xe robot điều khiển bằng bánh xích

ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG - 2 -
Chương I
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1 : Dẫn nhập:
Cùng với sự ứng dụng của kĩ thuật điện tử ngày nay càng rộng
rãi và đi đôi với nó là sự ra đời của công nghệ vi điều khiển lập trình,
đã góp phần giải quyết được bài toán nan giải, đơn giản là thay đổi
được chức năng hoạt động của mạch cũng như của hệ thống điều
khiển dễ dàng mà không cần phải thay đổi phần cứng, khi đó ta chỉ
cần thay đổi phần mềm lập trình là làm được.
Cụ thể ở đồ án này nhóm em giới thiệu ứng dụng của chip vi
điều khiển họ 8951 mà điển hình là chip 89V51, đây là chip đời sau
của họ 8051. Dùng vào Robot điều khiển bằng tay đơn giản, đây là
một ứng dụng nhỏ của vi điều khiển dùng trong lĩnh vưc tự động
hóa. Mục đích tìm hiểu và ứng dụng họ Vi Điều Khiển nhằm tạo ra
những sản phẩm, thiết bị tiên tiến hơn ứng dụng vào thực tế làm tăng
năng xuất …Ngoài ra tập đồ án này cũng có thể dùng làm tài liệu
tham khảo cho các bạn khóa sau nâng cao ứng dụng của Chip vi điều
khiển.
1.2 : Chip vi điều khiển 89V51:
1.2.1 : Khái quát chung:
89V51RB2/RC2/RD2 thuộc họ vi điều khiển 80C51 có 64kB Flash và
1024bytes (1kB) bộ nhớ dữ liệu RAM.
Tính năng đặc biệt của 89V51RB2/RC2/RD2 là ở chế độ hoạt động
mode X2. Người thiết kế có thể quy ước chạy ứng dụng của mình ở chế độ 12
chu kỳ xung nhịp trên 1 chu kỳ máy hoặc chọn chế độ X2 với 6 chu kỳ xung
nhịp trên 1 chu kỳ máy.
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG - 3 -

Bộ nhớ chương trình Flash cho phép lập trình ISP hoặc/và song song.
Chế độ lập trình song song được đưa ra để thích ứng với tốc độ cao, giảm thời
gian và giá thành.
Bộ nhớ chương trình 89V51RB2/RC2/RD2 có tính năng IAP (In-
Application Programmable), cho phép cấu hình lại bộ nhớ Flash trong khi chạy
ứng dụng.
1.2.2 : Tính năng:
* Hoạt động ở 5VDC trong tầm tần số dao động đến 40MHz.
* 16/32/64 kB bộ nhớ chương trình trên chip với tính năng ISP (In-
System Programming) và IAP (In-Application Programming)
* Sử dụng chế độ 12 chu kì xung nhịp (mặc định) hoặc 6 chu kỳ xung
nhịp được chọn bằng phần mềm hoặc ISP
* SPI (Serial Peripheral Interface) và tăng cường UART
* 5 PCA (Programmable Counter Array) với chức năng PWM / capture/
compare 16bits.
* 4 Port I/O (xuất nhập) 8 bit. 3 Port có dòng lớn (16mA trên mỗi chân)
* 3 Timers/Couters 16 bit
* Watchdog Timer có thể lập trình được
* 8 nguồn ngắt với 4 mức độ ưu tiên.
* 2 thanh ghi DPTR
* Chế độ IEM mức thấp
* Thích hợp mức Logic của TTL và CMOS
* Phát hiện nguồn yếu
* Chế độ nguồn yếu
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG - 4 -
Hình Sơ đồ khối và sơ đồ chân của 89V51RB2/RC2/RD2
1.2.3 : Chức năng của các chân:

– Port 0: (P0.0 đến P0.7) có số chân từ 39 đến 32, Port xuất / nhập.
Port 0 là một port xuất/nhập song hướng cực máng hở 8 bit. Nếu được
sử dụng như là một ngõ xuất thì mỗi chân có thể kéo 8 ngõ vào TTL. Khi mức
1 được viết vào các chân của port 0, các chân này có thể được dùng như là các
ngõ nhập tổng trở cao.
Port 0 có thể được định cấu hình để hợp kênh giữa bus địa chỉ và bus dữ
liệu (phần byte thấp) khi truy cập đến bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình
ngoài. Ở chế độ này, P0 có các điện trở pullup bên trong.
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG - 5 -
Port 0 cũng nhận các byte code (byte mã chương trình) khi lập trình
Flash, và xuất ra các byte code khi kiểm tra chương trình. Cần có các điện trở
pullup bên ngoài khi thực hiện việc kiểm tra chương trình.
Port 1: (P1.0 đến P1.7) có số chân từ 1 đến 8, Port xuất / nhập.
–Port 1 là một port xuất/nhập song hướng 8 bit có các điện trở pullup
bên trong. Các bộ đệm ngõ ra của port 1 có thể kéo hoặc cung cấp 4 ngõ nhập
TTL. Khi mức 1 được viết vào các chân của port 1, chúng được kéo lên cao bởi
các điện trở pullup nội và có thể được 5ung như là các ngõ nhập. Nếu đóng vai
trò là các ngõ nhập, các chân của port 1 (được kéo xuống thấp qua các điện trở
bên ngoài) sẽ cấp dòng IIL do các điện trở pullup bên trong. P1.5, P1.6, P1.7
có dòng điều khiển ra cao 16mA.
Port 1 cũng đóng vai trò là ngõ vào của địa chỉ byte thấp ở chế độ
lập trình cho ROM và kiểm tra.
P1.0 – T2 (Chân xuất / nhập): Ngõ vào đếm của Timer/ Counter 2
hoặc ngõ ra xung (Clock out) từ Timer/ Counter 2.
P1.1 – T2EX (Chân nhập): Điều khiển hướng và khởi động timer/
Counter 2 ở chế độ Capture/reload.
P1.2 – ECI (Chân nhập): Ngõ vào xung nhịp. Tín hiệu này là

nguồn xung nhịp ngoài cho chức năng PCA.
P1.3 – CEX0 (Chân xuất / nhập): Ngõ xuất nhập (I/O) bên ngoài
của Capture/compare cho PCA Module 0.
P1.4 (Chân xuất / nhập):
+
SS
: Chọn cổng phụ vào cho SPI.
+ CEX1: Ngõ xuất nhập (I/O) bên ngoài của Capture/compare
cho PCA Module1.
P1.5 (Chân xuất / nhập):
+ MOSI: Ngõ ra chính, ngõ vào phụ cho SPI.
+ CEX2: Ngõ xuất nhập (I/O) bên ngoài của Capture/compare
cho PCA Module2.
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG - 6 -
P1.6 (Chân xuất / nhập):
+ MISO: Ngõ vào chính, ngõ ra phụ cho SPI.
+ CEX3: Ngõ xuất nhập (I/O) bên ngoài của Capture/compare
cho PCA Module3.
P1.7 (Chân xuất / nhập):
+ SCK: Ngõ ra chính, ngõ vào phụ cho SPI.
+ CEX4: Ngõ xuất nhập (I/O) bên ngoài của Capture/compare
cho PCA Module4.
Port 2 (P2.0 đến P2.7) có số chân từ 21 đến 28, Port xuất / nhập.
Port 2 là một port xuất/nhập song hướng 8 bit có các điện trở pullup bên
trong. Các bộ đệm ngõ ra của port 2 có thể kéo hoặc cung cấp 4 ngõ vào TTL.
Khi các mức 1 được viết vào các chân của port 2 thì chúng được kéo lên cao
bởi các điện trở pullup nội và có thể được dùng như các ngõ vào. Khi được

dùng như các ngõ vào, các chân của port 2 (được kéo xuống qua các điện trở
bên ngoài) sẽ cấp dòng IIL do có các điện trở pullup bên trong.
Port 2 là địa chỉ byte cao của khi đọc từ bộ nhớ chương trình ngoài và
khi truy cập bộ nhớ dữ liệu ngoài dùng các địa chỉ 16 bit (MOVX @DPTR). Ở
chế độ này, nó dùng các điện trở pullup nội “mạnh” khi phát ra các mức 1.
Port 2 cũng nhận các bit cao của địa chỉ và một vài tín hiệu điều khiển
khi lập trình và kiểm tra bộ nhớ ROM.
Port 3 (P3.0 đến P3.7) có số chân từ 10 đến 17, Port xuất / nhập
Port 3 là một port xuất-nhập song hướng 8 bit có điện trở pullup nội bên
trong. Các bộ đệm ngõ ra của port 3 có thể kéo hoặc cung cấp 4 ngõ vào TTL.
Khi các mức 1 được viết vào các chân của port 3 thì chúng được kéo lên cao
bởi các điện trở pullup nội và có thể được dùng như các ngõ vào. Khi được
dùng như các ngõ vào, các chân của port 3 (được kéo xuống qua các điện trở
bên ngoài) sẽ cấp dòng IIL do có các điện trở pullup bên trong.
Port 3 cũng nhận một số tín hiệu điều khiển và một phần bit địa chỉ cao
trong quá trình lập trình và kiểm tra.
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG - 7 -
P3.0 – RXD (Chân nhập): Ngõ vào của Port nối tiếp.
P3.1 – TXD (Chân xuất): Ngõ ra của Port nối tiếp.
P3.2 –
INT0
(Chân nhập): Ngõ vào ngắt ngoài 0.
P3.3 –
INT1
(Chân nhập): Ngõ vào ngắt ngoài 1.
P3.4 – T0 (Chân nhập): Ngõ vào đếm của Timer/Counter 0.
P3.5 – T1 (Chân nhập): Ngõ vào đếm của Timer/Counter 1.

