Nghiên cứu,thiết kế nhà tiết kiệm năng lượng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.65 MB, 57 trang )
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
MỤC LỤC
MỤC LỤC.................................................................................................................... 1
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.........................................................2
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN............................................................4
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ...............................................................................6
LỜI NÓI ĐẦU..............................................................................................................8
1.1. Giới thiệu chung...............................................................................................................9
1.2. Tìm hiểu chung về pin năng lượng năng lượng mặt trời...............................................10
1.2.1. Hướng đặt................................................................................................................10
1.2.2.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động...............................................................................10
1.2.3. Ưu, nhược điểm của năng lượng mặt trời...............................................................15
2.1. Chuẩn 8051....................................................................................................................18
2.2. Chân vi điều khiển 8051................................................................................................20
...............................................................................................................................................20
2.3. Cổng vào/ra...................................................................................................................21
2.4. Tổ chức bộ nhớ..............................................................................................................25
2.4.1. Tổ chức bộ nhớ trong..............................................................................................26
2.4.2. Tổ chức bộ nhớ ngoài..............................................................................................27
2.5.2. Thanh ghi từ trạng thái chương trình (PSW - Program Status Word)....................30
2.5.3. Thanh ghi con trỏ stack (SP – Stack Pointer).........................................................30
2.5.4. Các thanh ghi port..................................................................................................31
2.5.5. Các thanh ghi định thời (Timer Register)...............................................................31
2.5.6. Các thanh ghi điều khiển.........................................................................................31
2.5.7. Thanh ghi điều khiển nguồn PCON........................................................................32
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ XÂY DỰNG MÔ HÌNH NHÀ TIẾT KIỆM..............33
NĂNG LƯỢNG..........................................................................................................33
3.2. Sơ đồ khối tổng quan hệ thống......................................................................................33
3.3.1. Bộ điều khiển sạc xung Kỹ thuật số SolarV Charge 12V-120W (10A).................34
3.3.4. IC BISS0001...........................................................................................................43
3.4. Xây dựng mạch điều khiển............................................................................................46
3.5. Thuật toán và chương trình điều khiển..........................................................................47
3.5.1. Lưu đồ thuật toán....................................................................................................47
3.5.2. Chương trình điều khiển.........................................................................................48
3.6. Giới thiệu sản phẩm.......................................................................................................51
3.6.1. Mạch in...................................................................................................................51
3.6.2. Mô hình thực tế.......................................................................................................52
1
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
3.7. Hướng dẫn sử dụng........................................................................................................54
KẾT LUẬN................................................................................................................. 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................56
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
2
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
3
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
4
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
5
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Các tấm pin năng lượng mặt trời.............................................................10
Hình 1.3. Sơ đồ cơ bản của hệ thống điện năng lượng mặt trời.............................15
Hình 1.4. Sơ đồ mạch điện trong gia đình................................................................18
Hình 2.1. Kiến trúc vi điều khiển 8051.....................................................................19
Hình 2.2. Sơ đồ chân vi điều khiển AT89C51..........................................................20
Hình 2.3 . Sơ đồ kết nối thạch anh............................................................................21
Hình 2.4. Cổng vào/ra................................................................................................22
Hình 2.5. Chân ra xuất mức 0...................................................................................22
Hình 2.6. Trở treo nội tại chân..................................................................................23
Hình 2.7. Chân vào xuất mức 1.................................................................................23
Hình 2.8. Các vùng nhớ trong AT89C51..................................................................25
Hình 2.9. Thực thi bộ nhớ chương trình ngoài........................................................28
Hình 2.10. Thanh ghi PSW........................................................................................30
6
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
Hình 2.11. Chọn bank thanh ghi...............................................................................30
Hình 2.12. Thanh ghi PCON.....................................................................................32
Hình 3.1. Sơ đồ khối hệ thống...................................................................................34
Hình 3.2. Bộ điều khiển sạc xung kỹ thuật số SolarV Charge 12V-120W (10A)...34
Hình 3.3. Dạng đường sạc khi sử dụng công nghệ sạc xung...................................35
Hình 3.4. Dạng đường điện áp khi sử dụng công nghệ sạc xung............................35
Hình 3.5. Sơ đồ chân MT 8870..................................................................................37
Hình 3.6. Sơ đồ khối MT8870...................................................................................38
Hình 3.7. Cấu trúc của cảm biến PIR.......................................................................41
Hình 3.8. Dùng đầu dò để phát hiện người hay con vật di chuyển ngang..............41
Hình 3.11. Sơ đồ chân BISS0001...............................................................................43
Hình 3.12. Độ rộng xung của IC BISS0001..............................................................45
Hình 3.13. Cấu trúc bên trong của IC BISS0001.....................................................45
Hình 3.14.Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển............................................................46
Hình 3.15. Lưu đồ thuật toán....................................................................................48
Hình 3.16.Mặt trước mạch in....................................................................................52
Hình 3.17. Mặt sau mạch in.......................................................................................52
Hình 3.18. Mạch điều khiển......................................................................................53
Hình 3.19. Tổng quan mô hình.................................................................................54
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Chức năng các chân của Port………………………………………………..…24
Bảng 2.2. Các thanh ghi chức năng đặc biệt………………………………………………25
Bảng 2.3. Địa chỉ RAM nội 8051……………………………………………………………26
7
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
LỜI NÓI ĐẦU
Trong tiến trình phát triển của loài người, việc sử dụng năng lượng điện đánh
dấu một cột mốc rất quan trọng. Từ đó đến nay, loài người sử dụng năng lượng ngày
càng nhiều ,nhất là trong vài thế kỷ gần đây. Trong cơ cấu năng lượng hiện nay,chiếm
phần chủ yếu là năng lượng tàn dư sinh học than đá,dầu mỏ,khí tự nhiên. Kế là năng
lượng nước thủy điện,năng lượng hạt nhân, năng lượng sinh khối (bio.gas, …) năng
lượng mặt trời, năng lượng gió chỉ chiếm một phần khiêm tốn. Xã hội loài người
không phát triển nếu không có năng lượng.
