------( میکروالکترونیک )------( الکترونیک دیجیتال )------( سفارش طراحی و برنامه نویسی پروزه های شما )------( الکترونیک مقدماتی )--------(www.project-esisis.com)------	تقویم ابزار های وبلاگ نویسی نمایشگر تاریخ به صورت فارسی

مداری را طراحی کنید که در آن از دو تراشه میکروکنترلر 8051 بعنوان فرستنده و گیرنده مادون قرمز استفاده شده باشد. با هر بار فشردن کلید فشاری روی میکرو کنترلر اول یکی از اعداد 0-9 به ترتیب از طریق پورت سخت افزاری سریال میکرو که به یک دیود فرستنده مادون قرمز متصل است ارسال شود. سپس در سمت دیگر میکروکنترلر دوم از پورت سریال خود که به یک گیرنده مادون قرمز متصل است مقدار عدد دریافت شده را تشخیص دهد و روی یک عدد 7Segment نمایش دهد.

در این راهنما بخشهای مختلف سخت افزاری و نرم افزاری مدار از جمله شرح عملکرد و قطعات بکار رفته شده و همچنین آموزش برنامه نوشته شده آورده شده

ملزومات

1. میکرو کنترلر AT89C51 یا AT89C51 دو عدد
2. نواسان ساز کریستال خارجی 11.059 MHZ
3. مدار ریست میکروکنترلر
4. پایه P3.1 میکرو به یک عدد دیود فرستنده مادون قرمز توسط یک مقاومت 1KΩ متصل شود
5. پایه P3.2 میکرو به یک عدد کلید فشاری متصل شود ( INT0 ) وقفه سخت افزاری خارجی
6. پایه P3.0 میکرو دوم به یک عدد دیود گیرنده مادون قرمز توسط یک مقاومت 10KΩ متصل شود
7. پورت خروجیP1 آی سی دوم برای ارسال دیتا به یک عدد سونسگمنت تکرقمی متصل شود از نوع کاتد مشترک
8. دیود فرستنده و گیرنده مادون قرمز برای ارتباط روبروی هم قرار گیرند
9. جدول کد های 0 -9 7Segment

مدار برنامه خواسته شده (Proteus 8.5 Professional):

1. مدار ریست میکروکنترلرReset که به هر دو میکرو کنترلر میتواند متصل شود یا جدا جدا باشد
2. مدار نوسان ساز خارجی از نوع کریستال که وظیفه ایجاد گام پله را در برنامه دارد
3. میکرو کنترلر 8051 شماره یک (فرستنده)
4. میکرو کنترلر 8051 شماره یک (گیرنده)
5. دیود فرستنده گیرنده مادون قرمز
6. 7Segment کاتد مشترک
7. مقاومت 33 اهم محدود کننده جریان سونسگمنت
8. جدول کد های 0 -9 7Segment
9. تراشه TTL7404 گیت NOT
10. کلید فشاری متصل شود ( INT0 ) برای افزایش اعداد 0-9
11. اسیلوسکوپ Oscilloscope مجازی برای نمایش سیگنال سریال

میکروکنترلر 8051 بعنوان کنترل کننده اصلی مدار و پردازنده استفاده شده، برای کارکرد صحیح این میکرو یک مدار ریست خارجی Reset می توان به آن اضافه نمود که شامل خازن C3 به ظرفیت 10uF و 16V مقاومت R1 به مقدار 8.2KΩ و میکروسئویچ فشاری SW1 هست استفاده نمود. مدار ریست یا همان بازنشانی میکرو که هنگام هنگ کردن احتمالی یا برای از سرگیری برنامه از خط اول مورد استفاده قرار می گیرد. (برای ریست کردن توسط کاربر)

مدار نوسان ساز خارجی:

برای کاهش نویز از آن استفاده شده البته فیوز بیت های میکرو در هنگام پروگرام کردن باید سوزانده شوند در حالت نوسان ساز خارجی. لازم بذکر است که می شود از نوسان ساز RC استفاده نمود البته در مکان های پر نویز بهتر است از کریستال استفاده شود. C1-C2 دوعدد خازن عدسی 30PF هستند

پایه های تغذیه و نوسان ساز میکرو پایه 40 به +5V و پایه 20 GND

دیود فرستنده گیرنده مادون قرمز IR:

سنسور مادون قرمز یا IR چیست ؟

این سنسور که شکل ظاهری آن شبیه به یک LED می باشد و تقریبا همان ساختار LED را دارد با این تفاوت که نور آن مادون قرمز می باشد. این سنسور به طور کلی به دو دسته تقسیم می شود که یکی فرستنده و یکی گیرنده می باشد. از سنسور IR استفاده های زیادی می شود که از جمله ی آن استفاده در انکودرهای نوری می باشد!

