công nghệ kĩ thuật số

Đồ án vi xử
lý
GVHD:Nguyễn Minh
Quân
Nhóm 05:lớp
ĐTVTB_K4
Trang
1
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG
DẪN

…………ngày …… tháng …… năm
2011
Giáo viên hướng
dẫn
Nhóm 05:lớp
ĐTVTB_K4
Trang
2
Đồ án vi xử
lý
GVHD:Nguyễn Minh
Quân
NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM
ĐIỂM

…………ngày …… tháng …… năm
2011
Giáo viên phản
biện
Nhóm 05:lớp
ĐTVTB_K4
Trang
3
Đồ án vi xử
lý
GVHD:Nguyễn Minh
Quân
Ngày nay, khái niệm kỹ thuật số đã trở thành quen thuộc với nhiều người,
bởi
vì sự phát triển của ngành kỹ thuật số này đã có ảnh hưởng rất lớn đến ngành kinh
tế
toàn cầu. Có người đã nêu lên ý tưởng gọi nền kinh tế của thời đại chúng ta là “
nền
kinh tế kỹ thuật số “, “số hóa” đã gần như vượt khỏi ranh giới của một thuật ngữ

kỹ
thuật . Nhờ có ưu điểm của xử lý số như độ tin cậy trong truyền dẫn, tính đa thích
nghi
và kinh tế của nhiều phần mềm khác nhau, tính tiện lợi trong điều khiển và khai
thác
mạng.
Số hóa đang là xu hướng phát triển tất yếu của nhiều lĩnh vực kỹ thuật và
kinh
tế khác nhau. Không chỉ trong lĩnh vục thông tin liên lạc và tin học. Ngày nay, kỹ
thật
số đã và đang thâm nhập mạnh mẽ vào Kỹ thuật điện tử, Điều khiển tự động,
phát
thanh truyền hình, y tế, nông nghiệp…và ngay cả trong các dụng cụ sinh hoạt gia
đình.
Ngay từ những ngày đầu khai sinh, kỹ thuật số nói riêng và ngành điện tử
nói
chung đã tạo ra nhiều bước đột phá mới mẻ cho các ngành kinh tế khác và còn
đảm
bảo được yêu cầu của người dùng cả về chất lượng và dịch vụ. Đồng thời kiến thức
về
kỹ thuật số là không thể thiếu đối với mỗi sinh viên, nhất là sinh viên điện
tử.
Công nghệ kĩ thuật số có nhiều ứng dụng rộng rãi trong thực tế, với nhiều
những
ứng dụng rất tiện ích sử dụng trong kĩ thuật, trong đời sống, trong công nghiệp ở
các
nhà máy và xí nghiệp sản xuất… và cả những tiện nghi trong ngôi nhà của chúng
ta.
Một trong những ứng dụng tiện ích của kĩ thuật số đó là chức năng đếm với các
mạch

đếm như đếm sản phẩm, đếm số người vào phòng, thang máy hay đếm xe ra
vào
cổng… đó đều là những ứng dụng rất thực tế. Và trong bài đồ án này em đã
được
nghiên cứu về mạch đếm sản
phẩm.
B
B
ài
ài
b
b
áo
áo
cáo
cáo
n
n
ày
ày
được
được
tìm
tìm
k
k
i
i
ế
ế

m
m
từ
từ
nh
nh
i
i
ều
ều
n
n
guồ
guồ
n
n
k
k
h
h
ác
ác
n
n
h
h
a
a
u
u

n
n
h
h
ư
ư
:
:
s
s
ách
ách
b
b
áo
áo
,
,
i
i
n
n
te
te
rn
rn
et…
et… Và do kiến thức còn hạn hẹp, nên trong quá trình thực hiện đồ án em
không
thể tránh khỏi sai sót và đề tài chưa được phát triển một cách hoàn hảo, mong quý

thầy
cô trong hội đồng khảo thí bỏ qua và có hướng giúp đỡ để em có thể hoàn chỉnh
kiến
thức của mình
.
Em xin chân thành cảm
ơn !
Nhóm 05:lớp
ĐTVTB_K4
Trang
4
Đồ án vi xử
lý
GVHD:Nguyễn Minh
Quân
CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN
ĐỀ
I.1 Lí do chọn đề
tài:
Ngày nay việc nghiên cứu ứng dụng vi điều khiển vào các lĩnh vực cuộc sống
khá
phổ biến,điển hình là các loại vi điều khiển họ 8051.Ở trong công nghiệp cũng
như
trong các lĩnh vực liên quan đếm sản phẩm thì đã phát huy được lợi thế khi sử dụng
vi
điều khiển,việc đếm sản phẩm đã trở nên đơn giản hơn, giảm bớt được nhiều sức
lao
động và thời gian.Được sự gợi ý của giáo viên hướng dẫn NGUYỄN MINH QUÂN
và
qua sự tìm hiểu của các thành viên trong nhóm,nên chúng em đã chọn đề tài

nghiên
cứu và thiết kế mạch đếm sản phẩm với ứng dụng của họ vi điều khiển 8051.Đây
cũng
là một cơ hội tốt để ứng dụng những kiến thức của môn VI XỬ LÝ đã học vào thực
tế.
I.2 Mục tiêu của đề
tài
Đề tài nhằm mục đích thiết kế và chế tạo thành công mạch đếm sản phẩm sử
dụng
họ vi điều khiển 8051,số lượng sản phẩm đếm được nhập từ bàn phím,hiện thị kết
quả
đếm được bằng hệ thống LED 7 thanh và báo hiệu bằng tín hiệu đèn
LED.
I.3 Vấn đề cần giải
quyết
+Tìm hiểu các tài liệu liên quan đến các đề tài nghiên cứu, đưa ra các giải pháp
tối
ưu cho việc thiết kế chế tạo sản phẩm thực
tế.
+Thiết kế và chế tạo 1 board mạch gồm các khối: khối xử lí trung tâm dùng họ
vi
điều khiển 8051,khối cảm biến,khối hiện thị,bàn
phím.
+Tiến hành viết chương trình phần mềm phối hợp hoạt động các khối dưới sự
điều
khiển của khối mạch chính chứa IC
AT89S52
Nhóm 05:lớp
ĐTVTB_K4
Trang

5
Đồ án vi xử
lý
GVHD:Nguyễn Minh
Quân
CHƯƠNG II: GIẢI QUYẾT VẤN
ĐỀ
II.1.Cơ sở lý
thuyết:
II.1.1 Tổng quan về họ vi điều khiển
8051
1. Giới thiệu chung về cấu trúc phần
cứng
8051là IC vi điều khiển ,là vi mạch tổng quát của họ MCS-51, linh kiện
đầu
tiên của họ này được hãng sản xuất Intel đưa ra thị trường
.
IC 8051 có các đặc trưng được tóm tắt như
sau:
4 KB EPROM bên
trong.
128 Byte RAM
nội.
4 Port xuất /nhập I/O 8
bit.
Giao tiếp nối
tiếp.
64 KB vùng nhớ mã
ngoài
64 KB vùng nhớ dữ liệu

ngoại.
Xử lý Boolean (hoạt động trên bit
đơn).
210 vị trí nhớ có thể định vị
bit.
4 s cho hoạt động nhân hoặc
chia.
Hình : Sơ đồ chân của vi điều khiển
8051
Nhóm 05:lớp
ĐTVTB_K4
Trang
6
Đồ án vi xử
lý
GVHD:Nguyễn Minh
Quân
Port 0 : Port0 (P0.0-P0.7) có số chân từ 32-39
.
Port 0 có 2 chức
năng:
-Port xuất nhập dữ liệu (P0.0-P0.7) → không sử dụng bộ nhớ ngoài và bus địa
chỉ
byte thấp và bus dữ liệu đa hợp (AD0-AD7) → có sử dụng bộ nhớ
ngoài.
-Port0 đóng vai trò xuất nhập dữ liệu thì phải sử dụng các điện trở kéo bên
ngoài.
Port1: Port1(P1.0-P1.7) có số chân từ 1 -8. Port có chức năng xuất nhập
dữ
liệu (P1.0-P1.7) →sử dụng hoặc không sử dụng bộ nhớ

ngoài
Port 2: Port(P2.0-P2.7) có số chân từ 21-28.Port có 2 chức năng :port
xuất
nhập dữ liệu(p2.0-P2.7) không sử dụng bộ nhớ ngoài và bus địa chỉ cao(A8-A5) có
sử
dụng bộ nhớ
ngoài
Port 3: Port 3( P3.0-P3.7) có số chân từ 10-17.Có 2 chức năng: Khi
không
hoạt động xuất / nhập,các chân của port3 có nhiều chức năng riêng (mỗi chân có
chức
năng riêng liên quan đến đặc trưng cụ thể của
8051)
*Bảng chức năng của port3 và 2 chân của P1.0 , P1.1 của
port.
Bit Tên
Địa chỉ
bit
Chức
năng
P3.0 RxD B0H
Chân nhận dữ liệu của bit nối
tiếp
P3.1 TxD B1H
Chân phát dữ liệu của port nối
tiếp
P3.2 B2H
Ngõ vào ngắt ngoài
0
P3.3 B3H

Ngõ vào ngắt ngoài
1
P3.4 T0 B4H
Ngõ vào của bộ định thời /điểm
0
P3.5 T1 B5H
Ngõ vào của bộ định thời
/điểm1
P3.6 B6H
Điều khiển ghi bộ nhớ dữ
liệu
P3.7 B7H
Điều khiển đọc bộ nhớ dữ
liệu
P1.0 T2 90H
Ngõ vào của bộ định thời /điểm
2
P1.1 T2EX 91H
Nạp lại /thu nhận của bộ định thời
2
* Chân
PSEN:
- PSEN cho phép bộ nhớ chương trình,chân số
29
- là tín hiệu cho phép truy xuất (đọc) bộ nhớ chương trinh (ROM)
ngoài
- Là mức xuất tích cực ở mức thấp PSEN =0 → trong thời gian CPU tìm - nạp lệnh
từ
ROM ngoài ,PSEN =1 → CPU sử dụng ROM
trong.

* Chân ALE
:
- ALE cho phép chốt địa chỉ,chân số
30
-Là tín hiệu cho phép chốt địa chỉ để thực hiện việc giải đa hợp cho bus địa chỉ
byte
thấp và byte dữ liệu đa hợp
(AD0-AD7).
Nhóm 05:lớp
ĐTVTB_K4
Trang
7
Đồ án vi xử
lý
GVHD:Nguyễn Minh
Quân
* Chân EA: Là chân truy xuất
ngoài
- Là tín hiệu cho phép truy xuất ngoài (sử dụng )bộ nhớ chương trình ROM
ngoài.
- Là tín hiệu nhập tích cực ở mức thấp EA =0 sử dụng chương trình ROM
ngoài,AE=1
sử dụng chương trình ROM
trong.
*Chân XTAL1,XTAL2: tinh thể thạch anh chân số
18,19
-Dùng để nối thạch anh với mạch dao động tạo xung clock bên ngoài cung cấp
xung
clock cho chíp hoạt động
.

- XTAL1 Ngõ vào mạch tạo xung clock trong
chíp
- XTAL2 Ngõ ra mạch tạo xung clock trong
chip
f =12MHz f tần số danh
định
Chân RST: thiết lập lại là chân số
9
- Là tín hiệu cho phép thiết lập lại trạng thái ban đầu cho hệ
thống
- Là tín hiệu nhập tích cực mức
cao
RST=0 chip 8051 hoạt động bình thường, RTS=1 chip 8051 được thiết lập lại
trạng
thái ban
đầu
Chân Vcc, GND: Nguồn cung cấp điện chân số
40-20
-Cung câp nguồn điện cho chip hoạt
động
- Vcc =+5V±10% và
GND=0V
2.Giới thiệu chung về cấu trúc bên
trong
*Sơ đồ khối bên trong
8051
Nhóm 05:lớp
ĐTVTB_K4
Trang
8

Đồ án vi xử
lý
GVHD:Nguyễn Minh
Quân
Hình : sơ đồ cấu trúc bên trong của
8051
*Tổ chức bộ nhớ của
8051
Bộ nhớ bên trong 8051 bao gồm RAM và ROM.RAM bao gồm nhiều thành
phần:
lưu trữ đa dụng,phần lưu trữ địa chỉ hoá từng bank thanh ghi và các thanh ghi
chức
năng đặc
biệt.
8051 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard: có những vùng nhớ riêng biệt cho
chương
trình và dữ liệu.Chương trình và dữ liệu có thể chứa bên trong 8051 nhưng 8051
vẫn
có thể kết nối 64k byte bộ nhớ chương trình và 64k byte bộ nhớ dữ liệu mở
rộng.
RAM trong 8051 được phân chia như
sau:
- các bank thanh ghi có địa chỉ từ 00H đến
1FH.
- RAM địa chỉ hoá từng bít có địa chỉ từ 20H đến
2FH.
- RAM đa dụng từ 30H đến
7FH.
- Các thanh ghi chức năng đặc biệt từ 80H đến
FFH.

Nhóm 05:lớp
ĐTVTB_K4
Trang
9
Đồ án vi xử
lý
GVHD:Nguyễn Minh
Quân
-
Hình : Tổ chức bộ nhớ của
8051
Nhóm 05:lớp
ĐTVTA_K3
Trang
10
P1.0 VCC
P1.1 P0.0
P1.2 P0.1
P1.3 P0.2
P1.4 P0.3
P1.5 P0.4
P1.6 P0.5
P1.7 P0.6
RESET
P0.7
EA
/
VP
XTAL1
ALE

/
P
XTAL2
PSEN
RXD
TXD P2.7
INT0 P2.6
INT1 P2.5
T0 P2.4
T

1 P2.3
W

R P2.2
RD P2.1
GND P2.0
2 39
3 38
4 37
5 36
6 35
7 34
8 33
9
32
31
18
30
19

29
10
28
11
12 27
13 26
14 25
15 24
16 23
17 22
20 21
Đồ án vi xử
lý
GVHD:Nguyễn Minh
Quân
II.1.2 Tìm hiểu IC
AT89C51
1.Cấu trúc phần
cứng
a.Sơ đồ
chânAT89C51
1 40
Hình 1: Sơ đồ chân của IC
AT89C51
*Sơ đồ khối của
AT89C51
Hình 2:Sơ đồ khối
AT89C51
Nhóm 05:lớp
ĐTVTA_K3

Trang
11
Đồ án vi xử
lý
GVHD:Nguyễn Minh
Quân
b. Chức năng các chân của
AT89C51
AT89C51 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất
nhập.
Trong đó có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa là 1 chân có 2 chức năng), mỗi
đường
có thể hoạt động như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc là thành
phần
của các bus dữ liệu và bus địa
chỉ.
#Các cổng xuất
nhập
- Port 0: Port 0 là port có 2 chức năng ở các chân 32 - 39 của 8951. Trong
các
thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường I/O.
Đối
với các thiết kế cỡ lớn có bộ nhớ mở rộng, nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus
dữ
liệu.
- Port 1: Port 1 là port I/O trên các chân 1-8. Các chân được ký hiệu P1.0,
P1.1,
p1.2, p1.7 có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần. Port 1 không
có
chức năng khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên

ngoài.
- Port 2: Port 2 là 1 port có tác dụng kép trên các chân 21- 28 được dùng
như
các đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ
nhớ
mở
rộng.
- Port 3: Port 3 là port có tác 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 tính đặc
biệt
của 8951 như ở bảng
sau:
Bit Tên
Chức năng chuyển
đổi
P3.0 RXT
Ngõ vào dữ liệu nối
tiếp.
P3.1 TXD
Ngõ xuất dữ liệu nối
tiếp.
P3.2 INT0\
Ngõ vào ngắt cứng thứ
0
P3.3 INT1\
Ngõ vào ngắt cứng thứ
1
P3.4 T0
Ngõ vào củaTIMER/COUNTER thứ

0
P3.5 T1
Ngõ vào củaTIMER/COUNTER thứ
1
P3.6 WR\
Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ
ngoài
P3.7 RD\
Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu
ngoài
Bảng 1: Chức năng của các chân của Port
3
# Các ngõ tín hiệu điều
khiển
- Ngõ tín hiệu PSEN (Program Store
Enable):
PSEN là tín hiệu ngõ ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ
nhớ
chương trình mở rộng thường được nối đến chân OE\ (Output Enable) của
EPROM
1
2
3
4
Nhóm 05:lớp
ĐTVTA_K3
Trang
12
Đồ án vi xử
lý

GVHD:Nguyễn Minh
Quân
cho phép đọc các byte mã
lệnh.
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 vào thanh
ghi
lệnh bên trong 8951 để giải mã lệnh. Khi 8951 thi hành chương trình trong
EPROM
nội PSEN sẽ ở mức logic
1.
- Ngõ tín hiệu điều khiển ALE (Address Latch
Enable):
Khi 8951 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
chốt.
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.
Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể
được
dùng làm tín hiệu clock cho các phần khác của hệ thống. Chân ALE được dùng

làm
ngõ vào xung lập trình cho EPROM trong
8951.
- Ngõ tín hiệu EA\(External
Access):
Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 thường được mắc lên mức 1 hoặc mức 0. Nếu
ở
mức 1, 8951 thi hành chương trình từ EPROM nội trong khoảng địa chỉ thấp 4
Kbyte.
Nếu ở mức 0, 8951 sẽ thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng. Chân EA\ được
lấy
làm chân cấp nguồn 12V khi lập trình cho EPROM trong
8951.
- Ngõ tín hiệu RST
(Reset):
Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào Reset của 8951. 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.
V C
C



C
6
1

0

4
P
R
1
1

0

0
+
C
3
1

0

u

F
R
E

S

E

T
R

2
1

0

K
Hình 3: Mạch Reset hệ
thống
Trạng thái của tất cả các thanh ghi của 8051 sau khi reset hệ thống được tóm tắt
trong
bảng
sau:
Thanh
ghi
Nội
dung
Thanh
ghi
Nội
dung
Đếm chương
trình 0000H IP XXX00000B
Tích
lũy 00H IE 0XX00000B
B 00H
Các thanh ghi định
thời 00H
PSW 00H SCON 00H
SP 07H SBUF 00H
DPTR 0000H PCON(HMOS) 0XXXXXXXB

Port
0-3 FFH PCON(CMOS) 0XXX0000B
Bảng 2: Trạng thái các thanh ghi sau khi
Reset
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 địa chỉ đầu tiên trong bộ nhớ trong chương trình: địa chỉ 0000H. Nội dung của
RAM
trên chip không bị thay đổi bởi lệnh
reset.
Các ngõ vào bộ dao động
X1,X2:
Bộ dao động được được tích hợp bên trong 8951, khi sử dụng 8951 người
thiết
kế chỉ cần kết nối thêm thạch anh và các tụ. Tần số thạch anh thường sử dụng
cho
8951 là 12Mhz. Chân 40 (Vcc) được nối lên nguồn
5V.
2.Cấu trúc bên
trong
a. Tổ chức bộ nhớ (Organizational
memory)
Bộ nhớ trong 8951 bao gồm EPROM và RAM. RAM trong 8951 bao
gồm
nhiều thành phần: phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ địa chỉ hóa từng bit, các
bank
thanh ghi và các thanh ghi chức năng đặc biệt. Họ 8951 có bộ nhớ theo cấu
trúc

Harvard: có những vùng bộ nhớ riêng biệt cho chương trình và dữ liệu. Chương
trình
và dữ liệu có thể chứa bên trong 8951 nhưng 8951 vẫn có thể kết nối với 64K byte
bộ
nhớ chương trình và 64K byte dữ
liệu.
* Bản đồ bộ nhớ Data trên chip như
sau:
Hình 5:Bản đồ bộ nhớ Data trên chip
AT89C51
Hai đặc tính cần chú ý
là:
- Các thanh ghi và các port xuất nhập đã được định vị (xác định) trong bộ
nhớ
và có thể truy xuất trực tiếp giống như các địa chỉ bộ nhớ
khác.
- Ngăn xếp bên trong Ram nội nhỏ hơn so với Ram ngoại như trong các
bộ
Microcontroller
khác.
*RAM bên trong AT89S52 được phân chia như
sau:
1 Các bank thanh ghi có địa chỉ từ 00H đến
1FH.
2 RAM địa chỉ hóa từng bit có địa chỉ từ 20H đến
2FH.
3 RAM đa dụng từ 30H đến
7FH.
+ Vùng RAM đa
dụng:

Từ hình vẽ cho thấy 80 byte đa dụng chiếm các địa chỉ từ 30H đến 7FH, 32
byte
dưới từ 00H đến 1FH cũng có thể dùng với mục đích tương tự (mặc
dù
các địa chỉ này đã có mục đích
khác).
Mọi địa chỉ trong vùng RAM đa dụng đều có thể truy xuất tự do dùng kiểu
địa
chỉ trực tiếp hoặc gián
tiếp.
+ RAM có thể truy xuất từng
bit:
AT89C51 chứa 210 bit được địa chỉ hóa, trong đó có 128 bit có chứa các
byte
chứa các địa chỉ từ 20H đến 2FH và các bit còn lại chứa trong nhóm thanh ghi có
chức
năng đặc biệt. Ý tưởng truy xuất từng bit bằng phần mềm là các đặc tính mạnh
của
microcontroller xử lý chung. Các bit có thể được đặt, xóa, AND, OR, … , với 1
lệnh
đơn. Đa số các microcontroller xử lý đòi hỏi một chuỗi lệnh đọc - sửa - ghi để
đạt
được mục đích tương tự. Ngoài ra các port cũng có thể truy xuất được từng
bit.
128 bit có chứa các byte có địa chỉ từ 00H -1FH cũng có thể truy xuất như
các
byte hoặc các bit phụ thuộc vào lệnh được
dùng.
+ Các bank thanh ghi
:

32 byte thấp của bộ nhớ nội được dành cho các bank thanh ghi. Bộ lệnh
89S52
hổ trợ 8 thanh ghi có tên là R0 - R7 và theo mặc định sau khi reset hệ thống, các
thanh
ghi này có các địa chỉ từ 00H -
07H.
Các lệnh dùng các thanh ghi RO - R7 sẽ ngắn hơn và nhanh hơn so với các
lệnh
có chức năng tương ứng dùng kiểu địa chỉ trực tiếp. Các dữ liệu được dùng
thường
xuyên nên dùng một trong các thanh ghi này. Do có 4 bank thanh ghi nên tại một
thời
điểm chỉ có một bank thanh ghi được truy xuất bởi các thanh ghi RO - R7 để
chuyển
đổi việc truy xuất các bank thanh ghi ta phải thay đổi các bit chọn bank trong thanh
ghi
trạng
thái.
b.Các thanh ghi (the
registers)
Các thanh ghi nội của AT89C51 được truy xuất ngầm định bởi bộ
lệnh.
Các thanh ghi trong AT89C51 được định dạng như một phần của RAM trên chip
vì
vậy mỗi thanh ghi sẽ có một địa chỉ (ngoại trừ thanh ghi bộ
đếm
chương trình và thanh
ghi lệnh vì các thanh ghi này hiếm khi bị tác
động
trực tiếp). Cũng như R0 đến R7,

AT89C51 có 21 thanh ghi có chức năng đặc
biệt
(SFR: Special Function Register) ở
vùng trên của RAM nội từ địa chỉ 80H -
FFH.
Chú ý: tất cả 128 địa chỉ từ 80H đến FFH không được định nghĩa, chỉ có
21
thanh ghi có chức năng đặc biệt được định nghĩa sẵn các địa
chỉ.
Ngoại trừ thanh ghi A có thể được truy xuất ngầm như đã nói, đa số các
thanh
ghi có chức năng điệt biệt SFR có thể địa chỉ hóa từng bit hoặc
byte.
Thanh ghi trạng thái chương trình (PSW: Program Status
Word):
Từ trạng thái chương trình ở địa chỉ D0H được tóm tắt như
sau:
Bit Symbol Address Description
PSW.7 CY D7H
Cary
Flag
PSW.6 AC D6H
Auxiliary Cary
Flag
PSW.5 F0 D5H
Flag
0
PSW4 RS1 D4H
Register Bank Select
1

PSW.3 RS0 D3H
Register Bank Select
0
00=Bank 0; address
00H07H
01=Bank 1; address
08H0FH
10=Bank 2; address
10H17H
11=Bank 3; address
18H1FH
PSW.2 OV D2H
Overlow
Flag
PSW.1 - D1H Reserved
PSW.0 P DOH
Even Parity
Flag
Chức năng từng bit trạng thái chương
trình
- Cờ Carry CY (Carry
Flag):
- Cờ nhớ có tác dụng kép. Thông thường nó được dùng cho các lệnh toán học:
C=1
nếu phép toán cộng có sự tràn hoặc phép trừ có mượn và ngược lại C=0 nếu phép
toán
cộng không tràn và phép trừ không có
mượn.
- Cờ Carry phụ AC (Auxiliary Carry Flag):Khi cộng những giá trị
BCD

(Binary Code Decimal), cờ nhớ phụ AC được set nếu kết quả 4 bit thấp
nằm
trong phạm vi điều khiển 0AH - 0FH. Ngược lại
AC=0.
- Cờ 0 (Flag 0): Cờ 0 (F0) là 1 bit cờ đa dụng dùng cho các ứng dụng của người
dùng
- Những bit chọn bank thanh ghi truy
xuất:
+ RS1 và RS0 quyết định dãy thanh ghi tích cực. Chúng được xóa sau khi
reset
hệ thống và được thay đổi bởi phần mềm khi cần
thiết.
Tùy theo RS1, RS0 = 00, 01, 10, 11 sẽ được chọn Bank tích cực tương ứng
là
Bank 0, Bank1, Bank2,
Bank3.
RS1 RS0 BANK
0 0 0
0 1 1
1 0 2
1 1 3
+ Cờ tràn OV (Over
Flag):
Cờ tràn được set sau một hoạt động cộng hoặc trừ nếu có sự tràn toán học.
Khi
các số có dấu được cộng hoặc trừ với nhau, phần mềm có thể kiểm tra bit này để
xác
định xem kết quả có nằm trong tầm xác định không. Khi các số không có dấu
được
cộng bit OV được bỏ qua. Các kết quả lớn hơn +127 hoặc nhỏ hơn -128 thì bit

OV=1.
+ Bit Parity (P)
:
Bit tự động được set hay Clear ở mỗi chu kỳ máy để lập Parity chẵn với
thanh
ghi A. Sự đếm các bit 1 trong thanh ghi A cộng với bit Parity luôn luôn chẵn. Ví dụ
A
chứa 10101101B thì bit P set lên 1 để tổng số bit 1 trong A và P tạo thành số
chẵn.
Bit Parity thường được dùng trong sự kết hợp với những thủ tục của
Port
nối tiếp để tạo ra bit Parity trước khi phát đi hoặc kiểm tra bit Parity sau khi
thu.
+ Thanh ghi B
:
Thanh ghi B ở địa chỉ F0H được dùng cùng với thanh ghi A cho các phép
toán
nhân chia. Lệnh MUL AB sẽ nhận những giá trị không dấu 8 bit trong hai thanh ghi
A
và B, rồi trả về kết quả 16 bit trong A (byte cao) và B(byte thấp). Lệnh DIV A,B
lấy
A chia B, kết quả nguyên đặt ở A, số dư đặt ở
B.
Thanh ghi B có thể được dùng như một thanh ghi đệm trung gian đa mục
đích.
Nó là những bit định vị thông qua những địa chỉ từ F0H -
F7H.
+ Con trỏ Ngăn xếp SP (Stack Pointer)
:
Con trỏ ngăn xếp là một thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 81H. Nó chứa địa chỉ của

của
byte dữ liệu hiện hành trên đỉnh ngăn xếp. Các lệnh trên ngăn xếp bao gồm các
lệnh
cất dữ liệu vào ngăn xếp (PUSH) và lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp (POP). Lệnh cất
dữ
liệu vào ngăn xếp sẽ làm tăng SP trước khi ghi dữ liệu và lệnh lấy ra khỏi ngăn xếp
sẽ
làm giảm SP. Ngăn xếp của 8031/8051 được giữ trong RAM nội và giới hạn các
địa
chỉ có thể truy xuất bằng địa chỉ gián tiếp, chúng là 128 byte đầu của
AT89C51
Để khởi động SP với ngăn xếp bắt đầu tại địa chỉ 60H, các lệnh sau đây được
dùng:
MOV SP ,
#5F
Với lệnh trên thì ngăn xếp của 8951 chỉ có 32 byte vì địa chỉ cao nhất của
RAM
trên chip là 7FH. Sở dĩ giá trị 5FH được nạp vào SP vì SP tăng lên 1 là 60H trước
khi
cất byte dữ
liệu.
Khi Reset AT89C51, SP sẽ mang giá trị mặc định là 07H và dữ liệu đầu tiên
sẽ
được cất vào ô nhớ ngăn xếp có địa chỉ 08H. Nếu phần mềm ứng dụng không
khởi
động SP một giá trị mới thì bank thanh ghi1 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 trữ tạm thời và lấy lại dữ liệu, hoặc truy xuất

ngầm
bằng lệnh gọi chương trình con (ACALL, LCALL) và các lệnh trở về (RET, RETI)
để
lưu trữ giá trị của bộ đếm
chương
trình khi bắt đầu thực hiện chương trình con và lấy lại khi kết thúc chương trình con

+ Con trỏ dữ liệu DPTR (Data
Pointer):
Con trỏ dữ liệu (DPTR) được dùng để truy xuất bộ nhớ ngoài là một thanh
ghi
16 bit ở địa chỉ 82H (DPL: byte thấp) và 83H (DPH: byte
cao).
Ba lệnh sau sẽ ghi 55H vào RAM ngoài ở địa chỉ
1000H:
MOV A ,
#55H
MOV DPTR,
#1000H
MOV @ D P

T R,
A
Lệnh đầu tiên dùng để nạp 55H vào thanh ghi A. Lệnh thứ hai dùng để nạp
địa
chỉ của ô nhớ cần lưu giá trị 55H vào con trỏ dữ liệu DPTR. Lệnh thứ ba sẽ di
chuyển
nội dung thanh ghi A (là 55H) vào ô nhớ RAM bên ngoài có địa chỉ chứa trong
DPTR
(là

1000H)
- Các thanh ghi Port (Port
Register):
Các Port của AT89C51 bao gồm Port 0 ở địa chỉ 80H, Port1 ở địa chỉ
90H,
Port2 ở địa chỉ A0H, và Port3 ở địa chỉ B0H. Tất cả các Port này đều có thể truy
xuất
từng bit nên rất thuận tiện trong khả năng giao
tiếp.
- Các thanh ghi Timer (Timer
Register):
AT89C51 có chứa hai bộ định thời/bộ đếm 16 bit được dùng cho việc định
thời
được đếm sự kiện. Timer 0 ở địa chỉ 8AH (TLO: byte thấp) và 8CH ( THO: byte
cao).
Timer1 ở địa chỉ 8BH (TL1: byte thấp) và 8DH (TH1 : byte cao). Việc khởi
động
timer được SET bởi Timer Mode (TMOD) ở địa chỉ 89H và thanh ghi điều
khiển
Timer (TCON) ở địa chỉ 88H. Chỉ có TCON được địa chỉ hóa từng
bit.
- Các thanh ghi Port nối tiếp (Serial Port
Register):
AT89C51 chứa một Port nối tiếp cho việc trao đổi thông tin với các thiết bị
nối
tiếp như máy tính, modem hoặc giao tiếp nối tiếp với các IC khác. Một thanh ghi
đệm
dữ liệu nối tiếp (SBUF) ở địa chỉ 99H sẽ giữ cả hai dữ liệu
truyền
là dữ liệu nhập. Khi truyền dữ liệu ghi lên SBUF, khi nhận dữ liệu thì đọc SBUF.

Các
mode vận khác nhau được lập trình qua thanh ghi điều khiển Port nối tiếp
(SCON)
được địa chỉ hóa từng bit ở địa chỉ
98H.
- Các thanh ghi ngắt (Interrupt
Register):
AT89C51 có cấu trúc 5 nguồn ngắt, 2 mức ưu tiên. Các ngắt bị cấm sau khi
bị
reset hệ thống và sẽ được cho phép bằng việc ghi thanh ghi cho phép ngắt (IE) ở
địa
chỉ A8H. Cả hai được địa chỉ hóa từng
bit.
Thanh ghi điều khiển nguồn PCON (Power Control
Register):
Thanh ghi PCON không có bit định vị. Nó ở địa chỉ 87H chứa nhiều bit
điều
khiển. Thanh ghi PCON được tóm tắt như
sau:
1 Bit 7(SMOD): Bit có tốc độ Baud ở mode 1, 2,3 ở Port nối tiếp khi
set.
2 Bit 6, 5, 4: Không có địa
chỉ.
3 Bit 3 (GF1): Bit cờ đa năng
1.
4 Bit 2 (GF0): Bit cờ đa năng
2.
5 Bit 1* (PD): Set để khởi động mode Power Down và thoát để
reset.
6 Bit 0*(IDL): Set để khởi động mode Idle và thoát khi ngắt mạch hoặc

reset.
Các bit điều khiển Power Down và Idle có tác dụng chính trong tất cả các IC
họ
MSC-51 nhưng chỉ được thi hành trong sự biên dịch của
CMOS.
c. Bộ nhớ ngoài (External
Memory)
AT89C51 có khả năng mở rộng bộ nhớ lên đến 64K byte bộ nhớ chương
trình
và 64K byte bộ nhớ dữ liệu ngoài. Do đó có thể dùng thêm RAM và EPROM nếu
cần.
Khi dùng bộ nhớ ngoài, Port 0 không còn chưc năng I/O nữa. Nó được kết hợp
giữa
bus địa chỉ (A0 - A7) và bus dữ liệu (D0 - D7) với tín hiệu ALE để chốt byte của
bus
địa chỉ chỉ khi bắt đầu mỗi chu kỳ bộ nhớ. Port2 được cho là
byte
cao của bus địa
chỉ.
d. Các tập lệnh của
AT89C51
Tập lệnh củaAT89C51 được chia thành 5
nhóm:
Số
học.
Logic.
Chuyển dữ
liệu.
Chuyển điều
khiển.

Chi tiết tệp lệnh của họ 8051 có thể tham khảo trong “Họ vi điều khiển” của
tác
giả Tống Văn Ôn và Hoàng Đức
Hải.
Nhóm 05:lớp
ĐTVTA_K3
Trang
20
II.1.3.Các linh kiện thường dùng cho đề
tài:
1-
1-
Đi
Đi
ện
ện

t
t
r
r
ở
ở
:
:
Điện trở là linh kiện thụ động có tác dụng cản trở cả dòng và
áp.
Điện trở đựơc sử dụng rất nhiều trong các mạch điện
tử.
R

=ρℓ/S
Trong đó ρ là điện trở suất của vật
liệu
S là thiết diện của
dây.
ℓ là chiều dài của
dây.
Điện trở là đại lượng vật lí đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của một
vật
thể dẫn điện. Nó được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể đó
với
cường độ dòng điện đi qua
nó:
Trong
đó:
U : là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vô

n
(V).
I : là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng ă m p

e
(A).
R : là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng O

h m (Ω).
2-Biến
trở
Là 1 điện trở thay đổi được , có tác dụng là thay đổi điện
áp

theo yêu cầu của người sử dụng. Ở trong đề tài này nó có
tác
dụng kiểm soát độ sáng của Led phát quang và tốc độ nhận
tín
hiệu của led thu hồng
ngoại.
Nhóm 05:lớp
ĐTVTA_K3
Trang
21
3-Transistor:
C1815 là Transistor BJT gồm ba miền tạo bởi hai tiếp giáp p–n, trong đó
miền
giữa là bán dẫn loại p. Miền có mật độ tạp chất cao nhất, kí hiệu n+ là miền
phát
(emitter). Miền có mật độ tạp chất thấp hơn, kí hiệu n, gọi là miền thu
(collecter).
Miền giữa có mật độ tạp chất rất thấp, kí hiệu p, gọi là miền gốc (base). Ba chân
kim
loại gắn với ba miền tương ứng với ba cực emitter (E), base (B), collecter (C)
của
transistor.
4-Tụ
điện:
Tụ điện là một linh kiện thụ động cấu tạo của tụ điện là hai bản cực bằng
kim
loại ghép cách nhau một khoảng d ở giữa hai bản tụ là dung dịch hay chất điện
môi
cách điện có điện dung C. Đặc điểm của tụ là cho dòng điện xoay chiều đi qua,
ngăn

cản dòng điện một
chiều.
Công thức tính điện dung của tụ: C =
ε.S/d
ε là hằng số điện
môi
S là điện tích bề mặt tụ
m
2
d là bề giày chất điện
môi
Tụ điện phẳng gồm hai bàn phẳng kim loại diện tích đặt song song và
cách
nhau một khoảng
d.
Cường độ điện trường bên trong tụ có trị
số
E
=
0
0
= 8.86.10
-12
C
2
/ N.m
2
là hằng số điện môi của chân
không.
là hằng số điện môi tương đối của môi trường; đối với chân không = 1,

giấy
tẩm dầu = 3,6, gốm = 5,5; mica = 4
5
Nhóm 05:lớp
ĐTVTA_K3
Trang
22
5-
5-
Di
Di
o
o
d
d
e:
e:
Diode được cấu tạo gồm hai lớp bán dẫn p-n được ghép với nhau. Diode
chỉ
hoaït động dẫn dòng điện từ cực anot sang catot khi áp trên hai chân được phân
cực
thuận (V
P
>V
N
) và lớn hơn điện áp ngưỡng. Khi phân cực ngược (V
P
<V
N
) thì

Diode
không dẫn
điện.
Là diode thông dụng nhất, dùng để đổi điện xoay chiều – thường là điện
thế
50Hz đến 60Hz sang điện thế một chiều. Diode này tùy loại có thể chịu đựng
được
dòng từ vài trăm mA đến loại công suất cao có thể chịu được đến vài trăm
ampere.
Diode chỉnh lưu chủ yếu là loại Si. Hai đặc tính kỹ thuật cơ bản của
Diode
chỉnh lưu là dòng thuận tối đa và đi ngược tối đa (Điện áp sụp đổ). Hai đặc tính này
do
nhà sản xuất cho
biết.
6
6
-
-
L
L
e
e
d
d
:
:
L
L
ed

ed
là
là
m
m
ộ
ộ
t
t
d
d
ạ
ạ
n
n
g
g
d
d
i
i
o
o
d
d
e
e
ph
ph
át

át
qu
qu
a
a
n
n
g
g
,
,
k
k
h
h
i
i
ph
ph
ân
ân
cực
cực
t
t
h
h
u
u
ận

ận
t
t
h
h
ì
ì
led
led
ph
ph
át
át
s
s
a
a
ng
ng
,
,
ph
ph
ân
ân


c
c
ực

ực
n
n
gh
gh
ịch
ịch
t
t
h
h
ì
ì
led
led
kh
kh
ô
ô
n
n
g
g
s
s
á
á
n
n
g

g
.
.
Kí
Kí
hi
hi
ệ
ệ
u
u
:
:
7
7
-
-
L
L
ed
ed
7
7
đ
đ
oạ
oạ
n
n
L

L
à
à
7
7
c
c
o
o
n
n
LED
LED
s
s
ắp
ắp
x
x
ếp
ếp
t
t
h
h
eo
eo
h
h
ì

ì
n
n
h
h
m
m
ẫ
ẫ
u
u
.
.
M
M
ộ
ộ
t
t
c
c
h
h
án
án
c
c
ủ
ủ
a

a
các
các
c
c
o
o
n
n
led
led
đ
đ
ư
ư
ợ
ợ
c
c
nố
nố
i
i
c
c
h
h
un
un
g

g


vớ
vớ
i
i
nh
nh
au
au
(
(
A
A
no
no
d
d
c
c
h
h
un
un
g
g
ho
ho
ặc

ặc
K
K
a
a
t
t
o
o
d
d
c
c
h
h
ung
ung
)
)
,
,
các
các
c
c
h
h
â
â
n

n
c
c
ò
ò
n
n
lại
lại
đ
đ
ư
ư
ợ
ợ
c
c
đ
đ
ư
ư
a
a
r
r
a
a
ngo
ngo
ài

ài
đ
đ
ể
ể


ph
ph
ần
ần
c
c
ực
ực
c
c
h
h
o
o
c
c
ác
ác
c
c
o
o
n

n
le
le
d
d
.
.
a
cc
b
cc
c
d
e
f
g
Dp
6 3
4
5
2
1
9
10
a
ca
b
ca
c
d

e
f
g
Dp
6 3
4
5
2
1
9
10
Nhóm 05:lớp
ĐTVTA_K3
Trang
23
U

1
7
8
led 7 doan Katod
chung
U2
7
8
led 7 doan Anod
chung
Đây là lọai đèn dùng hiển thị các số từ 0 đến 9, đèn gồm 7 đọan a, b, c, d, e,
f,
g, bên dưới mỗi đọan là một led (đèn nhỏ) hoặc một nhóm led mắc song song

(đèn
lớn).Qui ước các đọan cho
bởi:
Khi một tổ hợp các đọan cháy sáng sẽ tạo được một con số thập phân từ 0 -
9.
L

ed

7 đ

oạ

n

c

ó

h

a

i

l

o ạ

i

là

l oạ

i

a n

o

t

c h u

n

g

v à

c a

t o

t

c

hu

n



g

:

LED anot chung LED catot
chung
Đối với led 7 đoạn ta phải tính toán sao cho mỗi đoạn của led 7 đoạn có
dòng
điện từ 10 20mA. Với điện áp 5V thì điện trở cần dùng là 270Ω; công suất là
1,4
Watt. B ả n

g

g

iá

t r

ị L

e d

7

Đ



o



ạ

n

II.2.Thiết kế và thi
công
II.2.1 Thiết kế phần
cứng
1. Sơ đồ khối của sản
phẩm
KHỐI
NGUỒN
BÀN
PHÍM
KHỐI
XỬ
LÝ
KHỐI HIỆN
THỊ

KHỐI CẢM
BIẾN
2. Chức năng các
khối
*Khối nguồn: là hệ thống điện áp cung cấp cho mạch , giúp cho mạch
luôn
hoạt động, điện áp cung cấp cho mạch là :+5V và OV.Khối nguồn có thể là 1
mạch
nguồn hoặc là 1 biến thế chuyển từ dòng xoay chiểu sang dòng 1 chiều có điệp áp
+5V
*Bàn phím: là 1 hệ thống gồm 16 phím (dạng bàn phím hexa). Thông tin
số
lượng sản phẩm sẽ được nhập ở đây và tác động đến khối xử lý biết đã sẵn sàng sau
khi nhập
xong