Mục Lục I)Tìm hiểu vi điều khiển 8051 II) Chương trình điều khiển công tắc hiển thị lên tám Led mức logic (Led sáng = mức cao, Led tắt = mức thấp ) tám công tắc gạt (SWITCH) nối với Port 0, Led nối với Port III) Ứng dụng vi điều khiển 8051 LỜI NÓI ĐẦU: Ngày ,với ứng dụng khoa học tiên tiến ,thế giới ngày thay đổi văn minh đại hơn.Sự phát triển kỹ thuật điện tự tạo hàng loạt thiết bị với đặc điểm nỗi bật xác cao,tốc độ nhanh ,gọn nhẹ yếu tố cần thiết góp phần cho hoạt động ngừoi đạt hiệu cao Các điều khiển sử dụng vi điều khiển đơn giản để vận hành sử dụng lại điều phức tạp Các vi điều khiển qua thời gian với phát triển công nghệ bán dẫn tiến triển nhanh ,từ vi điều khiển bít đơn giản đến vi điều khiển 32 bít ,rồi sau 64 bít.Điện tử trở thành nghành khoa học đa nhiệm vụ.Điện tử đáp ứng đòi hỏi không ngừng từ lĩnh vực công-nông-lâm-ngư nghiệp nhu cầu cần thiết hoạt động đời sống hàng ngày Một ứng dụng thiết thực ứng dụng nhiệt kế điện tử Với môn học Vi điều khiển này,em định làm đồ án với đề tài : ‘Chương trình điều khiển công tắc hiển thị lên tám Led mức logic (Led sáng = mức cao, Led tắt = mức thấp ) tám công tắc gạt (SWITCH) nối với Port 0, Led nối với Port 1’’ Hà Nội,ngày 13 tháng năm 2015 Sinh viên thực I - TÌM HIỂU VI ĐIỀU KHIỂN 8051 Giới thiệu họ 8051 Lịch sử vi điều khiển 8051 Bộ vi điều khiển 8051 hãng Intel cho mắt vào năm 1980 bắt đầu sản xuất thương mại năm 1981 Chip 8051 có số đặc trưng sau: - Bộ nhớ chương trình bên trong: KB (ROM) - Bộ nhớ liệu bên trong: 128 byte (RAM) - Bộ nhớ chương trình bên ngoài: 64 KB (ROM) - Bộ nhớ liệu bên ngoài: 64 KB (RAM) - port xuất nhập (I/O port) bit - định thời 16 bit - Mạch giao tiếp nối tiếp - Bộ xử lý bit (thao tác bit riêng lẻ) - 210 vị trí nhớ định địa chỉ, vị trí bit - Nhân / Chia µs Tất đặt chip => coi hệ thống chip  CPU làm việc với bit liệu thời điểm Nếu liệu lớn bit chia thành liệu bit để xử lí Mặc dù 8051 có ROM chip cực đại 64 K byte, nhà sản xuất lại cho xuất xưởng với 4K byte ROM chip Hãng Intel cho phép nhà sản xuất khác sản xuất bán dạng biến 8051 mà họ thích với điều kiện họ phải để mã tương thích với 8051 => 8051 trở nên phổ biến, phiên đời với tốc độ khác dung lượng ROM chip khác Mặc dù vậy, chúng tương thích với 8051 ban đầu lệnh Điều có nghĩa là, ta viết chương trình phiên chương trình chạy phiên khác mà không phân biệt hãng sản xuất Các đặc tính 8051 đầu tiên: Ngoài ra, họ MCS-51 có số chip vi điều khiển khác có cấu trúc tương đương sau : Họ vi điều khiển 8051: 2.1 Bộ vi điều khiển 8052: 8052 phiên họ 8051 8052 có tất thông số kỹ thuật 8051, có thêm 128 byte RAM, 4KB ROM định thời Như vậy, 8052 có tổng cộng 256 byte RAM, 8KB ROM ba định thời 2.2 Bộ vi điều khiển 8031: 8031 coi ROM có K byte ROM chip Để sử dụng ta phải bổ sung ROM cho ROM phải chứa chương trình mà 8031 nạp thực ROM gắn vào 8031 lớn đến 64K byte Khi bổ sung