ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH - Ứng dụng mở khóa cửa thẻ từ RFID

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT T.P HCM
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
-----------------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Đề tài:

Ứng dụng mở khóa cửa bằng
thẻ từ RFID
GVHD:
SVTH:

Th.S Lê Minh

Chu Nguyễn Đức Long
Lê Hữu Đức

MSSV: 11119126
MSSV: 11119114

TP. Hồ Chí Minh – 6/2014


Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
Khoa Điện - Điện Tử
Bộ Mơn Điện Tử Viễn Thơng

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN MÔN HỌC I
(Dành cho người hướng dẫn)
1. Họ tên sinh viên:
1.1. Chu Nguyễn Đức Long
MSSV:
11119126
1.2. Lê Hữu Đức
MSSV:
11119114
2. Tên đề tài:
ỨNG DỤNG MỞ KHÓA CỬA BẰNG THẺ TỪ RFID
3. Người hướng dẫn: Th.S Lê Minh
4. Những ưu điểm của đồ án:

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5. Những thiếu sót của đồ án:

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6. Đề nghị:
Được bảo vệ: □ Bổ sung để được bảo vệ: □
Không được bảo vệ: □
7. Các câu hỏi sinh viên phải trả lời trước Tổ chấm ĐAMH:
a) ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------b) ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------c) ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------8. Đánh giá Điểm (Số và chữ):……………………………………………………………...
CHỮ KÝ & HỌ TÊN


Phần A
GIỚI THIỆU

Lời Giới Thiệu
Ngày nay, sự phát triển vượt bậc của các ngành khoa học đều nhằm mục đích
phục cho lợi ích của con người. Điện tử là lĩnh vực có đóng góp rất lớn trong cải
thiện đời sống của con người. Với ý tưởng chế tạo một chiếc khóa cửa có thể tự mở
bằng thẻ từ RFID để phục vụ cho đời sống, nhóm đã chọn đề tài Ứng Dụng Mở
Khóa Cửa Bẳng Thẻ Từ RFID với mong muốn áp dụng những kiến thức đã học vào
trong thực tế.
Nhóm thực hiện đề tài xin chân thành cảm ơn Thầy Lê Minh đã nhiệt tình
hướng dẫn nhóm trong suốt thời gian thực hiện đề tài cũng như tất cả các thầy cơ đã
cung cấp kiến thức nền tảng để nhóm hồn thành tốt đề tài theo đúng kế hoạch.
Mặc dù đã hoàn thành nhưng kiến thức về vi xư lý, khả năng thiết kế cũng
như lập trình có hạn nên sẽ khơng tránh khỏi sai xót. Nhóm rất mong sự phản hồi và
đóng góp của thầy cơ và các bạn để đề tài thêm hồn thiện.
Xin chân thành cảm ơn!

Nhóm thực hiện


MỤC LỤC

Trang
Phần A: Giới thiệu ..................................................................................................
Phần B: Nội dung....................................................................................................
Chương 1: Giới thiệu về mạch ứng dụng mở cửa bằng thẻ từ RFID................ 1
1.1 Các thành phần của hệ thống.............................................................................. 1
1.2 Thiết kế hệ thống................................................................................................. 1
1.2.1 Chức năng của hệ thống....................................................................................1
1.2.2 Sơ đồ khối hệ thống......................................................................................... 2

1.3 Lựa chọn phần cứng............................................................................................ 2
1.3.1 Khối bàn phím.................................................................................................. 2
1.3.2 Khối RFID Reader............................................................................................3
1.3.3 Khối vi xử lý..................................................................................................... 3
1.3.4 Khối hiển thị..................................................................................................... 4
1.3.5 Khối điều khiển................................................................................................ 4
1.4 Kết luận.................................................................................................................4
Chương 2: Khảo sát khối bàn phím...................................................................... 5
2.1 Giới thiệu chung.................................................................................................. 5
2.2 Phương pháp quét phím...................................................................................... 5


