Ứng dụng vi điều khiển MCS51 thiết kế mạch điều khiển và giám sát một số thiết bị điện dân dụng

1



TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KHAI THÁC THỦY SẢN
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG


BẢN NHẬN XÉT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên: Trương Thế Vinh MSSV: 4913024063
Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện Tử Niên khoá: 2007-2011
Giảng viên hướng dẫn: Thầy Nhữ Khải Hoàn
Cán bộ phản biện:
1. Nội dung thiết kế luận văn tốt nghiệp :
Đề tài : “Ứng dụng VĐK MCS51 thiết kế mạch điều khiển và giám sát một số
thiết bị điện dân dụng”.
2. Nhận xét của giáo viên hướng dẫn :






ĐIỂM: (Bằng chữ: )

ĐH Nha Trang, Ngày tháng năm 2011
Cán bộ hướng dẫn

(Ký, ghi rõ họ và tên)





2



TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KHAI THÁC THỦY SẢN
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG


BẢN NHẬN XÉT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Họ và tên sinh viên: Trương Thế Vinh MSSV: 4913024063
Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện Tử Niên khoá: 2007-2011
Giảng viên hướng dẫn: Thầy Nhữ Khải Hoàn
Cán bộ phản biện:
3. Nội dung thiết kế luận văn tốt nghiệp :
Đề tài : “Ứng dụng VĐK MCS51 thiết kế mạch điều khiển và giám sát một số
thiết bị điện dân dụng”.
4. Nhận xét của cán bộ phản biện :

ĐIỂM: (Bằng chữ: )
ĐH Nha Trang, Ngày tháng năm 2011
Giáo viên phản biện
(Ký, ghi rõ họ và tên)





3



DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ
1. Danh mục bảng
STT

TÊN NỘI DUNG TRANG
1 Bảng 3.1

Chức năng các chân port P3 17
2 Bảng 3.2

Các thuộc tính VB6 25
3 Bảng 3.3 Các giá trị tốc độ baud thông dụng 26
4 Bảng 3.4

Tập lệnh LCD 28

5 Bảng 4.1

Thông số kỹ thuật bộ phát 33
6 Bảng 4.2

Thông số kĩ thuật bộ thu 38
7 Bảng 4.3

Giải thuật mã hóa phím 49
2. Danh mục hình
STT

TÊN NỘI DUNG TRANG
1 Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống điều khiển từ xa 8
2 Hình 2.2 Sơ đồ khối máy phát 10
3 Hình 2.3 Sơ đồ khối máy thu 10
4 Hình 3.1 Sơ đồ chân AT89C51 13
5 Hình 3.2 Phối ghép MCS51 với PC 19
6 Hình 3.3 Phối ghép giữa 2 MCS51 20
7 Hình 3.4 Giao tiếp giữa VĐK với DB9 thông qua RS 232 24
8 Hình 3.5 Giao tiếp giữa VĐK với LCD 27
9 Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý bộ phát 32
10 Hình 4.2 Sơ đồ mạch phát có IC mã hóa 33
11 Hình 4.3 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn phát 34
12 Hình 4.4 Sơ đồ nguyên lý khối xử lí phát 34
13 Hình 4.5 Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp máy tính 35
14 Hình 4.6 Sơ đồ nguyên lý toàn bộ phát 36
15 Hình 4.7 Sơ đồ nguyên lý mạch thu 37
16 Hình 4.8 Sơ đồ mạch thu có IC giải mã 38
17 Hình 4.9 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn thu 39

18 Hình 4.10 Sơ đồ nguyên lý khối công suất 40
19 Hình 4.11 Khối xử lí bộ thu 40
20 Hình 4.12 Sơ đồ nguyên lý khối xử lí trung tâm bộ thu 42
21 Hình 4.13 Sơ đồ nguyên lý khối quá, hạ áp 43
22 Hình 4.14 Sơ đồ nguyên lý khối giám sát thiết bị 45
23 Hình 4.15 Sơ đồ nguyên lý toàn bộ thu 46
24 Hình 4.16 Sơ đồ khối toàn hệ thống 47



4



LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới của
chúng ta đã và đang một ngày thay đổi, văn minh và hiện đại hơn. Sự phát triển
của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng lọat những thiết bị với các đặc điểm nổi bật
như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ là những yếu tố rất cần thiết góp phần
cho hoạt động của con người đạt hiệu quả cao.
Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Điện tử đã đáp
ứng được những đòi hỏi không ngừng từ các lĩnh vực công–nông-lâm-ngư nghiệp
cho đến các nhu cầu cần thiết trong họat động đời sống hằng ngày.
Một trong những ứng dụng rất quan trọng của công nghệ điện tử là kỹ
thuật điều khiển đặc biệt là điều khiển từ xa. Nó đã góp phần rất lớn trong việc
điều khiển các thiết bị từ xa.
Xuất phát từ ứng dụng quan trọng trên, em đã thiết kế và thi công mạch
điều khiển và giám sát một số thiết bị điện dân dụng.
Do thời gian và khả năng còn hạn chế nên cuốn đồ án chắc chắn không thể
tránh những thiếu sót. Kính mong sự chỉ dẫn và góp ý của tất cả thầy cô và các

bạn.

