tiên thấp.

bit 3 (BCLIP): bit ưu tiên báo ngắt có xung đột Bus − Giá trị 1:mức ưu tiên cao. − Giá trị 0:mức ưu tiên thấp.

bit 2 (HLVDIP): Bit ưu tiên báo ngắt có dò điện áp (High/Low-Voltage) − Giá trị 1:mức ưu tiên cao. − Giá trị 0:mức ưu tiên thấp.

bit 1 (TMR3IP): bit ưu tiên báo tràn TMR3 − Giá trị 1:mức ưu tiên cao. − Giá trị 0:mức ưu tiên thấp.

bit 0 (CCP2IP): bit ưu tiên báo ngắt trên CCP2 − Giá trị 1:mức ưu tiên cao. − Giá trị 0:mức ưu tiên thấp.

• RCON Register Thanh ghi này có bit cờ (Flag bit) sử dụng để xác định ngưyên nhân Reset và

khởi dộng các trạng thái Idle và Sleep. Thanh ghi này chứa bit IPEN cho phép mức ưu tiên ngắt.

bit 7 (IPEN): bit cho phép ưu tiên ngắt

− Giá trị 1:cho phép mức ưu tiên ngắt − Giá trị 0: không cho phép mức ưu tiên ngắt

bit 6 (SBOREN): Bit cho phép lập trình phần mềm BOR • Với BOREN1:BOREN0 = 01:

− Giá trị 1 : Cho phép BOR − Giá trị 0 : Không cho phép BOR

• Với BOREN1:BOREN0 = 00,10or11 không cho phép và mang giá trị “0” bit 5 (Unimplemented): mang giá trị ‘0’ bit 4 (RI): bit cờ của cấu trúc lệnh RESET

− Giá trị 1:Không thực hiện cấu trúc lệnh RESET − Giá trị 0: không thực hiện cấu trúc lệnh RESET đẻ RESET thiết bị.



bit 3 (TO ):Bit cờ báo bộ định thời Watchdog Time-out − Giá trị 1:Cấp nguồn điện bởi cấu trúc lệnh CLRWDT hoặc SLEEP. − Giá trị 0: Xảy ra trên bộ định thời WDT time-out .

bit 2 (PD): Bit cờ báo dò mất nguồn − Giá trị 1:Cấp nguồn điện bởi cấu trúc lệnh CLRWDT . − Giá trị 0: Thực hiện thiết lập bởi cấu trúc lệnh SLEEP.

bit 1 (POR): bit dể RESET trậng thái nguồn khi chạy − Giá trị 1:Không xảy ra RESET nguồn (được thiét lập bởi vi chương trình) . − Giá trị 0:Xảy ra RESET nguồn(cần phải thiết lập bởi phần mềm sau khi

RESET xảy ra) bit 0 (BOR): Bit cho biết trạng thái RESETyếu nguồn

− Giá trị 1:Không xảy ra RESET yếu nguồn (được thiét lập bởi vi chương trình) .

− Giá trị 0:Xảy ra RESET yếu nguồn(cần phải thiết lập bởi phần mềm sau khi RESET xảy ra)

Ngoài ra Pic18 cũng cung cấp cho ta các công cụ phục vụ ngắt khác như : • INTx Pin Interrupts • TMR0 Interrupt • PORTB Interrupt-on-Change • Context Saving During Interrupts

1.2.4. Cổng vào ra (I/O Port) Như đã tìm hiểu cấu trúc chân Pic18F4520 loại PDIP chúng ta biết có tất cả 5

cổng vào ra PortA, PortB, Port C, PortD, PortE. Việc sử dụng lựa chọn các cổng vào ra này phụ thuộc nhiều vào các ứng dụng và thiết bị ngoại vi. Mỗi cổng này đều gồm ba thanh ghi hoạt động chính đó là:

− Thanh ghi TRIS (thanh ghi dữ liệu có hướng) − Thanhghi của chính các cổng (PORT register) − Thanh ghi LAT(thanh ghi chốt dữ liệu)

• PORTA, TRISA and LATA Registers Port A là cổng vào ra hai hướng 8 bit. Thanh ghi TRISA dùng điều khiển dữ

liệu có hướng. Khi bit TRISA(=1) thì tương ứng các chân Port A là đầu vào, ngược lại (=0) tương ứng các chân Port A là đầu ra.. Thanh ghi LATA kiểm soát hoạt động đọc viết hiệu chỉnh của Port A. Cụ thể chức năng các chân của cổng này đã nói chi tiết ở cấu trúc chân của vi điều khiển. • PORTB, TRISB and LATB Registers • PORTC, TRISC and LATC Registers • PORTD, TRISD and LATD Registers

Về cơ bản Port B, PortC, PortD có nguyên tắc hoạt động giống PortA. Còn các chức năng cơ bản khác trong sơ đồ chân phần cứng đã giải thích cụ thể. Riêng PortD có thêm sự đặc biệt do nó có thể chuyển tiếp thành cổng song song phụ thuộc(PSP). • PORTE, TRISE and LATE Registers

Port E có độ rộng 4 bit các chân chúng ta đã tìm hiểu ở trên. Hoạt động thanh ghi TRISE cũng tươngtự như các thanh ghi có cùng chức năng ở các cổng khác.



bit 7 (IBF): bit báo trạng thái đầu vào bộ đệm đầy.

− Giá trị 1:Một từ đã được nhân và đang chờ CPU đọc. − Giá trị 0: Không nhận một từ nào.

bit 6 (OBF): bit báo trạng thái đầu ra bộ đệm đầy − Giá trị 1:đầu ra bộ đệm vẫn giữ dể viết một từ trước đó.. − Giá trị 0: Đầu ra bộ điệm đã đọc.

bit 5 (IBOV): bit lựa chọn kiểm tra dò tràn đầu vào bộ đệm − Giá trị 1:xảy ra hoạt động viết khi mà một từ trước đó ở bộ đệm chưa

được đọc(cần xoá bởiphần mềm) − Giá trị 0: Không xảy ra tràn.

bit 4 (PSPMODE): bit lựa chon kiểu cho cổng PSP − Giá trị 1:hoạt động cổng PSP − Giá trị 0: hoạt động như cổng vào ra thông thường.

bit 3 (Unimplemented): mang giá trị ‘0’ bit 2 (TRISE2): bít điều khiển hướng cho RE2

− Giá trị 1:đầu vào − Giá trị 0: đầu ra

bit 1 (TRISE1): bít điều khiển hướng cho RE1 − Giá trị 1:đầu vào − Giá trị 0: đầu ra

bit 0 (TRISE0): bít điều khiển hướng cho RE0 − Giá trị 1:đầu vào − Giá trị 0: đầu ra

• Parallel Slave Port(PSP) Đây có thể coi là sự thêm chức năng của các cổng vào ra nói chung. PSP được

chuyển đổi từ các chân PortD. PSP được điều khiển bởi 4 bit cao của thanh ghi TRISE. Trong đó TRISE<4>-PSPMODE coi là bít diều khiển cổng. PSP cũng được tăng cường modul CCP nó có thể là giao diện có hướng tới một vi điều khiển 8 bit.

1.2.5. Bộ định thời (Timer) Timer0 Module

Modle này được coi có những đặc điểm sau: • Có thể lựa chon phần mềm như một bộ định thời hoặc bộ đếm có thể là 8 bit

hoặc 16 bit. • Có khả năng như thanh ghi đọc viết • Riêng loại 8 bit có thẻ coi là bộ đếm lập trình bằng phần mềm • Khả năng lựa chon xung nguồn(cả bên trong và bên ngoài)



• Lự chon giới hạn cho xung từ bên ngoài • Ngắt - mở - tràn Đặc trưng cho Timer0 là thanh ghi T0CON

bit 7(TMR0ON): bit điều khiển đóng mỏ Timer0

− Giá trị 1:cho phép hoạt động − Giá trị 0: dừng hoạt động

bit 6 (T08BIT): bit điều khiển Timer0 8-Bit/16-Bit − Giá trị 1:Timer0 cấu hình như 8-bit timer/counter − Giá trị 0: Timer0 cấu hình như 16-bit timer/counter

bit 5 (T0CS): bit lựa chọn nguồn xung cho Timer0 − Giá trị 1:truyền trên chân T0CKI − Giá trị 0: chu kỳ xung lệnh bên trong (CLKO)

bit 4 (T0SE): bit lựa chon giới hạn nguồn choTimer0 − Giá trị 1: truyền trên chân T0CKI thay đổi từ cao-thấp. − Giá trị 0: truyền trên chân T0CKI thay đổi từ thấp-cao.

bit 3 (PSA): bit thiết lập bộ đếm gộp trước choTimer0 − Giá trị 1: không thiết lập bộ đệm gộp trước Timer0. Xung dầu vào Timer0

được chuyển hướng bởi bộ đệm gộp trước.. − Giá trị 0: thiết lập bộ đệm gộp trước Timer0. Xung dầu vào Timer0 trở

thành dầu ra bộ đệm gộp trước.. bit 2-0 (T0PS<2:0>): bit lựa chon bộ đệm gộp trước cho Timer0

111 = 1:256 giá trị bộ đệm gộp trước 110 = 1:128 giá trị bộ đệm gộp trước 101 = 1:64 giá trị bộ đệm gộp trước 100 = 1:32 giá trị bộ đệm gộp trước 011 = 1:16 giá trị bộ đệm gộp trước 010 = 1:8 giá trị bộ đệm gộp trước 001 = 1:4 giá trị bộ đệm gộp trước 000 = 1:2 giá trị bộ đệm gộp trước

Timer1 module Đặc trưng cơ bản của bộ định thời này gồm: • Khả năng lựa chon bằng phần mềm giống như bộ định thời 16bit hoặc bộ

dếm. • Khả năng như thanh ghi đọc viết được 8bit(TMR1H, TMR1L). • Khả năng lựa chon nguồn xung bên trong qua bọ dao động Oscillator. • Ngắt-Tràn • Reset nhờ bộ tạo sự kiện dặc biệt CCP



• Cờ báo trạng thái xung thiết bị Thanh ghi T1CON sử dụng điều khiển Timer1

bit 7 (RD16): bit cho phép lựa chọn các chế độ đọc/viết 16-Bit

− Giá tri 1: cho phép thanh ghi đọc/viết của Timer1 trong hoạt động như một số 16 bit.


bit 6 (T1RUN): Bit trạng thái hệ thống xung Timer1 − Giá tri 1: xung thiết bị là dẫn xuất từ bộ dao động Timer1. − Giá tri 0: xung thiết bị là dẫn xuất từ mootj nguồn khác.

bit 5-4 (T1CKPS<1:0>): bit lựa chọn xung đầu vào bộ đếm gộp trước cho Timer1

11 = 1:8 Giá trị bộ đếm gộp trước 10 = 1:4 Giá trị bộ đếm gộp trước 01 = 1:2 Giá trị bộ đếm gộp trước 00 = 1:1 Giá trị bộ đếm gộp trước

bit 3 (T1OSCEN): bit cho phép bộ dao động Timer1 − Giá tri 1: Cho phép − Giá tri 0: Dừng bộ dao động Timer1 .

bit 2 ( T1SYNC ): bit lựa chọn xung đồng bộ đầu vào bên ngoài cho Timer1 • Khi TMR1CS = 1: − Giá tri 1: không phải xung đồng bộ đầu vào bên ngoài − Giá tri 0: xung đồng bộ đầu vào bên ngoài

• Khi TMR1CS = 0: bit này không sử dụng và lúc này Timer1 sử dụng nguồn xung từ bên trong

bit 1 (TMR1CS): bit lựa chọn nguồn xung cho Timer1 − Giá tri 1: nguồn xung từ bên ngoài qua chân RC0/T1OSO/T13CKI − Giá tri 0: nguồn xung từ bên trong (Fosc/4)

bit 0 (TMR1ON): bit hoạt động Timer1 − Giá tri 1: Cho phép − Giá tri 0: Dừng Timer1 .

Timer1 có thể hoạt động ở một trong 3 chế độ •Bộ định thời (Timer) • Bộ đếm đồng bộ (Synchronous Counter) • Bộ đếm không đồng bộ(Asynchronous Counter)

Việc sử dụng Timer1 phụ thuộc vào việc sử dụng thanh thạo thanh ghi T1CON.



Timer2 Module Đặc điểm nổi bật Timer2 gồm: • Bộ định thời 8bit(TMR2) và thanh ghi ghi Period(PR2) • Khả năng đọc và viết được. • Lập trình phần mềm • Ngắt trên TMR2 nhờ PR2 • Cài đặt khối xung cho modul MSSP Timer 2 điều khiển hoạt động dựa thanh ghi T2CON

bit 7 (Unimplemented): mang giá trị ‘0’ bit 6-3 (T2OUTPS<3:0>): bit lựa chọn đầu ra Timer2 sau khi dừng.

0000 = 1:1 sau khi dừng 0001 = 1:2 sau khi dừng • 1111 = 1:16 sau khi dừng

bit 2 (TMR2ON): Bit hoạt dộng Timer2 − Giá tri 1: Cho phép − Giá tri 0: Dừng Timer1 .

bit 1-0 (T2CKPS<1:0>): bit chọn xung bộ đếm gộp trước cho Timer2 00 = bộ đếm gộp trước 1 01 = bộ đếm gộp trước 4 1x = bộ đếm gộp trước 16

Timer 3 Module Đặc điểm Timer3 bao gồm: • Lựa chon được hoạt động bằng phàn mềm giống như bộ đếm thời gian 16 bit. • Khả năng đọc và viết được giống thanh ghi 8 bit(TMR3H-TMR3L). • Lựa chọn các nguồn xung cả bên trong và ngoài nhờ bộ dao động • Ngắt- Tràn • Modul Reset trên CCP (đặc biệt với kết quả Trigger) Timer 3 điều chỉnh nhờ thanh ghi T3CON

bit 7(RD16): (RD16): bit cho phép lựa chọn các chế độ đọc/viết 16-Bit





bit 6,3 (T3CCP<2:1>): bit cho phép Timer3 và Timer1 liên kết CCPx modules − Giá tri 1x : Timer3 là cấu hình nguồn xung capture/compare cho CCP

modules − Giá tri 01: Timer3 là cấu hình nguồn xung capture/compare cho CCP2

modules, Timer1 là cấu hình nguồn xung capture/compare cho CCP1 modules

− Giá tri 00 : Timer1 là cấu hình nguồn xung capture/compare cho CCP modules

bit 5-4 ((T3CKPS<1:0>): bit lựa chọn xung đầu vào bộ đếm gộp trước cho Timer3

11 = 1:8 Giá trị bộ đếm gộp trước 10 = 1:4 Giá trị bộ đếm gộp trước 01 = 1:2 Giá trị bộ đếm gộp trước 00 = 1:1 Giá trị bộ đếm gộp trước

bit 2 ( T3SYNC ): bit điều khiển xung đồng bộ đầu vào bên ngoài cho Timer3 • Khi TMR3CS = 1: − Giá tri 1: không phải xung đồng bộ đầu vào bên ngoài − Giá tri 0: xung đồng bộ đầu vào bên ngoài

• Khi TMR3CS = 0: bit này không sử dụng và lúc này Timer3 sử dụng nguồn xung từ bên trong

bit 1 (TMR3CS): bit lựa chọn nguồn xung cho Timer3 − Giá tri 1: nguồn xung từ bên ngoài từ bbộ dao động Timer1 hoặc

T13CKI − Giá tri 0: nguồn xung từ bên trong (Fosc/4)

bit 0 (TMR1ON): bit hoạt động Timer1 − Giá tri 1: Cho phép − Giá tri 0: Dừng Timer1 .

