LUẬN VĂN:ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRONG NHÀ QUA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN THOẠI pot

Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân
1


BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG
KHOA ĐIỆN TỬ- TIN HỌC







ĐỀ TÀI : ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRONG NHÀ
QUA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN THOẠI



GVHD: NGUYỄN TRỌNG KHANH

SVTH: 1. HUỲNH KHÁNH DUY

2. PHAN ANH TUÂN


LỚP: CĐ ĐTVT 06B

Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân
2


LỜI CẢM ƠN

Trong suốt ba năm học vừa qua, được sự giúp đỡ và chỉ bảo của quý Thầy
Cô khoa Điện Tử - Tin Học trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng đã giúp
chúng em tích lũy được vốn kiến thức vô cùng bổ ích làm nền tảng cho công
việc sau này.
Sau khoảng thời gian tìm hiểu, thiết kế và thi công đồ án tốt nghiệp, đề tài: “
Điều khiển thiết bị trong nhà qua đường dây điện thoại, cuối cùng, nhóm em
cũng đã hoàn thành công việc. Những kết quả mà nhóm em có được là nhờ
những kiến thức đã tiếp thu được trong ba năm học, bên cạnh đó là sự chỉ dẫn
tận tình của Thầy hướng dẫn – Thầy Nguyễn Trọng Khanh, nhờ sự giúp đỡ của
thầy cô khoa Điện Tử - Tin Học.
Nhóm em xin gửi lời cám ơn chân thành nhất đến Ban Giám Hiệu trường
Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng, ban chủ nhiệm khoa Điện Tử - Tin Học, quý
Thầy Cô của khoa, và đặc biệt, nhóm em xin gửi lời cám ơn đến thầy hướng dẫn
Nguyễn Trọng Khanh đã hết lòng giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để
nhóm em hoàn thành đề tài này.

Nhóm thực hiện.

Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân
3


LỜI GIỚI THIỆU

Trong thời đại ngày nay, khoa học kỹ thuật phát triển đòi hỏi sinh viên –
học sinh học phải đi đôi với hành, bên cạnh những lý thuyết cơ bản ở trường
lớp, phải biết ứng dụng những gì đã học vào thực tiễn, có vậy mới giúp chúng ta
nắm vững những kiến thức mình đã có, bổ sung thêm kiến thức mới và góp phần
phát huy khả năng năng động, sáng tạo.
Sự xuất hiện của các linh kiện bán dẫn đã góp phần quan trọng trong sự
phát triển của công nghệ thông tin, công nghiệp điện tử. Các thiết bị điện tử ra
đời ngày càng tinh vi hơn, nhỏ gọn hơn và nhiều chức năng hơn, phục vụ tốt hơn
cho nhu cầu của con người.
Tuy chỉ mới xuất hiện ở nước ta, nhưng công nghệ thông tin đã phát triển

rất nhanh và giữ vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực như đời sống, sản xuất
công nghiệp… Hệ thống viễn thông, dịch vụ khách hàng, thông tin di động,
nhắn tin ngày càng phát triển với tính hiện đại và tự động hóa ngày càng cao.

























Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân

4


CHƯƠNG 0: DẪN NHẬP

I. Đặt vấn đề:
Trong những thập niên gần đây, ngành bưu chính viễn thông đã phát triển
mạnh mẽ tạo ra bước ngoặc quan trọng trong lĩnh vực thông tin để đáp ứng nhu
cầu của con người. Bên cạnh sự phát triển không ngừng của công nghệ thông tin
di động, chiếc điện thoại bàn vẫn ở một vị trí không thể thiếu trong cuộc sống.
Ngoài chức năng chính là thông thoại, các nhà cung cấp dịch vụ vẫn luôn cố
gắng phát triển thêm nhiều tính năng mới để phục vụ cho nhu cầu con người, đó
cũng là đề tài cho các nhà khoa học, kỹ thuật tập trung nghiên cứu.
Cuộc sống hiện đại đòi hỏi con người luôn bận rộn với công việc, giả sử
một người khi đang làm việc ở một nơi cách xa nhà mà không biết hoạt động
của các thiết bị điện trong nhà có an toàn hay không, những lúc như vậy, người
ấy cần có một thiết bị có thể giúp mình không những kiểm tra được trạng thái
của các thiết bị điện trong nhà, mà còn có thể điều khiển chúng tắt hay mở theo
ý muốn, điều này đòi hỏi phải có một thiết bị điều khiển từ xa.
Đối với hệ thống điều khiển từ xa bằng hồng ngoại có nhược điểm là bị
giới hạn về khoảng cách. Tuy nhiên, với mạng điện thoại đã được mở rộng với
quy mô trên toàn thế giới thì khoảng cách không còn là vấn đề khó khăn, bên
cạnh đó, sự hoạt động ổn định và đáng tin cậy của mạng điện thoại đã mở ra một
hướng đi mới cho việc điều khiển từ xa.
Điều khiển từ xa qua đường dây điện thoại là một hệ thống mà con người
có thể điều khiển được các thiết bị thông qua bàn phím điện thoại bàn, với thiết
bị này, người điều khiển sẽ có thể tiết kiệm được nhiều thời gian cho công việc,
vừa đảm bảo các tính năng an toàn cho các thiết bị điện gia dụng. Ngoài ra, ứng
dụng của hệ thống điều khiển từ xa bằng điện thoại giúp ta có thể điều khiển các
thiết bị, máy móc ở những môi trường nguy hiểm mà con người không thể làm

việc hoặc tiếp xúc trực tiếp được.
Với những tính năng như điều khiển dễ dàng, độ tin cậy cao, khả năng
làm việc ổn định (do sử dụng đường dây điện thoại để truyền dẫn tín hiệu), hệ
thống điều khiển từ xa qua điện thoại sẽ góp phần phục vụ tốt hơn cho nhu cầu
của con người.
Xuất phát từ những ý tưởng và tình hình thực tế như đã nêu, nhóm chúng
em quyết định chọn đề tài “Hệ thống điều khiển thiết bị trong nhà qua đường
dây điện thoại” để làm đề tài đồ án tốt nghiệp.
II. Giới thiệu đề tài:
Điều khiển thiết bị trong nhà qua đường dây điện thoại là sự kết hợp
giữa các ngành Điện – Điện Tử và Viễn Thông, sự phối hợp ứng dụng vi điều
khiển hiện đại và hệ thống thông tin liên lạc đã hình thành một hướng nghiên
cứu và phát triển cho Khoa Học – Kỹ Thuật.
Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân
5


