Nghiên cứu chế tạo KIT vi điều khiển dùng trong đào tạo hệ cao đẳng ngành điện tự động hóa tại trường cao đẳng công nghiệp nam định

Bộ CÔNG thơng
TRƯờNG CAO ĐẳNG CÔNG NGHIệP NAM ĐịNH







Báo cáo TổNG HợP kết quả nghiên cứu
đề tài kH-cn cấp bộ

Nghiên cứu chế tạo kit vi điều khiển
dùng trong đào tạo hệ cao đẳng
ngành điện tự động hóa
tại trờng
Cao đẳng Công nghiệp Nam định


Chủ nhiệm đề tài: ThS. Bùi tiến dũng







7812
22/3/2010

Nam định, 2009





Bộ CÔNG thơng
TRƯờNG CAO ĐẳNG CÔNG NGHIệP NAM ĐịNH





Bùi tiến dũng



Nghiên cứu chế tạo kit vi điều khiển
dùng trong đào tạo hệ cao đẳng
ngành điện tự động hóa
tại trờng
Cao đẳng Công nghiệp Nam định



Báo cáo kết quả nghiên cứu đề tài kH-cn cấp bộ

M số:

Những ngời tham gia nghiên cứu
1. Cần Cẩm Giang Th ký
2. Vũ Trọng Nghị ủy viên
3. Phạm Đức Cờng ủy viên
4. Phạm Hồng Phong ủy viên




Nam định, 2009




1
Mục lục

trang
Mục lục
Mở đầu
1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu
2. Mục đích nghiên cứu
3. Đối tợng nghiên cứu
4. Giả thuyết khoa học


3
4
4

4
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
6. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu
7. Phơng pháp nghiên cứu
8. Những đóng góp chính của đề tài
9. Cấu trúc đề tài
4
4
4
5
5
Chơng 1: kỹ thuật vi điều khiển và đào tạo kỹ thuật
vi điều khiển trong các trờng cao đẳng
1.1.Bộ vi điều khiển (microcontroller - àC)
1.2. ứng dụng của bộ vi điều khiển
1.3. Mục đích và yêu cầu của môn học kỹ thuật vi điều khiển
1.4. Mục tiêu của đề tài

6
6
8
8
12
Chơng 2: Giới thiệu vi điều khiển AT89S8252 và công cụ
phát triển của AT89S8252
2.1. Giới thiệu vi điều khiển AT89S8252
2.2. Các công cụ phát triển cho vi điều khiển AT89S8252

13
13

31
Chơng 3: Nghiên cứu chế tạo KIT vi điều khiển dùng
trong đào tạo hệ cao đẳng ngành điện tự động hóa
3.1. Thiết lập sơ đồ khối của bộ KIT vi điều khiển
3.2. Chọn thiết bị cho bộ KIT vi điều khiển


36
36
37
2
3.3. Sơ đồ nguyên lý bộ KIT vi điều khiển 70
Chơng 4: Nghiên cứu XÂY DựNG Hệ THốNG BàI THựC TậP
vi điều khiển dùng trong đào tạo hệ cao đẳng ngành
điện tự động hóa
Bài số 1: Điều khiển đầu ra số


73
73
Bài số 2: Điều khiển động cơ DC
Bài số 3: Điều khiển động cơ bớc
Bài số 4: Điều khiển LED 7 thanh
76
81
85
Bài số 5: Giải mã bàn phím
Bài số 6: Hiển thị LCD
Bài số 7: Điều khiển ADC
Bài số 8: Điều khiển DAC

88
91
95
97
Bài số 9: Điều khiển ma trận Led
Bài số 10: Điều khiển bộ đếm
Kết luận và khuyến nghị
Tài liệu tham khảo
101
104
106
108
Phụ lục 1
Phụ lục 2
109
113
Phụ lục 3

117

3

Mở đầu

1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu
Kỹ thuật vi điều khiển (KTVĐK) là nền tảng để nghiên cứu, thiết kế, khai
thác trong các hệ thống điều khiển số hiện đại.
Bộ vi điều khiển dùng trong các thiết kế nhỏ, với số thành phần thêm vào
tối thiểu nhằm thực hiện các hoạt động hớng điều khiển ( điều khiển thiết bị
xuất nhập).

Bộ vi điều khiển thờng đợc lập trình thờng trực cho một công việc và
có các tập lệnh điều khiển.
Một số kết quả ứng dụng bớc đầu đã khẳng định sự cần thiết phải phát
triển nhanh hơn nữa trong việc giảng dạy, học tập và ứng dụng kỹ thuật vi điều
khiển vào giải quyết các nhu cầu điều khiển trong các lĩnh vực kỹ thuật, sản xuất
ở nớc ta.
Nhận thức đợc vai trò quan trọng của kỹ thuật vi điều khiển, trong những
năm gần đây các viện nghiên cứu, các trờng Đại học, Cao đẳng và các cơ quan
ứng dụng ở nớc ta đã tích cực tìm hiểu, học tập, giảng dạy và sử dụng kỹ thuật
vi điều khiển.
Vì vậy, muốn đào tạo sinh viên cao đẳng ngành Điện tự động hóa có khả
năng sẵn sàng đáp ứng yêu cầu thực tế, khả năng làm đợc và làm tốt các ứng
dụng điều khiển, khả năng vận dụng ngay các kiến thức đã học vào cuộc sống
thực tiễn. Các trờng Cao đẳng Kỹ thuật Công nghiệp nói chung và trờng Cao
đẳng Công nghiệp Nam Định nói riêng trong quá trình đào tạo Kỹ thuật vi điều
khiển cần nghiên cứu đổi mới nội dung đào tạo, gắn đào tạo với thực tiễn sản
xuất.
Từ những lý luận trên chúng tôi chọn đề tài:
Nghiên cứu chế tạo KIT vi điều khiển dùng trong đào tạo hệ Cao đẳng
ngành Điện tự động hóa tại trờng Cao đẳng Công nghiệp Nam Định
4

