Vi Mạch MCS 51 - Ứng Dụng Thực Tế part 4 pptx

Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển.

Giáo trình thực hành vi xử lý. 28 Biên soạn: Phạm Quang Trí
J31 (CTRL MOTOR): ngõ vào nhận tín hiệu điều khiển hai động cơ bước từ vi điều khiển; J30 (STEPPER 1),
J32 (STEPPER 2): ngõ ra điều khiển của hai động cơ bước.

Lưu ý để khối này hoạt động ta cần phải cấp nguồn cho khối thông qua đầu nối J105 (POWER).

• Ứng dụng:

o Thí nghiệm phương pháp kết nối động cơ bước với vi điều khiển.
o Thí nghiệm ứng dụng điều khiển động cơ bước.

1.2.14 Khối Serial EEPROM:

• Sơ đồ nguyên lý:

A0
VCC
J112
POWER
1
2
3
A1
GND
+5V
VCC
A2
J49
ADDR EEPROM

1
2
3
SDA
J50
CTRL EEPROM
1
2
3
10. KHOÁI SERIAL EEPROM
WP
SCL
U27 AT24C04
1
2
3
4
5
6
7
8
A0
A1
A2
GND
SDA
SCL
WP
VCC
C25

104
GND
VCC


• Sơ đồ bố trí linh kiện:



• Giới thiệu chung:

Khối được thiết kế trên nền tảng vi mạch bộ nhớ giao diện nối tiếp 2 dây, AT24C04, có dung lượng là 4 KB
(512 x 8 bit). Khối được thiết kế nhằm mục đích giúp người sử dụng có thể thí nghiệm các phương pháp ghi/đọc dữ
liệu giữa vi điều khiển với Serial-Eeprom.

J49 (ADDR EEPROM): ngõ vào địa chỉ của bộ nhớ; J50 (CTRL EEPROM): các tín hiệu điều khiển của
Eeprom như ngõ vào dữ liệu nối tiếp, xung clock nối tiếp và tín hiệu chống ghi vào bộ nhớ.

Lưu ý để khối này hoạt động ta cần phải cấp nguồn cho khối thông qua đầu nối J112 (POWER).
Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển.

Giáo trình thực hành vi xử lý. 29 Biên soạn: Phạm Quang Trí
• Ứng dụng:

o Thí nghiệm phương pháp kết nối Serial-Eeprom với vi điều khiển.
o Thí nghiệm các phương pháp ghi/đọc dữ liệu giữa vi điều khiển với Serial-Eeprom.

1.2.15 Khối cảm biến nhiệt:

• Sơ đồ nguyên lý:

R151
39K
C55
104
R134
10K
J135
POWER
1
2
3
4
-VCC
C54
104
VCC
J96
V1
1
2
R136
10K
-VCC
VCC
R137
20K
-
+
U43

OP07
3
2
6
7 4
81
-
+
U40
OP07
3
2
6
7 4
81
-
+
U39
OP07
3
2
6
7 4
81
VCC
D44
LM335
C53
104
-VCC

V1
V1
VCC
R135
39K
V2
VCC
R133
20K
VCC
V2
19. KHOÁI CAÛM BIEÁN NHIEÄT
C56
10u
J92
V2
1
2
-VCC
R124 39K
VCC
C52
10u
J93
V OUT
1
2


• Sơ đồ bố trí linh kiện:

Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển.

Giáo trình thực hành vi xử lý. 30 Biên soạn: Phạm Quang Trí
• Giới thiệu chung:

Để mở rộng các ứng dụng giao tiếp giữa vi điều khiển (môi trường số) với môi trường bên ngoài (môi trường
tương tự) và các ứng dụng mang tính thực tế hơn. Vì thế, trên khối được chuẩn bị sẵn khối cảm biến nhiệt với độ
phân giải là 0,5V để người sử dụng có thể nghiên cứu thiết kế và lập trình điều khiển các hệ thống đo nhiệt độ môi
trường và khống chế nhiệt độ bằng vi điều khiển.