1.2.6. Bộ truyền nhận dữ liệu đồng bộ (EUSART-Enhanced Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter)

Module thu phát đồng bộ và không đồng bộ (EUSART) là một trong hai module vào ra nối tiếp .(Nói chung EUSART cũng được biết đến như giao diện truyền thông nối tiếp hoặc SCL).EUSART có thể cấu hình như hệ thống không đồng bộ song công mà nó có thể giao tiếp với thiết bị ngoại vi, như là các thiết bị đầu cuối và các máy tính cá nhân. Nó cũng có thể được cấu hình như là chế độ bán song công, hệ thống đồng bộ có thể giao tiếp với thiết bị ngoại vi, như là bộ A/D hoặc D/A, và các EEPROMs

Module thu phát đồng bộ và không đồng bộ mở rộng USART được tích hợp , bao gồm sự dò tốc độ baud tự động và hiệu chỉnh, tự động nhận biết quá trình nhận dữ liệu và 12 bit kí tự ngắt truyền. Phù hợp với việc sử dụng hệ thống Bus kết nối cục bộ.

Module thu phát đồng bộ và không đồng bộ EUSART có thể được cấu hình theo những phương thức sau :

• Chế độ dị bộ (song công) với: − Tự động nhận kí tự



− Tự động hiệu chỉnh baud − Truyền gián đoạn 12 bit

• Chế độ đồng bộ chính (song công toàn phần) với xung nhịp chọn. • Chế độ đồng bộ phụ (bán song công ) với xung nhịp chọn

Các chân của EUSART được đặt ở Port C để cấu hình cho RC6/TX/CK và RC7/RX/DT như là một EUSART.

• bit SPEN (RCSTA<7>) được đặt bằng ( = 1) • bit TRISC<7> được đặt (= 1) • bit TRISC<6> được đặt (= 1)

Sự hoạt động cửa module EUSART mở rộng được điều khiển thông qua ba thanh ghi sau:

• Thanh ghi điều khiển và trạng thái truyền (TXSTA) • Thanh ghi điều khiển và trạng thái nhận (RCSTA) • Điều khiển tốc độ truyền (BAUDCON).

Thanh ghi điều khiển và trạng thái truyền

Bit 7 CSRC : bit chọn nguồn clock

− Chế độ không đồng bộ: Không dùng. − Chế độ đồng bộ:

1= Chế độ Master (clock được phát bên trong từ BRG) 0=Chế độ Slave (clock từ nguồn bên ngoài) Bit 6 TX :Bit cho phép chế độ truyền 9 bit

1= Chọn truyền 9 bit 0= Chọn truyền 8 bit.

bit 5 TXEN: Bit cho phép truyền 1 = Cho phép truyền . 0 = Không cho phép truyền.

bit 4 SYNC: Bit chọn chế độ EUSART 1 = Chế độ đồng bộ 0 = Chế độ không đồng bộ.

bit 3 SENDB: Bit gửi kí tự gián đoạn − Chế độ không đông bộ:

1 = Gửi kí tự ngắt đồng bộ ở lần truyền tiếp theo (được xóa bởi phần cứng khi hoàn thành)

0 = Kí tự ngắt truyền xong. − Chế độ đồng bộ : Không dùng.

bit 2 BRGH: Bit chọn tốc độ cao



− Chế độ không đồng bộ: 1 = Tốc độ cao 0 = Tốc độ thấp.

− Chế độ đồng bộ: Không sử dụng trong chế độ này. bit 1 TRMT: Bit trạng thái thanh ghi dịch TSR.

1 = TSR rỗng. 0 = TSR đầy.

bit 0 TX9D: Dữ liệu của bit thứ 9 có thể là địa chỉ / dữ liệu hoặc địa chỉ. THANH GHI ĐIỀU KHIỂN VÀ TRẠNG THÁI NHẬN.

bit 7 SPEN: Bit cho phép cổng truyền nối tiếp.

1 = Cho phép hoạt động (cấu hình RX/DT và TX/CK các chân này giống các chân cổng vào nối tiếp)

0 = Không cho phép (được đặt khi Reset) bit 6 RX9: Bit cho phép nhận 9 bit

1 = Chọn chế độ nhận 9 bit 0 = Chọn chế độ nhận 8 bit

bit 5 SREN: Bit cho phép nhận riêng rẽ. − Chế độ không đồng bộ: Không sử dụng − Chế độ đồng bộ – Master:

1 = Cho phép nhận riêng rẽ. 0 = Không cho phép riêng rẽ. Bit này được xóa sau khi quá trình nhận hoàn thành.

− Chế độ đồng bộ – Slave: Không dùng chế độ này. bit 4 CREN: Bit cho phép tiếp tục nhận.

− Chế độ không đồng bộ: 1 = Cho phép nhận. 0 = Không cho phép nhận.

− Chế độ đồng bộ: 1 = Cho phép nhận đến khi bit , CREN, được xóa (CREN overrides SREN) 0 = Không cho phép tiếp tục nhận.

bit 3 ADDEN: Cho phép đánh địa chỉ. − Chế độ không đồng bộ nhận 9 bit (RX9 = 1):

1 = Cho phép đánh địa chỉ , cho phép ngắt nạp dữ liệu vào đệm khi RSR<8> được đặt. 0 = Không cho phép đánh địa chỉ, tất cả các byte được nhận và bit thứ 9 được được sử dụng như bit chẳn lẻ.

− Chế độ không đồng bộ nhận 8 bit (RX9 = 0):Không dùng. bit 2 FERR: Bit báo lỗi khung truyền.



1 = Có lỗi(Có thể được xóa khi đọc thanh ghi RCREG và nhận giá tri byte tiếp theo) 0 = Không có lỗi.

bit 1 OERR: Bit báo tràn. 1 = Lỗi tràn (Có thể được xóa khi xóa bit CREN) 0 = Không có lỗi tràn.

bit 0 RX9D: Dữ liệu của bit thứ 9. Đây có thể là bit địa chỉ / dữ liệu hoặc bit chẵn lẻ và phải được tính toán bằng phần cứng. THANH GHI ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ TRUYỀN

bit 7 ABDOVF: Bit trạng thái tự động nhận tốc độ truyền.

1 = xảy ra tác động thanh ghi điều khiển tốc độ truyền trông các chế độ lựa chọn phát hiện trạng thái tự động boud (phải xoá bởi phần mềm) 0 = không xảy ra

bit 6 RCIDL: Bit báo trạng thái nhận 1 = Không nhận 0 = Xảy ra quá trình nhận

bit 5 RXDTP: Bit xác định mức tích cực dữ liệu nhận − Chế độ không đồng bộ:

1 = Dữ liệu nhận (RX) được đảo (mức tích cực thấp) 0 = Dữ liệu nhận (RX) không được đảo (mức tích cực cao)

− Chế độ đồng bộ: 1 = Dữ liệu (DT) được đảo (mức tích cực thấp) 0 = Dữ liệu (DT) không đảo (mức tích cực cao)

bit 4 TXCKP: Bit chọn trạng thái tích cực dữ liệu và xung nhịp. − Chế độ không đồng bộ:

1 = Trạng thái không truyền (TX) là mức thấp. 0 = Trạng thái không truyền (TX) là mức cao.

− Chế độ đồng bộ: 1 = Trạng thái không hoạt động của clock (CK) là mức cao. 0 = Trạng thái không hoạt động của clock (CK) là mức thấp.

bit 3 BRG16: Bit cho phép thanh ghi phát tốc độ baud 16 bit. 1 = Cho phép thanh ghi phát tốc độ baud 16 bit – SPBRGH và SPBRG 0 = Cho phép thanh ghi phát tốc độ baud 8 bit – chỉ thanh SPBRG hoạt động, SPBRGH không hoạt động.

bit 2 Không xác định : xem như bằng ‘0’ bit 1 WUE: Bit kích hoạt.

− Chế độ không đồng bộ: 1 = EUSART sẽ tiếp tục lấy mẫu trên chân RX – ngắt được tạo ra khi giảm; bit này được xóa khi phần cứng tăng lên.



0 = Chân RX không được theo dõi hoặc tăng lên. − Chế độ đồng bộ: Không dùng cho chế độ này.

bit 0 ABDEN: Bit cho phép tự động dò baud. − Chế độ không đồng bộ:

1 = Cho phép đo tốc độ baud khi truyền kí tự tiếp theo. Cần nhận trường đồng bộ (55h);Được xóa bởi phần cứng khi hoàn thành. 0 = Không đô tốc độ baud hoặc đã hoàn thành.

− Chế độ đồng bộ: Không sử dụng cho chế độ này.

Bộ phát tốc độ baud (BRG) BRG là thanh ghi phát chuyên dụng 8 bit hoặc 16 bit được cung cấp trong chế đô

đồng bộ và không đồng bộ của EUSART. BRG được mặc định hoạt động ở chế độ 8 bit ; đặt BRG làm việc 16 bit dùng thanh ghi (BAUDCON <3>) để chọn chế độ 16 bit.

The SPBRGH:SPBRG là hai thanh ghi điều khiển chu kì của bộ đếm thời gian chạy tự do. Trong chế độ không đồng bộ các bit BRGH (TXSTA<2>) và BRG16 (BAUDCON<3>) cũng điều khiển tốc độ baud.Trong chế độ đồng bộ, BRGH không được dùng. Bảng 18-1 chỉ ra cách tính toán tốc độ baud cho các chế độ EUSART khác nhau mà nó chỉ áp dụng cho chế độ chính (tạo xung nhịp bên trong).

Từ tốc độ baud yêu cầu và tần số thạch anh Fosc , giá trị nguyên gần nhất được tính cho thanh ghi SPBRGH:SPBRG có thể tính toán dựa vào kết quả của bảng 18-1. Từ đó các lỗi về tốc độ baud có thể xác định. Một ví dụ về tính tốc độ baud trong ví dụ 18-1. Tốc độ mặc định và lỗi giá trị trong các chế độ không đồng bộ khác nhau được chỉ ra trong bảng 18-2. Đó có thể là thuân lợi cho việc sử dụng tốc độ baud cao (BRGH = 1) hoặc 16-bit BRG để làm giảm lỗi tốc độ baud, hoặc có thể đạt được tốc độ baud thấp khi sử dụng bộ dao động có tần số cao. Ghi lại giá trị mới vào thanh ghi SPBRGH:SPBRG bằng cách reset BRG (hoặc xóa). Bộ BRG đưa ra tốc độ baud mới trước thời gian tràn. • Hoạt động ở chế độ quản lí nguồn.

Bộ tạo xung được sử dụng để phát ra tốc độ baud mong muốn. Khi hoạt động ở chế độ quản lí nguồn, nguồn xung nhịp mới có thể hoạt động ở các tần số khác nhau . Bằng cách thay đổi giá trị trong cặp thanh ghi SPBRG. VÍ DỤ: Dữ liệu trên chân RX được lấy mẫu 3 lần bằng cách dò trên mạch nếu mức tích cực trên chân RX là mức cao hay thấp.

• TỰ ĐỘNG DÒ TỐC ĐỘ BAUD

Module USART mở rộng hỗ trợ chế độ dò và hiệu chỉnh tốc độ baud tự động. Đây là đặc trưng hoạt động chỉ có trong chế độ không đồng bộ và trong khi bit được xóa.



Tốc độ baud được đo liên tục bắt đầu khi bit start được nhận và bit ABDEN được set.Kết quả tính toán được tự lấy trung bình.

Trong chế độ tự dò tốc độ baud (ABD) , xung nhịp của BRG được đảo hơn nửa bộ đếm BRG thu thập tín hiệu RX, tín hiệu RX là thời gian BRG. Trong chế độ ABD, bộ phát tốc độ baud từ bên trong được sử dụng như bộ đếm thời gian chu kỳ bit của thu thập chuỗi byte nối tiếp.

Khi mà bit ABDEN được set, trạng thái máy sẽ xóa BRG và chờ bit start. Tự động dò tốc độ baud phải nhân byte với giá trị 55h (ASCII “U”, nó cũng là kí tự đồng bộ LIN bus) để tính toán tần số chính xác. Phép đo được lấy trên cả hai mức cao và thấp để làm giảm tính đối xứng của tín hiệu thu thập. Sau khi start bit, SPBRG bắt đầu đếm, nó sẽ đếm sườn lên đâu tiên đầu tiên của RX. Sau khi 8 bit trên chân RX hoặc sườn lên thứ 5 của RX , một giá trị tổng chu kì BRG được đặt trong cặp thanh ghi SPBRGH :SPBRG. Một khi có sườn lên thứ 5 ,thì bit ABDEN sẽ tự động được xóa.

Nếu thanh ghi BGR xảy ra tràn (tràn từ FFFFh đến 0000h), sự kiện này được báo hiệu bởi trạng thái bit ABDOVF (BAUDCON<7>). Bit này được set bằng phần cứng khi xảy ra tràn và có thể set hoặc xóa bằng phần mền . Chế độ ABD vẫn hoạt động khi xảy ra sự kiện tràn và bit ABDEN vẫn được đặt (Figure 18-2).

Trong khi hiệu chỉnh chu kì tốc độ baud, giá tri thanh ghi BRG được đặt bằng 1/8 tốc độ xung nhịp ban đầu . Xung nhịp BRG được thiết lập bởi các bit BRG16 và BRGH . Bit BRG16 được đặt độc lập, cả SPBRG và SPBRGH được sử dụng như bộ đếm 16 bit. Cho phép người lập trình là không có nhớ trong chế độ 8 bit bằng cách kiểm tra thanh ghi SPBRGH có bằng 00h không .

Trong quá trình ABD diễn ra , trạng thái bộ vi xử lí trong chế độ EUSRT là trạng thái rảnh rỗi(Idle). Bit báo ngắt RCIF được đặt khi phát hiện ra sườn lên thứ 5 trên RX. Cần đọc giá trị trong thanh ghi RCREG để xóa cờ ngắt RCIF. Giá trị chứa trong RCREG có thể bỏ đi. • Chế độ truyền EUSART và ABD( Auto Baud Rate Detect)

Khi xung nhịp BRG được giữ trong quá trình ABD ,chế độ truyền EUSART không được sử dụng trong quá trình ABD hoạt động . Điều này có nghĩa là bất cứ khi nào bit ABDEN được set ,thi TXREG không thể được ghi . Người sử dụng phải đảm bảo rằng bit ABDEN không được set trong quá trình truyền liên tiếp. Khi đó hoạt động của EUSART sẽ không xác đinh.



Chế đô EUSART không đồng bộ. Chế độ không đồng bộ được chon bằng cách xóa bit SYNC (TXSTA<4>). Trong

chế độ này , EUSART sử dụng khung dữ liệu chuẩn Non-Return-to-Zero (NRZ) (một bit Start, tám hoặc chín bit dữ liệu và một bit Stop). Thông thường khung dữ liệu được dùng phổ biến nhất là 8 bits. Trên một chip, một bộ phát tốc độ 8-bit/16-bit Baud được sử dụng để tạo tốc độ chuẩn từ bộ dao động.

Trong EUSART thì bit truyền hoặc nhận đầu tiên là bit có trọng số thấp nhất. Sự truyền và nhận trong EUSART là chức năng độc lập nhưng sử dụng khung dữ liệu và tốc độ baud là giống nhau. Bộ phát tốc độ baud sinh ra tốc độ xung nhịp gấp x16 hoặc x64 tốc độ thay đổi bit phụ thuộc vào bit BRGHvà bit BRG16 (TXSTA<2> and BAUDCON<3>). Bit chẵn lẻ không được cung cấp bởi phần cứng nhưng có thể cài đặt trong phần mềm và được lưu như bit dữ liệu thứ 9.

Khi chế độ không đồng bộ hoạt động, module EUSART bao gồm những thành phần quan trọng sau:

• Bộ phát tốc độ baud. • Mạch tạo mẫu. • Truyền không đồng bộ. • Nhận không đồng bộ. • Tự động kích hoạt kí tự ngắt đồng bộ. • Truyền 12 bit kí tự ngắt. • Tự động dò tốc độ baud.

