Thiết kế mạch đếm sản phẩm tự động

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU
1.1.Đặt vấn đề và lựa chọn phương án thiết kế.
1.1.1.Đặt vấn đề.
Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử
mà trong đó là kỹ thuật số đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ
thuật, quản lí, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin do đó chúng ta phải nắm
bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa
học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điện tử nói riêng.
Xuất phát từ những đợt đi thực tập tốt nghiệp tại nhà máy và tham quan các doanh
nghiệp sản xuất, chúng em đã được thấy nhiều khâu được tự động hóa trong quá trình
sản xuất.Một trong những khâu đơn giản trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là
số lượng sản phẩm làm ra được đếm một cách tự động.
Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn
toàn chưa được áp dụng trong những khâu đếm sản phẩm , đóng bao bì mà vẫn còn sử
dụng nhân công.
Từ những điều đã được thấy đó và khả năng của chúng em, chúng em muốn làm
một điều gì nhỏ để góp phần vào giúp lao động bớt phần mệt nhọc chân tay và cho
phép hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời đảm bảo được độ chính xác cao.
Nên chúng em quyết định thiết kế một mạch đếm sản phẩm vì nó rất gần gũi với thực
tế và nó thật sự có ý nghĩa đối với chúng em vì đã làm được một phần nhỏ đóng góp
cho xã hội.
Để làm được mạch này cần thiết kế được hai phần chính là: bộ phận cảm biến và
bộ phận đếm.
+Bộ phận cảm biến: gồm phần phát và phần thu. Thông thường người ta sử
dụng phần phát led hồng ngoại để phát ra ánh sáng hồng ngoại mục đích để chống
nhiễu so với các loại ánh sáng khác,còn phần thu là transistor quang để thu ánh sáng
hồng ngoại.
+Bộ phận đếm có nhiều phương pháp thực thi đó là:
- Lắp mạch dùng kỹ thuật số với các IC đếm, chốt, so sánh ghép lại.
- Lắp mạch dùng kỹ thuật vi xử lí.

SVTH : Tạ Trung Hà Page 1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
- Lắp mạch dùng kỹ thuật vi điều khiển.
1.1.2.Lựa chọn phương án thiết kế.
a.Mạch đếm sản phẩm dùng IC rời.
Các ưu điểm của mạch đếm sản phẩm dùng IC rời:
- Cho phép tăng hiệu suất lao động.
- Đảm bảo độ chính xác cao.
- Tần số đáp úng của mạch nhanh, cho phép đếm với tần số cao.
- Khoảng cách đặt phần phát và phần thu xa nhau cho phép đếm những sản phẩm
lớn.
- Tổn hao công suất bé, mạch có thể sử dụng pin hoặc accu.
- Khả năng đếm rộng.
- Giá thành hạ.
- Mạch đơn giản dễ thực hiện.
Với việc sử dụng kỹ thuật số khó có thể đáp ứng được việc thay đổi số đếm.Muốn
thay đổi một yêu cầu nào đó của mạch thì buộc lòng phải thay đổi phần cứng. Do đó
mỗi lần phải lắp lại mạch dẫn đến tốn kém về kinh tế mà nhiều khi yêu cầu đó không
thực hiện được bằng phương pháp này.
Với sự phát triển mạnh của nghành kỹ thuật số đặc biệt là cho ra đời các họ vi xử
lí và vi điều khiển rất đa chức năng do đó việc dùng kỹ thuật vi xử lí, kỹ thuật vi điều
khiển đã giải quyết được những bế tắc và kinh tế hơn mà phương pháp dùng IC rời kết
nối lại không thực hiện được.
b.Mạch đếm sản phẩm dùng kỹ thuật vi xử lí
Ngoài nhưng ưu điểm đã liệt kê trong phương pháp dùng IC rời thì mạch đếm
sản phẩm dùng kỹ thuật vi xử lí còn có những ưu điểm sau:
- Mạch có thể thay đổi số đếm một cách linh hoạt bằng việc thay đổi phần mềm,
trong khi đó phần cứng không cần thay đổi mà mạch dùng IC rời không thể
thực hiện được mà nếu có thể thực hiện được thì cũng cứng nhắc mà người
công nhân cũng khó tiếp cận, dễ nhầm.

