Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Nhân loại trải qua nhiều cách mạng khoa học kỹ thuật Cùng với tìm tòi sáng tạo giúp người ngày có nhiều phát minh, sáng kiến tìm công cụ mới, đường để chinh phục tự nhiên Do vậy, năm gần đây, công nghệ vi điện tử phát triển mạnh mẽ Sự đời vi mạnh cỡ lớn, cực lớn với giá thành giảm nhanh, khả lập trình ngày cao mang lại thay đổi sâu sắc ngành kỹ thuật điện tử Nhờ ứng dụng tiến khoa học kỹ thuật công nghệ làm cho công nghiệp giới đạt thành tựu to lớn Máy móc dần thay người nhiều hoạt động lao động sản xuất Lập trình vi điều khiển phần việc thiếu chế tạo máy móc Khi chế tạo cỗ máy tự động, phần khí tạo nên hình dáng phần lập trình mạch điện tử não điều khiển hoạt động Về vi điều khiển chứa phần tử hạt nhân vi xử lý phụ trợ nhớ liệu, nhớ chương trình, đếm/phát thời gian cổng vào số, tất tích chip đơn thể đóng gói vỏ hộp Ngày nhu cầu thông tin quảng cáo lớn, việc áp dụng phương tiện kĩ thuật vào lĩnh vực cần thiết Khi bạn đến nơi công cộng, bạn dễ dàng bắt gặp áp phích quảng cáo điện tử chạy theo hướng khác với nhiều hình ảnh màu sắc ấn tượng Từ yêu cầu môn học thực tiễn trên, nên chọn đề tài: “Thiết kế mạch quảng cáo dùng vi điều khiển 8051” §ång ThÞ H­êng Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi 2 Mục đích nghiên cứu Nắm trình tự nghiên cứu khoa học Nắm kiến thức sở thiết kế mạch quảng cáo Tìm hiểu số linh kiện điện tử Tìm hiểu vi điều khiển 8051 Lắp ráp mạch quảng cáo Đối tượng nghiên cứu Mạch quảng cáo dùng vi điều khiển 8051 Phạm vi nghiên cứu Thiết kế mạch quảng cáo dùng vi điều khiển 8051 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Mạch quảng cáo dùng vi điều khiển có khả ứng dụng thực tiễn lớn, quảng cáo đóng vai trò quan trọng kinh doanh lĩnh vực sống Nói tóm lại, thời đại khả ứng dụng cao, quảng cáo Led dần thay cho biển hiệu thông thường sức lôi Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm Kết cấu nội dung đề tài Từ yêu cầu trên, cấu trúc khóa luận làm chương Chương 1: Cơ sở lý thuyết 1.1 Một số linh kiện điện tử dùng mạch 1.2 Vi điều khiển 8051 Chương 2: Thiết kế mạch quảng cáo dùng vi điều khiển 8051 Chương 3: Thi công lắp ráp §ång ThÞ H­êng Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi NỘI DUNG CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Một số linh kiện điện tử dùng mạch 1.1.1 Điốt Bán Dẫn 1.1.1.1 Tiếp giáp P - N cấu tạo điốt bán dẫn Khi có hai chất bán dẫn P - N, ghép hai chất bán dẫn theo tiếp giáp P - N ta điốt, tiếp giáp P - N có đặc điểm bề mặt tiếp xúc, điện tử dư thừa bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào chỗ trống, tạo thành lớp trung hòa điện, lớp iôn tạo thành miền cách điện hai chất bán dẫn Hình 1.1 Cấu tạo Điốt Hình 1.2 Kí hiệu hình dáng Điốt 1.1.1.2 Nguyên lý làm việc §ång ThÞ H­êng Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi Phân cực thuận cho Điốt: Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anốt (vùng bán dẫn P) điện áp âm (−) vào Katốt (vùng bán dẫn N), tác dụng tương tác điện áp miền cách điện giảm 0, điốt bắt đầu dẫn điện Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn dòng qua điốt tăng nhanh chênh lệnh điện áp hai cực điốt không tăng (vẫn giữ mức 0,6v) Ur=0V R1 Ud=0.6V D1 + DC 0.6V - Hình 1.3 Điốt phân cực thuận – Điốt dẫn điện