Đồ án kĩ THUẬT VI điều KHIỂN BKĐN GVHD PHẠM QUỐC THÁI (3)

ĐỒ ÁN “VI ĐIỀU KHIỂN”
Thông

Khoa Cơ Khí Giao



LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, nhân loại đã và đang trải qua những sự phát triển vượt bật về
mọi mặt. Trong đó lĩnh vực điện- điện tử -tự động hoá đóng một vai trò không
nhỏ. Điện tử góp phần rất lớn vào quá trình tự động hoá thực sự đã giúp con người
có những tiến bộ vượt bậc. Đặc biệt là trong nghành Otto-nghành tổng hợp của
nhiều lĩnh vực tri thức. Trên thế giới, việc ứng dụng điện-điện tử vào xe với xu
hướng tối ưu hóa, hiện đại hóa nhằm đem lại tiện ích và an toàn cho người lái
đang được phát triển mạnh. Tuy vậy ở Việt Nam việc nghiên cứu và ứng dụng các
thành tựu của “vi điều khiển”còn khá mới mẻ trong thời điểm hiện tại.
Trong xu hướng chung đó,vận dụng những kiến thức mà chúng em đã
được học trong quá trình học tập ở trường cũng như tìm hiểu thêm nhóm 5 sinh
viên chúng em thực hiện đồ án môn học “Kỹ thuật vi điều khiển” với đề tài

Mô phỏng hệ thống điều
khiển tốc độ cầm chừng
bằng mô tơ bước
“

”. Đồ án này được áp dụng chủ

yếu dựa vào vi điều khiển, mà thực tế là IC8051, với mục đích giúp chúng em hiểu
một cách tường tận hơn các kiến thức về vi điều khiển, cách đọc, viết và nhận biết
về các chân IC, xây dựng mạch nguyên lý,làm mạch in… đã tìm hiểu và nghiên
cứu qua sách cũng như cách thức vận dụng nó trong thực tế .

Các ứng dụng của vi điều khiển rất đa dạng và phong phú.Từ những ứng
dụng đơn giản chỉ có vài thiết bị ngoại vi cho đến những hệ thống điều khiển phức
tạp. Đặc biệt là các ứng dụng trên Otto như hệ thóng phanh, lái, an toàn...Tuy
nhiên do phạm vi trình độ của chúng em còn hạn chế, nên việc nghiên cứu và tìm
hiểu về vi điều khiển còn nhiều vướng mắc, do đây là lần đầu tiên áp dụng vào
thực tế cũng như là môn đầu mới áp dụng vào cho nghành nên viêc học hỏi gặp
nhiều khó khăn hơn. Trong quá trình làm đề tài chúng em xin chân thành cám ơn
thầy Phạm Quốc Thái đã tận tình chỉ bảo, định hướng cho chúng em hoàn thành
tốt đồ án.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày 13 tháng 06 năm 2011
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái

Nhóm đồ án: 06

Trang 1


ĐỒ ÁN “VI ĐIỀU KHIỂN”
Thông



Khoa Cơ Khí Giao
Nhóm sv thực hiện:(nhóm 06)
-Nguyễn Hữu Nghĩa 08c4a
-Trần Đắc Hưng
08c4a
-Võ Thành Huy
08c4a

-Phạm Đức Thái
08c4a
-Nguyễn Thanh Hoàng 06c4b

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ “VI ĐIỀU KHIỂN”
1.1 Giới thiệu họ vi điều khiển
Bộ điều khiển đơn chíp 8051 được công ty INTEL chế tạo vào năm 1981 là
là sản phẩm đầu tiên của họ bộ vi điều khiển MCS-51. Ngày nay, họ MCS-51 đã
có trên 250 biến thể khác nhau và được hầu hết các công ty bán dẫn hàng đầu trên
thế giới chế tạo, với số lượng tiêu thụ trên 4 tỷ bộ mỗi năm. Họ MCS-51 có khả
năng ứng dụng rất rộng rãi, chúng có mặt trong rất nhiều sản phẩm dân dụng như
máy giặt, máy điều hòa nhiệt độ, lò vi sóng, nồi cơm điện..., các thiết bị điện tử y
tế và viễn thông, các thiết bị đo lường và điều khiển sử dụng trong công nghiệp,
v.v...Dưới đây là cấu trúc cơ bản của các bộ vi điều khiển MCS-51:

Mỗi vi mạch MCS-51 bao gồm trong nó bộ xử lý trung tâm (CPU), bộ nhớ chỉ đọc
(ROM), bộ nhớ đọc ghi (RAM), các cổng vào ra song song 8 bít (l/o Port), cổng
vào ra nối tiếp (Serial Port), các bộ đếm và định thời (Timer), khối điều khiển ngắt
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái

Nhóm đồ án: 06

Trang 2


ĐỒ ÁN “VI ĐIỀU KHIỂN”
Thông



Khoa Cơ Khí Giao

(lnterrupt control), khối điều khiển bus (Bus control) và mạch tạo xung nhịp
(Oscillator). Giao tiếp giữa CPU và các khối bên trong của MCS-51 được thực
hiện qua các bus nội bộ gồm bus dữ liệu 8 bít, bus địa chỉ và các tín hiệu điều
khiển khác. Cấu trúc trên cho phép coi MCS-51 như là một máy tính đơn chíp 8
bít.

