Đồ án kĩ THUẬT VI điều KHIỂN BKĐN GVHD PHẠM QUỐC THÁI (4)

ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

NHÓM02

LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời đại ngày nay đại đa số các lĩnh vực sản xuất,điều khiển ,giám sát
đo lường đếu được trang bị hệ thống tự động hóa. Một số vi mạch được sử dụng
đó là kỹ thuâtj vi điều khiển .Nhờ tính năng ưu việt của bộ vi điều khiển như:”khả
năng lập trình phù hợp với thiết kế nhỏ và lớn cũng như giao tiếp với các thiết bị
ngoại vi và máy tính đã đem lại sự chính xác hoàn hảo thông qua giao tiếp giữa
con người và máy tính”
Vi điều khiển quản lý và điều khiển thông qua hoạt động của hệ thống qua
phần mền nhờ vậy mà ta có thể mở rộng và thay đổi hoạt động một cách dễ dàng
bằng cách thay đổi thong số trong chương trình chạy của mạch phù hợp với yêu
cầu thực tế.Vi điều khiển hoạt động theo chương trình đã nạp sẵn đọc qua các tín
hiệu bên ngoài vào và sau đó lưu trữ và xử lý ,trên cơ sở đó đưa ra các thong số
,tín hiệu điều khiển các thiêt bị bên ngoài hoạt động theo đúng như chương trình
đã lập trình sẵn.
Trong cuộc sống hôm nay vấn đề giao thông đi lại đã trở thành một vấn đề
khá phức tạp vì do sự phất triển của con người cùng với sự bùng nổ dân số thì giao
thong trở thanh 1 bài toán khó cho xã hội .Trong đồ án môn học của nhóm chúng
em đưa ra 1 vấn đề không phải là mới nhưng phù hợp với thực tiễn cuộc sống đó
là việc sử dụng hệ thống “ đèn giao thông “ ở các nút giao thông có lượng người
tham gia đông và tập trung nhằm giải quyết vấn đề tắc nghễn giao thông.
Qua nỗ lực tìm tòi cùng với sự hướng dẫn của thầy Phạm Quốc Thái đã giúp
chúng em hoàn thành xong đồ án vi điều khiển này.Trong quá trình tính toán nếu
có gì sai sót không hợp lý chúng em mong Thầy thông cảm, giúp đỡ chỉ bảo them
cho chúng em để rút ra những kinh nghiệm quý báu.
Chúng em xin chân thành cám ơn sụ giúp đỡ của Thầy và của mọi người
Nhóm 02
GVHD:PHẠM QUỐC THÁI

SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

NHÓM02

MỤC LỤC
Trang
1.Giới thiệu chung về vi điều khiển

3

1.1.Lý do chọn đề tài
1.2.Mô tả hoạt động của hệ thống
1.3.Phương án thiết kế
1.4.Cấu trúc phần cứng của AT89C51

3
4
4
5

1.5. Cấu trúc bên trong vi điều khiển

6

2. Khảo sát bộ vi điều khiển 8051

8

2.1. IC AT89C51 8
2.2. Các thanh ghi chức năng đặc biệt

12

2.3. Hoạt động của bộ định thời

14

2.4. Các chế độ định thời

16

3.Thiết kế và mô phỏng mạch
3.1.Nguyên lý hoạt động
3.2.Sơ đồ nguyên lý mạch đèn giao thông
3.3.Sơ đồ thuật toán chương trình chính
3.4.Chương trình điều khiển

