 ĐỀ TÀI Tìm hiểu về vi điều khiển 89S52. Thiết kế mô hình đo và khống chế nhiệt độ hiển thị trên led 7 thanh Giáo viên hướng dẫn : Hoàng Văn Quang Sinh viên thực hiện : Tường Thị Thu Hằng Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện Tử 1 MỤC LỤC Contents MỤC LỤC 1 DANH SÁCH HÌNH VẼ 3 DANH SÁCH BẢNG BIỂU 4 LỜI MỞ ĐẦU 5 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 7 1.1 Khái quát về vi điều khiển 7 1.1.1 Kiến trúc vi điều khiển 7 1.1.2 Tập lệnh 8 1.1.3 Chức năng 8 1. 2 Các bộ vi điều khiển 9 1.2.1 Các bộ vi điều khiển và các bộ xử lý nhúng 9 1.2.2 Định nghĩa bộ vi xử lý 9 1.2.3 Các bộ vi điều khiển cho hệ thống nhúng 10 1.2.4 Các ứng dụng nhúng của PC86 12 1.2.5 Lựa chọn một bộ vi điều khiển 12 1.3 Tìm hiểu chung về họ 8051 13 1.3.1 Cấu trúc bus 13 1.3.2 Bộ nhớ chương trình 13 1.3.3 Bộ nhớ dữ liệu 14 1.4 Họ vi điều khiển 8051 14 1.4.1 Tóm tắt về lịch sử của 8051 14 1.4.2 Đặc tính vi điều khiển 8051 15 1.4.3 Sơ đồ khối chung của họ vi điều khiển 8051 16 1.4.4 Thành viên họ vi điều khiển 8051 17 1.5 Các họ vi điều khiển khác 22 1.5.1 Họ vi điều khiển AMCC 22 1.5.2 Họ vi điều khiển Cypress MicroSystems 22 1.5.3 Họ vi điều khiển Freescale Semiconductor 23 1.5.4 Họ vi điều khiển Fujitsu 23 1.5.5 Họ vi điều khiển Intel 23 1.5.6 Họ vi điều khiển Microchip 24 1.5.7 Họ vi điều khiển National Semiconductor 31 1.5.8 Họ vi điều khiển STMicroelectronics 31 1.5.9 Họ vi điều khiển Philips Semiconductors 31 CHƯƠNG 2. TÌM HIỂU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 89S52 32 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện Tử 2 2.1 Sơ đồ khối, sơ đồ chân của vi điều khiển 89S52 32 2.1.1 Giới thiệu sơ lược 32 2.1.2 Cấu hình của 89S52 32 2.1.3 Sơ đồ khối 89S52 33 2.1.4 Sơ đồ chân 89S52 34 2.1.5 Chức năng các chân của AT89S52 34 2.2 Tổ chức bộ nhớ bên trong 89S52 39 2.3 Kết nối vi điều khiển với một số thiết bị ngoại vi đơn giản 48 2.3.1 VĐK giao tiếp led đơn và phím nhấn 48 2.3.2 Kết nối VĐK với Rơle 49 2.3.4 Kết nối VĐK với ma trận led 54 CHƯƠNG 3. CÁC LINH KIỆN LIÊN QUAN 55 3.1 Led 7 thanh 55 3.1.1 Các khái niệm cơ bản 55 3.1.2 Kết nối với vi điều khiển 56 3 .2 Giới thiệu về IC ADC0804 57 3.2.1 Sơ đồ chân ADC0804 58 3.2.2 Chức năng các chân ADC0804 58 3.3 Giới thiệu về cảm biến LM35 61 3.3.1 Sơ đồ chân LM35 62 CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ MÔ HÌNH 64 4.1 Lưu đồ thuật toán 64 4.3 Mạch nguyên lý và mạch in 66 4.3.1 Mạch nguyên lý 66 4.3.2 Mạch in 68 KẾT LUẬN 70 PHỤ LỤC 75 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện Tử 3 DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1 Bố trí bên trong của sơ đồ khối 8051 16 Hình 1.2 Kiến trúc Havard và kiến trúc Von-Neuman 25 Hình 1.3 Cơ chế pipelining 27 Hình 2.1 Sơ đồ khối của bộ vi điều khiển AT89S52 33 Hình 2.2 Sơ đồ chân của AT89S52 34 Hình 2.3 Sơ đồ Port 0 35 Hình 2.4 Sơ đồ Port 1 35 Hình 2.5 Sơ đồ Port 2 36 Hình 2.6 Mạch reset 38 Hình 2.7 Mạch dao động 38 Hình 2.8 VĐK giao tiếp led đơn và phím nhấn 48 Hình 2.9 VĐK giao tiếp rơle-5V 49 Hình 2.10 VĐK giao tiếp phím nhấn và LCD 53 Hình 2.11 VĐK giao tiếp với ma trận led 54 Hình 3.1 Sơ đồ chân 7 SEG-COM-ANODE và hình ảnh minh họa 56 Hình 3.2 Sơ đồ chân ADC0804 58 Hình 3.3 Sơ đồ chân LM35 dạng TO-92 62 