Điều khiển thiết bị trong nhà qua đường dây điện thoại khắc phục được
nhiều giới hạn trong hệ thống điều khiển từ xa và báo động thông thường. Hệ
thống này không phụ thuộc vào khoảng cách, môi trường, đối tượng điều khiển.
Điểm nổi bật của hệ thống này là tính lưu động của tác nhân điều khiển (có thể
sử dụng ở bất cứ đâu có điện thoại bàn), thao tác điều khiển dễ dàng, nhanh
chóng với độ tin cậy cao.
 Ý TƯỞNG THIẾT KẾ:
Ý tưởng thiết kế là dựa vào mạng điện thoại có sẵn để thiết kế hệ thống
tự động điều khiển đóng ngắt các thiết bị điện trong nhà với sự trợ giúp của kỹ
thuật vi điều khiển. Hệ thống này được thiết kế trên mô hình đóng ngắt 4 thiết bị
và phản hồi kết quả cho người điều khiển biết bằng âm thanh được lưu trữ và cài
đặt sẵn. Ngoài ra, hệ thống này chỉ có thể điều khiển được khi nhấn đúng mã

Password nên không thể xảy ra trường hợp người ngoài có thể điều khiển hệ
thống do vô tình quay số ngẫu nhiên.
Để điều khiển, đầu tiên, người điều khiển phải gọi tới số máy điện thoại
nơi lắp đặt thiết bị điều khiển. Điện thoại được gọi có mạch điều khiển mắc song
song với dây điện thoại (thiết bị muốn điều khiển được mắc vào mạch điều
khiển). Sau một thời gian đổ chuông nhất định, nếu không có ai nhấc máy thì
mạch sẽ tự động điều khiển đóng mạch. Sự đóng mạch này tạo trạng thái tải giả
để kết nối thuê bao. Sau đó, người điều khiển sẽ nhấn mã Password để xâm nhập
vào hệ thống điều khiển. Khi nhấn đúng mã Password, mạch sẽ phát ra lời thông
báo như sau: “Mời bạn điều khiển”. Lúc này, mạch điều khiển sẵn sàng nhận
lệnh. Nếu nhấn sai Password thì người điều khiển không thể xâm nhập vào hệ
thống điều khiển được.
Sau khi nhấn đúng mã Password, người điều khiển có thể bắt đầu kiểm
tra trạng thái tất cả các thiết bị trước khi điều khiển. (Ví dụ: sau khi nhấn đúng
mã Password 2397, rồi nhấn tiếp số 5, lúc này, nếu tất cả các thiết bị đang ở
trạng thái tắt thì người điều khiển sẽ nhận được tín hiệu phản hồi bằng giọng nói
với nội dung như sau: “ Thiết bị 1 tắt, thiết bị 2 tắt, thiết bị 3 tắt, thiết bị 4 tắt”).
Để điều khiển hệ thống, ta sẽ quy định các mã điều khiển như sau:
+ Mã Password để điều khiển là 2397.
+ Số 6 được chọn là lệnh mở thiết bị.
+ Số 9 là lệnh tắt thiết bị.
+ Số 8 là lệnh tắt tất cả các thiết bị.
+ Số 1 được chọn là thiết bị 1.
+ Số 2 được chọn là thiết bị 2.
+ Số 3 được chọn là thiết bị 3.
+ Số 4 được chọn là thiết bị 4.
+ Số 5 là lệnh kiểm tra trạng thái tất cả các thiết bị.
Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân
6

+ Dấu “*” được chọn là mã thoát khỏi hệ thống điều khiển (khi nhấn dấu
“*” trên bàn phím điện thoại, hệ thống sẽ tự ngắt kết nối với người điều khiển).

Ví dụ: nếu muốn tắt thiết bị 1, ta bấm số 91, muốn mở thiết bị 2, ta bấm
số 62.
Sau mỗi lần điều khiển, mạch sẽ phát ra tiếng nói để báo kết quả cho
người điều khiển. Ví dụ: sau khi bấm số 91, hệ thống sẽ có tín hiệu phản hồi về
bằng giọng nói với nội dung như sau: “Thiết bị 1 tắt”. Khi người điều khiển bấm
số 8 (mã tắt tất cả thiết bị), sẽ nhận được câu thông báo như sau: “Thiết bị 1 tắt,
thiết bị 2 tắt, thiết bị 3 tắt, thiết bị 4 tắt”.
 Phương án thiết kế và sơ đồ khối:
Mạch thi công gồm các khối sau:
 Khối cảm biến chuông.
 Khối kết nối thuê bao.
 Khối giải mã DTMF.
 Khối xử lý trung tâm.
 Khối âm thanh.
 Khối công tắc bên ngoài.
Từ các khối trên, ta kết hợp lại với nhau thành một hệ thống hoạt động
hoàn chỉnh để thi công mạch và viết chương trình cho vi điều khiển để điều khiển
mạch hoạt động đúng theo yêu cầu đề ra.
Sơ đồ khối:

KH
ỐI DTMF

KHỐI CẢM BIẾN
TÍN HIỆU
CHUÔNG
KHỐI CÔNG TẮC
BÊN NGOÀI
KHỐI TẠO ÂM THANH
KHỐI KẾT NỐI
THUÊ BAO







KHỐI XỬ LÝ
TRUNG TÂM
(CPU)
TIP

RING
KH
ỐI ĐIỀU KHIỂN

Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân
7



Trong hệ thống này, người điều khiển có thể điều khiển tại chỗ các thiết
bị bằng công tắc riêng ở bên ngoài mà không cần thông qua điện thoại.
 Giải thích chức năng và mối quan hệ của các khối:
+ Khối xử lý trung tâm: điều khiển hoạt động của toàn hệ thống, nhận tín
hiệu chuông và sẽ quyết định kết nối thuê bao nếu không có người nhấc máy, các
mã điều khiển được lưu trữ trong CPU, khi nhận được mã từ người điều khiển,
CPU sẽ so sánh với mã lệnh được lưu trong bộ nhớ, từ đó, sẽ cho chạy chương
trình điều khiển các thiết bị cũng như điều khiển phát âm thanh.
+ Khối cảm biến chuông: cảm biến tín hiệu chuông, khi có một cuộc gọi
đến, khối này sẽ cảm biến tín hiệu, chuyển đến CPU để chạy chương trình điều
khiển kết nối thuê bao.
+ Khối kết nối thuê bao: nhận tín hiệu điều khiển từ CPU, kết nối tạo
trạng thái tải giả giống như thuê bao đang nhấc máy.
+ Khối DTMF: trên đường dây điện thoại, khi ấn phím điện thoại, các số
được truyền dưới dạng mã đa tần (gồm một tín hiệu có tần số cao và một tín hiệu
có tần số thấp), khối này sẽ thu nhận tổ hợp mã đa tần này, sau đó chuyển thành
4bit nhị phân để chuyển đến CPU.
+ Khối điều khiển: nhận lệnh điều khiển từ CPU để tắt / mở các thiết bị.
+ Khối công tắc ngoài: giúp người điều khiển có thể tắt / mở thiết bị mà

không cần sử dụng qua điện thoại.
+ Khối âm thanh: tạo âm thanh phản hồi cho người điều khiển biết trạng
thái của các thiết bị.
+ Khối nguồn: tạo điện áp 5V ổn định cung cấp cho mạch hoạt động.















Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân
8



CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN

A. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ TỔNG ĐÀI:
I. Khái niệm về tổng đài:
Tổng đài điện thoại là một hệ thống chuyển mạch, nó có nhiệm vụ kết nối

các cuộc liên lạc từ thiết bị đầu cuối chủ gọi đến thiết bị đầu cuối bị gọi.
Ngày nay, kỹ thuật số và chuyển mạch, truyền dẫn…phân theo thời gian đã
trở nên rất phổ biến và là phương thức làm việc chủ yếu trong các hệ tổng đài
hiện nay. Trong đó, kỹ thuật điều chế xung mã (PCM) được sử dụng rất hiệu quả
trong các mạng truyền số liệu, tiếng nói, hình ảnh đang phát triển hiện nay, đó là
mạng số liên kết dịch vụ ISDN.
II. Phân loại tổng đài:
1. Phân loại theo công nghệ: gồm hai loại
- Tổng đài nhân công: việc kết nối thông thoại cho các thuê bao được thực
hiện bằng thao tác trực tiếp của con người.
- Tổng đài tự động: chia làm hai loại chính
+ Tổng đài cơ điện: chuyển mạch nhờ vào các bộ chuyển mạch cơ khí, được
điều khiển bằng các mạch điện tử, bao gồm: chuyển mạch quay tròn, chuyển
mạch từng nấc, chuyển mạch ngang dọc.
+ Tổng đài điện tử: các bộ chuyển mạch bao gồm các linh kiện bán dẫn, vi
mạch cùng với các relay, analog switch được điều khiển bởi các mạch điện tử, vi
mạch.
2. Phân loại theo cấu trúc mạng:
Hiện nay, mạng viễn thông Việt Nam có 5 loại sau:
 Tổng đài cơ quan PABE (Private Automatc Branch Exchange): được sử
dụng trong các cơ quan, khách sạn và chỉ sử dụng trung kế CO-Line.
 Tổng đài nông thôn RE (Rural Exchange): được sử dụng ở các xã, khu
dân cư đông, chợ…và có thể sử dụng các loại trung kế.
 Tổng đài nội hạt LE (Local Exchange): được đặt ở trung tâm huyện tỉnh
và sử dụng tất cả các loại trung kế.
 Tổng đài đường dài TE (Toll Exchange): dùng để kết nối các tổng đài nội
hạt ở các tỉnh với nhau, chuyển mạch các cuộc gọi đường dài trong nước, không
có mạch thuê bao.
 Tổng đài cửa ngõ quốc tế GWE (Gate Way Exchange): tổng đài này được
dùng chọn hướng và chuyển mạch cuộc gọi vào mạng quốc tế. Để nối các mạng

quốc gia với nhau có thể chuyển quá giang các cuộc gọi.
 Sơ đồ khối tổng đài điện thoại:


Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân
9






Chức năng từng khối:
a. Khối chuyển mạch: thực hiện thiết lập tuyến nối giữa một đầu vào
bất kì với một đầu ra bất kì. Đối với hệ thống chuyển mạch số, để thiết lập tuyến
đàm thoại giữa hai thuê bao, cần phải thiết lập tuyến nối cho cả hai hướng: đi và
về.
b. Khối báo hiệu: thực hiện việc trao đổi thông tin báo hiệu thuê bao,
thông tin báo hiệu đường trung kế liên đài để phục vụ cho quá trình thiết lập,
giải phóng các cuộc gọi.
c. Khối điều khiển: phân tích, xử lý các thông tin từ khối báo hiệu đưa
tới để thiết lập hoặc giải phóng cuộc gọi. Thực hiện tính cước cho các cuộc
gọi… Ngoài ra, khối điều khiển còn có chức năng thuộc về khai thác, bảo dưỡng
hệ thống để đảm bảo cho hệ thống hoạt động tin cậy.
d. Ngoai vi thuê bao, trung kế: thực hiện chức năng giao tiếp giữa các
đường dây thuê bao, các đường trung kế với khối chuyển mạch. Thuê bao được
trang bị có thể là thuê bao Analog, Digital tùy theo cấu trúc mạng tổng đài.
Trung kế được trang bị có thể là trung kế Analog, Digital.

III. Các kỹ thuật chuyển mạch điện tử:
 Chuyển mạch theo phương pháp kết nối không gian (space switch):
thường được sử dụng cho chuyển mạch tương tự. Ngoài ra còn được sử dụng kết
hợp với chuyển mạch thời gian trong các hệ chuyển mạch TST, STS, TSTS…
Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân
1
0
 Chuyển mạch ghép: có hai loại là phân chia theo thời gian để ghép các
cuộc gọi theo thời gian và phân chia theo tần số để ghép các cuộc gị theo tần số.

IV. Hệ thống âm hiệu của tổng đài:
Đường dây điện thoại hiện nay gồm có hai dây và thường gọi đó là Tip và
Ring có màu đỏ và xanh. Tất cả các điện thoại hiện nay đều được cấp nguồn từ
tổng đài thông qua hai dây Tip và Ring. Điện áp cung cấp thường là 48 VDC,
nhưng nó cũng có thể thấp đến 47 VDC hoặc cao đến 105 VDC tùy thuộc vào
tổng đài. Ngoài ra, để hoạt động giao tiếp được dễ dàng, tổng đài gửi một số tín
hiệu đặc biệt đến điện thoại như tín hiệu chuông, tín hiệu báo bận.v.v.
a. Tín hiệu chuông (Ring Signal):









Khi một thuê bao bị gọi thì tổng đài sẽ gửi tín hiệu chuông đến để báo cho
thuê bao đó biết có người gọi. Tín hiệu chuông là tín hiệu xoay chiều AC thường

có tần số 25Hz, tuy nhiên nó có thể cao hơn đến 60Hz hoặc thấp hơn đến 16Hz.
Biên độ của tín hiệu chuông cũng thay đổi từ 40 V
RMS
đến 130 V
RMS
thường là
90 V
RMS
. Tín hiệu chuông được gửi theo dạng xung, thường là 2 giây có, 4 giây
không. Hoặc có thể thay đổi tùy thuộc từng loại tổng đài.
b. Tín hiệu mời gọi (Dial Signal):









Đây là tín hiệu liên tục, không phải là tín hiệu xung như các tín hiệu khác
sử dụng trong hệ thống điện thoại. Tín hiệu này được tao ra bởi hai âm thanh có
tần số 350Hz và 440Hz.
c. Tín hiệu báo bận (Busy Signal):

4s 2s
48V
Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân
11

Khi thuê bao nhấc máy để thực hiện một cuộc gọi thì thuê bao sẽ nghe
một trong hai tín hiệu:
- Tín hiệu mời cho phép thuê bao thực hiện ngay một cuộc gọi.
- Tín hiệu báo bận báo cho thuê bao biết đường dây đang bận, không
thể thực hiện cuộc gọi ngay lúc này.
Tín hiệu báo bận là tín hiệu xoay chiều có dạng sin, tần số 425Hz, có chu
kỳ 1s (0.5s có và 0.5s không).










d. Tín hiệu chuông hồi tiếp








Tín hiệu hồi âm chuông (Ringback Tone): là tín hiệu sin tần số f =425
25Hz, biên độ 2V

RMS
trên nền DC 10v, phát ngắt quãng 2s có, 4s không.
e. Gọi sai số: nếu bạn gọi nhầm một số mà nó không tồn tại thì bạn sẽ
nhận được tín hiệu xung có tần số 200Hz – 400Hz. Hoặc đối với các hệ thống
điện thoại ngày nay, bạn sẽ nhận được thông báo rằng bạn gọi sai số.
f. Tín hiệu báo gác máy: Khi thuê bao nhấc ống nghe ra khỏi điện
thoại quá lâu mà không gọi cho ai thì thuê bao sẽ nhận được một tín hiệu chuông
rất lớn để cảnh báo. Tín hiệu này là tổng hợp của bốn tần số 1400Hz + 2050Hz
+ 2450Hz + 2600Hz được phát ra dạng xung 0.1s có và 0.1s không.