Ngày nay, năng lượng tàn dư sinh học, năng lượng không tái sinh, ngày càng
kiệt, giá dầu mỏ tăng từng ngày, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển kinh tế xã hội và môi
trường sống. Tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế là nhiệm vụ cấp bách của các nhà
khoa học ,kinh tế, các chính trị gia,… và mỗi người chúng ta. Nguồn năng lượng thay
thế đó phải sạch, thân thiện với môi trường, chi phí thấp, không cạn kiệt (tái sinh), và
dễ sử dụng.
8
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
Từ lâu, loài người đã mơ ước sử dụng năng lượng mặt trời. Nguồn năng lượng
hầu như vô tận, đáp ứng hầu hết các tiêu chí nêu trên. Nhiều công trình nghiêng cứu đã
được thực hiện, năng lượng mặt trời không chỉ là năng lượng của hiện tại mà còn là
năng lượng của tương lai. Chính vì vậy chúng em đã chọn đề tài “ nghiên cứu thiết kế
nhà tiết kiệm năng lượng ” sử dụng pin mặt trời.
Đề tài gồm 3 chương:
Chương I: Giới thiệu hệ thống điện sử dụng năng lượng mặt trời
Chương II: Tổng quan về vi điều khiển 8051
Chương III: Thiết kế, xây dựng mô hình nhà tiết kiệm năng lượng.
Trong thời gian thực hiện nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp được sự giúp đỡ của các
thầy cô giáo trong Khoa Điện; sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo hướng dẫn Hà
Minh Tuân, đề tài: “Nghiên cứu,thiết kế nhà tiết kiệm năng lượng ”, đã được hoàn
thành theo đúng kế hoạch tiến độ. Tuy nhiên do thời gian nghiên cứu, tìm hiểu có hạn
và trình độ năng lực còn nhiều hạn chế… Đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Rất
mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô và các bạn để đồ án này được
hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hải Dương, ngày… tháng … năm 2014
Sinh viên thực hiện
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỆN SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG
ĐIỆN MẶT TRỜI
1.1. Giới thiệu chung
Một tế bào quang điện (cell), tấm Pin năng lượng mặt trời (solar cells panel)
Pin mặt trời, hay pin quang điện, ký hiệu là PV, là hệ thống các tấm vật liệu đặc biệt
có khả năng chuyển đổi quang năng của ánh sáng mặt trời thành điện năng. Pin mặt
trời được cấu tạo bằng các tế bào quang điện (cells) đơn tinh thể (monocrystalline) và
đa tinh thể (polycrystalline) có hiệu suất cao (15% - 18%), công suất từ 25Wp đến
240Wp và có tuổi thọ trung bình 30 năm.
Lý do chọn năng lượng mặt trời
Nhiên liệu hóa thạch theo tính toán của các nhà khoa học và môi trường học sẽ
cạn kiệt trong vòng 50 năm nữa nếu cứ sử dụng với tốc độ hiện nay. Việc tìm năng
lượng thay thế là bài toán cấp bách của toàn nhân loại . Có ý kiến cho rằng điện hạt
nhân là một giải pháp, nhưng với mức độ an toàn và bản chất của quá trình không
thuận nghịch của phản ứng hạt nhân không cho ta kết quả như mong đợi. Năng lượng
mặt trời xét về lâu dài mới là giải pháp cho tương lai. Một trong các nguyên nhân khác
của việc sử dụng năng lượng mặt trời đó là do tính sạch của nó về mặt môi trường.
9
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
Trong quá trình sử dụng nó không sinh ra khí nhà kính hay gây ra các hiệu ứng tiêu
cực tới khí hậu toàn cầu.
Năng lượng mặt trời là dạng năng lượng sạch, xanh, miễn phí, và có giá trị sử
dụng tốt nhất. mặt trời đã xuất hiện cách đây 5 tỷ năm và tiếp tục them 5 tỷ năm nủa,
quá đủ cho loài người.
Chúng ta đang tìm các công nghệ sử dụng dạng năng lượng này một cách hiệu
quả nhất, do đây là năng lượng sạch, rất thân thiện với môi trường. Đây thực sự là
nguồn tài nguyên khổng lồ.
1.2. Tìm hiểu chung về pin năng lượng năng lượng mặt trời
Hình 1.1. Các tấm pin năng lượng mặt trời
1.2.1. Hướng đặt
Điều khiển tấm pin theo mùa (xuân, hạ, thu, đông) cũng là 1 vấn đề
chúng ta đã biết, với mỗi mùa khác nhau, tại 1 địa điểm nhất định, mặt trời sẽ có 1 góc
chiếu khác nhau.
- Để tối đa hóa hiệu suất của hệ thống, các tấm pin mặt trời cần được lắp đặt
theo 1 góc nghiêng và 1 hướng nhất định (tùy thuộc từng vị trí lắp đặt cụ thể).
- Lưu ý khi lắp đặt tránh các vùng có khả năng bị che, khuất nắng, nên lựa chọn
những vị trí có thể hứng được nắng tốt nhất cho cả ngày.
1.2.2.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
a. Cấu tạo
* Tấm pin mặt trời (solar cells panel)
Biến đổi quang năng hấp thụ từ mặt trời để biến thành điện năng.