áp thuận gim mức 0.6V Hình 1.4 Đường đặc tuyến điện áp phân cực thuận qua Điốt Kết luận: Khi điốt (loại Si) phân cực thuận, điện áp phân cực thuận < 0.6v chưa có dòng qua điốt Nếu điện áp phân cực đạt 0.6V có dòng qua điốt sau dòng điện qua điôt tăng nhanh sụt áp thuận giữ 0.6V Phân cực ngược cho Điốt: Khi phân ngược cho điốt tức đưa cực (+) vào Katốt (bán dẫn N), cực (−) vào Anốt (bán dẫn P), tương tác điện áp ngược, miền cách §ång ThÞ H­êng Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi điện rộng ngăn cản dòng điện qua khoảng 1000V điốt bị đánh thủng 1.1.1.3 Điốt phát quang (Led) 1.1.1.3.1 Công dụng Led (Light Emitting Đioe) điốt phát quang có khả phát ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại Cũng giống điốt, Led cấu tạo từ khối bán dẫn loại P ghép với bán dẫn loại N Tương tự bóng đèn tròn bình thường dây tóc giữa, đèn Led tạo nhiều ánh sáng hơn, toả nhiệt so với thiết bị chiếu sáng khác, nhỏ, gọn, bền, giá thành rẻ, màu sắc đa dạng ưu điểm Led Hiện có nhiều loại Led với đầy đủ kích thước hình dạng màu sắc khác nhau, thích hợp để trang trí Được chế tạo từ Polime, Led có độ bền cao, dễ vận chuyển không lo bị vỡ, sáng hơn, tiết kiệm hơn, tuổi thọ cao 1.1.1.3.2 Cấu tạo nguyên lí hoạt động Cấu tạo: Điốt phát quang giống điốt khác cấu tạo từ bán dẫn loại p bán dẫn loại N Có hai điện cực: Anốt (A), Katốt (K) A p N A K K _ + Hình 1.5 Cấu tạo ký hiệu điốt phát quang Nguyên lý hoạt động: Hoạt động Led giống với nhiều loại điốt bán dẫn Khối bán dẫn loại P chứa nhiều lỗ trống mang điện tích dương nên ghép với khối bán dẫn loại N (chứa điện tử tự do) lỗ trống có xu hướng chuyển động §ång ThÞ H­êng Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi khuếch tán sang khối N Cùng lúc khối P lại nhận thêm điện tử (điện tích âm) từ khối N chuyển sang Kết khối P tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống dư thừa điện tử) khối N tích điện dương (thiếu hụt điện tử dư thừa lỗ trống) Ở hai bên mặt tiếp giáp, số điện tử bị lỗ trống thu hút chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết lại với tạo thành nguyên tử trung hòa Quá trình giải phóng lượng dạng ánh sáng (hay xạ điện từ có bước sóng gần đó) Tùy theo mức lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát khác (từ màu sắc Led khác nhau) Mức lượng (và màu sắc Led) hoàn toàn phụ thuộc cấu trúc lượng nguyên tử chất bán dẫn Tuỳ vào loại Led mà điện áp phân cực thuận khác Đối với Led thường điện áp phân cực thuận khoảng 1.5 V đến 2.5V; Led siêu sáng điện áp phân cực thuận lên tới 5V Khi Led hoạt động bình thường dòng từ 10 mA đến 20mA 1.1.1.3.3 Thông số kĩ thuật Điện áp an toàn Led (UL) Dòng điện (I) Led đỏ = 1.7V Led vàng = 2.1V Led cam = 2.1V Led xanh = 2.3V Led trắng = 3.4V Led đỏ độ sáng cao = 2V Led đỏ siêu sáng = 2.2V đến 2.6V Led trắng siêu sáng = 3.4V đến 4V §ång ThÞ H­êng Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi Led xanh sêu sáng = 3.5V đến 4V Led vàng siêu sáng = 2.2V đến 2.5V Để tính toán số Led giá trị điện trở có số quy tắc sau: U = điện áp nguồn UL= Điện áp hoạt động Led (điện áp Led) Ur = Điện áp trở I = Dòng làm việc Led N = Số Led R = Giá trị điện trở phải mắc Ta có công thức tính cho cách mắc nối tiếp điện trở R R = (U – UL.N) / I Có nghĩa giá trị R mắc nối tiếp giá trị nguồn trừ tổng điện