2.3 Kết nối bàn phím với vi điều khiển AT89S52.................................................... 6
2.4 Chi tiết khối bàn phím trong mạch......................................................................7
Chương 3: Khảo sát khối vi xử lý ..........................................................................8
3.1 Sơ lược vi điều khiển họ MSC-51.......................................................................8
3.2 Khảo sát sơ đồ chân 89S52..................................................................................9
3.2.1 Sơ đồ chân.........................................................................................................9
3.2.2 Chức năng các chân.........................................................................................10
3.3 Tổ chức bộ nhớ...................................................................................................14
3.4 Các thanh ghi có chức năng đặc biệt.................................................................17
3.5 Tổng quan về kiến trúc MCS-52........................................................................20
3.6 Kết nối vi điều khiển trong mạch.......................................................................21
Chương 4: Khảo sát khối hiển thị........................................................................22
4.1 Giới thiệu chung.................................................................................................22
4.2 Sơ đồ chân và chức năng....................................................................................23
4.2.1 Sơ đồ chân.......................................................................................................23
4.2.2 Chức năng........................................................................................................23
4.3 Các thanh ghi và bộ nhớ của LCD.....................................................................24
4.3.1 Các thanh ghi...................................................................................................24

4.3.2 Bộ nhớ.............................................................................................................25
4.4 Điều khiển hoạt động LCD................................................................................26
4.5 Kết nối LCD 16x2 với vi điều khiển AT89S52.................................................26
Chương 5: Khảo sát khối điều khiển....................................................................27


5.1 Linh kiện của khối đóng/mở thiết bị..................................................................27
5.2 Kết nối và nguyên lý hoạt động.........................................................................28
Chương 6: Giới thiệu RFID ACE630 và giao tiếp IC89S52..............................30
6.1 Sơ đồ chân và thông số dữ liệu.........................................................................30
6.1.1 Sơ đồ và chức năng các chân..........................................................................30
6.1.2 Dữ liệu của RFID............................................................................................30
6.2 Giao tiếp với IC89S52........................................................................................31
6.2.1 Cách kết nối với IC89S52...............................................................................31
6.2.2 Nguyên lý hoạt động.......................................................................................31
Chương 7: Kết quả thực hiện và hướng phát triển đề tài.................................32
7.1 Kết quả thực hiện...............................................................................................32
7.1.1 Sơ đồ nguyên lý...............................................................................................32
7.1.2 Sơ đồ mạch in..................................................................................................33
7.1.3 Ưu điểm của mạch...........................................................................................33
7.1.4 Khuyết điểm của mạch....................................................................................33
7.2 Hướng phát triển.................................................................................................34
Phần C: Phụ lục và Tài liệu tham khảo.................................................................
Phụ lục A: Mã nguồn chương trình.........................................................................35
Phụ lục B: Lưu đồ giải thuật....................................................................................55
Tài liệu tham khảo....................................................................................................57


Phần B:
NỘI DUNG

Chương 1
GIỚI THIỆU VỀ MẠCH ỨNG DỤNG MỞ CỬA BẲNG
THẺ TỪ RFID

Hệ thống này cho phép đóng/mở khóa cửa tự động dựa theo mã số của thẻ
từ RFID và chỉ có một số ít người có đúng thẻ mới có thể thao tác đóng/mở được
khóa cửa. Đây là những hệ thống có u cầu ính bảo mật nên cần phải hạn chế
người sử dụng. Hệ thống này có thể là cửa ra vào một phịng, một ngơi nhà hay
một tịa nhà và chỉ có người quản trị mới vào được…
Yêu cầu của mạch ứng dụng này là phải có ính bảo mật và thân thiện với
người sử dụng. Do đó nhóm thực hiện đề tài đã đưa ra một hê thống có các yêu
cầu sau đây:
1.1 Các thành phần của hệ thống
•

Bàn phím ma trận 4x4.

•

Khối hiển thị dùng LCD 16x2

•

Khối mạch xử lí dùng vi điều khiển AT89S52

•

Module RFID Reader ACE630

•

RELAY 5VDC kết nối 89S52 để điều khiển chốt cửa mô phỏng (thực tế là điều
khiển cửa ra vào).