2. Mục đích nghiên cứu

Chế tạo KIT và xây dựng hệ thống bài thực tập phục vụ dạy và học môn
học kỹ thuật vi điều khiển cho sinh viên hệ Cao đẳng ngành Điện tự động hóa
trờng Cao đẳng Công nghiệp Nam Định.
3. Đối tợng nghiên cứu
Quá trình dạy, học và đánh giá kết quả học tập kỹ thuật vi điều khiển dựa
trên nănh lực thực hành của sinh viên hệ Cao đẳng ngành Điện tự động hóa

trờng Cao dẳng Công nghiệp Nam Định.
4. Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng đợc bộ KIT và hệ thống bài thực tập cho sinh viên một
cách khoa học và khả thi sẽ góp phần nâng cao chất lợng dạy và học môn học
kỹ thuật vi điều khiển.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
* Xây dựng cơ sở lý luận, tổng quan về kỹ thuật vi điều khiển.
* Nghiên cứu chế tạo KIT và xây dựng hệ thống bài thực tập mẫu hỗ trợ dạy và
học môn học kỹ thuật vi điều khiển cho sinh viên Cao đẳng ngành Điện tự động
hóa.
* Thực nghiệm s phạm.
6. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu
* Giới hạn: Phục vụ dạy và học môn học kỹ thuật vi điều khiển cho sinh viên
Cao đẳng ngành Điện tự động hóa.
* Phạm vi: Việc khảo sát, đánh giá thực trạng tiến hành ở một số trờng Cao
đẳng thuộc Bộ Công Thơng.
Tổ chức thực nghiệm tại trờng Cao đẳng Công nghiệp Nam Định.
7. Phơng pháp nghiên cứu
* Nghiên cứu lý luận: Tài liệu về kỹ thuật vi điều khiển trong và ngoài nớc.
* Nghiên cứu thực tiễn: Điều tra, khảo sát thực trạng dạy và học môn học kỹ
thuật vi điều khiển cho sinh viên Cao đẳng ngành Điện tự động hóa ở một số
trờng Cao đẳng thuộc Bộ Công Thơng.
5
* Phơng pháp chuyên gia: Lấy ý kiến các chuyên gia
* Phơng pháp thực nghiệm s phạm: Kiểm tra giả thuyết đề tài.
8. Những đóng góp chính của đề tài
* Về lý luận:
- Đề tài là một trong các công trình nghiên cứu cơ sở lý luận về kỹ thuật vi
điều khiển.
- Hoàn thiện thêm một bớc về dạy và học kỹ thuật vi điều khiển, đề tài đã

phân tích và lựa chọn AT89S8252 để làm rõ hơn về kỹ thuật vi điều khiển.
* Về thực tiễn:
- Chế tạo KIT vi điều khiển
- Xây dựng hệ thống bài thực tập.
9. Cấu trúc đề tài
Phần mở đầu
Chơng 1: Kỹ thuật vi điều khiển và đào tạo Kỹ thuật vi điều khiển trong
các trờng Cao đẳng Công nghiệp.
Chơng 2: Giới thiệu vi điều khiển AT89S8252 và công cụ phát triển của
AT89S8252
Chơng 3: Nghiên cứu chế tạo KIT vi điều khiển dùng trong đào tạo hệ
Cao đẳng ngành Điện tự động hóa.
Chơng 4: Xây dựng hệ thống bài thực tập kỹ thuật vi điều khiển dùng
trong đào tạo hệ Cao đẳng ngành Điện tự động hóa tại trờng Cao đẳng Công
nghiệp Nam Định.
Kết luận
Danh mục các tài liệu tham khảo
Phụ lục


6
Chơng 1
kỹ thuật vi điều khiển và đào tạo kỹ thuật
vi điều khiển trong các trờng cao đẳng
1.1 Bộ vi điều khiển ( microcontroller - àC )
1.1.1. Khái niệm
Bộ vi điều khiển là một vi mạch đơn chứa bên trong một CPU và các mạch
khác nh RAM, ROM, mạch giao tiếp nôí tiếp, giao tiếp song song, bộ định thời,
các mạch điều khiển ngắt để tạo nên một hệ máy tính đầy đủ.
1.1.2. Sự phát triển của các bộ vi điều khiển