4s 2s
10V
0,5s 0,5s
Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân
12



g. Tín hiệu đảo cực:



Tín hiệu đảo cực chính là sự đảo cực tính của nguồn tại tổng đài, khi hai
thuê bao bắt đầu cuộc đàm thoại, một tín hiệu đảo cực sẽ xuất hiện. Khi đó hệ
thống tính cước của tổng đài sẽ bắt đầu thực hiện viậc tính cước đàm thoại cho
thuê bao gọi.

BẢNG TÓM TẮT TẦN SỐ TÍN HIỆU TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
THOẠI
Vùng hoạt
động (Hz)
Chuẩn
(Hz)
Dạng tín hiệu Đvị

Tín hiệu chuông 16 – 60
425 25
Xung 2s on 4s off Hz
Tín hiệu mời gọi
425 25
Liên tục Hz
Tín hiệu báo bận
425 25
Xung 0,5s on 0,5s
off
Hz
Tín hi
ệu chuông hồi
tiếp

425 25
Xung 2s on 4s off Hz
Tín hiệu báo gác máy 1400+2060
+
2450+2600

Xung 0,1s on 0,1s
off
Hz
Tín hiệu sai số 200-400 Liên tục Hz

B. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN THOẠI:
I. Nguyên lý thông tin điện thoại:
Thông tin điện thoại là quá trình truyền đưa tiếng nói từ nơi này đến nơi
khác bằng dòng điện qua máy điện thoại. Máy điện thoại là thiết bị đầu cuối của
mạng thông tin điện thoại. Quá trình thông tin đó được minh họa như sau:
1. Sơ đồ:
Mạch điện thoại đơn giản gồm:
- Ống nói.
- Ống nghe.
Ñaûo cöïc

Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân
13
- Nguồn điện.
- Đường dây.

Hình: Nguyên lý thông tin điện thoại
2. Nguyên lý:
Khi ta nói trước ống nói của máy điện thoại, dao động âm thanh của tiếng nói
sẽ tác động vào màng rung của ống nói làm cho ống nói thay đổi, xuất hiện dòng
điện biến đổi tương ứng trong mạch. Dòng điện biến đổi này được truyền qua
đường dây tới ống nghe của máy đối phương làm cho màng rung của ống nghe
dao động, lớp không khí trước màn rung dao động theo, phát ra âm thanh tác
động đến tai người nghe và quá trình truyền dẫn ngược lại cũng tương tự.
II. Những yêu cầu cơ bản về máy điện thoại:
1. Khi thu phát tín hiệu chuông thì bộ phận đàm thoại phải được tách rời
đường điện, trên đường dây chỉ có dòng tín hiệu chuông.
2. Khi đàm thoại, bộ phận phát và nhận tín hiệu chuông phải tách ra khỏi
đường điện, trên đường dây chỉ có dòng điện điện thoại.
3. Máy phải phát được mã số thuê bao bị gọi tới tổng đài và phải nhận được
tín hiệu chuông từ tổng đài đưa tới.
4. Trạng thái nghỉ, máy thường trực đón nhận tín hiệu chuông của tổng đài.
Ngoài ra, máy cần phải chế tạo ngắn gọn, nhẹ, đơn giản, bền, đẹp, tiện lợi
cho mọi người sử dụng.
III. Những chức năng cơ bản của máy điện thoại:
1. Chức năng báo hiệu: báo cho người sử dụng điện thoại biết tổng đài
điện thoại sẵn sàng tiếp nhận hoặc chưa tiếp nhận cuộc gọi đó bằng các âm hiệu.
2. Phát mã số của thuê bao bị gọi vào tổng đài bằng cách thuê bao chủ gọi
ấn phím số trên máy điện thoại.
Sóng âm thanh Ống nghe
Ống nói
Sóng âm thanh
Nguồn
Đường dây
Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân

14
3. Thông báo cho người sử dụng điện thoại biết tình trạng diễn biến việc
kết nối mạch bằng các âm hiệu.

4. Báo hiệu bằng chuông cho thuê bao biết là có người đang gọi mình.
5. Biến âm thanh thành tín hiệu điện phát sang máy đối phương và chuyển
tín hiệu điện từ máy đối phương tới thành âm thanh.
6. Báo hiệu cuộc gọi kết thúc.
7. Khử trắc âm, chống tiếng dội, tiếng keng, tiếng click khi phát xung số.
8. Tự động điều chỉnh âm lượng và phối hợp trở kháng với đường dây.
….
C. TẦM QUAN TRỌNG VÀ ỨNG DỤNG CỦA ĐIỀU KHIỂN TỪ XA:
Một nền công nghiệp phát triển mạnh luôn đi đôi với các thiết bị, máy
móc tinh vi hơn, phức tạp hơn. Với nền công nghiệp phát triển như thế, điều
khiển từ xa đóng vai trò quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại
hóa đất nước.
Trong công nghiệp, tại các lò phản ứng, các nhà máy hay tại những nơi có
mức độ nguy hiểm cao mà con người không thể tiếp cận để điều khiển được, ta
phải cần đến bộ điều khiển từ xa để điều khiển.
Điều khiển từ xa không những phục vụ cho công nghiệp hay nghiên cứu
khoa học mà nó còn góp một phần không nhỏ vào phục vụ cho nhu cầu cuộc
sống hàng ngày của con người.
Tùy thuộc vào mục đích và yêu cầu mà các hệ thống điều khiển từ xa có
cấu tạo từ đơn giản đến phức tạp. Tuy nhiên, có thể chia chúng làm hai loại
chính đó là: Điều khiển từ xa bằng vô tuyến và điều khiển từ xa bằng hữu tuyến.

Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân
15




CHƯƠNG II:
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ VI ĐIỀU KHIỂN

I. Giới thiệu:
Bộ vi điều khiển viết tắt là Micro-controller, là mạch tích hợp trên một chip
có thể lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động của một hệ thống. Theo các
tập lệnh của người lập trình, bộ vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ thông tin, xử
lý thông tin, đo thời gian và tiến hành đóng, mở một cơ cấu nào đó.
Trong các thiết bị điện và điện tử dân dụng, các bộ vi điều khiển, điều
khiển hoạt động của TV, máy giặt, điện thoại, lò viba… Trong hệ thống sản xuất
tự động, bộ vi điều khiển được sử dụng trong Robot, dây chuyền tự động. Các
hệ thống càng “thông minh” thì vai trò của hệ thống vi điều khiển càng quan
trọng.

