đồ án môn học đề tài mạch khống chế nhiệt độ

GVHD: Phm Quang Trớ
SVTH : Nguyn Vn Trnh
Dng Anh Tun
Nguyn Th L Nhung
N MễN HC
TI : MCH KHNG CH NHIT
Maùch khoỏng cheỏ nhieọt ủoọ Trang 1
LỜI NÓI ĐẦU
Trong nhiều lónh vực sản xuất công nghiệp hiện nay, nhất là ngành công nghiệp
luyện kim, chề biến thực phẫm… vấn đề đo và khống chế nhiệt độ đặc biệt được chú trọng
đến vì nó là một yếu tố quyết đònh chất lượng sản phẫm. Nắm được tầm quan trọng của
vấn đề trên nhóm thực hiện tiến hành nghiên cứu và thiết kế một hệ thống đo và khống
chế nhiệt độ tự động, với mong muốn là giải quyết những yêu cầu trên, và lấy đó làm đề
tài tốt nghiệp cho mình.
Những kiến thức năng lực đạt được trong quá trình học tập ở trường sẽ được đánh giá
qua đợt bảo vệ luận văn cuối khóa. Vì vậy chúng em cố gắng tận dụng tất cả những kiến
thức đã học ở trường cùng với sự tìm tồi nghiên cứu, để có thể hoàn thành tốt luận văn
này. Những sản phẫm những kết quả đạt được ngày hôm nay tuy không có vì lớn lao.
Nhưng đó là những thành quả của năm học tập. Là thành công đầu tiên của chúng em
trước khi ra trường .
Mặt dù chúng em rất cố gắng để hoàn thành tập luận văn này đúng thời hạn, nên
không tránh khỏi những thiếu sót mong q thầy cô thông cảm. Chúng em mong được đón
nhận những ý kiến đóng góp. Cuối cùng xin chân thành cảm ơn q thầy cô và các bạn
sinh viên.
Nhóm sinh viên thực hiện
Văn Trịnh
Anh Tuấn
Lệ Nhung
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 2
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 3

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 4

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ VI ĐIỀU KHIỂN
I.GIỚI THIỆU
Bộ vi điều khiển viết tắt là Micro-controller, là mạch tích hợp trên một chip có thể
lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động của một hệ thống. Theo các tập lệnh của
người lập trình, bộ vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ thông tin, xử lý thông tin, đo thời
gian và tiến hành đóng mở một cơ cấu nào đó.
Trong các thiết bò điện và điện và điện tử dân dụng, các bộ vi điều khiển, điều
khiển hoạt động của TV, máy giặt, đầu đọc laser, điện thọai, lò vi-ba … Trong hệ thống
sản xuất tự động, bộ vi điều khiển được sử dụng trong Robot, dây chuyền tự động. Các hệ
thống càng “thông minh” thì vai trò của hệ vi điều khiển càng quan trọng.
II.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC BỘ VI ĐIỀU KHIỂN
Bộ vi điều khiển thực ra, là một loại vi xử lí trong tập hợp các bộ vi xử lý nói chung.
Bộ vi điều khiển được phát triển từ bộ vi xử lí, từ những năm 70 do sự phát triển và hoàn
thiện về công nghệ vi điện tử dựa trên kỹ thuật MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) , mức
độ tích hợp của các linh kiện bán dẫn trong một chip ngày càng cao.
Năm 1971 xuất hiện bộ vi xử lí 4 bit loại TMS1000 do công ty texas Instruments vừa
là nơi phát minh vừa là nhà sản xuất. Nhìn tổng thể thì bộ vi xử lí chỉ có chứa trên một
chip những chức năng cần thiết để xử lí chương trình theo một trình tự, còn tất cả bộ phận
phụ trợ khác cần thiết như : bộ nhớ dữ liệu , bộ nhớ chương trình , bộ chuển đổi AID, khối
điều khiển, khối hiển thò, điều khiển máy in, hối đồng hồ và lòch là những linh kiện nằm ở
bên ngoài được nối vào bộ vi xử lí.
Mãi đến năm 1976 công ty INTEL (Interlligen-Elictronics). Mới cho ra đời bộ vi
điều khiển đơn chip đầu tiên trên thế giới với tên gọi 8048. Bên cạnh bộ xử lí trung tâm
8048 còn chứa bộ nhớ dữ liệu, bộ nhớ chương trình, bộ đếm và phát thời gian các cổng
vào và ra Digital trên một chip.
Các công ty khác cũng lần lược cho ra đời các bộ vi điều khiển 8bit tương tự như

8048 và hình thành họ vi điều khiển MCS-48 (Microcontroller-sustem-48).
Đến năm 1980 công ty INTEL cho ra đời thế hệ thứ hai của bộ vi điều khiển đơn
chip với tên gọi 8051. Và sau đó hàng loạt các vi điều khiển cùng loại với 8051 ra đời và
hình thành họ vi điều khiển MCS-51 .
Đến nay họ vi điều khiển 8 bit MCS51 đã có đến 250 thành viên và hầu hết các
công ty hàng dẫn hàng đầu thế giới chế tạo. Đứng đầu là công ty INTEL và rất nhiều
công ty khác như : AMD, SIEMENS, PHILIPS, DALLAS, OKI …
Ngoài ra còn có các công ty khác cũng có những họ vi điều khiển riêng như:
Họ 68HCOS của công ty Motorola
Họ ST62 của công ty SGS-THOMSON
Họ H8 của công ty Hitachi
Họ pic cuả công ty Microchip
III.KHẢO SÁT BỘ VI ĐIỀU KHIỂN 8051 VÀ 8031 :
IC vi điều khiển 8051/8031 thuộc họ MCS51 có các đặt điểm sau :
- 4kbyte ROM (được lập trình bởi nhà sản xuất chỉ có ở 8051)
- 128 bit RAM
- 4port I10 8bit
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 5
- Hai bộ đònh thời 16bit
- Giao tiếp nối tiếp
- 64KB không gian bộ nhớ chương trình mở rộng
- 64 KB không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng
- một bộ xử lí luận lí (thao tác trên các bit đơn)
- 210 bit được đòa chỉ hóa
- bộ nhân / chia 4µs
1.Cấu trúc bên trong của 8051 / 8031 :
Hình 1 : Sơ Đồ Khối 8051 / 8031
Phần chính của vi điều khiển 8051 / 8031 là bộ xử lí trung tâm (CPU: central
processing unit ) bao gồm :
- Thanh ghi tích lũy A

- Thanh ghi tích lũy phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia
- Đơn vò logic học (ALU : Arithmetic Logical Unit )
- Từ trạng thái chương trình (PSW : Prorgam Status Word)
- Bốn băng thanh ghi
- Con trỏ ngăn xếp
- Ngoài ra còn có bộ nhớ chương trình, bộ giải mã lệnh, bộ điều khiển thời gian
và logic.
Đơn vò xử lí trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ giao động, ngoài ra còn có khả
năng đưa một tín hiệu giữ nhòp từ bên ngoài.
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 6
TXD
*
RXD
*


T
1
*
T
2
*
P
0
P
1
P
2
P
3

INT\
*
1
INT\
*
0

TIMER2
TIMER1
PORT nối tiềp

EA\ RST PSEN ALE


Các thanh ghi
khác
128 byte
Ram
Rom
4K-8051
OK-8031
Timer1
Timer2
Điều khiển
ngắt
Điều khiển
bus
CPU