1.2 Sơ đồ và chức năng các chân
Sơ đồ các chân ra trên vỏ của các vi mạch MCS-51 như hình dưới đây chức
năng của các chân như sau:

-Chân GND (20) là để nối đất, còn chân Vcc (40) là để cấp
nguồn cho vi mạch MCS-51
- Các chân X1 (19) và X2 (18) để mắc thạch anh cho mạch tạo xung nhịp
của MCS-51.

GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái

Nhóm đồ án: 06

Trang 3


ĐỒ ÁN “VI ĐIỀU KHIỂN”
Thông



Khoa Cơ Khí Giao

- Chân RESET (9) là tín hiệu vào tích cực mức cao để thiết lập lại trạng thái
ban đầu cho MCS-51.
- Chân /EA (31) là tin hiệu vào, khì nối /EA với +5v thì MCS-51 chỉ làm
việc với các bộ nhớ ROM, RAM bên trong nó, còn khi nối /EA với đất thì MCS51 làm việc với các bộ nhớ ROM, RAM bên ngoài.
- Chân ALE (30) là tín hiệu ra dùng để chốt 8 bít địa chỉ thấp (AO A7) khi
sử dụng bộ nhớ ngoài.
- Chân /PSEN (29) là tín hiệu ra tích cực mức thấp dùng để đọc mã lệnh từ
bộ nhớ chương trình bên ngoài khi /EA được nối với đất, khi /EA được nối với
+5v thì /PSEN luôn không tích cực ở mức cao.
- Các chân cổng 0: P0.7 P0.0 (32-39) được dùng làm cổng vào ra khi /EA
được nối với +5v. Khi /EA nối đất thì cổng 0 được sử dụng làm bus địa chỉ và sổ
liệu cho bộ nhớ ngoài. Khi đó, ở nửa đầu của chu kỳ lệnh truy nhập bộ nhớ ngoài,
MCS-51 đa ra cổng 0 8 bit địa chỉ thấp (A0-A7), sau đó cổng 0 trở thành bus số
liệu 8 bít, do đó phải dùng ALE để chốt 8 bit địa chỉ thấp vào thanh chốt địa chỉ
phần thấp.
- Các chân cổng 2: P2.0 P2.7 (21- 28) được dùng làm cổng vào ra khi /EA
được nối với +5v. Khi /EA được nối đất thì cổng 2 được sử dụng để đưa ra 8 bít
địa chỉ cao (A8-A15) cho bộ nhớ ngoài.
- Các chân cổng 3: P3.0 P3.7 (10-17) có thể được dùng làm cổng vào ra
hoặc dùng cho chức năng khác như sau: P3.0 (RxD) có thể được dùng để nhận số
liệu nối tiếp P3.1 (TxD) có thể được dùng để phát số liệu nối tiếp P3.2 (INTO) có
thể được dùng để nhận ngắt ngoài 0; P3.3 (INT1) có thể được dùng để nhận ngắt
ngoài 1; P3.4 (T0) có thể được dùng để nhận xung clock Timer 0; P3.5 (T1) có thể
được dùng để nhận xung clock cho Timer 1; P3.6 (/WR) khi /EA nối đất thì nó
được dùng để đưa ra tín hiệu điều khiển ghi RAM ngoài; P3.7 (/RD) khi /EA nối
đất thì nó được dùng để đa ra tín hiệu điều khiển đọc RAM ngoài.
- Các chân cổng 1: P1.0 P1.7 (1 8) đối với nhóm 8051 chỉ được sử dụng
làm cổng vào ra. Đối với nhóm 8052 thì chân P1.0 (1) có thể được dùng để nhận
xung clock T2 cho Timer 2, còn chân P1.1 (2) có thể được dùng làm đầu vào nạp

lại T2EX cho Timer 2.
-Tất cả 32 chân của 4 cổng P0 P3 đều có thể dùng làm các cổng vào ra số
liệu song song 8 bít hoặc dùng làm các tín hiệu vào ra độc lập nhau.
1.3 Tổ chức bộ nhớ
Họ MCS-51 có không gian nhớ riêng cho chương trình và số liệu ở cả bên
trong và bên ngoài. Tổ chức bộ nhớ của 89C51 như trên hình sau:

GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái

Nhóm đồ án: 06

Trang 4


ĐỒ ÁN “VI ĐIỀU KHIỂN”
Thông



Khoa Cơ Khí Giao

Hình 1.1: Tổ chức bộ nhớ
-Khi /EA được nối với +5v thì bộ nhớ ngoài không được dùng, MCS-51 chỉ
truy nhập EEPROM trong để đọc mã chương trình và cất số liệu vào RAM trong.
Khi /EA được nối đất thì bộ nhớ chương trình ROM trong không được dùng,
MCS-51 đọc mã chương trình từ bộ nhớ chương trình ngoài bằng tín hiệu /PSEN,
còn bộ nhớ số liệu ngoài được truy nhập bằng các tín hiệu /WR và /RD, do có bộ
nhớ chương trình và bộ nhớ số liệu ngoài có thể dùng chung bus địa chỉ A0
A15.Bộ nhớ số liệu trong của họ MCS-51 có địa chỉ từ 00h đến FFh, trong đó
nhóm 8052 có đủ 256 byte RAM, nhóm 8051 chỉ có 128 byte RAM ở các địa chỉ

thấp từ 00h đến 7fh, vùng địa chỉ cao từ 80h đến FFh được dành cho các thanh ghi
chức năng đặc biệt SFR. Tổ chức vùng 128 byte thấp bộ nhớ số liệu RAM trong
của họ MCS-51như trên hình 3, nó được chia thành ba miền.
-Miền các băng thanh ghi chiếm địa chỉ từ 00h đến 1fh có 32 byte chia
thành băng, mỗi băng có 8 thanh ghi được đánh số từ R0 đến R7.
-Tại mỗi thời điểm chỉ có một băng thanh ghi có thể truy nhập và được gọi
là băng tích cực. Để chọn băng tích cực cần nạp giá trị thích hợp cho các bít RS0
và RS1 của thanh ghi từ trạng thái PSW, mặc định bằng 0 là tích cực. Miền RAM
được định địa chỉ bít có 16 byte 8 bít = 128 bít, chiếm địa chỉ từ 20h đến 1fh. Mỗi
bít ở miền này được định địa chỉ riêng từ 00h đến 7fh nên có thể truy nhập đến
từng bít riêng rẽ bằng các lệnh xử lý bít. Vùng RAM được định địa chỉ bít và các
lệnh xử lý bít là một trong những đặc tính nổi bật đem lại sứcmạnh cho họ bộ vi
điều khiển MCS-51.
-Miền RAM thông thường có 80 byte chiếm địa chỉ từ 30h đến 7fh. Các
thanh ghi chức năng đặc biệt (viết tắt theo tiếng Anh là SFR) là tập các thanh ghi
bên trong của bộ vi điều khiển. Họ MCS-51 định địa chỉ cho tất cả các SFR ở
vùng 128 byte cao của bộ nhớ số liệu trong (xem hình 2), mỗi SFR có tên gọi và
địa chỉ riêng, một số SFR có định địa chỉ cho từng bít. Khi bật nguồn hoặc
RESET, tất cả các SFR đều được nạp giá trị đầu, sau đó chương trình cần nạp lại
giá trị cho các SFR cần dùng theo yêu cầu sử dụng.
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái

Nhóm đồ án: 06

Trang 5


ĐỒ ÁN “VI ĐIỀU KHIỂN”
Thông



Khoa Cơ Khí Giao

Hình 1.2: Tổ chức 128 byte thấp của RAM trong
-Việc truy nhập đến các SFR chỉ có thể thực hiện bằng phương pháp địa chỉ
trực tiếp với tên gọi hoặc địa chỉ của SFR là toán hạng của lệnh. Với các SFR có
định địa chỉ bít, có thể truy nhập và thay đổi trực tiếp từng bít.của nó bằng các
lệnh xử lý bít. Bảng 2 cho biết thông tin chủ yếu về các SFR.
-Ở nhóm 8051vùng 128 byte cao của bộ nhớ số liệu trong chỉ có các SFR,
không tồn tại các ô nhớ khác ở vùng nhớ này. Ở nhóm 8052 bộ nhớ số liệu trong
có 256 byte RAM, các ô nhớ của vùng RAM 128 byte cao chỉ có thể truy nhập
được
bằng phương pháp địa chỉ gián tiếp, còn các SFR cũng có địa chỉ nằm trong
vùng đó nhưng chỉ truy nhập được bằng phương pháp địa chỉ trực tiếp, vì thế việc
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái

Nhóm đồ án: 06

Trang 6


ĐỒ ÁN “VI ĐIỀU KHIỂN”
Thông

Khoa Cơ Khí Giao



truy nhập chúng không bị xung đột và nhầm lẫn.