• CHẾ ĐỘ TRUYỀN KHÔNG ĐỒNG BỘ EUSART. Sơ đồ khối truyền EUSART trong hình 18-3. Trung tâm của khối truyền là thanh

ghi dịch truyền (nối tiếp) (TSR). Thanh ghi dịch chứa dữ liệu từ thanh ghi đệm truyền đọc /ghi TXREG. Thanh ghi TXREG nạp dữ liệu từ phần mềm. Thanh ghi dịch TSR sẽ không nạp dữ liệu cho đến khi bit Stop của lần vừa nạp được truyền xong. Ngay khi bit Stop được truyền xong , thanh ghi dịch TSR được nạp giá trị mới từ thanh ghi đệm TXREG (nếu được cho phép).

Khi thanh ghi đêm truyền TXREG truyền dữ liệu cho thanh ghi dịch TSR (xảy ra trong TCY), thì thanh khi TXREG sẽ trống và cờ ngắt truyền TXIF (PIR1<4>) được set. Đây là ngắt có thể cho phép hoặc không cho phép bằng cách set hoặc xóa bit cho phép ngắt TXIE (PIE1<4>).bit TXIF will besẽ được set dù cho trạng thái của bit TXIE như thế nào; nó không thể xóa trong phần mềm. bit TXIF cũng không thể xóa ngay lập tức khi dữ liệu đang nạp trên thanh ghi TXREG, nhưng nó trở nên hợp lệ trong chu kì lệnh thứ hai sau lệnh vừa nạp. Kiểm tra bit TXIF ngay sau khi nạp lại giá tri cho thanh ghi TXREG.

Trong khi TXIF xác định trạng thái thanh ghi TXREG, một bit khác là bit TRMT (TXSTA<1>), chỉ ra trạng thái của thanh ghi dịch TSR . bit TRMT là bit chỉ được đọc và nó được set khi thanh ghi TSR trống rỗng. Không có ngắt logic từ bit này vì vậy người sử dụng phải kiểm tra bit này để xác định trạng thái của thanh ghi TSR nếu nó trống.

Để đặt chế độ truyền không đồng bộ có các bước sau: 1. Khởi tạo cho thanh khi SPBRGH:SPBRG để có tốc độ baud tương ứng . Đặt

hoặc xóa bit BRGH và bit BRG16, cần thiết , để đạt được tốc độ baud mong muốn.



2. Cho phép cổng không đồng bộ nối tiếp bằng cách xóa bit SYNC, và đặt bit SPEN.

3. Nếu muốn có ngắt ,set bit cho phép TXIE. 4. Nếu truyền khung dữ liệu 9 bit, set bit truyền TX9. Có thể được sử dụng như

bit địa chỉ hoặc dữ liệu. 5. Cho phép truyền bằng cách set bit TXEN, Và bit TXIF cũng sẽ được set. 6. Nếu chọn truyền 9 bit trong khung dữ liệu ,thì bit thứ 9 sẽ được nạp vào bit

TX9D. 7. Nạp dữ liệu từ thanh ghi TXREG (bắt đầu quá trình truyền). 8. Nếu sử dụng ngắt, thì phải đảm bảo rằng hai bit GIE và PEIE trong thanh ghi INTCON (INTCON<7:6>) đã được set.

• CHẾ ĐỘ NHẬN KHÔNG ĐỒNG BỘ EUSART.

Sơ đồ khối nhận là khối trong hình 18-6. Dữ liệu được nhận trên chân RX và được đưa tới khối khôi phục dữ liệu. Khối khôi phục dữ liệu thực tế có tốc độ dịch cao gấp 16 lần tốc độ baud, vì vậy khối nhận hoạt động ở tốc độ bit hoặc tần số dao động . Chế độ này thường được sử dụng trong hệ thống RS 232.

Các bước thiết lập chế độ nhận không đồng bộ: 1. Khởi tạo cho thanh ghi SPBRGH:SPBRG để có tốc độ baud thích hợp. set hoặc

xóa bit BRGH và BRG16 để có được tốc độ baud mong muốn. 2. Cho phép cổng không đồng bộ nối tiếp bằng cách xóa bit SYNC, và set bit

SPEN. 3. Nếu muốn có ngắt , thì set bit cho phép ngắt RCIE. 4. Nếu muốn nhân khung dữ liệu 9 bit thì set bit RX9. 5. Cho phép quá trình nhận bằng cách set bit CREN. 6. Cờ báo nhân RCIFsẽ được set khi quá trình nhận hoàn thành và sẽ xuất hiện

một ngắt nếu như bit cho phép ngắt nhận RCIE đã được set. 7. Đọc thanh ghi RCSTA để lấy bit thứ 9 (nếu nhận là 9 bit) và xác định lỗi đã xảy

ra trong lúc nhân. 8. Lấy 8 bit dữ liệu còn lại bằng cách đọc thanh ghi RCREG register. 9. Nếu có lỗi trong quá trình nhận thì xóa lỗi bằng cách xóa bit cho phép nhận

CREN. 10. Nếu sử dụng ngắt thì phải đảm bảo rằng các bit GIEvà PEIE trong thanh ghi

INTCON (INTCON<7:6>) phải được set.



• THIẾT LẬP CHẾ ĐỘ 9 BIT DÒ ĐỊA CHỈ. Chế độ này thường được sử dụng trong hệ thống RS-485 . Thiết lập cho chế độ nhân không đồng bộ có dò địa chỉ: 1. Khởi tạo cho thanh ghi SPBRGH:SPBRG để có tốc độ baud thích hợp. set hoặc xóa bit BRGH và BRG16 để có được tốc độ baud mong muốn. 2. Cho phép cổng truyền không đồng bộ nối tiếp bằng cách xóa bit SYNC và set bit SPEN. 3. Nếu cần sử dụng ngắt thì set bit RCENvà chọn mức độ ưu tiên mong muốn bằng bit RCIP . 4. Set bit RX9 để cho phép nhận 9 bit. 5. Set bit ADDEN để cho phép dò địa chỉ . 6. Cho phép nhân bằng cách set bit CREN. 7. Bit RCIF sẽ được set khi khi quá trình nhận hoàn thành. Ngắt sẽ được xác nhận nếu bit RCIE và bit GIE bits are seđược set. 8. Đọc thanh ghi RCSTA để xác định lỗi trong quá trình nhận, hoặc đọc bit dữ liệu thứ 9 (nếu có thể dùng). 9. Đọc thanh ghi RCREG để xác nếu thiết bị là địa chỉ. 10. Nếu có lỗi thì xóa bit CREN . 11. Nếu thiết bị đã xác định được địa chỉ , xóa bit ADDENvà cho phép nhân tất cả dữ liệu vào đệm và ngắt CPU. • TỰ ĐỘNG KÍCH HOẠT KÍ TỰ NGẮT ĐỒNG BỘ.

Trong suốt chế độ sleep , tất cả các xung của chế độ EUSART bị treo. Bởi vì vậy , bộ phát tốc độ baud không hoạt động và nhân một byte không thể thực hiện được. Đặc điểm của chế độ kích hoạt tự động cho phép kích hoạt hoạt động trở lại trên đường RX/DT trong khi EUSART hoạt động trong chế độ không đồng bộ.

Đặc điểm của kích hoạt tự động được cho phép hoạt động bằng việc set bit WUE (BAUDCON<1>). Một khi set bit này, thông thường nhận liên tiếp trên RX/DT là không thể và EUSART còn lại trong trạng thái Idle , sự kiện kích hoạt độc lập với chế độ của CPU. Sự kiện kích hoạt bao gồm khi xuất hiện sườn xuống trên đường RX/DT . (Nó trùng với kí tự ngắt đồng bộ và kí tự kích hoạt giao thức LIN )



Sau sự kiện kích hoạt , module sẽ phát ra một ngắt RCIF. Ngắt này được phát đồng bộ với xung Q trong chế độ hoạt động bình thường.

(hình 18-8) và chế độ không đồng bộ, nếu chíp hoạt động trong chế độ sleep (hình 18-9). Điêu kiện xảy ra ngắt là phải xóa bằng cách đọc thanh ghi RCREG .

Bit WUE được tự động xóa một khi trên đường RX xuất hiện sườn lên sau sự kiện kích hoạt ngắt. Vào thời điểm đó, module EUSART trong chế độ Idle và trở lại hoạt động bình thường. Tín hiệu sử dụng trong sự kiện ngắt đồng bộ là sự kiền tràn. • Phải thân trọng khi sử dụng Auto-Wake-up

Khi mà chức năng tự động kích hoạt được nhận biết bởi sườn lên trên chân RX/DT, thông tin về thay đổi trạng thái trước khi bit Stop là tín hiệu lỗi End-of-Character (EOC) và nguyên nhân là lỗi dữ liệu hoặc lỗi khung truyền . Để làm việc đúng thì kí tự truyền ban đầu phải là ‘0’s. Đây có thể là 00h (8 bits) theio chuẩn thiết bị RS-232 hoặc 000h (12 bits) theo chuẩn LIN.

Bộ dao động bắt đầu hoạt động cũng phải được xem xét, đặc biệt là ứng dụng trong việc sử dụng bộ dao động bắt đầu ngưng hoạt động (i.e., XT or HS mode). Kí tự ngắt đồng bộ (tín hiệu kích hoạt ) phải đủ dài và sau đó phải cho phép đủ thời gian để cho phép bộ dao động bắt đầu và cung cấp giá trị khởi tạo cho EUSART. • Cần phải đặc biệt thận trọng khi sử dụng bit WUE .

Thời gian của sự kiện bit WUE và bit RCIF có thể bị rối loạn khi nó xác định giá trị của dữ liệu nhận when it comes to determining the validity of

received data. Như đã lưu ý, set bit WUE khi sử dụng EUSART . Bit WUE được xóa sau khi trên chân RX/DT xuất hiện sườn lên. Điều kiện của ngắt là nó phải được xóa bằng cách đọc thanh ghi RCREG. Thông thường , dữ liệu trong RCREG sẽ là dữ liêu giả và nên được bỏ.

Thực tế là bit WUE đã được xóa (hoặc vẫn được set) và cờ RCIF được set nên không được sử dụng như dữ liệu ban đầu trong thanh ghi RCREG. Người sử dụng nên xem xét các triển khai phương pháp song song trong firmware (là phần mềm nhớ trong bộ nhớ chỉ đọc) để nhận dữ liệu nguyên vẹn.

Để đảm bảo rằng không bị mất dữ liệu, kiểm tra bit RCIDL để xác nhận rằng một hoạt động nhận dữ liệu là không xảy ra trong quá trình này. Nếu hoạt động nhận không xảy ra thì bit WUE có thể sau đó được đặt trước khi vào chế độ Sleep • KÍ TỰ NGẮT LIÊN TIẾP

Module EUSART có thể gửi kí tự ngắt liên tiếp đặc biệt . Kí tự ngắt này cần cho chuẩn LIN. Kí tự ngắt truyền bao gồm bit Start theo sau là 12 bit và một bit Stop. Khung kí tự ngắt được gửi bất cứ khi nào bit SENDB và bit TXEN (TXSTA<3> và TXSTA<5>) được set trong khi thanh ghi dịch truyền được nạp dữ liệu . Chú ý rằng giá trị dữ liệu ghi vào thanh TXREG sẽ được bỏ qua và tất cả các bit ‘0’s(kí hiệu cho các bit) sẽ được truyền. Bit SENDB sẽ được tự động reset bởi phần cứng bit Stop tương ứng được gửi. Điều này cho phép người sử dụng nạp lại giá trị truyền FIFO với byte truyền tiếp theo sau kí tự ngắt (thông thường kí tự đồng bộ chỉ rõ trong LIN). Chú ý rằng giá trị dữ liệu ghi vào TXREG cho kí tự ngắt được bỏ qua. Cách viết đơn giản chỉ phục vụ cho các mục đích khởi động đơn giản.

Bit TRMT để chỉ ra rằng khi quá trình truyền là không hoạt động hoặc chế độ Idle,giống như quá trình truyền bình thường . Xem hình 18-10 cho thời gian của chuỗi kí tự ngắt. • Ngắt và truyền đồng bộ liên tiếp.



Sau khi có ngắt thì chuỗi liên tiếp sẽ được gửi bắt đầu bằng khung thông điệp , sau đó là byte n Auto-Baud Sync . Đây một số thành phần chính thông thường của một LIN bus. 1. Cấu hình EUSART để có chế độ mong muốn. 2. Set bit TXEN và bit SENDB để đặt chế độ kí tự ngắt. 3. Nạp vào TXREG một kí tự giả để bắt đầu truyền (giá trị này sẽ được loại bỏ ). 4. Ghi ‘55h’ vào TXREG để nạp kí tự đồng bộ vào đệm truyền FIFO. 5. Sau khi ngắt được gửi , bit SENDB được reset bởi phần cứng. Kí tự đồng bộ bây giờ được truyền trong chế độ cấu hình sẵn rồi. Khi thanh ghi TXREG trở nên rỗng, được biết bởi bit TXIF, byte dữ liệu tiếp theo có thể ghi vào TXREG.

• NHẬN MỘT KÍ TỰ NGẮT.

Module USART mở rộng có thể nhận một kí tự ngắt bằng hai cách. Phương pháp đầu tiên là cấu hình tốc độ baud bằng 9/13 tần số bình thường. Điều này cho phép bit Stop truyền đúng vị trí lấy mẫu (13 bits cho bit Start chống ngắt và 8 bit dữ liệu cho dữ liệu bình thường).

Phương pháp thứ 2 sử dụng đặc điểm của tự động kích hoạt ( auto-wake-up) mô tả trong mục 18.2.4 “Auto-Wake-up on Sync Break Character”. Bởi việc cho phép đặc điểm này, EUSART sẽ lấy mẫu ở hai lần truyền tiếp theo trên RX/DT,bởi vì ngắt RCIF và nhận dữ liệu ở byte tiếp theo sau một ngắt khác.

Chế độ đồng bộ chính EUSART Chế độ đồng bộ chính được nhập vào bằng cách set bit CSRC (TXSTA<7>). Trong

chế độ này , dữ liệu được truyền theo phương thức bán song công (truyền và nhận chỉ được xảy ra vào một thời điểm). Khi truyền dữ liệu , quá trình nhận bị cấm và ngược lại . Chế độ đồng bộ được cho phép bằng cách set bit SYNC (TXSTA<4>). Ngoài ra, bit cho phép SPEN (RCSTA<7>) được set để cấu hình cho chân TX và chân RX tương ứng với đường xung nhịp CK (clock) và đường dữ liệu DT (data) . Chế độ chính chỉ ra rằng quá trình truyền chính tạo xung nhịp trên đường CK. Chiều xung nhịp được chọn bằng bit TXCKP (BAUDCON<4>); đặt bit

TXCKP để đặt trạng thái Idle trên CK như mức cao, trong khi xóa trạng thái Idle như là mức thấp. Sự chọn này được cung cấp để hỗ trợ thiết bị Microwire devices với module này. • EUSART SYNCHRONOUS MASTER TRANSMISSION

Khối biểu đồ truyền EUSART đưa ra trên hình 18-3. Trung tâm của khối truyền là thanh ghi dịch ( nối tiếp) TSR. Thanh ghi dịch thu được dữ liệu từ thanh ghi đệm



đọc/ghi TXREG. Thanh ghi TXREG được nạp dữ liệu từ phần mềm . Thanh ghi TSR không được nạp dữ liệu cho đến khi bit cuối cùng được truyền từ lần nạp trước. Ngay khi bit cuối cùng được truyền, thanh ghi TSR được nạp giá trị mới từ TXREG (nếu cho phép ).

Một khi thanh ghi TXREG truyền dữ liệu cho thanh ghi TSR (xảy ra trong một TCY), thanh ghi TXREG bị trống và bit cờ TXIF (PIR1<4>) được set . Ngắt có thể được cho phép hoặc không cho phép bằng cách đặt hoặc xóa bit cho phép ngắt TXIE (PIE1<4>). TXIF được set cho dù trạng thái của bit cho phép ngắt TXIE thế nào;nó có thể được xóa trong phần mềm. Nó chỉ sẽ được reset khi dữ liệu mới được nạp lại thanh ghi TXREG .