cổng lại cổng để thao tác Để giải vấn đề này, ta bổ sung cổng vào cho 8031 Phối ghép 8031 với nhớ cổng vào chẳng hạn với 8255 Đặc tính kỹ thuật 8031 8051 8052 ROM chip(KB) RAM chip(byte) Bộ định thời Chân vào/ra Cổng nối tiếp Nguồn ngắt 128 32 128 32 256 32 Như bảng thông số ta thấy 8051 trường hợp riêng 8052 Mọi chương trình viết cho 8051 chạy 8052 điều nguợc lại không 2.4 Bộ vi điều khiển 8751: Chip 8751 có 4K nhớ UV-EPROM chip Để sử dụng chip để phát triển yêu cầu truy cập đến đốt PROM, xóa UV-EPROM để xóa nội dung UV-EPROM bên 8751 trước ta lập trình lại Do ROM chip 8751 UVEPROM, nên phải cần 20 phút để xóa 8751 trước lập trình trở lại Điều dẫn đến nhiều nhà sản xuất giới thiệu phiên FLASH ROM UV-RAM 8051 Ngoài có nhiều phiên với tốc độ khác 2.5 Bộ vi điều khiển AT8951 Atmel Corporation: AT8951 phiên 8051 có ROM chip nhớ Flash Phiên thích hợp cho ứng dụng nhanh nhớ Flash xóa vài giây Dĩ nhiên để dùng AT8951 cần phải có thiết bị lập trình PROM hỗ trợ nhớ Flash không cần đến thiết bị xóa ROM nhớ Flash xóa thiết bị lập trình PROM Để tiện sử dụng, hãng Atmel nghiên cứu phiên AT8951 lập trình qua cổng COM máy tính PC Như không cần đến thiết bị lập trình PROM Ký hiệu ROM RA M I/O Timer Ngắ t Vcc Số chân IC AT89C51 AT89LV51 AT89C105 AT89C205 AT89C52 AT89LV52 4KB 4KB 1KB 128 128 64 32 32 15 2 5 5V 3V 3V 40 40 20 2KB 128 15 3V 20 8KB 8KB 256 256 32 32 3 6 5V 3V 40 40 2.6 Họ 8051 từ hãng Phillips: Một nàh sản xuất quan trọng khác họ 8051 Phillips Corporation Thật vậy, hãng có dải lựa chọn rộng lớn cho vi điều khiển họ 8051 Nhiều sản phẩm hãng có kèm theo đặc tính chuyển đổi ADC, DAC cổng I/0 mở rộng phiên OTP Flash 2.7 Bộ vi điều khiển DS5000 Dallas Semiconductor: Một phiên phổ biến khác 8051 DS5000 hãng Dallas Semiconductor Bộ nhớ ROM chip DS5000 NV-RAM DS5000 có khả nạp chương trình vào ROM chip hệ thống mà không cần phải lấy Cách thực dùng qua cổng COM máy tính PC Đây điểm mạnh ưa chuộng,Ngoài NV-RAM có nhiều ưu việt cho phép thay đỏi nội dung RAM theo byte mà xóa hết trước lập trình nhớ EPROM Ký hiệu DS5000-8 DS500032 DS5000T8 ROM RAM 8KB 128 32KB 128 I/O 32 32 Timer 2 Ngắt 6 Vcc 5V 5V Số chân IC 40 40 8KB 32 5V 40 128 DS5000T- 32KB 32 128 32 5V 40 Đây phiên cải tiến sử dụng CPU vi điều khiển 80C51 với nhiều tính vuợt trội: dung lượng ROM/RAM chip lớn, Timer 16 bit + Watchdog Timer, ghi DPTR, nguồn ngắt, PWM (Pulse Width Modulator), SPI (Serial Peripheral Interface) đặc biệt nhớ chương trình chip có tính ISP (In-System Programming) IAP (In-Application Programming),… II, Sơ lược phần cứng vi điều khiển 1) Sơ đồ khối chung họ vi điều khiển 8051 - CPU (Central Processing Unit): Đơn vị xử lý trung tâm tính toán điều khiển trình hoạt động hệ thống - - - - - OSC (Oscillator): Mạch dao động tạo tín hiệu xung clock cung cấp cho khối chip hoạt động Interrupt control: Điều khiển ngắt >nhận tín hiệu