- Số linh kiện sử dụng trong mạch ít hơn.
- Mạch đơn giản hơn so với mạch đếm sản phẩm dùng IC rời và có phần cài đặt
số đếm ban đầu.
- Mạch có thể lưu lại số liệu của các ca sản xuất
SVTH : Tạ Trung Hà Page 2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
- Mạch có thể điều khiển đếm được nhiều dây chuyền sản xuất cùng lức bằng
phần mềm.
- Mạch có thể kết nối giao tiếp được với máy tính thích hợp cho những người
quản lí tại phòng kỹ thuật nắm bắt được tình hình sản xuất qua màn hình của
máy vi tính.
Nhưng trong thiết kế người ta thường chọn phương pháp tối ưu những kinh tế do
đó chúng em chọn phương pháp đếm sản phẩm dùng kỹ thuật vi điều khiển.
c.Phương pháp đếm sản phẩm dùng vi điều khiển :
Ngoài những ưu điểm có được của hai phương pháp trên, phương pháp này còn có
những ưu điểm :
-Trong mạch có thể sử dụng ngay bộ nhớ trong đối với những chương trình có quy
mô nhỏ, rất tiện lợi mà vi xử lí không thực hiện được.
- Nó có thể giao tiếp nối tiếp trực tiếp với máy tính mà vi xử lí cũng giao tiếp được
với máy tính nhưng là giao tiếp song song nên cần có linh kiện chuyển đổi dữ liệu từ
song song sang nối tiếp để giao tiếp với máy tính.
1.2.Mục đích và yêu cầu của đề tài.
Trong đồ án này chúng em thực hiện mạch đếm sản phẩm bằng phương pháp đếm
xung. Như vậy mỗi sản phẩm đi qua trên băng chuyền phải có một thiết bị để cảm
nhạn sản phẩm, thiết bị này gọi là cảm biến. Khi một sản phẩm đi qua cảm biến sẽ
nhận và tạo ra một xung điện đưa khối xử lí để tăng dần số đếm. Tuy nhiên mỗi khu
vực sản xuất hay mỗi ca sản xuất lại yêu cầu với số đếm khác nhau vì thế phải có sự
linh hoạt trong việc chuyển đổi số đếm. Bộ phận chuyển đổi trực quan nhất là bàn
phím. Khi cần thay đổi số đếm người sử dụng chỉ cần nhập số đếm ban đầu vào mạch
sẽ tự động đếm. Khi số sản phẩm được đếm bằng với số đếm ban đầu thì mạch sẽ tự

động dừng. Từ đây suy ra mục địch yêu cầu của đề tài :
1. Số đếm phải chính xác, và thay đổi việc cài đặt số đếm ban đầu một cách linh
hoạt.
SVTH : Tạ Trung Hà Page 3
KHỐI
XỬ
LÝ
CẢM
BIẾN
BÀN
PHÍM
KHỐI HIỂN THỊ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
2. Bộ phận hiển thị phải rõ ràng.
3. Mạch điện không quá phức tạp, bảo đảm được sự an toàn, dễ sử dụng.
4. Giá thành không quá mắc.
1.3.Giới hạn của đề tài.
- Các sản phẩm rất đa dạng với nhiều chủng loại: đặc, rỗng, kích cỡ khác
nhau.Nhưng với khả năng của thiết bị lắp thì mạch chỉ có thể đếm đối với sản
phẩm có khả năng che được ánh sáng và có kích thước từ 10cm3 đến 30cm3.
- Đếm số sản phẩm trong một thùng phạm vi thay đổi từ 2 → 999. Còn số thùng
sản phẩm phạm vi thay đổi từ 1→9999.
- Lưu số sản phẩm, số hộp sau mỗi ca sản xuất và cho phép xem số sản phẩm và
số hộp trong các ca sản xuất.
Từ Mục đích yêu cầu của đề tài chúng em đưa ra sơ đồ khối tổng quát của mạch
điện như sau :


SVTH : Tạ Trung Hà Page 4
KHỐI DAO ĐỘNG

KHỐI DAO ĐỘNG
KHUẾCH ĐẠITRANSITOR THU
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
CHƯƠNG II : LÝ THUYẾT THIẾT KẾ
I . CÁC KHỐI TRONG MẠCH ĐIỆN:
1. Cảm biến
a. Giới thiệu sơ lược về mạch cảm biến :
Để cảm nhận mỗi lần sản phẩm điqua thì cảm biến phải có phần phát và phần
thu.Phần phát ra ánh sáng hồng ngoại và phần thu hấp thụ ánh sáng hồng ngoại vì ánh
sáng hồng ngoại có đặc điểm là ít bị nhiếu so với các lọa ánh sáng khác. Hai bộ phận
phát và thu hoạt động với cùng tần số. Khi có sản phẩm đi qua giữa phần phát và phần
thu, ánh sáng hồng ngoại bị che bộ phận thu sẽ hoạt động với tần số khác tần số phát
như thế tạo ra một xung tác động tới bộ phận xử lí. Vậy bộ phận phát và bộ phận thu
phải có nguồn tạo dao động. Bộ phận dao động tác động tới công tắc đóng ngắt của
nguồn phát và nguồn thu ánh sáng. Có nhiều linh kiện phát và thu ánh sáng hồng ngọa
nhưng chúng em chọn led hồng ngoại và transitor quang là linh kiện phát và thu
transistor quang là linh kiện rất nhạy với ánh sáng hồng ngoại. Bộ phận tạo dao động
có thể dùng mạch LC, cổng logic, hoặc IC dao động. Với việc sử dụng IC chuyên
dùng tạo dao động , bộ tạo dao động sẽ trở nên đơn giản hơn với tần số phát và thu. Vì
tín hiệu ở ngõ ra transistor quang rất nhỏ nên cần có mạch khueyeechs đại trước khi
đưa đến bộ tạo dao động. Chúng em chọn IC khuếch đại để khuếch đại tín hiệu lên đủ
lớn.
Vậy sơ đồ khối của phần phát và phần thu là :