1.4 Phần mềm lập trình vi điều khiển MCS-51
-Có thể viết trên ngôn ngữ Assembler hoặc các ngôn ngữ bậc cao khác như
C, Basic, Forth... Tập lệnh Assembler của họ MCS-51 có 83 lệnh, được chia thành
5 nhóm là các lệnh số học, các lệnh logic, các lệnh chuyển số liệu, các lệnh xử lý
bít và các lệnh rẽ nhánh. Các lệnh xứ lý bít là điểm mạnh cơ bản của họ MCS-51,
vì chúng làm cho chương trình ngắn gọn hơn và chạy nhanh hơn. Chương trình
Assembler được viết trên máy tính, sau đó phải dịch ra mã máy của họ MCS-51
bằng trình biên dịch ASM51, rồi mới nạp. Chương trình mã máy vào bộ nhớ cho
trình EEPROM (hoặc EPROM) ở bên trong hoặc bên ngoài MCS-51. Khi lập trình
bằng ngôn ngữ bậc cao như C, Basic, Forth.... cũng phải dịch chúng ra mã máy
của họ MCS-51 bằng các trình biên dịch tương ứng, sau đó nạp chương trình mã
máy vào bộ nhớ chương trình. Nói chung, chương trình viết trên ngôn ngữ
Assembler khó hơn viết trên ngôn ngữ bậc cao, nhưng khi dịch ra mã máy sẽ ngắn
gọn hơn và chạy nhanh hơn các chương trình viết trên ngôn ngữ bậc cao. Để viết
và nạp phần mềm cho MCS-51, bạn phải có các công cụ là máy vi tính, trình biên
dịch ngôn ngữ sử dụng ra mã máy của họ MCS-51 và bộ nạp chương trình mã máy
từ máy tính vào bộ nhớ chương trình EEPROM trong Mcs-51 hoặc bộ nhớ
EPROM ngoài.

GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái

Nhóm đồ án: 06

Trang 7


ĐỒ ÁN “VI ĐIỀU KHIỂN”
Thông



Khoa Cơ Khí Giao

CHƯƠNG II:
GIỚI THIỆU CHUNG
VỀ “QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG THIẾT KẾ”

Nhiệt độ nước làm
mát

Bộ cảm biến nhiệt độ LM35

Bộ xử lý trung tâm
8051

Bộ chuyển đổi ADC

Bộ cấp năng lượng
cho stato ULN2803

Động cơ bước điều
khiển van ISC

2.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống : Để biết được nhiệt độ nước làm mát là
bao nhiêu thì ta đặt một cảm biến nhiệt độ tuy nhiên nhiệt độ nước làm mát là một
đại lượng vật lý mà các máy tính số lại sử dụng các giá trị nhị phân.Do vậy ta cần
một bộ chuyển đổi ADC tương tự số cao cho vi điều khiển có thể đọc được chúng
một chíp ADC được sử dụng rộng rải là ADC 0804, sau khi chuyển đổi xong toàn
bộ dữ liệu được đưa về bộ xử lý trung tâm ở đây dữ liệu sẽ được xử lý và sau đó

thông qua bộ cấp năng lượng cho stato ULN 2803 sẽ làm quay roto của động cơ
bước điều khiển chuyển động tịnh tiến của van ISC.
2.2 Hoạt động của loại môtơ bước
- Đặt chế độ khởi động
Chế độ khởi động đặt ISCV vào vị trí mở hoàn toàn khi động cơ ngừng (khi ECU
động cơ không nhận được tín hiệu NE) để tăng khả năng khởi động của lần khởi
động động cơ tiếp theo.

GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái

Nhóm đồ án: 06

Trang 8


ĐỒ ÁN “VI ĐIỀU KHIỂN”
Thông



Khoa Cơ Khí Giao

+ Điều khiển rơle chính
ECU động cơ hướng dẫn rằng nguồn điện tiếp tục được cung cấp vào rơle chính
trong một thời gian ngắn kể cả sau khi tắt khoá điện về vị trí OFF để đặt van ISC
vào vị trí mở hoàn toàn. Sau khi đặt ISCV, ECU động cơ ngừng cung cấp điện vào
rơle chính này.
- Điều khiển sau khởi động, hâm nóng (chạy không tải nhanh) và phản hồi
Về cơ bản, các điều khiển này cũng giống như kiểu cuộn dây quay.
Sau khi động cơ được khởi động, van này đóng lại từ vị trí mở hoàn toàn đến vị trí

mở được xác định đối với tốc độ của động cơ và nhiệt độ nước làm mát, và sau đó
van này từ từ đóng lại khi nhiệt độ nước làm mát tăng lên. Khi nhiệt độ nước làm
mát đạt đến 80°C (176°F), việc điều khiển phản hồi được sử dụng để duy trì tốc độ
chạy không mục tiêu.

