Khai thác phần mềm proteus trong mô phỏng vi điều khiển

BÁO CÁO MÔN HỌC VI XỬ LÝ – VI ĐIỀU KHIỂN ĐỀ TÀI: KHAI THÁC PHẦN MỀM PROTEUS TRONG MÔ PHỎNG VI ĐIỀU KHIỂN. GV: Ks. NGUYỄN BÁ THUẬN SVTH: NGUYỄN ĐỨC HIỀN KHOA: CƠ ĐIỆN. ĐỒNG NAI THÁNG 9 NĂM 2008. MỤC LỤC: PHẦN MỘT: GIỚI THIỆU VỀ PROTEUS PHẦN HAI: MỘT SỐ VÍ DỤ I-VÍ DỤ LED 7 ĐOẠN II-VÍ DỤ LED MA TRẬN III- VÍ DỤ LCD. IV-VÍ DỤ LED ĐƠN. V- VÍ DỤ ĐỘNG CƠ QUAY THUẬN NGHỊCH. DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO. Phần help của phần mềm proteus 7.1 Một số Ebooks của các bạn sinh viên. BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 2 PHẦN MỘT: GIỚI THIỆU VỀ PROTEUS Proteus là phần mềm của hãng Labcenter Electronics, nó mô phỏng được cho hầu hết các linh kiện điện tử thông dụng, đặc biệt có hỗ trợ cho cả các MCU như PIC, 8051, AVR, Motorola.Các bạn có thể tải bản demo tại địa chỉ , đây là bản demo, nhà cung cấp không cho phép Save chương trình. Công cụ ISIS cho phép chúng ta thiết kế và mô phỏng. Công cụ ARES cho phép chúng ta thiết kế mạch in. PHẦN HAI: MỘT SỐ VÍ DỤ I-VÍ DỤ LED 7 ĐOẠN: Trong ví dụ này chúng ta sẽ mô phỏng chương trình hiển thị led 7 đoạn đếm từ 00-60. 1. Khởi động chương trình như những chương trình ứng dụng khác. Ở đây mình dùng Proteus 7.1 Sau đó ta có giao diện của Proteus. BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 3 Thanh tác vụ Thanh trình đơn Thanh công cụ Thanh mô phỏng VÙNG THIẾT KẾ Vùng hiển thị các linh kiện BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 4 Công cụ Giải thích Công cụ Giải thích Làm tươi màn hình thiết kế Bật tắt lưới cho bản vẽ Chọn gốc tọa độ. Các công cụ phóng to thu nhỏ. Copy, di chuyển, xoay, xóa. Công cụ chỉnh sửa, tạo thư viện Công cụ tự động đi dây. Xuất danh sách linh kiện, kiểm tra lỗi mạch điện, xuất mạch in. Con trỏ,thêm linh kiện, gán tên đường dây, thêm text, vẽ đường bus, mạch phụ. Nối đầu cực, vẽ chân linh kiện, hiển thị đồ thị, băng ghi, máy phát tín hiệu, đo volt, đo Ampe, các thiết bị ảo. Các công cụ vẽ 2D Để lấy thư viện linh kiện ta làm các bước sau: Click chọn biểu tượng. click vào nút P bản linh kiện sẽ hiện ra ta tiến hành chọn linh kiện. các thao tác giống như các chương trình ứng dụng khác. Bây giờ ta tiến hành thiết kế mạch điện. 2. Lấy các linh kiện. a>lấy IC AT89C52: 9 Click vào chữ P. cửa sổ Pick Devices xuất hiện, đây là cửa sổ chính để ta lấy các linh kiện. Trong Proteus có hỗ trợ rất nhiều linh kiện như MCU, PIC, AVR, 8051.. và nhiều họ khác. BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 5 ở textbook Keyword ta nhập chữ AT89C52, sẽ xuất hiện IC89c52, ta chọn như hình. Hoặc ta vào Category> chọn Microprocesser Ics ở đây có rất nhiều linh kiện. xong ta click ok. Tại cửa sổ thiết kế ta click vào vị trí bất kỳ để đặt linh kiện. BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 6 b>Lấy thạch anh dao động, tại cửa sổ Pick Devices ở Keywords ta nhập CRYSTAL (hoặc tìm ở mục Miscellaneous trong Category ) Để xoay các linh kiện, bạn RightClick vào linh kiện muốn xoay và chọn các chế độ xoay ở Menu hiện ra. BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 7 Ngoài ra bạn cũng có thể dùng phím tắt như sau: 9 Muốn xoay cùng chiều kim đồng hồ bạn nhấn phím “trừ” bên vùng phím số. 9 Muốn xoay ngược chiều kim đồng hồ bạn nhấn phím “cộng” bên vùng phím số. 9 Muốn xoay đối xứng bạn nhấn phím “Ctrl+M”. c>Lấy điện trở. Ta nhập RES vào keywords.