HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN THỰC HÀNH CƠ SỞ Tên đề tài: Thiết kế mạch mạch tạo xung vng, xung tam giác có tần số thay đổi từ 0-10kHz VĐK 8051 Giáo viên hướng dẫn: Lớp: Sinh viên thực hiện: Th.S Nguyễn Đức Minh D09VT1 Phan Lễ Hải Phan Văn Tân Hoàng Hà Vũ Xuân Bảo Hà nội, tháng năm 2012 [BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MƠN THỰC HÀNH CƠ SỞ] 20, 2012 LỜI NĨI ĐẦU Sự đời vi xử lí nói chung, vi điều khiển nói riêng tạo bước ngoặt lớn việc thiết kế hệ thống xử lí thơng tin, đo lường điều khiển truyền thông Kết tạo sản phẩm máy ảnh số, máy chơi nhạc MP3, đầu đĩa DVD, biến tần, PLC…ngày rẻ hơn, nhỏ gọn hơn, thông minh tiện dụng Hơn nữa, kỹ thuật vi điều khiển phát triển, ứng dụng vào nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp, tự động hóa, đời sống nhiều lĩnh vực khác So với kỹ thuật số kỹ thuật vi điểu khiển nhỏ gọn nhiều tích hợp lại có khả lập trình để điều khiển Nên tiện dụng động Với tính ưu việt vi điều khiển phạm vi đồ án nhỏ này, chúng em chọn đề tài "Thiết kế mạch mạch tạo xung vuông, xung tam giác có tần số thay đổi từ 0-10kHz VĐK 8051 " Mục đích đề tài hướng đến: tạo bước đầu cho sinh viên thử nghiệm ứng dụng vi điều khiển thực tiễn để từ tìm tòi, phát triển nhiều ứng dụng khác đời sống ngày cần đến Việc thực xong đồ án môn học kiến thức học, số sách tham khảo số nguồn tài liệu khác nên không tránh khỏi thiếu sót Vì nhóm mong góp ý thầy cô bạn Hà Nội, ngày 22 tháng 06 năm 2012 Nhóm sinh viên Mạch tạo xung sử dụng VĐK8051 Page [BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN THỰC HÀNH CƠ SỞ] MỤC LỤC Mạch tạo xung sử dụng VĐK8051 Page 20, 2012 [BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MƠN THỰC HÀNH CƠ SỞ] DANH MỤC HÌNH ẢNH Mạch tạo xung sử dụng VĐK8051 Page 20, 2012 [BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN THỰC HÀNH CƠ SỞ] 20, 2012 CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN VÀ HỌ MSC-51 1.1 Sơ lược vi xử lý Trong thập niên cuối kỉ XX, từ đời công nghệ bán dẫn, kĩ thuật điện tử có phát triển vượt bậc Các thiết bị điện tử sau tích hợp với mật độ cao cao diện tích nhỏ, nhờ thiết bị điện tử nhỏ nhiều chức Các thiết bị điện tử ngày nhiều chức giá thành ngày rẻ hơn, điện tử có mặt khắp nơi Bước đột phá công nghệ điện tử, công ty trẻ tuổi Intel cho đời vi xử lý Đột phá chỗ: "Đó kết cấu logic mà thay đổi chức chương trình ngồi khơng phát triển theo hướng tạo cấu trúc phần cứng thực theo số chức định trước đây" Tức phần cứng đóng vai trò thứ yếu, phần mềm (chương trình) đóng vai trò chủ đạo chức cần thực Nhờ vi xử lý có mềm dẻo hóa chức Ngày vi xử lý có tốc độ tính tốn cao khả xử lý lớn Vi xử lý có khối chức cần thiết để lấy liệu, xử lý liệu xuất liệu sau xử lý Và chức Vi xử lý xử lý liệu, chẳng hạn cộng, trừ, nhân, chia, so sánh.v.v Vi xử lý khơng có khả giao tiếp trực tiếp với thiết bị ngoại vi, có khả nhận xử lý liệu mà thơi Để vi xử lý hoạt động cần có chương trình kèm theo, chương trình điều khiển mạch logic từ vi xử lý xử lý liệu cần thiết theo yêu cầu Chương trình tập hợp lệnh để xử lý liệu thực lệnh lưu trữ nhớ, công việc thực hành lệnh bao gồm: nhận lệnh từ nhớ, giải mã lệnh thực lệnh sau