ngắt từ bên (INT0\, INT1\), từ định thời (Timer 0, Timer 1) từ cổng nối tiếp (Serial port), lần luợt đua tín hiệu ngắt đến CPU để xử lý Other registers: Các ghi khác Lưu trữ liệu port xuất/nhập, trạng thái làm việc khối chip suốt trình hoạt động hệ thống RAM (Random Access Memory): Bộ nhớ liệu chip lưu trữ liệu ROM (Read Only Memory): Bộ nhớ chương trình chip lưu trữ chương trình hoạt động chip I/O ports (In/Out ports): Các port xuất/nhập điều khiển việc xuất nhập liệu duới dạng song song chip thông qua port P0, P1, P2, P3 Serial port: Port nối tiếp điều khiển việc xuất nhập liệu duới dạng nối tiếp chip thông qua chân TxD, RxD Timer 0, Timer 1: Bộ định thời 0, dùng để định thời gian đếm kiện (đếm xung) thông qua chân T0, T1 Bus control: Điều khiển bus điều khiển hoạt động hệ thống bus việc di chuyển thông tin hệ thống bus Bus system: Hệ thống bus liên kết khối chip lại với 2.1.Cấu trúc phần cứng Vi điều khiển MCS-51 Các thành viên họ MCS-51 (Atmel) có đặc điểm chung sau: Có 4/8/12/20 Kbyte nhớ FLASH ROM bên để lưu chương trình Nhờ Vi điều khiển có khả nạp xoá chương trình điện đến 10000 lần • • • • 128 Byte RAM nội Port xuất/nhập bit Từ đến định thời 16-bit Có khả giao tiếp truyền liệu nối tiếp Có thể mở rộng không gian nhớ chương trình 64KByte (bộ nhớ ROM ngoại): chương trình người lập trình viết có dung lượng lớn dung lượng nhớ ROM nội, để lưu chương trình cần nhớ ROM lớn hơn, cách giải kết nối Vi điều khiển với nhớ ROM từ bên (hay gọi ROM ngoại) Dung lượng nhớ ROM ngoại lớn mà Vi điều khiển kết nối 64KByte - Có thể mở rộng không gian nhớ liệu 64KByte (bộ nhớ RAM ngoại) - Bộ xử lí bit (thao tác bit riêng rẽ) 210 bit truy xuất đến bit 2.2.Khảo sát sơ đồ chân Mặc dù thành viên họ MSC-51 có nhiều kiểu đóng vỏ khác nhau, chẳng hạn hai hàng chân DIP (Dual In-Line Pakage) dạng vỏ dẹt vuông QFP (Quad Flat Pakage) dạng chíp chân đỡ LLC (Leadless Chip Carrier) có 40 chân cho chức khác vào I/0, đọc , ghi , địa chỉ, liệu ngắt Tuy nhiên, hầu hết nhà phát triển dụng chíp đóng vỏ 40 chân với hai hàng chân DI, nên khảo sát Vi điều khiển với 40 chân dạng DIP SƠ ĐỒ CHÂN CHIP 8051 2.2.1 Port (P0) Port gồm chân (từ chân 32 đến 39) có hai chức năng: Chức xuất/nhập :các chân dùng để nhận tín hiệu từ bên vào để xử lí, dùng để xuất tín hiệu bên ngoài, chẳng hạn xuất tín hiệu để điều khiển led đơn sáng tắt Chức bus liệu bus địa (AD7-AD0) : chân (hoặc Port 0) làm nhiệm vụ lấy liệu từ ROM RAM ngoại (nếu có kết nối với nhớ ngoài), đồng thời Port dùng để định địa nhớ Điện áp đầu vào chỉnh lưu : Uv = 24sqrt2 = 34VDC + Điện áp sụt áp cầu : 34VDC - 1.5VDC = 32.5VDC (Do qua diode nên đioe bị sụt áp 0.7V) + Điện áp sau chỉnh lưu : Ucl = 32.5 * 0.9 = 29VDC ( 0.9 hệ số chỉnh lưu chỉnh luu cầu) Dạng điện áp sau chỉnh lưu sóng nhấp nhô núi dạng điện áp coi điện áp chiều chưa ổn định c) Thành phần lọc : + Tụ C1 C2 lọc thành