Năm1976, hãng Intel giới thiệu bộ vi điều khiển 8748 là vi mạch chứa
17000 transistor bao gồm 1 CPU, 1Kbyte EPROM, 64 byte RAM, 27 cổng xuất
nhập và 1 bộ định thời 8 bit.
IC này và các IC tiếp theo của họ MCS - 48 nhanh chóng trở thành chuẩn
công nghiệp trong các ứng dụng hớng điều khiển thay thế các thành phần cơ
điện trong các sản phẩm nh máy giặt, bộ điều khiển đèn giao thông, các thiết bị
công nghiệp, dân dụng
Độ phức tạp, kích thớc và khả năng của các bộ vi điều khiển đợc tăng
thêm một bậc quan trọng vào năm 1980 khi Intel công bố chip 8051, bộ vi điều
khiển đầu tiên của họ vi điều khiển MSC-51. So với 8048, chíp 8051 chứa trên
60000 transistor bao gồm 1 CPU, 4Kbyte EPROM, 128 byte RAM, 32 đờng
xuất nhập, 1port nối tiếp, 2 bộ định thời 16 bit.
Họ MCS -51 ngày càng phát triển và là một trong các bộ vi điều khiển 8
bit mạnh và linh hoạt trở thành bộ vi điều khiển hàng đầu trong những năm gần
đây.
1.1.3. Giới thiệu sơ lợc cấu trúc của bộ vi điều khiển
Cấu trúc cơ bản của một bộ vi điều khiển gồm hai phần chính là phần
cứng và phần mềm.
Phần cứng là toàn bộ các thiết bị vật lý xây dựng nên bộ vi điều khiển.
7
Ví dụ: CPU, bộ nhớ, cổng vào / ra, các thiết bị ngoại vi, nguồn cung cấp
Cùng với sự phát triển của công nghệ chế tạo mạch tích hợp, phần cứng của bộ vi
điều khiển càng gọn nhẹ, tích hợp nhiều chức năng và tiêu thụ năng lợng ít.
Phần mềm của bộ vi điều khiển bao gồm các chơng trình điều hành và chơng
trình ứng dụng. Để thiết kế bộ vi điều khiển, ngời sử dụng đợc hỗ trợ bởi các
công cụ phát triển. Công cụ phát triển bộ vi điều khiển gồm một thiết bị mô
phỏng và phần mềm lập trình cho àC. Để giảm nhẹ việc phát triển phần mềm,
các công cụ phần mềm thờng đợc trang bị bộ trình biên dịch ngôn ngữ bậc cao
nh C.
1.1.4. Các tiêu chuẩn lựa chọn một bộ vi điều khiển

* Tiêu chuẩn đầu tiên trong lựa chọn một bộ vi điều khiển là nó phải đáp
ứng nhu cầu mặt công suất tính toán và giá thành hiệu quả.
Những tiêu chuẩn đợc đa ra là:
- Tốc độ: Tốc độ lớn nhất mà bộ vi điều khiển hỗ trợ là bao nhiêu.
- Kiểu đóng vỏ: DIP hay QFP ( DIP là đóng vỏ theo 2 hàng chân. QFP là
đóng vỏ vuông dẹt )
- Công suất tiêu thụ: Điều này đặc biệt khắt khe đối với những sản phẩm
dùng pin, ắc quy.
- Dung lợng bộ nhớ RAM và ROM trên chíp.
- Số chân vào - ra và bộ định thời trên chíp
- Khả năng dễ dàng nâng cấp cho hiệu suất cao hoặc giảm công suất tiêu
thụ.
- Giá thành: Điều này quan trọng quyết định giá thành của sản phẩm mà
một bộ vi điều khiển đợc sử dụng.
* Tiêu chuẩn thứ hai trong lựa chọn một bộ vi điều khiển là khả năng phát
triển các sản phẩm xung quanh nó. Các cân nhắc chủ yếu bao gồm khả năng có
sẵn trình hợp ngữ, trình biên dịch ngôn ngữ và khả năng sử dụng trong thực tế.
*Tiêu chuẩn thứ ba trong lựa chọn một bộ vi điều khiển là khả năng sẵn
sàng đáp ứng về số lợng trong hiện tại và tơng lai.

8
Hiện nay, các bộ vi điều khiển 8 bit họ 8051 có số lợng lớn các nhà
cung cấp đa dạng. Nhà cung cấp có nghĩa là nhà sản xuất bên cạnh nhà sáng chế
của bộ vi điều khiển. Trong trờng hợp 8051 thì nhà sáng chế của nó là Intel,
nhng hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất nó.
Các hãng này bao gồm: Intel, Atmel, Philips/signe-tics, AMD, Siemens,
Matra và Dallas, Semicndictior

1.2. ứng dụng của Bộ vi điều khiển
Do đòi hỏi phát triển của sản xuất và xã hội, với sự phát triển mạnh mẽ

của kỹ thuật điện tử phát triển với tốc độ cực kỳ nhanh chóng đã tạo nên một nền
tảng vững chắc cho ngành vi điều khiển.
Bộ vi điều khiển dùng trong các thiết kế nhỏ, với số thành phần thêm vào
tối thiểu nhằm thực hiện các hoạt động hớng điều khiển ( điều khiển thiết bị
xuất nhập) do vậy các bộ vi điều khiển thờng đợc lập trình thờng trực cho
một công việc và có các tập lệnh cung cấp các điều khiển xuất nhập.
Các bộ vi điều khiển ra đời đã đem lại hiệu quả kỹ thuật và kinh tế vô
cùng to lớn. Các bộ vi điều khiển đợc ứng dụng rất phổ biến để chế tạo các bộ
điều khiển số điều khiển tự động quá trình sản xuất, điều khiển robot, điều khiển
máy công cụ. Việc ứng dụng kỹ thuật vi điều khiển làm tăng độ bền vững, độ tin
cậy, độ mềm dẻo và tính chống nhiễu cho các thiết bị số.