Một số thông tin cơ bản về tấm pin mặt trời hiệu suất: từ 15% - 18%, công suất:
từ 25Wp đến 175 Wp, số lượng cells trên mỗi tấm pin: 72 cells, kích thước cells: 5–6
inch, loại cells: monocrystalline và polycrystalline, chất liệu của khung nhôm, tuổi thọ
trung bình của tấm pin: 30 năm. Có khả năng kết nối thành các trạm điện mặt trời công
10
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
suất lớn không hạn chế, có thể hòa lưới điện, hoặc hoạt động độc lập như 1 hệ thống
điện.
Trong một ngày nắng, mặt trời cung cấp khoảng 1 kW/m² đến mặt đất (khi mặt
trời đứng bóng và quang mây, ở mực nước biển). Công suất và điện áp của một hệ
thống sẽ phụ thuộc và cách chúng ta nối ghép các tấm pin mặt trời lại với nhau. Các
tấm pin mặt trời được lắp đặt ở ngoài trời để có thể hứng được ánh nắng tốt nhất từ
mặt trời nên được thiết kế với những tính năng và chất liệu đặc biệt, có thể chịu đựng
được sự khắc nghiệt của thời tiết, khí hậu, nhiệt độ…
* Bộ điều khiển sạc
- Là thiết bị thực hiện chức năng điều tiết sạc cho ắcquy, bảo vệ cho ắcquy
chống nạp quá tải và xả quá sâu nhằm nâng cao tuổi thọ của bình ắcquy, và giúp hệ
thống pin mặt trời sử dụng hiệu quả và lâu dài.
- Bộ điều khiển còn cho biết tình trạng nạp điện của tấm mặt trời vào ắcquy giúp
cho người sử dụng kiểm soát được các phụ tải.
- Bộ điều khiển còn thực hiện việc bảo vệ nạp quá điện thế (>13,8V) hoặc điện
thế thấp (<10,5V). Mạch bảo vệ của bộ điều khiển sẽ thực hiện việc ngắt mạch khi bộ
điều khiển xác nhận bình ắcquy đã được nạp đầy hoặc điện áp bình quá thấp.
* Bộ chuyển đổi
- Là bộ biến điện nghịch lưu. Inverter chuyển đổi dòng điện 12V DC từ ăcquy
thành dòng điện AC (110VAC, 220VAC). Được thiết kế với nhiều cấp công suất từ
0.3kVA – 10kVA.
* Ắcquy
- Là thiết bị lưu trữ điện để sử dụng vào ban đêm hoặc lúc trời ít hoặc không còn
ánh nắng.
- Ắcquy có nhiều loại, kích thước và dung lượng khác nhau, tùy thuộc vào công
suất và đặc điểm của hệ thống pin mặt trời. Hệ thống có công suất càng lớn thì cần sử
dụng ăcquy có dung lượng lớn hoặc dùng nhiều bình ắcquy kết nối lại với nhau.
* Khung gá và dây cáp
- Để đảm bảo cho hệ thống pin mặt trời đặt đúng vị trí tốt nhất (nắng nhiều nhất
và lâu nhất) và hiệu suất sử dụng hệ thống luôn được ổn định lâu dài, chúng ta cần
dùng đến bộ khung gá và dây cáp chuyên dụng.
- Các phụ kiện đồng bộ kèm theo: ống, công tắc, bảng điện, Vaseline, domino, ổ
cắm… để lắp hoàn chỉnh hệ thống điện mặt trời
b. Nguyên lý hoạt động
Từ giàn pin mặt trời, ánh sáng được biến đổi thành điện năng, tạo ra dòng điện
một chiều (DC). Dòng điện này được dẫn tới bộ điều khiển là một thiết bị điện tử có
chức năng điều hoà tự động các quá trình nạp điện vào ắc-quy và phóng điện từ ắc-quy
ra các thiết bị điện một chiều (DC). Trường hợp công suất giàn pin đủ lớn, trong mạch
11
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
điện sẽ được lắp thêm bộ đổi điện để chuyển dòng một chiều thành dòng xoay chiều
(AC), chạy được thêm nhiều thiết bị điện gia dụng (đèn, quạt, radio, TV…).
Pin mặt trời là thiết bị ứng dụng hiệu ứng quang điện trong bán dẫn ( thường gọi
là hiệu ứng quang điện trong - quang dẫn) để tạo ra dòng điện một chiều từ ánh sáng
mặt trời. Loại pin mặt trời thông dụng nhất hiện nay là loại sử dụng Silic tinh thể. Để
hiểu về nguyên lý làm việc của pin mặt trời loại này chúng ta cần biết một vài đặc
điểm của chất bán dẫn silic.
Trong bảng tuần hoàn Silic (Si) có số thứ tự 14- 1s22s22p63s23p2. Các điện tử của
nó được sắp xếp vào 3 lớp vỏ, 2 lớp vỏ bên trong được xếp đầy bởi 10 điện tử. Tuy
nhiên lớp ngoài cùng của nó chỉ được lấp đầy 1 nửa với 4 điện tử 3s 23p2. Điều này làm
nguyên tử Si có xu hướng dùng chung các điện tử của nó với các nguyên tử Si khác.
Trong cấu trúc mạng tinh thể nguyên tử Si liên kết với 4 nguyên tử Si lân cận để lớp
vỏ ngoài cùng có chung 8 điện tử (bền vững).
Tinh thể Si tinh khiết là chất bán dẫn dẫn điện rất kém vì các điện tử bị giam giữ
bởi liên kết mạng, không có điện tử tự do. Chỉ trong điều kiện kích thích quang, hay
nhiệt làm các điện tử bị bứt ra khỏi hiên kết, hay nói theo ngôn ngữ vùng năng lượng
là các điện tử (tích điện âm) nhảy từ vùng hóa trị lên vùng dẫn bỏ lại vùng hóa trị 1 lỗ
trống (tích điện dương), thì khi đó chất bán dẫn mới dẫn điện. Để tăng khả năng dẫn
điện của bán dẫn silicon người ta thường pha tạp chất vào trong đó. Trước tiên ta xem
xét trường hợp tạp chất là nguyên tử phospho (P) với tỷ lệ khoảng một phần triệu. P có
5 điện tử ở lớp vỏ ngoài cùng nên khi liên kết trong tinh thể Si sẽ dư ra 1 điện tử. Điện
tử này trong điều kiện bị kích thích nhiệt có thể bứt khỏi liên kết với hạt nhân P để
khuếch tán trong mạng tinh thể.