II. Lịch sử phát triển của các bộ vi điều khiển:
Bộ vi điều khiển thực ra, là một loại vi xử lý trong tập hợp các bộ vi xử lý
nói chung. BỘ vi điều khiển được phát triển từ bộ vi xử lý từ những năm 70 do
sự phát triển và hoàn thiện về công nghệ vi điện tử dựa trên kỹ thuật MOS
(Metal-Oxide-Semicoductor), mức độ tích hợp của các linh kiện bán dẫn trong
một chip ngày càng cao.
Năm 1971 xuất hiện bộ vi xử lý 4 bit loại TMS1000 do công ty texas
Instruments vừa là nơi phát minh, vừa là nơi sản xuất. Nhìn tổng thể thì bộ vi xử
lý chỉ có chứa trên một chip những chức năng cần thiết để xử lý chương trình
theo một trình tự, còn tất cả bộ phận phụ trợ khác cần thiết như: bộ nhớ dữ liệu,
bộ nhớ chương trình, khối điều khiển, khối hiển thị khối đồng hồ… là những
linh kiện nằm ở bên ngoài và được nối với bộ vi xử lý.
Mãi đến năm 1976 công ty INTEL (Interlligen-Elictronics) mới cho ra đời
bộ vi điều khiển đơn chip đầu tiên trên thế giới với tên gọi 8048. Bên cạnh bộ xử
lý trung tâm, 8048 còn chứa bộ nhớ dữ liệu, bộ nhớ chương trình, bộ đếm và
phát thời gian, các cổng và ra Digital trên một chip.
Các công ty khác cũng lần lượt cho ra đời các bộ vi điều khiển 8 bit tương
tự như 8048 và hình thành họ vi điểu khiển MCS-48 (Microcontroller-system-
48).
Đến năm1980 công ty INTEL cho ra đời thế hệ thứ hai của bộ vi điều
khiển đơn chip với tên gọi 8051. Và sau đó, hàng loạt các vi điều khiển cùng
loại với 8051 ra đời và hình thành họ vi điều khiển MCS-51.
Đến nay, họ vi điều khiển 8 bit MCS-51 đã có đến 250 thành viên và hầu
hết các công ty hàng đầu thế giới chế tạo. Đứng đầu là công ty INTEL và rất
nhiều công ty khác như: AMD. SIEMENS, PHILIPS, DALLAS, OKI …
Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân
16
III. Khảo sát bộ vi điều khiển 8051:
IC vi điều khiển 8051 thuộc họ MCS-51, được đóng gói theo tiêu chuẩn

DIP gồm 40 chân, có các đặc điểm sau:

- 4kbyte ROM
- 128 byte RAM
- 4 port xuất / nhập (I / O put port) 8bit
- Hai bộ định thời (Timer): T0,T1
- 1 port nối tiếp
- 64KB không gian bộ nhớ chương trình mở rộng
- 64KB không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng
- Một bộ xử lý luận lý (thao tác trên các bit đơn)
- 210 ô nhớ được địa chỉ hóa bit
- Bộ nhân / chia 4
s


1. Cấu trúc bên trong của 8051:


O TH ER
REG ISTER

1 28 byte
RA M

1 28 byte
RA M
8051 \8 052


R O M

4K : 8031
4K : 8051
E P R O M
4K : 8951
INT ER RUPT
C ONTR OL

S ERIA L P O RT
T IM ER 0
T IM ER 1
T IM E 2

C PU
OSC IL A TOR

B US
C ONTR OL

I/O POR T
SER IAL
POR T
E A \

R ST
A LE \
P SE N \
P 0 P 1 P 2 P 3
A ddre ss \D a ta
T XD R XD
T IM E R 2

T IM E R 1

T IM E R 1

IN T 0

IN T 1



Hình 2.1: Sơ đồ khối 8051

Phần chính của vi điều khiển 8051 là bộ xử lý trung tâm (CPU: central
processing unit) bao gồm:
Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân
17
- Thanh ghi tích lũy A
- Thanh ghi tích lũy phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia
- Đơn vị logic học (ALU: Arithmetic Logical Unit)

- Từ trạng thái chương trình (PSW: Program Status Word)
- Bốn băng thanh ghi
- Con trỏ ngăn xếp
- Ngoài ra, còn có bộ nhớ chương trình, bộ giải mã lệnh, bộ điều khiển thời
gian và logic.
Đơn vị xử lý trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ dao động, ngoài ra, còn
có khả năng đưa một tín hiệu giữ nhịp từ bên ngoài.
Chương trình đang chạy có thể cho dừng lại nhờ một khối điều khiển ngắt

ở bên trong. Các nguồn ngắt có thể là: các biến cố ở bên ngoài, sự tràn bộ đếm
định thời hoặc cũng có thể là giao diện nối tiếp.
Hai bộ định thời 16 bit hoạt động như một bộ đếm.
Các cổng (port0, port1, port2, port3) sử dụng vào mục đích điều khiển.
Ở cổng 3 có thêm các đường dẫn điều khiển dùng để trao đổi với một bộ nhớ
bên ngoài, hoặc để đầu nối giao diện nối nối tiếp, cũng như các đường ngắt dẫn
bên ngoài.
Giao diện nối tiếp có chứa một bộ truyền và một bộ nhận không đồng bộ,
làm việc độc lập với nhau. Tốc độ truyền qua cổng nối tiếp có thể đặt trong dãy
rộng và được ấn định bằng một bộ định thời.
Trong vi điều khiển 8051 có hai thành phần quan trọng khác đó là bộ nhớ
và các thanh ghi.
Bộ nhớ gồm có bộ nhớ Ram và bộ nhớ Rom (chỉ có ở 8051) dùng để lưu
trữ dữ liệu và mã lệnh.
Các thanh ghi sử dụng để lưu trữ thông tin trong quá trình xử lý. Khi CPU
làm việc, nó làm thay đổi nội dung của các thanh ghi.