Port nối tiếp
Các port I\O
Tạo dao
động
Chương trình đang chạy có thể cho dừng lại nhờ một khối điều khiển ngắt ở bên
trong. Các nguồn ngắt có thể là : các biến cố ở bên ngoài , sự tràn bộ đếm đònh thời hoặc
cũng có thể là giao diện nối tiếp.
Hai bộ đònh thời 16 bit hoạt động như một bộ đếm.
Các cổng (port0, port1, port2, port3 ). Sử dụng vào mục đích điều khiển.
cổng 3 có thêm các đường dẫn điều khiển dùng để trao đổi với một bộ nhớ bên
ngoài, hoặc để đầu nối giao diện nối tiếp, cũng như các đường ngắt dẫn bên ngoài.
Giao diện nối tiếp có chứa một bộ truyền và một bộ nhận không đồng bộ, làm việc
độc lập với nhau. Tốc độ truyền qua cổng nối tiếp có thể đặt trong vảy rộng và được ấn
đònh bằng một bộ đònh thời.
Trong vi điều khiển 8051 / 8031 có hai thành phần quan trọng khác đó là bộ nhớ và
các thanh ghi :
Bộ nhớ gồm có bộ nhớ Ram và bộ nhớ Rom (chỉ có ở 8031) dùng để lưu trữ dữ liệu
và mã lệnh.
Các thanh ghi sử dụng để lưu trữ thông tin trong quá trình xử lí. Khi CPU làm việc
nó làm thay đổi nội dung của các thanh ghi.
2.Chức năng của các chân vi điều khiển
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 7
18
19
12MHz
40
29
30
31
9

17
16
15
14
13
12
11
10
RD\
WR\
T1
T0
INT1
INT0
TXD
RXD
A15
A14
A13
A12
A11
A10
A9
A8
28
27
26
25
24
23

22
21
8
7
6
5
4
3
2
1
32
33
34
35
36
37
38
39
Po.7
Po.6
Po.5
Po.4
Po.3
Po.2
Po.1
Po.0
AD7
AD6
AD5
AD4

AD3
AD2
AD1
AD0
P1.7
P1.6
P1.5
P1.4
P1.3
P1.2
P1.1
P1.0
P2.7
P2.6
P2.5
P2.4
P2.3
P2.2
P2.1
P2.0
PSEN\
ALE
EA\
RET
Vcc
20
Vss
30p
30p
XTAL1

XTAL2
Hình 2 : Sơ Đồ Chân 8051
a.port0 : là port có 2 chức năng ở trên chân từ 32 đến 39 trong các thiết kế cỡ nhỏ
( không dùng bộ nhớ mở rộng ) có hai chức năng như các đường IO. Đối với các thiết kế
cỡ lớn ( với bộ nhớ mở rộng ) nó được kết hợp kênh giữ a các bus )
b.port1 : port1 là một port I/O trên các chân 1-8. Các chân được ký hiệu P1.0, P1.1,
P1.2 … có thể dùng cho các thiết bò ngoài nếu cần. Port1 không có chức năng khác, vì vậy
chúng ta chỉ được dùng trong giao tiếp với các thiết bò ngoài.
c.port2 : port2 là một port công dụng kép trên các chân 21 – 28 được dùng như các
đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus đòa chỉ đối với các thiết kế dùng bộ nhớ mở
rộng.
d.Port3 : port3 là một port công dụng kép trên các chân 10 – 17. Các chân của port
này có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tín đặc biệt của
8051 / 8031 như ở bảng sau :
Bit Tên Chức năng chuyển đổi
P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho port nối tiếp
P3.1 TXD Dữ liệu phát cho port nối tiếp
P3.2 INTO Ngắt 0 bên ngoài
P3.3 INT1 Ngắt 1 bên ngoài
P3.4 TO Ngõ vào của timer/counter 0
P3.5 T1 Ngõ vào của timer/counter 1
P3.6 WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài
P3.7 RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài
Bảng : Chức năng của các chân trên port3
e.PSEN (Program Store Enable ) : 8051 / 8031 có 4 tín hiệu điều khiển
PSEN là tín hiệu ra trên chân 29. Nó là tín hiệu điều khiển để cho phép bộ nhớ
chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE (Output Enable) của một EPROM
để cho phép đọc các bytes mã lệnh.
PSEN sẽ ở mức thấp trong thời gian lấy lệnh. Các mã nhò phân của chương trình
được đọc từ EPROM qua bus và được chốt vào thanh ghi lệnh của 8051 để giải mã lệnh.

Khi thi hành chương trình trong ROM nội (8051) PSEN sẽ ở mức thụ động (mức cao).
f.ALE (Address Latch Enable ) :
tín hiệu ra ALE trên chân 30 tương hợp với các thiết bò làm việc với các xử lí 8585,
8088, 8086, 8051 dùng ALE một cách tương tự cho làm việc giải các kênh các bus đòa chỉ
và dữ liệu khi port 0 được dùng trong chế độ chuyển đổi của nó : vừa là bus dữ liệu vừa là
búyt thấp của đòa chỉ, ALE là tín hiệu để chốt đòa chỉ vào một thanh ghi bên ngoài trong
nữa đầu của chu kỳ bộ nhớ. Sau đó, các đường port 0 dùng để xuất hoặc nhập dữ liệu
trong nữa sau chu kỳ của bộ nhớ.
Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể
được dùng là nguồn xung nhòp cho các hệ thống. Nếu xung trên 8051 là 12MHz thì ALE
có tần số 2MHz. Chỉ ngoại trừ khi thi hành lệnh MOVX, một xung ALE sẽ bò mất. Chân
này cũng được làm ngõ vào cho xung lập trình cho EPROM trong 8051.
g.EA (External Access) :
Tín hiệu vào EA trên chân 31 thường được mắc lên mức cao (+5V) hoặc mức thấp
(GND). Nếu ở mức cao, 8051 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng đòa chỉ
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 8
thấp (4K). Nếu ở mức thấp, chương trình chỉ được thi hành từ bộ nhớ mở rộng. Khi dùng
8031, EA luôn được nối mức thấp vì không có bộ nhớ chương trình trên chip. Nếu EA được
nối mức thấp bộ nhớ bên trong chương trình 8051 sẽ bò cấm và chương trình thi hành từ
EPROM mở rộng. Người ta còn dùng chân EA làm chân cấp điện áp 21V khi lập trình cho
EPROM trong 8051.
h.SRT (Reset) :
Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của 8051. Khi tín hiệu này được đưa lên múc
cao (trong ít nhất 2 chu kỳ máy ), các thanh ghi trong 8051 được tải những giá trò thích hợp
để khởi động hệ thống.
i.Các ngõ vào bộ dao động trên chip :
Như đã thấy trong các hình trên , 8051 có một bộ dao động trên chip. Nó thường
được nối với thạch anh giữa hai chân 18 và 19. Các tụ giữa cũng cần thiết như đã vẽ. Tần
số thạch anh thông thường là 12MHz.
j.Các chân nguồn :

8051 vận hành với nguồn đơn +5V. V
cc
được nối vào chân 40 và V
ss
(GND) được nối
vào chân 20.
3.Các thanh ghi chức năng đặc biệt:
Các thanh ghi nội của 8051/8031 được truy xuất ngầm đònh bởi bộ lệnh. Ví dụ lệnh
“INC A” sẽ tăng nội dung của thanh ghi tích lũy A lên 1. Tác động này được ngầm đònh
trong mã lệnh.
Các thanh ghi trong 8051/8031 được đònh dạng như một phần của RAM trên chip.
Vì vậy mỗi thanh ghi sẽ có một đòa chỉ (ngoại trừ thanh ghi trực tiếp, sẽ không có lợi khi
đặt chúng vào trong RAM trên chip). Đó là lý do để 8051/0831 có nhiều thanh ghi. Cũng
như R0 đến R7, có 21 thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR: Special Funtion Rgister) ở vùng
trên của RAM nội, từ đòa chỉ 80H đến FFH. Chú ý rằng hầu hết 128 đòa chỉ từ 80H đến
FFH không được đònh nghóa. Chỉ có 21 đòa chỉ SFR là được đònh nghóa.
Ngoại trừ tích lũy (A) có thể được truy xuất ngầm như đã nói, đa số các SFR được
truy xuất dùng đòa chỉ trực tiếp. chú ý rằng một vài SFR có thể được đòa chỉ hóa bit hoặc
byte. Người thiết kế phải thận trọng khi truy xuất bit và byte. Ví dụ lệnh sau:
SETB 0E0H
Sẽ Set bit 0 trong thanh ghi tích lũy, các bit khác không thay đổi. Ta thấy rằng E0H
đồng thời là đòa chỉ byte của thanh ghi tích lũy và là đòa chỉ bit có trọng số nhỏ nhất trong
thanh ghi tích lũy. Vì lệnh SETB chỉ tác động trên bit, nên chỉ có đòa chỉ bit là có hiệu quả.
a. Từ trạng thái chương trình:
Từ trạng thái chương trình (PSW: Program Status Word) ở đòa chỉ D0H chứa các bit
trạng thái như bảng tóm tắt sau:
Bit
Ký hiệu Đòa chỉ
Ý nghĩa
PSW.7