Chất bán dẫn Si pha tạp P được gọi là bán dẫn loại N: (Negative) vì có tính chất
dẫn điện bằng các điện tử tự do. Ngược lại, nếu chúng ta pha tạp tinh thể Si bằng các
nguyên tử Boron (B) chỉ có 3 điện tử ở lớp vỏ, chúng ta sẽ có chất bán dẫn loại P
(Positive) có tính chất dẫn điện chủ yếu là các lỗ trống.
Điều gì sẽ xảy ra khi ta cho 2 loại bán dẫn trên tiếp xúc với nhau. Khi đó, các
điện tử tự do ở gần mặt tiếp xúc trong bán dẫn loại N sẽ sẽ khuyếch tán từ bán dẫn
loại N -> bán dẫn loại P và lấp các lỗ trống trong phần bán dẫn loại P này.
Các điện tử tự do của bán dẫn N không bị chạy hết sang bán dẫn P. Vì khi các
điện tử di chuyển như vậy nó làm cho bán dẫn N mất điện tử và tích điện dương,
ngược lại bán dẫn P tích điện âm. Ở bề mặt tiếp xúc của 2 chất bán dẫn bây giờ tích
điện trái ngược và xuất hiện 1 điện trường hướng từ bán dẫn N sang P ngăn cản dòng
điện tử chạy từ bán dẫn N sang P. Và trong khoảng tạo bởi điện trường này hầu như
không có e hay lỗ trống tự do.
12
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
Hình 1.2. Sự di chuyển của các điện tích
Thiết bị mà chúng ta vừa mô tả ở trên chính là 1 đi ốt bán dẫn. Điện trường tạo
ra ở bề mặt tiếp xúc làm nó chỉ cho phép dòng điện tử chạy theo 1 chiều, ở đây là từ
bán dẫn loại P sang bán dẫn loại N, dòng điện tử sẽ không được phép chạy theo hướng
ngược lại.
Pin quang điện không phải cái gì khác chính là một điốt bán dẫn có diện tích bề
mặt rộng và có lớp N cực mỏng để ánh sáng có thể truyền qua. Khi chiếu ánh sáng vào
pin quang điện một phần sẽ bị phản xạ ( và do đó trên bề mặt pin quang điện có một
lớp chống phản xạ ) và một phần bị hấp thụ khi truyền qua lớp N.
Một phần may mắn hơn đến được lớp chuyển tiếp, nơi có các cặp e và lỗ trống
nằm trong điện trường của bề mặt giới hạn p-n. Với các bước sóng thích hợp sẽ truyền
cho e một năng lượng đủ lớn để bật khỏi liên kết. Sẽ không thể có chuyện gì nếu
không có điện trường nhỏ tạo bởi lớp chuyển tiếp. Đó là lí do giải thích vì sao nếu ta
chiếu ánh sáng vào một vật bán dẫn thì không thể sinh ra dòng điện. Nhưng cặp e và lỗ
trống này nằm trong tác dụng của điện trường do đó e sẽ bị kéo về phía bán dẫn loại n
còn lỗ trống bị kéo về phía bán dẫn loại p.kết quả là nếu ta nối hai cực vào hai phần
bán dẫn loại n và p sẽ đo được một hiệu điện thế. Giá trị hiệu điện thế này phụ thuộc
vào bản chất của chất làm bán dẫn và tạp chấp được hấp phụ. Với Si (B;P) thì giá trị
này ở khoảng 0,6V.
Ánh sáng mặt trời cung cấp cho chúng ta khoảng 1 kilowatt/m2 ( Chính xác là
1,34 KW/m2: Đây chính là hằng số mặt trời), tuy nhiên các hiệu suất chuyển thành
điện năng của các pin mặt trời chỉ vào khoảng 8% đến 12%. Tại sao lại ít vậy. Câu trả
13
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
lời là ánh sáng mặt trời có phổ tần số khá rộng. Không phải tần số nào cũng có đủ
năng lượng để kích thích điện tử từ vùng hóa trị lên vùng dẫn. Chỉ có những photon
năng lượng cao hơn khe vùng bán dẫn mới làm được điều này. Đối với bán dẫn Si khe
vùng vào khoảng 1.1eV. Các photon năng lượng thấp hơn sẽ không sử dụng được. Nếu
photon có năng lượng cao hơn khe vùng thì phần năng lượng dư đócũng không có
đóng góp gì thêm. Vậy tại sao chúng ta không chọn các vật liệu có khe vùng hẹp để
tận dụng nguồn photon tần số thấp. Vấn đề là khe vùng cũng xác định hiệu điện thế
(hay điện trường) ở bề mặt tiếp xúc. Khe vùng càng bé thì hiệu điện thế này càng bé.
Công suất của dòng điện bằng hiệu điện thế nhân với dòng.
Một nguyên nhân nữa cũng cản trở việc nâng cao hiệu suất của pin mặt trời, đó
là cách chúng ta bố trí các tiếp xúc kim loại để lấy dòng điện. Ở mặt dưới của tấm pin
hiển nhiên ta có thể cho tiếp xúc với 1 tấm kim loại nhưng ở mặt trên nó cần trong suốt
để ánh sáng có thể đi qua. Nếu chỉ bố trí các tiếp xúc ở mép tấm pin thì các điện tử
phải di chuyển quá xa trong tinh thể Si mới vào được mạch điện (chú ý là bán dẫn Si
dẫn điện kém, tức điện trở của nó lớn). Vì vậy người ta thường dùng 1 lưới kim loại
phủ lên bề mặt của pin mặt trời.