GVHD:PHẠM QUỐC THÁI
SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B

18
18
21
22
23

ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

NHÓM02

1.Giới thiệu chung về vi điều khiển
_Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật trên con đường công
nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Ngành điện tử nói chung đã có những bước tiến
vượt bậc và mang lại những thành quả đáng kể. Trong đó vi xử lí là lĩnh vực đã thực
sự mang lại những hiệu qủa chính xác và gọn nhẹ trong quá trình điều khiển, sản xuất
_Vi điều khiển (Microcontroller): vi điều khiển là một con chíp (NHỎ) có chức năng
tính toán bao gồm một phần lõi nhỏ bộ xử lý, bộ nhớ và các phần ngoại vi vào ra có
thể lập trình được. Còn vi điều khiển thì thường ứng dụng trong các mạch điện điều
khiển. Để chạy vi điều khiển trong một mạch điều khiển thì phải sử dụng một chương
trình nạp vào nó rồi cắm nó vào mạch điều khiểnVi điều khiển là một máy tính được
tích hợp trên một chíp, nó thường được sử dụng để điều khiển các thiết bị điện tử. Vi
điều khiển, thực chất, là một hệ thống bao gồm một vi xử lý có hiệu suất đủ dùng và
giá thành thấp (khác với các bộ vi xử lý đa năng dùng trong máy tính) kết hợp với
các khối ngoại vi như bộ nhớ, các mô đun vào/ra, các mô đun biến đổi số sang tương
tự và tương tự sang số,... Ở máy tính thì các mô đun thường được xây dựng bởi các
chíp và mạch ngoài.Vi điều khiển thường được dùng để xây dựng các hệ thống
nhúng. Nó xuất hiện khá nhiều trong các dụng cụ điện tử, thiết bị điện, máy giặt, lò vi
sóng, điện thoại, đầu đọc DVD, thiết bị đa phương tiện, dây chuyền tự động, v.v
_ Bắt đầu xuất hiện từ năm 1980 trải qua gần 30 năm phát triển đã có rất nhiều biến
thể được sản xuất bởi trên 20 hãng khác nhau trong đó phải kể đến các hãng lớn như
ATMEL, Texac ,Philip ,Itrument … Tại Việt Nam các biến thể của hãng ATMAL
như AT89C51,AT89C52,AT89S51…đã xuất hiện trên thị trương nước ta khá lâu và
được sử dụng rộng rãi nhất trong các loại vi điều khiển 8 bit .
1.1.Lý do chọn đề tài:

GVHD:PHẠM QUỐC THÁI
SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

NHÓM02

Trong hệ thống giao thông hiện nay ở nước ta , vấn đề an toàn giao thông
và tránh ùn tắc ở các đô thị và thành phố lớn là một trong những vấn đề hết sức
cấp bách và được toàn xã hội quan tâm .Vì vậy các phương tiện hướng dẫn giao
thông đóng vai trò rất quan trọng , nó góp phấn hạn chế các xung đột xảy ra khi
tham gia giao thông. Tại các đô thị thì hệ thống điều khiển đèn giao thông là rất
quan trọng .Hệ thống điều khiển đèn giao thông không những có tác dụng hạn chế
các xung đột trong giao thông thành phố mà còn là công cụ điều khiển các luồng
giao thông nhằm hạn chế ùn tắc- một vấn đề nan giải tại các thành phố lớn.Vì lý
do trên chúng em quyết định chọn đề tài “ Thiết kế hệ thống đèn điều khiển giao
thông” cho đồ án môn học “ Vi điều khiển”.
1.2.Mô tả hoạt động của hệ thống:
Mật độ giao thông phát triển mạnh mẽ ở các nước đòi hỏi hệ thống điều
khiển giao thông phải chính xác , linh hoạt , đơn giản nhưng phải hiệu quả. Hệ
thống đèn hai pha đã phần nào đáp ứng được các yêu cầu trên.
Mỗi pha gồm các đèn : Xanh - Đỏ - Vàng điều khiển các phương tiện cơ
giới.
Hoạt động của từng pha ở chế độ điều khiển tự động như sau:
› Đèn xanh: Đèn xanh sáng trong 25 giây, hướng đi ứng với pha này được
phép đi.
› Đèn vàng: Đèn vàng sáng trong 3giây,báo cho các phương tiện ứng với
pha này giảm tốc độ, chuẩn bị dừng lại.

› Đèn đỏ: Đèn đỏ sáng trong 28 giây, các phương tiện ứng với pha này
dừng lại.
› Khi đèn đỏ của làn đường này sáng thì đèn xanh của người đi bộ ở
làn đường kia cũng sáng và ngược lại, cho phép người đi bộ qua đường khi
đèn xanh của người đi bộ báo sáng.
1.3.Phương án thiết kế:
GVHD:PHẠM QUỐC THÁI
SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