áp Led tất chia cho dòng điện qua Led 1.1.1.3.4 Ứng dụng Làm áp phích quảng cáo, bảng hiệu đèn giao thông, làm đèn trang trí… 1.1.2 Điện trở 1.1.2.1 Công dụng Điện trở đại lượng vật lí đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện vật thể dẫn điện 1.1.2.2 Phân loại cấu tạo Điện trở có loại bản: điện trở không dây quấn điện trở dây quấn, điện trở nhiệt + Điện trở không dây quấn có hai loại: Trị số cố định Trị số biến đổi (chiết áp) §ång ThÞ H­êng 10 Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi Điện trở không dây quấn thường làm hỗn hợp than kim loại trộn với chất kết dính đem ép lại, vỏ phủ lớp sơn than hay hỗn hợp kim loại lõi sứ, hai đầu có dây + Điện trở dây quấn có hai loại: Trị số cố định Chiết áp dây quấn Điện trở dây quấn có lõi sứ dây quấn loại hợp kim có điện trở lớn (nicron, mangnin …) hai đầu có dây dẫn bên thường bọc lớp bảo vệ + Điện trở nhiệt có hai loại: Hệ số nhiệt dương nhiệt độ tăng giá trị điện trở tăng Hệ số nhiệt âm nhiệt độ tăng giá trị điện trở giảm 1.1.2.3 Các số liệu kĩ thuật điện trở + Công suất định mức: Công suất định mức công suất tiêu hao điện trở mà chịu đựng thời gian dài, không bị nóng bị chảy, đứt Đơn vị đo oát (w) + Trị số điện trở: Cho biết mức độ cản trở dòng điện điện trở Đơn vị đo (Ω) 1.1.2.4 Cách đọc trị số điện trở Qui ước giá trị màu Đen Nâu Đỏ Cam Vàng Xanh Xanh §ång ThÞ H­êng 11 Tím Xám Trắng dương Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi Sai số Nhũ vàng Nhũ bạc Không màu 5% 15% 20% Đối với điện trở có giá trị định nghĩa theo vạch màu có loại điện trở: điện trở vạch màu, điện trở vạch màu, điện trở vạch màu Cách đọc giá trị điện trở thông thường phân làm cách đọc, tuỳ theo ký hiệu có điện trở Dưới cách đọc điện trở vạch màu vạch màu Đối với điện trở vạch màu: − Vạch màu thứ nhất: giá trị hàng chục giá trị điện trở − Vạch màu thứ hai: giá trị hàng đơn vị giá trị điện trở − Vạch màu thứ ba: hệ số nhân với giá trị số mũ 10 dùng nhân với giá trị điện trở − Vạch màu thứ 4: giá trị sai số điện trở Đối với điện trở vạch màu: − Vạch màu thứ nhất: giá trị hàng trăm giá trị điện trở − Vạch màu thứ hai: giá trị hàng chục giá trị điện trở − Vạch màu thứ ba: giá trị hàng đơn vị giá trị điện trở − Vạch màu thứ 4: hệ số nhân với giá trị số mũ 10 dùng nhân với giá trị điện trở − Vạch màu thứ 5: giá trị sai số điện trở 1.1.3 Tụ điện 1.1.3.1 Công dụng Tụ điện có tác dụng ngăn cách dòng điện chiều cho dòng điện xoay chiều qua §ång ThÞ H­êng 12 Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi 1.1.3.2 Cấu tạo phân loại Cấu tạo tụ điện gồm phiến dẫn điện có dây dẫn Ở phiến chất cách điện (điên môi), toàn đặt vỏ bảo vệ Tụ điện có loại khác nhau: tụ giấy, tụ mica, tụ gốm, tụ hoá… Tụ hoá: Hình 1.6 Cấu tạo hình dạng tụ hóa Tụ hoá loại tụ có phân cực Dùng mạch điện tử lọc mạch nắn điện, nối tầng mạch tần số thấp Trên tụ hoá người ta thường ghi kèm giá trị điện áp cực đại mà tụ chịu Nếu trường hợp điện áp lớn so với giá trị điện áp tụ tụ bị phồng nổ tụ tuỳ thuộc vào giá trị điện áp cung cấp Thông thường, chọn loại tụ hoá người ta thường chọn loại tụ có giá trị điện áp lớn giá trị điện áp qua tụ để đảm bảo tụ hoạt động tốt đảm bảo tuổi thọ tụ hoá Tụ gốm sứ cao tần: Tụ chịu điện áp cao, kích thước không lớn, dùng mạch cao tần 1.1.3.3 Các số liệu kĩ thuật tụ điện + Trị số điện dung: Cho biết khả tích lũy lượng điện trường tụ điện có điện áp đặt lên hai cực tụ Kí hiệu C Đơn vị đo fara (F) §ång ThÞ H­êng 13 Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi Tùy trường hợp mà chọn R2 để dòng áp phù hợp với thiết bị nhận Khi px.x mức 0, có chênh lệch áp nguồn chân px.x, dòng điện từ VCC qua R2 chân px.x mas, hiệu điện hai chân Led gần 0, Led không sáng Khi px.x mức (+5V), dòng điện không chạy qua chân vi điều khiển để mas được, có lệch áp hai chân Led, dòng điện trường hợp qua Led mass Led sáng R2 thường sử dụng với giá trị từ 4.7K  đến 10k  – Ngoài cách sử dụng điện trở treo, việc sử dụng cổng đệm có tác dụng thay đổi cường độ dòng điện xuất ngõ mức 1, cổng đệm xuất tín hiệu mức với áp dòng lớn có tín hiệu mức đặt ngõ vào Tùy theo yêu cầu người thiết kế dòng áp cần thiết mà sử dụng IC đệm cho phù hợp Có thể sử dụng IC 74HC245 IC 74HC244… việc sử dụng IC 74HC245 dễ dàng thiết kế mạch Hình 1.23 Sử dụng IC đệm 74HC245 1.2.5 Tổ chức nhớ Hầu hết vi xử lý (CPU) có không gian nhớ chung cho liệu chương trình Các chip vi điều khiển sử dụng giống CPU hệ máy tính, thay hướng điều khiển, nhớ có §ång ThÞ H­êng 32 Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi dung lượng giới hạn, ổ đĩa hệ điều hành Chương trình điều khiển phải thường trú ROM Do đó, 8051 có không gian nhớ riêng cho chương trình liệu Cả hai nhớ chương trình liệu đặt chip, nhiên ta mở rộng nhớ liệu cách sử dụng chip nhớ bên với dung lượng tối đa 64K cho nhớ chương trình (hay nhớ mã) 64K cho nhớ liệu Bộ nhớ nội chip bao gồm ROM RAM RAM chip bao gồm vùng RAM đa chức năng, vùng RAM với bit định địa chỉ, dãy (bank) ghi ghi chức đặc biệt SFR (special function register) Hai đặc tính cần lưu ý là: − Các ghi port xuất/nhập định địa theo kiểu ánh xạ nhớ (memory mapped) truy xuất vị trí nhớ nhớ − Vùng stack thường trú ROM chip (RAM nội) thay RAM vi xử lý 1.2.6 Một số câu lệnh hay dùng 1.2.6.1 Lệnh chuyển MOV Lệnh MOV chép liệu từ vị trí đến vị trí khác Cú pháp: MOV Đích, nguồn; chép nguồn vào đích Lệnh chuyển toán hạng nguồn vào toán hạng đích Không tác động toán hạng nguồn Ví dụ: MOV A, #55H MOV R0, A ; Nạp giá trị 55H vào ghi A ; chép nội dung A vào R0 Khi lập trình cần lưu ý điểm sau: §ång ThÞ H­êng 33 Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi – Các giá trị nạp vào trực tiếp ghi A, B, R0 - R7 Tuy nhiên để thông báo giá trị tức thời phải đặt trước ký hiệu “#” – Nếu giá trị đến F chuyển vào ghi bit bit lại coi tất số – Việc chuyển giá trị lớn khả chứa ghi gây lỗi Ví dụ: MOV A, #7F2H ; không hợp lệ 7F2H > FFH MOV A, 456 ; không hợp lệ 456 > 255 (FFH) – Để nạp giá trị vào ghi phải gán dấu “#” trước giá trị Nếu dấu “#” hiểu nạp từ vị trí ngăn nhớ 1.2.6.2 Các lệnh hợp ngữ Chỉ lệnh ORG: Chỉ lệnh ORG dùng để báo bắt đầu địa ngăn nhớ Số sau ORG có dạng Hex dạng thập phân Nếu số có kèm chữ H đằng sau dạng Hex chữ H số thập phân hợp ngữ chuyển thành số Hex Một số hợp ngữ sử dụng dấu chấm đứng trước “ORG” thay cho ORG Chỉ lệnh EDN: Nó báo cho trình hợp ngữ kết thúc tệp nguồn “asm” lệnh EDN dòng cuối chương trình 8051 có nghĩa mã nguồn thứ sau lệnh EDN để bị trình hợp ngữ bỏ qua Một số trình hợp ngữ sử dụng EDN có dấu chấm đứng trước thay cho EDN 1.2.6.3 Lệnh nhảy có điều kiện kết hợp với lệnh