1.2 Thiết kế hệ thống
1.2.1 Chức năng của hệ thống
Hệ thống sẽ có 2 chức năng để điều khiển là nhập password hoặc quét thẻ
từ để kiểm tra. Cả hai chức năng này đều độc lập với nhau và có thể thay thế được
khi người dùng cần .


Khi người dùng quét đúng thẻ mà mã số đã được lưu sẵn trong bộ nhớ của
VXL hay thêm mới thì khóa cửa sẽ được mở và led xanh sẽ sáng để báo hiệu.
Tương tự, ở việc nhập password nếu đúng với password đã lưu hoặc thêm
mới thì led xanh sẽ báo vào chột cửa sẽ được mở .
Bên cạnh đó, hệ thống cịn có thể cho người quản trị được quyền thêm
hoặc xóa ID card mới và password mới với một mã bảo vệ đã được thiết lập trước
mà chỉ có người quản trị biết.
1.2.2 Sơ đồ khối hệ thống
Với yêu cầu chức năng ở trên nhóm đề tài sẽ thực hiện cơng việc có sơ đồ
khối như sau:
Hệ thống gồm 3 khối cơ bản:
•

Khối Đầu Vào: bao gồm Keypad 4x4 và RFID Reader

•

Khối Xử Lý: Làm các nhiệm vụ đã đặt ra như trong phần chức năng của hệ
thống.

•

Khối Hiển Thị & Điều Khiển: Giúp cho việc giao iếp với người sử dụng trở nên
dễ dàng hơn, làm cho sản phẩm mang ính thân thiện, dễ tương tác, giúp người
sử dụng biết được mình đang thực hiện thao tác gì với khố.


Hình 1.1: Sơ đồ khối của hệ thống
1.3 Lựa chọn phần cứng
Trên cơ sở các yêu cầu đặt ra cho đề tài và qua các phân ích sơ bộ, Nhóm
đã chọn phần cứng như sau
1.3.1 Khối bàn phím
Sử dụng bàn phím ma trận 4x4 (KeyPad 4x4) có tất cả 16 phím nhấn có bán
sẵn trên thị trường rất iện khi sử dụng và giá cũng rẻ phù hợp với sinh viên.
8 port các của bàn phím sẽ được nối với 8 port của Port 1 vi xử lý AT89S52.
1.3.2 Khối RFID Reader
Sử dụng module RFID Reader ACE630 với mục đích là đọc mã số (ID) trên
thẻ từ để đưa vào vi điều khiển xử lý để đưa ra kết quả mong muốn.
Module được ích hợp sẵn nên khá nhỏ gọn và khả năng chống nhiễu tốt có
thể lấy dữ liệu vào vi điều khiển một cách dễ dàng và chính xác, giá cả vừa phải.
1.3.3 Khối vi xử lý
Dùng vi điều khiển AT89S52.


Ưu điểm:
•

Vi điều khiển có khả năng điều khiển linh hoạt theo mong muốn của người sử
dụng dựa vào phần mềm được viết.

•

Khả năng thay đổi mã có thể thực hiện được.

•

Hệ thống đơn giản hơn nhiều, kích thức nhỏ. Hơn nữa sẽ giảm được độ kém ổn
định do nhiều linh kiện gây ra.

•

Có thể thay đổi, thêm chức năng bằng cách thay đổi phần mềm.

Nhược điểm:
•

Chất lượng của hệ thống phụ thuộc vào chất lượng chương trình được nạp cho
vi điều khiển.

Lý do sử dụng:
Từ yêu cầu của đề bài ta dự kiến dùng các chip vi điều khiển thuộc họ MCS51 của Intel, mà cụ thể ở đây là dùng chip 8051 vì những lý do sau:
•

Thứ nhất 8051 thuộc họ MCS-51, là chip vi điều khiển. Đặc điểm của các chip vi
điều khiển nói chung là nó được ích hợp với đầy đủ chức năng của một hệ VXL
nhỏ, rất thích hợp với những thiết kế hướng điều khiển. Tức là trong nó bao
gồm: mạch vi xử lý, bộ nhớ chương trình và dữ liệu, bộ đếm, bộ tạo xung, các

cổng vào/ra nối iếp và song song, mạch điều khiển ngắt…

•

Thứ hai là, vi điều khiển 8051 cùng với các họ vi điều khiển khác nói chung
trong những năm gần đây được phát triển theo các hướng sau:


Giảm nhỏ dòng iêu thụ.