J93 (V OUT): điện áp (tương tự) ngõ ra của khối cảm biến nhiệt; J92 (V2): ngõ vào của điện áp so sánh; J96
(V1): ngõ vào của tín hiệu từ cảm biến nhiệt LM335.

LM335 là cảm biến nhiệt độ có thể hoạt động đến 150
O
C. Tương ứng với nhiệt độ 0
O
K thì LM335 cho ra điện
áp 0V. Cứ tăng 1
O
C thì điện áp ra tăng 10mV. Như vậy, với 0
O
C thì điện áp ra là 2,73V. Để dễ dàng cho việc xử lý
chương trình thì với 0
O
C điện áp ra nên là 0V. Muốn vậy cần có thêm mạch khuếch đại hiệu để trừ bớt đi 2,73V.

Điện áp ngõ ra tại J93 V OUT = AV(V1 – V2). Suy ra, điện áp ngõ ra thay đổi 10AV (mV) khi nhiệt độ thay
đổi 1
O
C.

Độ phân giải cần thiết là 0,5
O
C nên điện áp thay đổi khi nhiệt độ thay đổi 1
O
C phải bằng 2 lần độ phân giải của
ADC 0809:

10AV (mV) = 2 x 19,6 (mV) → AV = 3,92 → chọn RF = R
124
= 39K và RI = R
134
= 10K

Tiến hành cân chỉnh mạch: chỉnh biến trở R137 sao cho V1 = 2,73 + 0,01 x t
O
C (V). Trong thực tế để chính xác
thì ta nhúng LM335 vào nước đá đang tan (0
O
C). Chỉnh biến trở R133 sao cho V2 = 2,73 V.

Chú ý: nhiệt độ sau khi qua khối cảm biến nhiệt sẽ tạo ra một điện áp tại J93 (V OUT) có giá trị là 39 * t
O
C
(mV). Với độ phân giải của ADC 0809 là 19,6 mV thì điện áp trên sau khi qua ADC 0809 sẽ có giá trị là 39 * tOC /
19,6 ≈ 2 * t

O
C.

Lưu ý để khối này hoạt động ta cần phải cấp nguồn cho khối thông qua đầu nối J135 (POWER).

• Ứng dụng:

o Thí nghiệm ứng dụng đo nhiệt độ môi trường bằng vi điều khiển.
o Giả lập tín hiệu tương tự cung cấp cho khối ADC.

Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển.

Giáo trình thực hành vi xử lý. 31 Biên soạn: Phạm Quang Trí
1.2.16 Khối đệm dữ liệu:

• Sơ đồ nguyên lý:

GND
IN6
OUT3
U32 ULN2803
10 9
1
2
3
4
5
6
7
8

18
17
16
15
14
13
12
11
COM GND
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
J78
INPUT 4
1
2
3

4
5
6
7
8
OUT4
OUT0
OUT4
IN5
C32
104
IN7
IN7
OUT7
OUT5
U30 ULN2803
10 9
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14

13
12
11
COM GND
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
IN1
IN2
IN4
IN2
+5V
OUT0
IN1
OUT3
OUT7
IN0

IN4
J68
INPUT 3
1
2
3
4
5
6
7
8
IN6
+5V
OUT0
IN5
IN3
OUT1
IN7
IN6
OUT1
U31 ULN2803
10 9
1
2
3
4
5
6
7
8

18
17
16
15
14
13
12
11
COM GND
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
IN2
C29
104
OUT1
IN3

IN3
+5V
OUT4
OUT0
IN2
OUT6
VCC
OUT3
IN1
OUT7
OUT2
J79
OUTPUT 4
1
2
3
4
5
6
7
8
IN0
IN5IN5
IN0
J69
OUTPUT 3
1
2
3
4

5
6
7
8
OUT5
13. KHOÁI ÑEÄM DÖÕ LIEÄU
IN1
C33
104
OUT1
J53
INPUT 1
1
2
3
4
5
6
7
8
IN3
J54
OUTPUT 1
1
2
3
4
5
6
7

8
IN4
OUT3
OUT6
IN0
OUT5
J61
INPUT 2
1
2
3
4
5
6
7
8
OUT4IN4
OUT2
+5V
+5V
U28 ULN2803
10 9
1
2
3
4
5
6
7
8

18
17
16
15
14
13
12
11
COM GND
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
OUT6
OUT7
IN6
OUT5
C34

104
J62
OUTPUT 2
1
2
3
4
5
6
7
8
OUT2
IN7
J109
POWER
1
2
3
GND
OUT2
OUT6


• Sơ đồ bố trí linh kiện:



Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển.