giảm ghi Rn Cú pháp: DINZ Rn, rel Lệnh chiếm dung lượng nhớ ROM byte Thời gian thực hiện: chu kỳ máy §ång ThÞ H­êng 34 Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi Công dụng: giảm giá trị ghi Rn xuống đơn vị, và: + Nếu giá trị ghi Rn khác 0, vi điều khiển nhảy đến thực chương trình địa mà nhãn đặt + Nếu giá trị ghi Rn 0, vi điều khiển thực lệnh 1.2.6.4 Các lệnh nhảy không điều kiện Lệnh nhảy dài đến địa tuyệt đối LIMP Cú pháp: LJMP addr16 Lệnh chiếm dung lượng nhớ ROM byte Thời gian thực hiện: chu kỳ máy Công dụng lệnh thực hiện, vi điều khiển chuyển thực câu lệnh chương trình bắt đầu địa addr16 ROM, địa addr16 thay nhãn Câu lệnh gọi chương trình vị trí ROM khoảng cách từ lệnh gọi đến chương trình 64 Kbyte Lệnh chảy ngắn SJMP Cú pháp: SJMP rel Lệnh chiếm dung lượng nhớ ROM byte Thời gian thực hiện: chu kỳ máy Công dụng: lệnh thực hiện, vi điều khiển chuyển đến thực câu lệnh chương trình đánh dấu nhãn Câu lệnh thực địa nhãn cách lệnh gọi không 128 Byte (cả tới lùi) 1.2.6.5 Lệnh kết thúc chương trình Cú pháp: Ret Lệnh chiếm dung lượng nhớ ROM byte Thời gian thực hiện: chu kỳ máy Công dụng: lệnh dùng kết thúc chương trình con, gặp lệnh vi điều khiển quay thực lệnh chương trình §ång ThÞ H­êng 35 Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi 1.2.6.6 Lệnh xóa bit Cú pháp: CLR bit Lệnh chiếm dung lượng nhớ ROM byte Thời gian thực hiện: chu kỳ máy Công dụng: xóa giá trị bit nhớ có địa xác định – tức đưa giá trị bit 1.2.6.7 Lệnh thiết đặt giá trị cho bit nhớ Cú pháp: Setb bit Thời gian thực hiện: chu kỳ máy Công dụng: thiết đặt giá trị bit nhớ có địa xác định – tức đưa giá trị bit lên 1.2.6.8 Lệnh gọi chương trình Lệnh gọi xa LCALL: Cú pháp: LCALL addr16 Lệnh chiếm dung lượng nhớ ROM byte Thời gian thực hiện: chu kỳ máy Công dụng: lệnh thực hiện, vi điều khiển chuyển câu lệnh chương trình địa addr16 ROM, đến địa addr16 có thay nhãn bắt đầu chương trình Câu lệnh gọi chương trình vị trí ROM khoảng cách từ lệnh đến chương trình 64 Kbyte Lệnh gọi tuyệt đối ACALL: Cú pháp: ACALL addr11 Lệnh chiếm dung lượng nhớ ROM byte Thời gian thực hiện: chu kỳ máy Công dụng: lệnh thực hiện, vi điều khiển chuyển câu lệnh chương trình địa addr11 ROM, đến địa addr11 có thay nhãn bắt đầu chương trình Câu lệnh thực địa addr11 cách lệnh gọi không byte §ång ThÞ H­êng 36 Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH QUẢNG CÁO DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN 8051 2.1 Mục đích thiết kế Sử dụng vi điều khiển 8051 thiêt kế mạch quảng cáo dùng đèn Led Mạch gồm đèn Led từ đèn đến đen Các đèn sáng tắt theo quy luật sau: Ban đầu tất đèn tắt Đèn sáng tắt đèn sáng, đèn tắt đèn sáng, đèn tắt đèn sáng, từ đèn đến đèn 8, thời gian cách 0.3s Tiếp đến đèn tắt sáng 0.3s Cứ 10 lần Tiếp đến đèn tắt từ đèn đến đèn lại sáng từ đèn đến đèn 8, thời gian cách 0.1s Cứ lặp lại lần 2.2 Thiết kế phần cứng Cấu trúc phần cứng ta có sơ khối sau: Khối nguồn Khối đèn Led Khối vi điều Khiển 8051 Ở vi điều khiển đèn Led sử dụng nguồn 5V Sử dụng nguồn lấy 9V chiều từ điện áp 220V qua mạch ổn áp dùng vi mạch 7805 §ång ThÞ H­êng 37 Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi Ghép nối vi điều khiển 8051 với đèn Led: vi điều khiển cho mức lôgic cao 5V, mức lôgic thấp 0V, đèn Led sử dụng nguồn giới hạn 2V phải ghép