NHÓM02

Hiện nay việc sử dụng các mạch số kết hợp với chíp vi điều khiển trong các
hệ thống điều khiển tự động đã trở nên rất ưu việt bởi những ưu điểm của nó như:
độ chính xác , khả năng lập trình được , tốc độ điều khiển nhanh , sử dụng đơn
giản ,… Mặt khác kỹ thuật số, vi xử lý , vi điều khiển là lĩnh vực đang phát triển
mạnh mẽ và có ứng dụng trong rất nhiều ngành sản xuất.Vì vậy mà ta sẽ thiết kế
một hệ thống điều khiển giao thông đơn giản nhưng hiệu quả , chỉ sử dụng bộ vi
điều khiển .Tất cả các tín hiệu điều khiển được đưa đến khối hiển thị trực tiếp từ
các cổng của bộ vi điều khiển . Phần mạch số bao gồm khối giải mã và khối hiển
thị. Khối giải mã sử dụng IC giải mã SN74LS47 có nhiệm vụ nhận tín hiệu điều
khiển từ vi xử lý sau đó giải mã đưa đến hiển thị trên các đồng hồ đếm
ngược.Khối hiển thị bao gồm các LED đơn sáng tắt và các LED 7 đoạn có nhiệm
vụ đếm ngược.
Phương án này có ưu điểm là mạch gọn nhẹ , không quá phức tạp, cách thức bố trí
linh kiện dễ dàng , lập trình đơn giản , dễ chỉnh sửa
1.4.Cấu trúc phần cứng của AT89C51:

AT89C51 là một họ IC vi điều khiển do hãng Intel của Mỹ sản xuất. Chúng có đặc
điểm như sau:
+8 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 ngoài.
+Xử lí Boolean (hoạt động trên bit đơn).
+210 vị trí nhớ có thể định vị bit.
+4 µs cho hoạt động nhân hoặc chia.
Sơ đồ khối của AT89C51:
GVHD:PHẠM QUỐC THÁI
SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

1.5. Cấu trúc bên trong vi điều khiển:
Tổ chức bộ nhớ:

GVHD:PHẠM QUỐC THÁI
SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B

NHÓM02


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

Bảng đồ bộ nhớ data trên chip như sau:

GVHD:PHẠM QUỐC THÁI
SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B

NHÓM02


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

GVHD:PHẠM QUỐC THÁI
SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B

NHÓM02


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

NHÓM02

Bộ nhớ bên trong AT89C51 bao gồm ROM và RAM. RAM trong AT89C51 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.
AT89C51 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 AT89C51
nhưng AT89C51 vẫn có thể kết nối với 64Kbyte bộ nhớ chương trình và 64 Kbyte
dữ liệu.

Hai đặc tính cần chú ý là:
+Các thanh ghi và các port xuất nhập đã được định vị 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.
RAM bên trong AT89C51 được phân chia như sau:
+Các bank thanh ghi có địa chỉ từ 00H đến 1FH.
+RAM địa chỉ hóa từng bit 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
2. Khảo sát bộ vi điều khiển 8051
Mạch điều khiển Led ma trận bằng IC 89C51 gồm các linh kiện sau:
2.1. IC AT89C51
Đây là bộ điều khiển trung tâm điều khiển hoạt động của mạch và là nơi lưu giữ
chương trình chính cho mạch.
Sơ đồ chân:

GVHD:PHẠM QUỐC THÁI
SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

NHÓM02

- IC AT89C51 có các đặc trưng: ROM - 4Kbyte, RAM - 128byte, có tất cả 40
chân có chức năng như các đường xuất nhập, trong đó có 24 chân có tác dụng kép
(có nghĩa 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, hai bộ định thời/đếm 16 bit, mạch tạo dao động và tạo xung clock trên chip.

- Mô tả các chân của IC AT89C51:
* Chân 40, Vcc: chân cung cấp điện, được nối lên nguồn 5V;
* Chân 20, GND: chân nối đất;
* Chân 32 – 39, Port 0: là port xuất nhập 8 bit hai chiều, được cấu hình làm
bus địa chỉ (byte thấp) và làm bus dữ liệu đa hợp trong khi xuất nhập bộ nhớ dữ
liệu ngoài và bộ nhớ chương trình ngoài.
GVHD:PHẠM QUỐC THÁI
SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

NHÓM02

* Chân 1 – 8, Port 1: là port xuất nhập 8 bit hai chiều có các điện trở kéo
lên bên trong. Khi các logic 1 được ghi lên các chân của port 1, các chân này được
kéo lên mức cao bởi các điện trở kéo lên bên trong và có thể được sử dụng như các
cổng vào. Khi làm nhiệm vụ là các port nhập, các chân của port 1 đang được kéo
xuống mức thấp do tác động bên ngoài sẽ cấp dòng do có các điện trở kéo lên bên
trong.
* Chân 21 – 28, Port 2: là port xuất nhập 8 bit hai chiều có các điện trở kéo
lên bên trong. Khi các logic 1 được ghi lên các chân của port 2, các chân này được
sử dụng như các cổng vào. Khi làm nhiệm vụ là các port nhập, các chân của port 2
đang được kéo xuống mức thấp do tác động bên ngoài sẽ cấp dòng do có các điện
trở kéo lên bên trong. Port 2 tạo ra byte cao của bus địa chỉ trong thời gian tìm nạp
lệnh từ bộ nhớ chương trình ngoài, và trong thời gian truy xuất bộ nhớ dữ liệu
ngoài sử dụng các địa chỉ 16 bit.
* Chân 10 – 17, Port 3: là port xuất nhập 8 bit hai chiều có các điện trở kéo
lên bên trong. Khi các logic 1 được ghi lên các chân của port 3, các chân này được