Trong khi bit cờ TXIF báo trạng thái của thanh ghi TXREG thì bit khác là bit TRMT (TXSTA<1chỉ trạng thái thanh ghi TSR . Thanh ghi TRMT chỉ được đọc khi bit báo trạng thái thanh khi TSR là trống rỗng được set. Không có ngắt logic nào được tạo ra từ bit này vì vậy người sử dụng phải giám sát bit này để xác định thanh ghi TSR có rỗng không. Thanh ghi TSR không được cho sẵn trong bộ nhớ vì vậy nó không có sẵn cho người sử dụng. Thiết lập chế độ truyền đồng bộ chủ: 1. Khởi tạo cho thanh ghi SPBRGH:SPBRG để có tốc độ baud thích hợp. set hoặc xóa bit BRGH và BRG16 để có được tốc độ baud mong muốn. 2. Cho phép cổng nối tiếp chính đồng bộ bằng cách set bit SYNC, SPEN và CSRC. 3. Nếu muốn có ngắt, set bit cho phép TXIE. 4. Set bit RX9 để cho phép nhận 9 bit. 5. Cho phép truyền bằng cách set bit TXEN. 6. Nếu chọn truyền 9 bit trong khung dữ liệu ,thì bit thứ 9 sẽ được nạp vào bit TX9D. 7. Bắt đầu truyền bằng cách nạp dữ liệu vào thanh ghi TXREG . 8. Nếu sử dụng ngắt thì phải đảm bảo rằng các bit GIEvà PEIE trong thanh ghi INTCON (INTCON<7:6>) phải được set. • CHẾ ĐỘ NHẬN ĐỒNG BỘ MASTER

Một khi chế độ đồng bộ được chọn, nhận dữ liệu được cho phép bằng cách set bit Single Receive Enable SREN (RCSTA<5>), hoặc bit cho phép tiếp tục nhận CREN (RCSTA<4>). Dữ liệu là các mẫu trên chân RX khi có sườn xuống của xung nhịp. Nếu bit cho phép SREN được set ,chỉ khi có từ đơn được nhận. Nếu bit cho phép CREN được set, quá trình nhận sẽ tiếp tục cho đến khi bit CREN được xóa. Nếu cả hai bit được set , thì CREN được ưu tiên. Thiết lập chế độ nhận đồng bộ Master: 1. Khởi tạo cho thanh ghi SPBRGH:SPBRG để có tốc độ baud thích hợp. set hoặc xóa bit BRGH và BRG16 để có được tốc độ baud mong muốn. 2. Cho phép cổng nối tiếp chính đồng bộ bằng cách set bit SYNC, SPEN và CSRC. 3. Chắc chắn rằng bit CREN và SREN được xóa. 4. Nếu cho phép ngắt, set bit RCIE. 5. Set bit RX9 để cho phép nhận 9 bit. 6. Nếu nhận riêng rẽ , set bit SREN. Để tiếp tục nhận set bit CREN. 7. Bit cờ ngắt RCIFsẽ được set khi quá trình nhận hoàn thành và một ngắt sẽ được phát ra nếu bit cho phép RCIE đã được set. 8. Đọc thanh ghi RCSTA để xác định lỗi trong quá trình nhận, hoặc đọc bit dữ liệu thứ 9 (nếu có thể dùng).



9. Đọc 8 bit dữ liệu nhận bằng cách đọc thanh ghi RCREG . 10. Nếu có lỗi thì xóa lỗi bằng cách xóa bit CREN . 11. Nếu sử dụng ngắt thì phải đảm bảo rằng các bit GIEvà PEIE trong thanh ghi INTCON (INTCON<7:6>) phải được set. • Chế độ đồng bộ Slave của EUSART.

Chế độ đồng bộ Slave được đưa vào hoạt động bằng cách xóa bit CSRC (TXSTA<7>). Chế độ này khác với chế độ đồng bộ Master

Synchronous Master mode trong đó xung nhịp được cung cấp từ bên ngoài ở chân CK (thay vì cung cấp từ bên trong trong chế độ Master ). Điều này cho phép thiết bị truyền và nhận dữ liệu trong chế độ tiết kiệm năng lượng. • CHẾ ĐỘ TRUYỀN ĐỒNG BỘ SLAVE CỦA EUSART.

Hoạt động của chế độ Master và Slave là giống nhau , ngoại trừ trong chế độ Sleep. Nếu hai từ được viết lên TXREG và sau đó chế độ SLEEP hướng dẫn được thực

hiện như sau: a) Từ đầu tiên sẽ ngay lập tức được chuyển vào thanh ghi TSR và truyền. b) Từ thứ hai còn lại ở trong thanh ghi TXREG . c) Bit cờ TXIF sẽ không được set. d) Khi từ thứ nhất được truyền khỏi thanh ghi TSR,thanh ghi TXREG sẽ truyền từ thứ hai cho thanh ghi TSR và bit cờ TXIF bây giờ sẽ được set. e) Nếu bit cho phép TXIE được set , ngắt sẽ kích hoạt chip từ chế độ Sleep. Nếu ngắt toàn cục được cho phép , chương trình sẽ phân nhánh vector ngắt .

Thiết lập chế độ truyền đồng bộ Slave: 1. Cho phép cổng nối tiếp Slave bằng cách set bit SYNC và bit SPEN và xóa bit CSRC. 2. Xóa bit CREN và bit SREN. 3. Nếu cho phép ngắt, set bit TXIE. 4. Set bit RX9 để cho phép nhận 9 bit. 5. Cho phép truyền bằng cách set bit cho phép TXEN . 6. Nếu chọn truyền 9 bit được chọn ,bit thứ 9 được nạp từ bit TX9D. 7. Bắt đầu truyền bằng cách nạp dữ liệu cho thanh TXREG. 8. Nếu sử dụng ngắt thì phải đảm bảo rằng các bit GIEvà PEIE trong thanh ghi INTCON (INTCON<7:6>) phải được set.

• CHẾ ĐỘ NHẬN ĐỒNG BỘ SLAVE CỦA EUSART. Hoạt động của chế độ Master và Slave là giống nhau , ngoại trừ trong chế độ Sleep

hoặc chế độ Idle và bit SREN là bit “ don’t care ” trong chế độ Slave. Nếu nhận được cho phép bởi việc set bit CREN bit ưu tiên chế đô hoặc chế độ Idle

, sau khi một từ có thể nhận trong chế độ tiết kiệm năng lượng. Một khi một từ được nhận , thanh ghi RSR sẽ truyền dữ liệu cho thanh ghi RCREG ; nếu bit cho phép RCIE được set, ngắt được phát sẽ được kích hoạt chíp trong chế độ tiết kiệm năng lượng. Nếu ngắt toàn cục được cho phép , chương trình sẽ phân nhánh vector ngắt . Thiết lập chế độ nhân đồng bộ Slave : 1. Cho phép cổng nối tiếp Slave bằng cách set bit SYNC và bit SPEN và xóa bit CSRC. 2. Nếu cho phép ngắt, set bit cho phép RCIE. 3. Set bit RX9 để cho phép nhận 9 bit. 4. Cho phép nhận bằng cách set bit cho phép CREN .



5. Bit cờ RCIF sẽ được set khi nhận hoàn thành . Một sẽ được phát nếu bit cho phép RCIE được set . 6. Đọc thanh ghi RCSTA để nhận bit thứ 9 ( nếu cho phép ) và được xác định nếu có lỗi xảy ra trong quá trình nhận. 7. Đọc 8 bit dữ liệu nhận bằng cách đọc thanh ghi RCREG . 8. Nếu có lỗi xảy ra ,xóa lỗi bằng cách xóa bit CREN. 9. Nếu sử dụng ngắt thì phải đảm bảo rằng các bit GIEvà PEIE trong thanh ghi INTCON (INTCON<7:6>) phải được set.

1.2.7. Module chuyển đổi tưong tự sang số 10 bit (A/D) Module chuyển đổi tương tự sang số (A/D) có 10 đầu vào trong thiết bị 28 chân và

có 13 đầu vào trong thiết bị 40/44 chân . Chế độ này cho phép trao đổi tín hiệu tương tự đầu vào tương đương với 10 bit số. Module có năm thanh ghi:

• A/D Thanh ghi kết quả cao (ADRESH) • A/D Thanh ghi kết quả thấp (ADRESL) • A/D Thanh ghi điều khiển 0 (ADCON0) • A/D Thanh ghi kết quả thấp 1 (ADCON1) • A/D Thanh ghi điều khiển 2 (ADCON2)

Thanh ghi ADCON0 trong thanh ghi 19-1, điều khiển hoạt động của module A/D. Thanh ghi ADCON1 trong thanh ghi 19-2,cấu hình chức năng của các chân ở cổng. Thanh ghi ADCON2 chỉ ra trong thanh ghi 19-3, cấu hình cho nguồn xung A/D , phần mền sẽ thu thập thời gian và hiệu chỉnh. Thanh ghi ADCON0

bit 7-6 Unimplemented: mang giá trị ‘0’ bit 5-2 CHS3:CHS0: bit lựa chọn kenh tương tự

0000 = Channel 0 (AN0) 0001 = Channel 1 (AN1) 0010 = Channel 2 (AN2) 0011 = Channel 3 (AN3) 0100 = Channel 4 (AN4) 0101 = Channel 5 (AN5) (1,2) 0110 = Channel 6 (AN6) (1,2) 0111 = Channel 7 (AN7)(1,2) 1000 = Channel 8 (AN8) 1001 = Channel 9 (AN9) 1010 = Channel 10 (AN10) 1011 = Channel 11 (AN11) 1100 = Channel 12 (AN12) 1101 = Không xác định(2)



1110 = Không xác định (2) 1111 = Không xác định (2)

bit 1 GO/DONE: A/D trạng thái bit chuyển đổi Khi bit ADON = 1:

1 = A/D đang trong quá trình chuyển đổi. 0 = A/D Idle

bit 0 ADON: bit hoạt động A/D 1 = A/D Module chuyển đổi được cho phép. 0 = A/D Module chuyển đổi không cho phép .

Thanh ghi ADCON1

bit 7-6 Unimplemented: mang giá trị ‘0’ bit 5 VCFG1: Bit cấu hình điện áp chuẩn (VREF- source)

1 = VREF- (AN2) 0 = VSS

bit 4 VCFG0: bit cấu hình điên áp chuẩn (VREF+ source) 1 = VREF+ (AN3) 0 = VDD

bit 3-0 PCFG3:PCFG0: A/D Những bít cấu hình điều khiển cổng:

Thanh ghi ADCON2



bit 7 ADFM: bit chọn định dạng cho A/D 1 = Căn chỉnh bên phải 0 = Căn chỉnh bên trái

bit 6 Unimplementedânmng giá trị ‘0’ bit 5-3 ACQT2:ACQT0:bit lựa chịn thời gian thu nhận A/D

111 = 20 TAD 110 = 16 TAD 101 = 12 TAD 100 = 8 TAD 011 = 6 TAD 010 = 4 TAD 001 = 2 TAD 000 = 0 TAD

bit 2-0 ADCS2:ADCS0: bít lựa chọn xung chuyển đổi A/D 111 = FRC ( xung dẫn xuất từ bộ dao động A/D RC ) 110 = FOSC/64 101 = FOSC/16 100 = FOSC/4 011 = FRC 010 = FOSC/32 001 = FOSC/8 000 = FOSC/2

Điện áp chuẩn tương tự được chọn bởi phần mềm là một trong hai mức tích cưc của thiết bị cung cấp điện áp là tích cực dương và tích cực âm (VDD và VSS), hoặc mức điện áp trên các RA3/AN3/ VREF+ và các chân RA2/AN2/VREF-/CVREF .

Bộ biến đổi tương tự số A/D có đặc điểm là có thể hoạt động khi thiết bị ở chế độ Sleep . Hoạt động trong chế đô Sleep, xung nhịp chuyển đổi A/D có thể được lấy từ bộ dao động RC bên ngoài của bộ chuyển đổi A/D.

Đầu ra của mẫu và giá trị giữ được lấy từ đâu vào của bộ chuyển đổi, mà nó đưa ra thông qua việc lấy xấp xỉ.

Môt thiết bị được reset thì buộc phải reset tất cả các thanh ghi trạng thái của nó .Khi module A/D module bị tắt và bất cứ quá trình chuyển đổi nào cũng bị bỏ . Mỗi cổng được nối với bộ biến đổi A/D có thể cấu hình như một đầu vào tương tự hoặc như cổng và ra số. Thanh ghi ADRESH và thanh ghi ADRESL chứa kết quả của chuyển đổi A/D.Khi chuyển đổi A/D hoàn thành kết quả được nạp vào cặp thanh ghi ADRESH:ADRESL ,bit GO/DONE ( thanh ghi ADCON0 ) được xóa và bit cờ ngắt A/D ( ADIF) được set. Sơ đồ khối của module trong hình 19-1. • Yêu cầu khi sử dụng bộ thu nhận A/D

Đối với bộ A/D để đảm bảo độ chính xác tụ nạp điên phải được cho phép nạp đầy mức điện áp đầu vào . Module vào tương tự trong hình 19-3. Trở kháng nguồn (RS) và trở kháng bên trong công tắc lấy mẫu (RSS) ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian nạp CHOLD. Trở kháng trên các công tắc lấy mẫu (RSS) thay đổi khác nhau trên thiết điên áp khác nhau (VDD). Trở kháng nguồn ảnh hưởng trực tiếp đến điện áp offset ( điện áp lệch) ở đầu vào tương tự (rò điện trên chân ). Giá trị trở kháng lớn nhất cho phép của nguồn tương tự là 2.5 kΩ . Sau khi kênh đầu vào tương tự được chọn ( thay



đổi ), kênh này phải lấy mẫu trong thời gian nhỏ nhất yêu cầu trước khi bắt đầu chuyển đổi .

Tính toán thời gian nhỏ nhất yêu cầu To calculate the minimum acquisition time, Công thức 19-1 có thể được sử dụng . Trong công thức này cho rằng 1/2 bit có trọng số lớn ( LSb error ) được sử dụng (1024 bước cho A/D). 1/2 bit có trọng số lớn lỗi là lỗi lớn nhất cho phép của A/D đáp ứng độ phân giải đã định . Ví dụ 19-3 chỉ ra cách tính thời gian bé nhất cần thiết TACQ. Tính toán này dựa trên các giả thiết thông số hệ thống sau:

− CHOLD = 25 pF − Rs = 2.5 kΩ − Conversion Error ≤ 1/2 LSb − VDD =5V → Rss = 2 kΩ − Temperature = 85°C (system max.)

EQUATION:ACQUISITION TIME

EQUATION:A/D MINIMUM CHARGING TIME

EQUATION:CALCULATING THE MINIMUM REQUIRED ACQUISITION TIME

• Chọn và cấu hình thời gian cần thiết .

Thanh ghi ADCON2 cho phép cho phép người sử dụng chọn được thời gian cần thiết và thời gian này xảy ra mỗi lần bit GO/DONE được set . Nó cũng cho người sử dụng lựa chọn sử dụng tự động xác định thời gian cần thiết . Thời gian nhận được phải được đặt với bit ACQT2:ACQT0

( ADCON2 <5:3>), nó cung cấp một dải của 2 đến 20 TAD. Khi bit GO/DONE được set, module A/D tiếp tục lấy mẫu đầu vào để chọn thời gian ,sau đó tự động bắt đầu quá trình chuyển đổi .

Khi thời gian thu nhận được lập trình , có thể không cần đợi một thời gian thu nhận từ lúc chọn kênh đến lúc set bit GO/DONE .

Chế độ chọn thời gian thu nhận bằng tay được chọn khi ACQT2 :ACQT0 = 000. Khi bit GO/DONE được set, mẫu sẽ ngừng nhận và quá trình nhận được bắt đầu . Người sử phải có trách nhiệm đảm bảo thời gian thu nhận cần thiết phải qua thời điểm chọn kênh và set bit GO/DONE . Sự lựa chọn này cũng mặc định thiết lập lại trạng



thái của bit ACQT2:ACQT0 và tương thích với thiết bị mà không cung cấp cho lập trình thời gian thu nhận.