SVTH : Tạ Trung Hà Page 5
= 4
= 3
= 2
= 1
= 0

U(V)
I(A)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
b. Các linh kiện trong mạch cảm biến :
b1. Cấu tạo, nguyên lí hoạt động của led hồng ngoại :
- Led được cấu tạo từ gaAs với vùng cấm có độ rộng là 1.43eV tương ưng bức xạ
900nm. Ngoài ra khi pha tạp Si với nguyên vật liệu GaA1As, độ rộng vùng cấm
có thể thay đổi. Với cách này, người ta có thể tạo ra dải sóng giữa 800 – 900nm
và do đó tạo ra sự điều hưởng sao cho led hồng ngoại phát ra bước sóng thích
hợp nhất cho điểm cực đại của độ nhạy các bộ thu.
- Hoạt động : khi nối p – n được phân cực thuận thì dòng điện qua nối lớn vì sự
dẫn điện là do hạt tải đa số, còn khi mối nối được phân cực nghịch thì chỉ có
dòng rỉ do sự di chuyển của các hạt tải thiểu số. Nhưng khi chiếu sáng vào mối
nối, dòng điện nghịch tăng lên gần như tỷ lệ với quang thông trong lúc dòng
thuận không tăng. Đặc tuyến volt – ampere của hồng ngoại như sau :


b2. Photon transustor.
Photon Transistor cũng tương tự như transistor thông thường nhưng chỉ khác ở
chỗ nó không có cực bazo, thay cho tác dụng khống chế của dòng vào cực bazo là sự
khống chế của chùm sáng đối với dòng colector của transistor hoặc có cực bazo,
nhưng khống chế tín hiệu là ánh sáng
SVTH : Tạ Trung Hà Page 6
C Cực Thu (colecter )
Cực nền
(base) E
Cực phát (emiter)
Ký hiệu Cấu tạo
N P N
B

E
B
C
U(V)
5 10 15 20 1
I(A)
H = 9
H = 7
H = 5
H = 4
8
6
4
2
0
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
Cấu tạo của transistor quang
- Ký hiệu và cấu tạo :
- Hình thức bên ngoài của nó khác với transistor thông thường ở chỗ trên vỏ
của nó có cửa sổ trong suốt cho ánh sáng chiếu vào. Ánh sáng qua cửa sổ này
chiếu lên miền bazo của transistor. Chuyển tiếp PN emitor được chế tạo như các
transistor thông thường, nhưng chuyển tiếp PN colector, thì do miền bazo cần
được chiếu sáng, cho nên nó có nhiều hình dạng khác nhau, cũng có dạng hình
tròn nằm giữa tâm miền bazo. Khi sử dụng transistor quang mắc mạch tương tự
như transistor mắc chung emitor (CE). Chuyển tiếp emitor được phân cực thuận
còn chuyển tiếp colector được phân cực nghịch. Có nghĩa là transistor quang
được phân cực ở chế độ khuếch đại .
Dòng điện trong transistor :
Vì nối thu được phân cực nghịch nên có dòng rỉ Ico chạy giữa thu – nền và vì nối
nền – phát được phân cực thuận nên dòng thu là (β + 1) Ico đây là dòng tối của

quang transistor. Khi chiếu ánh sáng vào miền bazo, trong miền bazo có sự phát xạ
cặp điện tử lỗ trống làm xuất hiện dòng I
L
. Do ánh sáng khiến dòng thu trở thành :
Ic = (β + 1) .(Ico + I
L
)
Đặc tuyến của transistor quang điện :
SVTH : Tạ Trung Hà Page 7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
Trong đó H là mật độ chiếu sáng (mW/cm
2
)
Đặc tuyến của transistor quang cũng giống như đặc tuyến Volt – ampere của
trasistor thông thường mắc EC. Điều khác nhau ở đây là các tham số không phải là
dòng Ib mà là lượng chiếu sáng
Đặc tuyến Volt – ampere của transistor quang ứng với khoảng Uce nhỏ cũng
có thể gọi là miền bão vì khi ấy do sự tích tụ điện tích có thể coi như chuyển tiếp
colector được phân cực thuận. Cũng tương tự như trong trường hợp transistor thông
thường, độ dốc đặc tuyến trong miền khuếch đại.
b3. IC dao động 555
Sơ đồ chân :
SVTH : Tạ Trung Hà Page 8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
Chức năng của các chân
Đây là vi mạch định thời chuyên dùng, có thể mắc thành dạng mạch đơn ổn hay bất
ổn.
Điện áp cung cấp từ 3V đến 18V.
Dòng điện ra đến 200mA (loại vi mạch BJT) hay 100mA (loại CMOS).
Chân 1: Nối với masse.

