Chương5-Dai cuong ve cau truc phan cung va phan mem.pdf

1

Ch−¬ng 5

®¹I C¦¥NG VÒ CÊu tróc phÇn cøng vµ phÇn mÒm CHO §IÒU

KHIÓN Sè ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu

Ch−¬ng nµy giíi thiÖu vÒ phÇn cøng vµ phÇn mÒm trong ®iÒu khiÓn sè. HÖ thèng phÇn

cøng ®−îc x©y dùng tõ vi ®iÒu khiÓn. Bªn c¹nh ®ã, mét hÖ thèng vi ®iÒu khiÓn cã thÓ ®−îc

ghÐp nèi víi m¸y tÝnh, do ®ã c¸c th«ng sè cña bé ®iÒu khiÓn sè cã thÓ ®Æt trùc tiÕp trªn m¸y

tÝnh. M¸y tÝnh còng lµm nhiÖm vô gi¸m s¸t gi¸ trÞ ®Æt còng nh− gi¸ trÞ ph¶n håi cña hÖ thèng

®iÒu khiÓn. Cuèi cïng ch−¬ng nµy giíi thiÖu ®Æc ®iÓm cña ng«n ng÷ C lµ ng«n ng÷ tiÖn lîi ®Ó

lËp tr×nh cho c¸c vi ®iÒu khiÓn trong ®iÒu khiÓn sè.

5.1 Vi ®iÒu khiÓn

PhÇn cøng ®iÒu khiÓn ®éng c¬ mét chiÒu bao gåm vi ®iÒu khiÓn. Mét bé vi ®iÒu khiÓn

(viÕt t¾t lµ MCU hay µC) lµ mét m¸y tÝnh trªn mét chip. §©y lµ mét d¹ng cña vi xö lý cã ®é

tÝch hîp cao, tiªu thô Ýt n¨ng l−îng vµ gi¸ thµnh thÊp. §iÒu nµy t−¬ng ph¶n víi mét bé vi xö lý

®a chøc n¨ng ®−îc sö dông cho m¸y tÝnh c¸ nh©n ph¶i ®−îc kÕt nèi víi c¸c phÇn tö kh¸c míi

cã thÓ lµm viÖc ®−îc. Ngoµi viÖc kÕt hîp víi c¸c phÇn tö sè häc vµ logic nh− mét bé vi xö lý

®a n¨ng, mét sè vi ®iÒu khiÓn cßn ®−îc tÝch hîp víi c¸c phÇn tö kh¸c nh− lµ bé nhí ®äc-viÕt

®Ó l−u d÷ liÖu, bé nhí chØ ®äc ®−îc (ROM) hay cßn gäi lµ bé nhí chíp nho¸ng ®ª l−u m· hay

code ch−¬ng tr×nh. Mét sè hä vi ®iÒu khiÓn cßn cã bé nhí EEPROM (Electrically Erasable

Programmable Read-Only Memory) ®−îc sö dông ®Ó l−u ch−¬ng tr×nh m·i m·i. Bé nhí

EEPROM ®−îc gäi lµ bé nhí chØ ®äc ®−îc cã kh¶ n¨ng lËp tr×nh xãa ®−îc b»ng ®iÖn. Ngoµi

ra bé vi ®iÒu khiÓn cßn cã c¸c giao diÖn vµo/ra.

Víi tèc ®é xung nhÞp kho¶ng mét vµi MHz hoÆc thÊp h¬n, mét bé vi ®iÒu khiÓn th−êng

lµm viÖc víi tèc ®é thÊp h¬n so víi bé vi xö lý hiÖn ®¹i nh−ng ®ñ cho mét sè øng dông cô thÓ.

C¸c vi ®iÒu khiÓn th−êng tiªu thô c«ng suÊt nhá mét vµi milliwatts vµ cã kh¶ n¨ng lµm viÖc ë

chÕ ®é chê hay cßn gäi lµ chÕ ®é “sleep” trong khi ®îi c¸c sù kiÖn ngo¹i nh− qu¸ tr×nh Ên mét

nót Ên ®Ó ®−a vi ®iÒu khiÓn vÒ tr¹ng th¸i lµm viÖc. C«ng suÊt tiªu thô ë chÕ ®é chê cã thÓ chØ

mét vµi nanowatt lµm cho c¸c vi ®iÒu khiÓn lý t−ëng ®èi víi c¸c øng dông c«ng suÊt thÊp vµ

thêi gian lµm viÖc l©u dµi cña nguån cÊp lµ pin.

C¸c bé vi ®iÒu khiÓn th−êng ®−îc sö dông trong c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tù ®éng nh− lµ

trong c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®éng c¬ « t«, ®iÒu khiÓn xa, c¸c m¸y v¨n phßng, c¸c thiÕt bÞ

®iÖn, c¸c m¸y c«ng cô vµ ®å ch¬i. §−îc thiÕt kÕ víi kÝch th−íc nhá gän, gi¸ thµnh thÊp vµ

c«ng suÊt tiªu thô nhá so víi qu¸ tr×nh thiÕt kÕ sö dông mét vi xö lý riªng biÖt, bé nhí vµ c¸c

thiÕt bÞ vµo vµ ra, c¸c bé vi ®iÒu khiÓn ®−îc xem nh− lµ gi¶i ph¸p kinh tÕ ®Ó ®iÒu khiÓn ®iÖn

tö nhiÒu qu¸ tr×nh h¬n. B¶ng 5.1 lµ mét sè hä vi ®iÒu khiÓn th«ng dông cña h·ng Atmel vµ

Microchip

B¶ng 5.1: Mét sè vi ®iÒu khiÓn cña h·ng Atmel vµ Microchip

Atmel Microchip

• AT89 series (Intel 8051 architecture)

• AT90, ATtiny, ATmega series (AVR

architecture) (Atmel Norway design)

• AT91SAM (ARM architecture)

• AVR32 (32-bit AVR architecture)

• MARC4

• 8 and 16-bit microcontrollers with 12 to

24-bit instructions

• ability to include DSP function

• 12-bit instruction PIC

• 14-bit instruction PIC

• PIC16F84

• 16-bit instruction PIC

• 32-bit instruction PIC

5.1.1 Vi ®iÒu khiÓn AVR Atmega16

Vi ®iÒu khiÓn AVR Atmega16 lµ bé vi ®iÒu khiÓn 8 bit m¹nh cã tèc ®é xö lý cao, tiªu thô

c«ng suÊt nhá. S¬ ®å ch©n ra cña lo¹i 40 ch©n cã d¹ng nh− trªn h×nh 5.1.