Nha Trang ngày 20/05/2011
Sinh viên thực hiện
Trương Thế Vinh






5



LỜI CẢM ƠN

Đề tài “Ứng dụng VĐK MCS51 thiết kế mạch điều khiển và giám sát một số
thiết bị điện dân dụng” tuy không phải là đề tài mới nhưng qua đó phản ánh được
sự vận dụng các kiến thức đã học một cách khoa học, tinh thần làm việc nghiêm
túc, sự tìm tòi học hỏi cùng với sự giúp đỡ chỉ dạy tận tình của thầy Nhữ Khải
Hoàn và các thầy cô trong bộ môn Điện Tử Tự Động.
Sau một thời gian làm đồ án. Em đã rút ra rất nhiều kinh nghiệm cho bản thân,
đó cũng là nhờ vào sự chỉ dạy nhiệt tình của thầy cô và sự góp ý của các bạn.
Sau cùng, một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy Nhữ Khải Hoàn và các
thầy cô trong bộ môn đã giúp đỡ em hoàn thành cuốn đồ án này. Xin cảm ơn sự
giúp đỡ của tất cả các bạn trong thời gian thực hiện đồ án.

Nha Trang
Tháng 06 năm 2011
Trương Thế vinh






6



CHÖÔNG I
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1 Giới thiệu chung về đề tài:
Điều khiển từ xa là việc điều khiển một mô hình ở một khoảng cách nào đó mà
con người không nhất thiết trực tiếp đến nơi đặt hệ thống. Khoảng cách đó tuỳ
thuộc vào từng hệ thống có mức phức tạp khác nhau, chẳng hạn như để điều khiển
từ xa một phi thuyền ta cần phải có hệ thống phát và thu mạnh, ngược lại, để điều
khiển một trò chơi điện tử từ xa ta chỉ cần một hệ thống phát và thu yếu hơn…
Những đối tượng được điều khiển có thể ở trên không gian, ở dưới đáy biển
sâu hay ở một vùng xa xôi hẻo lánh nào đó trên mặt điạ cầu.
Thế giới càng phát triển thì lĩnh vực điều khiển cần phải được mở rộng hơn.
Việc ứng dụng điều khiển từ xa vào thông tin liên lạc đã mang lại nhiều thuận lợi
cho xa hội loài người, thông tin được cập nhật hơn nhờ sự chính xác và nhanh
chóng của quá trình điều khiển từ xa trong đo lường từ xa.

Ngoài ra điều khiển từ xa còn được ứng dụng trong kỹ thuật đo lường. Trước
đây, muốn đo độ phóng xạ của lò hạt nhân thì hết sức khó khăn và phức tạp nhưng
giờ đây con người có thể ở một nơi hết sức an toàn nào đó cũng có thể đo được độ
phóng xạ của lò hạt nhân nhờ vào kỹ thuật điều khiển từ xa. Như vậy, hệ thống điều
khiển từ xa đã hạn chế được mức độ phức tạp của công việc và đảm bảo an toàn
cho con người.
Trong sinh họat hằng ngày của con người như những trò chơi giải trí (robot, xe
điều khiển từ xa …) cho đến những ứng dụng gần gũi với con người cũng được cải
tiến cho phù hợp với việc sử dụng và đạt mức tiện lợi nhất. Điều khiển từ xa đã
thâm nhập vào vấn đề này do đó cho ra những loại tivi điều khiển từ xa, đầu video,
VCD, CD,… đến các hệ thống cửa tự động trong các nhà hàng, khách sạn hoặc các
kho chứa hàng, tất cả đều được điều khiển từ xa.



7



1.2 Lý do chọn đề tài:
 Nhu cầu học tập và kế hoạch tốt nghiệp
 Sản phẩm này được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hiện nay
 Muốn tìm hiểu sâu hơn về truyền dữ liệu không dây bằng sóng vô tuyến
 Cuối cùng, xuất phát từ những ý tưởng trên nên em đã chọn đề tài: “Ứng dụng
VĐK MCS51 thiết kế mạch điều khiển và giám sát một số thiết bị điện dân dụng”.
1.3 Mục tiêu đề tài:
 Tổng quan các vấn đề nghiên cứu
 Thiết kế sơ đồ khối chức năng tổng quát
 Thiết kế sơ đồ nguyên lý các mạch điện, tính toán và lập trình chức năng mạch
 Mô phỏng và hiệu chỉnh các thông số mạch điều khiển

 Thi công mạch thật, chạy thử và hiệu chỉnh sản phẩm
1.4 Khả năng ứng dụng:
Với thiết bị điều khiển từ xa trong tay, chúng ta có thể điều khiển không dây các
thiết bị điện dân dụng ở một nơi nào đó, và từ đó có thể làm cho cuộc sống trở nên
dễ dàng, thoải mái hơn.
Với khả năng ứng dụng rộng rãi, trong tương lai, bộ điều khiển từ xa không dây
này sẽ là một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại.









8



CHƯƠNG II
LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỪ XA
2.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA:
Hệ thống điều khiển từ xa là một hệ thống cho phép ta điều khiển các thiết bị
từ một khoảng cách xa. Ví dụ hệ thống điều khiển bằng vô tuyến, hệ thống điều
khiển từ xa bằng tia hồng ngoại, hệ thống điều khiển từ xa bằng cáp quang dây dẫn.
 Sơ đồ kết cấu của hệ thống điều khiển từ xa bao gồm:

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống điều khiển từ xa
 Thiết bị phát: biến đổi lệnh điều khiển thành tin tức tín hiệu và phát đi.
 Đường truyền: đưa tín hiệu điều khiển từ thiết bị phát đến thiết bị thu.
 Thiết bị thu: nhận tín hiệu điều khiển từ đường truyền, qua quá trình biến đổi,
biến dịch để tái hiện lại lệnh điều khiển rồi đưa đến các thiết bị thi hành.
 Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống điều khiển từ xa:
- Phát tín hiệu điều khiển.
- Sản sinh ra xung hoặc hình thành các xung cần thiết.
- Tổ hợp xung thành mã.
- Phát các tổ hợp mã đến điểm chấp hành.
- Ở điểm chấp hành (thiết bị thu) sau khi nhận được mã phải biến đổi các mã
nhận được thành các lệnh điều khiển và đưa đến các thiết bị, đồng thời kiểm tra sự
chính xác của mã mới nhận.
thieát bò
phaùt
ñöôøng
truyeàn
th
ieát bò
thu



9



Do hệ thống điều khiển từ xa có những đường truyền dẫn xa nên ta cần phải
nghiên cứu về kết cấu hệ thống để đảm bảo tín hiệu được truyền đi chính xác và
nhanh chóng theo những yêu cầu sau:

2.1.1 Kết cấu tin tức:
Trong hệ thống điều khiển từ xa độ tin cậy truyền dẫn tin tức có quan hệ rất nhiều
đến kết cấu tin tức. Nội dung về kết cấu tin tức có hai phần: về lượng và về chất.
Về lượng có cách biến lượng điều khiển và lượng điều khiển thành từng loại xung
gì cho phù hợp, và những xung đó cần áp dụng những phương pháp nào để hợp
thành tin tức, để có dung lượng lớn nhất và tốc độ truyền dẫn nhanh nhất .
2.1.2 Kết cấu hệ thống:
Để đảm bảo các yêu cầu về kết cấu tin tức, hệ thống điều khiển từ xa có các yêu
cầu sau:
- Tốc độ làm việc nhanh.
- Thiết bị phải an toàn tin cậy.
- Kết cấu phải đơn giản.
- Hệ thống điều khiển từ xa có hiệu quả cao là hệ thống đạt tốc độ điều khiển cực
đại đồng thời đảm bảo độ chính xác trong phạm vi cho phép.
2.2 Các phương pháp mã hóa trong điều khiển từ xa:
Trong hệ thống truyền thông tin rời rạc hoặc truyền thông tin liên tục nhưng
đã được rời rạc hóa tin tức thường phải được biến đổi thông qua một phép biến đổi
thành số (thường là số nhị phân) rồi mã hóa và được phát đi từ máy phát. Ở máy
thu, tín hiệu phải thông qua các phép biến đổi ngược lại với các phép biến đổi trên:
giải mã, liên tục hóa …Sự mã hóa tín hiệu điều khiển nhằm tăng tính hữu hiệu và
độ tin cậy của hệ thống điều khiển từ xa, nghĩa là tăng tốc độ truyền và khả năng
chống nhiễu.