1.3. Đào tạo kỹ thuật vi ĐIềU KHIểN trong các trờng cao đẳng
1.3.1 Mục đích và yêu cầu của môn học kỹ thuật vi điều khiển
a. Mục đích
Môn học Kỹ thuật vi điều khiển là môn học kỹ thuật chuyên môn dùng cho
đào tạo hệ Cao đẳng chuyên ngành Điện tự động hoá tại trờng Cao đẳng Công
nghiệp Nam Định. Môn học đợc giảng dạy sau các môn: Kỹ thuật điện tử, Điều
khiển logic Trong môn học Kỹ thuật vi điều khiển, các kiến thức của các môn
học nói trên đợc coi là những kiến thức cơ sở cần thiết để tiếp thu các vấn đề
của Kỹ thuật vi điều khiển.
9
Môn học trang bị cho sinh viên những khái niệm chủ yếu về một bộ vi điều
khiển: cấu trúc, nguyên tắc hoạt động của một bộ vi điều khiển gồm CPU cùng
các mạch phụ trợ, tập lệnh, cách lập trình bằng hợp ngữ, các phơng thức điều
khiển vào / ra dữ liệu và các phơng pháp ghép nối các thiết bị ngoại vi.
b.Yêu cầu
Sinh viên cần nắm vững về lý thuyết và ứng dụng đợc kỹ thuật vi điều
khiển trong thực hành. Cụ thể là:
- Về lý thuyết:

Sinh viên cần nắm vững việc thiết kế phần cứng và thiết kế phần mềm.
Hiểu rõ về cấu trúc, nguyên tắc hoạt động, tập lệnh, cách lập trình, các phơng
thức điều khiển việc vào / ra dữ liệu sau đó là cách thực hiện một số phối ghép
cơ bản trong hệ vi xử lý của các hãng khác nhau trên thế giới.
Ví dụ:
- Các bộ vi điều khiển của Intel: 8051
- Các bộ vi điều khiển của Motorola
-Về thực hành: Cần thiết kế đợc các mạch ứng dụng vi điều khiển, đồng thời
sử dụng thành thạo các phần mềm lập trình nh: Reads51, Keil C51, Proload
1.3.2. Chơng trình đào tạo môn học kỹ thuật vi điều khiển hệ Cao đẳng
ngành Điện tự động hóa tại trờng Cao đẳng Công nghiệp Nam Định
( Phụ lục 1 )
1.3.3. Khảo sát, đánh giá thực trạng đào tạo môn học kỹ thuật vi điều khiển
hệ Cao đẳng ngành Điện tự động hóa tại trờng Cao đẳng Công nghiệp
Nam Định
a. Khảo sát đối tợng:

* Lấy ý kiến của 60 giáo viên thông qua phiếu trng cầu ý kiến về nội
dung, phơng pháp giảng dạy môn học kỹ thuật vi điều khiển hệ Cao đẳng ngành
Điện tự động hóa tại trờng Cao đẳng Công nghiệp Nam Định
( Phụ lục 2)
*Lấy ý kiến của 150 sinh viên khoa điện - điện tử ( khóa CĐ47E,
CĐ48ĐI, CĐ49E ) thông qua phiếu trng cầu ý kiến về nội dung, phơng pháp

10
học tập môn học kỹ thuật vi điều khiển hệ Cao đẳng ngành Điện tự động hóa tại
trờng Cao đẳng Công nghiệp Nam Định
( Phụ lục 2)
b. Đánh giá:
*ý kiến của giáo viên:

-Về nhu cu s dng lao ng thuc chuyờn ngnh Đin t ng húa hin
nay khu vc ng bng sụng Hng l:
10 % số giáo viên đợc hỏi cho là cao
70% số giáo viên đợc hỏi cho là trung bình
20 % số giáo viên đợc hỏi cho là thấp
- Về cht lng o to K thut viờn ngnh Đin t ng húa ti trng
Cao ng Cụng nghip Nam nh hin nay l:
10 % số giáo viên đợc hỏi cho là tốt
60%
số giáo viên đợc hỏi cho là trung bình
30 % số giáo viên đợc hỏi cho là kém
- Về mc phự hp gia ni dung ging dy v K thut vi iu khin ti
trng Cao ng Cụng nghip Nam nh v nhu cu ca th trng lao ng ti
khu vc ng bng sụng Hng l:
30 % số giáo viên đợc hỏi cho là không phù hợp
60% số giáo viên đợc hỏi cho là phù hợp
10 % số giáo viên đợc hỏi cho là rất phù hợp
- 100 % số giáo viên đợc hỏi cho rằng tính khách quan, tính thực tiễn, tính
toàn diện trong ging d
y v k thut vi iu khin trong ngnh Đin t ng
húa là quan trọng.
- 100 % số giáo viên đợc hỏi cho rằng tính mềm dẻo linh hoạt, tính thực
tiễn, tính toàn diện trong thit k ch to thit b ging dy K thut vi iu
khin ngnh Đin t ng húa là quan trọng.
- 80 % số giáo viên đợc hỏi cho rằng h thng bi thc tp úng vi trũ
cao trong ging dy K thut vi iu khin ngnh Đin t
ng húa.