Giáo trình thực hành vi xử lý. 32 Biên soạn: Phạm Quang Trí

• Giới thiệu chung:

Trong trường hợp các port xuất nhập của vi điều khiển cần phải điều khiển những thiết bị công suất lớn hoặc
phải điều khiển cùng lúc nhiều thiết bị trên một port. Lúc này đòi hỏi cần phải có các bộ khuếch đại dòng điện ngõ
ra tại các port xuất nhập của vi điều khiển thì nó mới có thể đáp ứng được công việc điều khiển nêu trên.

Trên mô hình thí nghiệm được thiết kế sẵn bốn bộ đệm dữ liệu có chức năng khuếch đại các dòng điện tại ngõ
vào của chúng. Dòng điện tại ngõ ra là khoảng 300 - 500 mA. Lưu ý một điều rất quan trọng trong khối này là các
bộ đệm ULN2803 sử dụng ở đây là các bộ đệm có đảo.

J53, J68, J61, J78 (INPUT): ngõ vào của các bộ đệm dữ liệu; J54, J69, J62, J79 (OUTPUT): ngõ ra của các bộ
đệm dữ liệu (ngõ ra có đảo trạng thái so với ngõ vào).

Lưu ý để khối này hoạt động ta cần phải cấp nguồn cho khối thông qua đầu nối J109 (POWER).

• Ứng dụng:

o Được sử dụng để thực hiện việc kết nối giữa các thiết bị ngoại vi công suất cao với chip vi điều
khiển.
o Khuếch đại dòng điện điều khiển cung cấp cho các thiết bị công suất cao.
o Lưu ý khối này là khối khuếch đại đệm đảo.

Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển.

Giáo trình thực hành vi xử lý. 33 Biên soạn: Phạm Quang Trí
1.2.17 Khối giải mã:

• Sơ đồ nguyên lý:

D

J28
DECODER 2-4
1
2
B
F
B
SEL6
SEL B
SEL2
SEL A
4. KHOÁI GIAÛI MAÕ
E
U15A 74139
2
3
1
4
5
6
7
168
A
B
G
Y0
Y1
Y2
Y3
VCCGND

SEL1
J36
POWER
1
2
3
C5
104
VCC
U13 7447
7
1
2
6
4
5
3
13
12
11
10
9
15
14
16
8
D0
D1
D2
D3

BI/RBO
RBI
LT
A
B
C
D
E
F
G
VCC
GND
C
C1
104
SEL3
C
B
VCC
DP
VCC
U14 74138
1
2
3
15
14
13
12
11

10
9
7
16
8
6
4
5
A
B
C
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
VCC
GND
G1
G2A
G2B
DP
C
J17
7SEG OUT 2
1
2