10



Trong điều khiển từ xa ta thường dùng mã nhị phân tương ứng với hệ, gồm có
hai phần tử [0] và [1]. Do u cầu về độ chính xác cao trong các tín hiệu điều

khiển được truyền đi để chống nhiễu ta dùng loại mã phát hiện và sửa sai. Mã phát
hiện và sửa sai thuộc loại mã đồng đều bao gồm các loại mã: mã phát hiện sai, mã
sửa sai, mã phát hiện và sửa sai. Dạng sai nhầm của các mã được truyền đi tùy
thuộc tính chất của kênh truyền, chúng có thể phân thành 2 lọai:
- Sai độc lập: Trong q trình truyền, do nhiều tác động, một hoặc nhiều ký hiệu
trong các tổ hợp mã có thể bị sai nhầm, nhưng những sai nhầm đó khơng liên quan
nhau.
- Sai tương quan: Được gây ra bởi nhiều nhiễu tương quan, chúng hay xảy ra
trong từng chùm, cụm ký hiệu kế cận nhau. Sự lựa chọn của cấu trúc mã chống
nhiễu phải dựa trên tính chất phân bố xác suất sai nhầm trong kênh truyền. Hiện
nay lý thuyết mã hóa phát triển rất nhanh, nhiều loại mã phát hiện và sửa sai được
nghiên cứu như: mã Hamming, mã chu kỳ, mã nhiều cấp.2.3
2.3 Sơ đồ khối của một hệ thống điều khiền từ xa:
Sơ đồ khối máy phát



Hình 2.2
Sơ đồ khối máy thu



Hình 2.3
Tín hiệu

điều khiển
Điều chế

Tín hiệu

sóng mang
Khuếch
đại phát

Khuếch
đại thu
Giải điều
chế
Khuếch
đại
Chấp
hành


11



ANTENNA
VCC
data
VCC
L2
data
R7
R
Q1
C2
3p
TRANSMIT

1
2
3
C1
7p
Q2
Y1
315m
L1R6
R
2.4 GIỚI THIỆU VỀ SÓNG ĐIỆN TỪ:
2.4.1 Định nghĩa sóng điện từ:
Sóng điện từ trường quen gọi là sóng điện từ hay gọn hơn là sóng. Sóng điện từ
là các dao động lập đi lập lại và càng lúc càng lan ra xa, nó lan truyền cũng giống
như sóng nước lan truyền trên mặt nước. Vậy, sóng điện từ cũng có các đặc tính,
như:
 Tần số của sóng: Chỉ số lần dao động đếm được trong 1 giây.
 Bước sóng: Chỉ đoạn đường sóng đi được ứng với 1 chu kỳ sóng.
 Tốc độ lan truyền: Chỉ đoạn đường sóng đi được trong 1 giây.
 Cường độ sóng: Chỉ biên độ của sóng.
 Tần số cho thấy chuyển động nhanh chậm của các dao động, còn cường độ
dùng chỉ sức mạnh yếu của sóng. Tóm lại, Bạn có thể dùng sóng điện từ để tạo liên
thông "vô tuyến" với các thiết bị đặt ở xa.
2.4.2 Phương pháp tạo ra sóng điện từ:
Người ta có thể dùng một
bóng đèn bình thường để tạo
ra sóng điện từ trường, rất đơn
giản, vì ánh sáng chính là
sóng điện từ trường, nhưng
ánh sáng là dạng sóng "hỗn

tạp", trong đó có rất nhiều tần
số rất khó phân lọc, trong khi
đó cái mà ta cần là một sóng
dạng sin có tần số cao nhưng
tần số phải thuần nhất và
khống chế được. Để có loại
sóng này dùng trong "điều khiển vô tuyến", khởi đầu người ta dùng mạch dao động


12



cộng hưởng LC, nó được kết nối bởi một cuộn dây và một tụ điện, khi mạch LC bị
kích thích, trong cuộn dây sẽ xuất hiện từ trường và trong tụ điện sẽ xuất hiện điện
trường, khi vào trạng thái cộng hưởng, từ trường trong cuộn dây L và điện trường
trong tụ C sẽ kết hợp tạo ra dạng sóng điện từ trường. Bây giờ chỉ cần dùng dây
anten cho sóng trong mạch LC phát vào không gian, chúng ta đã có tia sóng dùng
cho công việc điều khiển vô tuyến.
2.4.3 Phương thức điều khiển vô tuyến.
Khi chúng ta đã biết dùng mạch cộng hưởng LC để tạo ra các tia sóng dùng làm
sóng mang để phát vào không gian, bây giờ phải nghĩ đến cách dùng nó để đóng
mở các thiết bị đặt ở xa. Để làm được điều này, người ta phải nghĩ ra cách tạo ra
các nhóm mã lệnh và "cho điều chế" các mã lệnh này vào nằm trong sóng mang.
Tóm lại cách điều khiển các thiết bị bằng sóng vô tuyến sẽ được thực hiện như sau:
Bước 1: Ở bên phát: dùng mạch cộng hưởng LC tạo ra sóng mang có tần số ổn
định dùng làm sóng mang. Dùng mạch tạo ra tín hiệu mã lệnh và cho mã lệnh điều
chế vào sóng mang rồi cho phát vào không gian.
Bước 2: Ở bên thu: dùng mạch cộng hưởng LC làm bẩy sóng để bắt thu sóng
điện từ có trong không gian, nó đã được phát ra từ bên phát, cho giải mã để lấy ra

tín hiệu mã lệnh có trong sóng mang, dùng tín hiệu mã lệnh để đóng mở các thiết
bị.