Trong cả hai trường hợp ,khi chuyển đổi hoàn thành thì bit thì bit GO/DONE được xóa, cờ ADIF được set và A/D bắt đầu lấy mẫu được chọn một

lần nữa . Nếu thời gian thu nhận được lập trình , không có gì để xác định nếu thời gian thu nhận đã kết thúc nếu quá trình truyền đã bắt đầu . • Chọn xung nhịp chuyển đổi A/D .

Thời gian A/D chuyển đổi một bit được xác định như là một TAD. Và thời gian A/D truyền 10-bit cần là 11 TAD.

Nguồn xung nhịp A/D chuyển được phần mềm chọn . Có bảy thời gian lựa chọn cho TAD:

•2 TOSC •4 TOSC •8 TOSC •16 TOSC •32 TOSC •64 TOSC • Bộ tạo dao động RC .

Kiểm tra bộ chuyển đổi A/D , xung nhịp bộ chuyển đổi A/D (TAD) phải ngắn nhất có thể nhưng lớn hơn thời gian nhỏ nhất TAD ( xem tham số 130 để biết thêm thông tin).

Bảng 19-1 chỉ ra rằng tổng thời gian TAD nhận được từ tần số thiết bị hoạt động và nguồn xung nhịp A/D được chọn.

• Hoạt động trong các chế độ quản lí nguồn.

Chọn chế độ thời gian thu nhận tự động và xung nhịp chuyển đổi A/D được xác định một phần từ xung nhịp nguồn và tần số trong chế độ quản lí nguồn .

Nếu bộ A/D phải hoạt động trong khi thiết bị trong chế độ quản lí nguồn thì bit ACQT2:ACQT0 và bit ADCS2:ADCS0 bits trong thanh ghi ADCON2 phải được cập nhập phù hợp với nguồn xung được sử dụng trong chế độ này . Sau khi nhập chế độ ,bộ A/D thu nhân hoặc chuyển đổi có thể bắt bắt đầu hoạt động . Khi nó hoạt động xung nhịp của thiết bị nên tiếp tục giữ bằng xung nhịp của nguồn cho đến khi quá trình chuyển đổi được hoàn thành .

Nếu muốn ,thiết bị có thể đặt vào chế độ Idle tương ứng trong quá trình chuyển đổi. Nếu tần số xung nhịp thiết bị là thấp hơn 1 MHz, và nguồn xung nhịp RC của



A/D được chọn .Hoạt động trong chế độ Sleep cần chọn nguồn xung nhịp FRC của A/D . Nếu bit ACQT2:ACQT0 được set thành ‘000’ và quá trình chuyển đổi được bắt đầu , thì quá trình chuyển đổi sẽ được trễ trong một chu kì lệnh cho phép thực hiện lệnh SLEEP để đi vào chế độ Sleep . Bit IDLEN(OSCCON<7>) phải đã được xóa trước khi quá trình chuyển đổi.

• Cấu hình các chân của cổng tương tự. Các thanh ghi ADCON1, TRISA, TRISB và TRISE dùng để cấu hình cho các

chân của cổng tương tự số A/D . Các chân khi mà làm việc như cổng vào cần phải set các bit TRIS tương ứng (đầu vào). Nếu bit TRIS bị xóa ,mức cổng ra số ( VOH hoặc VOL ) sẽ được bị biến đổi . Hoạt động của A/D độc lập với trạng thái của bit CHS3:CHS0 và bit TRIS .

• Sự biến đổi A/D Hình 19-4 minh họa hoạt động của bộ biến đổi A/D sau khi bit GO/DONE được set

và bit ACQT2:ACQT0 được xóa. Một sự biến đổi được bắt đầu sau khi lệnh cho phép đi vào chế độ Sleep . Hình 19-5 minh họa hoạt động của bộ biến đổi sau khi bit GO/DONE đã được set và bit ACQT2:ACQT0 được set thành ‘010’, và chọn thời gian thu nhận bằng 4TAD trước khi chuyển đổi bắt đầu .

Xóa bit GO/DONE trong quá trình chuyển đổi sẽ bỏ qua dòng chuyển đổi . Cặp thanh ghi kết quả của chuyển đổi A/D sẽ không được cập nhật khi mẫu chuyển đổi mới hoàn thành một phần . Điều này có nghĩa rằng thanh ghi ADRESH:ADRESL sẽ tiếp tục chứa giá trị của lần chuyển đổi trước (hoặc giá trị đã ghi vào thanh ghi ADRESH:ADRESL ).

Sau khi chuyển đổi A/D được hoàn thành hoặc hủy bỏ , thời gian chờ 2TAD là cần thiết trước lần thu nhận tiếp theo có thể bắt đầu . Sau thời gian chờ này , kênh thu nhận được chọn thì tự động bắt đầu hoạt động .

• Phóng điện Giai đoạn phóng điện được sử dụng để khởi tạo giá trị cho dãy tụ điện.Dãy tụ điện

này được phóng điện trước tất cả các mẫu . Đặc điểm này giúp tối ưu hóa bộ khuếch đại,như là mạch cần để nạp mảng tụ điện ,chứ không phải nạp /phóng điện dựa trên sự đo lường giá trị .

• Sử dụng Trigger CCP2 Một bộ chuyển đổi A/D có thể được khởi động bằng cách kích hoạt sự kiện đặc

biệt của module CCP2 . Sự kiện này cần các bit CCP2M3:CCP2M0 (CCP2CON<3:0>) được lập trình bằng ‘1011’và module A/D được cho phép (bit ADON được set ). Khi kích hoạt xảy ra ,bit GO/DONE sẽ được set , bắt đầu quá trình nhận và chuyển đổi , bộ đếm của Timer1 (hoặc Timer3) được reset về không. Timer1



(hoặc Timer3) được reset tự động lặp lại chu kì chuyển đổi với mục đích tối ưu hóa phần mềm(chuyển ADRESH:ADRESL đến vị trí mong muốn ). Kênh đầu vào tương tự tương ứng phải được chọn và chu kì chuyển đổi nhỏ nhất cũng được đặt bởi người sử dụng, thời gianTACQ tương ứng được chọn trước khi sự kiện kích hoạt đặc biệt set bit GO/DONE (bắt đầu quá trình chuyển đổi ).

Nếu module A/D không được cho phép hoạt động (bit ADON được xóa), sự kiện kích hoạt ngắt đặc biệt sẽ bị bỏ qua bởi module A/D, nhưng vẫn reset bộ đếm của Timer1 (hoặc Timer3) .

----------------------------o0o---------------------------

Thiết kế bộ điều khiển PID số trên nền vi điều khiển PIC


Chương 2: Thiết kế bộ điều khiển PID số 2.1 Thiết kế mô hình phần cứng mạch điều khiển

2.1.1. Yêu cầu thiết kế Khi thiết kế một kit điều khiển thành phần trung tâm là vi điều khiển để cho phép

có thể cài đặt nhiều thuật toán điều khiển thì trước tiên yêu cầu vi diều khiển phải tính toán nhanh, dung luợng bộ nhớ lớn hoặc có thể mở rộng được bộ nhớ với dòng chip Pic mới thì cơ bản đáp ứng yêu cầu này. Bên cạnh đó kit điều khiển cũng phải có khả năng giao tiếp với nhiều đối tượng và thiết bị cảm biến khác nhau, hiển thị các tham số chế độ hoạt động đồng thời có khả năng có thể giao tiếp máy tính thực hiện chức năng điều khiển giám sát …Trên cơ sỏ đó việc thiết kế kit điều khiển trong đồ án thieets kế đảm bảo chức năng:

- Kit có các đầu vào tương tự theo các chuẩn công nghiệp 0-20mA, 4 -20mA, 0-10V và đầu vào đo điện trở, bên cạnh đó là các đầu vào số cho phép thu thập các giá trị logic số, đếm xung, nhận tín hiệu ngắt từ bên ngoài.

- Kit có các đầu ra tương tự theo các chuẩn công nghiệp 0-20mA, 4 -20mA, 0 -10V, các đầu ra số, bao gồm đầu ra logic số, đầu ra xung cho phép băm xung hoặc phát tần số.

- Kit giao tiếp với máy tính qua cổng nối tiếp RS 232, cho phép gửi và nhận dữ liệu với máy tính.

- Kit có các phần tử cho phép hiển thị là LCD hoặc LED . - Kit có khối bàn phím cho phép nhập một số tham số và chế độ hoạt động. - Kit có các chân vào ra cho phép kết nối một số modul chức năng khác…

Như vậy mô hình khối chức năng của kit mạch điều khiển có dạng:

Hình 2.1 Mô hình khối mạch điều khiển



Cấu tạo của kít điều khiển : Ở đây các đầu vào-ra tương tự là các tín hiệu chuẩn điều khiển 0-20mA, 4 -20mA, 0-10V còn các đầu vào ra số là các tín hiệu logic hoặc xung số. Khối vi điều khiển trung tâm là thành phần quan trọng nhất của kit nó giám sát thu thập xử lý dữ liệu từ cảm biến và cơ cấu chấp hành để điều khiển truyền thông nối tiếp với máy tính qua chuẩn RS232. Bàn phím và LCD là hai modul tác dụng hỗ trợ quá trình điều khiển và giám sát hệ thống hoạt động.

2.1.2. Các khối chức năng trên kit điều khiển a) Khối vi điều khiển trung tâm

Hinh 2.2.Sơ đồ khối vi điều khiển trung tâm

Khối vi điều khiển trung tâm có nhiệm vụ điều khiển quản lý, giám sát, điều khiển hoạt động toàn bộ các modul sử dụng trong mạch có nghĩa là mọi hoạt động trong hệ thống trên cơ sở diều khiển Pic18F4520. Ngoài ra:

- Vi điều khiển Pic18F4520 sử dụng mạch dao động thạch anh ngoài tần số 10MHz.

- Sử dụng mạch nạp PicKit2 riêng để nạp chương trình cho PIC18F4520

Hinh 2.3 Mạch nạp cho vi điều khiển trung tâm



b) Khối giao tiếp máy tính qua cổng nối tiếp

Hinh 2.4 Khối giao tiếp máy tính Max232 Cổng nối tiếp của máy tính là cổng COM( Comunication Port) để giao tiếp dữ

liệu hai chiều giữa máy tính PC và ngoại vi với nhiều ưu điểm . Ngày nay, mỗi máy tính cá nhân đều có một hoặc một vài cổng nối tiếp theo chuẩn RS-232 (cổng COM), có thể sử dụng để kết nối với các thiết bị ngoại vi hoặc các máy tính khác. Nhiều thiết bị công nghiệp cũng tích hợp cổng RS-232 phục vụ cho công việc lập trình hoặc tham số hóa.

Cấu tạo cổng COM - TxD (Transmit Data): đường gửi dữ liệu - RxD (Receive Data): đường nhận dữ liệu - RTS (Request To Send): Yêu cầu gửi; bộ truyền đặt đường này lên mức

hoạt động khi sẵn sàng truyền dữ liệu. - CTS (Clear To Send): Xoá để gửi; bộ nhận đặt đường này lên mức hoạt

động để thông báo cho bộ truyền là nó sẵn sàng nhận dữ liệu.

Hình 2.5 : Cấu tạo cổng COM



- DSR (Data Set Ready): Dữ liệu sẵn sàng; tính hoạt động giống với CTS nhưng được kích hoạt bởi bộ truyền khi nó sẵn sàng nhận dữ liệu.

- SG (Signal Ground): Đất của tín hiệu. - DCD (Data Carrier Detect): Phát hiện tín hiệu mang dữ liệu. - DTR (Data Terminal Ready): Đầu cuối dữ liệu sẵn sàng; tính hoạt động

giống với RTS nhưng được kích hoạt bởi bộ nhận khi muốn truyền dữ liệu.

- RI (Ring Indicate): Báo chuông, cho biết là bộ nhận đang nhận tín hiệu rung chuông.

Cổng nối tiếp có nhiều ưu điểm và đặc điểm nổi trội: - Tính chống nhiễu tương đối tốt, khoảng cách truyền xa hơn cổng song song. - Số lượng dây kết nối ít tối thiểu 3 dây: TxD, RxD , GND. - Ghép nối dễ dàng vi điều khiển hoặc PLC. - Có khả năng kết nối mạng…

Trong sơ đồ mạch giao tiếp máy tính này chúng ta sử dụng 3 dây truyền nhận dừ liệu TxD, RxD, GND không dùng chế độ bắt tay phần cứng, nếu khi cần bắt tay chúng ta có thể sử dụng phần mềm. Ngày nay vi xử lý và máy tính tốc độ hoạt độngcao không nư trước lên thuận lợi khi chúng ta truyền nhận .

Trên vi điều khiển chúng ta sử dụng modul USART giao tiếp bất đồng bộ máy tính cài đặt thông số: tốc độ 9600 baud, 1bit start, 1 bit stop, 8 bit dữ liệu không sủ dụng bit Parity.

c) Khối bàn phím

Hinh 2.6 Modul bàn phím



Nguyên tắc sử dụng khố bàn phím là :Dùng ngắt để nhận biết có phím nhấn. Ban đầu khởi tạo các COL1 : COL4 là 0000, và ngắt ngoài INT0 được kích hoạt khi có sườn xuống (1 0). Khi nhấn một phím bất kỳ thì chân INT0 xuât hiện sườn xuống chương trình chuyển sang phục vụ ngắt. Trong thủ tục ngắt ta xác định phím nào được nhấn, để xác định được ta cần xác định ra hàng và cột của phím được nhấn. Đầu tiên ta kiểm tra các hàng ROW1 ROW4 nếu hàng nào có giá trị bằng “0” thì hàng đó có phím nhấn. Tiếp theo ta xác định cột, đầu tiên ta cho COL1=1 và COL2=COL3=COL4=0 sau đó kiểm tra tích ROW1*ROW2* ROW3*ROW4, nếu tích bằng “1” thì cột 1 có phím nhấn, từ đó xác định được phím nào đã nhấn. Nếu tích đó bằng “0” thì không phải cột 1 có phím nhấn, ta lại chuyển sang kiểm tra cột 2 với COL2=1 và COL1=COL3=COL4=0. Cứ tiếp tục như vậy ta sẽ xác định được cột có phím nhấn.

d) Khối hiển thị LCD 2x16(2 dòng, 16cột)

LCD làm việc chế độ 8 bit ghép nối Port D của vi điều khiển trung tâm

Bảng sơ lược chức năng LCD 2x16



Hình 2.7 Khối hiển thị LCD - Sử dụng một biến trở 100K điều chỉnh độ tương phản của LCD. - Chỉ dùng LCD để hiển thị (Write) nên chân R/W được nối mass.

e) Khối mạch động lực điều khiển

Hinh 2.8 Khối thiết bị chấp hành Khối mạch lực này làm việc đúng theo nguyên lý trình cơ cấu chấp hành (IC L298)

trình bày chương 3 ứng dụng bộ điều khiển PID số điều khiển động cơ một chiều .

f) Khối nguồn 12V/5V

Hình 2.9 Sơ đồ khối nguồn



Trong mạch sử dụng hai modul nguồn 5V(cung cáp mạch điều khiển) và 12V(cung cấp cho động cơ):

- Mạch cung cấp đầu ra 5V cho mạch điều khiển: điện áp đầu vào xoay chiều khoảng 18-24V xoay chiều lấy từ biến áp, qua chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ bằng cầu diode, thu được điện áp 1 chiều 18 - 24V sau đó qua IC ổn áp LM7805 mắc song song để thu được điện áp đầu ra 5V. Trước IC ổn áp ta mắc thêm trở nhiệt và diode để tản nhiệt 1 phần cho IC và bảo vệ ngăn dòng đánh ngược. Ở đầu vào và đầu ra của IC ổn áp đều mắc thêm tụ, gồm cả tụ hóa (có phân cực) và tụ keo (không phân cực) để ổn định điện áp. Ngoài ra còn thêm đèn báo và công tắc bật, và cầu chì bảo vệ đầu vào khi lấy nguồn từ biến áp.