در شکل بالا سنسورهای گیرنده و فرستنده را مشاهده می کنید. سنسور شفاف فرستنده مادون قرمز می باشد و سنسور تیره نیز گیرنده می باشد. این سنسورها دارای پلاریته نیز می باشند که پایه ی مثبت عموما بلندتر از پایه ی منفی می باشد. از استفاده هایی که از این سنسور می شود می توان به کنترل تلویزیون اشاره کرد.

همانطور که مشاهده می کنید در جلوی کنترل های تلویزیون برای ارسال فرامین به تلویزیون از ارسال کننده مادون قرمز استفاده می شود. برای دریافت کردن این فرامین نیز از گیرنده های مادون قرمز استفاده می شود اما با این تفاوت که در این گیرنده های تلویزیون از مدل های تقویت شده استفاده شده است تا بتواند طول برد بهتری را تحت پوشش دهد.

همانطور که در شکل بالا مشاهده می کنید این سنسور گیرنده دارای سه پایه می باشد که دو پایه ی آن برای تغذیه و یک پایه نیز خروجی سنسور می باشد، این سنسورها دارای تقویت کننده می باشد و همانطور فیلتر ، این سنسور با توجه به مداری که در داخل خود دارد قدرت دریافت قوی تری می باشد.

مدار سنسور گیرنده فرستنده.

• نکته ای که در بستن مدار گیرنده های معمولی مادون قرمز باید توجه داشت این است که این سنسور در مدار باید به صورت معکوس بایاس شود! در واقع این سنسور وقتی توسط مادون قرمز تحریک شود در مدار معکوس شبیه می تواند جریان مناسبی را از خود عبور دهد بنابراین در شکل زیر داریم.

توجه:

باتوجه به مطالب ذکرشده در صفحات قبل و بخاطر اینکه نرم افزار شبیه ساز دارای سنسور مادون قرمز نبود برای پیاده سازی همانند تصویر بالا از تراشه PC817 استفاده نموده ایم ولی در عمل از مدار دیودی استفاده میشود با توجه به نکات گفته شده چون خروجی گیرنده مادون قرمز از نوع معکوس است و هم چنین بخاطر استفاده از مدار سریال داخلی میکرو کنترلر ها که نباید بیت ها معکوس شوند از یک عدد گیت NOT هم برای تقویت سیگنال دریافتی و هم معکوس گر استفاده شده به شماره TTL7404

ساختمان سون سگمنت:

هر seven segment از ۷ LED برای نمایش اعداد و ۱ LED برای نمایش نمایش نقطه اعشار تشکیل شده seven segment در. رنگ ها و ابعاد مختلف عرضه شده. برای کاهش تعداد سیم های سون کلیه پایه های آند یا کاتد LED های داخلی را به هم وصل می کنند. به سون سگمنت های که پایه کاتد LED های داخلی به هم وصل هستند، seven segment کاتد مشترک می گویند. و به سون سگمنت های که پایه آند LED های داخلی به هم وصل هستند، seven segment آند مشترک می گویند.

ساختمان سون سگمنت:

همان گونه که در شکل بالا ملاحظه می کنید. پایه مشترک seven segment کاتد مشترک، به منفی منبع تغذیه مدار وصل می شود. و پایه مشترک seven segment آند مشترک، به مثبت منبع تغذیه مدار وصل می شود. جهت محافظت از سوختن در برابر روشن شدن تک کاراکتری میشود از یک مقاومت 33 اهم جهت محدود کردن جریان کشیده شده در پایه مشترک استفاده نمود

طریقه آزمایش سون سگمنت:

برای راه اندازی seven segment شما باید یک برق DC به LED های سون سگمنت متصل نماید. ولی برای روشن کردن هر LED این نکته را باید بدانید که دقیقا همان ولتاژی را باید به آن اعمال کنید که نیاز دارد.

مثلا: LED که با ولتاژ ۲.۲ کار می کند، اگر ولتاژ ۲.۳ به آن وصل نماید به علت عبور جریان غیر مجاز خواهد سوخت. معمولا یک مقاومت با LED سری شده، تا اضافه ولتاژ بر روی مقاومت باشد. بعضی از طراحان غیر حرفه ای فقط یک مقاومت به پایه مشترک seven segment وصل می کنند. ولی این کار باعث نا هماهنگ شدن نور seven segment می شود. با توجه به ولتاژ پورت میکرو هر دو راه حل را آزمایش کنید.

مثلا: هر گاه seven segment عدد ۱ را به نمایش در می آورد، پر نور تر از زمانی خواهد بود، که عدد ۸ را به نمایش در می آورد. برای راه اندازی صحیح هر سون سگمنت شما به ۸ عدد مقاومت با مقدار مناسب نیاز دارید.