P3.6 –
WR
(Chân xuất): Điều khiển ghi vào bộ nhớ dữ liệu ngoài.
P3.7 –
RD
(Chân xuất): Điều khiển đọc từ bộ nhớ dữ liệu ngoài.
–
PSEN
(Program Store Enable): Chân 29, chân xuất / nhập.
Khi sử dụng bộ nhớ chương trình trong chip,
PSEN
không hoạt động
(mức cao). Khi sử dụng bộ nhớ chương trình ngoài,
PSEN
được tích cực 2 lần
trong mỗi chu kì máy, ngoại trừ sự khích hoạt
PSEN
được bỏ qua trong khi kết
nối bộ nhớ chương trình ngoài . Sự thay đổi cưỡng bức mức cao sang thấp trên
PSEN
trong khi ngõ vào RST đang ở mức cao trong hơn 10 chu kì máy sẽ đưa
vi điều khiển vào chế độ lập trình host từ bên ngoài.
RST (Reset): Chân 9, chân nhập.
Trong khi bộ dao động đang chạy, vi điều khiển sẽ được Reset khi đặt
mức cao vào chân này trong 2 chu kỳ máy. Nếu chân
PSEN
được điều khiển
bằng cách chuyển tiếp mức cao sang thấp trong khi chân RST giữ ở mức cao
thì Vi điều khiển sẽ vào chế độ host từ bên ngoài, còn không thì Vi điều khiển
sẽ vào chế độ hoạt động bình thường.

–
EA
(External Access Enable): Chân 31, chân nhập.
Chân
EA
phải được kết nối với điện áp VSS khi cho phép vi điều khiển
truy cập mã từ bộ nhớ chương trình bên ngoài.
EA
phải được đưa lên điện áp
VDD khi thực thi chương trình bên trong. Tuy nhiên, khóa bảo vệ level 4 sẽ vô
hiệu hóa
EA
, chương trình thực thi chỉ chương thực hiện từ bộ nhớ chương
trình bên trong. Chân
EA
có thể chịu đựng điện áp đến 12V.
–
PROGALE/
(Address Latch Enable): Chân 30, chân xuất / nhập.
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG - 8 -
ALE là tín hiệu ngõ ra để chốt byte thấp của địa chỉ trong khi truy cập
bộ nhớ ngoài. Chân này cũng là ngõ nhập xung lập trình (
PROG
) khi lập trình
Flash.
Khi hoạt động bình thường, ALE được phát với một tỷ lệ không đổi là
1/6 tần số bộ dao động và có thể được dùng cho các mụch đích timing và

clocking bên ngoài. Một xung ALE sẽ bị bỏ qua mỗi khi truy cập bộ nhớ dữ
liệu ngoài. Tuy nhiên, nếu AO được đưa lên mức 1 sẽ vô hiệu hóa chân
PROGALE/
.
XTAL1 và XTAL2: chân 18 và 19
XTAL1 và XTAL2 là hai ngõ vào và ra của một bộ khuếch đại dao động
nghịch được cấu hình để dùng như một bộ dao động trên chip.
– VDD và VSS: Chân nguồn và chân Gound của Vi điều khiển.
1.2.4 . Bộ nhớ:
1.2.4.1. Bộ nhớ chương trình:
89V51RB2/RC2/RD2 gồm có 2 khối bộ nhớ chương trình bên trong.
Block 0 có 16/32/64 kB và được phân chia thành 128/256/512 sectors, mỗi
sector gồm có 128 Bytes. Block 1 bao gồm chương trình IAP/ISP và có thể cho
phép nó trở thành 8kB đầu tiên trong bộ nhớ user code. Block 0 này được kích
hoạt bằng cách kết hợp Software Reset Bit (SWR) tại FCF.1 và Bank Select
Bit (BSEL) tại FCF.0 (địa chỉ RAM B1H).
Quá trình tuần tự sau khi nguồn được bật, chương trình boot sẽ tự động
thực thi và cố gắng lấy tín hiệu autobaud từ máy chủ. Nếu không có quá trình
này xảy ra trong vòng 400ms và bit cờ SoftICE không được bật, chương trình
boot sẽ tự động vào đoạn chương trình user code.
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG - 9 -
1.2.4.2. Bộ nhớ dữ liệu:
P89V51RB2/RC2/RD2 có 1 kB bộ nhớ RAM được chia thành 3 phần:
–128 Byte thấp (00H to 7FH) là địa chỉ truy xuất trực tiếp và gián tiếp.
Được chia làm 3 vùng: RAM đa chức năng, RAM định địa chỉ từng bit và các
dãy thanh ghi.
+ Vùng RAM đa chức năng: gồm có 80 Byte RAM. Địa chỉ truy