13



CHƯƠNG III
CÁC LINH KIỆN LIÊN QUAN
3.1 Giới thiệu về họ vi điều khiển AT89C51
AT89C51 là phiên bản có Rom nằm trên Chip là bộ nhớ Flash. Phiên bản này
rất thích hợp cho các ứng dụng nhanh vì bộ nhớ Flash có thể xóa được dữ liệu chỉ
trong vài giây (chứ không phải 20 giây như 8751). Dĩ nhiên là để dùng AT89C51
cần có một bộ đốt ROM hỗ trợ bộ nhớ Flash, xong lại không cần bộ xóa, bộ nhớ
Flash được xóa bằng bộ đốt PROM. Để tiện sử dụng, hiện nay hang Atmel đang
nghiên cứu một phiên bản mới của AT89C51 có thể lập trình qua cổng COM của
máy tính và như vậy sẽ không cần bộ đốt PROM
3.1.1 Giới thiệu về cấu trúc phần cứng họ MCS-51
Đặc điểm và chức năng hoạt động của họ IC MCS-51 hoàn toàn tương tự nhau.
Ở đây giới thiệu IC AT89C51 là một IC điều khiển do hang intel của Mỹ sản xuất,
chúng có những đặc điểm như sau: Hình 3.1: Sơ đồ chân AT89C51
 4KB EFROM bên trong

 128 byte RAM nội
 4 Port xuất nhập I/O 8 bit
 Giao tiếp nối tiếp
 64 KB cùng nhớ mã ngoài
 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoài
 Xử lý bit (hoạt động trên Bit đơn)
 210 vị trí có thể định vị Bit
 4 us cho hoạt động nhân, hoạt động
chia


14



3.1.2 Các chân của chip 89C51:
3.1.2.1 Sơ đồ khối và chức năng các khối của chip 89C51:
 CPU (Central Processing Unit): Đơn vị xử lý trung tâm tính toán và điều
khiển quá trình hoạt động của hệ thống.
 OSC (Oscillator): Mạch dao động _ tạo tín hiệu xung clock cung cấp cho các
khối trong chip hoạt động.
 Interrupt control: Điều khiển ngắt _ nhận tín hiệu ngắt từ bean ngoài (INT0\,
INT1\), từ bộ định thời (TIMER0, TIMER1) và từ cổng nối tiếp (SERIAL PORT),
lần lượt đưa các tín hiệu ngắt này đến CPU để xử lý.
 Other registers: Các thanh ghi khác _ lưu trữ dữ liệu của các port xuất/nhập,
trạng thái làm việc của các khối trong chip trong suốt quá trình hoạt động của hệ
thống.
 RAM (Random Access Memory): Bộ nhớ dữ liệu trong chip lưu trữ các dữ
liệu.
 ROM (Read Only Memory): Bộ nhớ chương trình trong chip lưu trữ chương

trình hoạt động của chip.
 I/O ports (In/Out ports): Các port xuất/nhập _ điều khiển việc xuất nhập dữ
liệu dưới dạng song song giữa trong và ngoài chip thông qua các port P0, P1, P2,
P3.
 Serial port: Port nối tiếp _ điều khiển việc xuất nhập dữ liệu dưới dạng nối
tiếp giữa trong và ngoài chip thông qua các chân TxD, RxD.
 Timer 0, Timer 1: Bộ định thời 0, 1 _ dùng để định thời gian hoặc đếm sự
kiện (đếm xung) thông qua các chân T0, T1.
 Bus control: Điều khiển bus _ điều khiển hoạt động của hệ thống bus và việc
di chuyển thông tin trên hệ thống bus.
 Bus system: Hệ thống bus _ liên kết các khối trong chip lại với nhau.


15



3.1.2.2 Chức năng các chân của chip 89C51
Chip 89C51: gồm 40 chân
 2 chân nguồn cấp điện (VCC, VSS)
 32 chân xuất/nhập
 6 chân chức năng (EA, ALE, PSEN, XTAL1, XTAL2, RST)
 Port xuất/nhập 8 bit (P0.0 – P0.7)
 Port xuất/nhập 8 bit (P1.0 – P1.7)
 Port xuất/nhập 8 bit (P2.0 – P2.7)
 Port xuất/nhập 8 bit (P3.0 – P3.7)
 Port 0:
- Port 0 (P0.0 – P0.7) có số chân từ 32 – 39.
- Port 0 có hai chức năng:
• Port xuất nhập dữ liệu (P0.0 - P0.7) không sử dụng bộ nhớ ngoài.