11
- 20 % sè gi¸o viªn ®−îc hái cho r»ng hệ thống bài thực tập đóng vài trò

trung b×nh trong giảng dạy Kỹ thuật vi điều khiển ngành §iện tự động hóa.
* ý kiÕn cña sinh viªn:
- VÒ mức độ phù hợp giữa nội dung giảng dạy về Kỹ thuật vi điều khiển
tại trường Cao đẳng Công nghiệp Nam Định và nhu cầu thùc tÕ:
30 % sè sinh viªn ®−îc hái cho lµ kh«ng phï hîp
70% sè sinh viªn ®−îc hái cho lµ phï hîp
- V
Ò mức độ phù hợp giữa nội dung häc lý thuyÕt vµ häc thùc hµnh trong
m«n häc Kỹ thuật vi điều khiển tại trường Cao đẳng Công nghiệp Nam Định:
30 % sè sinh viªn ®−îc hái cho lµ kh«ng phï hîp
60% sè sinh viªn ®−îc hái cho lµ phï hîp
10 % sè sinh viªn ®−îc hái cho lµ rÊt phï hîp
-100 % sè sinh viªn ®−îc hái cho r»ng tÝnh mÒm dÎo linh ho¹t, tÝnh thùc
tiÔn, tÝnh toµn diÖn trong thiết kế chế tạo thiết bị giảng dạy Kỹ thuật vi điều
khiển ngành §iện tự động hóa lµ quan träng.
- 70 % sè sinh viªn ®−
îc hái cho r»ng hệ thống bài thực tập đóng vài trò
cao trong giảng dạy Kỹ thuật vi điều khiển ngành §iện tự động hóa.
- 30 % sè sinh viªn ®−îc hái cho r»ng hệ thống bài thực tập đóng vài trò
trung b×nh trong giảng dạy Kỹ thuật vi điều khiển ngành §iện tự động hóa.
12
1.4. mục tiêu của đề tài
Với đề tài: Nghiên cứu chế tạo KIT vi điều khiển dùng trong đào tạo
hệ Cao đẳng ngành Điện tự động hóa tại trờng Cao đẳng Công nghiệp Nam
Định
nhằm phục vụ thực hành cho sinh viên, hỗ trợ công tác giảng dạy môn
học Kỹ thuật vi điều khiển .
Qua nghiên cứu lý thuyết và khảo sát thiết bị thực tế trên thị trờng, chúng
tôi đã lựa chọn họ vi điều khiển họ MSC-51để chế tạo KIT vi điều khiển. Kết
quả đã thiết kế hoàn chỉnh bộ KIT với các thiết bị vào ra và ngoại vi phong phú

cùng các bài tập mẫu và tài liệu hớng dẫn sử dụng. Hy vọng rằng đây sẽ là thiết
bị để hỗ trợ tốt cho sinh viên học môn Kỹ thuật vi điều khiển.



13

Chơng 2
Giới thiệu vi điều khiển AT89S8252
và công cụ phát triển của AT89S8252

2.1. Giới thiệu vi điều khiển AT89S8252
2.1.1. Đặc điểm chung
AT89S8252 thuộc họ MCS -51, có những đặc điểm chính sau:
* 8K Bytes bộ nhớ Rom Flash.
*Giao diện SPI để Download chơng trình (Serial Peripheral Interface).
* Có thể ghi, xoá.
* 2K Bytes EEPROM có thể ghi, xoá.
* Điện áp hoạt động 4 - 6 Volt.
* Dải tần số: 0 20 MHz.
* 3 mức chốt bộ nhớ chơng trình.
* 256 Bytes RAM nội.
* 4 port xuất nhập (I/O) 8 bit.
* 3 Timer/Counter 16 bit.
* 6 vector ngắt.
* Không gian nhớ chơng trình ngoài 64K Bytes.
* Không gian nhớ dữ liệu ngoài 64K Bytes.
* Bộ xử lý bit.
* 2 con trỏ dữ liệu (Data Pointer).
Vi điều khiển AT89S8252 tơng thích với tập lệnh và chuẩn công nghiệp

MCS -51. Flash trên vi điều khiển AT89S8252 cho phép bộ nhớ chơng trình
đợc lập trình trên hệ thống hoặc bằng bộ lập trình bộ nhớ không mất nội dung
quy ớc (chơng trình có thể đợc nạp trực tiếp qua cổng máy in hoặc qua bộ
nạp). Việc kết hợp một CPU linh hoạt 8 bit với Flash trên một chip đơn làm cho
14
AT89S8252 trở thành một hệ vi tính 8 bit đơn chip mạnh cho ta một giải pháp
hiệu quả về chi phí và rất linh hoạt đối với các ứng dụng điều khiển.

