Điều khiển xe mô hình bằng sóng RF

Đồ án tốt nghiệp
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên cho em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giáo Trường Đại Học
Giao Thông Vận Tải Hà Nội, các thầy cô giáo trong bộ môn Kĩ Thuật Điện Tử đã
nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý giá trong
suốt 4 năm học đại học.
Trong quá trình thực hiện đồ án chúng em đã nhận được sự chỉ bảo, hướng dẫn
tận tình của các thầy cô trong khoa Điện – Điện Tử đặc biệt là sự chỉ dẫn và góp ý
của thầy Hồ Thành Trung đã nhiệt tình cung cấp thông tin hướng dẫn và giúp đỡ
em kiểm tra, khắc phục những thông tin chưa chính xác để em có thể hoàn thành
đồ án này.
Cuối cùng em xin chúc các thầy cô giáo trong Trường Đại Học Giao Thông Vận
Tải Hà Nội và đặc biệt là các thầy cô giáo trong bộ môn Kỹ Thuật Điện Tử có sức
khỏe tốt, công tác và giảng dạy tốt để tiếp tục truyền đạt những kiến thức quý báu
cho chúng em.
Em xin chân thành cảm ơn!

1
Đồ án tốt nghiệp
MỤC LỤC
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 2

Đồ án tốt nghiệp
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
DANH MỤC BẢNG
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 3

Đồ án tốt nghiệp
DANH MỤC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT.
RF Radio Frequency Tần số vô tuyến
AM/FM Amplitude

modulation/Frequency
modulation
Điều chế biên độ/Điều
chế tần số
ASK Amplitude Shift Keying Một dạng của điều chế
biên độ
FSK Frequency Shift Keying Một dạng của điều chế
tần số
PSK Phase Shift Keying Một dạng của điều chế
pha
VĐK Vi điều khiển
PAM Pulse amplitude
modulation
Điều chế biên độ xung
PPM pulse position modulation Điều chế vị trí xung
PWM pulse width modulation Điều chế độ rộng xung
PTM Pulse -time Modulation Điều chế xung thời gian
DC Thành phần 1 chiều
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 4

Đồ án tốt nghiệp
DẪN NHẬP
Đặt vấn đề
Sự phát triển của các ngành kỹ thuật điện tử, công nghệ thông tin,…đã và đang
đạt được nhiều tiến bộ mới. Không những làm giảm nhẹ sức lao động của con
người mà còn góp phần rất lớn trong việc nâng cao năng suất lao động, cải thiện
chất lượng sản phẩm chính vì thế ngày càng khẳng định được vị trí cũng như vai
trò của mình trong các ngành công nghiệp và đang được phổ biến rộng rãi trong
các hệ thống công nghiệp nói chung và Việt Nam nói riêng.
Không chỉ dừng lại ở đó, sự phát triển của kĩ thuật điện tử còn đem lại nhiều tiện

ích phục vụ đời sống hàng ngày cho con người. Để phục vụ tốt hơn nữa đời sống
con người trong thời điểm xã hội ngày càng hiện đại và phát triển hiện nay. Thay
thế dần con người làm việc ở những nơi nguy hiểm, độc hại những nơi mà con
người không thể tới được.
Vấn đề đặt ra trước tiên khi xây dựng một hệ thống tự động hóa, điều khiển
không còn là nên hay không nên, mà là lựa chọn hệ thống điều khiển, mạng truyền
thông nào để điều khiển và giám sát cho phù hợp với yêu cầu và nhiệm vụ thực tế.
Truyền dữ liệu không dây là một mảng lớn trong điện tử thông tin, dữ liệu được
truyền đi có thể là tương tự cũng có thể là số. Trong truyền dữ liệu không dây, hiệu
quả nhất vẫn là truyền bằng sóng điện từ hay sóng Radio, bởi những ưu điểm là
truyền ở khoảng cách xa, đa hướng, tần số hoạt động cao. Truyền dữ liệu số được
ứng dụng rất rộng rãi, nhất là trong lĩnh vực điều khiển, thông tin số. Nhiều vi
mạch hỗ trợ xử lý tín hiệu không dây được sử dụng như PT2248, PT2249, PT9148,
PT9149, PT2262, PT2272, HT640, HT648… Vấn đề đặt ra là các vi mạch này
truyền dữ liệu chỉ dành cho mục đích riêng là điều khiển thiết bị, thông tin được
truyền đi đã được mã hoá sẵn, số bit dữ liệu truyền đi thấp, không phù hợp với nhu
cầu truyền dữ liệu hàng loạt và liên tục.
Do đó em chọn đề tài “Điều khiển xe mô hình bằng sóng RF ”.
Khả năng ứng dụng của đề tài không chỉ dừng lại ở việc điều khiển một ô tô từ xa
mà trong tương lai có thể điều khiển các thiết bị chuyển động từ xa: Robot tự hành,
các robot nạo vét cống rãnh, robot thám hiểm, dò phá bom mìn, điều khiển và giám
sát các đèn tín hiệu giao thông từ xa…điều khiển các thiết bị ở những nơi mà con
người không thể trực tiếp tới được, các thiết bị chữa cháy từ xa, điều khiển các thiết
bị ở những môi trường hóa chất độc hại, các thiết bị đóng cắt từ xa trong các trạm
biến áp trong nhà máy điện…
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 5

Đồ án tốt nghiệp
Yêu cầu của đề tài – Giới hạn của đề tài
Ta thấy mỗi robot đều thực hiện một công việc riêng ứng với nhà thiết kế tạo ra. Ở

đây em thiết kế robot với mục tiêu sử dụng sóng RF để điều khiển thay vì dùng dây
cáp.
Quá trình điều khiển xe tổng quan
Không gian điều khiển xe
Tuy đề tài không mới với công nghệ hiện nay nhưng đó là đề tài có nhiều ứng dụng
trong đời sống cũng như sản xuất và đó cũng là bước khởi đầu để chúng em tiếp
cận với kĩ thuật công nghệ ngày nay. Do đó đề tài này chúng em có thể thực hiện
đó là:
• Tìm hiểu PT2262/PT2272
• Thiết kế xe mô hình điều khiển từ xa bằng sóng RF
• Thi công hệ thống
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 6

Mạch thu Bộ điều khiển
trung tâm
Mạch phát
Xe mô hình
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Sóng vô tuyến
1.1.1 Tìm hiểu về sóng vô tuyến.
Sự hình thành sóng điện từ ?
Electric Fields(Lĩnh vực điện)Ví dụ: Khi có một dòng điện xoay chiều đang
chạy. Lập tức nó sinh ra xung quanh nó một điện trường.
Nói chung điện trường là môi trường vật chất đặc biệt bao quanh điện tích. Điện
trường tác dụng lực lên tấc cả các hạt mang điện đặt trong nó.
Điện trường được sinh từ những vật mang điện hoặc theo chứng minh khoa học
thì điện trường được sinh ra TỪ TRƯỜNG.
Magnetic Fields( Lĩnh vực từ trường) là một môi trường vật chất đặc biệt sinh
ra quanh các điện tích điểm đang chuyển động hoặc là do sự biến thiên của điện

trường.
Ví dụ: Khi có một dòng điện xoay chiều đang chạy. Chúng ta di chuyển sợi dây
của dòng điện đang chạy. Lập tức nó sinh ra một từ trường.
Xét về mặt bản chất, điện trường và từ trường là biểu hiện riêng lẻ của một
trường thống nhất gọi là điện từ trường.
Điện từ trường do một điện tích điểm dao động theo phương thẳng đứng tại O
sinh ra sẽ lan truyền trong không gian dưới dạng sóng. Sóng đó người ta gọi đó là
sóng điện từ.
Hecxo là người đầu tiên phát được sóng điện từ bằng cách tạo ra những xung
điện biến thiên rất nhanh giữa hai điểm nối với hai bản của một tụ điện cao thế .
Ông nghiên cứu được tính chất sóng điện từ phát ra nó cũng có những tính chất
giống như là sóng cơ học. Chúng phản xạ được trên những mặt kim loại. Chúng
giao thoa được với nhau…. Ông cũng đo được vận tốc truyền của sóng điện từ là
300.000km/s. Trùng với vận tốc truyền đi của ánh sáng. Và ánh sáng thì người ta
cũng gọi nó cũng là một loại sóng điện từ.
- Sóng điện từ và thông tin vô tuyến
Sóng điện từ được sử dụng rộng rãi trong thông tin vô tuyến truyền thanh và
truyền hình, cũng như trong một số lĩnh vực khác như vô tuyến định vị radar , thiên
văn vô tuyến , điều khiển bằng vô tuyến… Sóng điện từ được đặc trưng bằng tấn
số hoặc bằng bước sóng. Giữa bước sóng đo bằng mét và tần số hertz của sóng điện
từ có hệ thức:
λ=1/f
Những dao động điện từ có tần số hàng chục và hàng trăm Hz bức xạ rất
yếu. Sóng điện từ của chúng không có khả năng truyền đi xa. Trong thông tin vô
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 7

Đồ án tốt nghiệp
tuyến, người ta sử dụng những sóng có tần số từ hàng nghìn héc (Hz) trở lên, gọi là
sóng vô tuyến. Các sóng vô tuyến được phân thành các loại như sau:
Bảng 1.1.Phân loại sóng vô tuyến.

Loại sóng Tần số Bước sóng
Sóng dài và cực dài
Sóng trung
Sóng ngắn
Sóng cực ngắn
3-300kHz
0,3-3MHz
3-30MHz
30-3000MHz
100-1km
1000-100m
100-10m
10-0,01m

Như đã nói ở trên, sóng càng ngắn (tức là tần số càng cao) thì năng lượng
sóng càng lớn. Các sóng dài ít bị nước hấp thụ. Chúng được dùng để thông tin dưới
nước, và ít được dùng để thông tin trên mặt đất, vì năng lượng của chúng thấp,
không truyền được đi xa.
Các sóng trung truyền dọc theo bề mặt của trái đất. Ban ngày chúng bị tầng
điện li hấp thụ mạnh, nên không truyền được xa (tầng điện li là tầng khí quyển ở độ
cao từ 50km trở lên, chứa rất nhiều hạt tích điện là các electron và các loại ion).
Ban đêm, tầng điện li phản xạ các sóng trung nên chúng truyền được xa. Vì vậy
ban đêm nghe đài bằng sóng trung rõ hơn ban ngày.
Các sóng ngắn có năng lượng lớn hơn sóng trung. Chúng được tầng điện li
phản xạ về mặt đất, mặt đất phản xạ lại lần thứ hai tầng điện li phản xạ lần thứ ba
v.v…. Vì vậy một đài phát sóng ngắn với công suất lớn có thể truyền sóng đi mọi
địa điểm trên mặt đất.
Các sóng cực ngắn có năng lượng lớn nhất, không bị tầng điện li hấp thụ
hoặc phản xạ, có khả năng truyền đi rất xa theo đường thẳng, và được dùng trong
thông tin vũ trụ. Vô tuyến truyền hình dùng các sóng cực ngắn, không truyền được

xa trên mặt đất. Muốn truyền hình đi xa, người ta phải làm các đài tiếp sóng trung
gian, hoặc dùng vệ tinh nhân tạo để thu sóng của đài phát.
- Sự hoạt động của sóng vô tuyến:
Các sóng vô tuyến được tạo ra từ một máy phát và gửi đến máy nhận ở một vị trí
khác.
- Nguyên tắc hoạt động của một máy phát vô tuyến điện:
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 8

Đồ án tốt nghiệp
Hình 1.1.Sơ đồ khối một thiết bị phát sóng điều biên (AM).
Trên hình là sơ đồ nguyên tắc của máy phát vô tuyến điện .Sóng âm đập vào
màng rung của micro . Màng rung dao động với tần số f’ và làm phát sinh ra một
dao động điện cũng với tần số f’ trong mạch điện của micro. Dao động đó được
đưa đến bộ khuếch đại âm tần khi ra khỏi bộ khuếch đại và được đưa vào bộ biến
điệu. Đồng thời một máy phát dao động điện cao tần phát ra một dao động điện,
dao động đó cũng được đưa đến bộ biến điệu. Dao động ra khỏi bộ biến điệu là dao
động đã được biến điệu. Dao động đã được biến điệu được đưa qua bộ khuếch đại
cao tần rồi đến anten và anten phát ra một loại sóng điện từ có tần số sóng là f và
có biên độ sóng dao động với tần số f. Sóng cao tần đó gọi là sóng mang, tần số f
của nó gọi là tần số mang. Nó mang biên độ của tần số f’ do micro gửi vào.
Sóng mang được tạo ra là nhờ chúng ta đã thay đổi biên độ hoặc tần số hoặc
pha của một tín hiệu điện cần phát ra. Tất cả các dạng truyền thông dùng sóng vô
tuyến đều dùng vài dạng điều chế để truyền dữ liệu. Để mã hóa dữ liệu vào trong
một dữ liệu truyền qua sóng AM/FM , điện thoại di động, truyền hình vệ tinh ta
phải thực hiện một vài kiểu điều chế trong sóng vô tuyến đang truyền.
Phương pháp biến điệu biên độ là phương pháp đơn giản nhất. Trong kĩ thuật vô
tuyến điện ,ngưởi ta còn sử dụng phương pháp biến điệu tần số và pha nữa.
- Các phương thức điều chế :
Trong quá trình lưu trữ và truyền gửi, dữ liệu luôn phải được biến đổi, mã hoá để
sao cho phù hợp với vật mang, có khả năng truyền tải trên đường truyền, có khả

năng bảo vệ, tránh các lỗi có thể xảy ra, khi đó dữ liệu thường mã hoá dưới
dạng tín hiệu số hoặc tương tự tuỳ thuộc vào yêu cầu, mục đích của con người sử
dụng.
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 9

Đồ án tốt nghiệp
Tín hiệu tương tự là tín hiệu có biên độ liên tục tức là có thể nhận một giá trị bất kỳ
trong một khoảng nào đó.
Tín hiệu số là tín hiệu có biên độ rời rạc, tức là chỉ nhận M giá trị trong đó M là
một số hữu hạn.
+ Điều chế ở dữ liệu số:
Để dữ liệu có thể được truyền , tín hiệu phải được xử lý sao cho bên máy nhận có
cách để phân biệt bit 0 và 1. Phương pháp xử lý tín hiệu sao cho nó tượng trưng
cho nhiều mẫu dữ liệu được gọi là điều chế. Phương thức này sẽ biến tín hiệu vào
trong sóng mang. Phương thức này mã hóa dữ liệu sao cho có thể truyền. Có ba
kiểu điều chế : điều biên( Amplitude Shift Keying – ASK ), điều tần( Frequency
Shift Keying- FSK ) và điều pha( Phase Shift Keying –PSK ).
+ Điều chế ở dữ liệu tương tự:
Tín hiệu truyền đi xa, dùng anten để thu, muốn có hiệu quả cao cần có tần số cao,
và cho phép với nhiều tần số khác nhau.
- Các phương pháp mã hoá:
+ Điều biên AM (Amplitude Modulation).
+ Điều tần FM (Frequency Modulation).
+ Điều pha PM (Phase Modulation).
Phương tiện truyền thông không dây được hướng dẫn truyền và tiếp nhận bởi
anten.
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 10

Đồ án tốt nghiệp
Bảng 1.2.Dải tần số, ứng dụng trong phương tiện truyền thông vô tuyến.

Dải tần Tên Dữ liệu tương tự Dư liệu số Ứng dụng
Sự biên thiên Độ rộng dải tần Sự điều biến Tốc độ dữ
liệu
<20KHz ELF Tiếng nói, kênh thoại
20-30 KHz VLF Âm thanh
30-300KHz LF ASK ,FSK 0.1-100b/s Hàng hải
300-3000KHz MF AM 4KHz ASK ,FSK 10-1000b/s Phát thanh
3-30MHz HF AM 4KHz ASK ,FSK 10-3000b/s Sóng ngắn
30-300MHz VHF AM,FM 5Khz-5Mhz FSK,PSK 100kb/s Truyền hình
300-3000MHz UHF FM 20MHz PSK 10Mb/s Truyền hình
3-30GHz SHF FM 500MHz PSK 100Mb/s Sóng vệ tinh
30-300GHz EHF FM 1GHz PSK 750Mb/s
Tia hồng ngoại
Ánh Sáng
Tia cực tím
Tia X
Tia Gama
- Sóng cực ngắn Viba (Microwave):
Tần số 1-30GHz ( Tần số sử dụng thường cao hơn dải tầng)
Truyền phát dùng cách anten Parapol với đường kính lớn 3m đặt cố định,truyền tập
trung với chùm tia hẹp, thường được dùng truyền cả tín hiệu nói và hình ảnh.
+Ứng dụng :
Hệ thống viba mặt đất trong các dịch vụ viễn thông.
Trong các ứng dụng với khoảng cách ngắn.
Khắc phục địa hình mà đường truyền hữu tuyến không thực thi được.
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 11

Đồ án tốt nghiệp
- Sóng vệ tinh ( Setallite):
Tần số 1-10GHz.

Truyền phát : Vệ tinh là một trạm chuyển tiếp ,nối hai hay nhiều bộ thu phát.
Trạm phát dải tần số 5,96 -6,4 GHz.
Trạm thu : dải tần số 3,7- 4,2 GHz.
Dưới 1 GHz sẽ có tin hiệu nhiễu do tự nhiên như : mặt trời, ánh sáng, sóng vũ trụ,
sóng điện từ.
+ Ứng dụng :
Mạng vệ tinh.
Truyền hình.
Mạng di động toàn cầu…
- Sóng vô tuyến (Radio):
Tần số 3KHz -300GHz. Khoảng tần số MF, HF dành cho Radio(Phát thanh) và dải
tần UHF, VHF dành cho truyền hình.
Truyền phát: Dùng anten không yêu cầu hình dạng cụ thể, sóng vô tuyến ít bị mất
mát tín hiệu do nhạy cảm với môi trường truyền.
Khoảng cách cực đại giữa các anten được tính theo công thức :
D=7,14* sqrt(Kh)
Trong đó:
D là khoảng cách giữa các anten(Km)
h là chiều cao của anten(m)
K là hệ số điều chỉnh tính toán khúc xạ xuống mặt đất ,K=4/3
Sóng vô tuyến là một kiểu bức xạ điện từ với bước sóng trong phổ điện
từ dài hơn ánh sáng hồng ngoại. Sóng vô tuyến có tần số từ 3 kHz tới 300 GHz,
tương ứng bước sóng từ 100 km tới 1 mm. Giống như các sóng điện từ khác, chúng
truyền với vận tốc ánh sáng. Sóng vô tuyến xuất hiện tự nhiên do sét, hoặc bởi các
đối tượng thiên văn. Sóng vô tuyến do con người tạo nên dùng cho radar, phát
thanh, liên lạc vô tuyến di động và cố định và các hệ thống dẫn đường khác. Thông
tin vệ tinh, các mạng máy tính và vô số các ứng dụng khác. Các tần số khác nhau
của sóng vô tuyến có đặc tính truyền lan khác nhau trong khí quyển Trái Đất; sóng
dài truyền theo đường cong của Trái Đất, sóng ngắn nhờ phản xạ từ tầng điện li nên
có thể truyền rất xa, các bước sóng ngắn hơn bị phản xạ yếu hơn và truyền trên

đường nhìn thẳng.
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 12

Đồ án tốt nghiệp
Sóng vô tuyến lần đầu được dự báo bởi tác phẩm toán học xuất bản năm
1867 do James Clerk Maxwell viết. Maxwell nhận thấy các tính chất giống sóng
của ánh sáng và tương đồng trong các quan sát về từ trường và điện trường. Sau đó
ông đề xuất các phương trình mô tả sóng ánh sáng và sóng vô tuyến như sóng điện
từ truyền trong không gian. Năm 1887, Heinrich Hertz đã chứng minh tính chính
xác sóng điện từ của Maxwell bằng cách thử nghiệm tạo ra sóng vô tuyến trong
phòng thí nghiệm của mình. Ngay sau đó rất nhiều phát minh đã được khám phá, từ
đó sóng vô tuyến đã được sử dụng để truyền thông tin qua không trung.
Sóng vô tuyến truyền với vận tốc ánh sáng trong chân không. Nếu sóng vô
tuyến đập vào vật thể dẫn điện có kích thước bất kỳ, nó sẽ đi chậm lại phụ thuộc
vào độ từ thẩm và hằng số điện môi.
Bước sóng là khoảng cách từ một đỉnh sóng này tới đỉnh sóng kế tiếp, tỉ lệ
nghịch với tần số. Khoảng cách sóng vô tuyến đi được trong 1 giây ở chân không là
299.792.458 mét, đây là bước sóng của tín hiệu vô tuyến 1Hz. Một tín hiệu vô
tuyến 1Mhz có bước sóng là 299 mét.
1.1.2 Ứng dụng
Sóng vô tuyến được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống như :
- Liên lạc vô tuyến
Để thu được tín hiệu vô tuyến, ví dụ như từ các đài vô tuyến AM/FM, cần một
anten vô tuyến. Tuy nhiên, anten sẽ nhận được hàng ngàn tín hiệu vô tuyến tại một
thời điểm, một bộ dò sóng vô tuyến là cần thiết để điều chỉnh tới một tần số cụ thể
(hay dải tần số).

Điều này được thực hiện thông qua một khung cộng hưởng (đây là
một mạch với tụ điện và cuộn cảm). Khung cộng hưởng được thiết kế để cộng
hưởng với một tần số cụ thể (hay băng tần), do đó khuếch đại sóng sin ở tần số vô

tuyến cần thu, trong khi bỏ qua các sóng sin khác. Thông thường, hoặc điện cảm
hoặc tụ điện sẽ được điều chỉnh, cho phép người dùng thay đổi tần số muốn thu.
- Trong y tế
Năng lượng tần số vô tuyến (RF) đã được dùng trong điều trị y tế hơn 75 năm
qua nói chung từ các ca phẫu thuật xâm lấn tối thiểu và động máu, bao gồm cả điều
trị ngưng thở khi ngủ. Chụp cộng hưởng từ (MRI) dùng tần số vô tuyến để tạo ra
hình ảnh về cơ thể con người.
- Thiên văn vô tuyến
Thiên văn học vô tuyến là một phân ngành thiên văn trẻ, nghiên cứu các thiên
thể thông qua bức xạ radio, trong đó ngành thiên văn học vô tuyến thụ động ghi
nhận bức xạ radio từ các thiên thể, trong khi thiên văn học vô tuyến chủ động phát
bức xạ radio và đón nhận bức xạ phản vọng từ các thiên thể gần như Mặt Trời, Mặt
Trăng, Sao Kim v.v. Các quá trình vật lí phát ra sóng radio rất khác biệt so với các
quá trình vật lí phát ra ánh sáng trong những vùng quang phổ điện từ khác. Bức xạ
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 13

Đồ án tốt nghiệp
radio của các thiên thể được phát ra trong vùng bước sóng 10
−3
- 4.10 m. Bức xạ
này không chỉ đi qua được tầng khí quyển của Trái Đất mà còn xuyên qua các đám
mây khí bụi giữa các vì sao.
Đặc tính mang tính chất lịch sử này đã vén lên bức rèm ngăn cản việc quan
sát các thiên thể bị che khuất trong vùng ánh sáng. Các bước tiến thành công trong
lĩnh vực đo giao thoa vô tuyến đã cho phép các nhà thiên văn học thu thập những
hình ảnh với độ phân giải cao. Các đài thiên văn vô tuyến, các giao thoa kế vô
tuyến chân đế dài đã mang lại những khám phá thiên văn học quan trọng, trong đó
phải kể đến việc khám phá các thiên hà radio, các pulsar, phương pháp khuếch đại
sóng maser và khám phá bức xạ phông vi sóng vũ trụ. Các vệ tinh nhân tạo ứng
dụng thiên văn vô tuyến chủ động vệ tinh để khảo sát địa hình Trái Đất, Mặt Trăng,

quan sát bề mặt Sao Kim trong vùng sóng radio.
1.2 GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN AT89S52
1.2.1 Giới thiệu về IC AT89S52
IC AT89S52 là phiên bản của 8051 có ROM trên chip ở dạng bộ nhớ Flash. Phiên
bản này rất lý tưởng vì bộ nhớ Flash có thể xóa trong vài giây. Ta gọi IC này là bộ
VĐK vì chúng chứa ROM, RAM, các cổng nối tiếp và song song. AT89S52 được
sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong sản phẩm máy móc tiêu dùng.
Cùng với họ 89S52 có một số VĐK khác. Về cơ bản chúng đều giống nhau,
chúng chỉ khác nhau ở vùng nhớ nội bao gồm vùng nhớ mã lệnh, vùng nhớ dữ liệu
và một số Timer.
1.2.2 Cấu trúc của IC AT89S52
Trung tâm của 89S52 vẫn là xử lý trung tâm (CPU). Để kích thích cho toàn
bộ hệ thống hoạt động, AT89S52 có bộ dao động nội với thạch anh được ghép từ
bên ngoài với tần khoảng từ 12Mhz đến 24Mhz. liên kết các phần tử với nhau là
các bus nội, gồm có bus dữ liệu, bus địa chỉ và bus điều khiển. AT89S52 có 8k
ROM, 256 bytes RAM và một số thanh ghi bộ nhớ…nó giao tiếp với bên ngoài qua
3 cổng song song và một cổng nối tiếp để thu, phát dữ liệu nối tiếp với chế độ lập
trình được. hai bộ định thời 16 bit của 89S52 còn có 2 ngắt ngoài cho phép nó đáp
ứng và xử lý điều kiện bên ngoài theo cách ngắt quãng, rất hiệu quả trong các ứng
dụng điều khiển. Thông qua các chân điều khiển và các cổng song song 89S52 có
thể mở rộng bộ nhớ ngoài lên đến 64kbs dữ liệu.
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 14

Đồ án tốt nghiệp
Sơ đồ khối VĐK
Hình 1.2. Sơ đồ khối họ 8051.
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 15

Đồ án tốt nghiệp
1.2.3 Sơ lược chân AT89S52

Hình 1.3.Sơ đồ chân IC AT98S52.
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 16

Đồ án tốt nghiệp
CẤU HÌNH AT89S52:
• 8KB bộ nhớ chương trình.
• Dao động bên ngoài với thạch anh <24MHz. Thông thường, VĐK 89S52
chạy với thạch anh 12MHz.
• 256 Byte Ram nội.
• 4 Port xuất nhập.
• 3 Timer/ Counter 16 bit Timer 0,1,2. Timer 2 có các chức năng
Capture/Compare.
• 6 nguồn ngắt.
• Nạp chương trình song song hoặc nạp nối tiếp qua đường SPI.

- Port0: là port có 2 chức năng, ở trên chân từ 32 đến 39 của MC89S52.
Trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ ngoài, P0 được sử dụng như là
những cổng I/O. Còn trong các thiết kế lớn có yêu cầu một số lượng đáng kể bộ
nhớ ngoài thì P0 trở thành các đường truyền dữ liệu và 8 bit thấp của bus địa chỉ.
- Port1: là một port I/O chuyên dụng, trên các chân 1-8 của
MC89S52. Chúng được sử dụng với một múc đích duy nhất là giao tiếp với các
thiết bị ngoài khi cần thiết.
- Port2: là một cổng có công dụng kép trên các chân 21 – 28 của MC 89S52.
Ngoài chức năng I/O, các chân này dùng làm 8 bit cao của bus địa chỉ cho những
mô hình thiết kế có bộ nhớ chương trình ROM ngoài hoặc bộ nhớ dữ liệu RAM có
dung lượng lớn hơn 256 byte.
- Port3: là một cổng có công dụng kép trên các chân 10 – 17 của MC 89S52.
Ngoài chức năng là cổng I/O, những chân này kiêm luôn nhiều chức năng khác nữa
liên quan đến nhiều tính năng đặc biệt của MC 89S52, được mô tả trong bảng sau:

Bảng 1.3.Chức năng các chân Port 3.
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 17

Đồ án tốt nghiệp
Bít Tên Chức năng
P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho port nối tiếp.
P3.1 TXD Dữ liệu truyền cho port nối tiếp.
P3.2 INTO Ngắt bên ngoài 0.
P3.3 INT1 Ngắt bên ngoài 1.
P3.4 T0 Ngõ vào của timer/counter 0.
P3.5 T1 Ngõ vào của timer/counter1.
P3.6 WR Xung ghi bộ nhớ ngoài.
P3.7 RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài.
- Chân PSEN (Program Store Enable)
PSEN là tín hiêu ngõ ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương
trình mở rộng thường được nói đến chân OE của Eprom cho phép đọc các byte mở
rộng. PSEN ở mức thấp trong thời gian Microcontroller 8951 lấy lệnh. Các mã lệnh
của chương trình được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu và được chốt từ thanh ghi
lệnh bên trong 89S52 để giải mã lệnh. Khi 89S52 thi hành chương trình trong
ROM nội PSEN sẽ ở mức logic 1.
- Chân ALE (Address Latch Enable)
Khi AT89S52 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, port 0 có chức năng là bus địa chỉ và
bus 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. Tín hiệu ra 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.
- Chân \EA (External Access)
Tín hiệu vào \EA ở chân 31 thường được mất lên mức 1 hoặc mức 0. Nếu ở
mức 1, 89S52 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp 8KB.
Nếu ở mức 0, 89S52 sẽ thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng. chân \EA được

lấy làm chân cấp nguồn 21V khi lập trình cho Eprom trong AT89S52.
- Chân RST (Reset)
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 18

Đồ án tốt nghiệp
Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào reset của 89C51. Khi ngõ vào tín hiệu này
đưa lên cao ít nhất là 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong được nạp những giá trị
thích hợp để khởi động hệ thống. Khi cấp điện mạch tự động Reset.
Hình 1.4.Chân Reset.
- XTAL1,XTAL2 (ngõ vào dao động nội)
Hình 1.5. Ngõ vào dao động nội.
Ngõ vào dao động được mô tả như trên,có một thạch anh được nối vào chân
số 18(XTAL2), 19(XTAl1). Và mắc thêm hai tụ hóa 33p để ổn định dao động,
thạch anh 12Mhz thường dùng cho họ MCS-51, trừ 80C31BH có thể dung thạch
anh lên tới 16Mhz. Tuy nhiên, không nhất thiết phải dùng thạch anh mà ta có thể
dùng mạch dao động TTL tạo xung clock đưa vào chân XTAL1 và lấy đảo của nó
đưa vào XTAL2.
- VCC,GND
IC AT89S52 dùng nguồn một chiều có dải điện áp từ 4V đến 5,5V được cấp
bởi chân 40 và 20.
1.2.4 Bộ nhớ chương trình
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 19

Đồ án tốt nghiệp
AT89S52 có 8kbyte Flash ROM trên chip, khi chân /EA (chân số 31) được đặt ở
mức logic cao (+5v), bộ vi điều khiển sẽ thực hiện chương trình trong bộ nhớ này
bắt đầu từ địa chỉ 0000H. Số lần lập trình cho bộ nhớ này khoảng 1000 lần. Khi
chân /EA ở mức logic thấp, bộ nhớ chương trình sẽ thực hiện ở bộ nhớ ngoài
(EPROM ngoài), tuy nhiên cần có mạch phối ghép AT89S52.
1.2.5 Bộ nhớ dữ liệu

Bộ nhớ dữ liệu ngoài là RAM được đọc hoặc được ghi bởi tín hiệu /RD và /WR.
RAM bên trong AT89S52 được phân chia như sau:
Các bank thanh ghi có địa chỉ từ 00H đến 1FH: 32 byte thấp của bộ nhớ nội được
dành cho các bank thanh ghi. Bộ lệnh 8951 hỗ trợ 8 thanh ghi có tên là R0 – R7 và
mặc định sau khi reset hệ thống thanh ghi có địa chỉ từ 00H – 07H. Do có 4 bank
thanh ghi nên tại một thời điểm chỉ có một bank được truy xuất bởi thanh ghi R0 –
R7.
RAM địa chỉ hóa từng bit có địa chỉ từ 20H đến 2FH: AT89S52 có 128 bit chứa
các byte định địa chỉ. Các bit có thể được đặt xóa bằng phần mềm với 1 lệnh đơn.
RAM đa dụng từ 30H đến 7FH.
Các thanh ghi chức năng đặc biệt từ 80H đến FFH.
AT89S52 có 21 thanh ghi chức năng ở vùng trên của RAM nội từ địa chỉ 80H đến
FFH.
Thanh ghi trạng thái chương trình.
Bảng 1.4.Tthanh ghi trạng thái chương trình.
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 20

Đồ án tốt nghiệp
Bit Ký hiệu Địa chỉ Ý nghĩa
PSW.7 CY D7H cờ nhớ
PSW.6 AC D6H cờ nhớ phụ
PSW.5 F0 D5H cờ 0
PSW.4 RS1 D4H Bit 1 chọn bank thanh ghi
PSW.3 RS0 D3H
Bit 0 chọ bank thanh ghi
00= Bank 0 địa chỉ: 0H÷07H
01= Bank 1 địa chỉ: 08H÷0FH
10= Bank 2 địa chỉ: 10H÷1FH
11= Bank 3 địa chỉ: 18H÷1FH
PSW.2 0V D2H cờ tràn

PSW.1 - D1H dự trữ
PSW.0 P D0H cờ chẵn lẻ
1.2.6 Hoạt động định thời
a) Giới thiệu
Các bộ định thời (Timer) được sử dụng rất rộng rãi trong các ứng dụng đo lường và
điều khiển. Có thể coi bộ định thời n bit được tạo bởi n Flip-Flop mắc nối tiếp với
nhau. Đầu vào của bộ định thời là đầu vào của Flip-Flop đầu tiên, đầu ra báo tràn
(Over Flow) của bộ định thời phản ánh trạng thái tràn của nó. Đầu ra của các Flip-
Flop phản ánh giá trị hiện thời của bộ đếm. Tuỳ thuộc vào ứng dụng đầu vào của
bộ định thời có thể lấy nguồn xung lấy từ xung nhịp của vi điều khiển hoặc là lấy
từ nguồn xung từ bên ngoài đưa đến. Vi điều khiển AT89S52 có ba bộ định thời 16
bit trong đó có hai bộ Timer 0 và Timer 1 có bốn chế độ hoạt động, Timer 2 có ba
chế độ hoạt động. Các bộ định thời được dùng để khẳng định thời gian (hẹn giờ),
đếm sự kiện xảy ra bên ngoài vi điều khiển hoặc tạo tốc độ Baud cho cổng nối tiếp
của vi điều khiển.
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 21

Đồ án tốt nghiệp
Trong các ứng dụng định khoảng thời gian, Timer được lập trình sao cho sẽ tràn
sau một khoảng thời gian và thiết lập cờ tràn bằng 1. Cờ tràn được sử dụng bởi
chương trình để thực hiện một hành động tương ứng như kiểm tra trạng thái của
các ngõ vào hoặc gửi các sự kiện ra các ngõ ra.
Đếm sự kiện dùng để xác định số lần xảy ra của một sự kiện. Trong ứng dụng này
người ta tìm cách quy các sự kiện thành sự chuyển mức 1 xuống 0 trên các chân T0
hoặc T1 hoặc T2 để dùng Timer tương ứng đếm các sự kiện đó.
Dựa trên chức năng này, các bộ định thời có thể được thiết lập trình để tạo xung
nhịp, đo thời gian trôi qua giữa hai sự kiện (ví dụ đo độ rộng xung…).
b) Các thanh ghi của bộ định thời
Các thanh ghi của timer 0 và timer 1.
Thanh ghi chế độ định thời (TMOD).

Thanh ghi TMOD chứa hai nhóm 4 bit dùng để đặt chế độ làm việc cho Timer 0 và
Timer 1.
Thanh ghi chứa giá trị của các bộ định thời của Timer 0 và Timer 1 là THx và
TLx, là thanh ghi 8 bit để chứa giá trị khởi tạo hoặc giá trị hiện thời của Timer.
Thanh ghi này không được định địa chỉ bit.
Bảng 1.5.Thanh ghi TMOD.
7 6 5 4 3 2 1 0
GATE1 C/#T1 M1 M0 GATE0 C/#T0 M1 M0
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 22

Đồ án tốt nghiệp
Bit Tên Timer Mô tả
7 GATE1 1
Bit mở cổng cho timer 1, khi được đặt
bằng 1 thì timer 1 chỉ chạy khi chân INT1
ở mức cao. Nếu bit này được đặt là 0 thì
hoạt động của timer 1 không bị ảnh
hưởng bởi mức logic trên chân INT1
6 C/#T1 1
Bit chọn chế độ timer/couter của timer 1.
1= bộ đếm sự kiện.
0= bộ định khoảng thời gian.
5 M1 1 Bit 1 chọn chế độ (mode) của timer 1
4 M0 1
Bit 0 chọn chế độ của timer 1:
00: chế độ 0 - timer 13 bit
01: chế độ 1 - timer 16 bit
10: chế độ 2 - timer 8 bit tự nạp lại
11: chế độ 3 - tách timer
3 GATE0 0

Bit mở cổng cho timer 0. Khi được đặt
bằng 1 thì timer 0 chỉ chạy khi chân INT0
ở mức cao.
2 C/#T0 0 Bit chọn chế độ couter/timer của timer 0
1 M1 0 Bit 1 chon chế độ của timer 0
0 M0 0 Bit 0 chọn chế độ của timer 0
Bảng 1.6.Thanh ghi T2CON.
T2CON.7 T2CON.6 T2CON.5 T2CON.4 T2CON.3 T2CON.2 T2CON.1 T2CON.0
TF2 EXF2 RCLK TCLK EXEN2 TR2 C/#T2 CP/#RL2
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 23

Đồ án tốt nghiệp
TF2: Cờ báo tràn của timer 2. TF2 không được thiết lập khi TCLK hoặc RCLK
được đặt bằng 1.
EXF2: Cờ ngắt ngoài của timer 2. EXF2 = 1 khi xảy ra sự nạp lại hoặc thu nhận.
EXF2 = 1 cũng gây ra ngắt do Timer 2 nếu như ngắt này được lập trình cho phép.
RCLK: Bit chọn timer cung cấp xung nhịp cho đường nhận của cổng nối tiếp.
TCLK: Bit chọn timer cung cấp xung nhịp cho đường truyền của cổng nối tiếp.
EXEN2: Bit điều khiển hoạt động của Timer 2. Khi EXEN2=1 việc nạp lại hoặc
thu nhận (Capture) diễn ra khi có sự chuyển trạng thái từ 1 sang 0 ở chân T2EX
nếu Timer 2 không sử dụng để cung cấp tốc độ Baud cho cổng nối tiếp.
TR2: Bit điều khiển hoạt động của timer 2 (tương tự như TR0, 1).
C/#T2: Bit chọn chế độ đếm hoặc định thời của Timer 2 (tương tự như C/#T0,1).
CP/#RL2: Bit chọn chế độ thu nhận hay nạp lại của Timer 2.
Khi CP/#RL2C được thiết lập bằng 1 việc thu nhận được thực hiện khi có sườn
xuống ở chân T2EX và bit EXEN1 được đặt là 1.
Khi CP/#RL2C được đặt bằng 0, việc nạp lại được thực hiện khi có sườn xuống ở
chân T2EX và bit EXEN2 được đặt là 1. Nếu RCLK hoặc TCLK = 1, bit này được
bỏ qua, Timer 2 tự nạp lại khi tràn.
Thanh ghi T2MOD

Thanh ghi TMOD có địa chỉ 0C9H, thanh ghi này không định địa chỉ bit.
Bảng 1.7.Thanh ghi T2MOD.
T2MOD.7 T2MOD.6 T2MOD.5 T2MOD.4 T2MOD.3 T2MOD.2 T2MOD.1 T2MOD.0
- - - - - - T2OE DCEN
Bit Ký hiệu Mô tả
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 24

Cổng RS232Máy nh
Bộ chuyển mức
89S52
Đồ án tốt nghiệp
T2MOD.7 Không sử dụng
T2MOD.6 Không sử dụng
T2MOD.5 Không sử dụng
T2MOD.4 Không sử dụng
T2MOD.3 Không sử dụng
T2MOD.2 Không sử dụng
T2MOD.1 T2OE
Cho phép đầu ra khi sử dụng Timer 2 để chế tạo
xung (chế tạo xung – clock out).
T2MOD.0 DCEN
Bit cho phép Timer 2 hoạt động như bộ đếm
tiến/lùi
Thanh ghi TH2 và TL2, RCAP2H và RCAP2L.
Cũng giống như TH0, TH1 và TL0, TL1 chứa giá trị đếm của Timer 2, tuy nhiên
khác nhau là timer 0, 1 có thể dùng THx để chứa giá trị nạp lại còn Timer 2 dùng
RCAP2H và RCAP2L để chứa giá trị cần nạp lại.
1.2.7 Cổng nối tiếp
a) Giới thiệu
AT89S52 có một cổng nối tiếp (UART) trên chip có thể hoạt động ở nhiều chế độ

khác nhau với các tốc độ khác nhau. Chức năng chủ yếu của cổng nối tiếp là
chuyển đổi song song sang nối tiếp với dữ liệu xuất và chuyển đổi nối tiếp sang
song song với dữ liệu nhận. Dữ liệu đi và về hoàn toàn độc lập với nhau, do đó có
thể truyền nhận đồng thời, và cổng nối tiếp có đặc tính như vậy còn gọi là cổng
song cổng (Full Duplex).
SV: Hồ Đình Duy – Lớp: KTĐT&THCN – K51 25