Chân 2: Nhận tín hiệu kích thích ( trigger ).
Chân 3: Tín hiệu ra ( output ).
Chân 4: Phục nguyên về trạng thái ban đầu ( preset ).
Chân 5: Nhận điện áp điều khiển ( control voltag ).
Chân 6: Mức ngưỡng ( threshold ).
SVTH : Tạ Trung Hà Page 9
14 13 12 11 10 9 8
GND
+3 - 30V
+
+
+
+
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
Chân 7: Tạo đường phóng điện cho tụ.
Chân 8: Cấp nguồn Vcc.
* IC khuếch đại LM 324 ( QUAD OPERATIONALAMPLIFIER ).
LM 324 IC có 4 tầng khuếch đại thuật toán, IC làm việc với loại nguồn đơn.
Độ lợi trên 100dB, tuy nhiên băng thông đẹp hơn LM 3900.
Chú ý : không để ngã ra chạm vào nguồn V
+
hay chạm thẳng vào masse, điều
này sẽ làm hư IC.
• IC 567 ( TONE DECODER ):
IC 567 Bộ giải mã âm sắc.
IC chứa một vòng khóa pha. Khi tần số phù hợp với tần số trung tâm thì chân 8
có mức áp thấp. Do đó tín hiệu từ transistor qua tầng khuếch đại đưa đến ngõ
vào của IC 567.Tần số hiện nay được xác lập theo mạch định thời R và C hay
1,1/(RC). R lấy khoảng 2K đến 20K. 567 có thể tách dò tần số ngã vào từ 0,01
HZ đến 500KHz

SVTH : Tạ Trung Hà Page 10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
Ghi Chú: các ngã vào trong mạch lọc thấp qua tính theo µF sẽ được xác định bởi n/F
0
.
Trong đó n trong khoảng 1300 đến 62000. Tụ ngã ra lấy trị số gấp đôi tụ trong mạch
lọc thấp qua ở ngã vào.
2 . Khối xử lí:
Với khối xử lí người ta có thể dùng IC rời hoặc khối vi xử lí. Nếu sử dụng vị xử lí
trong khối xử lý, người ta có thể thiết kế mạch điện giao tiếp được với máy tính nên dễ
dàng cho việc điều khiển từ xa và bằng việc thay đổi phần mềm có thể mở rộng
chương trình điều khiển mạch điện đếm nhiều dây chuyền trong cùng một thời điểm
hay lưu lại các số liệu trong các ca sản xuất, đó là lí do chúng em sử dụng vi xử lí
trong khối xử lí. Cùng với thời gian, con người đã cho ra đời nhiều loại vi xử lí từ 8 bít
đến 64 bít với cải tiến ngày càng ưu việt nhưng tùy theo mục đích sử dụng mà vi xử lí
8 bit vẫn còn tồn tại. Trong đồ án này chúng em sử dụng vi điều khiển 8051. 8051
cũng là vi xử lí 8 bít nhưng chưa có chứa bộ nhớ bên trong và có thêm 2 bộ định thời
gian ngoài ra nó có thể giao tiếp nối trực tiếp với máy tính mà vi xử lí 8 bit như 8085
cũng giao tiếp được với máy tính nhưng là giao tiếp song song nên cần có IC chuyển
đổi dữ liệu từ song song sang nối tiếp để giao tiếp với máy tính. Với bộ nhớ trong
8051 thích hợp cho nhưng chương trình có quy mô nhỏ, tuy nhiên 8051 có thể kết hợp
SVTH : Tạ Trung Hà Page 11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
được với bộ nhớ ngoài cho chương trình có quy mô lớn. Sau đây là giới thiệu của
chúng em về vi điều khiển 8051 :
a. Giới thiệu cấu trúc phần cứng 8051
a1. Sơ đồ chân 8051
8051 là IC vi điều khiển ( Microcontroller) do hãng Intel sản xuất. IC này có đặc
điểm như sau:
- 4k byte ROM, 128 byte RAM

- 4 Port I/O 8 bit.
- 2 bộ đếm /định thời 16 bit.
- Giao tiếp nối tiếp.
- 64k byte không gian bộ nhớ chương trình mở rộng.
- 64k byte không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng.
- Một bộ xử lý luận lý ( thao tác trên các bít đơn ).
- 210 bit được chỉ hóa.
- Bộ nhân /chia 4.
Sơ lược về chân của 8051:
SVTH : Tạ Trung Hà Page 12
8 0 3 1
E A / V P
3 1
X 1
1 9
X 2
1 8
R E S E T
9
P 3 . 2
1 2
P 3 . 3
1 3
P 3 . 4
1 4
P 3 . 5
1 5
P 1 . 0
1
P 1 . 1