nối tiếp với điện trở hạn dòng có giá trị 100  Chân 20 nối với âm nguồn, chân 40 nối với dương nguồn Tụ 10μF có tác dụng chống nhiễu, tụ 1000μF có tác dụng lọc nguồn Mạch dao động thực dao động với tần số tần số thạch anh Các tụ 33pF có tác dụng ổ định dao động Các linh kiện: Bo mạch Điôt Điện trở 100  Ổ áp 7805 Đèn Led Nguồn chiều 9V Thạch anh 12MHz Tụ gốm 33pF Tụ 10μF Điện trở 1k  Tụ 1000μF Điện trở 10k  Chip AT 89C51 Công tắc thường IC 74HC245 Transistor NPN Điên trở hình lược + Sơ đồ mạch điện: 7805 5V 5V 2 34567 37 + 36 35 34 89C51 20 18 17 16 15 14 13 12 11 40 39 38 33 32 74HC245 10 19 10k 33pF 18 19 20 §ång ThÞ H­êng 38 Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi 2.3 Thiết kế phần mềm Trong phần cứng cho ta thấy từ chân 32 đến chân 39 nối với đèn từ đến đèn Ta lập trình phần mềm có nhiêm vụ: Tạo mức lôgic chân từ chân 32 đến chân 39 theo trình tự để đèn tự sáng tắt theo chương trình Khi đèn sáng ứng với clr đèn tắt ứng với setb Tạo đếm thời gian chuẩn để tính thời gian sáng tắt đèn 2.4 Viết chương trình cho đèn Led Mạch quảng cáo gồm đèn từ đèn đén đèn Đèn 1– p0.0, đèn – p0.1, đèn – p0.2, đèn – p0.3, đèn – p0.4, đèn – p0.5, đèn – p0.6, đèn – p0.7 main: Org 00h ljmp main org 30h clr p0.0 ; dua ve mục logic thap call delay1 ; tre 0.3s setb p0.0 ; set bit len muc logic cao clr p0.1 call delay1 setb p0.1 clr p0.2 call delay1 setb p0.2 clr p0.3 call delay1 setb p0.3 clr p0.4 §ång ThÞ H­êng 39 Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp loop: Tr­êng §HSP Hµ Néi call delay1 setb p0.4 clr p0.5 call delay1 setb p0.5 clr p0.6 call delay1 setb p0.6 clr p0.7 call delay1 mov r7, #10 setb p0.0 setb p0.1 setb p0.2 setb p0.3 setb p0.4 setb p0.5 setb p0.6 setb p0.7 call delay1 clr p0.0 clr p0.1 clr p0.2 clr p0.3 clr p0.4 clr p0.5 clr p0.6 §ång ThÞ H­êng ; nạp giá trị 10 cho r7 ; tre 0.3s 40 Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp loop1: Tr­êng §HSP Hµ Néi clr p0.7 call delay1 djnz r7, #loop ; giam r7 va nhay r7 = mov r6, #5 ; nap gia tri cho r6 setb p0.7 call delay setb p0.6 call delay2 setb p0.5 call delay2 setb p0.4 call delay2 setb p0.3 call delay2 setb p0.2 call delay2 setb p0.1 call delay2 setb p0.0 call delay2 clr p0.0 call delay2 clr p0.1 call delay1 clr p0.2 call delay2 clr p0.3 §ång ThÞ H­êng ; tre 0.1s 41 Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi call delay2 clr p0.4 call delay2 clr p0.5 call delay2 clr p0.6 call delay2 clr p0.7 call delay2 djnz r6, loop1 ljmp main mov tmod, #01h ; che dinh thoi 16 – bit mov r5, #100 ; nap gia tri 100 cho r4 mov th0, #high (– 3000); byte cao cua – 3000 mov tl0, #low (– 3000) ; byte thap cua – 3000 setb tr0 ; bat dau dinh thoi jnb tf0, wait1 ; cho co tran tf0 = clr tr0 ; bo dinh thoi ngung hoat dong clr tf0 ; xoa co tran tf0 djnz r5, start1 ; giam r5 va nhay r5 = mov tmod, #01h ; che dinh thoi 16 - bit mov r4, #100 ; nap gia tri 100 cho r4 mov th0, #high (– 1000); byte cao cua – 1000 Mov tl0, # low (– 1000) ; byte thap cua – 1000 ; giam r6 va nhay r6 = ; tre 0.3s delay1: start1: wait1: ret ;tre 0.1s delay2: start2: §ång ThÞ H­êng 42 Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Wait2: Tr­êng §HSP Hµ Néi Setb tr0 ; bat dau dinh thoi jnb tf0, wait ; cho co tran tf0 = clr tr0 ; bo dinh thoi ngung hoat dong clr tf0 ; xoa co tran tf0 djnz r4, start2 ; giam r4 va nhay r4 = ret End §ång ThÞ H­êng 43 Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi CHƯƠNG 3: THI CÔNG LẮP RÁP Sau tiến hành lắp mạch, nạp chương trình cho chip 8051 tiến hành chạy thử thu kết phù hợp với mục đích thiết kế Sản phẩm thu hình bên §ång ThÞ H­êng 44 Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi KẾT LUẬN Lập trình vi điều khiển công việc quan trọng chế tạo máy móc tự động Đó chương trình điều khiển thay nhiều mạch lôgic phức tạp độ xác cao Hiện chip vi điều khiển ứng dụng nhiều điều khiển công nghiệp đời sống xã hội Sau trình làm việc, nghiên cứu thu kết sau: – Đã tìm hiểu chip vi điều khiển 8051, chip ứng dụng rộng rãi có xu hướng phát triển mạnh – Đã tìm hiểu số linh kiện điện tử, biết thông số kĩ thuật công dụng linh kiện – Thiết kế mạch quảng cáo, thiết kế phần cứng lập trình phần mềm cho nhúng cho chip 8051 (viết chương trình cho đèn Led) – Nâng cao kĩ lắp ráp mạch điện lắp ráp thành công – Biết trình tự làm nghiên cứu khoa học Nếu tiếp tục nghiên cứu bổ sung ý tưởng khoa học thiết kế cụ thể đề tài thực có ý nghĩa điều khiển đèn Led quảng cáo nói chung lĩnh vực tự động nói chung Cuối mong muốn đóng góp ý kiến, giúp đỡ, cộng tác nghiên cứu để đề tài có ý nghĩa ứng dụng vào đời sống xã hội §ång ThÞ H­êng 45 Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi TÀI LIỆU THAM KHẢO Tống Văn On, Hoàng Đức Hải (2001), Họ vi điều khiển 8051, nhà xuất Lao động – xã hội Tống Văn On (chủ biên), Hoàng Đức Hải (2004), Thiết kế hệ thống với họ 8051, Nhà xuất phương Đông Văn Thế Minh (2001), Kỹ thuật vi xử lý, Nhà xuất Giáo dục Đỗ Xuân Thụ (1999), Kĩ thuật điện tử, Nhà xuất giáo dục Ngô Diện Tập (2006), Kỹ thuật vi điều khiển với AVR, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật §ång ThÞ H­êng 46 Líp K33 - Lý [...]... để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi và các môi trường bên ngoài - tất cả các khối này được thiết kế trong một vi mạch tích hợp §ång ThÞ H­êng 21 Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi 2 Vi điều khiển khác với các vi sử lí đa năng ở chỗ là nó có thể hoạt động chỉ với vi mạch hỗ trợ bên ngoài Có các loại vi điều khiển: vi điều khiển 8051; vi điều khiển AVR; vi điều khiển MCUS của Philips... 5 lần 2.2 Thiết kế phần cứng Cấu trúc phần cứng ta có sơ khối như sau: Khối nguồn Khối đèn Led Khối vi điều Khiển 8051 Ở đây vi điều khiển và các đèn Led sử dụng nguồn 5V Sử dụng bộ nguồn lấy ra 9V một chiều từ điện áp 220V và qua mạch ổn áp dùng vi mạch 7805 §ång ThÞ H­êng 37 Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi 2 Ghép nối giữa vi điều khiển 8051 với các đèn Led: vi điều khiển cho... phép vào ra VCC 20 Cung cấp điện áp 1.2 Vi điều khiển 8051 1.2.1 Khái niệm Vi điều khiển là một máy tính được tích hợp trên một chíp, nó thường được điều khiển các thiết bị điện tử Vi điều khiển, thực chất, là một hệ thống bao gồm một vi sử lí có hiệu suất đủ dùng và giá thành thấp (khác với các bộ vi sử lí đa năng dùng trong máy tính) kết hợp với các khối ngoại vi như bộ nhớ, các môđun vào/ra, các môđun... hiện, vi điều khiển chuyển về các câu lệnh của chương trình con bắt đầu từ địa chỉ addr11 trên ROM, đến địa chỉ addr11 có thay bằng nhãn bắt đầu chương trình con Câu lệnh được thực hiện khi địa