(hoặc click tìm trong Resistors của mục Category) d>Lấy nút nhấn: Ta nhập BUTTON vào keywords (hoặc click tìm trong Switches & Relay) BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 8 e>Lấy tụ không phân cực: Ta nhập vào CAP vào Keywords (hoặc click tìm trong CAPACITORS trong Category) BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 9 f>Lấy tụ phân cực: Ta nhập vào CAP POL (hoặc click tìm trong CAPACITORS) g> Tiếp theo lấy led 7 đoạn: Ta nhập 7SEG và lấy linh kiện là 7SEG-MPX2- CC (hoặc click tìm trong OPTOELECTRONICS). BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 10 Sau khi lấy xong ta có các linh kiện như sau trên màn hình. h> Ta lấy nguồn và mass. Ta click vào bên thanh Devices xuất hiện. ta click vào POWER và đem ra ngoài vùng thiết kế. tiếp theo ta click vào GROUND để lấy mass. Ta tiến hành nối dây cho linh kiện ta được như sau: BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 11 Nguồn mặc định là 5V nếu muốn thay đổi giá trị ta doubleclick vào nguồn> xuất hiện hộp thoại và ta khai báo nguồn như sau: Hoặc bạn cũng có thể sửa lại là +24V thì nguồn chúng ta lúc này là +24VDC. i>Ta tiến hành khai báo dao động thạch anh và AT89C52 là 12Hz. Như sau: Doubleclick vào thạch anh làm như hình. Ở phần Frequency khai báo là 12MHz Doubleclick vào AT89C52 và khai báo ở phần Clock Frequency là 12MHz BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 12 j> Nạp chương trình:ta Doubleclick vào AT89C52 và click vào biểu tượng bên cạnh textbook Program File chỉ đường dẫn của File *.HEX để chạy chương trình. Chương trình này chúng ta đã viết bằng những phần mềm biên dịch ngôn ngữ Assambly sang file *.HEX là file mã máy ví dụ như chương trình Pinnacle. Khi đó ở phần Program file có đường dẫn của đoạn chương trình chúng ta, như vậy Vi điều khiển đã được nạp xong chương trình. Sau đó click vào để mô phỏng ta có chương trình chạy như sau: Click vào đây và khai báo đường dẫn file *.hex BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 13 Để biết thêm các ví dụ có sẵn trong phần mềm, bạn click vào Help>Sample Designs nơi đây có rất nhiều ví dụ hữu dụng giúp các bạn trong việc tự tìm hiểu về phần mềm này. II-VÍ DỤ LED MA TRẬN: Cũng tương tự như những bước trên, ta lấy các linh kiện cần thiết, và lấy thêm led ma trận 5x7. Cách lấy led ma trận và các linh kiện khác như bảng. Keywords Category Sub- category Results Value Matrix Optoelectronics All MATRIX-5X7- GREEN Resistor Resistors Resistor Packs Rx8 220 Npn Transistors Generic Npn BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 14 a> lấy led ma trận: Bạn nhập vào Keywords từ khóa Matrix (hoặc bạn có thể tìm trong Category ở mục Optoelectronics) c>Lấy transistor : bạn nhập vào Keywords từ khóa NPN ở Subcatagory chọn Generic (hoặc bạn vào mục Transistor ở mục Category). BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 15 d>Lấy điện trở