xuất từ 30H đến 7FH. Mọi địa chỉ trên vùng RAM đa chức năng đều có thể
truy xuất theo kiểu trực tiếp hoặc gián tiếp.
+ Vùng RAM định địa chỉ bit: gồm 128 bit được định địa chỉ. Địa
chỉ truy xuất từ 20H đến 2FH. Kiểu truy xuất dữ liệu là trực tiếp, hoặc gián tiếp
hoặc theo từng bit. Vùng RAM này cho phép xử lý từng bit dữ liệu riêng lẻ mà
không ảnh hưởng đến các bit khác trong Byte.
+ Các dãy thanh ghi: gồm 4 dãy thanh ghi, mỗi day thanh ghi chứa
8 thanh ghi. Địa chỉ truy xuất từ 00H đến 1FH. Kiểu truy xuất dữ liệu là trực
tiếp, gián tiếp và thanh ghi. Vùng này cho phép truy xuất dữ liệu nhanh, lệnh
truy xuất đơn giản và ngắn gọn. Ở chế độ mặc định thì dãy thanh ghi tích cực
là dãy thanh ghi 0. Có thể thay đổi dãy tích cực bằng cách thay đổi các bit chọn
dãy thanh ghi RS1 và RS0 trong thanh ghi PSW. Nếu chương trình chỉ sử dụng
dãy thanh ghi 0 thì ta có thể sử dụng vùng nhớ từ 08H đến 1FH cho các mục
đích khác. Nhưng nếu trong chương trình có sử dụng các dãy thanh ghi khác
thì phải cẩn thận khi sử dụng vùng nhớ này làm vùng nhớ dữ liệu.
Thanh ghi chức năng đặc biệt (special function registers) là địa chỉ chỉ
truy cập trực tiếp, có địa chỉ từ 80H đến FFH.
768 Byte RAM mở rộng (000H to 2FFH) là địa chỉ truy cập gián tiếp
bằng cách dùng lệnh MOVX và xóa bằng bit EXTRAM. Vùng RAM này sử
dụng giống như 1 vùng RAM ngoài. Chúng ta có thể kết hợp với RAM ngoài
theo 2 trường hợp bằng cách sử dụng bit EXTRAM trong thanh ghi AUXR.
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG- 10 -
Tổ chức bộ nhớ
1.2.5 : Thanh ghi:
1.2.5.1. Thanh ghi AUXR:
1.2.5.2. Thanh ghi AUXR1:
DPS (Data pointer select):

* Mức 0: DPTR0 được chọn.
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG- 11 -
* Mức 1: DPTR1 được chọn.
Sử dụng thanh ghi DPTR
1.2.5.3. Các thanh ghi và hoạt động của Bộ
Timer/Counters 2:
Timer 2 là bộ Timer/Counter 16 bit, có thể hoạt động ở 2 trường hợp
hoặc là Timer hoặc là Counter. Hai trường hợp này được thiết lập bằng bit
2TC/
trong thanh ghi T2CON. Timer 2 có 4 chế độ hoạt động: Capture, tự
động nạp lại (Auto-reload) (đếm lên hoặc đếm xuống), Clock-out, và tạo tốc độ
Baud. Các chế độ hoạt động của Timer 2 được chọn theo bảng sau sử dung
thanh ghi T2CON và T2MOD.
89V51RB2/RC2,RD2 sử dụng 6 thanh ghi để truy suất và điều khiển
Timer 2: T2CON, T2MOD, TH2, TL2, RCAP2H, RCAP2L.
1.2.5.4. Thanh ghi điều khiển Timer/Counter 2
T2CON:
Mô tả bit của thanh ghi điều khiển Timer/Counter 2 T2CON
Bit Ký hiệu Mô tả
7 TF2
Cờ tràn của Timer 2 được set khi Timer 2 tràn và phải được xóa
bằng phần mềm. TF2 sẽ không được set khi bit RCLK hoặc
TCLK ở mức 1 hoặc Timer 2 ở chế độ Clock-out.
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG- 12 -