PSW.6
PSW.5
PSW.4
PSW.3
PSW.2
CY
AC
F0
RS1
RS0
OV
D7H
D6H
D5H
D4H
D3H
D2H
Cờ nhớ
Cờ nhớ phụ
Cờ 0
Bit 1 chọn bank thanh ghi
Bit chọn bank thanh ghi.
00=bank 0; đòa chỉ 00H-07H
01=bank 1: đòa chỉ 08H-0FH
10=bank 2:đòa chỉ 10H-17H
11=bank 3:đòa chỉ 18H-1FH
Cờ tràn
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 9
PSW.1
PSW.0 P

D1H
D0H
Dự trữ
Cờ Parity chẵn.
Bảng : Từ trạng thái chương trình
• Cờ nhớ (CY) có công dụng kép. Thông thường nó được dùng cho các lệnh toán học: nó
sẽ được set nếu có một số nhớ sinh ra bởi phép cộng hoặc có một số mượn phép trừ .
Ví dụ, nếu thanh ghi tích lũy chứa FFH, thì lệnh sau:
ADD A,#1
Sẽ trả về thanh ghi tích lũy kết qủa 00H và set cờ nhớ trong PSW.
Cờ nhớ cũng có thể xem như một thanh ghi 1 bit cho các lệnh luận lý thi hành trên
bit. Ví dụ, lệnh sẽ AND bit 25H với cờ nhớ và đặt kết qủa trở vào cờ nhớ:
ANL C,25H
• Cờ nhớ phụ:
Khi cộng các số BCD, cờ nhớ phụ (AC) được set nếu kết qủa của 4 bit thấp trong
khoảng 0AH đến 0FH. Nếu các giá trò cộng được là số BCD, thì sau lệnh cộng cần có DA
A( hiệu chỉnh thập phân thanh ghi tích lũy) để mang kết qủa lớn hơn 9 trở về tâm từ 0÷9.
• Cờ 0
Cờ 0 (F0)là một bit cờ đa dụng dành các ứng dụng của người dùng.
• Các bit chọn bank thanh ghi
Các bit chọn bank thanh ghi (RSO và RS1) xác đònh bank thanh ghi được tích cực.
Chúng được xóa sau khi reset hệ thống và được thay đổi bằng phần mềm nếu cần. Ví dụ,
ba lệnh sau cho phép bank thanh ghi 3 và di chuyển nội dung của thanh ghi R7 (đòa chỉ
byte IFH) đến thanh ghi tích lũy:
SETB RS1
SETB RSO
MOV A,R7
Khi chương trình được hợp dòch các đòa chỉ bit đúng được thay thế cho các ký hiệu
“RS1” và “RS0”. Vậy lệnh SETB RS1 sẽ giống như lệnh SETB 0D4H.
• Cờ Tràn

Cờ tràn (OV) được set một lệnh cộng hoặc trừ nếu có một phép toán bò tràn. Khi
các số có dấu được cộng hoặc trừ với nhau, phần mềm có thể kiểm tra bit này để xác đònh
xem kết qủa của nó có nằm trong tầm xác đònh không. Khi các số không dấu được cộng,
bit OV có thể được bỏ qua. Các kết qủa lớn hơn +127 hoặc nhỏ hơn –128 sẽ set bit OV.
b. Thanh ghi B:
Thanh ghi B ở đòa chỉ F0H được dùng cùng với thanh ghi tích lũy A cho các phép
toán nhân và chia. Lệnh MUL AB sẽ nhân các giá trò không dấu 8 bit trong A và B rồi trả
về kết qủa 16 bit trong A (byte thấp) và B (byte cao). Lệnh DIV AB sẽ chia A cho B rồi
trả về kết qủa nguyên trong A và phần dư trong B. Thanh ghi B cũng có thể được xem như
thanh ghi đệm đa dụng. Nó được đòa chỉ hóa ttừng bit bằng các đòa chỉ bit FOH đến F7H.
c. Con trỏ ngăn xếp:
Con trỏ ngăn xếp (SP) là một thanh ghi 8 bit ở đòa chỉ 81H. Nó chứa đòa chỉ của byte
dữ liệu hiện hành trên đỉnh của ngăn xếp. Các lệnh trên ngăn xếp bao gồm các thao tác
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 10
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 dọc dữ liệu
và làm giảm SP. Ngăn xếp của 8051/8031 được giữ trong RAM nội và được giới hạn các
đòa chỉ có thể truy xuất bằng đòa chỉ gián tiếp. chúng là 128 byte đầu của 8051/8031.
Để khởi động lại SP với ngăn xếp bắt đầu tại 60H, các lệnh sau đây được dùng:
MOV SP,#%FH
Trên 8051/8031 ngăn xếp bò giới hạn 32 byte vì đòa chỉ cao nhất của RAM trên
chip là 7FH. Sở dó cùng giá trò 5FH vì SP sẽ tăng lên 60H trước khi cất byte dữ lệu đầu
tiên.
Người thiết kế có thể chọn không phải khởi động lại con trỏ ngăn xếp mà để nó
lấy giá trò mặc đònh khi reset hệ thống. Giá trò măc đònh đó là 07H và kết qủa là ngăn đầu
tiên để cất dữ liệu có đòa chỉ 08H. Nếu phần mềm ứng dụng không khởi động lại SP , bank
thanh ghi 1 (có thể cả 2 và 3) sẽ không dùng được vì vùng RAM này đã được dùng làm
ngăn xếp.
Ngăn xếp được truy xuất trực tiếp bằng các lệnh PUSH và POP để lưu giữ tạm thời
và lấy lại dữ liệu hoặc được truy xuất ngầm bằng các lệnh gọi chương trình con (ACALL,

LACALL) và các lệnh trở về (RET,RETI) để cất và lấy lại bộ đếm chương trình.
d. Con trỏ dữ liệu:
Con trỏ dữ liệu (DPTR) được dùng để truy xuất bộ nhớ ngoài là một thanh ghi 16 bit
ở đòa chỉ 82H(DPL: byte thấp) và 83H (DPH:byte cao). Ba lệnh sau sẽ ghi 55H vào RAM
ngoài ở đòa chỉ 1000H:
MOV A,#55H
MOV DPTR,#1000H
MOVX @DPTR,A
Lệnh đầu tiên dùng đòa chỉ tức thời để tải dữ liệu 55H vào thanh ghi tích lũy, lệnh
thứ hai cũng dùng đòa chỉ tức thời, lần này để tải dữ liệu 16 bit 1000H vào con trỏ dữ liệu.
Lệnh thứ ba dùng đòa chỉ gián tiếp để di chuyển dữ liệu trong A (55H) đến RAM ngoài ở
đòa chỉ được chứa trong DPTR (1000H)
e. Các thanh ghi port xuất nhập:
Các port của 8051/8031 bao gồm Port 0 ở đòa chỉ 80H, Port 1 ở đòa chỉ 90 H, Port 2 ở
đòa chỉ A0H và Port 3 ở đòa chỉ B0H. Tất cả các Port đều được đòa chỉ hóa từng bit. Điều
đó cung cấp một khả năng giao tiếp thuận lợi.
f. Các thanh ghi timer:
8051/8031 chứa 2 bộ đònh thời đếm 16 bit được dùng trong việc đònh thời hoặc đếm
sự kiện. Timer 0 ở đòa chỉ 8AH (TL0:byte thấp) và 8CH (TH0:byte cao).Timer 1 ở đòa chỉ
8BH (TL1:byte thấp) và 8DH (TH1: byte cao). việc vận hành timer được set bởi thanh ghi
Timer Mode (TMOD) ở đòa chỉ 89H và thanh ghi điều khiển timer (TCON) ở đòa chỉ 88H.
Chỉ có TCON được đòa chỉ hóa từng bit.
g. Các thanh ghi port nối tiếp:
8051/8031 chức một port nối tiếp trên chip dành cho việc trao đổi thông tin với các
thiết bò nối tiếp như máy tính, modem hoặc cho việc giao tiếp với các IC khác có giao tiếp
nối tiếp (có bộ chuyển đổi A/D, các thanh ghi dòch ). Một thanh ghi gọi là bộ đệm dữ liệu
nối tiếp (SBUF) ở đòa chỉ 99H ssẽ giữ cả hai giữ liệu truyền và nhận. Khi truyền dữ liệu
thì ghi lên SBUf, khi nhận dữ liệu thì đọc SBUF. Các mode vận hành khác nhau được lập
trình qua thanh ghi điều khiển port nối tiếp (SCON) (được đòa chỉ hóa từng bit) ở đòa chỉ
98H.