2
P 1 . 2
3
P 1 . 3
4
P 1 . 4
5
P 1 . 5
6
P 1 . 6
7
P 1 . 7
8
P 0 . 0
3 9
P 0 . 1
3 8
P 0 . 2
3 7
P 0 . 3
3 6
P 0 . 4
3 5
P 0 . 5
3 4
P 0 . 6
3 3
P 0 . 7
3 2
P 2 . 0

2 1
P 2 . 1
2 2
P 2 . 2
2 3
P 2 . 3
2 4
P 2 . 4
2 5
P 2 . 5
2 6
P 2 . 6
2 7
P 2 . 7
2 8
P 3 . 7
1 7
P 3 . 6
1 6
P S E N
2 9
A L E / P
3 0
P 3 . 1
1 1
P 3 . 0
1 0
V C C
4 0
V S S

2 0
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
a2. Chức năng của các chân 8051
Port 0: từ chân 32 đến chân 39 ( P0.0 _ P0.7 ). Port 0 có 2 chức năng: trong các
thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường IO,
đối với thiết kế lớn có bộ nhớ mở rộng nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus
dữ liệu.
Port 1 : từ chân 1 đến chân 9 (P1.0 _P1.7). Port 1 là port IO dùng cho giao tiếp
với thiết bị ngoài nếu cần.
Port 2 : từ chân 21 đến chân 28 (P 2.0 _ P2.7). Port 2 là một port có tác dụng
kép dùng như các đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các
thiết bị dùng bộ nhớ mở rộng.
Port 3 : từ chân 10 đến chân 17 (P 3.0 _ P3.7). Port 3 là port có tác dụng kép.
Các chân của port này có nhiều chức năng, có công dụng chuyển đổi có liên hệ
đến các đặc tính đặc biệt của 8051 như ở bảng sau :
SVTH : Tạ Trung Hà Page 13
Bit Tên Chức năng chuyển đổi
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7
RXD
TXD
INT0\
INT1\
T0

T1
WR\
RD\
Ngõ vào dữ liệu nối tiếp.
Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp.
Ngõ vào ngắt cứng thứ 0.
Ngõ vào ngắt cứng thứ 1.
Ngõ vào TIMER/COUNTER thứ 0.
Ngõ vào của TIMER/COUNTER thứ 1.
Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài.
Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
PSEN ( Program store enable):
PSEN là tín hiệu ngõ vào ra có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở
rộng và thường được nối đến chân OE\ của Eprom cho phép đọc các byte mã lệnh.
PSEN ở mức thấp trong thời gian 8051 lấy lệnh. Các mã lệnh của chương trình
được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu, được chốt vào thanh ghi lệnh bên trong 8051 để
giải mã lệnh. Khi 8051 thi hành chương trình trong ROM nội PSEN ở mức cao.
ALE ( Address Latch Enable ):
Khi 8051 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, Port 0 có chức năng là bus địa chỉ và dữ
liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ. Tín hiệu ra ALE ở chân thứ 30 dùng
làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối chúng
với IC chốt
Tín hiệu ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian port 0 đóng vai trò là
địa chỉ thấp nên chốt địa chỉ hoàn toàn tự động.
EA \ ( External Access): Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 thường được mắc lên mức
1 hoặc mức 0. Nếu ở mức 1, 8051 thi thành chương trình từ ROM nội. Nếu ở mức 0,
8051 thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng. Chân EA\ được lấy làm chân cấp
nguồn 21V khi lập trình cho Eprom trong 8051.
RST ( Reset): Khi ngõ vào tín hiệu này chưa lên mức cao ít nhất 2 chu kỳ máy,

các thanh ghi bên trong dc nạp nhưng giá trị thích hợp để khởi động hệ thống. Khi cấp
điện mạch phải tự động reset.
Các ngõ vào bộ dao động X1, X2 :
Bộ tạo dao động được tích hợp bên trong 8051. Khi sử dụng 8051, người ta chỉ
cần nối thêm tụ thạch anh và các tụ. Tần số tụ thạch anh thường là 12 Mh
b. Cấu trúc bên trong của 8051
b1. Sơ đồ khối bên trong 8051:
SVTH : Tạ Trung Hà Page 14
T1
T0
Điều khiển ngắtCác thanh ghi khác128 byte RAM
MRO nội
CPU
Oscillator Điều Khiển bus
Các port I/O
Port nối <ếp
Port noái <eáp
Timer 0
Timer 1
Timer 2
INT0
INT1
EA
RST
PSEN
ALE
P0 P2 P1 P3
TxD RxD
T2 EXTERNAL
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan

b2. Khảo sát các khối nhớ bên trong 8051:
* Tổ chức bộ nhớ :
SVTH : Tạ Trung Hà Page 15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
SVTH : Tạ Trung Hà Page 16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
Bộ nhớ bên trong 8051 bao gồm ROM và RAM. RAM bao gồm nhiều thành
phần : phần lưu trư đa dụng, phần lưu trữ địa chỉ hóa từng bít, các bank thanh ghi và
các thanh ghi chức năng đặc biệt.
8051 có bộ nhớ theo các trúc Harvard : có những vùng nhớ riêng biệt cho
chương trình và dữ liệu. Chương trình và dữ liệu có thể chưa bên trong 8051 nhưng
8051 vẫn có thể kết nối vói 64 k byte bộ nhớ chương trình và 64k byte bộ nhớ dữ liệu
mở rộng.
Ram bên trong 8051 được chia như sau :
- Các bank thanh ghi có địa chỉ từ 00H đến 1FH.
- Ram địa chỉ hóa từng bít 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.
-Ram đa dụng :
Mọi địa chỉ trong vùng ram đa dụng đều có thể được truy xuất tự do dùng kiểu
địa chỉ trực tiếp hay gián tiếp. Ví dụ để đọc nội dung ổ nhớ ở địa chỉ 5FH của ram nội
vào thanh ghi tích lũy A: MOV A,5FH.
Hoặc truy xuất dùng cách địa chỉ gián tiếp qua R0 hay R1. Ví dụ 2 lệnh sau sẽ thi hành
cùng nhiệm vụ như lệnh ở trên :
MOV R0, #5FH
MOV A, @ R0
-Ram có thể truy xuất từng bit :
8051 chứa 210 bit được địa chỉ hóa từng bít, trong đó 128 bit chứa ở các byte
có địa chỉ từ 20H đến 2FH, các bit còn lịa chứa trong nhóm thanh ghi chức năng đặc
biệt.

SVTH : Tạ Trung Hà Page 17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
Ý tưởng truy xuất từng bit bằng phần mềm là một đặc tính mạnh của vi điều
khiển nói chung. Các bit có thể được đặt, xóa, and, or, với 1 lệnh đơn. Ngoài ra các
port cũng có thể truy xuất được từng bít làm đơn giản phần mềm xuất nhập từng bit.
Ví dụ để đặt bit 67H ta dùng lệnh sau : SETB 67H.
-Các bank thank ghi :
Bộ lênh 8051 hỗ trợ thanh ghi có tên là R0 đến R7 và theo mặc định ( sau khi
reset hệ thống), các thanh ghi này ở các địa chỉ 00H đến 07H. Lệnh sau đây sẽ đọc nội
dung ở địa chỉ 05H vào thanh ghi tích lũy: MOV A,R5.
Đây là lệnh 1byte dùng địa chỉ thanh ghi. Tuy nhiên có thể thi hành bằng lệnh 2
byte dùng địa chỉ trực tiếp nằm trong byte thứ 2: MOV A,05H.
Lệnh dùng các thanh ghi R0 đến R7 thì sẽ ngắn hơn và nhanh hơn nhiều so với
lệnh tương úng dùng địa chỉ trực tiếp.
Bank thanh ghi tích cực bằng cách thay đổi các bit trong từ trạng thái chương
trình ( PSW). Giả sử thanh ghi thứ 3 đang được truy xuất, lệnh sau đây sẽ di chuyển
nội dung của thanh ghi A vào ô hớ Ram có địa chỉ 18H: MOV R0,A.
*Các thanh ghi có chức năng đặc biệt :
8051 có 21 thanh ghi chức năng đặc biệt ( SFR: Special Funtion Register ) ở vùng trên
của RAM nội từ địa chỉ 80H đến FFh.
Chú ý : tất cả 128 địa chỉ từ 80H đến FFH không được định nghĩa, chỉ có 21 thanh ghi
chức năng đặc biệt đươc định nghĩa sẵn các địa chỉ.
-Thanh ghi trạng thái chương trình:
Thanh ghi trạng thái chương trinh PSW ( Program Starus Word) ở địa chỉ DOH chứa
các bit trạng thái như bảng sau :
Bit Ký Hiệu Địa chỉ Ý nghĩa
SVTH : Tạ Trung Hà Page 18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
PSW.7
PSW.6

PSW.5
PSW.4
PSW.3

PSW.2
PSW.1
PSW.0
CY
AC
F0
RS1
RS0
0V
_
P
D7H
D6H
D5H
D4H
D3H
D2H
D1H
D0H
Cờ nhớ
Cờ nhớ Phụ
Cờ 0
Bit 1 chọn bank thanh ghi
Bit 0 chọn bank thanh ghi
00=bank 0: địa chỉ 00H –
07H