6 EXF2
Cờ ngắt ngoài Timer 2 được thiết lập khi Timer 2 ở chế độ
Reload, capture, hoặc baud-rate, cờ cho phép ngắt ngoài EXEN2
= 1 và có một sự chuyển tiếp xảy ra trên chân T2EX. Nếu ngắt
Timer 2 được phép, EXF2 = 1 gây ra cho CPU một ngắt Timer 2.
EXF2 phải được xóa bằng phần mềm
5 RCLK
Cờ xung thu. Khi RCLK = 1, UART 12ung Timer 2 tạo xung thu
trong chế độ 1 và 3. Khi RCLK = 0, Timer 1 được sử dụng tạo
xung thu.
4 TCLK
Cờ xung truyền. Khi RCLK = 1, UART 12ung Timer 2 tạo xung
truyền trong chế độ 1 và 3. Khi RCLK = 0, Timer 1 được sử
dụng tạo xung truyền.
3 EXEN2
Cờ cho phép ngoài của Timer 2. Khi EXEN2 = 1, nếu Timer 2
không 12ung làm tốc độ Baud cho Port nối tiếp thì nó cho phép
lấy kết quả tức thời ở chế độ capture hoặc nạp lại thanh ghi tức
thời trong chế độ reload. EXEN2 = 0 sẽ bỏ qua sự kiện trên chân
T2EX.
2 TR2
Điều khiển bắt đầu/ dừng cho Timer 2. Mức 1 cho phép Timer 2
chạy.
1
2TC/
Bit chọn chức năng đếm hoặc định thời cho Timer 2.
0 = bộ định thời.
1 = đếm sự kiện bên ngoài.
0
2RLCP/

Cờ Capture/Reload. Khi thiết lập, capture sẽ xuất hiện khi có sự
chuyển tiếp trên chân T2EX nếu EXEN2 = 1. Khi xóa, auto-
reloads sẽ xuất hiện hoặc Timer 2 tràn hoặc có sự chuyển tiếp
trên chân T2EX khi EXEN2 = 1. Khi RCLK = 1 hoặc TCLK = 1,
bit này được bỏ qua, Timer tự động nạp lại khi Timer 2 tràn.
1.2.5.5. Thanh ghi T2MOD:
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG- 13 -
Mô tả bit của thanh ghi điều khiển chế độ Timer/Counter 2 T2MOD
Bit Ký hiệu Mô tả
1 T2OE
Cho phép ngõ ra Timer 2. Chỉ dùng trong chế độ Clock-out có thể
lập trình
0 DCEN
Cho phép đếm xuống. Khi thiết lập, bit này cho phép Timer 2 cấu
hình như một bộ đếm xuống.
1.2.5.6. Các chế độ của Timer/Counter 2:
Các chế độ hoạt động của Timer 2
RCLK + TCLK
2RLCP/
TR2 T2OE Chế độ
0 0 1 0 16 bit tự động nạp lại
0 1 1 0 16 bit Capture
0 0 1 1 Clock-out có thể lập trình
1 X 1 0 Nguồn phát tốc độ Baud
X X 0 X Tắt Timer 2
1.2.5.7. Thanh ghi CMOD (PCA Counter
Mode):

Bit Ký hiệu Chức năng
7 CIDL
Điều khiển trạng thái rỗi của Counter PCA. CIDL = 0 sẽ
cho Counter PCA tiếp tục hoạt động bất chấp đang trong
trạng thái rỗi. CIDL = 1 sẽ lập trình cho nó không hoạt
động trong trạng thái rỗi.
6 WDTE
Cho phép Watchdog Timer trên modules 4 (1: cho phép
hoạt động).
2 – 1 CPS1 – Lựa chọn nguồn xung đếm cho PCA.
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG- 14 -
CPS0
0 ECF Cho phép ngắt khi tràn Counter PCA.
Nguồn xung nhịp cho PCA được chọn từ 2 bit CPS1 và CPS2 trên thanh ghi
CMOD
CPS1 CPS2 Chọn xung nhịp cho PCA
0 0 1/6 f
OSC
0 1 1/2 f
OSC
1 0 Tràn từ Timer 0.
1 1
Xung nhịp ngoài tại chân ECI (P1.2). Tốc độ lớn nhất 1/4
f
OSC
1.2.5.8. Thanh ghi CCON (PCA Counter
Control):