Tuy nhiên, kích thước lưới không thể giảm vô hạn nên cũng phần nào làm giảm
hiệu suất chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện.
Có người nói: năng lượng làm ra một hệ thống pin mặt trời lớn hơn năng lượng
nó thu được trong quá trình dùng ( hay nói một cách đời sống hơn tiền mua nó đắt hơn
tiền mua điện: Điều này trước đây là đúng, tuy nhiên với công nghệ hiện nay tỉ lệ này
là 1:4 nghiêng về tiền thu được. Tức là bỏ 1 triệu mua hệ thống thì sẽ thu được 4 triệu
tiền năng lượng thu được). Một thực tế là việc sử dụng năng lượng Mặt trời ở nước ta
còn quá xa vời là do ta ỷ vào nguồn năng lượng thủy điện ( cũng là một loại năng
lượng sạch) nhưng thực tế nhu cầu tiêu thụ điện và sự khổ sở vì tình trạng các hồ chứa
xuống dưới mức chết.
14
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
Hình 1.3. Sơ đồ cơ bản của hệ thống điện năng lượng mặt trời
1.2.3. Ưu, nhược điểm của năng lượng mặt trời
a. Ưu điểm
* Giúp tiết kiệm tiền:
Sau khi đầu tư ban đầu đã được thu hồi, năng lượng từ mặt trời là thiết thực
miễn phí.
- Thời kỳ hoàn vốn cho đầu tư này có thể rất ngắn tùy thuộc vào bao nhiêu hộ
gia đình sử dụng điện.
- Ưu đãi tài chính có hình thức chính phủ sẽ giảm chi phí.
- Nếu hệ thống pin mặt trời sản xuất năng lượng nhiều hơn nhu cầu sử dụng,
chính phủ có thể mua điện từ năng lượng này.
- Nó sẽ giúp ta tiết kiệm tiền trên hóa đơn điện của gia đình hàng tháng.
- Năng lượng mặt trời không đòi hỏi bất cứ nhiên liệu.
- Nó không bị ảnh hưởng bởi việc cung cấp và nhu cầu nhiên liệu và do đó
không phải chịu mức giá ngày càng tăng của xăng dầu.
- Tiết kiệm được ngay lập tức và trong nhiều năm tới.
- Việc sử dụng năng lượng mặt trời gián tiếp làm giảm chi phí y tế.
- Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để bù đắp năng lượng tiêu thụ, cung
cấp tiện ích. Nó không chỉ giúp giảm hóa đơn điện của gia đình, nhưng cũng sẽ tiếp
tục cung cấp điện trong trường hợp bị cúp điện.
- Một hệ thống năng lượng mặt trời có thể hoạt động hoàn toàn độc lập, không
đòi hỏi một kết nối đến một mạng lưới điện.
- Việc sử dụng năng lượng mặt trời làm giảm sự phụ thuộc vào các nguồn nước
ngoài hoặc bị ảnh hưởng do thiên tai, các sự kiện quốc tế và vì thế góp phần vào một
tương lai bền vững.
- Năng lượng mặt trời hỗ trợ việc làm địa phương và tạo ra sự giàu có, thúc đẩy
nền kinh tế địa phương.
15
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
- Các hệ thống năng lượng mặt trời hầu như bảo dưỡng miễn phí và sẽ kéo dài
trong nhiều thập kỷ.
- Sau khi cài đặt, không có chi phí định kỳ.
- Các hệ thống năng lượng mặt trời hoạt động âm thầm, không có bộ phận
chuyển động, không có mùi khó chịu phát hành và không yêu cầu ta phải thêm bất kỳ
nhiên liệu.
- Thêm tấm pin mặt trời có thể dễ dàng được thêm vào trong tương lai khi nhu
cầu của gia đình bạn phát triển.
* Thân thiện với môi trường:
- Năng lượng mặt trời sạch, tái tạo (không giống như dầu, khí đốt và than đá) và
bền vững, góp phần bảo vệ môi trường.
- Nó không gây ô nhiễm không khí do khí carbon dioxide thải ra, oxit nitơ, khí
lưu huỳnh hoặc thủy ngân vào khí quyển.
- Vì vậy năng lượng mặt trời không gây lên hiện tượng nóng lên toàn cầu, mưa
axit hoặc sương mù.
- Nó tích cực góp phần vào việc giảm phát thải khí nhà kính có hại.
b. Nhược điểm
- Bất lợi chính của việc cài đặt một hệ thống năng lượng mặt trời, phần lớn là vì
chi phí cao của các vật liệu bán dẫn.
- Tấm năng lượng mặt trời đòi hỏi một vùng rộng lớn để đạt được một mức độ
tốt hiệu quả.
- Hiệu quả của hệ thống cũng phụ thuộc vào vị trí của mặt trời, mặc dù vấn đề
này có thể được khắc phục với việc cài đặt các thành phần nhất định.
- Việc sản xuất năng lượng mặt trời bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của các đám
mây, gây ô nhiễm trong không khí và không sản xuất điện vào ban đêm.
1.2.4. Ứng dụng pin mặt trời ở Việt Nam
Pin mặt trời là phương pháp sản xuất điện trực tiếp từ năng lượng mặt trời
(NLMT) qua thiết bị biến đổi quang điện. Pin mặt trời (PMT) có ưu điểm là gọn nhẹ,
có thể lắp bất kỳ ở đâu có ánh sáng mặt trời, đặc biệt là trong lĩnh vực tàu vũ trụ. Ứng
dụng NLMT dưới dạng này được phát triển với tốc độ rất nhanh, nhất là ở các nước
phát triển.
