Thiết kế và thi công mô hình đếm và phân loại sản phẩm theo màu sắc trên băng tải

BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

MỤC LỤC
Trang

Trang

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, đất nước ta ngày càng phát triển. Công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngày

càng được nâng cao để phát triển đất nước và cải thiện cuộc sống cho người dân. Vì
vậy việc ứng dụng khoa học kỹ thuật ngày càng rộng rãi, phổ biến và mang lại hiệu quả
cao trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế,kỹ thuật cũng như trong đời sống xã hội.
Trong các nhà máy,dây truyền sản xuất lớn sản phẩm dồi dào nên cần có nhiều
băng tải để vận chuyển sản phẩm.từ các vật liệu ban đầu,việc di chuyển các vật liệu
trong dây truyền sản xuất,đến việc vận chuyển sản phẩm chúng ta đều có thể dùng
băng tải rất hiệu quả.giảm rất nhiều nhân công lao động tăng năng xuất lao động. Tuy
nhiên trong các xí nghiệp vừa và nhỏ,các hợp tác xã hay hộ gia đình vẫn còn sản xuất
theo mô hình thủ công,chủ yếu dựa vào sức người lao động. Vì vậy em đã lựa chọn đề
tài“thiết kế và thi công mô hình đếm và phân loại sản phẩm theo màu sắc trên băng
tải” em hy vọng với mô hình đơn giản này có thể áp dụng rộng rãi trong đời sống lao
động nhằm giảm thiểu lao động thủ công nâng cao năng xuất lao động,tăng lợi nhuận
kinh tế.
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và chỉ bảo nhiệt tình của cô giáo
hướng dẫn th.s Nguyễn Thị Minh Tâm và các thầy cô giáo trong khoa Điện tử Trường
ĐHCNHN đã giúp em hoàn thành đề tài đồ án tốt nghiệp này.
Dù rất cố gắng trong quá trình thực hiện đề tài này, nhưng do kiến thức, kinh
nghiệm và thời gian còn hạn chế nên không thể tránh được những thiếu xót trong quá
trình làm đề tài. Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các quý thầy cô và các bạn
để giúp em hiểu sâu về vấn đề hơn và có những kinh nghiệm có ích cho bản thân cho
công việc trong tương lai.
Em xin chân thành cảm ơn!!!
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Đình Thể

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6
MỞ ĐẦU

a. Đặt vấn đề.

Trong thời đại công nghiệp ngày nay, việc làm của con người ở trong các nhà
máy, các xí nghiệp đang được robot hóa và máy móc hóa nhằm đem đến độ chính xác
và tiết kiệm lâu dài về kinh phí sản xuất cho các chủ đầu tư. Vì thế, em xin giới thiệu
một mạch đơn giản được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy, các xí nghiệp đó là
mạch đếm và phân loại sản phẩm.
Mạch đếm sản phẩm giúp ích rất nhiều cho con người trong việc rút ngắn thời
gian sản xuất, tiết kiệm được sức khỏe con người, sử dụng ít nhân công từ đó làm giảm
đi hao phí về tài chính cho các công ty.
Mạch đếm sản phẩm của em dưới đây chỉ là một mô hình thu nhỏ và điển hình
cho các máy đếm sản phẩm trong công nghiệp, nhưng nó hội tụ đủ các tính năng cơ
bản của một máy đếm sản phẩm trong công nghiệp sản xuất và chế tạo.
b. Mục đích yêu cầu phạm vi đề tài.

Trong đồ án này em thực hiện mạch đếm sản phẩm bằng phương pháp đếm
xung. Như vậy mỗi sản phẩm đi qua trên băng chuyền phải có một thiết bị để nhận biết
sản phẩm,thiết bị này gọi là cảm biến. Khi một sản phẩm đi qua cảm biến sẽ nhận và
tạo ra một xung điện đưa về khối xử lí để tăng dần số đếm. Tại một thời điểm tức thời,
để xác định được số đếm cần phải có bộ phận hiển thị. Tuy nhiên mỗi khu vực sản xuất
hay mỗi ca sản xuất lại yêu cầu với số đếm khác nhau vì thế phải có sự linh hoạt trong
việc cài đặt số đếm. Bộ phận chuyển đổi trực quan nhất là bàn phím. Khi cần thay đổi
số đếm người sử dụng chỉ cần nhập số đếm ban đầu vào và mạch sẽ tự động đếm.khi
sản phẩm được đếm bằng với số đếm cài đặt thì mạch sẽ đếm lượt mới với số đếm ban
đầu. Từ đây suy ra mục đích yêu cầu của đề tài:

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

-

Số đếm phải chính xác, và thay đổi việc cài đặt số đếm ban đầu một cách linh

-

hoạt.
Bộ phận hiển thị rõ ràng
Mạch điện không quá phức tạp, bảo đảm được sự an toàn, dễ sử dụng.
Giá thành không quá đắt.
Thực hiện đề tài “thiết kế và thi công mô hình hệ thống đếm và phân loại sản

phẩm” là một công việc để người thực hiện đề tài nghiên cứu kỹ khái niệm, nguyên lý
làm việc của hện thống phân loại và đếm sản phẩm tự động cũng như tập lệnh của vi
điều khiển để đi đến chế tạo và đưa vào thực tế.
Sản phẩm của đề tài nếu được phát triển rộng, đi sâu hơn thì có thể ứng dụng
bào trong thực tế sản xuất quy mô nhỏ cũng như trong sản xuất công nghiệp.
c. Hướng giải quyết.

-

Để làm được mạch này cần thiết kế được hai phần chính là:

Bộ phận cảm biến và bộ phận đếm,hiển thị.
Bộ phận cảm biến:gồm phần phát và phần thu.phần phát dùng led phát sáng các

-

màu tương ứng. Phần thu dùng photoresistor để thu ánh sáng từ nguồn phát.
Bộ phận đếm và hiển thị: có nhiều phương pháp để thiết kế mạch hiển thị như:
sử dụng IC số, vi xử lý, vi điều khiển.mỗi phương pháp có những ưu và nhược

điểm riêng.
d. Chọn phương án thiết kế.
 Mạch đếm sản phẩm dùng IC số.
 Ưu điểm:
- Cho phép tăng hiệu xuất lao động.
- Đảm bảo độ chính xác cao.
- Tần số đáp ứng của mạch nhanh,cho phép đếm với tần số cao.
- Khoảng cách đặt phần phát và phần thu xa nhau cho phép đếm những sảng


phẩm lớn.
Tổn hao công xuất bé, mạch có thể sử dụng pin hoặc acquy.
Khả năng đếm rộng.
Giá thành rẻ.
Mạch đơn giản dễ thực hiện
Nhược điểm:

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

-

Việc sử dụng IC số khó có thể đáp ứng việc thay đổi số đếm. Muốn thay đổi một
yêu cầu nào của mạch thì buộc phải thay đổi phần cứng. Do đó mỗi lần phải lắp

lại mạch dẫn đến tốn kém về kinh tế.
 Mạch đếm sản phẩm dùng kỹ thuật vi xử lí:

Ngoài những ưu điểm như trong phương pháp dùng IC số thì mạch dùng kỹ
-

thuật vi xử lí còn có các ưu điểm sau:
Mạch có thể thay đổi số đếm một cách linh hoạt bằng việc thay đổi phần mềm,

-

mà phần cứng không cần thay đổi.
Số linh kiện dùng trong mạch ít hơn.
Mạch có thể lưu lại số liệu của các ca sản xuất.
Mạch có thể điều khiển được nhiều dây truyền sản xuất cùng một lúc bằng phần

-

mềm.
Mạch cũng có thể kết nối giao tiếp được với máy tính thích hợp cho những
người quản lí tại phòng kỹ thuật nắm bắt tình hình sản xuất qua màn hình của

máy vi tính.
 Mạch đếm sản phẩm dùng vi điều khiển.

Ngoài những ưu điểm có được của hai phương pháp trên phương pháp này còn



-

có những ưu điểm:
Trong mạch có thể sử dụng ngay bộ nhớ trong đối với những chương trình có

-

quy mô nhỏ, rất tiện lợi mà vi xử lí không thực hiện được.
Nó có thể giao tiếp nối tiếp trực tiếp với máy tính trong khi đó vi xử lí giao tiếp
song song.
Chính vì những ưu điểm này nên em chọn phương pháp đếm sản phẩm dùng kỹ
thuật vi điều khiển.

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG BĂNG CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN

PHẨM.
1.1.
1.1.1.

Giới thiệu về băng tải .
Giới thiệu chung.
Hệ thống đếm và phân loại sản phẩm tự động được ứng dụng rất nhiều trong

nền công nghiệp hiện đại. Hầu hết các nhà máy sản xuất với quy mô lớn đều sử dụng
hệ thống này do nó có nhiều lợi ích.
 Băng tải có thể vận chuyển, phân loại mọi vật liệu, sản phẩm một cách an

toàn,mà nếu thực hiện bằng lao động của con người thì sẽ vất vả, tốn kém và
thiếu chuẩn xác.
 Băng tải có thể được lắp đặt gần như ở bất cứ nơi nào, được lắp đặt nhiều tính
năng an toàn tiên tiến nhằm ngăn ngừa tai nạn.
 Có nhiều lựa chọn để lắp đặt băng chuyền, bao gồm cả thủy lực cơ khí và tự
động hoàn toàn hệ thống được trang bị phù hợp với tùy mục đích sử dụng.
1.1.2. Cấu tạo của băng tải.
Băng tải cấu tạo từ bông vải (CC), nylon (NN), polyester (EP), băng tải góc, băng tải
dây đai baffle, vòng đai, (do việc vận chuyển vật liệu khác nhau và góc truyền của các
kích cỡ khác nhau, hình dạng và yêu cầu chiều cao của các mô hình khác nhau thường
được sử dụng các loài như mô hình băng tải. Băng tải hình xương cá, băng tải kiểu
hình chữ U, vv, hoặc theo yêu cầu của người sử dụng). Waterstop, PVC băng toàn bộ
các chất chống cháy…
1.2.

Một số băng chuyền phân loại sản phẩm hiện nay.

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3

BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.

1.1.

LÝ THUYẾT ÁNH SÁNG – SỰ HẤP THỤ VÀ PHẢN XẠ ÁNH SÁNG.

Ánh sáng có hai tính chất cơ bản là sóng và hạt.
1.1.1. Dạng sóng ánh sáng.
Dạng sóng ánh sáng là sóng điện từ phát ra khi có sự chuyển điện tử giữa các
mức năng lượng của nguyên tử nguồn sáng. Các sóng này có vận tốc truyền đi trong
chân không là c=299792 km/s, trong môi trường vật chất là: v=c/n (n: chiết suất của
môi trường). Tần số f và bước sóng λ của ánh sáng liên hệ với nhau qua biểu thức
λ=v/f , trong chân không λ=c/f.
Phổ ánh sáng được biểu diễn như hình 1:

Hình 2.1: Phổ ánh sáng.
1.1.2. Tính chất hạt.

Tính chất hạt thể hiện qua sự tương tác của nó với vật chất. Ánh sáng bao gồm
các hat photon mang năng lượng WØ phụ thuộc duy nhất vào tần số:
WØ=h λ
SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3

BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

Với : h = 6,6256.10-24 Js : hằng số Planck
Một điện tử được liên kết có năng lương W l, để giải phóng các điện tử khỏi
nguyên tử cần cung cấp cho n năng lượng bằng với năng lượng liên kết Wl.
Vậy một điện tử sẽ được giải phóng nếu nó hấp thụ một photon có năng lượng
WØ≥ Wl, nghĩa là f ≥ WØ /h hay λ ≤ hc/Wl.
Bước sóng ngưỡng (bước sóng lớn nhất) của ánh sáng có thể gây nên hiện
tượng giải phóng điện tử được tính từ biểu thức λs = hc/Wl.
Hiện tượng hạt dẫn điện được giải phóng dưới tác dụng của ánh sáng làm thay
đổi tính chất điện của vật liệu gọi là hiệu ứng quang điện. Đây là nguyên lý cơ bản của
cảm biến quang.
1.1.3. Sự hấp thụ và phản xạ ánh sáng.

Hiện tượng hấp thụ ánh sáng là hiện tượng môi trường vật chất làm giảm cường
độ (hay năng lượng) của dòng ánh sáng truyền qua nó. Phần quang năng bị hấp thụ sẽ
Biến thành nội năng của môi trường. Sự hấp thụ ánh sáng không những phụ
thuộc vào màu sắc (bước sóng) ánh sáng, bản chất môi trường, mà còn phụ thuộc vào
độ dài của đường đi tia sáng trong môi trường.
Sự phản sạ ánh sáng xảy ra khi sóng ánh sáng chạm phải một bề mặt hoặc một
ranh giới khác không hấp thụ năng lượng bức xạ và làm bật sóng ánh sáng ra khỏi bề
mặt đó. Khả năng phản xạ (hoặc tán xạ) của các vật mạnh hay yếu phụ thuộc vào bước
sóng ánh sáng.
Màu sắc của đồ vật vừa phụ thuộc vào khả năng hấp thụ và khả năng phản chiếu
của các vật đó, vừa phụ thuộc vào cấu tạo của ánh sáng chiếu vào các đồ vật. Vật có
màu trắng không hấp thụ bất kỳ ánh sáng nào mà lại phản chiếu tất cả các ánh sáng có

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

bước sóng khác nhau. Vật màu đen có khả năng hấp thụ tất cả các bước sóng mà không
phản chiếu bất kỳ ánh sáng nào.
1.2.
CƠ SỞ THIẾT KẾ PHẦN CỨNG.
1.2.1. Giới thiệu sơ lược về bộ vi điều khiển 8051 (AT89S52).
1.2.1.1.
Đặc điểm IC vi điều khiển 8051.
 4 kbyte ROM
 128 byte RAM
 4 port I/O 8 bit
 2 bộ định thời
 1 cổng nối tiếp
 6 nguồn ngắt
 Nhưng thực tế hiện nay ta hay sử dụng 8052 (AT89S52) cũng là một thành viên

họ 8051 . 8052 có tất cả các đặc tính của 8051 ngoài ra còn có thêm 4 kbyte
ROM, 128 byte RAM và một bộ định thời.

1.2.1.2.

Cấu trúc bên trong IC AT89S52.

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

Hình 2.2: sơ đồ khối của IC AT89s52
Phần chính của vi điều khiển AT89C51 là bộ xử lý trung tâm CPU (central
processing unit) bao gồm:
 Thanh ghi tích lũy A
 Thanh ghi tích lũy phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6







Đơn vị logic học ALU (Arithermetic logical unit )

Từ trạng thái chương trình PSW (Program Status Word )
Bốn băng thanh ghi
Con trỏ ngăn xếp
Ngoài ra còn có bộ nhớ chương trình bộ giải mã lệnh, bộ điều khiển thời gian và
logic
Đơn vị xử lý trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ dao động, ngoài ra còn có khả

năng đưa một tín hiệu giữ nhịp từ bên ngoài.
Chương trình đang chạy có thể dừng lại nhờ một khối điều khiển ngắt ở bên
trong. Các nguồn ngắt có thể là: các biến cố ở bên ngoài, sự tràn bộ đếm định thời hoặc
cugx có thể là giao diện nối tiếp.
Hai bộ định thời 16 bit hoạt động như một bộ đếm.
Các cổng ( Porto, Port1, Port2, Port3 ) sử dụng vào mục đích điều khiển .
Trong vi điều khiển AT89S52 có hai thành phần quan trọng khác là bộ nhớ và các
thanh ghi.
Bộ nhớ gồm có bộ nhớ RAM và bộ nhớ ROM dùng để lưu trữ dữ liệu và mã lệnh.
Các thanh ghi sử dụng để lưu trữ thông tin trong qua trình xử lý. Khi CPU làm việc nó
làm thay đổi nội dung của các thanh ghi.
1.2.1.3.
Chức năng của các chân AT89S52.
a. Sơ đồ chân của IC AT89S52.

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

Hình 2.3: sơ đồ chân IC AT89S52
b. Các Port của IC AT89S52.
 Port0 (P0.0-P0.7).