H
ình II.
2
: Sơ đồ cấu trúc của AT89S8252
Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc của AT89S8252
15
2.1.2 Sơ đồ bố trí chân của AT89S8252 và chức năng hoạt động của các
chân
2.1.2.1. Sơ đồ bố trí chân của AT89S8252











2.1.2.2. Chức năng hoạt động của các chân
Port 0: (các chân 32 đến 39) đợc kí hiệu là P0.0, P0.1, P0.2, , P0.7. Port 0
đợc dùng làm I/O khi không sử dụng bộ nhớ ngoài. Trong các thiết kế có bộ
nhớ ngoài port 0 đợc sử dụng là Bus địa chỉ và Bus dữ liệu đa hợp.
Port 1 : (từ chân 1 đến chân 8) đợc kí hiệu là P1.1, P1.1, P1.2, , P1.7. Port
1 chỉ có công dụng I/O. Riêng chân P1.0, P1.1 hoặc làm đờng xuất nhập hoặc
làm các ngõ vào cho bộ định thời thứ 3.
Port 2 : (các chân 21 đến 28) đợc kí hiệu là P2.1, P2.2, , P2.7. Port 2 đợc
dùng làm I/O khi không sử dụng bộ nhớ ngoài. Trong các thiết kế có bộ nhớ
ngoài lớn hơn 256 byte port 2 đợc sử dụng là byte cao địa chỉ.

Port 3 : (các chân 10 đến 17) đợc kí hiệu là P3.0, P3.1, , P3.7. Port 3 đợc
dùng làm I/O khi không sử dụng bộ nhớ ngoài. Trong các thiết kế có bộ nhớ
AT89S8252
9
18
19
29
30
31
40
1
2
3
4
5
6
7
8
21
22
23
24
25
26
27
28
10
11
12
13

14
15
16
17
39
38
37
36
35
34
33
32
RST
XTAL2
XTAL1
PSEN
ALE/PROG
EA/VPP
VCC
P1.0/T2
P1.1/T2-EX
P1.2
P1.3
P1.4/SS
P1.5/MOSI
P1.6/MISO
P1.7/SCK
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
P0.0/AD0
P0.1/AD1
P0.2/AD2
P0.3/AD3
P0.4/AD4
P0.5/AD5
P0.6/AD6
P0.7/AD7
Hình 2.2: Sơ đồ chân của AT89S8252
16
ngoài mỗi chân của Port 3 có chức năng riêng. Cụ thể chức năng của từng chân
đợc chỉ ra trên Bảng 2.1:

Tên chân Chức năng
P3.0 RXD(Chân nhận dữ liệu của port nối tiếp)
P3.1 TXD(Chân phát dữ liệu của port nối tiếp)
P3.2

0IN
T
(Đầu vào ngắt ngoài 0)
P3.3
1IN
T
(Đầu vào ngắt ngoài 1)
P3.4 T0 (Đầu vào của bộ Timer/Counter 0)
P3.5 T1 (Đầu vào của bộ Timer/Counter 1)
P3.6
WR
(Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài)
P3.7
RD
(Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài)

Bảng 2.1: Chức năng các chân của Port 3

PSEN/ (Program store enable): là tín hiệu xuất hiện trên chân 29. Đây là tín
hiệu điều khiển cho phép ta truy xuất bộ nhớ chơng trình ngoài. Chân này
thờng đợc nối với chân cho phép xuất OE/ ( Output Entable) của EPROM
(hoặc của ROM) để cho phép đọc các byte lệnh. Tín hiệu PSEN/ ở logic 0 trong
suốt thời gian tìm lạp lệnh. Khi thực thi một chơng trình trong ROM nội,
PSEN/ ở logic 1.
ALE (address latch entable): Là tín hiệu xuất ra ở chân thứ 30 để giải đa hợp
bus địa chỉ và bus dữ liệu. Trong 1/2 chu kỳ đầu bộ nhớ, chân ALE xuất tín hiệu
để chốt địa chỉ (byte thấp của bus địa chỉ 16 bit) vào thanh ghi ngoài khi ta sử
dụng Port 0 làm byte thấp địa chỉ. Trong 1/2 chu kỳ bộ nhớ còn lại Port 0 sẽ xuất
/ nhập dữ liệu. Chân ALE còn đợc dùng để nhập xung ngõ vào lập trình cho
EPROM hoặc Flash ROM.