chỉ addr11 cách lệnh gọi không quá 2 byte §ång ThÞ H­êng 36 Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi 2 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH QUẢNG CÁO DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN 8051 2.1 Mục đích thiết kế Sử dụng vi điều khiển. .. ở đây ta nghiên cứu bộ vi điều khiển 8051( vào năm 1981 hãng Intel giới thiệu một bộ vi điều khiển được gọi là 8051) Bộ vi điều khiển này có 128 byte RAM, 4K byte ROM trên chip, hai bộ định thời, một cổng nối tiếp và 4 cổng(đều rộng 8 bit) vào ra tất cả được đặt trên một chip Lúc ấy nó được coi là một “hệ thống trên chip” 8051 là bộ vi xử lý 8 bit có nghĩa là CPU chỉ có thể làm vi c với 8 bit dữ liệu... 15mA 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 Khắc phục bằng cách sau: – Cho Led sáng khi vi điều khiển ở mức 0 Px.x thay cho các chân xuất của các port Khi px.x ở mức 1 Led không sáng Khi px.x ở mức 0 Led sáng – Cho Led sáng khi vi điều khiển xuất ở... người thiết kế về dòng và áp cần thiết mà sử dụng IC đệm cho phù hợp Có thể sử dụng IC 74HC245 hoặc IC 74HC244… vi c sử dụng IC 74HC245 dễ dàng hơn trong thiết kế mạch Hình 1.23 Sử dụng IC đệm 74HC245 1.2.5 Tổ chức bộ nhớ Hầu hết các bộ vi xử lý (CPU) đều có không gian nhớ chung cho dữ liệu và chương trình Các chip vi điều khiển khi được sử dụng giống như các CPU trong các hệ máy tính, thay thế hướng điều. .. dùng để ổn định mạch dao động cho thạch anh §ång ThÞ H­êng 29 Líp K33 - Lý Khãa luËn tèt nghiÖp Tr­êng §HSP Hµ Néi 2 Hoặc có thể cấp tín hiệu xung clock lấy từ một mạch tạo dao động nào đó và đưa vào vi điều khiển theo cách nối sau: Hình 1.20 XTAL tới 8051; Hình 1.21 Nối XTAL tới nguồn Đồng bộ ngoài 1.2.4.2 Kết nối chân RESET ( chân 9) Vi c kết nối chân RESET đảm bảo hệ thống bắt đầu làm vi c khi vi. .. xây dựng bởi các chip và mạch ngoài Vi điều khiển thường được dùng để xây dựng các hệ thống nhúng, nó xuất hiện khá nhiều trong các dụng cụ điện tử, thiết bị điện, máy giặt, lò vi sóng, điện thoại, đầu đọc DVD, thiết bị đa phương tiện, dây truyền tự động… Hầu hết các vi điều khiển ngày nay được xây dựng dựa trên kiến trúc Harvard, kiến trúc này định nghĩa bốn thành phần cần thiết của hệ thống nhúng,... Rn khác 0, vi điều khiển nhảy đến thực hiện chương trình tại địa chỉ mà nhãn được đặt + Nếu giá trị trong thanh ghi Rn bằng 0, vi điều khiển thực hiện lệnh kế tiếp 1.2.6.4 Các lệnh nhảy không điều kiện Lệnh nhảy dài đến địa chỉ tuyệt đối LIMP Cú pháp: LJMP addr16 Lệnh này chiếm dung lượng bộ nhớ ROM là 3 byte Thời gian thực hiện: 2 chu kỳ máy Công dụng khi lệnh này được thực hiện, vi điều khiển chuyển ... thiết kế mạch quảng cáo Tìm hiểu số linh kiện điện tử Tìm hiểu vi điều khiển 8051 Lắp ráp mạch quảng cáo Đối tượng nghiên cứu Mạch quảng cáo dùng vi điều khiển 8051 Phạm vi nghiên cứu Thiết kế. .. Tr­êng §HSP Hµ Néi CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH QUẢNG CÁO DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN 8051 2.1 Mục đích thiết kế Sử dụng vi điều khiển 8051 thiêt kế mạch quảng cáo dùng đèn Led Mạch gồm đèn Led từ đèn đến đen... điều khiển: vi điều khiển 8051; vi điều khiển AVR; vi điều khiển MCUS Philips Nhưng ta nghiên cứu vi điều khiển 8051( vào năm 1981 hãng Intel giới thiệu vi điều khiển gọi 8051) Bộ vi điều khiển có