01=bank 1: địa chỉ 08H –
0FH
10=bank 2: địa chỉ 10H –
1FH
11=bank 3: địa chỉ 18H –
1FH
Cờ tràn
Dự trữ
Cờ parity chẵn lẻ
+ Cờ Nhớ :
C = 1 nếu phép toán cộng có tràn hoặc phép toán trừ có mượn và ngược lại
C= 0. Ví dụ nếu thanh ghi A có giá trị FF thì lệnh sau :
ADD A, #1
Phép cộng này có tràn nên bit C = 1 và kết quả trong thanh ghi A = 00H
Cờ nhớ có thể xem là thanh ghi 1 bit cho các lẹnh luận lý thi hành trên bit.
ANL C, 25H
SVTH : Tạ Trung Hà Page 19
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
+ Cờ nhớ phụ :
Khi cộng các số BCD, cờ nhớ phụ AC = 1 nếu kết quả 4 bit thấp trong khoảng 0AH
đến 0FH. Ngược lại AC =0.
+ Cờ 0 :
Cờ 0 là một bit cờ đa dụng dành cho các ứng đụng của người dùng.
+ Các bít chọn bank thanh ghi truy xuất :
Các bit chọn bank thanh ghi ( RS0 và RS1) xác định bank thanh ghi được truy
xuất.Chúng được xóa sau khi reset hệ thống và được thay đổi bằng phần mềm nếu cần.
Ví dụ lệnh sau cho phép bank thanh ghi 3 và di chuyển nội dung của bank thanh ghi
R7 (địa chỉ bye 1FH) vào thanh ghi A :
SETB RS1
SETB RS0

MOV A,R7
-Thanh ghi B:
Thanh ghi B ở địa chỉ F0H được dùng cùng với thanh ghi tích lũy A cho các
phép toán nhân chia. Lệnh MUL AB sẽ nhân các giá trị không dấu 8 bit trong A và B
rồi trả kết quả về 16 bit trong A (byte thấp) và B (byte cao). Lệnh DIV AB sẽ chia A
cho B rồi trả kết quả nguyên trong A và phần dư trong B. Thanh ghi cũng có thể xem
như thanh ghi đệm đa dụng.
-Con trỏ ngăn xếp :
Con trỏ ngăn xếp SP là một thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 18h. Nó chứa địa chỉ của
byte dữ liệu hiện hành trên đỉnh của ngăn xếp. Các lệnh trên ngăn xếp bao gồm các
lệnh cất dữ liệu vào ngăn xếp và lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp. Lệnh cất dữ liệu vào
ngăn xếp sẽ làm tăng SP trước khi ghi dữ liệu và lệnh lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp sẽ
SVTH : Tạ Trung Hà Page 20
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
làm giảm SP. Ngăn xếp của 8051 được giữ trong Ram nội và giới hạn các địa chỉ có
thể truy xuất bằng địa chỉ gián tiếp, chúng là 128 byte đầu của 8051.
Để khởi động SP với ngăn xếp bắt đầu tại địa chỉ 60H, các lệnh sau đây được dùng:
MOV SP,# 5FH
Khi reset 8051, SP sẽ mang giá trị mặc định là 07H và dữ liệu đầu tiên sẽ được cất vào
ô nhớ ngăn xếp có địa chỉ là 08h.Ngăn xếp được truy xuất trực tiếp bằng các lệnh
PUSH và POP để lưu trữ tạm thời và lấy lại dữ liệu hoặc truy xuất ngầm bằng lệnh gọi
chương trình con ACALL, LCALL và các lệnh trở về ( RET. RETI) để lưu trữ giá trị
của bộ đếm chương trình khi bắt đầu thực hiện trương trình con và lấy lại khi kết thúc
chương trình con.
-Các thanh ghi port xuất nhập :
Các port của 8051 bao gồm port 0 ở địa chỉ 80H, port ở địa chỉ 90h, port 2 ở địa chỉ
A0H, và port 3 ở địa chỉ B0H. Tất cả các port này đều có thể truy xuất từng bit nên rất
thuận tiện trong khả năng giao tiếp.
-Các thanh ghi timer :
8051 có chứa 2 bộ định thời đếm 16 bit được dùng cho việc định thời hoặc đếm