rào: ta nhập vào Keywords từ khóa Resistor và chọn ở SubCatagory là Resistor Packs và chọn Rx8. Sau khi lấy xong và kết nối ta có được hình như sau: Sau đó chạy mô phỏng ta có hình sau: BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 16 III- VÍ DỤ LCD. Các linh kiện ta lấy như bài trên ở đây ta lấy thêm linh kiện LCD. Tại keywords ta nhập LC4857 (các bạn có thể lấy LCD khác) hoặc bạn có thể tìm trong CATEGORY mục OPTOELECTRICS thư viện (library) DISPLAY Sau đó ta tiến hành nối dây và có kết quả như sau: BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 17 Khi mô phỏng ta có hình sau: Để cho gọn mạch và nhìn mạch gọn gàng đẹp đẽ ta đi dây bằng bus. Trong mạch trên cách làm như sau: 9 Ta click vào biểu tượng Bus và vẽ đường Bus như ý muốn 9 Trong ví dụ này ta vẽ Bus như trên hình. BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 18 9 Ta tiến hành đặt tên cho các đường dây, nếu dây nào được nối với nhau thì ta đặt nhãn cùng tên, để đặt nhãn ta click vào biểu tượng và đặt vào đường dây muốn đặt nhãn và click chuột, tương tự cho đoạn đầu nối cùng tên. Một cửa sổ Edit Write Lable hiện ra ta nhập tên của đường dây vào textbox String. Lưu ý là hai đầu dây nối với nhau phải cùng tên (cùng một lable) Sau khi làm xong để kiểm tra sự kết nối của hai đầu dây trong bus bạn Rightclick vào đường dây và chọn Highlight net on Schematic. Lúc đó ta thấy các đầu dây có nối với nhau sẽ có màu đỏ, đây là cách kiểm tra thông mạch bên Proteus. Để xóa đối tượng ta Rightclick hai lần hoặc Rightclick > chọn Delete. BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 19 Bước cuối cùng ta chuyển qua mạch in, do thư viện chân linh kiện của PROTEUS rất ít rất nhiều linh kiện thông dụng không có thư viện chân. Do đó ta phải tự tạo thư viện chân cho linh kiện. điều này khá công phu, tiếp theo đây mình sẽ đổ mạch in cho mạch LCD với nút nhấn Button chuyển thành Tụ điện (có hỗ trợ chân)1 cho dễ ví dụ. Bạn click vào biểu tượng ARES để chuyển qua chế độ đi mạch in. Xuất hiện hộp thoại PACKAGE SELECTOR xuất hiện yêu cầu khai báo chân linh kiện. Bạn khai báo cho điện trở như hình là RES40. Sau đó tại cửa sổ của ARES ta Rightclick chọn >PLACE>compoment chọn linh kiện ví dụ C1 và click đưa vào vùng thiết kế, và tiếp tục với các linh kiện khác. Sau khi hoàn thành ta có hình như sau. 1 Việc tạo thư viện chân xin đọc thêm tài liệu liên quan. Click vào đây BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 20 Sau khi sắp xếp linh kiện ta được như sau: Tiếp theo bạn đổ mạch in bằng cách click vào biểu tượng hoặc vào TOOLS > chọn AUTO ROUTER xuất hiện hộp thoại AUTO ROUTER để mặc định bạn click vào Edit Strategies để khai báo đường mạch in. Ở đây ta xuất mạch in 2 lớp bạn làm như hình. BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 21 Cửa sổ Edit Strategies ta chọn như hình: Sau đó click OK> OK. Ta được mạch in như hình. BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 22 Tiếp theo ta tiến hành đổ đồng phủ mass. Ta click vào biểu tượng sau đó ta vẽ hình chữ nhật bao quanh mạch in chọn lớp vẽ là Top Ta được lớp đồng cho lớp Top BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 23 Tiếp theo lớp Botton làm tương tự BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 24 Để ẩn hiện màu ta click vào biểu tượng và cho phép ẩn hiện các màu. BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 25 IV-VÍ DỤ LED ĐƠN: Cũng như trên ta lấy thêm linh kiện là Led đơn bằng cách: bạn nhập vào Keywords từ khóa LED, và ở đây mình chọn là LED-RED (hoặc bạn có thể tìm trong thư viện Category, phần Optoelectronics). Sau đó tiến hành nối dây ta được như hình. BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 26 Và sau đó chúng ta cũng click vào biểu tượng ARES để chuyển qua mạch in. Khi chuyển qua ARES sẽ yêu cầu khai báo cho LED ta khai báo như hình. Tiếp theo ta click vào biểu tượng 2D Graphic box để tạo diện tích board mạch. BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 27 Right Click vào vùng vừa vẽ và chọn như hình. Với mục đích khai báo đó là vùng board mạch. Sau đó ta click vào biểu tượng Auto Place để cho ARES sắp xếp linh kiện tự động. Tuy nhiên chúng ta cũng nên sắp xếp lại cho thẩm mỹ hơn. Sau đó ta tiến hành chạy mạch in tự động bằng cách click vào biểu tượng Auto router và khai báo như hình để tạo mạch in 1 lớp với lớp top. Ta click vào Edit strategies để khai báo mạch in một lớp và khai báo như hình dưới. BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 28 Phần POWER ta khai báo như sau: Tương tự phần SIGNAL ta khai báo như sau: BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 29 Sau đó click OK> OK ta sẽ có mạch in như sau: Ngoài ra để thay đổi độ rộng của đường dây, ta rightclick vào đường dây muốn thay đổi và chọn Change Trace style ở đây mình thay bộ nguồn lớn hơn một chút. Sau đó ta tiến hành đổ đồng như nói ở trên, sau khi đổ đồng xong ta có hình như sau: BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 30 Ngoài ra ta có thể xem 3D mô hình mạch mà ta vừa thiết kế bằng cách vào Output>3D Visualization, ta sẽ nhìn thấy mô hình mô phỏng thực tế như sau: BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 31 V- ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ QUAY THUẬN NGHỊCH: Trong ví dụ này ta lấy các linh kiện như những ví dụ trên, có hai linh kiện mới là Motor DC và Relay. a>Lấy Motor DC: ở Keyword ta nhập vào từ khóa là Mortor (hoặc vào mục Electromechanical của Category) b>Lấy Relay: Ở Keywords ta nhập vào từ khóa Relay (hoặc ta vào mục Switchs &Relay ở Category), lưu ý vì đây là ví dụ nên ta khai báo cho cuộn dây Relay có dòng là 5V, bằng cách DoubleClick vào Relay, cửa sổ hiện ra ta nhập vào 5V như hình sau: BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 32 Sau khi đã lấy đầy đủ linh kiện ta tiến hành nối dây và được như hình dưới: Để lấy nguồn 24V ta tiến hành như sau: DoubleClick vào nguồn và nhập vào +24V và ta sẽ có được nguồn 24V như hình trên cấp cho Động cơ. BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT VXL-VĐK SVTH:NGUYỄN ĐỨC HIỀN Trang 33 Sau khi tiến hành nạp chương trình cho Vi điều khiển, ta nhấn nút Quay thuận, động cơ quay thuận, nhấn nút Quay nghịch động cơ quay nghịch và các Relay đóng ngắt theo đúng yêu cầu. Khi muốn dừng nhấn nút Reset.