Bit Kí hiệu Chức năng
7 CF
Cờ đếm tràn PCA. Được thiết lập bằng phần cứng khi đếm
tràn. CF là cờ ngắt khi ECF = 1. CF được thiết lập bằng phần
cứng hoặc phần mềm nhưng chỉ xóa được bằng phần mềm.
6 CR
Bit điều khiển chạy counter PCA. Được thiết lập bằng phần
mềm. 1: chạy. 0: dừng.
4 CCF4
Cờ ngắt modul PCA 4. Được thiết lập bằng phần cứng khi
xuất hiện match hoặc capture. Được xóa bằng phần mềm.
3 CCF3 Cờ ngắt modul PCA 3.
2 CCF2 Cờ ngắt modul PCA 2.
1 CCF1 Cờ ngắt modul PCA 1.
0 CCF0 Cờ ngắt modul PCA 0.
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG- 15 -
Hình 1.43 – Hoạt động ngắt của PCA
1.2.5.9. Thanh ghi CCAPMn (PCA modules
compare/capture):
Mỗi Modules có 1 thanh ghi, các thanh ghi bao gồm các bit điều khiển
chế độ hoạt động cho mỗi modules.
Bit Kí hiệu Chức năng
6
ECOM
n
Cho phép bộ so sánh. ECOMn = 1 cho phép chức năng so sánh.
5 CAPPn Cho phép capture cạnh lên.

4 CAPNn Cho phép capture cạnh xuống.
3 MATn
Khi MATn = 1, bộ đếm PCA kết hợp với thanh ghi
compare/capture của Modules này để thiết lập bit CCFn tạo ra
một ngắt.
2 TOGn
Đổi trạng thái ngõ ra. TOGn = 1, bộ đếm PCA kết hợp với
thanh ghi compare/capture của Modules này gây ra sự đổi trạng
thái trên chân CEXn.
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG- 16 -
1 PWMn
Chế độ điều chế độ rộng xung (PWM). PWMn = 1 cho phép
chân CEXn dùng để điều chế độ rộng xung ngõ ra.
0 ECCFn
Cho phép ngắt CCF. Cho phép cờ ngắt CCFn compare/capture
trong thanh ghi CCON hoạt động ở chế độ ngắt.
1.2.5.10. Các chế độ hoạt động của PCA:
ECOMn CAPPn CAPNn MATn TOGn PWMn ECCFn Chế độ hoạt động
0 0 0 0 0 0 0 Không hoạt động.
X 1 0 0 0 0 X
Capture 16 bit kích cạnh
lên trên chân CEXn
X 0 1 0 0 0 X
Capture 16 bit kích cạnh
xuống trên chân CEXn
X 1 1 0 0 0 X
Capture 16 bit kích cạnh

trên chân CEXn
1 0 0 1 0 0 X Timer 16 bit
1 0 0 1 1 0 X Ngõ ra tốc độ cao 16 bit.
1 0 0 0 0 1 0 PWM 8 bit.
1 0 0 1 X 0 X Đồng hồ Watchdog.
1.2.6 : Chế độ Auto-reload (đếm lên hoặc đếm xuống)
(Chế độ tự động nạp lại 16 bit):
Trong chế độ này, Timer 2 có thể cấu hình là Timer hoặc Counter (sử dụng
bit
2TC/
) và có thể lập trình để đếm lên hoặc đếm xuống (sử dụng bit DCEN).
Khi Reset, DCEN = 0 và Timer 2 mặc định là đếm lên. Nếu bit DCEN được
thiết lập, Timer 2 có thể đếm lên hoặc đếm xuống phụ thuộc vào trạng thái của
chân T2EX.
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG- 17 -
Trong chế độ này, có 2 chế độ được chọn bằng bit EXEN2. Nếu EXEN2 =
0 thì Timer 2 đếm lên đến FFFFH và thiết lập cờ tràn (overflow flag). Đồng
thời thanh ghi của Timer 2 được nạp lại với giá trị 16 bit trong RCAP2L và
RCAP2H. Giá trị RCAP2L và RCAP2H bởi phần mềm.
Timer 2 trong chế độ Auto-reload (DCEN = 0)
Tần số Auto-reload khi Timer 2 đếm lên được tính như sau:
RCAP2L) (RCAP2H, - 65536
uencySupplyFreq
frequency reload Auto =
SupplyFrequency là tần số f
OSC
(