phần điện áp nhấp nhô sau chỉnh lưu cho phẳng Dạng điện áp sau qua lọc Dựa vào nguyên tắc phóng nạp tụ điện mà cho dòng điện chiều thằng hình vẽ Tụ lớn độ gợn điện áp giảm NHững sóng có tần số cao tần phải lọc nhờ tụ kẹo C2 C4 mạch dùng IC tồn thành phần gây sai sót khó phát làm cho mạch hoạt động không bình thường Qua lọc ta tạo điện áp Chiều cấp vào cho biến đổi đổi ổn áp d) Bộ ổn áp Theo thông số datasheet ta thấy thông số làm việc 78xx sau : + Giải điện áp đầu vào lớn 40V Với điện áp đầu từ 5V đến 18V điện áp vào lấy 35V Còn điện áp 24V điện áp vào 40V mạch ổn áp với hoạt động ổn định + Ở ta lấy điện áp vào 24v điện áp qua cầu diode đạt sấp sỉ 35v điện áp đầu ta dk khoảng 5v-18v + Giải nhiệt độ hoạt động từ đến 125 độ C Cần phải tản nhiệt tốt + Điện áp ổn định đầu tương ứng với loại 78xx + Dòng họ 78xx cho nhiều loại ổn áp điện khác : 7805 ổn áp 5V, 7806 cho ổn áp 6V + Điện áp đầu vào họ 78xx điện áp chiều max [...]... xuất của các Port Ví dụ: Chân P1 .1, P2 .0, v.v Khi Px.x ở mức 1 led không sáng Khi Px.x ở mức 0 led sáng Hình 2.2.5  Cho led sáng khi Vi điều khiển xuất ở mức 1: Như đã trình bày vì ngõ ra Vi điều khiển khi xuất ở mức 1 không đủ để cho led sáng, để led sáng được cần đặt thêm một điện trở kéo lên nguồn VCC(gọi là điện trở treo) Hình 1. 2.6 Tuỳ từng trường hợp mà chọn R2 để dòng và áp phù hợp với thiết... 8 bit B2: 11 11 1 010 Lấy bù 1 B3: 11 11 1 011 Lấy bù 2 Vậy số FBH là biểu diễn số có dấu dạng bù 2 của số -5 Ví dụ: Minh họa cách 80 51 biểu diễn số -34H Các bước thực hiện: B1: 0 011 010 0 Biểu diễn số 34H dạng nhị phân 8 bit B2: 11 00 10 11 Lấy bù 1 B3: 11 00 11 00 Lấy bù 2 Vậy số CCH là biểu diễn số có dấu dạng bù 2 của số -34H Ví dụ: Minh họa cách 80 51 biểu diễn số -12 8 Các buớc thực hiện: B1: 10 00 0000... khiển khi ở mức 0: Dòng lớn nhất qua P0 : -25mA Dòng lớn nhất qua P1,P2,P3 : -15 mA Do đó khi kết nối với led hoặc các thiết bị khác Vi điều khiển sẽ gặp trở ngại là nếu tác động làm led sáng khi Vi điều khiển xuất ở mức 1, lúc này dòng và áp ra không đủ để led có thể sáng rõ (led đỏ sáng ở điện áp 1. 6V-2.2V và dòng trong khoảng 10 mA) Khắc phục bằng cách sau:  Cho led sáng khi Vi điều khiển ở mức 0: Px.x... EA = 1 => Chip 80 51 sử dụng chương trình của ROM trong - Khi lập trình cho ROM trong chip thì chân EA đóng vai trò là ngõ vào của điện áp lập trình( Vpp = 12 V – 12 ,5V cho họ 89xx; 21V cho họ 80xx, 87xx) Lưu ý: Chân EA\ phải được nối lên Vcc (nếu sử dụng chương trình của ROM trong) hoặc nối xuống GND (nếu sử dụng chương trình của ROM ngoài), không bao giờ được phép bỏ trống chân này 2.2.8 Chân XTAL1,... tiếp) - Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 0 đóng vai trò là ngõ vào của dữ liệu (D0 – D7) 2.2.2 Port 1: - Port 1 (P1.0 – P1.7) có số chân từ 1 – 8 - Port 1 có một chức năng: Port xuất nhập dữ liệu (P1.0 – P1.7) sử dụng hoặc không sử dụng