• Bus địa chỉ byte thấp và bus dữ liệu đa hợp (AD0 – AD7) có sử dụng bộ nhớ
ngoài.
* Lưu ý: Khi Port 0 đóng vai trò là port xuất nhập dữ liệu thì phải sử dụng các
điện trở kéo lên bên ngoài.
- Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 0 đóng vai trò là ngõ vào của dữ liệu
(D0  D7)
 Port 1:
- Port 1 (P1.0 – P1.7) có số chân từ 1 – 8.
- Port 1 có một chức năng:
• Port xuất nhập dữ liệu (P1.0 – P1.7) _ sử dụng hoặc không sử dụng bộ nhớ
ngoài.
- Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 1 đóng vai trò là ngõ vào của địa chỉ
byte thấp (A0 – A7)


16



 Port 2:
- Port 2 (P2.0 – P2.7) có số chân từ 21 – 28.
- Port 2 có hai chức năng:
• Port xuất nhập dữ liệu (P2.0 – P2.7) _ không sử dụng bộ nhớ ngoài.
• Bus địa chỉ byte cao (A8 – A15) _ có sử dụng bộ nhớ ngoài.
- Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 2 đóng vai trò là ngõ vào của địa chỉ
byte cao (A8 – A11) và các tín hiệu điều khiển
 Port 3:
- Port 3 (P3.0 – P3.7) có số chân từ 10 – 17.
- Port 0 có hai chức năng:
• Port xuất nhập dữ liệu (P3.0 – P3.7) _ không sử dụng bộ nhớ ngoài hoặc các

chức năng đặc biệt.
• Các tín hiệu điều khiển _ có sử dụng bộ nhớ ngoài hoặc các chức năng đặc
biệt.
- Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 3 đóng vai trò là ngõ vào của các tín
hiệu điều khiển.
Chức năng của các chân Port3:
Bit Tên Địa chỉ bit Chức năng
P3.0 RxD B0H Chân nhận dữ liệu của port nối tiếp
P3.1 TxD B1H Chân phát dữ liệu của port nối tiếp
P3.2 INT0\ B2H Ngõ vào ngắt ngoài 0
P3.3 INT1\ B3H Ngõ vào ngắt ngoài 1
P3.4 T0 B4H Ngõ vào của bộ định thời đếm 0
P3.5 T1 B5H Ngõ vào của bộ định thời đếm 1


17



P3.6 WR\ B6H Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu Ram ngoài
P3.7 RD\ B7H Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu Ram ngoài
Bảng 3.1: Chức năng các chân port P3
 Chân PSEN\:
- PSEN (Program Store Enable): cho phép bộ nhớ chương trình, chân số 29.
- Chức năng:
• Là tín hiệu cho phép truy xuất (đọc) bộ nhớ chương trình (ROM) ngoài.
• Là tín hiệu xuất, tích cực mức thấp.
PSEN\ = 0 _ trong thời gian CPU tìm-nạp lệnh từ ROM ngoài.
PSEN\ = 1 _ CPU sử dụng ROM trong (không sử dụng ROM ngoài).
- Khi sử dụng bộ nhớ chương trình bên ngoài, chân PSEN\ thường được nối với

chân OE\ của ROM ngoài để cho phép CPU đọc mã lệnh từ ROM ngoài.
 Chân ALE:
- ALE (Address Latch Enable): cho phép chốt địa chỉ, chân số 30.
- Chức năng:
• Là tín hiệu cho phép chốt địa chỉ để thực hiện việc giải đa hợp cho bus địa chỉ
byte thấp và bus dữ liệu đa hợp
(AD0 – AD7).
• Là tín hiệu xuất, tích cực mức cao.
ALE = 0 _ trong thời gian bus AD0 – AD7 đóng vai trò là bus D0 – D7.
ALE = 1 _ trong thời gian bus AD0 – AD7 đóng vai trò là bus A0 – A7.
- Khi lập trình cho ROM trong chip thì chân ALE đóng vai trò là ngõ vào của
xung lập trình (PGM\)
Khi lệnh lấy dữ liệu từ RAM ngoài (MOVX) được thực hiện thì 1 xung ALE bị
bỏ qua
 Chân EA\:


18



- EA (External Access): truy xuất ngoài, chân số 31.
- Chức năng:
• Là tín hiệu cho phép truy xuất (sử dụng) bộ nhớ chương trình (ROM) ngoài.
• Là tín hiệu nhập, tích cực mức thấp.
EA\ = 0 _ Chip 89C51 sử dụng chương trình của ROM ngoài.
EA\ = 1 _ Chip 89C51 sử dụng chương trình của ROM trong.
- Khi lập trình cho ROM trong chip thì chân EA đóng vai trò là ngõ vào của điện
áp lập trình (Vpp = 12V/89xx, 21V/80xx,87xx)
* Lưu ý: Chân EA\ luôn luôn phải được nối lên Vcc (sử dụng chương trình của