2TC/
= 0) hoặc tần số tín hiệu trên chân T2
(
2TC/
= 1)
Nếu EXEN2 = 1, nạp lại 16 bit được kích bởi cờ tràn TF2 hoặc một sự
chuyển tiếp tại chân T2EX. Sự chuyển tiếp này sẽ thiết lập bit EXF2. Ngắt
Timer 2, nếu cho phép sẽ gây ra ngắt khi TF2 hoặc T2EX ở mức 1.
Trong hình 2.11, DCEN = 1 và Timer 2 cho phép đếm lên hoặc đếm
xuống. Chế độ này chân T2EX điều khiển hướng đếm. T2EX = 1 sẽ đếm lên.
Timer 2 sẽ tràn tại FFFFH và thiết lập cờ tràn. Hoạt động ngắt sẽ xảy ra nếu
cho phép ngắt. Timer tràn sẽ nạp lại giá trị 16 bit trong RCAP2L và RCAP2H
vào thanh ghi TH2 và TL2. T2EX = 1 sẽ đếm xuống. Timer sẽ tràn dưới
(underflow) khi TH2 và TL2 bằng giá trị của RCAP2L và RCAP2H. Timer 2
underflow thiết lập cờ TF2 và nạp giá trị FFFFH vào thanh ghi TH2 và TL2.
Cờ ngắt ngoài EXF2 được chốt khi Timer 2 underdlow hoặc overflow. Bit
EXF2 có thể được 17ung như là bit thứ 17 nếu cần.
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG- 18 -
Timer 2 trong chế độ Auto-reload (DCEN = 1)
1.2.7 Chế độ Clock-out có thể lập trình
(Programmable clock-out):
Chế độ này tạo ra xung có độ rộng 50% có thể lập trình được tại chân ngõ
ra T2 (chân này co 2 chức năng). Nó có thể lập trình như sau:
Tần số có thể thiết lập bằng Timer/Counter 2.
Ngõ ra là xung có độ rộng 50% thay đổi từ 122 Hz đến 8 MHz tại tần số
hoạt động 16 MHz.
Cấu hình Timer/Counter 2 là nguồn phát xung, bit

2TC/
= 0, T20E = 1,
TR2 =1 để bắt đầu hoạt động. Tần số Clock-out tùy thuộc vào tần số oscillator
và giá trị nạp lại của thanh ghi Capture Timer 2 (RCAP2L và RCAP2H).
RCAP2L)) (RCAP2H, - (65536 x 2
FrequencyOscillator
frequency Out -Clock =
Chế độ Clock-out và chế độ baud-rate không gây ra hoạt động ngắt.
1.2.8. Chế độ ngõ ra tốc độ cao (High speed output
mode):
Trong chế độ này, ngõ ra CEXn được kết nối với Modul PCA sẽ thay đổi
mỗi khi có sự bằng nhau giữa thanh ghi PCA counter thanh ghi Capture của
modul. Để chế độ hoạt động này xảy ra thì các bit TOG, MAT, và ECOM
trong thanh ghi CCAPMn của modul đó phải ở mức 1.
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG- 19 -
PCA ở chế độ High speed output
1.2.9. Chế độ điều chế độ rộng xung (Pulse width
modulator mode):
Tất cả các Modul đều có thể sử dụng như là ngõ ra PWM. Tần số ngõ ra được
lấy từ PCA timer. Tất cả các modul sẽ có tần số ngõ ra giống nhau vì sử dụng chung
PCA timer. Độ rộng xung của mỗi modul phụ thuộc vào giá trị của thanh ghi
CCAPnL. Khi giá trị thanh ghi CL của thanh ghi PCA nhỏ hơn giá trị thanh ghi
CCAPnL của modul thì ngõ ra sẽ ở mức thấp. Khi nó bằng hoặc lớn hơn thì ngõ ra ở
mức cao. Khi CL tràn từ FFH về 00H, CCAPnL được nạp lại từ thanh ghi CCAPnH.
Bit PWM và ECOM trong thanh ghi CCAPMn của modul phải ở mức 1.
Hình 1.47 – PCA ở chế độ Pulse width modulator (PWM)
1.2.10. Hoạt động ngắt:

89V51RB2/RC2/RD2 có 8 nguồn ngắt với 4 mức độ ưu tiên.
Bảng các ngắt
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG- 20 -
Mô tả Cờ ngắt Địa chỉ ngắt Cho phép ngắt Ưu tiên ngắt
Ngắt ngoài 0 IE0 0003H EX0 PX0 – PX0H
Brown-out –– 004BH EBO PBO – PBOH
Timer 0 TF0 000BH ET0 PT0 – PT0H
Ngắt ngoài 1 IE1 0013H EX1 PX1 – PX1H
Timer 1 TF1 001BH ET1 PT1 – PT1H
PCA CF – CCFn 0033H EC PPC – PPCH
UART – SPI TI – RI – SPIF 0023H ES PS – PSH
Timer 2 TF2 – EXF2 002BH ET2 PT2 – PT2H
Cấu trúc ngắt của 89V51RB2/RC2/RD2
1.3. IC 2803:
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG- 21 -
Đây là IC đệm đảo ngõ ra dùng trong trường hợp muốn ngõ ra có mức
điện áp ổn định không đổi thường được dùng ghép với ngõ ra của vi xử lý.
Thông số kỹ thuật IC 2803.
Chương II
PHẦN CƠ SỞ THỰC HÀNH
2.1 Thiết kế phần cứng.

GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA

NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG- 22 -
2.1.1 Giới thiệu các thành phần của board mạch chính.
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG- 23 -
Sơ đồ nguyên lý Board mạch chính
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG- 24 -
Board Layout
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG- 25 -
2.1.2 Nhiệm vụ của các khối.
2.1.2.1 Khối Vi xử lý.
C 6
3 0 P
5 V
Y 1
Z T A
R N 1
4 K 7
2
3
4
5

6
7
8
1
9
5 V
R X D
5 V
R N 1
4 K 7
2
3
4
5
6
7
8
1
9
P 1
C O N N E C T O R D B 9
5
9
4
8
3
7
2
6
1

R 1 4
1 0 K
+
C 5
1 0 U F
U 4
8 0 5 1
2 9
3 0
3 1
1 9
1 8
9
3 9
3 8
3 7
3 6
3 5
3 4
3 3
3 2
1
2
3
4
5
6
7
8
2 1

2 2
2 3
2 4
2 5
2 6
2 7
2 8
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
P S E N
A L E
E A
X 1
X 2
R S T
P 0 . 0 / A D 0
P 0 . 1 / A D 1
P 0 . 2 / A D 2
P 0 . 3 / A D 3
P 0 . 4 / A D 4
P 0 . 5 / A D 5
P 0 . 6 / A D 6
P 0 . 7 / A D 7
P 1 . 0

P 1 . 1
P 1 . 2
P 1 . 3
P 1 . 4
P 1 . 5
P 1 . 6
P 1 . 7
P 2 . 0 / A 8
P 2 . 1 / A 9
P 2 . 2 / A 1 0
P 2 . 3 / A 1 1
P 2 . 4 / A 1 2
P 2 . 5 / A 1 3
P 2 . 6 / A 1 4
P 2 . 7 / A 1 5
P 3 . 0 / R X D
P 3 . 1 / T X D
P 3 . 2 / I N T 0
P 3 . 3 / I N T 1
P 3 . 4 / T 0
P 3 . 5 / T 1
P 3 . 6 / W R
P 3 . 7 / R D
5 V
D K P W M 1
C 7
3 0 P
R S T
D K R O L E 2
S W 1

R E S E T
T X D
5 V
D K R O L E 1
5 V
D K P W M 2
J 5
C O N 4
1
2
3
4
Khối này bao ngồm 1 IC Vi xử lý 89V51 kết nối với 1 cổng COM và 1
Connector 4 chân. Công dụng xử lý các DATA khi ta nạp vào Chip này thông
qua Connector 4 chân,và được điều khiển từ bên ngoài thông qua cổng COM.
Ngõ ra của khối này được lấy từ Port 1 (P1.2 đến P1.6) đưa đến khối OPTO và
Khối RELAY để điều khiển motor.
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG
ĐỒ ÁN I : XE ROBOT ĐIỀU KHIỂN BẰNG BÁNH XÍCH TRANG- 26 -
2.1.2.2 khối nguồn.
R 2
3 3 0
C 3
1 0 4
1 2 V
F 1
F U S E
5 V

Q 1
B 6 8 8
J 8
1 2 V D C
1
2
J 6
1 2 V D C
1
2
+
C 2
0 . 3 3 U F
+
C 4
1 0 0 0 U F
- +
D 3
D B 1 0 2
1
2
3
4
+
C 1
1 0 0 0 U F U 1 7 8 0 5
1 3
2
V I N V O U T
G N D

D 2 0
L E D
R 2 3
2 . 2 K
D 2
L E D
R 1
3 3 W
Được cấp nguồn thông qua 2 bình ACQUY 12V. trong đó 1 bình nuôi
Vi xử lý riêng biệt, 1 bình còn lại được cấp cho 2 Motor chuyển động, và cấp
cho khối RELAY đóng ngắt Motor (có cầu chì bảo vệ).
2.1.2.3 Khối đệm.
C P W M 1
R N 6
4 k 7
2
3
4
5
6
7
8
1
9
R O L E 2
C R O L E 1
P W M 2
C R O L E 2
P W M 1
U 9

U L N 2 8 0 3
1 0 9
1
2
3
4
5
6
7
8
1 8
1 7
1 6
1 5
1 4
1 3
1 2
1 1
C O M G N D
I N 1
I N 2
I N 3
I N 4
I N 5
I N 6
I N 7
I N 8
O U T 1
O U T 2
O U T 3

O U T 4
O U T 5
O U T 6
O U T 7
O U T 8
R O L E 1
1 2 V
C P W M 2
1 2 V
Dùng IC ULN 2803.
GVHD : Th.s TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN SVTH : TRẦN THẾ PHƯƠNG
TRẦN ĐĂNG KHOA
NGUYỄN VIẾT HÙNG