Tăng tốc độ làm việc hay tần số xung nhịp của CPU.



Giảm điện áp nguồn ni.



Có thể mở rộng nhiều chức năng trên chip, mở rộng cho các thiết kế

lớn.
Những đặc điểm đó dẫn đến đạt được hai ính năng quan trọng là: giảm
cơng suất iêu thụ và cho phép điều khiển thời gian thực nên về mặt ứng dụng nó
rất thích hợp với các thiết kế hướng điều khiển.


•

Thứ ba là, vi điều khiển thuộc họ MCS-51 được hỗ trợ một tập lệnh phong phú
nên cho phép nhiều khả năng mềm dẻo trong vấn đề viết chương trình phần
mềm điều khiển.

•

Cuối cùng là, các chip thuộc họ MCS-51 hiện được sử dụng phổ biến và được
coi là chuẩn công nghiệp cho các thiết kế khả dụng. Với sinh viên mới làm quen
với VĐK thì 8051 có nhiều tài liệu tham khảo, đồng thời cũng sử dụng đơn giản
nhất. Mặt khác, qua việc khảo sát thị trường linh kiện việc có được chip 8051 là
dễ dàng nên mở ra khả năng thiết kế thực tế.
1.3.4 Khối hiển thị
Yêu cầu đặt ra đối với khối hiển thị là thân thiện với người sử dụng giúp

người dùng dễ dàng thao tác. Nhóm thực hiện đề tài sử dụng LCD 16x2.
Ưu điểm:
•

Hiển thị rõ ràng có kèm theo chỉ dẫn.

•

Thay đổi nội dung linh hoạt, dễ sử dụng hơn led 7 đoạn, led ma trận.
1.3.5 Khối điều khiển

Ở khối điều khiển nhóm thực hiện đề tài đã xậy dựng nên một khóa cửa mô
phỏng và được điều khiển bằng relay kèm theo led báo hiệu để minh họa cho
chiếc khóa cửa thực tế nhằm iết kiệm chi phí. Khi ứng dụng được mở rộng ra
thực tế chỉ cần thay đổi phần cứng và phần mềm một ít để đáp ứng nhu cầu.
1.4 Kết luận

Sau khi cân nhắc các phương án đã đưa ra, và khả năng phối hợp giữa các
khối, nhóm thực hiện đề tài đã đưa ra phương án lựa chọn phần cứng như sau:
•

Sử dụng bàn phím ma trận 4x4 (KeyPad 4x4).

•

Module RFID Reader ACE630

•

Khối hiển thị dùng LCD 16x2.

•

Khối vi xử lí dùng vi điều khiển AT89S52.

•

Khối điều khiển sử dụng relay và led báo (kèm chốt cửa mô phỏng).


Chương 2
KHẢO SÁT KHỐI BÀN PHÍM

2.1 Giới thiệu chung
Hệ thống sử dụng một bàn phím ma trận gồm có 4 cột (1 đến 4) và 4 hàng
(A đến D) có giao diện như sau:

Hình 2.1: Giao diện bàn phím ma trận 4x4
Trong đó:
•

Các phím số từ 0 đến 9: dùng để nhập số

•

Các phím A, B, C, D, #: chưa sử dụng.

•

Phím ‘ * ’: Nhấn để khóa cửa khi có yêu cầu từ vi xử lý hiển thị trên LCD .