2.3 Cấu tạo van ISC :

GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái

3

Nhóm đồ án: 06

Trang 9


N VI IU KHIN
Thụng



Khoa C Khớ Giao

1

2

4

1. Cun dõy stato ; 2. Roto ; 3. Trc van ; 4. Van

CHNG III:
KHO ST CC LINH KIN DNG TRONG VI MCH
3.1.Gii thiu v LM35:
o nhit c chớnh xỏc, tt nhiờn cn cú mt u dũ thớch hp. u dũ
l mt cm bin nhit cú nhim v vn chuyn t nhit qua tớn hiu in. Cú
rt nhiu loi cm bin.Da vo lý thuyt v thc t ca mch cn thit k ta dựng
phng phỏp o bng IC cm bin nhit . Cỏc IC cm bin nhit cú chớnh
xỏc cao, d tỡm v giỏ thnh r. Mt trong s ú l IC LM35, l loi thụng dng
trờn th trng hin nay, ng thi nú cú nhng c tớnh lm vic phự hp vi
thit k chi tit ca mch.
-Mt s tớnh cht c bn ca LM35D:
LM35D cú bin thiờn theo nhit : 10mV / 2 oC. chớnh xỏc cao, tớnh nng
cm bin nhit rt nhy.Vi tm o t 0 oC 100oC, tớn hiu ngừ ra tuyn tớnh
liờn tc vi nhng thay i ca tớn hiu ngừ vo.
Loạt các bộ cảm biến LM35 cũng là các bộ cảm biến nhiệt mách tích hợp chính
xác cao mà điện áp đầu ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ
Celsius. Chúng cũng không yêu cầu cân chỉnh ngoài vì vốn chúng đã đợc cân
chỉnh. Chúng đa ra điện áp 10Mv cho mỗi sự thay đổi 10C. Bảng 3.1 hớng dẫn ta
chọn các cảm biến họ LM35.
GVHD: GVC.Phm Quc Thỏi

Nhúm ỏn: 06

Trang 10


N VI IU KHIN
Thụng

Khoa C Khớ Giao



-Thụng s k thut:

Bảng 3.1 : Hớng dẫn chọn loạt các cảm biến nhiệt họ LM35.

Mã sản phẩm

Dải nhiệt độ

Độ chính xác

Đầu ra

LM35A

-55 C to + 150 C

+ 1.0 C

10 mV/F

LM35

-55 C to + 150 C

+ 1.5 C

10 mV/F

LM35CA

-40 C to + 110 C

+ 1.0 C

10 mV/F

LM35C

-40 C to + 110 C

+ 1.5 C

10 mV/F

LM35D

0 C to + 100 C

+ 2.0 C

10 mV/F

3.2. Chip ADC 0804.
Chớp ADC 0804 l b chuyn i tng t sang s trong h cỏc lot ADC
0800 t hóng National Semiconductor. Nú cng c nhiu hóng khỏc sn xut,
lm vic vi +5V v cú phõn gii l 8 bớt. Ngoi phõn gii thỡ thi gian

chuyn i cng l mt yu t quan trng khỏc khi ỏnh giỏ mt b ADC. Thi
gian chuyn i c nh ngha nh l thi gian m b ADC cn chuyn mt
u vo tng t thnh mt s nh phõn. Trong ADC 0804 thi gian chuyn i
thay i ph thuc vo tn s ng h c cp ti chõn CLK v CLK IN nhng
khụng th nhanh hn 110às. Cỏc chõn ca ADC 804 c mụ t nh sau:
Chõn CS - chn chớp: L mt u vo tớch cc mc thp c s dng kớch
hot chớp ADC 804. truy cp ADC 804 thỡ chõn ny phi mc thp.
Chõn RD (c): õy l mt tớn hiu u vo c tớch cc mc thp. Cỏc b
ADC chuyn i u vo tng t thnh s nh phõn tng ng vi nú v gi
nú trong mt thanh ghi trong. RD c s dng nhn d liu c chuyn i
u ra ca ADC 804. Khi CS = 0 nu mt xung cao - xung - thp c ỏp n
chõn RD thỡ u ra s 8 bớt c hin din cỏc chõn d liu D0 - D7. Chõn RD
cng c coi nh cho phộp u ra.
Chõn ghi WR :(thc ra tờn chớnh xỏc l Bt u chuyn i). õy l chõn u
vo tớch cc mc thp c dựng bỏo cho ADC 804 bt u quỏ trỡnh chuyn
i. Nu CS = 0 khi WR to ra xung cao - xung - thp thỡ b ADC 804 bt u
chuyn i giỏ tr u vo tng t V in v s nh phõn 8 bớt. Lng thi gian cn
thit chuyn i thay i ph thuc vo tn s a n chõn CLK IN v CLK
R. Khi vic chuyn i d liu c hon tt thỡ chõn INTR c ộp xung thp
bi ADC 804.
Chõn CLK IN v CLK R:Chõn CLK IN l mt chõn u vo c ni ti mt
ngun ng h ngoi khi ng h ngoi c s dng to ra thi gian. Tuy
nhiờn 804 cng cú mt b to xung ng h. s dng b to xung ng h
GVHD: GVC.Phm Quc Thỏi