Mạch khống chế nhiệt độ Trang 11
h. Các thanh ghi ngắt:
8051/8031 có cấu trúc 5 nguồn ngắt, 2 mức ưu tiên. Các ngắt bò cấm sau khi reset hệ
thống và sẽ được cho phép bằng việc ghi thanh ghi cho phép ngắt (IE) ở đòa chỉ 8AH. Cả
hai thanh ghi được đòa chỉ hóa từng bit.
i. Các thanh ghi điều khiển công suất:
Thanh ghi điều khiển công suất (PCON) ở đòa chỉ 87H chứa nhiều bit điều khiển.
Chúng được tóm tắt trong bảng sau:
Bit Ký hiệu
Ý nghĩa
6
5
4
3
2
1
0
SMOD
GF1
GF0
PD
IDL
Bit gấp đôi tốc độ baud, nếu được set thì tốc độ baud sẽ
tăng gấp đôi trong các mode 1,2 và 3 của port nối tiếp
Không đònh nghóa
Không đònh nghóa
Không đònh nghóa
Bit cờ đa dụng 1
Bit cờ đa dụng 0
Giảm công suất, được set để kích hoạt mode giảm công

suất, chỉ thoá khi reset
Mode chờ, set để kích hoạt mode chờ, chỉ thoát khi có
ngắt hoặc reset hệ thống.
Bảng :Thanh ghi điều khiển công suất (PCON)
4. Lệnh reset.
8051/8031 được reset bằng cách giữ chân RST ở mức cao ít nhất trong 2 chu kỳ
máy và trả nó về múc thấp. RST có thể được kích khi cấp điện dùng một mạch R-C.
Hình 8. Mạch reset hệ thống.
Trạng thái của tất cả các thanh ghi của 8051/8031 sau khi reset hệ thống được tóm
tắt trong bảng sau:
Thanh ghi
Nội dung
Đếm chương trình
Tích lũy
B
PSW
SP
DPTR
Port 0-3
IP
IE
Các thanh ghi đònh thời
SCON
SBUF
PCON(HMOS)
PCON(CMOS)
0000H
00H
00H
00H

07H
0000H
FFH
XXX00000B
0XX00000B
00H
00H
00H
0XXXXXXB
0XXX0000B
Bảng Trạng thái các thanh ghi sau khi reset
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 12
+ 5 V
+ 5 V
1 0 0
8 , 2 K
1 0 U F
Quan trọng nhất trong các thanh ghi trên là thanh ghi đếm chương trình, nó được
đặt lại 0000H. Khi RST trở lại mức thấp, việc thi hành chương trình luôn bắt đầu ở đòa chỉ
đầu tiên trong bộ nhớ trong chương trình: đòa chỉ 0000H. Nội dung của RAM trên chip
không bò thay đổi bởi lệnh reset.
5. Hoạt động của bộ đònh thời (timer)
a. Giới thiệu.
Một đònh nghóa đơn giản của timer là một chuỗi các flip-flop chia đôi tần số nối
tiếp với nhau, chúng nhận tín hiệu vào làm nguồn xung nhòp. Ngõ ra của tần số cuối làm
nguồn xung nhòp cho flip-flop báo tràn của timer (flip-flop cờ). Giá trò nhò phân trong các
flip-flop của timer có thể xem như số đếm số xung nhòp (hoặc các sự kiện) từ khi khởi
động timer. Ví dụ timer 16 bit sẽ đếm lên từ 0000H đến FFFFH. Cờ báo tràn sẽ lên 1 khi
số đếm tràn từ FFFFH đến 0000H.
8051/8031 có 2 timer 16 bit, mỗi timer có bốn cách làm việc. Người ta sử dụng các timer

để : a) đònh khoảng thời gian, b) đếm sự kiện hoặc c) tạo tốc độ baud cho port nối tiếp
trong 8051/8031.
Trong các ứng dụng đònh khoảng thời gian, người ta lập trình timer ở một khoảng
đều đặn và đặt cờ tràn timer. Cờ được dùng để đồng bộ hóa chương trình để thực hiện một
tác động như kiểm tra trạng thái của các cửa ngõ vào hoặc gửi các sự kiện ra các ngõ ra.
Các ứng dụng khác có thể sử dụng việc tạo xung nhòp đều đặn của timer để đo thời gian
trôi qua giữa hai sự kiện (ví dụ : đo độ rộng xung).
Đếm sự kiện dùng để xác đònh số lần xẩy ra của một sự kiện. Một “sự kiện” là bất
cứ tác động ngoài nào có thể cung cấp một chuyển trạng thái trên một chân của
8051/8031. Các timer cũng có thể cung cấp xung nhòp tốc độ baud cho port nối tiếp trong
8051/8031.Truy xuất timer của 8051/8031 dùng 6 thanh ghi chức năng đặc biệt cho trong
bảng sau:
SFR MỤC ĐÍCH ĐỊA CHỈ Đòa chỉ hóa từng bit
TCON
TMOD
TL0
TL1
TH0
TH1
Điều khiển timer
Chế độ timer
Byte thấp của timer 0
Byte thấp của timer 1
Byte cao của timer 0
Byte cao của timer 1
88H
89H
8AH
8BH
8CH

8DH
Có
Không
Không
Không
Không
Không
Bảng : Thanh ghi chức năng đặc biệt dùng timer.
b. Thanh ghi chế độ timer (TMOD)
Thanh ghi TMOD chứa hai nhóm 4 bit dùng để đặt chế độ làm việc cho timer 0 và timer
1.
Bit Tên Timer 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 counter/timer
1=bộ đếm sự kiện
0=bộ đònh khoảng thời gian
5 M1 1 Bit 1 của chế độ(mode)
4 M0 1 Bit 0 của chế độ
00: chế độ 0 : timer 13 bit
01: chế độ 1 : timer 16 bit
10: chế độ 2 : tự động nạp lại 8255A bit
11: chế độ 3 : tách timer
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 13
3 GATE 0 Bit (mở) cổng
2 C/T 0 Bit chọn counter/timer
1 M1 0 Bit 1 của chế độ
0 M0 0 Bit 0 của chế độ
Bảng : Tóm tắt thanh ghi TMOD
c. Thanh ghi điều khiển timer (TCON)
Thanh ghi TCON chứa các bit trạng thái và các bit điều khiển cho timer 0 và timer 1.

Bit Ký hiệu Đòa chỉ Mô tả
TCON.7 TF1 8FH Cờ báo tràn timer 1. Đặt bởi phần cứng khi tràn, được xóa bởi
phần mềm hoặc phần cứng khi bộ xử lý chỉ đến chương trình
phục vụ ngắt.
TCON.6 TR1 8EH Bit điều khiển timer 1 chạy. Đặt/xóabằng phần mềm cho timer
chạy/ngưng.
TCON.5 TF0 8DH Cờ báo tràn timer 0
TCON.4 TR0 8CH Bit điều khiển timer 0 chạy
TCON.3 IE1 8BH Cờ cạnh ngắt 1 bên ngoài, đặc bởi
TCON.2 IT1 8AH Cờ kiểu ngắt một bên ngoài.phần cứng khi phát hiện một cạnh
xuống ở INT1, xóa bằng phần mềm hoặc phần cứng khi CPU
chỉ đến chương trình phục vụ ngắt.Đặt/xóa bằng phần mềm đề
ngắt ngoài tích cực cạnh xuống/mức thấp
TCON.1 IE0 89H Cờ cạnh ngắt 0 bên ngoài
TCON.0 IT0 88H Cờ kiểu ngắt 0 bên ngoài
Bảng : Tóm tắt thanh ghi TCON
d. Các chế độ timer.
• Chế độ 0, chế độ timer 13 bit.
Để tương thích với 8048 (có trứớc 8051)
Ba bit cao của TLX (TL0 và/hoăc TL1) không dùng
Xung nhòp Cờ báo tràn
timer
• Chế độ 1- chế độ timer 16 bit.
Hoạt động như timer 16 bit đầy đủ.
Cờ báo tràn là bit TFx trong TCON có thể đọc hoặc ghi bằng phầm mềm.
MSB của giá trò trong các thanh ghi timer là bit 7 của THx và LBS là bit 0 của TLx.
Các thanh ghi timer (Tlx/THx) có thể được đọc hoặc ghi bất cứ lúc nào bằng phầm mềm.
Xung nhòp
Timer Cờ báo tràn
• Chế độ 0- chế độ tự động nạp lại 8 bit.

TLx hoạt động như một timer 8 bit, trong khi đó THx vẫn giữ nguyên giá trò được
nạp. Khi số đếm tràn tứ FFH đến 00H, không những cờ timer được set mà giá trò trong
THx đồng thời được nạp vào TLx. Việc đếm tiếp tục từ giá trò này lên đến FFH xuống
00H và nạp lại chế độ này rất thông dụng vì sự tràn timer xảy ra trong những khoảng
thời gian nhất đònh và tuần hoàn một khi đã khởi động TMOD và THx.
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 14
TLx THx
(5 bit) (8 bit)
TFx
TLx THx
(5 bit) (8 bit)
TFx
TLx
(8 bit)
TFx
THx
(8 bit)
Xung nhòp
timer
Nạp lại
Cờ báo tràn

• Chế độ 3- chế độ tách timer
Timer 0 tách thành hai timer 8 bit (TL0 và TH0), TL0 có cờ báo tràn là TF0 và
TH0 có cờ báo tràn là TF1.
Timer 1 ngưng ở chế độ 3, nhưng có thể được khởi động bằng cách chuyển sang
chế độ khác. Giới hạn duy nhất là cờ báo tràn TF1 không còn bò tác động khi timer 1 bò
tràn vì nó đã được nối tới TH0.
Khi timer 0 ở chế độ 3, có thể cho timer 1 chạy và ngưng bằng cách chuyển nó ra ngoài và
vào chế độ 3. Nó vẫn có thể được sử dụng bởi port nối tiếp như bộ tạo tốc độ baund hoặc

nó có thể được sử dụng bằng bất cứ cách nào không cần ngắt (vì nó không còn được nối
với TF1).
Xung nhòp
Timer
Xung nhòp
Timer
I/12 Fosc
Cờ báo tràn
e.Nguồn tạo xung nhòp.
Có hai nguồn tạo xung nhòp có thể có, đượ chọn bằng cách ghi vào bit C/T
(counter/timer) trong TMOD khi khởi động timer. Một nguồn tạo xung nhòp dùng cho đònh
khoảng thời gian, cái khác cho đếm sự kiện.
Crytal
Timer
Clock
T0 or T1
pin
0=Up (Internal Timing)
1=Down (Event Counting)
Nguồn xung tạo nhòp
- Đònh khoảng thời gian (interval timing)
Nếu C/T =0 hoạ t động timer liên tục được chọn và timer được dùng cho việc đònh
khoảng thời gian. Lúc đó, timer lấy xung nhòp từ bộ dao động trên chip. Bộ chia 12 được
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 15
TL1 TH1
TL0
TF0
TH0
TF1
On chip

Osillator
÷12
−
TC /
thêm vào để giảm tần số xung nhòp đến giá trò thích hợp cho phần lớn các ứng dụng. Như
vậy thạch anh 12 MHz sẽ cho tốc độ xung nhòp timer 1 MHz. Bóa tràn timer xảy ra sau
một số (cố đòng) xung nhòp, phụ thuộc vào giá trò ban đầu được nạp vào các thanh ghi
timer TLx/THx.
- Đếm sự kiện (Event counting)
- Nếu C/T=1, timer lấy xung nhòp từ nguồn bên ngoài. Trong hầu hết các ứng dụng
nguồn bên ngoài này cung cấp cho timer một xung kh xảy ra một “sự kiện “, timer
dùng đếm sự kiện được xác đònh bằng phần mềm bằng cách đọc các thanh ghi
TLx/THx vì giá trò 16 bit trong các thanh ghi này tăng thêm 1 cho mỗi sự kiện.
Nguồn xung nhòp ngoài có từ thay đổi chú7c năng của các chân port 3. Bit 4 của port
3 (P3.4) dùng làm ngõ vào tạo xung nhòp bên trong timer 0 và được gọi là “T0”. Và p3.5
hay “T1” là ngõ vào tạo xung nhòp cho timer 1.
f.Bắt đầu dừng và điều khiển các timer.
Phương pháp mới đơn giản nhất để bắt đầu (cho chạy) và dừng các timer là dùng các
bit điều khiển chạy :TRx trong TCON, TRx bò xóa sau khi reset hệ thống. Như vậy, các
timer theo mặc nhiên là bò cấm (bò dừng). TRx được đặt lên 1 bằng phần mềm để cho các
timer chạy.
Xung nhòp
Timer
Các thanh ghi timer
0=lên : timer dừng
1=xuống : timer chạy
cho chạy và dừng timer
Vì TRx ở trong thanh ghi TCON có đòa chỉ bit, nên dễ dàng cho việc điều khiển các timer
trong chương trình. Ví dụ : cho timer 0 chạy bằng lệnh : SETB TR0 và dừng bằng lệnh
SETB TR0

Trình biên dòch sẽ thực hiện việc chuyển đổi ký hiệu cần thiết từ “TR0” sang đòa chỉ bit
đúng. SETB TR0 chính xác giống như SETB 8CH.
g.Khởi động và truy xuất các thanh ghi timer.
Thông thường các thanh ghi được khởi động một lần ở đầu chương trình để đặt chế
độ làm việc cho đúng. Sau đó trong thân chương trình các timer được cho chạy, dừng , các
bit cờ được kiểm tra và xóa, các thanh ghi timer được đọc và cạp nhật theo đòi hỏi của
các ứng dụng.
TMOD là thanh ghi thứ nhất được khởi động vì nó đặt chế độ hoạt động. Ví dụ các
lệnh sau khi khởi động timer 1 như timer 16 bit (chế độ 1) có xung nhòp từ bộ dao động
trên chíp cho việc đòng khoảng thời gian.
MOV TMOD,#00010000B
Lệnh này sẽ đặt M1=0 vả M0=1 cho chế độ 1, C/T=0 và GATE=0 cho xung nhòp
nội và xóa các bit chế độ timer 0. Dó nhiên timer thật sự không bắt đầu đònh thời cho đến
khi bit điều khiển chạyy TR1 được đặt lên 1.
Nếu cần số đếm ban đầu, các thanh ghi timer TL1/TH1 cũng phải được khởi động. Nhớ
lại là các timer đếm lên và đặt cờ báo tràn khi có sự truyển tiếp.
FFFFH sang 0000H.
- Đọc timer đang chạy.
Trong một số ứng dụng cần đọc giá trò trong các thanh ghi timer đang chạy. Vì phải đọc 2
thanh ghi timer “sai pha” có thể xẩy ra nếu byte thấp tràn vào byte cao giữa hai lần đọc.
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 16
TRx
Giá trò có thể đọc được không đúng. Giải pháp là đọc byte cao trước, kế đó đọc byte thấp
rồi đọc byte cao lại một lần nữa. Nếu byte cao đã thay đổi thì lập lại các hoạt động đọc.
h. Các khoảng ngắn và các khoảng dài.
Dãy các khoảng thời gian có thể đònh thời là bao nhiêu ? vấn đề này được khảo sát
với 8051/8031 hoạt động với tần số 12MHz. như vậy xung nhòp của các timer có tần số lá
1 MHz. Khoảng thời gian ngắn nhất có thể có bò giới hạn không chỉ bởi tần số xung nhòp
của timer mà còn bởi phần mềm. Do ảnh hưởng của thời khoảng thực hiện một lệnh. Lệng
ngắn nhất 8051/8031 là một chu kỳ máy hay 1µs. Sau đây là bảng tóm tắt các kỹ thuật để

tạo những khoảng thời gian có chiều dài khác nhau (với giả sử xung nhòp cho 8051/8031
có tần số 12 MHz)
Khoảng thời gian tối đa Kỹ thuật
≈10 - Bằng phần mềm
256 - Timer 8 bit với tự động nạp lại
65535 - Timer 16 bit
Không giới hạn - Timer 16 bit cộng với các vòng
lập phần mềm
Các kỹ thuật để lập trình các khoảng thời gian (FOSC=12 MHz)
6. Hoạt động port nối tiếp.
a.Giới thiệu.
8051/8031 có một port nối tiếp trong chip có thể hoạt động ở nhiều chế độ khác
trên một dãy tần số rộng. Chức năng chủ yếu của một port nối tiếp là thực hiện chuyển
đổi song song sang nối tiếp với dữ liệu xuất và chuyển đồi nối tiếp sang song song với dữ
liệu nhập.
Truy xuất phần cứng đến port nối tiếp qua các chân TXD và RXD. Các chân này
có các chức năng khác với hai bit của port 3. P3 ở chân 11 (TXD) và P3.0 ở chân 10
(RXD).
Port nối tiếp cho hoạt động song công (full duplex : thu và phát đồng thời) và đệm
lúc thu (receiver buffering) cho phép một ký tự sẽ được thu và được giữ trong khi ký tự thứ
hai được nhận. Nếu CPU đọc ký tự thứ nhất trước khi ký tự thứ hai được thu đầy đủ thì dữ
liệu sẽ không bò mất.
Hai thanh ghi chức năng đặc biệt cho phép phần mềm truy xuất đến port nối tiếp là
: SBUF và SCON. Bộ đếm port nối tiếp (SBUF) ở đại chỉ 99H thật sự là hai bộ đếm. Viết
vào SBUF để truy xuất dữ liệu thu được. Đây là hai thanh ghi riêng biệt thanh ghi chỉ ghi
để phát và thanh ghi để thu.
TXD (P3.1) RXD (P3.0)
CLK

Q D

CLK
Xung nhòp tốc Xung nhòp tốc
Độ baud (thu) Độ baud (thu)
Hình 9. Sơ đồ port nối tiếp.
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 17
SUBF
(Chỉ ghi)
Thanh ghi dòch
SBUF
(chỉ đọc)
BUS nội 8051/8031
SBUF
(chỉ đọc)
Thanh ghi điều khiển port nối tiếp (SCON) ở đòa chỉ 98H là thanh ghi có đòa chỉ bit
chứa các bit trạng thái và các bit điều khiển. Các bit điều khiển đặt chế độ hoạt động cho
port nối tiếp, và các bit trạng thái báo cáo kết thúc việc phát hoặc thu ký tự. Các bit trạng
thái có thể được kiểm tra bằng phần mềm hoặc có thể được lập trình để tạo ngắt.
Tần số làm việc của port nối tiếp còn gọi là tốc độ baund có thể cố đònh (lấy
từ bộ giao động của chip). Nếu sử dụng tốc độ baud thay đổi, timer 1 sẽ cung cấp
xung nhòp tốc độ baud và phải được lập trình.
b. Thanh ghi điều khiển port nối tiếp.
Chế độ hoạt động của port nối tiếp được đặt bằng cách ghi vào thanh ghi chế độ
port nối tiếp (SCON) ở đòa chỉ 98H. Sau đây các bảng tóm tắt thanh ghi SCON và các chế
độ của port nối tiếp :
BitKý hiệu Đòa chỉ Mô tả
SCON.7 SM0 9FH Bit 0 của chế độ port nối tiếp
SCON.6 SM1 9EH Bit 1 của chế độ port nối tiếp
SCON.5 SM2 9DH Bit 2 của chế độ 2 nối tiếp.
cho phép truền thông đã xử lý trong
các chế độ 2 và 3 ;RI sẽ không bò tác

động nếu bit thứ 9 thu được là 0
SCON.4 REN 9CH Cho phép bộ thu phải đặt lên 1 để
thu (nhận) các ký tự
SCON.3 TB8 9BH Bit 8 phát, bit thứ 9 được phát các
chế độ 2 và 3; được đặt và xóa
bằng phần mềm
SCON.2 RB8 9AH Bit 8 thu, bit thứ 9 thu được
SCON.1 TI 99H Cờ ngắt phát. Đặt lên 1 khi kết thúc
phát ký tự; được xóa phần mềm
SCON.0 RI 98H Cờ ngắt thu. Đặt lên 1 khi kết thúc thu
ký tự; được xóa bằng phần mềm
Bảng :Tóm tắt thanh ghi chế độ port nối tiếp SCON.
Trước khi sử dụng port nối tiếp, phải khởi động SCON cho đúng chế độ. Ví dụ
,lệnh sau:
MOV SCON,#01010010B
Khởi động port nối tiếp cho chế độ 1 (SM0/SM1=0/1), cho phép bộ thu (REN=1)
và đặt cờ ngắt phát (TP=1) để chỉ bộ phát sẵn sàng hoạt động.
c.Khởi động và truy xuất các thanh ghi cổng nối tiếp.
• Cho phép thu:
Bit cho phép bộ thu (REN = Receiver Enable) trong SCON phải được đặt lên 1
bằng phần mềm để cho phép thu các ký tự. Thông thường thực hiện việc này ở đầu
chương trình khi khởi động cổng nối tiếp, timer Có thể thực hiện việc này theo hai cách.
Lệnh :
SETB REN
Sẽ đặt REN lên 1, hoặc lệnh :
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 18
MOV SCON,#xxx1xxxxB
Sẽ đặt REN 1 và đặc hoặc xóa đi các bit khác trên SCON khi cần (các x phải là 0
hoặc 2 để đặc chế độ làm việc).
• Bit dữ liệu thứ 9:

Bit dữ liệu thứ 9 cần phát trong các chế độ 2 và 3, phải được nạp vào trong TB8
bằng phần mềm. Bit dữ liệu thứ 9 thu được đặt ở RBS. Phần mềm có thể cần hoặc không
cần bit dữ liệu thứ 9, phụ thuộc vào các đặc tính kỹ thuật của thiết bò nối tiếp sử dụng (bit
dữ liệu thứ 9 cũng đóng vai một trò quan trọng trong truyền thông đa xử lý).
• Thêm 1 bit parity:
Thường sử dụng bit dữ liệu thứ 9 để thêm parity vào ký tự. Như đã xét ở các
chương trước, pit P trong từ trạng thái chương trình (PSW) được đặt lên 1 hoặc bò xóa bởi
chu kỳ máy để thiết lập kiểm tra chẵn với 8 bit trong thanh tích lũy.
• Các cờ ngắt:
Hai cờ ngắt thu và phát (RI và TI) trong SCON đóng một vai trò quan trọng truyền
thông nối tiếp dùng 8051/8031. Cả hai bit được đặt lên 1 bằng phần cứng, nhưng phải
được xóa bằng phần mềm.
d . Tốc độ baud port nối tiếp.
Như đã nói, tốc độ baud cố đònh ở các chế độ 0 và 2. Trong chế độ 0 nó luôn luôn
là tần số dao động trên chip được chia cho 12 . Thông thường thạch anh ấn đònh tần số dao
động trên chip của 8051/8031 nhưng cũng có thể sử dụng nguồn xung nhòp khác. Giả sử
với tần số dao động danh đònh là 12 MHz, tìm tốc độ baud chế độ 0 là 1 MHz.
Dao động Xung nhòp
trên chip tốc độ baud
a. Chế độ 0
Dao động SMOD=0 Xung nhòp
trên chip tốc độ baud

SMOD=1
b. Chế độ 2
Dao động Xung nhòp
trên chip SMOD=0 tốc độ baud
SMOD=1
c. Chế độ 1 và 3.
Hình10. Các nguồn tạo xung nhòp cho port nối tiếp.

Mặc nhiên, sau khi reset hệ thống, tốc độ baud chế độ là 2 tần số bộ dao động chia
cho 64. Tốc độ baud cũng ảnh hưởng bởi 1 bit trong thanh ghi điều khiển nguồn cung cấp
(PCON). Bit 7 của PCON là bit SMOD. Đặt bit sMOD lên một làm gấp đôi tốc độ baud
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 19
÷12
÷64
÷32
÷32
÷16
trong chế độ 1,2 và 3. Trong chế độ 2, tốc độ baud có thể bò gấp đôi từ giá trò mặc nhiên
của 1/64 tần số dao động (SMOD=0) đến 1/32 tần số dao động (SMOD=1)
Vì PCON không được đònh đòa chỉ theo bit, nên để đặt bit SMOD lên 1 cần phải
theo các lệnh sau:
MOV A,PCON lấy giá trò hiện thời của PCON
SETB ACC.7 đặt bit 7 (SMOD) lên 1
MOV PCON,A ghi giá trò ngược về PCON
Các tốc độ baud trong các chế độ 1 và 3 được xác đònh bằng tốc độ tràn của timer
1. Vì timer hoạt động ở tần số tương đối cao, tràn timer được chia thêm cho 32 (hay 16 nếu
SMOD=1) trước khi cung cấp xung nhòp tốc độ baud cho port nối tiếp.
CHƯƠNG 2
ĐO NHIỆT ĐỘ
I.HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG
1. Giới thiệu
Để thực hiện phép đo của một đại lượng nào đó thì tuỳ thuộc vào đặc tính của đại
lượng cần đo,điều kiện đo,cũng như độ chính xác theo yêu cầu của một phép đo mà ta có
thể thực hiện đo bằng nhiều cách khác nhau trên cơ sỡ của các hệ thống đo lường khác
nhau.
Sơ đồ khối của một hệ thống đo lường tổng quát
_ Khối chuyển đổi: làm nhiệm vụ nhận trực tiếp các đại lượng vật lý đặc trưng cho
đối tượng cần đo biến đổi các đại lượng thành các đại lượng vật lý thống nhất(dòng điện

hay điện áp) để thuận lợi cho việc tính toán.
_ Mạch đo: có nhiệm vụ tính toán biến đổi tín hiệu nhận được từ bộ chuyển đổi sao
cho phù hợp với yêu cầu thể hiện kết quả đo của bộ chỉ thò.
_ Khối chỉ thò:làm nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điện nhận được từ mạch đo để thể
hiện kết quả đo.
2. Hệ thống đo lường số
Hệ thống đo lường số được nhóm áp dụng để thực hiện luận văn nầy vì có các ưu
điểm:các tín hiệu tương tự qua biến đổi thành các tín hiệu số có các xung rỏ ràng ở trạng
thái 0,1 sẽ giới hạn được nhiều mức tín hiệu gây sai số .Mặt khác ,hệ thống này tương
thích với dữ liệu của máy tính,qua giao tiếp với máy tính ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật.
a. Sơ đồ khối



Mạch khống chế nhiệt độ Trang 20
Chuyển
đổi
Mạch
đo
Chỉ thò
Đại lượng đo
Đại lượng đo
Điều khiển chọn
kênh
Hiểnthò
Sử dụng
kết quả
Cảm
biến
Chế

biến
Tín hiệu
đo
Dồn
kênh
tương
tự
ADC
Chế
biến
Tín hiệu
đo
Cảm
biến
Vi xử
lý
Chương
trình

Hình13. Sơ đồ khối của hệ thống đo lường số
b. Nguyên lý hoạt động
Đối tượng cần đo là đại lượng vật lý,dựa vào các đặc tính của đối tượng cần đo
mà ta chọn một loại cảm biến phù hợp để biến đổi thông số đại lượng vật lý cần đo thành
đại lượng điện ,đưa vào mạch chế biến tín hiệu(gồm:bộ cảm biến,hệ thống khuếch đại,xử
lý tín hiệu).
Bộ chuyển đổi tín hiệu sang số ADC(Analog Digital Converter) làm nhiệm vụ
chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số và kết nối với vi xử lý.
Bộ vi xử lý có nhiệm vụ thực hiện những phép tính và xuất ra những lệnh trên cơ
sở trình tự những lệnh chấp hành đã thực hiện trước đó.
Bộ dồn kênh tương tự (multiplexers) và bộ chuyển ADC được dùng chung tất cả

các kênh. Dữ liệu nhập vào vi xử lý sẽ có tín hiệu chọn đúng kênh cần xử lý để đưa vào
bộ chuyển đổi ADC và đọc đúng giá trò đặc trưng của nó qua tính toán để có kết quả của
đại lượng cần đo.
II. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO NHIỆT ĐỘ
Đo nhiệt độ là một phương thức đo lường không điện, đo nhiệt độ được chia thành
nhiều dãi:
+ Đo nhiệt độ thấp
+ Đo nhiệt độ trung bình
+ Đo nhiệt độ cao.
Việc đo nhiệt độ được tiến hành nhờ các dụng cụ hổ trợ chuyên biệt như:
+ Cặp nhiệt điện
+ Nhiệt kế điện kế kim loại
+ Nhiệt điện trở kim loại
+ Nhiệt điện trở bán dẫn
+ Cảm biến thạch anh.
Việc sử dụng các IC cảm biến nhiệt để đo nhiệt độ là một phương pháp thông dụng
được nhóm sử dụng trong tập luận văn này, nên ở đây chỉ giới thiệu về IC cảm biến nhiệt.
 Nguyên lý hoạt động chung của IC đo nhiệt độ
IC đo nhiệt độ là một mạch tích hợp nhận tín hiệu nhiệt độ chuyển thành tín hiệu
điện dưới dạng dòng điện hay điện áp. Dựa vào đặc tính rất nhạy của các bán dẫn với
nhiệt độ, tạo ra điện áp hoặc dòng điện, tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. Đo tín hiệu điện
ta biết được giá trò của nhiệt độ cần đo. Sự tác động của nhiệt độ tạo ra điện tích tự do và
các lổ trống trong chất bán dẫn. Bằng sự phá vỡ các phân tử, bứt các electron thành dạng
tự do di chuyển qua vùng cấu trúc mạng tinh thể tạo sự xuất hiện các lỗ trống. Làm cho tỉ
lệ điện tử tự do và lổ trống tăng lên theo qui luật hàm mũ với nhiệt độ .
 Đặc tính của một số IC đo nhiệt độ thông dụng
+ẠD590
Ngõ ra là dòng điện.
Độ nhạy 1A/
0

K.
Độ chính xác +4
0
C.
Nguồn cung cấp V
cc
= 4 – 30V.
Phạm vi sử dụng –55
o
c đến 150
o
c
+ LX5700
Ngõ ra là điện áp.
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 21
Độ nhạy –10mv/
0
K.
Phạm vi sử dụng –55
0
C – 150
0
C.
+ LM135,LM335
Ngõ ra là điện áp.
Độ nhạy 10mv/
0
C.
Sai số cực đại 1,5
0

C khi nhiệt độ lớn hơn 100
0
C.
Phạm vi sử dụng –55
0
C – 150
0
C.
CHƯƠNG 3
CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ – SỐ
I KHÁI NIỆM CHUNG
Ngày nay việc truyền đạt tín hiệy cũng như quá trình điều khiển và chỉ thò phần lớn
được thực hiện theo phương pháp số. Trong khi đó tín hiệu tự nhiên có dạng tương tự như:
nhiệt độ, áp suất, cường độ ánh sáng, tốc độ quay, tín hiệu âm thanh… Để kết nối giữa
nguồn tín hiệu tượng tự với các hệ thống xử lý số người ta dùng các mạch chuyển đổi
tương tự sang số(ADC) nhằm biến đổi tín hiệu tương tự sang số hoặc trong trừơng hợp
ngược lại cần biến đổi tín hiệu số sang tương tự thi dùng các mạch DAC (Digital Analog
Converter).
II.GI ỚI THIỆU VỀ IC ADC 0809
Bộ ADC 0809 là một thiết bò CMOS tích hợp với một bộ chuyển đổi từ tương tự sang
số 8 bit, bộ chọn 8 kênh và một bô logic điều khiển tương thích. Bộ chuyển đổi AD 8 bit
này dùng phương pháp chuyển đổi xấp xỉ tiếp. Bộ chọn kênh có thể truy xuất bất kềnh
nào trong các ngõ vào tương tự một cánh độc lập.
Thiết bò này loại trừ khả năng cần thiết điều chỉnh điểm 0 bên ngoài và khả năng
điều chỉnh tỉ số làm tròn ADC 0809 dễ dàng giao tiếp với các bộ vi xử lý.
* Sơ đồ chân ADC 0809:

* Ý nghóa các chân:
. IN
0

đến IN
7
: 8 ngõ vào tương tự.
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 22
ADC0809
28 15


1 14


IN
2
IN
1
IN
0
A B C ALE 2
-1
2
-2
2
-3
2
-4
2
-8
REF 2
-6
START

IN
3
IN
4
IN
5
IN
6
IN
7

EOC 2
-5
OE CLK V
CC
REF GND 2
-7
. A, B, C : giải mã chọn một trong 8 ngõ vào
. Z
-1
đến Z
-8
: ngõ ra song song 8 bit
. ALE : cho phép chốt đòa chỉ
. START : xung bắt đầu chuyển đổi
. CLK : xung đồng hồ
. REF (+) : điện thế tham chiếu (+)
. REF (-) : điện thế tham chiếu (-)
. VCC : nguồn cung cấp
* Các đặc điểm củaADC 0809:

. Độ phân giải 8 bit
. Tổng sai số chưa chỉnh đònh ± ½ LSB; ± 1 LSB
. Thời gian chuyển đổi: 100µs ở tần số 640 kHz
. Nguồn cung cấp + 5V
. Điện áp ngõ vào 0 – 5V
. Tần số xung clock 10kHz – 1280 kHz
. Nhiệt độ hoạt động - 40
o
C đến 85
o
C
. Dễ dàng giao tiếp với vi xử lý hoặc dùng riêng
. Không cần điều chỉnh zero hoặc đầy thang
* Nguyên lý hoạt động:
ADC 0809 có 8 ngõ vào tương tự, 8 ngõ ra 8 bit có thể chọn 1 trong 8 ngõ vào tương tự
để chuyển đổi sang số 8 bit.
Các ngõ vào được chọn bằng cách giải mã. Chọn 1 trong 8 ngõ vào tương tự được thực
hiện nhờ 3 chân ADD
A
, ADD
B
, ADD
C
như bảng trạng thái sau:
A B C Ngõ vào được chọn
0
0
0
0
1

1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
IN0
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
Sau khi kích xung start thì bộ chuyển đổi bắt đầu hoạt động ở cạnh xuống của xung
start, ngõ ra EOC sẽ xuống mức thấp sau khoảng 8 xung clock (tính từ cạnh xuống của
xung start). Lúc này bit cơ trọng số lớn nhất (MSB) được đặt lên mức 1, tất cả các bit còn

lại ở mức 0, đồng thời tạo ra điện thế có giá trò Vref/2, điện thế này được so sánh với điện
thế vào in.
+ Nếu Vin > Vref/2 thì bit MSB vẫn ở mức 1.
+ Nếu Vin < Vref/2 thì bit MSB vẫn ở mức 0.
Tương tự như vậy bit kế tiếp MSB được đặt lên 1 và tạo ra điện thế có giá trò Vref/4 và
cũng so sánh với điện áp ngõ vào Vin. Quá trình cứ tiếp tục như vậy cho đến khi xác đònh
được bit cuối cùng. Khi đó chân EOC lên mức 1 báo cho biết đã kết thúc chuyển đổi.
Trong suốt quá trình chuyển đổi chân OE được đặt ở mức 1, muốn đọc dữ liệu ra chân OE
xuống mức 0.
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 23
Trong suốt quá trình chuyển đổi nếu có 1 xung start tác động thì ADC sẽ ngưng chuyển
đổi.
Mã ra N cho một ngõ vào tùy ý là một số nguyên.
)()(
)(
).(256
−+
−
−
−
=
refref
refIN
VV
VV
N
Trong đó Vin : điện áp ngõ vào hệ so sánh.
Vref(+): điện áp tại chân REF(+).
Vref(-): điện áp tại chân REF(-).
Nếu chọn Vref(-) = 0 thì N = 256.

)(+ref
in
V
V
Vref(+) = Vcc = 5V thì đầy thang là 256.
- Giá trò bước nhỏ nhất
1 LSB =
12
5
8
−
= 0,0196 V/byte
Vậy với 256 bước Vin = 5V.
p vào lớn nhất của ADC 0809 là 5V.
*Mạch tạo xung clock cho ADC 0809:
Sử dụng mạch dao động dùng các cổng not để tạo dao động cho ADC như sau:
Tần số dao động của mạch là f =
RC3
1
Tần số dao động chuẩn là 600 kHz
Suy ra 640 =
RC3
1
Với R từ 100Ω đến vài kΩ chọn R =1 kΩ ⇒ C = 500 PF.
CHƯƠNG 4
THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
I.SƠ ĐỒ KHỐI
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 24
V
cc

560P
10K
IK IK
Hệ hoạt động theo chương trình đã nạp trên ROM , qua sự điều khiển cuả MCU
8051 phần cảm biến nhiệt đặt ở nơi ta muốn đo ,nó sẽ đọ tín hiệu của nhiệt độ qua
mức điện áp tín hiệu analog được chuyển thành tín hiệu số và giao tiếp với hệ thống
qua data bus.
Trên cơ sở chương chình được nạp trên ROM và tín hiệu nhận được , MCU cho
phép thiết bò ngoại vi hoạt động như : hiển thò giá trò nhiệt độ tương ứng điều khiển
nhiệt độ thích hợp.
II .SƠ LƯC CHỨC NĂNG CÁC BỘ PHẬN
_ Vi xử lý 8051 là phần tử chính xử lý các thông tin nhập vào và đưa ra các quyết
đònh điều khiển.
_ Phím là bộ phận giao tiếp ngoại vi , cho phép nhập các thông số bằng tay.
_ Mạch hiển thò , hiển thò các giá trò đặt và giá trò đo.
_ Mạch cảm biến dùng để khuyếch đ tín hiệu và bù nhiệt.
_ Mạch công suất dùng để đóng mở nguồn công suất.
III.S Ơ ĐỒ CHI TI ẾT CÁC KHỐI
1.Thiết kế phím
Gồm 3 phím:
- Phím tăng
- Phím giảm
- Phím chức năng
- Phím thóat
Hình 14. Các phím nhấn
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 25