ROM trong) hoặc xuống Vss (sử dụng chương trình của ROM ngoài).
 Chân XTAL1, XTAL2:
- XTAL (Crystal): tinh thể thạch anh, chân số 18-19.
- Chức năng:
• Dùng để nối với thạch anh hoặc mạch dao động tạo xung clock bên ngoài, cung
cấp tín hiệu xung clock cho chip hoạt động.
• XTAL1 _ ngõ vào mạch tạo xung clock trong chip.
• XTAL2 _ ngõ ra mạch tạo xung clock trong chip.
 Chân RST:
- RST (Reset): thiết lập lại, chân số 9.
- Chức năng:
• Là tín hiệu cho phép thiết lặp (đặt) lại trạng thái ban đầu cho hệ thống.
• Là tín hiệu nhập, tích cực mức cao.
RST = 0 _ Chip 89C51 hoạt động bình thường.
RST = 1 _ Chip 89C51 được thiết lặp lại trạng thái ban đầu.
 Chân Vcc, GND:
- Vcc, GND: nguồn cấp điện, chân số 40-20.
- Chức năng:
• Cung cấp nguồn điện cho chip 89V51 hoạt động.
• Vcc = +5V ± 10%.• GND = 0V.


19



3.2 HOẠT ĐỘNG CỦA MCS-51
3.2.1 Hoạt động truyền thông nối tiếp của AT89C51
3.2.1.1 Khái quát
Khi MCS-51 chọn chức năng truyền thông nối tiếp thì cổng P3 sử dụng 2 chân

cổng P3.0 và P3.1 làm cổng truyền thông nối tiếp.
Cổng P3.0 sẽ là RxD thực hiện chức năng thu dữ liệu, cổng P3.1 sẽ là TxD thực
hiện chức năng phát dữ liệu.
Đặc trưng truyền thông nối tiếp của MCS-51 là hoạt động song công, truyền
thông giữa MCS-51 với PC hoặc giữa các MCS-51 với nhau.


Hình 3.2: Phối ghép MCS51 với PC



20




Hình 3.3: Phối ghép giữa 2 MCS51
3.2.1.2 Các thanh ghi tham gia vào hoạt động truyền thông nối tiếp.
Thanh ghi điều khiển port nối tiếp SCON có địa chỉ là 98H và được địa chỉ hóa
từng bit.
Thanh ghi đệm dữ liệu nối tiếp SBUF có địa chỉ là 99H.
* Thanh ghi điều khiển port nối tiếp SCON
a>. Cấu trúc thanh ghi SCON

b>. Chức năng thanh ghi SCON

Bit số 7, 6 (SM0,SM1): Các bit chọn chế độ port nối tiếp. có 4 chế độ hoạt động
như bảng sau:

21







Bit số 5 (SM2): Chọn chế độ truyền thông đa xử lý.
Bit số 4 (REN): Cho phép bộ thu phải được đặt lên 1 để thu các ký tự.
Bit số 3 (TB8): Bit 8 phát, bit thứ 9 được phát trong các chế độ 2 và 3; được đặt
và xóa bằng phần mềm
Bit số 2 (RB8): Bit 8 thu, bit thứ 9 thu được
Bit số 1 (TI): Cờ ngắt phát. Đặt lên 1 khi kết thúc phát ký tự; được xóa bằng phần
mềm.
Bit số 0 (RI): Cờ ngắt thu. Đặt lên 1 khi kết thúc thu ký tự; được xóa bằng phần
mềm, trước khi sử dụng port nối tiếp, phải khởi động SCON cho đúng chế độ.
* Thanh ghi đệm
Thanh ghi đêm dữ liệu truyền thông nối tiếp SBUF gồm 2 thanh ghi dài 8 bit có
cùng địa chỉ, một thanh ghi đệm dữ liệu truyền phát và một thanh ghi đệm dữ liệu
nhận thu. Khi truyền phát CPU trong MCS-51 ghi dữ liệu vào thanh ghi đệm truyền
phát. Khi nhận thu thì CPU trong MCS-51 đọc thanh ghi đệm nhận thu.
*. Các thanh ghi khác tham gia hoạt động TT-NT
- Hoạt động truyền thông nối tiếp phải xác định tốc độ truyền, vậy các thanh ghi
của hoạt động định thời tham gia vào xác định tốc độ truyền của hoạt động truyền
thông nối tiếp.
- Bit số 7 (SMOD) trong thanh ghi điều khiển nguồn PCON. Nếu bit SMOD =1,
tốc độ baud do bộ định thời 1 tạo ra được tăng gấp đôi.
3.2.2 Giao tiếp máy tính qua cổng nối tiếp