2. Chức năng các chân vi điều khiển:











Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh

SVTH: K. Duy – A. Tuân
18





8051
29
30
40
20
31
19
18
9
39
38
37
36
35
34
33
32
1
2
3
4
5
6

7
8
21
22
23
24
25
26
27
28
10
11
12
13
14
15
16
17
PSEN
ALE
VCC
GND
EA
X1
X2
RST
P0.0/AD0
P0.1/AD1
P0.2/AD2
P0.3/AD3

P0.4/AD4
P0.5/AD5
P0.6/AD6
P0.7/AD7
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
P2.0/A8
P2.1/A9
P2.2/A10
P2.3/A11
P2.4/A12
P2.5/A13
P2.6/A14
P2.7/A15
P3.0/RXD
P3.1/TXD
P3.2/INT0
P3.3/INT1
P3.4/T0
P3.5/T1
P3.6/WR
P3.7/RD

Hình 2.2: Sơ đồ chân 8051

a. Port 0: (chân 32 – 39), có 8bit (P0.0 – P0.7), có hai công dụng:
+ Là các đường xuất / nhập thông thường
+ Khi sử dụng bộ nhớ ngoài thì port 0 không phải là các đường xuất /
nhập bình thường nữa mà nó là sự kết hợp giữa bus địa chỉ (A0 – A7) và bus dữ
liệu (D0 – D7) để hình thành nên bus đa hợp (AD0 – AD7).
Lưu ý: khi sử dụng port 0 thì ta phải dùng điện trở kéo lên, vì cấu trúc của
port 0 là ngõ ra cực D của Mosfet)
b. port1: (chân 1 – 8), có 8 bit (P1.0 – P1.7), chỉ có một công dụng duy
nhất là các đường xuất / nhập thông thường dùng để giao tiếp với các thiết bị
ngoại vi.
c. port2: (chân 21 – 28), có 8 bit (P2.0 – P2.7), có hai công dụng:
+ Khi sử dụng bộ nhớ nội thì port 2 là một port xuất / nhập thông thường
+ Khi sử dụng bộ nhớ ngoài thì port 2 đóng vai trò là byte cao của bus
địa chỉ (A8 – A15)
d. port3: (chân 10 – 17), có 8 bit (P3.0 – P3.7), có hai công dụng (port nối
tiếp)
+ Là các đường xuất / nhập thông thường
+ Nó thực hiện các chức năng đặc biệt:

Bit Tên Chức năng
Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân
19
P3.7
RD

Đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngoài
P3.6
WR

Ghi dữ liệu từ bộ nhớ ngoài
P3.5 T1 Ngõ vào Timer 1
P3.4 T0 Ngõ vào Timer 0
P3.3
1INT
Ngõ vào ngắt ngoài 1
P3.2
0INT

Ngõ vào ngắt ngoài 0
P3.1 TxD Truyền dữ liệu cho port nối
tiếp
P3.0 RxD Nhận dữ liệu cho port nối
tiếp

e. Vcc (chân 40) = +5V, Vss (chân 20) = 0V
f. Chân RST (9): Reset. Chân số 9 có mức điện thế cao, tối thiểu 2 chu kỳ
máy thì 8051 sẽ khởi động lại. Có hai cách reset:
+ Cách 1: Reset tự động( Auto Reset): Reset khi cấp nguồn
+ Cách 2: Reset bằng tay( Manual Reset)

100
5V
10uF
Reset
SW1
8K2
0

Mạch Reset
g. Chân 18 và 19 (XTAL 2 và XTAL1), là ngõ vào và ra của mạch dao
động trên chip. Tần số dao động sẽ phụ thuộc vào linh kiện bên ngoài. Mạch dao
động bên ngoài được thiết kế như sau:


30pF
30pF
18 (XTAL2)
19 (XTAL1)
12Mhz
0
Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân
20
h. PSEN (Program Store Enable): (chân 29), dùng điều khiển truy xuất bộ
nhớ ngoài. Chân
PSEN
thường được nối với chân
OE
của ROM để cho phép
đọc dữ liệu từ ROM ngoài
i. ALE (Address Latch Enable): (chân 30), cho phép chốt địa chỉ. Khi
giao tiếp với bộ nhớ ngoài thì nửa đầu của chu kỳ bộ nhớ, chân ALE tích cực để

chốt byte thấp của bus địa chỉ (A0 – A7) vào một thanh ghi. Trong nửa sau của
chu kỳ bộ nhớ, thì các bit của port 0 là các bit xuất / nhập dữ liệu (D0 – D7)
Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip
và có thể được dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống.
k.

EA
(External Access): (chân 31), khi chương trình thực thi trong bộ
nhớ nội thì chân
EA
không cần tích cực (
EA
phải nối lên nguồn Vcc). Khi thực
thi chương trình với bộ nhớ ngoài thì chân
EA
phải nối xuống mass, khi đó,
ROM nội bên trong vô hiệu hóa.
3. Tổ chức bộ nhớ:
Bộ nhớ bên trong bao gồm ROM (8051) và RAM trên chip, Ram trên chip
bao gồm nhiều thành phần, phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ địa chỉ hóa từng
bit, các BANK thanh ghi và các thanh ghi chức năng đặc biệt.
a. Tổ chức bộ nhớ Ram nội:
 Vùng Bank thanh ghi (dãy thanh ghi): có 4 bank thanh ghi (bank 0 – bank
3), mỗi bank có 8 thanh ghi (R0 – R7), mỗi thanh ghi có 8 bit. Bank mặc định
sau khi Reset hệ thống, muốn sử dụng bank khác, ta phải điều chỉnh phần mềm.
 Vùng RAM địa chỉ hóa từng bit: có 128 bit được địa chỉ hóa giúp cho
người sử dụng truy cập nhanh và dễ.
 Vùng RAM đa mục đích (80 byte): Dùng để truy cập tùy theo yêu cầu của
người sử dụng.
b. Các thanh ghi chức năng đặc biệt SFR (Special Function Register):
1. Thanh ghi A (Acc: Accumilator): thanh ghi tích trữ, là thanh ghi
chứa 8 bit dùng để lưu trữ kết quả xử lý của các phép toán
2. Thanh ghi B (Base: nền): sử dụng chung với thanh ghi A trong các
phép toán nhân và chia hai số 8 bit
3. Thanh ghi PSW ( Progam Status Word): từ trạng thái chương trình

Bit Tên Bit Địa chỉ bit Chức năng
PSW.7 CY D7H Carry flag: cờ nhớ
PSW.6 AC D6H Auxiliary carry flag:cờ nhớ phụ
PSW.5 F0 D5H Zero flag: cờ không
PSW.4 RS1 D4H Register bank select 1: chọn băng thanh
ghi bit 1
PSW.3 RS0 D3H Register bank select 0: chọn băng thanh
ghi bit 0
Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân
21
PSW.2 OV D2H Over flow flag: cờ báo tràn
PSW.1 - D1H Dự trữ
PSW.0 P D0H Even parity flag: cờ kiểm tra chẵn



 CY (cờ nhớ): cờ CY sẽ được set lên 1 khi có số nhớ từ phép toán cộng
hoặc số mượn từ phép toán trừ.
Ví dụ: thanh ghi A có nội dung là: FFH
Cộng nội dung thanh ghi A cho 1, khi đó, sẽ trả về thanh ghi A kết
quả là: 00H và cờ CY = 1
 AC (cờ nhớ phụ): được set lên 1 khi có số từ bit 3 trong các phép toán
cộng trừ số BCD
 F0: set lên 1 nếu kết quả bằng 0