giải mã Để thực công việc với thiết bị cuối cùng, chẳng hạn điều khiển động cơ, hiển thị kí tự hình đòi hỏi phải kết hợp vi xử lý với mạch điện giao tiếp với bên gọi thiết bị I/O (nhập/xuất) hay gọi thiết bị ngoại vi Bản thân vi xử lý đứng khơng có nhiều hiệu sử dụng, Mạch tạo xung sử dụng VĐK8051 Page [BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN THỰC HÀNH CƠ SỞ] 20, 2012 phần máy tính, hiệu ứng dụng Vi xử lý lớn Vi xử lý kết hợp với thiết bị khác sử hệ thống lớn, phức tạp đòi hỏi phải xử lý lượng lớn phép tính phức tạp, có tốc độ nhanh Chẳng hạn hệ thống sản xuất tự động công nghiệp, tổng đài điện thoại, robot có khả hoạt động phức tạp v.v 1.2.Từ Vi xử lý đến Vi điều khiển Bộ Vi xử lý có khả vượt bậc so với hệ thống khác khả tính tốn, xử lý, thay đổi chương trình linh hoạt theo mục đích người dùng, đặc biệt hiệu toán hệ thống lớn.Tuy nhiên ứng dụng nhỏ, tầm tính tốn khơng đòi hỏi khả tính tốn lớn việc ứng dụng vi xử lý cần cân nhắc Bởi hệ thống dù lớn hay nhỏ, dùng vi xử lý đòi hỏi khối mạch điện giao tiếp phức tạp Các khối bao gồm nhớ để chứa liệu chương trình thực hiện, mạch điện giao tiếp ngoại vi để xuất nhập điều khiển trở lại, khối liên kết với vi xử lý thực công việc Để kết nối khối đòi hỏi người thiết kế phải hiểu biết tinh tường thành phần vi xử lý, nhớ, thiết bị ngoại vi Hệ thống tạo phức tạp, chiếm nhiều không gian, mạch in phức tạp vấn đề trình độ người thiết kế Kết giá thành sản phẩm cuối cao, không phù hợp để áp dụng cho hệ thống nhỏ Vì số nhược điểm nên nhà chế tạo tích hợp nhớ số mạch giao tiếp ngoại vi với vi xử lý vào IC gọi Microcontroller-Vi điều khiển Vi điều khiển có khả tương tự khả vi xử lý, cấu trúc phần cứng dành cho người dùng đơn giản nhiều Vi điều khiển đời mang lại tiện lợi người dùng, họ không cần nắm vững khối lượng kiến thức lớn người dùng vi xử lý, kết cấu mạch điện dành cho người dùng trở nên đơn giản nhiều có khả giao tiếp trực tiếp với thiết bị bên Vi điều khiển xây dựng với phần cứng dành cho người sử dụng đơn giản hơn, thay vào lợi điểm khả xử lý bị giới hạn (tốc độ xử lý chậm khả tính tốn hơn, dung lượng chương trình bị giới hạn) Thay vào đó, Vi điều khiển có giá thành rẻ nhiều so với vi xử lý, việc sử dụng đơn giản, ứng dụng rộng rãi vào nhiều ứng dụng có chức đơn giản, khơng đòi hỏi tính tốn phức tạp Vi điều khiển ứng dụng dây chuyền tự động loại nhỏ, robot có chức đơn giản, máy giặt, ôtô v.v Mạch tạo xung sử dụng VĐK8051 Page [BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN THỰC HÀNH CƠ SỞ] 20, 2012 Năm 1976 Intel giới thiệu vi điều khiển (microcontroller) 8748, chip tương tự vi xử lý chip họ MCS-48 Độ phức tạp, kích thước khả Vi điều khiển tăng thêm bậc quan trọng vào năm 1980 intel tung chip 8051, Vi điều khiển họ MCS-51 chuẩn công nghệ cho nhiều họ Vi điều khiển sản xuất sau Sau nhiều họ Vi điều khiển nhiều nhà chế tạo khác đưa thị trường với tính cải tiến ngày mạnh 1.3 Họ MSC-51 Hiện có nhiều họ Vi điều khiển thị trường với nhiều ứng dụng khác nhau, họ Vi điều khiển họ MCS-51 sử dụng rộng rãi giới Việt nam Vào năm 1980 Intel cơng bố chíp 8051(80C51), vi điều khiển họ vi điều khiển MCS-51 Nó bao gồm 4KB ROM, 128 byte RAM, 32 đường