2.2 Phương pháp quét phím
Để điều khiển bàn phím ma trận ta sử dụng phương pháp quét phím. Ma
trận phím 4x4 gồm có 16 nút bấm được sắp xếp theo ma trận 4 hàng, 4 cột. Các
nút bấm trong cùng một hàng và một cột được nối với nhau, vì vậy ma trận phím
4x4 sẽ có tổng cộng 8 ngõ ra.Để điều khiển qt phím thì phải xuất dữ dữ liệu 8 bit
(trong đó có 4 bit ở mức logic thấp và 4 bit còn lại ở mức logic cao) ra các cột của
ma trận phím để kiểm tra xem có phím nào được nhấn hay khơng.
Để giao iếp được với ma trận phím 4x4, nhóm dùng phương pháp "Qt"
để kiểm tra xem nút nào được bấm, cụ thể cách quét như sau (quét theo cột):
-Các chân P1.0, P1.1, P1.2, P1.3 (các hàng) được thiết lập là các chân INPUT,
còn lại các chân P1.4, P1.5, P1.6, P1.7 (các cột) là các chân OUTPUT (ở mức logic
‘0’).
-Giả sử nút 9 được bấm:
Cho COL1 = 0 (COL[2..4] = 1), kiểm tra trạng thái của các hàng:
ROWA= ROWB= ROWC= ROWD=1: vậy kết luận khơng có nút được

bấm trên COL1.
Cho COL2 = 0 (COL[1,3,4] = 1), kiểm tra trạng thái của các hàng:
ROWA=ROWB=ROWD=1, ROWC =0: vậy kết luận có nút nằm trên
hàng C, cột 2 được bấm (nút 9), chương trình được return về giá trị tương
ứng trong ma trận.
Cho COL3 = 0 (COL[1,2,4]=1): ROWA = ROWB = ROWC= ROWD=1: vậy
kết luận khơng có nút được bấm trên COL3.
Cho COL4 = 0 (COL[1,2,3]=1): ROWA= ROWB= ROWC= ROWD=1: vậy
kết luận khơng có nút được bấm trên COL4.
Quét tương tự đối với những nút bấm khác.


2.3 Kết nối bàn phím với vi điều khiển AT89S52
Dùng 1 dây bus 8 sợi kết nối ngõ ra của bàn phím với 1 Port của vi điều
khiển 89S52 thơng qua header 8.
Đề tài này kết nối với Port 1:
•

Port 1.0 kết nối hàng A

•

Port 1.1 kết nối hàng B

•

Port 1.2 kết nối hàng C

•

Port 1.3 kết nối hàng D

•

Port 1.4 kết nối cột 4

•

Port 1.5 kết nối cột 3

•

Port 1.6 kết nối cột 2

•

Port 1.7 kết nối cột 1

2.4 Chi iết khối bàn phím trong mạch


Hình 2.2: Mạch ngun lý bàn phím ma trận 4x4
Mỗi hàng và mỗi cột của bàn phím được nối với điện trở thanh 330 Ohm lên VCC

Hình 2.3: Một dạng KeyPad trong thực tế mà nhóm sử dụng.

Chương 3
KHẢO SÁT KHỐI VI XỬ LÝ

Nhóm thực hiện đề tài chọn 89S52 bởi vì dung lượng bộ nhớ lớn (8Kbyte)

và giá thành tương đương với 89C51. Về cơ bản họ vi xử lý MCS-52 gần giống với
MCS-51 nên ta sẽ ìm hiểu MCS-51 để mở rộng lên MCS-52.
Nhiệm vụ của khối vi xử lý


•

Đọc mã phím từ bàn phím để kiểm tra xem phím nào đã được ấn và thực hiện
chức năng của phím đó.

•

Lấy ID number từ RFID Reader để đưa vào xử lý và thực hiện chức năng nào đó.

•

Lưu ID của thẻ từ để điều khiển khóa.

•

Lưu giá trị của các mã số để điều khiển khóa.

•

Lưu các chương trình xử lý phím ấn: mở cửa, thêm password, thêm ID…

•

Lưu chương trình điều khiển LCD.

3.1 Sơ lược vi điều khiển họ MSC-51
Vi điều khiển 8051 là một trong những vi điều khiển 8 bit thông dụng nhất
hiện nay. Bắt đầu xuất hiện vào năm 1980, trải qua gần 30 năm, hiện đã có tới hàng
trăm biến thể được sản xuất bởi hơn 20 hãng khác nhau, trong đó phải kể đến các
đại gia trong làng bán dẫn như ATMEL, Texas Instrument, Philips, Analog Devices…
Tại Việt Nam, các biến thể của hãng ATMEL là AT89C51, AT89C52, AT89S51,
AT89S52… đã có thời gian xuất hiện trên thị trường khá lâu và có thể nói là được
sử dụng rộng rãi nhất trong các loại vi điều khiển 8 bit. Chương này sẽ tập trung
mô tả tương đối chi iết cấu trúc bên trong của vi xử lý AT89C52 của hãng ATMEL.
Các vi điều khiển họ MCS-51 có các đặc điểm chung như sau:
•

Có 4 Kb bộ nhớ FLASH ROM bên trong dùng để lưu chương trình điều khiển.