kéo lên mức cao bởi các điện trở kéo lên bên trong và có thể được sử dụng như các
cổng vào. Khi làm nhiệm vụ là các port nhập, các chân của port 3 đang được kéo
xuống mức thấp do tác động bên ngoài sẽ cấp dòng do có các điện trở kéo lên bên
trong. Port 3 còn được sử dụng làm các chức năng khác như:
* Chân P3.0 : ngõ vào port nối tiếp.
* Chân P3.1 : ngõ ra port nối tiếp.
* Chân P3.2 : ngõ vào ngắt ngoài 0.
* Chân P3.3 : ngõ vào ngắt ngoài 1.
* Chân P3.4 : ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 1.
* Chân P3.5 : ngõ vào bên ngoài của bọ định thời 0.
* Chân P3.6 : điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài.
* Chân P3.7 : điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài.
GVHD:PHẠM QUỐC THÁI
SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

NHÓM02

* Chân 9, RST: Ngõ vào Reset. Mức cao trên chân này trong 2 chu kì máy
trong khi bộ dao động đang hoạt động sẽ reset AT89C51.

* Chân 19, XTAL1: Ngõ vào đến mạch khuyếch đại đảo của mạch dao
động và ngõ vào đến mạch tạo xung clock bên trong chip.
* Chân 18, XTAL2: Ngõ ra từ mạch khuyếch đại đảo của mạch dao động.
Để tạo mach dao động cho AT 89C51 ta sử dụng linh kiện là hai tụ C1=C2=30pF,
và thạch anh dao động có tần số 12 MHz.

* Chân 29, ngõ tín hiệu PSEN: PSEN là tín hiệu ngõ ra có tác dụng cho
phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng thường được nói đến chân OE của
EPROM cho phép đọc các byte mã lệnh. PSEN ở mức thấp trong thời gian
GVHD:PHẠM QUỐC THÁI
SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

NHÓM02

Microcontroller 8051 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 89C51 thi hành chương trình trong ROM nội, PSEN sẽ ở mức logic 1.
* Chân 30, ngõ tín hiệu điều khiển ALE: khi 89C51 truy xuất bộ nhớ bên
ngoài, port 0 có chức năng là bus dữ liệu, do đó phải tách các đường dữ liệu và địa
chỉ. Tín hiệu ra ALE dùng làm tín hiệu điều khiển để giải tín hiệu đa hợp các
đường địa chỉ 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 làn 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 AT89C51.
* Chân 31, ngõ tín hiệu vào AE: thường được mắc lên mức 1 hoặc 0. Nếu ở
mức 1, AT89C51 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp 8
Kbyte. Nếu ở mức 0, AT89C51 sẽ thi hành chương trình tự bộ nhớ mở rộng. Chân
EA được lấy làm chân cấp nguồn 21V khi lập trình cho Eprom trong AT89C51.
2.2. Các thanh ghi chức năng đặc biệt:
2.2.1. Các thanh ghi port xuất nhập
Các port của 8051 bao gồm port 0 ở địa chỉ 80H, port 2 ở địa chỉ A0H và port 3 ở

địa chỉ B0H. Tất cả các port đều được địa chỉ hóa từng bit. Điều đó cung cáp một
khả năng giao tiếp thuận lợi.
2.2.2. Các thanh ghi timer.
8051 có 2 bộ đếm/định thời (counter /timer) 16 bit để xác định các khoảng thời
gian hoặc để đếm các sự kiện. Bộ định thời 0 có địa chỉ 8AH (TL0, byte thấp) và
8CH (TH0, byte cao); bộ định thời 1 có địa chỉ 8BH (TL1, byte thấp ) và 8DH
(TH0, byte cao).
Hoạt động của bộ định thời được thiết lập bởi thanh ghi chế độ định thời TMOD
(timer mode register) ở địa chỉ 89H, và thanh ghi điều khiển định thời TCON
(timer control register) ở địa chỉ 88H. Chỉ có TCON được định địa chỉ từng bit.
GVHD:PHẠM QUỐC THÁI
SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