Tuy nhiên giá thành thiết bị pin mặt trời còn khá cao, trung bình hiện nay khoảng 5 10 USD/Wp, nên ở những nước đang phát triển, pin mặt trời hiện mới chỉ có khả năng
duy nhất là cung cấp năng lượng điện sử dụng cho các vùng sâu, vùng xa, nơi đường
điện quốc gia chưa có.
Ở Việt Nam, với sự hỗ trợ của nhà nước (các bộ, ngành) và một số tổ chức quốc
tế đã thực hiện thành công việc xây dựng các trạm pin mặt trời có công suất khác nhau
phục vụ nhu cầu sinh hoạt và văn hóa của các địa phương vùng sâu, vùng xa, các công
trình nằm trong khu vực không có lưới điện. Tuy nhiên hiện nay pin mặt trời vẫn đang
còn là món hàng xa xỉ đối với các nước nghèo như chúng ta.
16
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
Đi đầu trong việc phát triển ứng dụng này là ngành bưu chính viễn thông. Các
trạm pin mặt trời phát điện sử dụng làm nguồn cấp điện cho các thiết bị thu phát sóng
của các bưu điện lớn, trạm thu phát truyền hình thông qua vệ tinh. Ở ngành bảo đảm
hàng hải, các trạm pin mặt trời phát điện sử dụng làm nguồn cấp điện cho các thiết bị
chiếu sáng, cột hải đăng, đèn báo sông. Trong ngành công nghiệp, các trạm pin mặt
trời phát điện sử dụng làm nguồn cấp điện dự phòng cho các thiết bị điều khiển trạm
biến áp 500 kV, thiết bị máy tính và sử dụng làm nguồn cấp điện nối với điện lưới
quốc gia.
Trong sinh hoạt của các hộ gia đình vùng sâu, vùng xa, các trạm pin mặt trời
phát điện sử dụng để thắp sáng, nghe đài, xem vô tuyến. Trong ngành giao thông
đường bộ, các trạm pin mặt trời phát điện dần được sử dụng làm nguồn cấp điện cho
các cột đèn đường chiếu sáng. Để hiểu được hết tác dụng, hiệu quả và tầm quan trọng
của hệ thống pin mặt trời phát điện, chúng ta có thể tìm hiểu sơ đồ nguyên lý hệ thống
điện pin mặt trời nối lưới điển hình dưới đây:
Khu vực phía Nam ứng dụng các dàn PMT phục vụ thắp sáng và sinh hoạt văn
hoá tại một số vùng nông thôn xa lưới điện. Các trạm điện mặt trời có công suất từ 500
- 1.000 Wp được lắp đặt ở trung tâm xã, nạp điện vào ắc qui cho các hộ gia đình sử
dụng. Các dàn PMT có công suất từ 250 - 500 Wp phục vụ thắp sáng cho các bệnh
viện, trạm xá và các cụm văn hoá xã. Đến nay có khoảng 800 - 1.000 dàn PMT đã
được lắp đặt và sử dụng cho các hộ gia đình, công suất mỗi dàn từ 22,5 - 70 Wp. Khu
vực miền Trung có bức xạ mặt trời khá tốt và số giờ nắng cao, rất thích hợp cho việc
ứng dụng PMT.
Hiện tại ở khu vực miền Trung có hai dự án lai ghép với PMT có công suất lớn
nhất Việt Nam, đó là:
- Dự án phát điện ghép giữa PMT và thuỷ điện nhỏ, công suất 125 kW được lắp
đặt tại xã Trang, huyện Mang Yang, tỉnh Gia Lai, trong đó công suất của hệ thống
PMT là 100 kWp (kilowatt peak) và của thuỷ điện là 25 kW. Dự án được đưa vào vận
hành từ cuối năm 1999, cung cấp điện cho 5 làng. Hệ thống điện do Điện lực Mang
Yang quản lý và vận hành.
17
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
Hình 1.4. Sơ đồ mạch điện trong gia đình
- Dự án phát điện lai ghép giữa PMT và động cơ gió phát điện với công suất là
9 kW, trong đó PMT là 7 kW. Dự án trên được lắp đặt tại làng Kongu 2, huyện Đak
Hà, tỉnh Kon Tum, do Viện Năng lượng thực hiện. Công trình đã được đưa vào sử
dụng từ tháng 11/2000, cung cấp điện cho một bản người dân tộc thiểu số với 42 hộ
gia đình. Hệ thống điện do sở Công thương tỉnh quản lý và vận hành.
Tại Quảng Ninh có hai dự án PMT do vốn trong nước (từ ngân sách) tài trợ:
- Dự án PMT cho đơn vị bộ đội tại các đảo vùng Đông Bắc. Tổng công suất lắp
đặt khoảng 20 kWp. Dự án trên do Viện Năng lượng và Trung tâm Năng lượng mới
Trường đại học Bách khoa Hà Nội thực hiện.
Hệ thống điện sử dụng chủ yếu để thắp sáng và truyền thông, đối tượng phục vụ
là bộ đội, do đơn vị quản lý và vận hành.
- Dự án PMT cho các cơ quan hành chính và một số hộ dân của huyện đảo Cô
Tô, tổng công suất lắp đặt là 15 kWp.
Trước mắt, PMT chỉ ứng dụng ở các vùng sâu, vùng cao và hải đảo, nơi không
thể đưa lưới điện quốc gia đến được. Song phần lớn thu nhập của người dân vùng này
thấp, trong khi giá thành đầu tư ban đầu của PMT hiện tại còn rất cao.
CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 8051
2.1. Chuẩn 8051
Họ vi điều khiển MCS - 51 do Intel sản xuất đầu tiên vào năm 1980 là các IC
thiết kế cho các ứng dụng hướng điều khiển. Các IC này chính là một hệ thống vi xử
18
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
lý hoàn chỉnh bao gồm các các thành phần của hệ vi xử lý: CPU, bộ nhớ, các mạch
giao tiếp, điều khiển ngắt.
MCS - 51 là họ vi điều khiển sử dụng cơ chế CISC (Complex Instruction Set
Computer), có độ dài và thời gian thực thi của các lệnh khác nhau. Tập lệnh cung cấp
cho MCS-51 có các lệnh dùng cho điều khiển xuất/nhập tác động đến từng bit. MCS
51 bao gồm nhiều vi điều khiển khác nhau, bộ vi điều khiển đầu tiên là 8051 có 4KB
ROM, 128 byte RAM và 8031, không có ROM nội, phải sử dụng bộ nhớ ngoài. Sau
này, các nhà sản xuất khác như Siemens, Fujitsu, … cũng được cấp phép làm nhà
cung cấp thứ hai. MCS-51 bao gồm nhiều phiên bản khác nhau, mỗi phiên bản sau
tăng thêm một số thanh ghi điều khiển hoạt động của MCS-51.
Hình 2.1. Kiến trúc vi điều khiển 8051
AT89C51 là vi điều khiển do Atmel sản xuất, chế tạo theo công nghệ CMOS
có các đặc tính như sau:
+ 4 KB PEROM (Flash Programmable and Erasable Read Only Memory), có
khả năng tới 1000 chu kỳ ghi xoá
+ Tần số hoạt động từ: 0Hz đến 24 MHz
+ 3 mức khóa bộ nhớ lập trình
+ 128 Byte RAM nội.
+ 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit.
+ 2 bộ Timer/counter 16 Bit.
+ 6 nguồn ngắt.
+ Giao tiếp nối tiếp điều khiển bằng phần cứng.
+ 64 KB vùng nhớ mã ngoài
+ 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoài.
+ Cho phép xử lý bit.
+ 210 vị trí nhớ có thể định vị bit.
19
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
+ 4 chu kỳ máy (4 µs đối với thạch anh 12MHz) cho hoạt động nhân hoặc chia.
+ Có các chế độ nghỉ (Low-power Idle) và chế độ nguồn giảm (Power-down).
+ Ngoài ra, một số IC khác của họ MCS-51 có thêm bộ định thời thứ 3 và 256
byte RAM nội.
2.2. Chân vi điều khiển 8051
Hình 2.2. Sơ đồ chân vi điều khiển AT89C51
Chip AT89C51 có các tín hiệu điều khiển cần phải lưu ý như sau:
- Tín hiệu vào /EA trên chân 31 thường đặt lên mức cao ( +5V) hoặc mức thấp
(GND). Nếu ở mức cao, 8951 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng
địa chỉ thấp (4K hoặc tối đa 8k đối với 89C52). Nếu ở mức thấp, chương trình
được thi hành từ bộ nhớ mở rộng (tối đa đến 64Kbyte). Ngoài ra người ta còn
dùng /EA làm chân cấp điện áp 12V khi lập trình EEPROM trong 8051.
- Các chân nguồn:
AT89C51 hoạt động ở nguồn đơn +5V. Vcc được nối vào chân 40, và Vss
(GND) được nối vào chân 20.
+ Chân 40: VCC = 5V± 20%
+ Chân 20: GND
- /PSEN (Program Store Enable): /PSEN (chân 29) cho phép đọc bộ nhớ
chương trình mở rộng đối với các ứng dụng sử dụng ROM ngoài, thường được nối
20
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
đến chân /OC (Output Control) của ROM để đọc các byte mã lệnh. /PSEN sẽ ở mức
logic 0 trong thời gian AT89C51 lấy lệnh.Trong quá trình này, / PSEN sẽ tích cực 2
lần trong 1 chu kỳ máy.
Mã lệnh của chương trình được đọc từ ROM thông qua bus dữ liệu (Port0) và
bus địa chỉ (Port0 + Port2).
Khi 8051 thi hành chương trình trong ROM nội, PSEN sẽ ở mức logic 1.
- ALE/ PROG (Address Latch Enable / Program): ALE/ PROG (chân 30) cho
phép tách các đường địa chỉ và dữ liệu tại Port 0 khi truy xuất bộ nhớ ngoài. ALE
thường nối với chân Clock của IC chốt (74373, 74573). 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. Xung này có thể cấm bằng cách set bit 0 của SFR tại địa
chỉ 8Eh lên 1. Khi đó, ALE chỉ có tác dụng khi dùng lệnh MOVX hay MOVC. Ngoài
ra, chân này còn được dùng làm ngõ vào xung lập trình cho ROM nội ( /PROG ).
- EA /VPP (External Access) :
EA (chân 31) dùng để cho phép thực thi chương trình từ ROM ngoài. Khi nối
chân 31 với Vcc, AT89C51 sẽ thực thi chương trình từ ROM nội (tối đa 8KB), ngược
lại thì thực thi từ ROM ngoài (tối đa 64KB).
Ngoài ra, chân /EA được lấy làm chân cấp nguồn 12V khi lập trình cho ROM.
- RST (Reset):
RST (chân 9) cho phép reset AT89C51 khi ngõ vào tín hiệu đưa lên mức 1
trong ít nhất là 2 chu kỳ máy.
- X1, X2:
Ngõ vào và ngõ ra bộ dao động, khi sử dụng có thể chỉ cần kết nối thêm thạch
anh và các tụ như hình vẽ trong sơ đồ. Tần số thạch anh thường sử dụng cho
AT89C51 là 12Mhz.