22



3.2.2.1 Cấu trúc cổng nối tiếp
- Cổng nối tiếp được sử dụng để truyền dữ liệu hai chiều giữa 2 PC hoặc giữa PC
với TBNV, có ưu điểm sau:
- Khoảng cách truyền xa hơn truyền song song.
- Số dây kết nối ít.
- Có thể truyền không dây dùng hồng ngoại.
- Cho phép nối mạng.
- Có thể tháo lắp thiết bị trong lúc máy tính đang làm việc.
- Có thể cung cấp nguồn cho mạch điện đơn giản
3.2.2.2 Truyền thông khoảng cách gần
a/. Chuẩn truyền thông RS-232
* Ghép nối của chuẩn RS-232
- Cổng COM ghép nối với đầu nối DB9:








b/. Truyền thông giữa 2 máy tính
* Ghép nối bằng cáp link COM

23








- Khi thực hiện kết nối link COM
phải bảo đảm tốc độ ở đầu phát và thu giống nhau. Khi có dữ liệu đến DTE, dữ liệu
này sẽ được đưa vào bộ đệm và tạo ngắt.
- Có thể kết nối giữa hai DTE, ta dùng sơ đồ kết nối tín hiệu bắt tay:








3.2.2.3 Truyền dữ liệu qua cổng Com
- Vì tín hiệu cổng Com thường ở mức +12V, -12V nên không tương thích với
điện áp TTL nên để giao tiếp Kit Vi điều khiển 8051 với máy tính qua cổng Com ta
phải qua một vi mạch biến đổi điện áp cho phù hợp với mức TTL, ta chọn vi mạch
Max 232 để thực hiện việc tương thích điện áp.


24

- Ở trạng thái tĩnh trên đường dẫn có điện áp -12V, một bít khởi động (Startbit) sẽ
mở đầu cho việc truyền dữ liệu. Tiếp đến là các bít dữ liệu riêng lẻ sẽ đến, trong đó
các bít có giá trị thấp sẽ được gửi trước tiên. Con số của các bit dữ liệu thay đổi
giữa 5 và 8. Ở cuối của chuỗi dữ liệu là bit dừng (Stopbit)
- Các tốc độ Baud là: 300, 600, 1200, 9600 và 19200 baud. Là số bit truyền trong
1 giây
- Khi dữ liệu từ PC được gửi đến VDK 8051 qua cổng Com thì dữ liệu này sẽ
được đưa vào từng bit (nối tiếp) vào thanh ghi SBUF (thanh ghi đệm), đến khi
thanh ghi đệm đầy thì cờ RI trong thanh ghi điều khiển sẽ tự động Set lên 1 và lúc
này CPU sẽ gọi chương trình con phục vụ ngắt và dữ liệu sẽ được đưa vào để xử lý




Hình 3.4 : Giao tiếp giữa VĐK với DB9 thông qua Max 232
3.2.2.4 Truyền thông nối tiếp dùng ActiveX
a/. Mô tả
- Điều khiển sự kiện:
Truyền thông điều khiển sự kiện là phương pháp tốt nhất trong quá trình điều
khiển việc trao đổi thông tin. Quá trình điều khiển thực hiện thông qua sự kiện
OnComm.
TXD
RXD
TXD
RXD
MAX
232
8051

25



- Hỏi vòng:
Quá trinh điều khiển bằng phương pháp hỏi vòng thực hiện thông qua kiểm
tra các giá trị của thuộc tính CommEvent sau một chu kỳ nào đó để xác định xem
có sự kiện nào xảy ra hay không.
Thông thường phương pháp này sử dụng cho các chương trình nhỏ. ActiveX
MsComm được bổ sung vào Visual Basic thông qua menu Project / Components/
Microsoft Comm Control
b/. Các thuộc tính cơ bản :
Thuộc tính Mô tả
CommPort Số thứ tự cổng truyền thông
Input Nhận ký tự từ bộ đệm
Output Xuất ký tự ra cổng nối tiếp
PortOpen Mở / đóng cổng
Settings Xác định các tham số truyền
Bảng 3.2: Các thuộc tính VB6
* Ở trạng thái mặc định:
MSComm1.Settings = "9600,N,8,1”: tốc độ truyền 9600bps, không kiểm tra
parity, 8 bit dữ liệu và stop =1 bit.
3.2.2.5 Tốc độ baud port nối tiếp.
Công thức tổng quát để xác định giá trị nạp vào thanh ghi đếm để xác định tốc
độ baud là:
Giá trị nạp =
ratexbaudx
f

OSC
_3212