NHÓM02

2.2.3. Các thanh ghi port nối tiếp.
Bên trong 8051 có một port nối tiếp để truyền thông với các thiết bị nối tiếp như
các thiết bị đầu cuối hoặc modem, hoặc để giao tiếp với các IC khác có mạch giao
tiếp nối tiếp. Một thanh ghi được gọi là bộ đếm dữ liệu nối tiếp SBUF ở địa chỉ
99H lưu giữ dữ liệu truyền đi và dữ liệu nhận về. Việc ghi lên SBUF sẽ nạp dữ
liệu để truyền về việc đọc SBUF sẽ lấy dữ liệu đã nhận được.
Các chế độ hoạt động khác nhau được lập trình thông qua thanh ghi điều khiển
port nối tiếp SCON ở địa chỉ 98H, thanh ghi này được định địa chỉ từng bit.
2.2.4. Các thanh ghi ngắt.
8051 có một cấu trúc ngắt với 2 mức ưu tiên và 5 nguyên nhân ngắt. Các ngắt bị
vô hiệu hóa sau khi reset hệ thống và sau đó được phép bằng cách ghi vào thanh

ghi cho phép ngắt IE ở địa chỉ A8H. Mức ưu tiên ngất được thiết lập qua thanh ghi
ngắt IP ở địa chỉ B8H. Cả 2 thanh ghi này đều đã được định địa chỉ từng bit.
2.2.5. Thanh ghi điều khiển nguồn.
Thanh ghi điều khiển nguồn PCON có địa chỉ 87H chứa các bit điều khiển.
Bit SMOD tăng gấp đôi tốc độ của port nối tiếp khi port này hoạt động ở các chế
độ 1, 2, 3. Các bit 4, 5, 6 của PCON không được định nghĩa. Các bit 2, 3 là các bit
cờ đa mục đích dành cho các ứng dụng của người sử dụng.
Các bit điều khiển nguồn, nguồn giảm PD và nghỉ IDL, hợp lệ trong tất cả chip
thuộc họ MCS-51, nhưng chỉ dược hiện thực trong các phiên bản CMOS của
MCS-51. PCON không được định địa chỉ bit.
2.2.6. Lệnh RESET.

GVHD:PHẠM QUỐC THÁI
SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

NHÓM02

8051 được reset bằng cách giữ chân RST ở mức cao tối thiểu 2 chu kỳ máy và sau
đó chuyển về mức thấp. RST có thể được tác động bằng tay hoặc được tác động
khi cấp nguồn bằng cách dùng một mạch RC như được trình bày ở hình.
Quan trọng nhất trong các thanh ghi này có lẽ là thanh ghi PC, được nạp 0000H.
Khi RST trở lại mức thấp, việc thực thi chương trình luôn luôn bắt đầu ở vị trí đầu
tiên trong bộ nhớ chương trình: địa chỉ 0000H. Nội dung của Ram trên chip không
bị ảnh hưởng bởi hoạt động reset.
Thanh ghi

Nội dung

Bộ đếm chương trình

0000H

Thanh chứa A

00H

Thanh ghi B

00H

PSW

00H

SP

07H

DPTR

0000H

Port 0 - 3

FFH

IP

xxx00000B(8031/8051)

IE

0xx00000B(8031/8051)

Các thanh ghi định thời

00H

SCON

00H

SBUF

00H

GVHD:PHẠM QUỐC THÁI
SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

NHÓM02

PCON (HMOS)

0xxxxxxxB

PCON (CMOS)

0xxx0000B

2.3. Hoạt động của bộ định thời.
2.3.1. Thanh ghi chế độ định thời TMOD.
Thanh ghi chế độ định thời TMOD chứa 2 nhóm 4-bit dùng để thiết lập chế độ
hoạt động cho bộ định thời 0 và bộ định thời 1. TMOD không được định địa chỉ
từng bit và điều này cũng không cần thiết. Một cách tổng quát, TMOD được nạp
một lần bởi phần mềm ở thời điểm bắt đầu của một chương trình để khởi động chế
độ hoạt động của bộ định thời. Sau đó, bộ định thời có thể được dừng bắt đầu,…
bằng cách truy xuất các thanh ghi chức năng đặc biệt khác của bộ định thời.
BIT