RS1 RS0 Chọn Bank
0 0 Bank 0
0 1 Bank 1
1 0 Bank 2

1 1 Bank 3


Ví dụ: muốn sử dụng bank 2 trong RAM nội, ta ra lệnh: Mov
PSW,#00010000B
 OV (cờ tràn): cờ OV được set lên 1 sau một lệnh cộng hoặc trừ nếu có
một phép toán bị tràn.
 P (cờ kiểm tra chẵn): cờ P được set lên 1 khi tổng số bit 1 trong kết quả
cộng với bit 1 của cờ P là một số chẵn
4. Thanh ghi SP (Stack Pointer): con trỏ ngăn kéo, là một thanh ghi 8
bit ở địa chỉ 81H, nó chứa địa chỉ của byte dữ liệu hiện hành trên đỉnh của ngăn
xếp. Nguyên lý truy cập dữ liệu là FILO (First In Last Out: vào trước, ra sau).
Muốn ghi dữ liệu vào Stack, ta dùng lệnh PUSH, muốn lấy dữ liệy ra khỏi
Stack, ta dùng lệnh POP.
5. Thanh ghi DPH và DPL
DPH (8bit) DPL (8bit)
Con trỏ dữ liệu (DPTR) được dùng để truy cập bộ nhớ ngoài là một
thanh ghi 16 bit ở địa chỉ 82H (DPL là byte thấp) và 83H (DPH là byte cao). Ba
lệnh sau sẽ ghi 55H vào RAM ngoài ở địa chỉ 1000H:
MOV A,#55H
MOV DPTR,#1000H
MOVX @DPTR,A
Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân
22
Lệnh đầu tiên dùng địa chỉ tức thời để nạp hằng số dữ liệu 55H vào
thanh ghi tích lũy. Lệnh thứ hai cũng dùng địa chỉ tức thời, lần này để nạp hằng
số địa chỉ 16 bit 1000H vào con trỏ dữ liệu. Lệnh thứ ba dùng địa chỉ gián tiếp
để chuyển dữ liệu trong A (55H) vào RAM ngoài có địa chỉ được chứa trong
DPTR (1000H)

6. Các thanh ghi port xuất nhập:

Các port của 8051 gồm có Port 0 ở địa chỉ 80H, Port 1 ở địa chỉ 90H,
Port 2 ở địa chỉ A0H và Port 3 ở địa chỉ B0H. Tất cả các cổng đều được địa chỉ
hóa từng bit. Điều đó cung cấp một khả năng giao tiếp thuận lợi.
7. Các thanh ghi TIMER:
8051 chứa hai bộ định thời đếm 16 bit được dùng cho việc định thời
hoặc đếm sự kiện. Timer 0 ở địa chỉ 8AH (TL0 là byte thấp) và 8CH (TH0 là
byte cao). Timer 1 ở địa chỉ 8BH (TL1 là byte thấp) và 8DH (TH1 là byte cao).
Hoạt động của Timer được đặt bởi thanh ghi timer mode (TMOD) ở địa chỉ 89H
và thanh ghi điều khiển timer (TCON) ở địa chỉ 88H. Chỉ có TCON được địa chỉ
hóa từng bit.
8. Các thanh ghi port nối tiếp:
8051 chứa một port nối tiếp trên chip dành cho việc trao đổi thông tin
với các thiết bị nối tiếp như máy tính, modem hoặc cho việc giao tiếp với các IC
khác có giao tiếp nối tiếp. Một thanh ghi gọi là bộ đệm dữ liệu nối tiếp (SBUF:
Serial Data Buffer) ở địa chỉ 99H sẽ giữ cả hai dữ liệu truyền và nhận. Khi
truyền dữ liệu thì ghi lên SBUF, khi nhận dữ liệu thì đọc SBUF. Các cách làm
việc khác nhau được lập trình qua thanh ghi điều khiển cổng nối tiếp (SCON:
Serial Port Control) được địa chỉ hóa từng bit ở địa chỉ 98H.
9. Các thanh ghi ngắt:
8051 có cấu trúc 5 nguồn ngắt, hai mức ưu tiên. Các ngắt bị cấm sau khi
reset hệ thống và sẽ được cho phép bằng cách ghi vào thanh ghi cho phép ngắt
(IE) ở địa chỉ A8H. Cả hai thanh ghi được địa chỉ hóa từng bit.
c. Bộ nhớ ngoài:
8051 có khả năng mở rộng bộ nhớ lên đến 64K bộ nhớ chương trình và
64K bộ nhớ dữ liệu bên ngoài. Do đó, có thể dùng thêm ROM và RAM nếu cần.
Khi dùng bộ nhớ ngoài, Port 0 không còn là một cổng I/O thuần túy nữa.
Nó được dồn kênh giữa bus địa chỉ (A0 – A7) và bus dữ liệu (D0 – D7) với tín
hiệu ALE để chốt byte thấp của địa chỉ khi bắt đầu mỗi chu kỳ bộ nhớ. Port 2

thông thường được dùng cho byte cao của bus địa chỉ.
Trong nửa đầu của mỗi chu kỳ bộ nhớ, byte thấp của địa chỉ được cấp
trong Port 0 và được chốt bằng xung ALE. Một IC chốt 74HC373 (hoặc tương
đương) sẽ giữ byte địa chỉ thấp trong phần còn lại của chu kỳ bộ nhớ. Trong nửa
sau của chu kỳ bộ nhớ, Port 0 được dùng như bus dữ liệu và được đọc hoặc ghi
tùy theo lệnh.
 Truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài:
Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân
23
Bộ nhớ chương trình ngoài là một IC ROM được cho phép bởi tín hiệu
PSEN . Một chu kỳ máy của 8051 có 12 chu kỳ xung nhịp. Nếu mạch dao động
trên chip được lái bởi thạch anh 12 Mhz thì chu kì máy dài 1µs.
 Truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài:
Bộ nhớ dữ liệu ngoài là một bộ nhớ RAM được cho phép đọc/ghi bằng
các tín hiệu
RD
và
WR
(các chân P3.7 và P3.6 với chức năng khác). Chỉ có một

cách truy cập bộ nhớ dữ liệu ngoài là dùng lệnh MOVX với con trỏ dữ liệu
(DPTR) 16 bit hoặc R0 và R1 làm thanh ghi địa chỉ.
d. Hoạt động của bộ định thời (TIMER):
1) Giới thiệu:
Timer là một chuỗi các Flip-Flop chia đôi tần số mắc nối tiếp với nhau,
chúng nhận tín hiệu vào làm nguồn xung nhịp. Xung nhịp được đưa vào Flip-
Flop thứ nhất để chia đôi tần số xung nhịp. Ngõ ra của Flip-Flop thứ nhất làm
xung nhịp cho Flip-Flop thứ hai…Vì mỗi tầng kế tiếp chia đôi cho nên Timer có
n tầng sẽ cho xung ra có tần số là tần số xung nhịp chia cho 2

n
. Ngõ ra của tầng
cuối làm xung nhịp cho Flip-Flop báo tràn của Timer. Giá trị nhị phân trong các
Flip-Flop của Timer có thể xem như số đếm xung nhịp (hoặc các sự kiện) từ khi
Timer bắt đầu chạy. Ví dụ, Timer 16 bit sẽ đếm lên từ 0000H đến FFFFH. Cờ
báo tràn sẽ lên 1 khi số đếm tràn từ FFFFH đến 0000H.
8051 có hai Timer 16 bit, mỗi Timer có bốn chế độ hoạt động. Người ta
sử dụng Timer để: Định khoảng thời gian, đếm sự kiện, tạo tốc độ Baud cho
cổng nối tiếp có sẵn trong 8051.
2) Thanh ghi chế độ Timer (TMOD)
Thanh ghi Tmod gồm hai nhóm 4 bit để đặt chế độ làm việc cho timer 0
và timer 1