EA/ (External Access) là chân 31 của chip AT89S8252. Chân này đợc nối
lên 5v khi thực thi chơng trình trong ROM nội. Chân này đợc nối đất, chơng
17
trình cần thực thi chứa ở bộ nhớ ngoài. Chân này cũng có thể nhận điện áp cho
phép lập trình 12v (V
PP
- programming enable voltage) trong khi lập trình Flash.
Chân RESET: Dùng để thiết lập lại trạng thái ban đầu cho hệ thống. Khi
chân này đợc treo ở logic 1 tối thiểu trong 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên
trong của 89S8252 đợc nạp các giá trị thích hợp cho việc khởi động lại hệ
thống.
Chân XTAL1 và XTAL2






Mạch dao động bên trong chip 89S8252 đợc ghép với thạch anh bên ngoài ở
2 chân XTAL1, XTAL2. Tần số của thạch anh là 12MHz
XTAL1: đầu vào mạch khuếch đại đảo của mạch dao động và đầu vào đến
mạch tạo xung clock từ bên trong chip.
XTAL2: đầu ra từ mạch khuếch đại đảo của mạch dao động.
Vcc: (chân 40) đợc nối lên nguồn 5v.
2.1.3. Tổ chức bộ nhớ của AT 89S8252
Chip AT89S8252 có không gian bộ nhớ riêng cho chơng trình và dữ liệu.
Cả bộ nhớ chơng trình và bộ nhớ dữ liệu đều nằm trong chip. Tuy nhiên ta có
thể mở rộng bộ nhớ chơng trình và bộ nhớ dữ liệu bằng cách sử dụng các chip
nhớ bên ngoài với dung lợng tối đa là 64K cho bộ nhớ chơng trình và 64K cho
bộ nhớ dữ liệu.

2.1.3 .1. Bộ nhớ chơng trình (ROM, EEPROM)
Sau khi reset CPU bắt đầu thực hiện từ địa chỉ 0000H. Hình II.4 chỉ ra mỗi
ngắt đợc phân chia một vị trí nhất định trong chơng trình bộ nhớ, mỗi vị trí
XTAL2
12MHz
C1
30pF
C2
30pF
XTAL1
H
ình 2.3: Mạch ghép nối thạch anh
18
ngắt cách nhau 8 byte. Ví dụ INTR0/ có địa chỉ 0003H, TIMER 0 có địa chỉ
000BH, INTR1/ có địa chỉ 0013H Ta sẽ xét các hoạt động của các ngắt sau.
Nếu một chơng trình nhỏ ta có thể dùng ROM nội, khi một chơng trình lớn ta
có thể mở rộng chơng trình bởi ROM ngoài. Khi thực thi chơng trình trong
ROM nội, chân EA/ nối đất. Còn khi thực thi chơng trình trong ROM ngoại,
chân EA/ nối 5v ( hình 2.4). Khi có ROM ngoài cần có tín hiệu PSEN/.

Khi sử dụng bộ nhớ ngoài port 0 trở thành bus địa chỉ (A0, A1, ,A7) và
bus dữ liệu(D0, D1, ,D7). ALE chốt byte thấp địa chỉ. Vì vậy ta chỉ cần 16
Khi sử dụng bộ nhớ ngoài, port 0 trở thành port địa chỉ (A0-A7) và port dữ
liệu (D0-D7). ALE chốt byte thấp địa chỉ vì vậy ta chỉ cần 16 chân là đợc 16
đờng địa chỉ và 8 đờng dữ liệu.
Đối với bộ nhớ chơng trình ngoài là bộ nhớ chỉ đọc đợc cho phép bởi tín
hiệu PSEN/ , EA/ nối đất. Việc kết nối đợc chỉ ra nh hình 2.5.
Hình 2.4: Tổ chức bộ nhớ chơng trình
19

2.1.3 .2. Bộ nhớ dữ liệu RAM
AT89S8252 có 256 byte RAM ở bên trong chip. Chúng đợc chia làm
nhiều vùng khác nhau: vùng RAM đa mục đích, vùng RAM định địa chỉ bit, các
dãy thanh ghi, và các thanh ghi chức năng đặc biệt lần lợt đợc chỉ ra trên hình
2.6 và 2.7.

Hình 2.6: Tổ chức bộ nhớ dữ liệu
Hình 2.5: Truy xuất bộ nhớ chơng trình ngoài
20



2.1.4. Hoạt động định thời của AT89S8252
Các bộ định thời dùng để định thời trong một khoảng thời gian, đếm sự kiện
hoặc dùng để tạo tốc độ baud cho việc truyền thông nối tiếp. Trong AT89S8252
có ba bộ định thời là T0, T1 và T2.

2.1.4 1. Bộ định thời T0 và T1
Việc lựa chọn chế độ hoạt động cho các Timer 0 và timer 1 nhờ vào thanh
ghi TMOD. Còn việc điều khiển các Timer hoạt động nhờ vào thanh ghi TCON.
Có 4 mode hoạt động cho các Timer.
Mode 0: Đây là chế độ định thời 13-bit của Timer. Byte cao của bộ định
thời THx ( x = 0 or x =1) đợc ghép với 5-bit thấp của bộ định thời TLx để tạo ra
bộ định thời. 3-bit cao của TLx không đợc sử dụng.