روش های مختلف ارسال سریال:

برای روش های انتقال سریال 2 روش کلی وجود دارد.

انتقال سریال به روش سنکرون یا همزمان: در این روش، انتقال اطلاعات بین دو سیستم ، به ازای هر پالس ساعت ، یک بیت ارسال میشود . بطوری که فرستنده همزمان با ارسال اطلاعات، پالس ساعت را نیز ارسال می کند و گیرنده به کمک پالس ساعت که از فرستنده ارسال شده ، خود را تنظیم و همزمان می کند تا از روی خط داده ، اطلاعات را به درستی بردارد.

میکروکنترلرها دارای 2 حالت ارتباط سریال همزمان می باشند.

الف) ارتباط سریال سنکرون یا همزمان Master :

در این حالت پالس های همزمانی توسط خود میکروکنترلر روی پایه ی TXD تولید و به عنوان پالس ساعت از میکرو (فرستنده) به گیرنده ، همراه و همزمان با اطلاعات فرستنده می شود تا گیرنده به وسیله آن خودش را تنظیم کند.

ب) ارتباط سریال سنکرون یا همزمان Slave :

در این حالت میکروکنترلر نقش گیرنده را بر عهده دارد و پالس های همزمانی که از فرستنده ارسال شده است ، ازطریق پایه ی RXD دریافت میشود.

انتقال سریال به روش آسنکرون یا غیر همزمان: در این روش ، یک کاراکتر همراه با بیت توازن ، یک بیت پایانی و یک بیت شروع جمعا به تعداد 10 بیت فرستاده میشود. لازم به ذکر است که تمام بیت های حاوی اطلاعات مفید نیستند!

در حقیقت فقط هشت بیت حاوی این اطلاعات می باشند، بیت توازن نشان می دد که آیا اطلاعات بطور صحیح دریافت شده یا خیر. بیت های شروع و پایان ، بجای سیگنال ساعت که به همراه اطلاعات ارسال نمیشود، بکار گرفته میشوند. در عوض فرض می شود که اطلاعات با فرکانسی در محدوده 10% فرکانس از پیش تعریف شده ارسال میشود. هنگام دریافت اطلاعات ، در مد آسنکرون بدلیل آنکه هیچ پالس ساعتی با اطلاعات فرستاده نمی شود، باید با دقت خاص دریافت نمود. برای این کار ، اطلاعات را با یک بیت شروع و به دنبال آن اطلاعات اصلی ، بیت توازن و در انتها بیت پایانی ارسال می شوند.گیرنده خود را با جستحو برای یک بیت شروع همزمان می کند.

برای این کار از رشته اطلاعات نمونه برداری شده تا یک منطق صفر به دست آید، بعد از آن نیمی از زمان یک بیت سپری شده تا مجددا از آن نمونه برداری میشود. اطلاعات نمونه برداری شده در یک رجیستر انتقالی جمع شده تا به صورت یک بایت اطلاعات موازی درآید.سپس با بررسی بیت توازن ، بررسی خطاها و بیت پایانی آزمایش می گردد. اگر بیت پایانی موجود باشد، اطلاعات قابل قبول است و در غیر این صورت یک خطای قالب بندی نشان داده خواهد شد. خطای قالب بندی معمولا در صورتی اتفاق می افتد که اطلاعات با نرخ انتقال (Baud Rate) اشتباه دریافت گردد. که در شرایط عادی نباید اتفاق بیوفتد.

تفاوت بین نرخ بیت (bitrate)با نرخ باود (baudrate) چیست؟

ج: نرخ بیت، سرعت بیت به انگلیسی Bitrate / Bit rate یا بیت بر ثانیه به معنای سرعت انتقال بیت از محلی به محل دیگر است. به بیان دیگر نرخ بیت نشان می‌دهد که در مدت زمانی معینی چه مقدار اطلاعات از جایی به جای دیگر ارسال می‌شود. معمولاً نرخ بیت را با بیت بر ثانیه (bps) ، کیلوبیت بر ثانیه (kbps) یا مگابیت بر ثانیه (Mbps) اندازه می‌گیرند. برای بحث درمورد bitrate و baudrate باید در باره جزئیات دیتا ها یعنی هر کدام به واحدهای بنام المان تقسیم میشوند بحث کنیم حال المان چیست؟؟ المان دیتا همان بیت های صفر یک است و المان سیگنال دیجیتال همان پالس هایی با دامنه ی ولتاژ ثابت و فرکانس ثابت تعریف میشن، با توجه به این موضوع bitrate به نرخ انتقال المان دیتا بیت ها اطلاق میشود baudrate نرخ انتقال المان سیگنال؛، حال فرق این دو به تصویر زیر دقت کنید:

احتملا این سوال پیش میاد که در شکل بالا هر دوی این سیگنالها برابر هستند، بله درسته در حقیقت این دو مفهوم در کد بندی های مختلف از هم مجزا می شوند یعنی به ازای بیت صفر سطح ولتاژ معین و به ازای بیت 1 هم سطح ولتاژ این داده ها در کد بندی و سرعت انتقال باهم متفاوت هستند. در واقع baudrate دوبرابر bitrate است.