Nhúm ỏn: 06

Trang 11

ĐỒ ÁN “VI ĐIỀU KHIỂN”
Thông

Khoa Cơ Khí Giao



trong (cũng còn được gọi là bộ tạo đồng hồ riêng) của 804 thì các chân CLK IN và
CLK R được nối tới một tụ điện và một điện trở . Trong trường hợp này tần số
đồng hồ được xác định bằng biểu thức: f =

1
1,1RC

Giá trị tiêu biểu của các đại lượng trên là R = 10kΩ và C=
150pF và tần số nhận được là f = 606kHz và thời gian chuyển đổi sẽ mất là
110µs.
Chân ngắt INTR (ngắt hay gọi chính xác hơn là “kết thúc chuyển đổi’).Đây là
chân đầu ra tích cực mức thấp. Bình thường nó ở trạng thái cao và khi việc
chuyển đổi hoàn tất thì nó xuống thấp để báo cho CPU biết là dữ liệu được chuyển
đổi sẵn sàng để lấy đi. Sau khi INTR xuống thấp, ta đặt CS = 0 và gửi một xung
cao 0 xuống - thấp tới chân RD lấy dữ liệu ra của 804.
Chân Vin (+) và Vin (-):Đây là các đầu vào tương tự vi sai mà V in = Vin (+) - Vin
(-). Thông thường Vin (-) được nối xuống đất và Vin (+) được dùng như đầu vào
tương tự được chuyển đổi về dạng số.
Chân VCC:Đây là chân nguồn nuôi +5v, nó cũng được dùng như điện áp tham
chiếu khi đầu vào Vref/2 (chân 9) để hở.
Chân Vref/2:Chân 9 là một điện áp đầu vào được dùng cho điện áp tham chiếu. Nếu
chân này hở (không được nối) thì điện áp đầu vào tương tự cho ADC 804 nằm
trong dải 0 đến +5v (giống như chân V CC). Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng mà đầu

vào tương tự áp đến Vin cần phải khác ngoài dải 0 đến 5v. Chân V ref/2 đượcdùng để
thực thi các điện áp đầu vào khác ngoài dải 0 - 5v. Ví dụ, nếu dải đầu vào tương tự
cần phải là 0 đến 4v thì Vref/2 được nối với +2v.
ADC804
4 +5 4
10k

PO
T

1
1
1
9
19

10k

150p
F

4
1
2
10

GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái

V
20

Vin(+
)
Vin(-)
A
GND
Vref/
2
CLK
R
CLK
in
CS
RD
D
GND

Vc
c

D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
W
R
INT

R

18
17
16
15
14
13
12
11

to

LED
s

3
5

Nhóm đồ án: 06

Trang 12


N VI IU KHIN
Thụng

Khoa C Khớ Giao

3.3 Gii thiu ng c bc
Động cơ bớc là một thiết bị sử dụng rộng rãi để chuyển các xung điện
thành chuyển động cơ học. Trong các ứng dụng chẳng hạnnh các bộ điều khiển
đĩa, các máy in kim ma trận và các máy rô-bốt thì động cơ bớc đợc dùng để điều
khiển chuyển động. Mỗi động cơ bớc đều có phần quay rôto là nam châm vĩnh cửu
(cũng còn đợc gọi là trục dẫn - shaft) đợc bao bọc xung quanh là một đứng yên gọi
stato .Hầu hết các động cơ bớc đều có chung có 4 stato mà các cuộn dây của chúng
đợc bố trí theo cặp đối xứng với điểm giữa chung .Kiểu động cơ bớc này nhìn
chung còn đợc coi nh động cơ bớc 4 pha. Điểm giữa cho phép một sự thay đổi của
hớng dòng của một trong hai lõi khi một cuộn dây đợc nối đất tạo ra sự thay đổi
cực của stato. Lu ý rằng, trục của một động cơ truyền thống thì quay tự do, còn
trục của động cơ bớc thì chuyển động theo một độ tăng cố định lặp lại để cho phép
ta chuyển dịch nó đến một vị trí chính xác. Chuyển động cố định lặp lại này có đợc
là nhờ kết quả của lý thuyến từ trờng cơ sở là các cực cùng dấu thì đẩy nhau và các
cực khác dấu thì hút nhau. Hớng quay đợc xác định bởi từ trờng của stato. Từ trờng
của stato đợc xác định bởi dòng chạy quan lõi cuộn dây. khi hớng của dòng thay
đổi thì cực từ trờng cũng thay đổi gây ra chuyển động ngợc lại của động cơ (đảo
chiều). Động cơ bớc đợc nối ở đây có 6 đầu dây: 4 đầu của cuộn dây stato và hai
đầu dây chung điểm giữa của các cặp dây. Khi chuỗi xung nguồn đợc cấp đến mỗi
cuộn dây stato thì động cơ sẽ quay. Có một số chuỗi xung đợc sử dụng rộng rãi với
cấp độ chính xác khác nhau. Bảng 3.3 trình bày chuỗi 4 bớc thông thờng.
A