H
ình 2.7: Các thanh ghi chức năng đặc biệt
21






Mode 1: Đây là chế độ định thời 16-bit. Nó cũng giống chế độ định thời
13-bit. Bộ định thời đếm từ giá trị 0000H đến giá trị FFFFH. Cờ tràn sẽ xuất hiện
khi có sự chuyển số đếm từ FFFFH xuống 0000H. Cờ này đợc ghi / xoá bằng
phần mềm hoặc đợc tự xoá khi có trình phục vụ ngắt Timer tơng ứng đợc gọi.
Mode 2: Đây là chế độ tự nạp lại 8-bit. Byte thấp của bộ định thời TLx ( x=
0 or x = 1) đợc hoạt động định thời 8- bit trong khi byte cao của bộ định thời,
lu giữ giá trị nạp lại, khi số đếm tràn từ FFH xuống 00H, không chỉ cờ tràn của
bộ định thời đợc set lên 1 mà giá trị trong THx còn đợc nạp vào trong TLx
việc đếm sẽ tiếp tục từ giá trị này cho đến khi xảy ra tràn (FFH về 00H) kế tiếp.
Chế độ này khá thuận lợi do bởi việc tràn bộ định thời xảy ra ở những khoảng
thời gian xác định và tuần hoàn một khi các thanh ghi TMOD và THx đợc khởi
động.

Mode 3: Đây là chế độ định thời chia sẻ. Có hoạt động khác nhau cho từng
bộ định thời, bộ định thời 0 ở chế độ 3 đợc chia làm hai bộ định thời 8 bit hoạt
động riêng rẽ TL0 và TH0, mỗi bộ định thời sẽ set những cờ tràn tơng ứng TF0
và TF1 khi xảy ra tràn.
H
ình 2.9: Mode 2 của bộ định thời 1
Hình II.8 : Mode 0 của bộ định thời 1.

Hình 2.8: Mode 0 của bộ định thời1
22
Bộ định thời 1 không hoạt động ở chế độ 3 nhng có thể đợc khởi động
bằng cách chuyển bộ định thời này vào một trong các chế độ khác nhau. Giới
hạn duy nhất là cờ tràn TF1của bộ định thời 1 không bị ảnh hởng bởi bộ định
thời 1 khi bộ này xảy ra tràn vì TF1 đợc nối với bộ định thời 8 bit TH0.

2.1.4.2. Bộ định thời 2 của AT89S8252
AT89S8252 có thêm bộ định thời thứ ba làm tăng khả năng của vi điều
khiển. Các thanh ghi liên quan đến bộ định thời 2 bao gồm: các thanh ghi định
thời TL2, TH2; thanh ghi điều khiển định thời T2CON; các thanh ghi thu nhận
RCAP2L, RCAP2H. Các chế độ hoạt động đợc điều khiển bằng thanh ghi
T2CON.
Bit Ký hiệu Địa chỉ
bit
Chức năng
T2CON.7 TF2 CFH
Cờ tràn của bộ định thời 2 ( không đợc set khi tclk
hoặc rclk =1 )
T2CON.6 EXF2 CEH Cờ ngoài của bộ định thời 2. Cờ đợc set khi có sự thu
nhận hoặc nạp lại xảy ra do bởi sự chuyển trạng thái 1
xuống 0 ở chân T2EX và EXF2=1; Khi các ngắt do bộ

định thời đợc phép, EXF2 =1 làm cho CPU trỏ tới
trình phục vụ ngắt. EXF2 đợc xoá bởi phần mềm.
T2CON.5 RCLK CDH Clock thu của bộ định thời 2. Khi đợc set, bộ định
Hình 2.10: Mode 3 của bộ định thời 0 và 1
23
thời 2 cung cấp tốc độ baud khi thu cho port nối tiếp;
bộ định thời 1 cung cấp tốc độ baud khi phát.
T2CON.4 TCLK CCH Clock phát của bộ định thời 2. Khi đợc set, bộ định
thời 2 cung cấp tốc độ baud cho port nối tiếp( khi phát
); bộ định thời 1 cung cấp tốc độ baud (khi thu ).
T2CON.3 EXEN2 CBH Cho phép từ bên ngoài. Khi đợc set, việc thu nhận và
nạp lại xuất hiện khi có sự chuyển trạng thái 1 xuống 0
ở chân T2EX.
T2CON.2 TR2 CAH Bit điều khiển hoạt động của bộ định thời 2. Bit này
đợc set hoặc đợc xoá bởi phần mềm để điều khiển
bộ định thời 2 hoạt động hoặc không.
T2CON.1
2T/C
C9H Bit chọn chức năng đếm hoặc định thời của bộ định
thời 2.
2T/C =1 đếm sự kiện; 2T/C =0 đến thời gian.
T2CON.0
CP/
C2RL
C8H Cờ thu nhận, nạp lại của bộ định thời 2. Khi đợc set,
việc thu nhận xuất hiện khi có sự chuyển trạng thái 1
xuống 0 ở T2ex nếu EXEN2 =1; khi đợc xoá, tự
động nạp lại xuất hiện khi có tràn bộ định thời hoặc sự
chuyển trạng thái ở T2ex nếu EXEN2 =1; nếu RCLK
hoặc TCLK =1, bit này đợc bỏ qua.

Bộ định thời 2 có 3 chế độ hoạt động: tự nạp lại, thu nhận và tạo tốc độ
baud. (bảng 2.3)







B
ảng II.3: Cách chọn chế độ hoạt động của timer 2
B
ảng 2.2: Chức năng của thanh ghi T2CO
N

B
ảng 2.3: Cách chọn chế độ hoạt động của Timer 2