sự kiện. Timer 0 ở địa chỉ 8AH ( TL0: byte thấp ) và 8CH (TH0: byte cao).Timer 1 ở
địa chỉ 8BH (TL 1: byte thấp) và 8DH (TH1: byte cao). Việc khởi động timer được Sét
bởi 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.
-Các thanh ghi port nối tiếp :
8051 chứa một port nối tiếp dành cho việc trao đổi thông tin với các thiết bị nối
tiếp như máy tính, modem hoặc giao tiếp nối tiếp với các IC khác. Một thanh ghi gọi
là bộ đếm dữ liệu nối tiếp (SBUF) ở địa chỉ 99h sẽ giữ cả 2 dữ liệu truyền và dữ liệu
nhận.Khi truyền dữ liệu thì ghi trên SBUF, khi nhận dữ liệu thì đọc SBUF. Các mode
SVTH : Tạ Trung Hà Page 21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
vận hành khác nhau được lập trình qua thanh ghi điều khiển port nối tiếp SCON ở địa
chỉ 98H.
-Các thanh ghi ngắt:
8051 có cấu trúc 5 nguồn ngắt, 2 mức ưu tiên.Các ngắt bị cấm sau khi reset hệ
thống và sẽ được cho phép bằng việc ghi thanh ghi cho phép ngắt (IE) ở địa chỉ A8H,
cả 2 thanh ghi được địa chỉ hóa từng bit.
-Thanh ghi điều khiển công suất:
Thanh ghi điều khiển công suất (PCON) ở địa chỉ 87H chứa các bít điều khiển.
-Tín hiệu Reset:
8051 có ngõ vào reset RST tác động ở mức cao trong khoảng thời gian 2 chu
kỳ, sau đó xuống mức thấp để 8051 bắt đầu làm việc.RST có thể kích bằng tay bằng
một phím nhấn thường mở, sơ đồ mạch reset như hình trên.
Sau khi reset hệ thống được tóm tắt như sau:
Thanh ghi Nội Dung
Đếm Chương trình PC
Thanh ghi tích luỹ A
Thanh ghi B
Thanh ghi trạng thái
SP

DPTR
0000H
00H
00H
00H
07H
0000H
SVTH : Tạ Trung Hà Page 22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
Port 0 đến Port 3
IP
IE
Các thanh ghi định thời
FFH
XXX0000 B
0XX00000 B
00H
Thanh ghi quan trọng nhất là thanh ghi bộ đếm chương trình PC được Reset tại
địa chỉ 0000H. Khi ngõ vào RST xuống mức thấp, chương trình luôn bắt đầu tại địa
chỉ 0000H của bộ nhớ chương trình. Nội dung của Ram trong chip không bị thay đổi
bởi tác động của ngõ vào Reset
c. Hoạt động thanh ghi TIMER
8051 có hai timer 16 bit , mỗi timer có bốn cách làm việc.Người ta sử dụng các timer
để :
- Định khoảng thời gian.
- Đếm sự kiện.
- Tạo tốc độ baud cho port nối tiếp trong 8051.
Trong các ứng dụng định khoảng thời gian, người ta lập trình timer ở những khoảng
đều đặn và đặt cờ tràn timer. Cờ được dùng để đồng bộ hóa chương trình để thực
hiện một tác động như kiển tra trạng thái của các ngõ vào hoặc gửi sự kiện ra các

ngõ ra.Các ứng dụng khác có thể sử dụng việc tạo xung nhịp đều đặn của timer để
đo thời gian trôi qua giữa hai sự kiện ( ví dụ đo độ rộng xung ).
SVTH : Tạ Trung Hà Page 23
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
Truy xuất các timer của 8051 dùng sau thanh ghi chức năng đặc biệt cho trong bảng
sau :
Thanh ghi chế độ timer (TMOD):
SVTH : Tạ Trung Hà Page 24
SFR Mục Đích Địa chỉ Địa chỉ hóa từng bit
TCON Điều khiển Timer 88H Có
TMOD Chế độ Timer 89H Không
TL0 Byte thấp của Timer 0 90H Không
TL1 Byte thấp của Timer 1 91H Không
TH0 Byte cao của Timer 0 92H Không
TH1 Byte cao của Timer 1 93H Không
Các thanh ghi chức năng của timer trong 8031.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan
Thanh ghi TMOD chứa hai nhóm 4 bit dùng để đặt chế độ làm việc cho Timer 0, và
Timer 1:
Thanh Ghi điều khiển timer (TCON).
Thanh ghi TCON chứa các bit trạng thái và các bit điều khiển cho Timer 1, Timer 0.
SVTH : Tạ Trung Hà Page 25
Bit Tên Time
r
Mô Tả
7 GATE 1 Bit mở cổng, khi lên 1 timer chỉ chạy khi INT1 ở mức
cao
6 C/T 1
Bit chọn chế độ Count/Timer
1 = bộ đếm sự kiện

0 = bộ định khoảng thời gian
5 M1 1 Bit 1 của chế độ mode
4 M0 1 Bit 0 của chế độ mode
3 GATE 0 Bít mở cổng, khi lên 1 timer chỉ chạy khi INT0 ở mức
cao
2 C/T 0
Bit chọn chế độ Count/Timer
1 M1 0 Bit 1 của chế độ mode
0 M0 0 Bit 0 của chế độ mode
Tóm tắt thanh ghi chức năng TMOD.