xuất nhập, port nối tiếp định thời 16 bit Tiếp theo sau đời chip 8052,8053,8055 với nhiều tính cải tiến Hiện Intel khơng cung cấp loại Vi điều khiển họ MCS-51 nữa, thay vào nhà sản xuất khác Atmel, Philips/signetics, AMD, Siemens, Matra&Dallas, Semiconductors cấp phép làm nhà cung cấp thứ hai cho chip họ MSC-51 Chip Vi điều khiển sử dụng rộng rãi giới Việt Nam Vi điều khiển hãng Atmel với nhiều chủng loại vi điều khiển khác Hãng Atmel có chip Vi điều khiển có tính tương tự chip Vi điều khiển MCS-51 Intel, mã số chip thay đổi chút Atmel sản xuất Mã số 80 chuyển thành 89, chẳng hạn 80C52 Intel sản xuất Atmel mã số thành 89C52 (Mã số đầy đủ: AT89C52) với tính chương trình tương tự Tương tự 8051, 8053, 8055 có mã số tương đương Atmel 89C51, 89C53, 89C55 Vi điều khiển Atmel sau ngày cải tiến bổ sung thêm nhiều chức tiện lợi cho người dùng Mạch tạo xung sử dụng VĐK8051 Page [BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN THỰC HÀNH CƠ SỞ] VĐK 89C51 89C52 89C53 89C55 Dung lượng RAM 128 byte 128 byte 128 byte 128 byte Dung lượng ROM Kbyte Kbyte 12 Kbyte 20 Kbyte 20, 2012 Chế độ nạp song song song song song song song song Bảng - Vi điều khiển 89Cxx Sau khoảng thời gian cải tiến phát triển, hãng Atmel tung thị trường dòng Vi điều khiển mang số hiệu 89Sxx với nhiều cải tiến đặc biệt có thêm khả nạp chương trình theo chế độ nối tiếp đơn giản tiện lợi cho người sử dụng VĐK 89S51 89S52 89S53 89S55 Dung lượng RAM 128 byte 128 byte 128 byte 128 byte Dung lượng ROM Kbyte Kbyte 12 Kbyte 20 Kbyte Chế độ nạp nối tiếp nối tiếp nối tiếp nối tiếp Bảng - Vi điều khiển 89Sxx Tất Vi điều khiển có đặc tính giống phần mềm (các tập lệnh lập trình nhau), phần cứng bổ sung với chip có mã số hai số cuối cao hơn, Vi điều khiển sau có nhiều tính vượt trội Vi điều khiển hệ trước Các Vi điều khiển 89Cxx bảng có cấu tạo ROM RAM 89Sxx bảng 2, nhiên 89Sxx bổ sung số tính có thêm chế độ nạp nối tiếp Các phần thực hành phần cứng thực tế, thực hành với Vi điều khiển 89S52 (Mã đầy đủ:AT89S52; AT viết tắt nhà sản xuất ATMEL) :     Các Vi điều khiển 89Sxx cải tiến từ dòng 89Cxx Chương trình viết dành cho 89Cxx chạy với 89Sxx 89Sxx rẻ 89Cxx 89Sxx có chế độ nạp nối tiếp với mạch nạp đơn giản có khả nạp bo mạch mà không cần tháo chip vi điều khiển sang mạch khác để nạp chương trình nhiều tính cải tiến khác 1.4 Các loại VĐK khác  Vi điều khiển AVR  Vi điều khiển PIC Mạch tạo xung sử dụng VĐK8051 Page [BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN THỰC HÀNH CƠ SỞ] 20, 2012  Vi điều khiển MCUs Philips  Các loại vi điều khiển chuyên dụng hãng sản xuất khác: Các loại vi điều khiển sử dụng chuyên dụng theo chức cần điều khiển Mạch tạo xung sử dụng VĐK8051 Page [BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN THỰC HÀNH CƠ SỞ] 20, 2012 CHƯƠNG - GIỚI THIỆU VỀ AT89S52 2.1 Giới thiệu sơ lược Vi điều khiển 8051 Intel cho đời vào năm 1980 thuộc vi điều khiển họ MCS-51 Hiện nhiều nhà sản xuất Siemens, Advanced Micro Devices, Fusisu Philips tập trung phát triển sản phẩm sở 8051 Atmel hãng cho đời chip 89C51, 52, 55 sau cải tiến thêm, hãng cho đời 89S51, 52, 89S8252… Cấu hình AT89S52:  8KB nhớ chương trình  Dao động bên ngồi với thạch anh