TÊN

BỘ ĐỊNH THỜI

MÔ TẢ

7

GATE

1

Bit điều khiển cổng khi được set lên 1

6

C/T

1

Bit chọn chức năng đếm hoặc định thời

5

M1

1

Bit chon chế độ thứ nhất

4

M0

1

Bit chọn chế độ thứ 2

3

GATE

0

Bit điều khiển cổng cho bộ định thời 0

2

C/T

0

Bit chọn chức năng đếm hoặc định thời
cho bộ định thời 0

1

M1

0

Bit chọn chế độ thứ nhất

0

M0

0

Bit chọn chế độ thứ 2

Bảng 3.2 : Thanh ghi chọn chế độ định thời
M1

0
0
1
1

M0
0
1
0
1

Chế độ
0
1
2
3

Mô tả
Chế độ định thời 13-bit
Chế độ định thời 16-bit
Chế độ tự động nạp lại 8-bit
Chế độ định thời chia sẽ

2.3.2. Thanh ghi chế độ định thời TCON.
GVHD:PHẠM QUỐC THÁI
SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

NHÓM02

Thanh ghi chế độ định thời TCON chứa các bit điều khiển và trạng thái của bộ
định thời 0 và bộ định thời 1. Bốn bit cao trong TCON được dùng để điều khiển
các bộ định thời hoạt động hoặc ngưng hoặc để báo cáo các bộ định thời tràn.

BIT
KÝ HIỆU ĐỊA CHỈ BIT
TCON.7 TF1
8FH

MÔ TẢ
Cờ tràn của bộ định thời 1. Cờ này
được set bởi phần cứng khi có tràn,
được xóa bởi phần mềm, hoặc bởi phần
cứng khi có bộ vi xử lystror đến trình

TCON.6 TR1

8EH

phục vụ ngắt.
Bit điều khiển hoạt động của bộ định
thời 1. Bit này được set hoặc được xóa
bởi phần mềm để điều khiển bộ định

TCON.5 TF0
TCON.4 TR0

8DH
8CH

thời hoạt động hay ngưng hoạt động.
Cờ tràn của bộ định thời 0.
Bit điều khiển hoạt động của bộ định

TCON.3 IE1

8BH

thời 0.
Cờ ngắt bên ngoài 1. cờ này được set
bởi phần cứng khi có cạnh âm xuất hiện
trên chân INT1, được xóa bởi phần
mềm , hoặc phần cứng khi CPU trỏ đến

TCON.2 IT1

8AH

trình phục vụ ngắt.
Cờ ngắt bên ngoài 1. Cờ này được set
và xóa bởi phần mềm khi xảy ra cạnh
âm (xuống) hoặc mức thấp tại chân ngắt

TCON.1 IE0
TCON.0 IT0

89H

88H

GVHD:PHẠM QUỐC THÁI
SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B

ngoài.
Cờ ngắt bên ngoài 0.
Cờ ngắt bên ngoài 0.


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

NHÓM02

2.4. Các chế độ định thời:
2.4.1. Chế độ định thời 13 bit (chế độ không)
Để tương thích với 8048 có trước 8051
Ba bit cao của TLX là TL0 VÀ TL1 không dùng.
TLx
(5 BIT)

THx
(8 BIT)

TFx

Xung nhịp
time

cờ báo tràn

2.4.2. Chế độ 16-bit (chế độ 1).
Hoạt động như timer 16 bit đầy đủ.
Cờ báo tràn là bit TFx trong TCON có thể đọc hoặc ghi bằng phần mềm MSB của
các giá trị trong thanh ghi là bit 7 của THx và LBS là bit 0 của TLx. Các thanh ghi
timer (TLx/THx) có thể được đọc hoặc ghi bất cứ lúc nào bằng phần mềm.

TLx
(5 BIT)

THx
(8 BIT)

Xung nhịp
time

TFx

cờ báo tràn

2.4.3. Chế độ tự động nạp lại 8 bit.
Chế độ 2 là chế độ tự động nạp lại 8-bit. Byte thấp của bộ định thời (TLx) hoạt
động định thời 8-bit trong khi byte cao của bộ định thời lưu giữ giá trị nạp lại. Khi
số đếm tràn từ FF xuống 00H, không chỉ cờ tràn của bộ định thời được set lên 1
GVHD:PHẠM QUỐC THÁI
SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B

ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

NHÓM02

mà giá trị trong THx còn được nạp vào TLx; việc đếm sẽ tiếp tục từ giá trị này cho
đến khi xảy ra một tràn.