N

S

C

O
S
A

N

N

S

D

Average
North

N

S

C

Average
South

GVHD: GVC.Phm Quc Thỏi

O
S

N

B
N
D

S

Nhúm ỏn: 06
B

Trang 13


N VI IU KHIN
Thụng

Khoa C Khớ Giao



Hình 3.3: Căn chỉnh rôto.
Bảng 3.3: Chuỗi nguồn nuôi 4 bớc thông thờng.
Chiều
kim
đồng
hồ

Bớc
1
2

3
4

Cuộn
dây A
1
1
0
0

Cuộn
dây B
0
1
1
0

Cuộn
dây C
0
0
1
1

Cuộn
dây D
1
0
0
1

Chiều
quay
bộ
đếm

Cần phải nhớ rằng mặc dù ta có thể bắt đầu với các chuỗi bất kỳ trong bảng
13.1. Nhng khi đã bắt đầu thì ta phải tiếp tục với các chuỗi theo đúng thứ tự. Ví dụ
ta bắt đầu bớc thứ ba là chuỗi (0110) thì ta phải tiếp tục với chuỗi của bớc 4 rồi sau
đó 1, 2, 3 v.v...
- Góc bớc (Step Angle).
dch chuyn ca mi bc phụ thuộc vào cấu trúc bên trong của động
cơ, đặc biệt là số răng của stato và rô to. Góc bớc là độ quay nhỏ nhất của một bớc.
Các động cơ khác nhau có các góc bớc khác nhau. Bảng 13.2 trình bày một số góc
bớc đối với các động cơ khác nhau. Bảng 3.4 có sử dụng thuật ngữ số bớc trong
một vòng (Steps per revolution). Đây là tổng số bớc cần để quay hết một vòng 360 0
(chẳng hạn 180 bớc ì 20 = 3600).
Bảng3.4: Các góc bớc của động cơ bớc.

Góc bớc
0.72
1.8
2.0

Số bớc/ vòng
500
200
180

GVHD: GVC.Phm Quc Thỏi

Nhúm ỏn: 06

Trang 14


N VI IU KHIN
Thụng
2.5
5.0
7.5
15



Khoa C Khớ Giao

144
72
48
24

- Quan hệ số bớc trong giây và số vòng quay trong phút RPM.
Quan hệ giữa số vòng quay trong phút RPM (revolutions per minute), số bớc trong vòng quay và số bớc trong vòng giây là quan hệ thuộc về trực giác và nó
đợc biểu diễn nh sau:
So buoc trong giay =

RPM ì So buoc trong vong quay
60

- Chuỗi xung bốn bớc và số răng trên rô to.
Chuỗi xung chuyển mạch đợc trình bày trong bảng 13.1 đợc gọi là chuỗi
chuyển mạch 4 bớc bởi vì sau 4 bớc thì hai cuộn dây giống nhau sẽ đợc bật ON.
Vậy độ dịch chuyển của 4 bớc này sẽ là bao nhiêu? Sau mỗi khi thực hiện 4 bớc
này thì rô to chỉ dịch đợc một bớc răng. Do vậy, trong động cơ bớc với 200 bớc/
vòng thì rô to của nó có 50 răng vì 50 ì 4 = 200 bớc cần để quay hết một vòng.
Điều này dẫn đến một kết luận là góc bớc tối thiểu luôn là hàm của số răng trên rô
to. Hay nói cách khác góc bớc càng nhỏ thì rô to quay đợc càng nhiều răng.
- Tốc độ động cơ.
Tốc độ động cơ đợc đo bằng số bớc trong một giây (bớc/giây) là một hàm
của tốc độ chuyển mạch.

GVHD: GVC.Phm Quc Thỏi

Nhúm ỏn: 06

Trang 15


ĐỒ ÁN “VI ĐIỀU KHIỂN”
Thông



Khoa Cơ Khí Giao

CHƯƠNG IV:
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH

Quá trình thiết kế và thi công mạch được xem là phần mấu chốt của đồ án.

Bởi vì nó là điều kiện để cho ra một sản phẩm hoàn hảo.Quá trình thiết kế bao
gồm:
+Hỏi và mua các thiết bị và linh kiện cần thiết.
+Thiết kế bản vẽ mạch in trên Orcad và in mạch.
+Ủi mạch và rửa mạch bằng dung dịch FeCl3.
+Quét một lớp nhựa thông mỏng để bảo vệ lớp đồng không bị oxy
hóa.
+Khoan mạch.
+Gắn và hàn các chân linh kiện vào bản mạch.(quét lại một lớp nhựa
thông).
+Hoàn thành mạch chính.

GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái

Nhóm đồ án: 06

Trang 16


ĐỒ ÁN “VI ĐIỀU KHIỂN”
Thông



Khoa Cơ Khí Giao

CHƯƠNG V:
LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN
5.1 Lưu đồ thuật toán
Bắt đầu

Nhận giá trị ADC

sai
Nhiệt độ < 20°C

đúng

sai
đúng
Nhiệt độ > 80°C

P2 = 00110011

Giá trị mới > giá trị cũ

đúng
Quay phải động cơ
( Đóng bớt van )

Quay trái động cơ
(Mở van )
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái
Nhóm đồ án: 06

Trang 17


ĐỒ ÁN “VI ĐIỀU KHIỂN”
Thông



Khoa Cơ Khí Giao

5.2 Chương trình điều khiển
ORG 0000H
MOV TMOD,#01H
; thiet lap che do dinh thoi
MOV P2,#33H
; chon P2=00110011 ung voi vi tri ban dau cua van
MOV R1,#00H
MOV P1,#0FFH
; chon P1 lam cong vao
CHINH: CLR P3.2
; dat WR =0
SETB P3.2
; dat WR = 1 de bat dau chuyen doi
CHO: JB P3.3,CHO
; cho` chuyen doi
CLR P3.1
;chuyen doi xong , dat RD =0 de cho phep doc
MOV R0,P1
SETB P3.1
; dat RD =1 de doc lan sau
MOV A,R0
SUBB A,#10
; tru de so sanh, 10= gia tri gioi han cua nhiet do
20°
JB CY,CHINH

; nhiet do nho hon 20 thi khong lam gi va quay
lai chuong trinh chinh
MOV A,R0
SUBB A,#41
JNB CY,CHINH
; nhiet do tren 80 thi khong lam gi
CLR CY
; xoa co nho de phep tinh sau chinh xac
MOV A,R0
CALL TRE
SUBB A,R1
;tru de so sanh gia tri moi voi gia tri cu
JZ CHINH
;neu bang nhau thi khong lam gi va quay lai tu dau
JNC QUAYTOI
;gia tri moi lon hon thi quay dong co sang phai
JC QUAYLUI
; gia tri moi nho hon thi quay dong co sang trai
SJMP CHINH
SJMP $
; xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
QUAYTOI: MOV A,P2
;dua du lieu P2 vào A
RR
A
;quay phai A
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái

Nhóm đồ án: 06

Trang 18


ĐỒ ÁN “VI ĐIỀU KHIỂN”
Thông



Khoa Cơ Khí Giao

MOV P2,A
;dua A vao P2
CALL TRE
;tao tre
MOV A,R0
;dua gia tri trong R0 vao A
MOV R1,A
;dua gia tri trong thanh ghi A vao R1
SJMP CHINH
;nhay ve CHINH
RET
QUAYLUI: CLR CY
;xoa co nho de thuc hien phep tinh sau chinh xac
MOV A,P2
; dua du lieu P2 vào A
RL
A
; quay trai A
MOV P2,A
CALL TRE

MOV A,R0
MOV R1,A
SJMP CHINH
RET
; xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
TRE: MOV R6,#50
NAP: MOV TH0,#HIGH(-2000)
MOV TL0,#LOW(-2000)
SETB TR0
WAIT: JNB TF0,WAIT
CLR TR0
CLR TF0
DJNZ R6,NAP
RET

GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái

Nhóm đồ án: 06

Trang 19


ĐỒ ÁN “VI ĐIỀU KHIỂN”
Thông



Khoa Cơ Khí Giao

Mô phỏng hệ thống thiết kế trên Protues

GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái

Nhóm đồ án: 06

Trang 20


ĐỒ ÁN “VI ĐIỀU KHIỂN”
Thông

Khoa Cơ Khí Giao



PHỤ LỤC
Mục

Tiêu đề

GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái

Trang
Nhóm đồ án: 06

Trang 21


ĐỒ ÁN “VI ĐIỀU KHIỂN”
Thông



Khoa Cơ Khí Giao

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ “VI ĐIỀU KHIỂN”
1.1 Giới thiệu họ vi điều khiển
1.2 Sơ đồ và chức năng các chân
1.3 Tổ chức bộ nhớ
1.4 Phần mềm lập trình vi điều khiển MCS-51
CHƯƠNG II:
GIỚI THIỆU CHUNG
VỀ “QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG THIẾT KẾ”
CHƯƠNG III:
KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN …
CHƯƠNG IV:
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH
CHƯƠNG V:
LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN
VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN

2
2
3
4
7

8
10
16

17

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. TỐNG VĂN ƠN
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái

Nhóm đồ án: 06

Trang 22


ĐỒ ÁN “VI ĐIỀU KHIỂN”
Thông



Khoa Cơ Khí Giao

Họ vi điều khiển 8051, NXB Lao động - Xã hội, Hà Nội_2001
2. NGUYỄN ĐÌNH PHÚ
Giáo trình Vi Điều Khiển,lí thuyết và thực hành
3. Trang web www.google.com
4. Trang web www.oto-hui.com
5. Trang web www.dientuvietnam.com

GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái

Nhóm đồ án: 06

Trang 23