Bit Tên Timer Mô tả
7 GATE 1 Bit mở cổng
6
C/
T

1 Bit chọn chế độ Counter/Timer

5 M1 1 Bit 1 của chọn chế độ
4 M0 1 Bit 0 của chọn chế độ
3 GATE 0 Bit mở cổng
2
C/
T

0 Bit chọn chế độ Counter/Timer

1 M1 0 Bit 1 của chọn chế độ
0 M0 0 Bit 0 của chọn chế độ

Tóm tắt thanh ghi TMOD

M1 M0 Chế độ

Mô tả
0 0 0 Chế độ định thời 13
Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân
24
bit
0 1 1 Chế độ định thời 16
bit
1 0 2 Chế độ định thời 8 bit
1 1 3 Chế độ tách Timer bit

Các chế độ hoạt động của Timer

Ví dụ: muốn sử dụng Timer 0, chế độ 1, ta ra lệnh:
MOV TMOD,#00000001B
Hoặc: MOV TMOD,#01H
Muốn chọn Timer 0, mode 1 và Timer 1, mode 1, ta ra lệnh:
MOV TMOD,#11H
3) Thanh ghi điều khiển timer (TCON)
Thanh ghi TCON chứa các bit điều khiển và trạng thái cho timer 0 và
timer 1. Bốn bit cao của TCON (TCON.4 – TCON.7) được dùng để bật timer
chạy và tắt timer (TR0, TR1), hoặc để báo hiệu tràn timer (TF0, TF1). Bốn bit
thấp trong TCON (TCON.0 – TCON.3) không ảnh hưởng đến các Timer. Chúng

được dùng để phát hiện và khởi động ngắt ngoài.
Bit Ký hiệu Địa chỉ bit

Mô tả
TCON.7

TF1 8FH Cờ báo tràn Timer 1
TCON.6

TR1 8EH Bit điều khiển Timer 1 chạy
TCON.5

TF0 8DH Cờ báo tràn Timer 0
TCON.4

TR0 8CH Bit điều khiển Timer 0 chạy
TCON.3

IE1 8BH Cờ cạnh ngắt 1 bên ngoài
TCON.2

IT1 8AH Cờ kiểu ngắt 1 bên ngoài
TCON.1

IE0 89H Cờ cạnh ngắt 0 bên ngoài
TCON.0

IT0 88H Cờ kiểu ngắt 0 bên ngoài

Tóm tắt thanh ghi TCON

Ví dụ: Muốn cho Timer 1 hoạt động, ta ra lệnh: Setb TR1
Muốn cho Timer 0 dừng, ta ra lệnh: Clr TR0
TF1 và TF0 là hai bit báo tràn timer. Khi cho timer hoạt động tức là bộ đếm bắt
đầu đếm từ 0000h – FFFFh. Tràn xảy ra khi có sự chuyển tiếp từ FFFFh –
0000h trong số đếm và nó đặt cờ báo tràn Timer lên 1.
4) Ứng dụng Timer:
Dùng để định các khoảng thời gian dài và ngắn.
Nếu muốn định thời <10 µs thì không nên dùng Timer mà ta nên sử dụng
phương pháp hiệu chỉnh phần mềm.
Nếu muốn định thời <256 µs, thì ta sử dụng Timer hoạt động ở chế độ 2
Nếu muốn định thời <65536 µs, thì ta sử dụng Timer hoạt động ở chế độ
1
Đồ án tốt nghiệp khóa 2006 – 2009 GVHD: Nguyễn Trọng Khanh
SVTH: K. Duy – A. Tuân
25
Nếu muốn định thời >65536 µs, thì ta sử dụng Timer hoạt động ở chế độ
1 kết hợp với các vòng lặp.
e. Hoạt động của port nối tiếp:
8051 có một cổng nối tiếp trên chip mà có thể hoạt động theo nhiều chế
độ trên một dãi rộng tần số. Chân phát TxD (P3.1) và chân thu RxD (P3.0).
Nhiệm vụ của Port nối tiếp là chuyển dữ liệu từ song song sang nối tiếp
khi phát. Chuyển từ nối tiếp sang song song khi thu.

Tần số hoạt động của Port nối tiếp gọi là tốc độ Baud (Baud rate). Tần số
này có thể cố định hoặc thay đổi. Nếu tần số này thay đổi thì Timer 1 sẽ được sử
dụng để lập trình làm xung clock cấp tốc độ Baud phù hợp. Các thanh ghi dùng
điều khiển và truy xuất Port nối tiếp là SCON và SBUF. 8051 có một SCON, có
hai SBUF ( một ở bên phát, một ở bên thu)
1) Thanh ghi điều khiển Port nối tiếp SCON:
Thứ tự

bit
Tên bit

Địa chỉ

Chức năng
SCON.7 SM0 9FH Chế độ cổng nối tiếp bit 0
SCON.6 SM1 9EH Chế độ cổng nối tiếp bit 1
SCON.5 SM2 9DH Chế độ hoạt động đặc biệt cho port nối tiếp
SCON.4 REN 9CH Bit cho phép thu
SCON.3 TB8 9BH Bit dữ liệu phát thứ 9
SCON.2 RB8 9AH Bit dữ liệu thu thứ 9
SCON.1 TI 99H Bit ngắt phát (được set lên 1 khi kết thúc truyền
ký tự và xóa bằng phần mềm)
SCON.0 RI 98H Bit ngắt thu (được set lên 1 khi kết thúc nhận ký
tự và xóa bằng phần mềm)

2) Các chế độ hoạt động của Port nối tiếp:
SM0

SM1

Chế
độ
Mô tả Tốc độ Baud
0 0 0 Thanh ghi dịch Cố định (tần số dao động

12)
0 1 1 UART 8 bit Thay đổi được (chỉnh bằng Timer)
1 0 2 UART 9 bit Cố định (tần số dao động


12)
1 1 3 UART 9bit Thay đổi được (chỉnh bằng Timer)

f. Hoạt động ngắt (Interrupt):
Ngắt là một sự kiện (biến cố) làm cho chương trình hiện hành bị tạm dừng
do tác động từ bên ngoài hay bên trong để phục vụ một chương trình khác.
Chương trình khác đó được gọi là trình phục vụ ngắt ISR (Interrupt Service
Routine). Sau khi thực thi xong ISR thì chương trình sẽ bắt đầu tại nơi mà nó bị
dừng trước đó.
8051 có năm nguồn ngắt: