XÂY DỰNG ỨNG DỤNG MARKET THỬ NGHIỆM CÁC ỨNG DỤNG CHO MICROCONTROLLER 8051

xây dựng ứng dụng Market thử nghiệm các ứng dụng
cho microcontroller 8051.
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Với mục đích áp dụng những kiến thức đ học, nâng cao khả năng tã duy sáng tạo trong học
tập và đợc sự khuyến khích, hớng dẫn của các thầy cô giáo trong khoa Kỹ thuật điện tử I, nhóm
sinh viên chúng tôi đ tiến hành nghiên cứu khoa học với đề tài Xây dựng ứng dụng Maket thửã
nghiệm các ứng dụng cho MicroController 8051 .
Trong những năm gần đây trên thế giới cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chế tạo
linh kiện bán dẫn và vi mạch tổ hợp, một hớng phát triển mới của các vi xử lí đ hình thành đó làã
các vi điều khiển. Ngoài khối xử lý trung tâm thực hiện chức năng nhiệm vụ của một vi xử lý, vi
điều khiển đợc tích hợp thêm các khối chức năng hỗ trợ, để tạo thành một khối điều khiển hoàn
chỉnh. Bên cạnh đó, vi điều khiển còn cho phép ngời sử dụng lập trình tuỳ theo yêu cầu dựa trên
tập lệnh riêng khá phong phú. Cùng với đặc điểm nổi bật là công suất tiêu thụ thấp, vi điều khiển
đ đã ợc ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực liên quan tới điều khiển tự động trong đó có lĩnh vực
Viễn thông.
Để tìm hiểu đợc phần nào các đặc tính u việt của họ vi điều khiển, với các kiến thức đ học vềã
Kỹ thuật số, Kỹ thuật vi xử lý, Kỹ thuật mạch điện tử, và Điều khiển tự động, ... cùng ý tởng về một
mô hình điều khiển thang máy thực chúng tôi đ tiến hành nghiên cứu ứng dụng vi điều khiển đểã
điều khiển thang máy và chọn vi điều khiển điển hình là 8051.
2. Nội dung của đề tài:
a- Giới thiệu về MicroController 80C51:
Theo yêu cầu thực tiễn ngày càng cao, các bộ vi xử lý đợc phát triển để phục vụ cho việc đo
lờng và điều khiển tự động. Do vậy ngời ta đ tích hợp nhiều chức năng vào bộ vi xử lý, trong mộtã
chip vi xử lý còn có nhiều chức năng nh: các bộ nhớ, bộ đếm, bộ tạo xung, các bộ biến đổi A/D
hay D/A, các cổng vào ra, ... Bộ vi xử lý lúc này đ có đủ những chức năng của một bộ vi điềuã
khiển. Vì vậy các vi mạch này đợc gọi là bộ vi điều khiển.
Một cách tổng quát ,ta có thể định nghĩa :
Bộ vi điều khiển Bộ vi xử lý + Các khối chức năng

Trong những năm qua, cùng với sự phát triển của cách mạng công nghệ, các bộ vi điều
khiển phát triển mạnh theo các hớng sau :

+ Giảm nhỏ dòng tiêu thụ.
+Tăng tốc độ làm việc hay tần số xung nhịp của bộ xử lý .
+Giảm điện áp nguồn nuôi.
+Mở rộng các chức năng trên chip.
Với xu hớng trên, công nghệ chế tạo vi điều khiển phát triển mạnh mẽ không ngừng và vi điều
khiển đ xâm nhập vào rất nhiều lĩnh vực của đời sống. Để tìm hiểu về các bộ vi điều khiển chungã
ta chọn vi điều khiển 80C51 thuộc họ MCS-51 để nghiên cứu nh một đại diện điển hình do tính
mềm dẻo trong sử dụng, với số lợng lớn và trong những năm gần đây đ đã ợc sử dụng nh một bộ vi
điều khiển tiêu chuẩn trong công nghiệp.
Sơ đồ khối tổng quát của một vi điều khiển 8051 có thể đợc mô tả nh sau:

b- Hệ thống phần cứng
:
Trong phạm vi đề tài, chúng tôi tiến hành xây dựng một mô hình thang máy thực và thực hiện
viết chơng trình điều khiển cho 80C51 thực hiện chức năng điều khiển hệ thống thang máy. Với
cấu trúc đ trình bày ở các phần trã ớc, vi điều khiển 80C51 hoàn toàn thực hiện đợc chức năng
điều khiển. Chúng ta chỉ cần xây dựng thêm một số linh kiện hỗ trợ để tạo thành một mạch điều
khiển hoàn chỉnh và ghép nối chúng với mô hình thang máy đ thiết kế. ã
Các bộ phận của hệ thống điều khiển thang máy đợc xây dựng gồm có :
1. Một vi điều khiển 80C51.
2. Mô hình mô phỏng thang máy thực 4 tầng và một bảng điều khiển gọi tầng và
chọn tầng (để đơn giản ta gộp chung điều khiển của 4 tầng vào 1 bảng).
3. Bảng mạch ghép nối 80C51 với các thiết bị cần điều khiển.
4. Có 2 động cơ và 4 rơle để thực hiện đa thang máy đi lên,xuống và đóng mở cửa.
Hình 2.1: Cấu trúc của vi điều khiển 8051.
Bộ tạo dao
động

CPU
Điều khiển

ngắt.
Nguồn
ngắt
trong.
4Kbyte
Bộ nhớ ch-
ơng trình
trong.
128byte
Bộ nhớ
RAM
trong
2bộ
đếm /
định thời
Khối
đ.khiển
quản lý
Bus.
Port
0
Port
1
Port
2
Port
3
Giao
diện
nối

tiép.
XTAL 1.2
|PSEN/ALE
Cổng I/O
8 bit
Cổng I/O
Đchỉ cao
Dữ liệu 8
bit
Cổng I/O
Đchỉ thấp
Dữ liệu 8
bit
Cổng I/O
Các chức
năng đắc biệt
Dữ liệu 8 bit
Nguồn ngắt ngoài Đếm sự kiện.
Mô hình mô phỏng thang máy và hộp điều khiển nh sau:
Trong đó:
L1,L2,L3 : Tín hiệu gọi lên tầng.
X2,X3,X4 : Tín hiệu gọi xuống tầng.
T1,..,T4 : Tín hiệu chọn tầng.
c- Phần mềm điều khiển:
Bộ vi điều khiển cần có chơng trình điều khiển thích hợp để thực hiện các ứng dụng của chúng
ta. Vì 80C51 chỉ hiểu đợc ngôn ngữ máy dới dạng các số nhị phân nên chúng ta phải có một ch-
ơng trình dịch từ các ngôn ngữ lập trình khác sang ngôn ngữ máy. Chúng ta có thể sử dụng nhiều
Mô Hình Thang máy.
X4 T4
L3 X3 T3

L2 X2 T2
L1 T1
Bảng điều khiển.
Tầng 1
Tầng 4
Tầng 3
Tầng 2
Đóng/mở
cửa thang
Kéo thang
lên/xuống
Động cơ
Mạch điều khiển
Vi
điều
khiển
80C51
Rơle lên
Rơle xuống
Rơle tốc độ
Rơle đóng
mở cửa.
Động cơ 1
Động cơ 2
Bảng
điều
khiển
+12V+5V
Nguồn
Hình 4.2: Sơ đồ khối mô tả hệ thống.

Bộ tạo dao
động
ngôn ngữ lập trình khác nhau nh C, PASCAL, BASIC, ASSEMBLY... để viết các ứng dụng cho
80C51.
d- Quá trình viết chơng trình đợc tiến hành nh sau :
+Viết chơng trình ASSEMBLY cho 80C51.
+Sử dụng một trình dịch để dịch file ASSEMBLY ra file nhị phân (m máy). ã
+Kiểm tra lỗi.
+Dùng bộ nạp ROM để nạp chơng trình vào ROM.
+Chạy thử chơng trình và kiểm tra.
Trong đề tài này, chúng tôi đ xây dựng một thuật toán điều khiển thang máy và viết chã ơng trình
điều khiển thang máy cho vi điều khiển 80C51. Lu đồ tóm tắt của thuật toán nh sau:


Trong đó các ký hiệu:
A : Trạng thái thang máy.
L1..L3 : Tín hiệu gọi lên tầng.
X2..X4 : Tín hiệu gọi xuống tầng.
T1..T4 : Tín hiệu chọn tầng.
BEGI
N
A=
1
A
=3
A
=2

L1

T1

L2

T2

L3

T3
L2-L3
X2-X3-X4
T2-T3-T4
L3
X3-X4
T3-T4

X4

T4

T3
CLOSE
DOOR
WAIT
OPEN
DOOR
X2 X3
L1 L2 L3
T1 T2 T3

X2
L1-L2
T1-T2
L1
T1

T4

T3

X2

T2

T3

X4

T4

T3

X3

T3

T3
A
=4
A

=2
A
=3
Chương
trình con
UP
Chương
trình con
DOW
N
Clear
up
Clear
dow
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+

+
+
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
3. Kết luận:
a- Kết quả thực nghệm:
Sau thời gian 3 tháng thực hiện, dới sự hớng dẫn của thầy Đặng Hoài Bắc và sự hỗ trợ, giúp
đỡ của các thầy, cô trong khoa Kỹ thuật điện tử I, chúng tôi đ tiến hành nghiên cứu cơ sở lýã
thuyết, tìm hiểu thực tế và xây dựng thuật toán điều khiển thang máy, sau đó viết chơng trình điều
khiển cho vi điều khiển 80C51. Đề tài đ hoàn thành và đ thực hiện đã ã ợc một số vấn đề cơ bản
sau:
- Nghiên cứu về vi điều khiển với đại diện điển hình là vi điều khiển 8051.
- Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của thang máy và viết chơng trình phần mềm điều khiển
thang máy.

- Xây dựng mô hình thang máy.
Qua quá trình thử nghiệm, mô hình thang máy đ hoạt động tốt, ổn định đáp ứng đã ợc các
yêu cầu đề ra đối với một hệ thống thang máy thông thờng với bộ điều khiển thang mô phỏng tơng
tự nh ở thang máy thực.
b- Kết luận:
Qua đề tài này, chúng tôi đ thu lã ợm đợc những kiến thức hết sức quý báu về các hệ vi
điều khiển cũng nh những kinh nghiệm trong ứng dụng thực tế đối với lập trình điều khiển một hệ
thống điều khiển tự động. Và đặc biệt với việc sử dụng mô hình thực, chúng tôi đ có điều kiện đểã
kiểm nghiệm và ứng dụng các kiến thức đ học trong thời gian qua, từ đó rút ra các bài học vàã
củng cố kiến thức của bản thân.

Dựa trên nguyên tắc lập trình cho hệ thống thang máy, chúng ta có thể phát triển cho các
ứng dụng của vi điều khiển trong lĩnh vực điều khiển tự động nói riêng cũng nh trong thực tiễn nói
chung. Với các bộ vi điều khiển, chúng ta có thể xây dựng đợc các thiết bị điều khiển gọn nhẹ, có
độ chính xác cao, mềm dẻo trong ứng dụng.... đáp ứng cho các nhu cầu thực tiễn trong các
ngành công nghiệp, năng lợng, giao thông và y tế...đặc biệt là trong lĩnh vực Bu chính Viễn thông.