- Mạch nguồn 12V cũng tương tự hoạt động như trên nhưng thay vì dùng ICLM7805 chúng ta dùng LM7812 tạo nguồn 12V điều khiển động cơ.

g) Các khối khác

Trên Kit còn có một số khối phụ khác như còi chip, led, ADC, ISP&ISCP để kết nối mạch nạp ngoài cho Chip, hai chân vào ra cho phép kết nối đầu vào ra khác, Encoder, truyền thông cổng Com.

Sơ đồ nguyên lý kit điều khiển



Sơ đồ mạch in hai lớp

2.2 Thiết kế phần mềm trên nền vi điều khiển PIC

2.2.1. Yêu cầu phần mềm Chương trình phần mềm cho vi điều khiển Pic18F4520 có thể viết theo nhiều công

cụ như CCS, ngôn ngữ Asembly hoặc C18 . Trong đồ án chúng ta thực hiện lập trình vi điều khiển Pic18F4520 sử dụng C18 trên môi trường MPLAB của nhà sản suất Mỉcochip. Phần mềm nhúng trên vi điều khiển PIC thực hiện các nhiệm vụ sau:

- Nhận dữ liệu thông số từ máy tính và bàn phím. - Xử lý và nhận các tín hiệu từ các đầu vào số hoặc tương tự trên modul phần

cứng. - Truyền dữ liệu lên máy tính qua cổng truỳen thông nối tiếp RS232. - Hiển thị dữ liệu lên LCD và tín hiệu đèn led. - Tính toán đầu ra cho bộ điều khiển thiết kế, trong đề tài là bộ điều khiển PID

số. Khi viết chương trình cho vi điều khiển chúng ta có thể sử dụngthư viện khối chức

năng hỗ trợ sãn nhà sản xuất về các modul PWM, Timer, ADC, Led, các hàm bộ điều khiển PID…



No

Yes

Digital

Analog

2.2.2. Giải thuật chương trình a) Loop điều khiển

Hình 2.10 Lưu đồ loop điều khiển

BEGIN

Khởi tạo các khối chức năng: PWM,LCD,TIMER…

Khởi tạo các giá trị ban đầu

Start ?

Cập nhật dữ liệu từ ADC CPU

Tính toán thuật toán PID

Kiểu cổng ra ?

PWM

CPU ADC

Xử lý truyền thông

END



Khi thực hiện chương trình chúng ta quản lý theo ngắt để tạo chu kì trích mẫu.

Hình 2.11 Lưu đồ hàm ngắt dùng tạo chu lì trích mẫu Trong đó gọi T là chu kỉ trích mẫu chương trình thì ta sẽ xây dựng được quan hệ

biến “Constant” và T theo khung thời gian hoạt động của “timer”. Điều đó có nghĩa lớn trong việc quản lý chính xác việc tạo thời gian trích mẫu.

b) Thuật toán PID số

* ) Luật PID trên miền thời gian ( liên tục ) được mô tả bởi công thức:

(3.1) Trong đó: KR = Hệ số tỷ lệ

TC = Hằng số thời gian tích phân TV = Hằng số thời gian vi phân

* ) Xấp xỉ thành phần I

(3.2) Bản chất là phép tính xấp xỉ diện tích của hàm e (t) - Xấp xỉ theo nguyên tắc hình chữ nhật :

- Xấp xỉ theo nguyên tắc hình thang :

Trong đó T là chu kì trích mẫu . *) Xấp xỉ thành phần D - Khai triền thành chuỗi

Start Interrupt

If (Biến đếm < Constant) then biến đếm++

Else biến đếm=Constant; thực hiện thuật toán Flag=1;

End Interrupt



- Vi phân xấp xỉ bậc 2 :

- Vi phân xấp xỉ bậc 1 :

*) Xấp xỉ luật PID Thay các công thức xấp xỉ trên vào công thức: uk = up

k + uik + ud

k - Với xấp xỉ thành phần I theo phương pháp hình chữ nhật và thành phần D theo bậc 1

(3.3) - Với xấp xỉ thành phần I theo phương pháp hình chữ thang và thành phần D theo bậc2:

- Theo Takahashi có thể làm giảm bớt biên độ độ lớn điều khiển khi đại lượng chủ đạo ( giá trị đặt ) có đột biến nhanh bằng cách, thay vì ek = wk – xk chỉ sử dụng ek = - xk. Từ đó ta có :

(3.4) Mô hình bộ điều khiển PID số:

Hình 2.12 Sơ đồ bộ điều khiển PID số



Sơ đồ như trên giúp chúng ta có thể lựa chọn nhiều giải pháp sử dụng bộ điều khiển PID theo nhiều luật khác nhau.

Khi thiết kế thuật toán PID số cho vi điều khiển chúng ta cũng thực hiện thuật toán PID theo nguyên tắc chung như trên nhưng sử dụng các khối Timer để quản lý việc thực hiện thuật toán. Các thông số đầu vào bộ điều khiển là Ref_Input và Mea_Input luôn được cập nhập từ các cổng vào ra số và tương tự trên kit điều khiển để vi điều khiển thực hiện thuật toán PID áp đặt lên cơ cấu chấp hành điều khiển đối tượng. Trong quá trình điều khiển dựa trên sai lệch đầu vào giữa Ref_Input và Mea_Input bộ điều khiển PID số tác dụng vừa đưa sai lệch mô hình về không vừa đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng điều khiển . Mỗi một chu kì thực hiện thuật toán PID trên vi điều khiển thì tín hiệu đầu ra của hệ thống điều khiển luôn được cập nhập qua cảm biến chuyển đổi phản hồi về tạo tín hiệu Mea_Input .

Có nhiều cách xấp xỉ bộ điều khiển PID nên việc thực thi các thuật toán PID trên vi điều khiển cũng khác nhau. Một vấn đề quan trọng cần quan tâm khi thiết kế bộ điều khiển PID cần quan tâm là việc hạn chế các hiện tượng bão hoà tích phân (Winup). Vấn dề này rất thường gặp khi thực thi luật điều khiển PID. Hiện tượng bão hoà tích phân là hiện tượng đầu ra của bộ điều khiển vẫn tiếp tục tăng quá mức giới hạn do tích luỹ của thành phần tích phân vẫn còn khi sai lệch điều khiển đã trở về không. Giải quyết vấn đề này có thể sử dụng phương pháp:

- Khi sai lệch mô hình bằng không ta thực hiện tách bỏ thành phần tích phân hoặc xoá trạng thái của nó bằng vòng lặp.

- Giảm hệ số khuếch đại để đầu ra nằm trong dải cho phép không quá lớn. - Thực hiện thuật toán bù thành phần tích phân bằng phản hồi giá trị thực đo

được. - Đặt một khâu giới hạn ở dầu ra của bộ điều khiển và sử dụng thuật toán bù. Hai phương pháp cuối có ưu điểm hơn cả và thường được hầu hết các bộ điều

khiển công nghiệp hỗ trợ. Giả pháp đa năng và áp dụng nhiều trên thực tế thực hiện Anti_Winup là điều khiển bám(tracking) thực chất cải thiện thành phần tích phân I:

Hình 2.13 Chống bão hào tích phân



2.2.3. Thiết kế phần mềm điều khiển và giám sát trên máy tính Chúng ta thực hiện thiết kế giao diện giao tiếp vi điều khiẻn và máy tính bằng

ngon ngữ Visual Basic6.0(VB).Trong môi trường lập trình VB, việc tạo ra một giao diện đồ họa là tương đối đơn giản. VB đã hỗ trợ cho người sử dụng những mô đun đối tượng phổ biến giúp cho công việc của người lập trình trở nên nhẹ nhàng hơn rất nhiều. Việc tạo giao diện chỉ là lựa chọn những đối tượng vẽ vào một giao diện (form) có sẵn cùng với việc thiết lập các thông số cho đối tượng.

Ở đây, giao diện được tạo tương đối đơn giản nhưng đủ đáp ứng được những yêu cầu mà công việc đặt ra.

Yêu cầu công việc: • Thu nhận dữ liệu do người dùng nhập vào (các giá trị Kp, Ki, Kd , thông

số cần đạt được …) • Phân tích, xử lý dữ liệu đã nhận, truyền xuống cho vi điều khiển PIC qua

cổng nối tiếp • Nhận dữ liệu truyền về từ PIC và hiển thị lên màn hình đồ họa để thấy

được khả năng đáp ứng của hệ thống

Hình 2.14. Giao diện giao tiếp PC



Trên giao điện đồ hoạ gồm có các button điều khiển, các textbox hiển thị số liệu, combobox cho phép lựa chọn các chế độ, và picturebox dùng để nhận dữ liệu của người sử dụng vẽ vào, đồng thời cũng là nơi hiển thị dữ liệu thu nhận được cho thấy đáp ứng của hệ thống. Cụ thể hoạt động các phím chức năng như sau:

- Khối chức năng điều khiển động cơ bao gồm:comand button và textbox biểu thị và điều khiển chế độ hoạt đọng động cơ DC. Button ‘Start’Button “Start” dùng để bắt đầu gởi giá trị vị trí mong muốn xuống cho vi điều khiển, lúc đó chương trình sẽ nhận được giá trị tốc độ được gởi lên bởi vi điều khiển thông qua giao triếp RS232, rồi vẽ trên đồ thì và hiển thị giá trị tốc độ của động cơ trên đồ thị theo miền thời gian, từ đó ta có thể quan sát được hoạt động của hệ thống có đáp ứng đúng yêu cầu đề ra không (như sai lệch, thời gian đạt được …).Button ‘Inverser’ điều khiển đảo chièu quay động cơ. Button ‘Stop’ dừmg hoạt động của động cơ Button ‘update’ là để cập nhập thông số khi điều khiển. Hai Textbox ‘tốc độ đặt’ và ‘Chu kì’ tạo thông số cho điều khiển động cơ xuống vi điều khiển.

- Khối Parameter Sattus Motor là các texbox chỉ có chức năng hiển thị thông tin cập nhập trong quá trình điều khiển.

- Khối bộ điều khiển cho người sử dụng có thể nhập dừ liệu ban đầu điều khiển. Trên cơ sở đó xây dựng thuật toán phía dưới vi điều khiển.

- Khối đồ thị có button ‘Export’ nhiệm vụ xuất dữ liệu ra màn hình điều khiển quan sát chất lượng hệ thống.

- Còn lại Button ‘Exit’ thực hiện thoát khỏi chương trình khi cần thiết . - Màn hình đồ thị cho ta hai đặc tính đó là đặc tính điều khiển tốc độ động cơ

và điện áp đầu vào.



2.3 Kit điều khiển

Sản phẩm kit điều khiển có được sau khi thiết kế có các khối chức năng như đã nêu

phần trên với đặc điểm : - Có các cổng vào tương tự : 0 - 5V, 0 - 20mA. - Có các cổng ra số ( xung số và logic) - Thời gian trích mẫu tối thiểu là 2.55*10-5

s, tuy nhiên với thời gian trích mẫu nhỏ ta phải lưu ý tới thời gian tính toán của các câu lệnh. Với thời gian trích mẫu lớn ( ví dụ trong ứng dụng điều khiển nhiệt độ…) ta có thể bỏ qua thời gian tính toán của VXL.

- Có các khối hiển thị LCD, Led . - Có khối giao tiếp truyền thông nối tiếp máy tính RS232. - Khối nguồn 5V và 12V - Còi cảnh báo



Chương 3: Ứng dụng bộ điều khiển PID số điều khiển động cơ một chiều

3.1 Đối tượng điều khiển

3.1.1. Thông số kĩ thuật

Hình 3.1 Động cơ sủ dụng trong đồ án

Chúng ta sử dụng Servo Motor với các thông số cơ bản như sau: - Điện áp nguồntối đa là 24V. - Tốc độ tối đa là 3000 vòng/phút. - Có gắn liền Encoder quang tương đối 100xung . - Công suất 30-50w.

3.1.2. Nhận dạng mô hình động học của động cơ điện một chiều Cấu trúc môhình động học của đọng cơ điện được đề suất tài liệu tham khảo [3],

[4], [6] có mô hình dạng:

2DT )(*21)(W

TsTsKs++

=η

(3-1)

Các tham số mô hình động cơ điện một chiều sẽ được nhận dạng từ thực nghiệm và giới thiệu trong phần tiếp theo.

3.1.3. Thu thập dừ liệu vào/ra của động cơ điện một chiều từ thựcnghiệm Chúng ta sử dụng kit điều khiển để thu thập dữ liệu nhận dạng động cơ điện một

chiều theo mô hình :

Hinh 3.2 Sơ đồ thu thập dữ liệu nhận dạng



Hình 3.2 Đặc tính thu thập dữ liệu nhận dạng Trong giao điện phần mềm giám sát hệ thống chúng ta có thể lấy trực tiếp dữ liệu

vào/ra xuất ra file định dạng Exel. Như vậy chúng ta có tập dữ liệu đối tưọng lưu trên file: ’C:\data.xls’. Chúng ta hoàn toàn có thể chuyển dữ liệu dạng khác để sử dụng nhạn dạng như file ‘.mat’, ‘.dat’… Matlab vẫn hỗ trợ các dữ liệu định dạng này.

Khi thu thập dữ liệu đối tượng ta cho điện áp dầu vào động cơ là 9V, thời gian trích mầu 5ms .



3.1.4. Nhận dạng động cơ điên một chiều bằng Toolbox Identification cảu Matlab

Sau khi thu thập dữ liệu vào ra của động cơ ta tiến hành nhận dạng đối tượng sử dụng toolbox của Matlab (System Identification toolbox) . Khi nhận dạng đối tượng sử dụng dữ liệu trong miền thời gian Time – Domain Data. Các bước tiến hành nhận dạng trên Matlab tóm lược như sau :

Các câu lệnh để tiến hành nhận dạng dữ liệu trong cửa sổ Matlab: >> X=xlsread('D:\data.xls',1) // Đọc dữ liệu lưu trong data1.xls >> u1=X(:,1) // Đầu vào điện áp bước nhảy >> y1=X(:,2) // đầu ra tốc độ y1 >> save identdata u1 y1 // lưu file dữ liệu dưới dạng identdata.mat >> ident // mở của sổ nhận dạng



Hình 3.3Chọn đầu vào và mô hình nhận dạng của đối tượng

Hình 3.4Phương thức nhận dạng và đánh giá mô hình thu được Sau khi tiến hành nhận dạng chúng ta thu được mô hình của đối tượng vói hàm

truyền: 2DT )(*21)(W

TsTsKs++

=η

Với η=0.31528 ,T=0.0057876 , K=138.67



Hình 3.5 Đặc tính quá độ đối tượng sau khi nhận dang

3.1.5. Đánh giá chất lượng mô hình Cũng trong Toolbox này Matlab còn cho ta thấy sai lệch tương đối giữa đối tượng

nhận dạng và tập dừ liệu ban đầu thu thập được.

Hình 3.6 Sai lệch mô hình nhận dạng Có thể đánh giá sai lệch mô hình thực đối tượng là khoảng 5.5% làcó thể chấp

nhận được. Mô hình đố tượng động cơ điện một chiều chúng ta nhận dạng được là khá chính xác.



3.2 Thiết kế luật điều khiển PID

3.2.1. Phương pháp Ziegler-Nichols1 Để thiết kế bộ điều khiển PID ta dùng phương pháp Ziegler – Nichols thứ nhất

dựa trên cơ sở đặc tính của đối tượng .