Hình 2.3 . Sơ đồ kết nối thạch anh
2.3. Cổng vào/ra
Tất cả các vi điều khiển 8051 đều có 4 cổng vào/ra 8 bit có thể thiết lập như
cổng vào hoặc ra. Như vậy có tất cả 32 chân I/O cho phép vi điều khiển có thể kết nối
với các thiết bị ngoại vi.
21
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
Hình 2.4. Cổng vào/ra
Hình 2.4 mô tả sơ đồ đơn giản của mạch bên trong các chân vi điều khiển trừ
cổng P0 là không có điện trở kéo lên (pull-up).
Chân ra: Một mức logic 0 đặt vào bit của thanh ghi P làm cho transistor mở, nối chân
tương ứng với đất (hình 2.5)
Hình 2.5. Chân ra xuất mức 0
22
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
Hình 2.6. Trở treo nội tại chân
Chân vào:
Một bit 1 đặt vào một bit của thanh ghi cổng, transistor đóng và chân tương ứng
được nối với nguồn Vcc qua trở kéo lên (hình 2.7)
Hình 2.7. Chân vào xuất mức 1
Port 0 : có 2 chức năng ở các chân 32 – 39 của AT89C51:
- Chức năng I/O (xuất/nhập): dùng cho các thiết kế nhỏ. Tuy nhiên, khi dùng
chức năng này thì Port 0 phải dùng thêm các điện trở kéo lên (pull-up), giá trị của
điện trở phụ thuộc vào thành phần kết nối với Port.
- Khi dùng làm ngõ vào, Port 0 phải được set mức logic 1 trước đó.
- Chức năng địa chỉ / dữ liệu đa hợp: khi dùng các thiết kế lớn, đòi hỏi phải sử
dụng bộ nhớ ngoài thì Port 0 vừa là bus dữ liệu (8 bit) vừa là bus địa chỉ (8 bit thấp).
Ngoài ra khi lập trình cho AT89C51, Port 0 còn dùng để nhận mã khi lập trình
và xuất mã khi kiểm tra (quá trình kiểm tra đòi hỏi phải có điện trở kéo lên).
Port 1:
Port1 (chân 1 – 8) chỉ có một chức năng là I/O, không dùng cho mục đích khác
(chỉ trong 8032/8052/8952 thì dùng thêm P1.0 và P1.1 cho bộ định thời thứ 3). Tại
Port 1 đã có điện trở kéo lên nên không cần thêm điện trở ngoài.
Port 1 có khả năng kéo được 4 ngõ TTL và còn dùng làm 8 bit địa chỉ thấp
trong quá trình lập trình hay kiểm tra.
Khi dùng làm ngõ vào, Port 1 phải được set mức logic 1 trước đó.
Port 2: Port 2 (chân 21 – 28) là port có 2 chức năng:
23
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
- Chức năng I/O (xuất / nhập)
- Chức năng địa chỉ: dùng làm 8 bit địa chỉ cao khi cần bộ nhớ ngoài có địa chỉ
16 bit. Khi đó, Port 2 không được dùng cho mục đích I/O.
- Khi dùng làm ngõ vào, Port 2 phải được set mức logic 1 trước đó.
Port 3: Port 3 (chân 10 – 17) là port có 2 chức năng:
- Chức năng I/O. Khi dùng làm ngõ vào, Port 3 phải được set mức logic 1 trước
đó.
- Chức năng khác mô tả như sau:
Bảng 2.1. Chức năng các chân của Port
Bit
Tên
Chức năng
P3.0
RxD
Ngõ vào port nối tiếp
P3.1
TxD
Ngõ ra port nối tiếp
P3.2
INT0
Ngắt ngoài 0
P3.3
INT1
Ngắt ngoài 1
P3.4
T0
Ngõ vào của bộ định thời 0
P3.5
T1
Ngõ vào của bộ định thời 1
P3.6
WR
Tín hiệu điều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài.
P3.7
RD
Tín hiệu điều khiển đọc từ bộ nhớ dữ liệu ngoài.
24
Đồ án tốt nghiệp
Ngành: Công nghệ kĩ thuật điện, điện tử
2.4. Tổ chức bộ nhớ
Bộ nhớ trong
Bộ nhớ ngoài
ROM 4KB
Bộ nhớ chương trình 64 KB
0000h – FFFFh
Điều khiển bằng PSEN
0000h – 0FFFh
RAM 128 byte
00h – 7Fh
Bộ nhớ dữ liệu 64 KB
0000h – FFFFh
SFR
Điều
khiển
bằng
RD và WR
nhớ
trong
AT89C51
80h – 0FFh Hình 2.8. Các vùng
Bảng 2.2. Các thanh ghi chức năng đặc biệt
Địa
chỉ
byte
Có thể
định địa
chỉ bit
Không định địa chỉ bit
F8h
F0h
B
E8h
E0h
ACC
D8h
D0h
PSW
C8h
(T2CON)
(RCAP2L) (RCAP2H) (TL2) (TH2)
C0h
B8h
IP
B0h
P3
A8h
IE
A0h
P2
98h
SCON
90h
P1
88h
80h
SADEN
SADDR
SBUF
BRL
BDRCON
TCON
TMOD
TL0
TH0
P0
SP
DPL
DPH
TL1
TH1 AUXR CKCON
PCON
Bộ nhớ của họ MCS-51 có thể chia thành 2 phần: bộ nhớ trong và bộ nhớ
ngoài. Bộ nhớ trong bao gồm 4KB ROM và 128 byte RAM (256 byte trong 8052).
Các byte RAM có địa chỉ từ 00h – 7Fh và các thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR) có
địa chỉ từ 80h – 0FFh có thể truy xuất trực tiếp. Đối với 8052, 128 byte RAM cao (địa
chỉ từ 80h – 0FFh) không thể truy xuất trực tiếp mà chỉ có thể truy xuất gián tiếp (xem
thêm trong phần tập lệnh).
25