•

Có 128 Byte RAM nội.

•

4 Port xuất/nhập (Input/Output) 8 bit.

•

Có khả năng giao iếp truyền dữ liệu nối iếp.

•

Có thể giao iếp với 64Kb bộ nhớ bên ngồi để lưu chương trình điều khiển.

•

Có thể giao iếp với 64 Kb bộ nhớ bên ngoài dùng để lưu dữ liệu.

•

Có 210 bit có thể truy xuất từng bit. Có các lệnh xử lý bit.
Tất cả các vi điều khiển cùng họ MCS-51 hoặc MCS-52 đều có các đặc ính cơ

bản giống nhau như phần mềm, còn phần cứng thì khác nhau, các vi điều khiển sau
này sẽ có nhiều ính năng hay hơn các vi điều khiển thế hệ trước. Ví dụ vi điều
khiển 89C51 sẽ iện cho việc sử dụng hơn vi điều khiển 80C51 hay 87C51. Vi điều
khiển 89S51 sẽ hay hơn 89C51 vì có nhiều thanh ghi hơn, có thêm chế độ nạp nối


iếp rất iện lợi. Những thế hệ đi sau sẽ kế thừa tất cả những gì của thế hệ đi trước.
Trong phần này chỉ đề cập đến vi điều khiển 89C51.
MCS-52 về cơ bản khác MCS-51 ở chỗ MCS-52 có 3 imer, nhiều hơn MCS-51
1 imer và có dung lượng bộ nhớ gấp đôi 8 Kbyte.
3.2 Khảo sát sơ đồ chân 89S52
3.2.1 Sơ đồ chân
Vi điều khiển 89C52 có tất cả 40 chân. Trong đó có 29 chân có tác dụng kép
(có nghĩa là 1 chân có 2 chức năng), mỗi đường có thể hoạt động như đường xuất
nhập điều khiển I/O (Input/Output) hoặc là thành phần của các bus dữ liệu và bus
địa chỉ để tải địa chỉ và dữ liệu khi giao iếp với bộ nhớ ngồi.

Hình 3.1: Sơ đồ chân của 89S52
3.2.2 Chức năng các chân
Các Port

 Port 0:

Port 0 là port có 2 chức năng với số thứ tự chân 32÷39.
Trong các hệ thống điều khiển đơn giản sử dụng bộ nhớ bên trong không
dùng bộ nhớ mở rộng bên ngồi thì Port 0 được dùng làm các đường điều khiển
I/O (Input - Output).
Trong các hệ thống điều khiển lớn sử dụng bộ nhớ mở rộng bên ngồi thì
Port 0 có chức năng là bus địa chỉ và bus dữ liệu AD7 ÷ AD0 (Address: địa chỉ, Data:
dữ liệu).
 Port 1:

Port 1 với số thứ tự chân 1÷8. Port 1 chỉ có 1 chức năng dùng làm các đường
điều khiển xuất nhập IO, Port 1 khơng có chức năng khác.
 Port 2:

Port 2 là Port có 2 chức năng với số thứ tự chân 21÷28.
Trong các hệ thống điều khiển đơn giản sử dụng bộ nhớ bên trong khơng
dùng bộ nhớ mở rộng bên ngồi thì Port 2 được dùng làm các đường điều khiển
I/O.
Trong các hệ thống điều khiển lớn sử dụng bộ nhớ mở rộng bên ngồi thì
Port 2 có chức năng là bus địa chỉ cao A8÷A15.
 Port 3:

Port 3 là port có 2 chức năng với số thứ tự chân 10÷17.
Các chân của Port này có nhiều chức năng, các cơng dụng chuyển đổi có liên
hệ với các đặc ính đặc biệt của 89S52 như ở bảng:
Bảng 3.1: Chức năng các chân của Port 3
Bit

Tên

P3.0

RxD

Chức năng chuyển đổi
Ngõ vào nhận dữ liệu nối iếp.