Hình 4.1 Lưu đồ thuật toán 66 Hình 4.2 Sơ đồ mạch nguyên lý 66 Hình 4.3 Sơ đồ mạch in 68 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện Tử 4 DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các đặc tính của 8051 đầu tiên 15 Bảng 1.2 So sánh các đặc tính của các thành viên họ 8051 17 Bảng 1.3 Các phiên bản của 8051 từ Atmel (Flash ROM) 19 Bảng 1.4 Các phiên bản 8051 với tốc độ khác nhau của Atmel 20 Bảng 1.5 Các phiên bản 8051 từ hãng Dallas Semiconductor 20 Bảng 2.1 Một số thành viên của họ 8051 21 Bảng 2.2 Các chức năng của Port 3 36 Bảng 2.3 Bit chọn Bank thanh ghi 42 Bảng 2.4 Bảng vector ngắt của 8051 44 Bảng 2.5 Thanh ghi cho phép ngắt IE 45 Bảng 2.6 Tóm tắt thanhh ghi chức năng TMOD 47 Bảng 1.13 Bảng mã của Led Anode chung (các led đơn sáng ở mức 0) 50 Bảng 1.14 Bảng mã của Led Cathode chung (các led đơn sáng ở mức 1) 51 Bảng 2.2 Quan hệ điện áp V ref/2 với Vin 61 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện Tử 5 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, việc ứng dụng những thành tựu của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới của chúng ta đã và đang ngày một phát triển, văn minh và hiện đại hơn. Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả cao. Các bộ điều khiển sử dụng vi điều khiển tuy đơn giản nhưng để vận hành và sử dụng được lại là một điều rất phức tạp. Các bộ vi điều khiển theo thời gian cùng với sự phát triển của công nghệ bán dẫn đã tiến triển rất nhanh, từ các bộ vi điều khiển 4 bit đơn giản đến các bộ vi điều khiển 32 bit, rồi sau này là 64 bit. Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Điện tử đã đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng từ các lĩnh vực công – nông – lâm – ngư nghiệp cho đến các nhu cầu cần thiết trong hoạt động đời sống hằng ngày. Sau gần 3 năm học tập và nghiên cứu ở trường, em đã được làm quen với các môn học chuyên ngành,em đã dùng vi điều khiển để ” Tìm hiểu về vi điều khiển 89S52. Thiết kế mô hình đo và khống chế nhiệt độ hiển thị trên led 7 thanh.” Mặc dù đã rất cố gắng thiết kế và hoàn thành đồ án đúng thời hạn nhưng do thời gian ngắn và năng lực còn hạn chế nên vẫn còn những sai sót. Em mong thầy giáo góp ý để việc học tập của em được tốt hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện Tử 6 Nội dung quyển đồ án bao gồm các chương: Chương 1. Tổng quan về vi điều khiển Chương 2. Tìm hiểu về vi điều khiển 89S52 Chương 3. Các linh kiện liên quan Chương 4. Thiết kế Sản phẩm là một mạch đo và khống chế nhiệt độ hiển thị trên led 7 thanh sử dụng vi điều khiển 89S52. Trong quá trình thực hiện đề tài này do điều kiện còn hạn hẹp nên đề tài này không tránh khỏi những thiếu sót rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của tất cả các thầy cô và các bạn những ai quan tâm đến lĩnh vực này. Em xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy cô giáo trong khoa Điện Tử - ĐH Công Nghiệp Hà Nội đã giảng dạy và truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu và tạo điều kiện tốt nhất cho em được học tập và nghiên cứu tại trường. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Văn Quang giảng viên Khoa Điện Tử-ĐH Công Nghiệp Hà Nội đã hướng dẫn và giúp đỡ nhiệt tình em trong quá trình thực hiện đồ án. Hà Nội tháng 6/2012 Sinh viên thực hiện Tường Thị Thu Hằng Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện Tử 7 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 1.1 Khái quát về vi điều khiển Năm 1976, hãng Intel giới thiệu bộ vi điều khiển 8748-mở đầu cho họ vi điều khiển MCU-48. 8747 là một vi mạch chứa hơn 17.000 transistor bao gồm CPU,1kbyte bộ nhớ ROM, 64KB RAM, một bộ đếm/định thời 8 bit và 27 chân vào/ra. Vi điều khiển (MCU-viết tắt của cụm từ ‘Micro Control Unit’) có thể được coi như một máy tính thu nhỏ trên một chíp, nó còn có thể hoạt động với một vài linh kiện phụ trợ ở bên ngoài, sau 8748, các bộ vi điều khiển mới tiếp tục được các hãng sản xuất như Intel, Atmel, Simens…giới thiệu cho các ứng dụng nhúng. 1.1.1 Kiến trúc vi điều khiển Thực ra vi điều khiển cũng là một cấu trúc nhỏ, gồm các linh kiện điện tử ở kích thước micro hoặc nano, các linh kiện này được kết hợp với nhau và được nối với các thiết bị bên ngoài qua các chân vi điều khiển. Kiến trúc máy tính hay kiến trúc vi điều khiển cũng tương tự nhau. Do đó , các bạn có thể tìm hiểu về kiến trúc máy tính, để hiểu rõ về kiến trúc vi điều khiển. Hai kiến trúc vi điều khiển rất phổ biến hiện nay, là kiến trúc Von Neumann và kiến trúc Harvard. Sự khác biệt chủ yếu giữa hai kiến trúc này, chính là việc tổ chức bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình. Kiến trúc Von Neumann tổ chức bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình chung với nhau, chính vì vậy, đường truyền (bus) của kiến trúc Von Neumann là đường truyền chung. Trong khi đó, kiến trúc Harvard tách rời bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình. Mỗi kiến trúc này có một lợi điểm riêng rẽ khác nhau. Kiến trúc Von Neumann tận dụng được tài nguyên bộ nhớ, trong khi đó kiến trúc Harvard sẽ đạt Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện Tử 8 tốc độ xử lý cao hơn, mặt khác đường truyền dữ liệu và đường truyền lệnh điều khiển (chương trình) có thể có dung lượng khác nhau. 1.1.2 Tập lệnh Tập lệnh ở đây được coi là tập mã lệnh nhị phân, Bản chất của tập lệnh là một tập hợp các mã nhị phân, mà từ đó các đơn vị xử lý trung tâm (CPU) nhận biết và thực hiện. Dữ liệu được CPU xử lý là các số nhị phân. Chính vì vậy, tập lệnh dù thế nào đi nữa cũng sẽ thực hiện các việc chính sau: - Tính toán các con số nhị phân. - Các lệnh để chuyển các giá trị ra thành tín hiệu điện tử ở chân linh kiện - Các lệnh di chuyển các giá trị giữa các thanh ghi - Các lệnh điều khiển con trỏ chương trình 1.1.3 Chức năng Hiện nay rất nhiều loại vi điều khiển ra đời, và rất nhiều tính năng được tích hợp vào trong vi điều khiển dưới dạng phần cứng. Tuy nhiên, tựu chung lại thì mọi việc cũng đều nằm ở việc điều khiển động cơ và đọc cảm biến. Một cánh cửa tự động là một cái cảm biến hồng ngoại và một cái động cơ. Đại đa số những gì tự động đều có dính đến động cơ trong đó, vì nếu không có động cơ thì làm sao mà nó biến đổi điện năng thành cơ năng .khi đó ta sẽ phải thiết kế một cảm biển để quan sát. Để biết được tính năng của từng loại vi điều khiển ta chọn phần datasheet nói tóm lại chức năng của vi điều khiển rất phong phú và đa dạng, Nên các bạn hay nghiên cứu thật kĩ trước khi mua về để phục vụ cái nhu cầu của mình đang cần. Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện Tử 9 1. 2 Các bộ vi điều khiển 1.2.1 Các bộ vi điều khiển và các bộ xử lý nhúng Trong mục này chúng ta bàn về nhu cầu đối với các bộ vi điều khiển (VĐK) và so sánh chúng với các bộ vi xử lý cùng dạng chung như Pentium và các bộ vi xử lý 86 khác. Chúng ta sẽ cùng xem xét vai trò của các VĐK trong thị trường các sản phẩm nhúng. Ngoài ra, chúng ta cung cấp một số tiêu chuẩn và cách lựa chọn một bộ VĐK như thế nào. 1.2.2 Định nghĩa bộ vi xử lý Bộ vi xử lý (VXL) ở đây là các bộ VXL công dụng chung như họ Intell 86(8086, 80286, 80386, Pentium hoặc họ Motorola 6800(68000, 68010, 68020, 68030…). Những bộ VXL này không có RAM, ROM và không có các cổng vào ra trên chip. Với lý do đó mà chúng được gọi chung đó là các bộ vi xử lý công dụng chung. Một nhà thiết kế hệ thống sử dụng một bộ VXL công dụng chung chẳng hạn như Pentium hay 68040 phải bổ xung thêm RAM, ROM. Các cổng vào ra và các bộ định thời ngoài để làm cho chúng hoạt động được. mặc dù bổ xung thêm RAM, ROM và các cổng vào ra bên ngoài làm cho hệ thống cồng kềnh và đắt hơn, nhưng chúng có ưu điểm là linh hoạt chẳng hạn như người thiết kế có thể quyết định về số lượng RAM, Rom cà các cổng ra vào cần thiết phù hợp với bài toán trong tầm tay của mình. Điều này không thể có được đối với các bộ VĐK. Một bộ VĐK có một CPU ( một bộ VXL) cùng với một lượng cố định RAM, ROM, các cổng vào ra và một bộ định thời tất cả trên cùng một chip. Hay nói cách khác là bộ xử lý, RAM, ROM các cổng vào ra và bộ định thời đều được nhúng với nhau trên một chip; do vậy người thiết kế không thể bổ xung thêm bộ nhớ ngoài, cổng vào ra hoặc bộ định thời cho [...]... 1.5 .7 Họ vi điều khiển National Semiconductor  COP8  CR16 1.5.8 Họ vi điều khiển STMicroelectronics  ST 62  ST 7 1.5.9 Họ vi điều khiển Philips Semiconductors  LPC2000  LPC900 31 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện Tử CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 89S52 2.1 Sơ đồ khối, sơ đồ chân của vi điều khiển 89S52 2.1.1 Giới thiệu sơ lược Vi điều khiển 8051 được Intel cho ra đời vào năm 1980 thuộc vi. .. bộ vi điều khiển họ 8051 Nhiều sản phẩm của hãng đã có kèm Theo các đặc tính như các bộ chuyển đổi ADC, DAC, cổng I/O mở rộng và cả OTP và Flash 21 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện Tử 1.5 Các họ vi điều khiển khác 1.5.1 Họ vi điều khiển AMCC Họ vi điều khiển AMCC do tập đo n "Applied Micro Circuits Corporation" sản xuất Từ tháng 5 năm 2004, họ vi điều khiển này được phát triển và tung ra thị. .. tập lệnh của vi điều khiển thuộc cấu trúc Havard sẽ ít lệnh hơn, ngắn hơn, đơn giản hơn để đáp ứng yêu cầu mã hóa lệnh bằng một số lượng bit nhất định Vi điều khiển được tổ chức theo kiến trúc Havard còn được gọi là vi điều khiển RISC (Reduced Instruction Set Computer) hay vi điều khiển có tập lệnh rút gọn Vi điều khiển được thiết kế theo kiến trúc Von-Neuman còn được gọi là vi điều khiển CISC (Complex... chú ý đến số chân của vi điều khiển cần thiết cho ứng dụng Có nhiều vi điều khiển PIC với số lượng chân khác nhau, thậm chí có vi điều khiển chỉ có 8 chân, ngoài ra còn có các vi điều khiển 28, 40, 44, … chân - Cần chọn vi điều khiển PIC có bộ nhớ flash để có thể nạp xóa chương trình được nhiều lần hơn Tiếp theo cần chú ý đến các khối chức năng được tích hợp sẵn trong vi điều khiển, các chuẩn giao tiếp... 16-bit instruction PIC PIC là vi t tắt của “Programable Intelligent Computer”, có thể tạm dịch là “máy tính thông minh khả trình” do hãng Genenral Instrument đặt tên cho vi điều khiển đầu tiên của họ: PIC1650 được thiết kế để dùng làm các thiết bị ngoại vi cho vi điều khiển CP1600 Vi điều khiển này sau đó được nghiên cứu phát triển thêm và từ đó hình thành nên dòng vi điều khiển PIC ngày nay  Kiến trúc... ADC và các ngoại vi khác vào trong bộ VĐK 1.2.3 Các bộ vi điều khiển cho hệ thống nhúng Trong tài liệu về các bộ vi xử lý ta thường thấy khái niệm hệ thống nhúng Các bộ vi xử lý và các bộ vi điều khiển được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm hệ thống nhúng Một sản phẩm nhúng sử dụng một bộ vi xử lý và chỉ một mà thôi.một máy in là một ví dụ về một vi c nhúng vì bộ xử lý bên trong nó chỉ làm một vi c... nhớ flash hoạt động ở điện áp thấp LV: tương tự như LF, đây là kí hiệu cũ Bên cạnh đó một số vi điệu khiển có kí hiệu xxFxxx là EEPROM, nếu có thêm chữ A ở cuối là flash (ví dụ PIC16F 877 là EEPROM, còn PIC16F 877 A là flash) Ngoài ra còn có thêm một dòng vi điều khiển PIC mới là dsPIC Ở Vi t Nam phổ biến nhất là các họ vi điều khiển PIC do hãng Microchip sản xuất Cách lựa chọn một vi điều khiển PIC phù... lựa chọn các bộ vi điều khiển là: 1- Đáp ứng nhu cầu tính toán của bài toán một cách hiệu quả về mặt giá thành và đầy đủ chức năng có thể nhìn thấy được 2- Có sẵn các công cụ phát triển phần mềm chẳng hạn như các trình biên dịch, trình hợp ngữ và gỡ rối 3- Nguồn các bộ vi điều khiển có sẵn nhiều và tin cậy 1.3 Tìm hiểu chung về họ 8051 1.3.1 Cấu trúc bus Bus địa chỉ của họ vi điều khiển 8051 gồm 16... hình thành nhằm cải tiến tốc độ thực thi của một vi điều khiển Qua vi c tách rời bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu, bus chương trình và bus dữ liệu, CPU có thể cùng một lúc truy xuất cả bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu, giúp tăng tốc độ xử lí của vi điều khiển lên gấp đôi Đồng thời cấu trúc lệnh không còn phụ thuộc vào cấu trúc dữ liệu nữa mà có thể linh động điều chỉnh tùy theo khả năng và. .. Khoa Điện Tử 1.4.4 Thành vi n họ vi điều khiển 8051  Bộ vi điều khiển 8052 Bộ vi điều khiển 8052 là một thành vi n khác của họ 8051, 8952 có tất cả đặc tính chuẩn của 8051 ngoài ra nó có thêm 128 byte RAM và một bộ định thời nữa Hay nói cách khác là 8052 có 256 byte RAM 3 bộ định thời và có 8 Kbyte ROM trên chip thay vì 4 Kbyte như 8051 Bảng 1.2 So sánh các đặc tính của các thành vi n họ 8051 Như nhìn .  ĐỀ TÀI Tìm hiểu về vi điều khiển 89S52. Thiết kế mô hình đo và khống chế nhiệt độ hiển thị trên led 7 thanh Giáo vi n hướng dẫn : Hoàng Văn Quang Sinh vi n thực. quan về vi điều khiển Chương 2. Tìm hiểu về vi điều khiển 89S52 Chương 3. Các linh kiện liên quan Chương 4. Thiết kế Sản phẩm là một mạch đo và khống chế nhiệt độ hiển thị trên led 7 thanh. vi điều khiển 89S52. Thiết kế mô hình đo và khống chế nhiệt độ hiển thị trên led 7 thanh. ” Mặc dù đã rất cố gắng thiết kế và hoàn thành đồ án đúng thời hạn nhưng do thời gian ngắn và năng lực