TLx
(8-bit)

TFx

Xung nhịp timer
Nạp lại

Cờ báo tràn

THx
(8-bit)

2.4.4. Chế độ định thời chia sẽ (chế độ 3).
Bộ định thời 0 ở chế độ 3 được chia thành 2 bộ định thời 8-bit hoạt động riêng rẽ
TL0 và TH0, mỗi bộ định thời sẽ set các cờ tràn tương ứng TF0 và TF1 khi xảy ra
tràn.
Bộ định thời 1 không hoạt động ở chế độ 3 nhưng có thể được khởi động bằng
cách chuyển bộ định thời này vào một trong các chế độ khác .
Chế độ 3 chủ yếu cung cấp thêm một bộ định thời 8-bit nữa, nghĩa là 8051 có
thêm bộ định thời thứ 3. Khi bộ định thời 0 ở chế độ thứ 3, bộ định thời 1 có thể
hoạt động hoặc ngưng bằng cách chuyển bộ này ra khỏi chế độ 3 hoặc vào chế độ
3. Bộ định thời 1 có thể sử dụng bởi port nối tiếp hoặc được sử dụng theo một

cách nào đó nhưng không yêu cầu ngắt.

GVHD:PHẠM QUỐC THÁI
SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

NHÓM02
TH1

TL1

Xung nhịp timer

TL0

TF0

TH0

TF1

Xung nhịp timer

3.Thiết kế và mô phỏng mạch:
3.1.Nguyên lý hoạt động:
Các mạch hiển thị hoạt động trên nguyên tắc điều khiển bit vào/ra của các
cổng trên IC 89S51.

Cụ thể như sau: Vi điều khiển được lập trình để điều khiển 2 công việc chính:
a) Chuyển mức của các đèn tín hiệu trên hai làn đường (Xanh,đỏ,vàng):
Việc chuyển mức này sẽ được thực hiện bằng 6 bit truyền tín hiệu:
Làn đường thứ nhất:

Làn đường thứ hai:

P0.7: đèn xanh.

P0.4: đèn xanh.

P0.6: đèn vàng.

P0.3: đèn vàng.

P0.5: đèn đỏ.

P0.2: đèn đỏ.

Các đèn hiển thị là các LED đơn nối chung nhau anốt. Đèn sáng sẽ tương
ứng với mức logic thấp. Giữa các lần hiển thị sẽ kết hợp đèn của hai làn
GVHD:PHẠM QUỐC THÁI
SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

NHÓM02

đường. Đèn xanh ở làn 1 thì tương ứng sẽ là đèn đỏ ở làn 2 và ngược lại.
Và chuyển mức giữa các đèn sẽ xen kẽ những bộ đếm,kết thúc mỗi bộ
đếm sẽ tương ứng thiết lập lại các bit để hiển thị các trạng thái đèn tiếp
theo.
› Giữa đèn xanh và đèn vàng là 25s
› Giữa đèn vàng và đèn đỏ là trễ một thời gian 3s.
› Giữa đèn đỏ và đèn xanh là 28s.
› Có đèn báo hiệu cho người đi bộ của hai làn đường.
b) Hiển thị bộ đếm tương ứng với mỗi trạng thái đèn:
Ta sử dụng IC 7447 để thực hiện việc giải mã BCD sang thập phân và hiển thị
các trạng thái thập phân đó trên LED 7 thanh.
Mã BCD là mã 4 bit(tương ứng sẽ hiển thị được một LED 7 thanh).
Ta sử dụng số có hai chữ số để đếm cho hai làn đường.Vì thế 8 bit của cổng P2 sẽ
được dùng cho việc hiển thị hai LED trên làn đường thứ nhất và 8 bit của cổng P1 sẽ
được dung để hiển thị LED tại làn đường thứ 2.
Các cổng 8 bit này sẽ được nối tới 2 IC 7447 tương ứng (4 bit cho một IC) và
ở đầu ra(trên LED 7 thanh) sẽ hiển thị trạng thái thập phân của số Hexa đang gửi
tới cổng đó.
Việc tạo ra số thập phân được thực hiện bằng cách ghi dãy số Hexa 28 giảm dần
vào Rom nội ( Lúc này ta sử dụng chân số 31( EA\VPP) và cho nó mức điện áp cao để
đọc dữ liệu từ Rom nội).
Khi ghi dãy số Hexa từ 28- 0 ta sẽ bỏ qua các trạng thái 1F , 1E…1A, F,E ,... ,A
để tương ứng hiển thị mã BCD ra dãy số thập phân từ 28-0.Khi đó ta sẽ tách làm 3
vòng lặp:
 Vòng lặp thứ nhất sẽ ghi các số từ 28-20.
GVHD:PHẠM QUỐC THÁI
SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B

ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

NHÓM02

 Vòng lặp thứ hai sẽ ghi các số từ 19-10.
 Vòng lặp cuối cùng là các số từ 9-0.
- Việc hiển thị cùng các đèn ta sẽ thực hiện tương ứng như sau:
 Đèn đỏ sáng kết hợp hiển thị trạng thái từ giá trị 28h-00h của thanh ghi điều khiển
LED 7 thanh ta sẽ thu được bộ đếm từ 28s-0s.
 Đèn vàng sáng trễ một thời gian 3s .
 Đèn xanh sáng kết hợp cùng hiển thị trạng thái từ giá trị 25h – 00h của thanh ghi
điều khiển LED 7 thanh khác ta sẽ thu được bộ đếm từ 25-00s. ==>Cuối cùng ta
được một hệ thống đèn giao thông hoàn chỉnh kết hợp giữa tạo trễ và hiển thị.

3.2.Sơ đồ nguyên lý mạch đèn giao thông:

Hình 14: Mạch mô phỏng đèn giao thông

GVHD:PHẠM QUỐC THÁI
SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

NHÓM02

1.5.Lưu đồ thuật toán và chương trình điều khiển:
1.5.1.Lưu đồ thuật toán:

1..Chương trình điều khiển:
3.3. Sơ đồ thuật toán

3.3.Sơ đồ thuật toán chương trình chính

START

ĐẶT CHẾ ĐỘ HOẠT
ĐỘNG CHO CÁC TIMER:
TIMER 0 ,MODE 1

CHO PHÉP
NGẮT NGOÀI

GVHD:PHẠM QUỐC THÁI

CÓ
NGẮT

SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓMTRÌNH
02_LỚP 1:
08A,B
CHƯƠNG

ĐẾM NGƯỢC
ĐIỀU KHIỂN CÁC ĐÈN

CHƯƠNG TRÌNH 2:
ĐÈN VÀNG CHỚP TẮT

LIÊN TỤC


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

NHÓM02

S

Đ

3.4.Chương trình điều khiển:
;\\\\\\\\\\\\Chuong trinh mach den giao thong\\\\\\\\\
ORG 0000H
MOV TMOD,#01H ;Timer 0 che do 16 bit
LJMP MAIN
;************Chuong trinh ngat dieu khien den vang*************
EX0ISR: SETB P0.6
SETB P0.3

;Tat led vang hang ngang

;Tat Led vang hang doc

RETI
ORG 30H
MAIN:
MOV IE,#85H
SETB IT0

;Diem nhap cua chuong trinh chinh
;Chuong trinh chinh bat dau
;Cho phep cac ngat ngoai
;Kich khoi canh am

JB P3.2,LED_XANH1
SJMP Chuong_trinh_2

;Neu bit P3.2 duoc set thi chay chuong trinh 1
;Neu khong nhay den chuong trinh 2

Chuong_trinh_2:
GVHD:PHẠM QUỐC THÁI
SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

NHÓM02

CLR P0.6

;Sang Led vang hang ngang

CLR P0.3

;Sang Led vang hang doc

MOV P1,#0FFH

;Tat Led 7 doan hang doc

MOV P2,#0FFH

;Tat Led 7 doan hang ngang

MOV P0,#0B7H

;Sang cac Led vang

CALL DELAY

;Goi chuong trinh tre 1s

SETB P0.6

;Tat Led vang hang ngang

SETB P0.3

;Tat Led vang hang doc

CALL DELAY
SJMP Chuong_trinh_2

;Nhay ve Chuong_trinh_2

RET
;********************************************************

Chuong_trinh_1:
LED_XANH1:
SETB P0.5
SETB P0.4
SETB P0.3
SETB P0.6
JB P0.5,DEN_XANH
DEN_XANH:
CLR P0.7

;Sang Led xanh hang ngang

CLR P0.2

;Sang Led do hang doc

;----------------------------------MOV R2,#25H

;Thanh ghi dieu khien Led 7 doan hang ngang

MOV R3,#28H

;Thanh ghi dieu khien Led 7 doan hang doc

DEM1: MOV P1,R3
DEC R3
MOV P2,R2

;Xuat gia tri thanh ghi R3 ra port1

;Giam gia tri thanh ghi R3 xuong 1
;Xuat gia tri thanh ghi R2 ra port2

GVHD:PHẠM QUỐC THÁI
SVTH:ĐẠT-ĐÔNG-HIỆP-HUY-NINH
NHÓM 02_LỚP 08A,B