P3.1

TxD

Ngõ ra xuất dữ liệu nối iếp.

P3.2

INT 0

Ngõ vào ngắt cứng thứ 0.

P3.3

INT 1

Ngõ vào ngắt cứng thứ 1.

P3.4

T0

Ngõ vào của imer/counter thứ 0.

P3.5

T1

Ngõ vào của imer/counter thứ 1.

P3.6

WR

Tín hiệu điều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngồi.

P3.7

RD

Tín hiệu điều khiển đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngồi.

Các ín hiệu điều khiển
 Tín hiệu PSEN (Program Store Enable):

PSEN là ín hiệu ngõ ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương

trình mở rộng hường nối đến chân OE (Output Enable hoặc RD ) của EPROM cho
phép đọc các byte mã lệnh.
Khi có giao iếp với bộ nhớ chương trình bên ngồi thì mới dùng đến PSEN ,

nếu khơng có giao iếp thì chân PSEN bỏ trống.
PSEN ở mức thấp trong thời gian vi điều khiển 89S52 lấy lệnh. Các mã lệnh

của chương trình đọc từ EPROM qua bus dữ liệu và được chốt vào thanh ghi lệnh
bên trong 89S52 để giải mã lệnh. Khi 89S52 thi hành chương trình trong EPROM
nội thì PSEN ở mức logic 1.
 Tín hiệu điều khiển ALE (Address Latch Enable) :

Khi vi điều khiển 89S52 truy xuất bộ nhớ bên ngồi, Port 0 có chức năng là
bus tải địa chỉ và bus dữ liệu [AD7 ÷ AD0] do đó phải tách các đường dữ liệu và địa
chỉ. Tín hiệu ra ALE ở chân thứ 30 dùng làm ín hiệu điều khiển để giải đa hợp các
đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt.
Tín hiệu ra ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian Port 0 đóng vai
trị là địa chỉ thấp nên việc chốt địa chỉ được thực hiện 1 cách hoàn toàn tự động.


Các xung ín hiệu ALE có tần số bằng 1/6 tần số dao động thạch anh gắn vào
vi điều khiển và có thể dùng ín hiệu xung ngõ ra ALE làm xung clock cung cấp cho
các phần khác của hệ thống.
Trong chế độ lập trình cho bộ nhớ nội của vi điều khiển thì chân ALE được
dùng làm ngõ vào nhận xung lập trình từ bên ngồi để lập trình cho bộ nhớ Flash
Rom trong 89S52.
 Tín hiệu EA (External Access):

Tín hiệu vào EA ở chân 31 thường nối lên mức 1 hoặc mức 0.
Nếu nối EA lên mức logic 1 (+5v) thì vi điều khiển sẽ thi hành chương trình
từ bộ nhớ nội.
Nếu nối EA với mức logic 0 (0V) thì vi điều khiển sẽ thi hành chương trình
từ bộ nhớ ngoại.
 Tín hiệu RST (Reset):

Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào Reset của 89S52. Sơ đồ kết nối mạch reset
như sau:

Hình 3.2: Sơ đồ kết nối mạch Reset cho vi điều khiển 8051


Khi cấp điện cho hệ thống (hình b – tự reset khi cấp điện) hoặc khi nhấn nút
reset (hình a) thì mạch sẽ reset vi điều khiển. Khi reset thì ín hiệu reset phải ở mức
cao ít nhất là 2 chu kỳ máy, khi đó các thanh ghi bên trong được nạp những giá trị
thích hợp để khởi động hệ thống.
Thanh ghi quan trọng nhất là thanh ghi bộ đếm chương trình PC = 0000H.
Sau khi reset, vi điều khiển ln bắt đầu thực hiện chương trình tại địa chỉ 0000H
của bộ nhớ chương trình nên các chương trình viết cho vi điều khiển luôn bắt đầu
viết tại địa chỉ 0000H.
Nội dung của RAM trong vi điều khiển không bị thay đổi bởi tác động của
ngõ vào reset (có nghĩa là vi điều khiển đang sử dụng các thanh ghi để lưu trữ dữ
liệu nhưng nếu vi điều khiển bị reset thì dữ liệu trong các thanh ghi vẫn khơng đổi).
Trạng thái của tất cả các thanh ghi sau khi reset hệ thống được tóm tắt như
bảng:
Bảng 3.2: Trạng thái các thanh ghi sau khi reset vi điều khiển
Thanh ghi

Nội dung

Bộ đếm chương trình PC

0000H

Thanh ghi ích luỹ A

00H

Thanh ghi B

00H

Thanh ghi trạng thái PSW

00H

Thanh ghi con trỏ SP

07H

DPTR

0000H

Port 0 đến Port 3

FFH (1111 1111)

IP

XXX0 0000B

IE

0X0X 0000B

Các thanh ghi định thời

00H

SCON SBUF

00H


PCON (HMOS)

00H
0XXX XXXXH

PCON (CMOS)
0XXX 0000B
 Các ngõ vào bộ dao động XTAL1, XTAL2:

Bộ dao động được ích hợp bên trong 89S52, khi sử dụng 89S52 người thiết
kế chỉ cần kết nối thêm tụ thạch anh và các tụ như trong hình dưới.
Tần số tụ thạch anh thường sử dụng cho 89S52 là 12Mhz ÷ 24Mhz.

Hình 3.3: Sơ đồ kết nối mạch dao động dùng thạch anh cho vi điều khiển 8051
Tụ C1 và C2 dùng trong mạch này là các tụ điện khơng phân cực có giá trị
30pF±10pF.
 Chân 40 (VCC) được nối lên nguồn 5V, chân 20 (GND) nối mass.

3.3 Tổ chức bộ nhớ
Vi điều khiển 89S52 có bộ nhớ nội bên trong và có thêm khả năng giao iếp

với bộ nhớ bên ngoài nếu bộ nhớ bên trong khơng đủ khả năng lưu trữ chương
trình.
Bộ nhớ nội bên trong gồm có 2 loại bộ nhớ: bộ nhớ dữ liệu và bộ chương
trình. Bộ nhớ dữ liệu có 256 byte, bộ nhớ chương trình có dung lượng 8Kb (89C51
có 4Kb).


Bộ nhớ mở rộng bên ngoài cũng được chia ra làm 2 loại bộ nhớ: bộ nhớ dữ
liệu và bộ nhớ chương trình. Khả năng giao iếp là 64Kb cho mỗi loại.
Bộ nhớ mở rộng bên ngoài và bộ nhớ chương trình bên trong khơng có gì
đặc biệt, chỉ có chức năng lưu trữ dữ liệu và mã chương trình nên khơng cần phải
khảo sát.
Bộ nhớ chương trình bên trong của vi điều khiển thuộc loại bộ nhớ Flash
Rom cho phép xóa bằng xung điện và lập trình lại.
Bộ nhớ ram nội bên trong là một bộ nhớ đặc biệt người sử dụng vi điều
khiển cần phải nắm rõ các tổ chức và các chức năng đặc biệt của bộ nhớ này.

Hình 3.4: Các vùng nhớ của 89S52
RAM bên trong 89S52 được phân chia như sau:
•

Các bank thanh ghi có địa chỉ từ 00H đến 1FH.

•

RAM truy xuất từng bit có địa chỉ từ 20H đến 2FH.

•

RAM đa dụng từ 30H đến 7FH.

•

Các thanh ghi chức năng đặc biệt từ 80H đến FFH.

 Các bank thanh ghi :

32 byte thấp của bộ nhớ nội được dành cho 4 bank thanh ghi.
Bộ lệnh 89S52 hổ trợ thêm 8 thanh ghi có tên là R0 đến R7 và theo mặc định
sau khi reset hệ thống thì các thanh ghi R0 đến R7 được gán cho 8 ơ nhớ có địa chỉ