bộ nhớ ngoài - Ở chế độ mặc định (khi reset) thì các chân Port 1 (P1.0 – P1.7) được cấu hình là port xuất dữ liệu Muốn các chân Port 1 làm port nhập dữ liệu... là port xuất dữ liệu Muốn các chân Port 3 làm port nhập dữ liệu thì cần phải lập trình lại, bằng cách ghi mức logic cao (mức 1) đến tất cả các bit của port truớc khi bắt đầu nhập dữ liệu từ port (vấn đề này được trình bày ở phần kế tiếp) - Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 3 đóng vai trò là ngõ vào của các tín hiệu điều khiển (xem sách “Họ vi điều khiển 80 51 trang 333-352) - Chức năng của. .. dữ liệu trên chip 80 51 A) Bộ nhớ trong: SFR 3 .1 Bộ nhớ chương trình- Bộ nhớ ROM Bộ nhớ ROM dùng để lưu chương trình do người viết chương trình viết ra Chương trình là tập hợp các câu lệnh thể hiện các thuật toán để giải quyết các công việc cụ thể, chương trình do người thiết kế viết trên máy vi tính, sau đó được đưa vào lưu trong ROM của vi điều khiển, khi hoạt động, vi điều khiển truy xuất từng câu... - Chức năng của các chân Port 3: Bit P3.0 Tên RxD Địa chỉ bit B0H P3 .1 TxD B1H P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 INT0 INT1 T0 T1 WR B2H B3H B4H B5H B6H P3.7 RD B7H Chức năng Chân nhận dữ liệu của port nối tiếp Chân phát dữ liệu của port nối tiếp Ngõ vào ngắt ngoài 0 Ngõ vào ngắt ngoài 1 Ngõ vào của bộ ñịnh thời/ñếm 0 Ngõ vào của bộ ñịnh thời/ñếm 1 ðiều khiển ghi vào RAM ngoài ðiều khiển ñọc từ RAM ngoài 2.2.5... ở mức 0, có sự chênh lệch áp giữa nguồn VCC và chân Px.x -dòng điện đi từ VCC qua R2 và Px.x về Mass, do đó hiệu điện thế giữa hai chân led gần như bằng 0, led không sáng Khi Px.x ở mức 1 (+5V),dòng điện không chạy qua chân Vi điều khiển để về mass được, có sự lệch áp giữa hai chân led, dòng điện trong trường hợp này qua led về Mass do đó led sáng R2 thường được sử dụng với giá trị từ 4.7KΩ đến 10 KΩ... 2.3) Kết nối các Port với led Các Port khi xuất tín hiệu ở mức logic 1 thường không đạt đến 5V mà dao động trong khoảng từ 3.5V đến 4.9V và dòng xuất ra rất nhỏ dưới 5mA(P0,P2 dòng xuất khoảng 1mA; P1,P3 dòng xuất ra khoảng 1mA đến 5mA) vì vậy dòng xuất này không đủ để có thể làm led sáng Tuy nhiên khi các Port xuất tín hiệu ở mức logic 0 dòng điện cho phép đi qua lớn hơn rất nhiều: Chân Vi điều khiển ... tử Với môn học Vi điều khiển này,em định làm đồ án với đề tài : Chương trình điều khiển công tắc hiển thị lên tám Led mức logic (Led sáng = mức cao, Led tắt = mức thấp ) tám công tắc gạt (SWITCH). .. Port Ví dụ: Chân P1 .1, P2 .0, v.v Khi Px.x mức led không sáng Khi Px.x mức led sáng Hình 2.2.5  Cho led sáng Vi điều khiển xuất mức 1: Như trình bày ngõ Vi điều khiển xuất mức không đủ led sáng, ... (SWITCH) nối với Port 0, Led nối với Port 1 ’ Hà Nội,ngày 13 tháng năm 2 015 Sinh viên thực I - TÌM HIỂU VI ĐIỀU KHIỂN 80 51 Giới thiệu họ 80 51 Lịch sử vi điều khiển 80 51 Bộ vi điều khiển 80 51 hãng