Từ hình vẽ trên ta có L = 0,00375 ; T = 0,041và hệ số k = 71.2

Kp= 0.16

Ti = 0.0075

Td = 0.0019

3.2.2. Phương pháp IMC Phương pháp này có ưu điểm là thiết kế tính toán các tham số bộ điều khiển PID

cho từng loại mô hình đối tượng khác nahu qua một số biểu thức trung gian. Chúng ta sử dụng phương pháp này cho đối tượng động cơ một chiều là vì nó đã có sẵn luật thiết kế .Đối tượng động cơ điện một chiều có mô hình :

2DT )(*21)(W

TsTsKs++

=η

Với η=0.31528 ,T=0.0057876 , K=138.67

Ta có : Chon tc=0.06 Kp=Ti/(tc*K)= 0.0004

Ti=2*η*T=0.00365=>Ki=0.12 Td=T/(2*η)=0.092=>Kd=0.000037



3.2.3. Mô phỏng và đánh giá chất lượng bộ điều khiển Mô hình Simulink:

Hình 3.7 Mô phỏng trên Simulink các phương pháp điều khiển

Hình 3.9 Đặc tính mô phỏng

Rõ dàng hai phương pháp đều cho đặc tính hệ thống sai lệch và đoọ quá điều chỉnh bằng không nhưng IMC cho ta thời gian quá độ Tqd=140ms, còn Ziegler- Nichols cho Tqd=230ms. Như vậy phương pháp IMC cho ta kết quả tốt hơn.

3.3 Thiết bị chấp hành(IC L298)

Đảm nhiệm vai trò thiết bị chấp hành trong hệ thống điều khiển thực thi thuật toán điều khiển là mạch công suất L298.L298 là một Driver tích hợp sẵn 2 mạch cầu H bên trong với chuẩn điều khiển TTL, không có Diode nội bảo vệ Mosfet. Chịu tải tối đa trên mỗi cầu là 2A, điện áp 40VDC. Logic “0” ở ngõ vào lên tới 1.5V ( khả năng khử nhiễu cao). Sử dụng dạng đóng gói Multiwatt15.

Một số đặc điểm của mạch công suất L298: Điện áp cấp lên đến 46V • Tổng dòng DC chịu đựng lên đến 4A • Chức năng bảo vệ quá nhiệt • Điện áp logic ‘0’ từ 0V đến 1.5V nên tính chống nhiễu tốt.



Hình 3.10 Sơ đồ chân L298

Chức năng các chân :

MW.15 Power SO Tên Chức năng

1.15 2;19 Sense A sense B

Nối chân này qua điện trở cảm ứng dòng xuống GND để điều khiển dòng tải .

2;3 4;5 Out1 Out2

Ngõ ra của cầu A . Dòng của tải mắc giữa 2 chân này được qui định bởi chân 1.

4 6 Vs Chân cấp nguồn cho tầng công suất. Cần có một tụ điện không cảm kháng 100nF nối giữa chân này và chân GND

5;7 7;9 Input1 Input2

Chân ngõ vào của cầu A, tương thích chuẩn TTL

6;11 8;14 EnableA EnableB

Chân ngõ vào enable (cho phép) tương thích chuẩn TTL. Mức thấp ở chân này sẽ cấm (disable) ngõ ra cầu A (đối với chân EnableA) và/hoặc cầu B ( đối với chân EnableB)

8 1;10;11;20 GND Chân đất (Ground)

9 12 VSS Chân cấp nguồn cho khối logic. Cần có tụ điện 100nF nối giữa chân này với GND

10;12 13;15 Input3 Input4

Các chân logic ngõ vào của cầu B

13;14 16;17 Output3 Output4

Ngõ ra của cầu B. Dòng của tải mắc giữa hai chân này được qui định bởi chân 15.

- 3;18 N.C Không kết nối .



Hình 3.11: Các chế độ của L298 Hai chân C,D của L298 để điều khiển chiều động cơ, phanh động cơ. Chân Enable

của L298 dùng làm đầu vào băm xung PWM cho động cơ để có thể điều khiển tốc độ động cơ. Bảng chế độ của trong quá trình điều khiển động cơ :

Đầu vào Chức năng M1A=1; M1B=0 Tiến động cơ M1A=0; M1B=1 Lùi động cơ M1E=1

M1A=M1B Dừng khẩn cấp (phanh) M1E=0 M1A=X; M1B=X Dừng không phanh

Trong thực tế ứng dụng này, động cơ DC chỉ có dòng tải 200mA khi hoạt động bình thường, và lên đến tối đa 2A khi quá tải. Tuy nhiên cũng cần thiết kế một bộ điều khiển mở có thể sử dụng cho các động cơ lên đến 4A.

Việc hạn chế dòng cho động cơ là rất cần thiết, có nhiều tình huống không mong đợi xảy ra, vì vậy cần phải có chế độ hạn dòng bằng phần mềm.

Trong các trường hợp nguy hiểm như ngắn mạch do va chạm, hoặc tuột dây nối, cần có mạch bảo vệ chống ngắn mạch bằng phần cứng để đáp ứng kịp thời.

Cần điều khiển PWM ở tần số cao để tránh tiếng ồn do động cơ tạo ra, nhất là những tiếng kêu nghe rất rõ ở khoảng tần số 1KHz đến 3KHz. Bộ điều khiển PWM thông thường được điều khiển ở 5KHz.Nối song song hai cầu H để điều khiển động cơ lên đến 4A.



Hình 3.12 : Sơ đồ giải pháp L298 không có Diode nội bảo vệ, do đó cần có 4 Diode ngoài bảo vệ. Để đảm

bảo điều khiển PWM ở tần số cao, cần dùng Diode nhanh có điện trở thấp. Diode chuyên dụng để điều khiển động cơ là các Diode “fast recovery Schottky”. Nhưng ở tần số khoảng 5KHz vẫn có thể dùng loại 1N4007. Lưu ý rằng, khi hoạt động L298 rất nóng, do vậy cần cần phải lắp miếng tản nhiệt. Hai chân RC0 và RC1 để điều khiển chiều quay của động cơ: + ) RC0 = 1 và RC1 = 0 quay thuận + ) RC0 = 0 và RC1 = 1 quay nghịch + ) RC0 = RC1 = 0 hoặc RC0 = RC1 = 1 động cơ dừng quay Chân PWM được đưa vào chân Enable của L298, do vậy chỉ cần điều chỉnh độ lớn của Dutycycle của PWM ta có thể điều chỉnh được điện áp đầu ra của L298 đưa vào động cơ ( 0V : 12V ).

3.4 Cảm biến (Encoder)

Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa caûm bieán encoder : coù nhieàu loaïi encoder khaùc nhau

như : Encoder tieáp xuùc, Encoder töø tröôøng, Encoder quang (Encoder quang töông

ñoái vaø Encoder quang tuyeät ñoái). Moãi loaïi laïi coù moät nguyeân lyù hoaït ñoäng khaùc

nhau, trong khuoân khoå baùo caùo ñoà aùn chæ trình baøy phaàn nguyeân lyù loaïi encoder söû

duïng laø Encoder quang töông ñoái ( incremental encoder).

Moâ hình thöù 1

Hình 3.13 : Mô hình1 - En coder quang tương đối



Incremental encoder veà cô baûn laø moät ñóa troøn quay quanh moät truïc ñöôïc ñuïc loã

nhö hình treân.

Hình 3.14 : Phương thức hoạt động Encoder quang tương đối ÔÛ 2 beân maët cuûa caùi ñóa troøn ñoù, seõ coù moät boä thu phaùt quang. Trong quaù trình

encoder quay quanh truïc, neáu gaëp loã roáng thì aùnh saùng chieáu qua ñöôïc, neáu gaëp

maõnh chaén thì tia saùng khoâng chieáu quaù ñöôïc. Do ñoù tín hieäu nhaän ñöôïc töø sensor

quang laø moät chuoåi xung. Moãi encoder ñöôïc cheá taïo seõ bieát saün soá xung treân moät

voøng. Do ñoù ta coù theå duøng vi ñieàu khieån ñeám soá xung ñoù trong moät ñôn vò thôøi gian

vaø tính ra toác ñoä ñoäng cô.

Caùi encoder maø em söû duïng trong ñoà aùn cuûa mình, hoaøn toaøn gioáng vôùi moâ hình

ôû treân. Tuy nhieân, moâ hình treân coù nhöôïc ñieåm lôùn laø : ta khoâng theå xaùc ñònh ñöôïc

ñoäng cô quay traùi hay quay phaûi, vì coù quay theo chieàu naøo ñi nöõa thì chæ coù moät

daïng xung ñöa ra. Ngoaøi ra ñieåm baét ñaàu cuûa ñoäng cô, ta cuõng khoâng theå naøo bieát

ñöôïc.

Caûi tieán moâ hình 1 baèng moâ hình 2 nhö sau:

Moâ hình thöù 2

Hình 3.15 : Mô hình 2 -En coder quang tương đối



Trong moâ hình naøy, ngöôøi ta ñuïc taát caû laø 2 voøng loã. Voøng ngoaøi cuøng gioáng

nhö moâ hình 1, voøng giöõa pha so vôùi voøng ngoaøi laø 90 ñoä. Khi ñoù, daïng xung ra töø 2

voøng treân nhö sau :

Hình 3.16 : Sơ đồ xung của En coder quang tương đối(mô hình 2) Hai xung ñöa ra töø 2 voøng leäch nhau 90 ñoä, neáu voøng ngoaøi nhanh pha hôn voøng

trong thì chaéc chaén ñoäng cô quay töø traùi sang phaûi vaø ngöôïc laïi.

Moät loã ôû voøng trong cuøng duøng ñeå phaùt hieän ñieåm baét ñaàu cuûa ñoäng cô. Coù theå

vieát chöông trình cho vi ñieàu khieån nhaän bieát : neáu coù moät xung phaùt ra töø voøng

trong cuøng naøy, töùc laø ñoäng cô ñaõ quay ñuùng moät voøng.

Vôùi nhöõng ñaëc tính treân, encoder duøng raát phoå bieán trong vieäc xaùc ñònh vò trí goùc

cuûa ñoäng cô…..

Vaán ñeà quan troïng trong vieäc tìm mua nhöõng loaïi ñoäng cô coù gaén encoder nhö

theá naøy ñeå laøm ñoà aùn ñoái vôùi sinh vieân laø : caëp maét quang 2 beân encoder ñeå taïo

xung thöôøng bò cheát vaø khoâng coù ñoà thay theá.

Moät loaïi encoder thöù 2 cuõng phoå bieán hieän nay, ñoù laø :absolute encoder.

Moâ hình ñóa quang cuûa loaïi naøy nhö sau:



Cách tính tốc độ động sơ sử dụng trong đồ án Ở đồ án động cơ được gắn Encoder 100 xung/vòng. Hai kênh xung A và B được đưa vào hai chân ngắt của VĐK là INT1 , INT2. Ta

thiết lập khi có sườn xuống thì tạo ngắt. Do vậy tổng số xung trên 1 vòng sẽ được nhân đôi lên thành 200 xung.

Cách tính tốc độ : Tốc độ = (Counter*60)/(200*T) Ở đây: T : là chu kỳ trích mẫu Counter : là số xung đếm được trong khoảng thời gian T Trong đồ án sử dụng T = 0.02 s nên : Tốc độ = Counter * 15

3.5 Hệ thống điều khiển

Trên cơ sỏ thiết kế bộ điều khiển PID số chương 2 chúng ta có thể khái quát hệ thống điều khiển động cơ điện một chiều có dạng:

Hình 3.17 Sơ đồ hệ thốngđiều khiển động cơ

Hình 3.18 Cấu trúc hệ thống điều khiển



Cơ sở nguyên lý thực hiện sơ đồ điều khiển tốc độ động cơ : - Thực hiện điều khiển động cơ bằng bộ điều khiển thiết kế cài dặt trên vi điều

khiển. - Sử dụng encoder quang tương đối dùng dể phản hồi tốc độ động cơ. - Giao tiếp máy tính qua chuẩn RS232 thông qua modul trên mcạh điều khiển

hiển thị đặc tính hệ thống theo phương pháp điều chế độ rộng xung PWM. - Trên mạch có khối hiển thị LCD hiển thị các chế độ hoạt động động cơ cùng

như các thông số: tốc độ , điện áp điều khiển…

Hình 3.19 Cấu trúc khối điều khiển động cơ



3.6 Một số hình ảnh về Kit điều khiển động cơ sử dụng vi điều khiển PIC

Một số hình ảnh mạch điều khiển động cơ một chiều



3.7 :Kết quả thực nghiệm

Bộ điều khiển PI

Hình 3.20 Đặc tính với bộ điều khiển PI

Bộ điều khiển PID

Hình 3.21 Đặc tính với bộ đièu khiển PID



Hình 3.22 Hệ thống khi có nhiễu

Hình 3.23 Đặc tính khi hệ thống có thay đỏi giá trị đặt

3.8 So sánh kết quả mô phỏng và thực tế

Dựa trên kết quả mô phỏng trên Matlab và trên giao diện chương trình ta có thể đánh giá:

- Đặc tính hệ thống sau thực hiện bộ điều khiển là tương đối tốt đáp ứng chỉ tiêu chất lượng : độ quá điều chỉnh nhỏ, thòi gian qua độ nhỏ khoàn 200-600ms

- Trên giao diện chương trình vẫn thấy rõ sai lệch so mô phỏng Matlab: đặc tính chưa thật mịn, và vẫn tồn tại sai số so với tốc độ đặt khoảng sai số dao động từ 2% tới 10%.

Kết luận


Kết luận Các kết quả đạt được

Trên cơ sở thiết kế phần cứng và phần mềm khi thực hiện đồ án đã đạt được một số kết quả sau:

- Về phần cứng: Tìm hiểu về vi điều khiển Pic - Đi sâu tìm hiểu một số thuật toán điều khiển như bộ điều khiển PID, bộ điều

khiển mờ… - Nhận dạng và mô phỏng đối tượng điều khiển (động cơ một chièu kích từ độc

lập) trên Matlab. - Thiết kế kit phần cứng cho vi điều khiển Pic 18F4520 có khả năng điều khiển

nhiều đối tượng (động cơ một chiều. lò nhiệt…). với các thuật toán điều khiển khác nhau

- Tạo được giao diện và giao tiếp được PC và vi điều khiển trung tâm Một số điểm hạn chế

Trong gian đoạn làm đồ án, chúng em đã rất cố gắng nghiên cứu, thiết kế để có được những kết quả đã nêu trên. Tuy nhiên do thời gian và kiến thức của chúng em có hạn, mặt khác một số điều kiện về thiết bị không cho phép nên trong đồ án còn những hạn chế :

- Sử dụng Encoder có độ phân giải chưa cao nên vẫn gây ra nhiều sai số trong quá trình tính toán.

- Pic 18F4520 là dòng vi điều khiển 8 bits có tốc độ tính toán và bộ nhớ chương trình không lớn nên khó áp dụng cho những bộ điều khiển cần nhiều bộ nhớ như : bộ điều khiển mờ...

- Kết quả thu được vẫn có sai số so với mô hình lý tưởng thiết kế trên Matlab.

- Một số modul trên Kit chưa được khai thác. Hướng khắc phục các điểm hạn chế

Dựa trên cơ sỏ hạn chế chúng ta có hướng khắc phục : - Có thể sử dụng động cơ có encoder 500 xung/vòng hoặc 1000 xung/vòng để

khắc phục sai số .

- Sử dụng dòng Pic 16 bits, 32 bits..........

Hướng phát triển đề tài - Thiết kế bộ điều khiển thích nghi PID, bộ điều khiển mờ học theo mô hình

mẫu : FMRLC, hoặc bộ điều khiển ứng dụng mạng Nơron.

Kết luận


- Mở rộng thêm các đối tượng thực mà Kit có thể làm việc được như lò nhiệt, bình mức…

Do lí do về thời gian những lí do khách quan khác nên đồ án được thực hiện vẫn còn nhiều khiếm khuyết. Chúng em rất mong nhận được nhũng ý kiến đóng góp quý báu của các thầy cô.

Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn cô giáo PGS.TS Phan Xuân Minh đã hướng dẫn chúng em tận tình trong quá trình thực hiện đồ án này.

----------------------------o0o----------------------------

Phụ lục- Tài liệu tham khảo


Tài liệu tham khảo 1. Nguyễn Phùng Quang, Andreas Dittrich – Truyền động điện thông minh

– NXB KHKT, 2002 2. Nguyễn Tăng Cường, Phan Quốc Thắng – Cấu trúc và lập trình họ vi điều

khiển 8051 3. Nguyễn Doãn Phước : Lý thuyết điều khiển tuyến tính. Nhà xuất bản khoa học

kỹ thuật, 2005 4. Nguyễn Phùng Quang : Matlab & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự

động. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 2005 5. Nguyễn Phùng Quang : Bài giảng điều kiển số 6. Nguyễn Văn Hoà : Tự động hoá quá trình công nghệ 7. Hoàng Minh Sơn : Điều khiển quá trình 8. Phạm Công Ngô (chủ biên) : Tự học Visual C++ từ cơ bản đến nâng cao. Nhà

xuất bản thông kê, 2002 9. Dương Thủy Vỹ : Phương pháp tính. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 2002 10. Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn & Nguyễn Thị Hiền : Truyền động điện.

Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 2006 11. Hãng MicroSoft : MSDN Library for Visual Studio 2005 12. Hãng Texas Instruments : datasheet MAX232 13. Hãng microchip:datasheet 18F4520 14. Hãng ST : datasheet L298 15. www.dientuvietnam.net 16. www.diendandientu.com

Phụ lục – Code phần mềm


Phụ lục Code phần mềm //code bàn phím// #ifndef __pvc_keypad_H #define __pvc_keypad_H #define row1 PORTAbits.RA2 #define row2 PORTAbits.RA3 #define row3 PORTAbits.RA4 #define row4 PORTAbits.RA5 #define col1 PORTBbits.RB4 #define col2 PORTBbits.RB5 #define col3 PORTBbits.RB6 #define col4 PORTBbits.RB7 /*******************************************************************/ unsigned char col(void) col4 = 1; if (row1 & row2 & row3 & row4) col4 = 0; return 4; col4 = 0; col3 = 1; if (row1 & row2 & row3 & row4) col3 = 0; return 3; col3 = 0; col2 = 1; if (row1 & row2 & row3 & row4) col2 = 0; return 2; col2 = 0; col1 = 1; if (row1 & row2 & row3 & row4) col1 = 0; return 1; col1 = 0;



/*************************************************************/ unsigned char row(void) if (!row4) return 4; else if (!row3) return 3; else if (!row2) return 2; else if (!row1) return 1; /************************************************************/ unsigned char get_keypad(void) if((col()==1) && (row()==1)) return 7; if((col()==1) && (row()==2)) return 4; if((col()==1) && (row()==3)) return 1; if((col()==1) && (row()==4)) return 0; if((col()==2) && (row()==1)) return 8; if((col()==2) && (row()==2)) return 5; if((col()==2) && (row()==3)) return 2; if((col()==2) && (row()==4)) return 'Q'; if((col()==3) && (row()==1)) return 9; if((col()==3) && (row()==2)) return 6; if((col()==3) && (row()==3)) return 3; if((col()==3) && (row()==4)) return 'L'; if((col()==4) && (row()==1)) return 'P'; if((col()==4) && (row()==2)) return 'V'; if((col()==4) && (row()==3)) return 'C'; if((col()==4) && (row()==4)) return 'M'; #endif /////// code LCD///// #ifndef __pvc_lcd_H #define __pvc_lcd_H #define LCD_RS PORTEbits.RE1 #define LCD_RW PORTCbits.RC3 #define LCD_E PORTEbits.RE2 #define LCD_DATA PORTD /***************************************************************/ void busy_lcd (void)



unsigned char data; TRISD=0xff; LCD_RS=0; LCD_RW=1; do LCD_E=1; Delay10TCYx(2); LCD_E=0; data=PORTD; data=data&0x80; while(data==0x80); /*****************************************************************/ void write_cmd_lcd(char cmd) busy_lcd(); TRISD=0x00; LCD_RW = 0; LCD_RS = 0; LCD_E = 1; LCD_DATA = cmd; LCD_E = 0; /****************************************************************/ void init_lcd (void) write_cmd_lcd(0b00111000); write_cmd_lcd(0b00001100); write_cmd_lcd(0b00000110); write_cmd_lcd(0b00000001); write_cmd_lcd(0x02); /****************************************************************/ void write_data_lcd(char data) if(data=='\n') write_cmd_lcd(0xC0); // Dua con tro ve dau dong thu 2 return; if(data=='\1')



write_cmd_lcd(0x01); // Xoa man hinh hien thi return; busy_lcd(); TRISD=0x00; LCD_RW = 0; LCD_RS = 1; LCD_E = 1; LCD_DATA = data; LCD_E = 0; /*****************************************************************/ void write_str_lcd(char *str) while(*str) write_data_lcd(*str); str++; #endif /******************************************* CPU PIC18F4520 Frequency 40MHz *******************************************/ #include<stdio.h> #include<p18f4520.h> #include<delays.h> #include<adc.h> #include<timers.h> #include<pvc_lcd.h> #include<pvc_keypad.h> #include<pwm.h> #include<usart.h> //============================================ #pragma config OSC=HSPLL #pragma config BOREN=OFF #pragma config WDT=OFF



#pragma config MCLRE=ON #pragma config PBADEN=OFF #pragma config LVP=OFF #pragma config PWRT=ON long vc=0; long w=0; long pc=0,ic=0,dc=0; char p_h=0,p_l=0,i_h=0,i_l=0,d_h=0,d_l=0; char mode=0; char w_h=0,w_l=0; //============================================= char flag=0; char co_tocdo=0; char timer0_flag=0; //============================================= float u_p=0,u_i=0,u_d=0,k_p=0,k_i=0; //long u=0,v=0; float u=0,v=0; float e=0; float pre_e=0; float sum_e=0; float tocdothuc=0; float pre_tocdothuc=0; float pre_ui=0; float pre_u=0; unsigned long counter=0,dienap=0; unsigned long tocdodat=0; unsigned int dutycycle=0; //============================================= unsigned char temp,msg[35]; unsigned int j=0; unsigned int jlcd=0; unsigned short long k=0; unsigned int k_usart=0; char pad=0;



char message[35]; char pvcm[32]="\1 Pham Van Manh \n My Brother "; void delay10ms (void) Delay10KTCYx(10); void delay500ms (void) Delay10KTCYx(500); void counter1_isr(void); void counter2_isr(void); void usart_isr(void); void keypad_isr(void); void timer0_isr(void); void pvc(void) e= tocdodat - tocdothuc; u_p =pc*e; u_i=pre_ui + 0.0457*ic*pre_e ; u_d=dc*(e-pre_e)/0.0457; u= (u_p+u_i+u_d/10)/12800; pre_e=e; pre_ui=u_i; if(u>=11.8) u=11.8; sum_e -= e; if(u<=0) u=0; sum_e -= e; dutycycle = 256*u/12;



SetDCPWM1(dutycycle); return; //=============================================== #pragma code high_vector=0x08 void interrupt_at_high_vector(void) _asm GOTO keypad_isr _endasm #pragma code //=================================== #pragma interrupt keypad_isr void keypad_isr(void) INTCONbits.INT0IF=0; delay10ms(); co_tocdo=1; if(!(row1 & row2 & row3 & row4)) pad = get_keypad(); if (pad>=0 && pad<=9) sprintf(&message[0],"\1 KeyPad = %u ",pad); else sprintf(&message[0],"\1 KeyPad = %c ",pad); write_str_lcd(&message[0]); //************************************************* #pragma code low_vector = 0x18 void interurrupt_at_low_vector(void) if(INTCON3bits.INT1IF) _asm GOTO counter1_isr _endasm if(INTCON3bits.INT2IF)



_asm GOTO counter2_isr _endasm if(PIR1bits.RCIF) _asm GOTO usart_isr _endasm if(INTCONbits.TMR0IF) _asm GOTO timer0_isr _endasm //******************************************************************** #pragma interruptlow usart_isr void usart_isr(void) INTCONbits.GIE = 0; pad=0; if(k_usart==0) mode=ReadUSART(); if(k_usart==1) w_h = ReadUSART(); if(k_usart==2) w_l = ReadUSART(); if(k_usart==3) p_h = ReadUSART(); if(k_usart==4)



p_l = ReadUSART(); if(k_usart==5) i_h = ReadUSART(); if(k_usart==6) i_l = ReadUSART(); if(k_usart==7) d_h = ReadUSART(); if(k_usart==8) d_l = ReadUSART(); k_usart=0; flag=1; else k_usart++; INTCONbits.GIE = 1; //======================================== #pragma interruptlow counter1_isr void counter1_isr(void) counter++; INTCON3bits.INT1IF=0; //ccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccc #pragma interruptlow counter2_isr void counter2_isr(void) counter++; INTCON3bits.INT2IF=0;



//ccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccc //tttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttt #pragma interruptlow timer0_isr void timer0_isr(void) INTCONbits.GIE = 0; if(j<7)//0.026s j++; else j=0; tocdothuc = counter*6.565; counter=0; timer0_flag=1; INTCONbits.TMR0IF=0; INTCONbits.GIE = 1; //tttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttt void main() OpenUSART (USART_TX_INT_OFF & USART_RX_INT_ON & USART_ASYNCH_MODE & USART_EIGHT_BIT & USART_CONT_RX & USART_BRGH_HIGH,64); OpenADC( ADC_FOSC_32 &ADC_RIGHT_JUST &ADC_6_TAD,ADC_CH0&ADC_INT_OFF, 0); RCONbits.IPEN=1; // cho phep uu tien ngat



INTCON=0xC0; // mo tat ca cac ngat INTCONbits.INT0IE =1; INTCON2=0x00; // ngat tai INT1,INT2 on falling edge INTCON2bits.TMR0IP=0; //Ngat timer0 thap INTCON3=0x18; // cho phep ngat INT1,INT2 PIE1bits.RCIE=1; IPR1bits.RCIP=0; PIE1bits.TXIE=0; // Khong cho ngat khi truyen du lieu ADCON1 = 0x0d; TRISC = 0x80; PORTCbits.RC5 =1; TRISD = 0x00; TRISE = 0x00; TRISA = 0xff; TRISB = 0b00001111; // Khoi tao cho Kepad PORTB = 0X00; // Khoi tao cho Kepad ADCON1 = 0x0E; // Lay nguon la 5V va 0v cua mach init_lcd(); write_str_lcd(&pvcm[0]); OpenTimer2( TIMER_INT_OFF & T2_PS_1_1 & T2_POST_1_16 ); delay500ms(); PORTCbits.RC5 = 1; //----------------------------------------------------------------------------------- while(1) //fffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff if(flag) while(1)



flag=0; sum_e=0; k=0; j=0; counter=0; if((pad=='P')||(pad=='V')||(pad=='M')||(pad=='Q')) break; if(mode) tocdodat= w_h*256 + w_l; pc=p_h*256+p_l; ic=i_h*256+i_l; dc=d_h*256+d_l; OpenPWM1(63);//156.25kHz 256 PORTCbits.RC0 = 0; PORTCbits.RC1 = 1; else dutycycle=0; ClosePWM1(); tocdodat=0; PORTCbits.RC0 = 0; PORTCbits.RC1 = 0; pc=0; ic=0; dc=0; u=0; v=0; pre_u=0; pre_ui=0; pre_e=0; sum_e=0;



OpenTimer0( TIMER_INT_ON & T0_8BIT & T0_SOURCE_INT & T0_PS_1_256 ); while(1) if((pad=='P')||(pad=='V')||(pad=='M')||(pad=='Q')||(flag==1)) break; if(timer0_flag) timer0_flag=0; k++; jlcd++; pvc(); if(k==2) k=0; w=tocdothuc; while (BusyUSART()); WriteUSART(w/256); while (BusyUSART()); WriteUSART(w%256); while (BusyUSART()); vc=u*1000; WriteUSART(vc/256); while (BusyUSART()); WriteUSART(vc%256); if(jlcd==10) jlcd=0; w=tocdothuc;



sprintf(&msg[0],"\1 Toc do la: \n %lu (rpm)",w); write_str_lcd(&msg[0]); //ffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff //pppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppp if(pad=='P') while(1) if((pad=='V')||(pad==0)||(pad=='M')||(pad=='C')) break; OpenPWM1(63);//156.25khz 256 SetDCPWM1(192);// 9V PORTCbits.RC0 = 0; PORTCbits.RC1 = 1; OpenTimer0( TIMER_INT_ON & T0_8BIT & T0_SOURCE_INT & T0_PS_1_256 ); while(1) if((pad=='V')||(pad==0)||(pad=='M')||(pad=='C')) break; if(timer0_flag)



timer0_flag=0; w=tocdothuc; while (BusyUSART()); WriteUSART(w/256); while (BusyUSART()); WriteUSART(w%256); while (BusyUSART()); WriteUSART(9000/256); while (BusyUSART()); WriteUSART(9000%256); sprintf(&msg[0],"\1 Toc do la: \n %lu (rpm)",w); write_str_lcd(&msg[0]);

//pppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppp //vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv if(pad=='V') while(1) if((pad==0)||(pad=='P')||(pad=='M')||(pad=='C')) break; dutycycle=0; ClosePWM1(); tocdodat=0; pc=0; ic=0; dc=0;



pre_e=0; sum_e=0; u=0; v=0; pre_u=0; pre_ui=0; PORTCbits.RC0 = 0; PORTCbits.RC1 = 0; write_str_lcd(&pvcm[0]); //vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv //ccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccc if(pad=='C') tocdodat=0; sprintf(&message[0],"\1Nhap toc do:\nNhan L de OK"); write_str_lcd(&message[0]); do if(co_tocdo) co_tocdo=0; if((pad>=0)&&(pad<=9)) tocdodat=tocdodat+pad; sprintf(&message[0],"\1V dat: %lu (rpm)\nNhan L de OK ",tocdodat); write_str_lcd(&message[0]); tocdodat=tocdodat*10; while(pad !='L'); tocdodat = tocdodat/10;



while(1) sprintf(&message[0],"\1V dat: %lu (rpm)\nNhan Q(M) de chay ",tocdodat); write_str_lcd(&message[0]); if((pad==0)||(pad=='P')||(pad=='V')||(pad=='M')||(pad=='C')||(pad=='Q')) break; //ccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccc //mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm if(pad=='M') OpenPWM1(63);//156.25kHz 256 PORTCbits.RC0 = 0; PORTCbits.RC1 = 1; OpenTimer0( TIMER_INT_ON & T0_8BIT & T0_SOURCE_INT & T0_PS_1_256 ); pc=5; ic=300; sum_e=0; while(1) if((pad=='P')||(pad=='V')||(pad=='C')||(pad=='Q')||(pad==0)) break; if(timer0_flag) timer0_flag=0; jlcd++; pvc();



if(jlcd==10) jlcd=0; w=tocdothuc; sprintf(&msg[0],"\1W dat: %lu(rpm)\nW thuc: %lu(rpm)",tocdodat,w); write_str_lcd(&msg[0]); //mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm //qqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqq if(pad=='Q') OpenPWM1(63);//156.25kHz 256 PORTCbits.RC0 = 0; PORTCbits.RC1 = 1; OpenTimer0( TIMER_INT_ON & T0_8BIT & T0_SOURCE_INT & T0_PS_1_256 ); pc=5; ic=400; sum_e=0; while(1) if((pad=='P')||(pad=='V')||(pad=='C')||(pad=='M')||(pad==0)) break;



if(timer0_flag) timer0_flag=0; jlcd++; pvc(); if(jlcd==10) jlcd=0; w=tocdothuc; sprintf(&msg[0],"\1W dat: %lu(rpm)\nW thuc: %lu(rpm)",tocdodat,w); write_str_lcd(&msg[0]); //qqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqq //--------------------------------------------------------------------------------------------------

Documents

Thiết kế BDK PID số trên nền VDK PIC