3
4
5
6
7
8
G
SEL0
VCC
D
B
A
SEL2
D
SEL C
G
VCC
SEL1
SEL A
J21
7SEG OUT 4
1
2
3
4
5
6
7
8
SEL0

SEL3
J19
7SEG OUT 3
1
2
3
4
5
6
7
8J20
BCD IN 3-4
1
2
3
4
5
6
7
8
SEL5
F
J14
7SEG OUT 1
1
2
3
4
5
6

7
8
U11 7447
7
1
2
6
4
5
3
13
12
11
10
9
15
14
16
8
D0
D1
D2
D3
BI/RBO
RBI
LT
A
B
C
D

E
F
G
VCC
GND
SEL A
D
VCC
DP
VCC
VCC
C
F
VCC
SEL2
GND
C
C
A
SEL B
VCC
J24
DECODER 2-4
1
2
C
E
CD
VCC
VCC

SEL1
C3
104
U12 7447
7
1
2
6
4
5
3
13
12
11
10
9
15
14
16
8
D0
D1
D2
D3
BI/RBO
RBI
LT
A
B
C

D
E
F
G
VCC
GND
A
U15B 74139
14
13
15
12
11
10
9
A
B
G
Y0
Y1
Y2
Y3
SEL B
D
D
J16
BCD IN 1-2
1
2
3

4
5
6
7
8
A
A
C2
104
SEL0
D
G
VCC
C4
104
U10 7447
7
1
2
6
4
5
3
13
12
11
10
9
15
14

16
8
D0
D1
D2
D3
BI/RBO
RBI
LT
A
B
C
D
E
F
G
VCC
GND
B
G
B
+5V
A
VCC
DP
GND
SEL3
E
J25
DECODER OUT

1
2
3
4
VCC
J29
DECODER OUT
1
2
3
4
SEL7
B
F
E
C6
104
J22
DECODER 3-8
1
2
3
AA
J23
DECODER OUT
1
2
3
4
5

6
7
8
B
SEL4


• Sơ đồ bố trí linh kiện:



Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển.

Giáo trình thực hành vi xử lý. 34 Biên soạn: Phạm Quang Trí
• Giới thiệu chung:

Mô hình thí nghiệm này được thiết kế sẵn một bộ giải mã 3 sang 8 (U14 - 74138), hai bộ giải mã 2 sang 4 (U15
- 74139) và bốn bộ giải mã BCD sang 7 đoạn (U10 U13 - 7447). Mục đích chính của các bộ giải mã này là sử
dụng kết hợp với khối LED 7 đoạn để sinh viên có thể thiết kế, thí nghiệm và tìm hiểu về các phương pháp điều
khiển LED 7 đoạn từ đơn giản (điều khiển trực tiếp) đến phức tạp (điều khiển theo kiểu quét LED). Một số phương
pháp điều khiển LED 7 đoạn như (cấu trúc của các phương pháp này có thể xem ở phần sau hoặc xem trong tài liệu
“Hướng dẫn sử dụng phần mềm mô phỏng MCS-51 Topview Simulator”):

o Chế độ hiển thị không đa hợp với ngõ vào BCD (Non Multiplexed displays with BCD inputs).
o Chế độ hiển thị không đa hợp với ngõ vào 7 đoạn (Non Multiplexed displays with 7 segment
inputs).
o Chế độ hiển thị đa hợp ngõ vào BCD với bộ đa hợp bên trong (Multiplexed BCD input displays
with internal multiplexer).
o Chế độ hiển thị đa hợp ngõ vào 7 đoạn với bộ đa hợp bên trong (Multiplexed 7 segment input
displays with internal multiplexer).

o Chế độ hiển thị đa hợp ngõ vào BCD với bộ đa hợp bên ngoài (Multiplexed BCD input displays
with external multiplexer).
o Chế độ hiển thị đa hợp ngõ vào 7 đoạn với bộ đa hợp bên ngoài (Multiplexed 7 segment input
displays with external multiplexer).

J16 (BCD IN 1-2): ngõ vào của hai tín hiệu mã BCD (4 bit cao và 4 bit thấp); J14, J17 (7 SEG OUT 1, 7 SEG
OUT 2): ngõ ra của tín hiệu mã 7 đoạn tương ứng. Tương tự như vậy cho J20 và J19, J21.

J22 (DECODER 3-8): các ngõ vào của bộ giải mã 3 sang 8; J23 (DECODER OUT): các ngõ ra của bộ giải mã
3 sang 8.

J24, J28 (DECODER 2-4): các ngõ vào của bộ giải mã 2 sang 4; J25, J29 (DECODER OUT): các ngõ ra của
bộ giải mã 2 sang 4.

Lưu ý để khối này hoạt động ta cần phải cấp nguồn cho khối thông qua đầu nối J36 (POWER).

• Ứng dụng:

o Cung cấp bộ giải mã BCD sang 7 đoạn.
o Cung cấp bộ giải mã 2 sang 4 hoặc bộ giải mã 3 sang 8.
o Thí nghiệm phương pháp kết nối khối LED 7 đoạn trực tiếp hoặc kết nối có thông qua các bộ giải
mã với khối vi điều khiển.

Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển.

Giáo trình thực hành vi xử lý. 35 Biên soạn: Phạm Quang Trí
1.2.18 Khối ADC:

• Sơ đồ nguyên lý:

CS0809
IN1
GND
U54A
7402
2
3
1
147
IN4
IN3
A0
U52 ADC0809
10
9
7
17
14
15
8
18
19
20
21
6
22
11
13
12
16

26
27
28
1
2
3
4
5
25
24
23
CLK
OE
EOC
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
START
ALE
VCC
GND
REF+
REF-
IN0
IN1

IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
A0
A1
A2
C66
104
J118
CS0809
1
2
GND
WR
IN5
D0
+5V
A1
CS0809
VCC
U54B
7402
5
6
4
D6
CLK750K

VCC
22. KHOÁI ADC
J113
DIGITAL OUT
1
2
3
4
5
6
7
8
D5
VCC
D34
POWER
1
2
3
D7
C65
104
D2
RD
VCC
D4
IN0
D1
IN6
A2

IN7
J112
ANALOG IN
1
2
3
4
5
6
7
8
IN2
VCC
D3


• Sơ đồ bố trí linh kiện:



• Giới thiệu chung:

Nhằm mục đích giúp sinh viên có thể nghiên cứu, thiết kế và tìm hiểu về nguyên lý chuyển đổi tín hiệu tương
tự sang tín hiệu số và ứng dụng của các vi mạch ADC trong thực tế. Từ đó có thể dễ dàng và thuận tiện trong việc
thiết kế được các hệ thống chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số dùng vi điều khiển kết hợp vi mạch ADC.

Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển.

Giáo trình thực hành vi xử lý. 36 Biên soạn: Phạm Quang Trí
Trên mô hình thí nghiệm đã thiết kế sẵn một vi mạch ADC 0809, là một vi mạch chuyển đổi tương tự – số 8 bit

có 8 ngõ vào tín hiệu tương tự, để thực hiện việc chuyển đổi tín hiệu này. J112 (ANALOG IN): các ngõ vào tín
hiệu tương tự (có 8 ngõ vào); J113 (DIGITAL OUT): ngõ ra tín hiệu số 8 bit; J118 (CS 0809): ngõ vào cho phép
ADC hoạt động. Việc chọn lựa ngõ vào của tín hiệu tương tự sẽ do khối vi điều khiển quyết định thông qua các
đường địa chỉ A0 A2. Quá trình thực hiện chuyển đổi và đưa dữ liệu tới vi điều khiển sẽ do khối vi điều khiển
quản lý thông qua hai tín hiệu RD\ và WR\. Tần số lấy mẫu của chip ADC là 750KHz được lấy từ bộ chia tần trong
khối vi điều khiển.

Lưu ý để khối này hoạt động ta cần phải cấp nguồn cho khối thông qua đầu nối D34 (POWER).

• Ứng dụng:

o Thí nghiệm phương pháp kết nối vi mạch ADC với vi điều khiển.
o Thí nghiệm phương pháp chuyển đổi dạng tín hiệu từ tương tự sang số sử dụng vi mạch ADC0809.

1.2.19 Khối DAC:

• Sơ đồ nguyên lý:

R146
2K7
U55 DAC0808
12
11
10
9
8
7
6
5
14

15
2
4
16
3
13
A8
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
VR+
VR-
/IOUT
IOUT
COMP
V-
V+
VCC
J120
ANALOG OUT
1
2
D45
5V1
C74
104

R142
10K
-
+
U56
LM741
3
2
6
7
1
4
5
D3
ANALOG
+12V
C71
10u
D4
21. KHOÁI DAC
-VCC
R141
2K7
R143
2K7
D1
D6
C70
104
R150

2K7
D0
D5
C73
104
D7
R145
10K
D2
+12V
R144
2K7
J119
DIGITAL IN
1
2
3
4
5
6
7
8
C72
104
ANALOG
-12V