1- حالت های مختلف درگاه سریال 8051 را توضیح دهید و همچنین baudrate ایجاد شده در هر حالت را بیان کنید؟

ج: تراشه 8051 دارای چهار حالت یا مد کاری می باشد که توسط ثبات کنترل در رجیستر scon برنامه ریزی می شود بیت های sm1,sm0 قاب بندی داده ها را تعیین می کند این حالت ها نیز سرعت انتقال داده ها را از پورت سریال تراشه تحت تاثیر قرار میدهند بخاطر بیت هاب شروع و ختم و نوع داده 8 بیتی یا 7 بیتی – در حالت 1 مد سریال اجازه میدهد تا میزان باود متغیر بوده و توسط تایمر 1 از 8051 تنظیم می گردد در مد سریال یک برای هر کاراکتر 10 بیت ارسال میشود.

2- SMOD در کدام رجیستر از SFR ها قرار دارد؟ آیا بیت آدرس پذیر است؟

ج: این کنترلر در رجیستر PCON قرار دارد، اگر این بیت در حالت های 1 و 2 و 3 انتقال سری baudrate دوبرابر خواهد شد این ثبات در آدرس 87H قرار دارد خلاصه ثبات در جدول زیر بیان گردیده شده است

3- منابع وقفه در میکروکنترلر 8051 را نام ببرید و ترتیب اولویت وقفه ها را بنویسید؟

ج: منابع وقفه در 8051 شش تا هستند البته در واقع 5 وقفه برای کاربر وجود دارد عبارتند از: بازنشانی – دو وقفه برای تایمرها تایمر 0 و 1 – وقفه سخت افزاری INT0-1 – وقفه تبادل سریال داده

4- فرض کنید در رجیستر IP هر دو بیت TF0 و TF1یک شده اند. در صورتی که هر دو با هم فعال شوند چه اتفاقی رخ می دهد؟

ج: در این مورد ابتدا سرویس زیرروال وقفه برای اجرای زیرروال تایمر صفر می رود سپس بعد از اجرای زیر روال به بخش وقفه تایمر 1 خواهد رفت.

5- در صورتی که وقفه ای با اولویت کمتر در حالی رخ دهد که میکروکنترلر در حال اجرای وقفه با اولویت بالاتر باشد چه اتفاقی می افتد ؟

ج: در این حالت وقفه های همزمان فعال شوند درون لچ نگهداری می شوند سپس 8051 هر وقفه را باتوجه به اولویت های آورده شده در جدول بالا سرویس می دهد. در حقیقت همزمان هه را چک خواهد نمود.

محاسبات مقادیر بار شده در تایمر :

محاسبات مقادیر بار شده در تایمر :

آزمایش مدار بر روی بردبورد

 

توجه: اگر شما این پروژه را با زبانهای برنامه نویسی و یا اینکه تراشه های میکروکنترلری دیگری مورد نیاز داشته باشید، می توانید از طریق بخش سفارش پروژه اقدام نمایید.

برنامه اسمبلی برای 8051

نکته: آموزش طراحی و برنامه نویسی تراشه میکروکنترلر 8051 به زبان اسمبلی Assembl  و توضیح خط به خط برنامه به همراه پروژه برای شما ارسال خواهد شد نمونه ای از بخش های این فایل راهنما در شکل ها آورده شده است:

راهنمای کامل و گزارشکار آماده و تایپ شده در Microsoft Office Word

 

---

(( سفارش پروژه ))

برای سفارش این برنامه با همین شکل و اجزاء و یا تغییر برنامه مورد نظر به دلخواه خود می توانید از روش های زیر اقدام نمائید، کد سفارش پروژه را ارسال کنید:

هزینه طراحی: SMS-> 0911 831 50 58

کد سفارش پروژه: 101p26

سفارش پروژه >>> Project-esisis.com/Content

---

برای ارتباط با مدیر سایت از لینکهای زیر استفاده کنید

آدرس کانال سایت در تلگرام : www.telegram.me/Electronic_iran

آیدی جهت ارتباط در تلگرام: @Electronic_iran

 

---