Port 0 gồm 8 chân, ngoài chức năng xuất nhập, Port 0 còn là bus đa hợp dữ liệu
và địa chỉ (AD0-AD7), chức năng này sẽ được sử dụng khi AT89S52 giao tiếp với
thíêt bị ngoài có các kiến trúc bus như mạch nhớ, mạch PIO…

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

Hình 2.4: Cấu trúc của các chân trên Port 0.
 Port1 (P1.0-P1.7).

Đối với AT89S52, chức năng duy nhất của Port 1 là chức năng xuất nhập, cũng
như các Port khác Port 1 có thể xuất nhập theo bit hoặc theo byte.

Hình 2.5: Cấu trúc của các chân trên Port 1 và Port3.

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM

6

 Port2 (P2.0-P2.7):

Port 2 là một Port công dụng kép trên các chân 21-28 được dùng như các đường
xuất nhập hoặc là byte cao cua Bus địa chỉ với các thiết kế dùng bộ nhớ mở rộng.
Hình 2.6: Cấu trúc các chân trên Port2

 Port3 (P3.0-P3.7):

Mỗi chân trên Port 3 ngoài chức năng xuất nhập còn có một chức năng riêng, cụ
thể như bảng 2.1 :
Bảng 2.1 : Chức năng của các chân trên Port 3.

Port

Tên

Chức năng chuyển đổi

P3.0

RXD

Dữ liệu nhận cho Port nối tiếp

P3.1

TXD

Dữ liệu phát cho Port nối tiếp

P3.2

INT0\

Ngắt 0 bên ngoài

P3.3

INT1\

Ngắt 1 bên ngoài

P3.4

T0

Ngõ vào của Timer/Counter 0

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

P3.5

T1

Ngõ vào của Timer/Counter 1

P3.6

WR\

Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài

P3.7

RD\

Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

PSEN ( progaram store enable ): PSEN là tín hiệu ra trên chân 29. Nó là tín hiệu
điều khiển để cho phép bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE
(Ouput Enable ) của một EPROM để cho phép đọc các byte mã lệnh.
PSEN sẽ ở mức tháp trong thời gian lấy lệnh. Các mã nhị phân của chương trình được
đọc từ EPROM qua bus và được chốt vào thanh ghi lênh của AT89S52 sẽ giải mã lệnh.
Khi thi hành chương trình trong ROM nội ( AT89S52) sẽ ở mức thụ động (mức cao).
ALE ( Address Latch Enable ): tín hiệu ra ALE tên chân 30 tương hợp với các
thiết bị làm việc với các xử lý 8585, 8088, 8086 dùng ALE một cách tương tự cho làm
việc giải các kênh, các bus địa chỉ và dữ liệu khi port0 được dùng trong chế đọ chuyển
đổi của nó: vừa là bus dữ liệu và là bus thấp của địa chỉ. ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ
vào một thanh ghi bên ngoài trong nửa đầu của chu kỳ bộ nhớ. Sau đó, các đường port0
dùng để xuất hoặc nhập dữ liệu trong nửa sau chu kỳ của bộ nhớ.
Các xung tín hiệu ALE có tốc độ băng 1/16 lần tần số dao động trên chíp và có
thể được dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống. Nếu xung trên AT89S52 là 12MHz

thì ALE có tần số 2MHz. Chỉ trừ khi thi hành lệnh MOVX, một xung ALE bị mất. Chân
này cũng được làm ngõ vào cho xung lập trình cho EPROM trong AT89S52.
EA ( External Acces): tín hiệu vào EA trên chân 31 thường được mắc lên mức
cao (+5V) hoặc mức thấp (GND). Nếu ở mức cao, AT89S52 thi hành chương trình từ
ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp (4K). Nếu ở mức thấp, chương trình chỉ được thi
hành từ bộ nhớ mở rộng .
SRT ( Reset): ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của AT89S52. Khi tín hiệu
này được nối lên mức cao ( trong it nhất 2 chu ki máy ), các thanh ghi trong AT89S52
tải các giá trị thich hợp để khởi đọng hệ thống.

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

Các ngõ vào bộ dao động trên chip: Như đã thấy trong các hinh trên, AT89S52
có một bộ dao động trên chip. Nó thường được nối với thạnh anh giữa hai chan 18 và
19. Các tụ giữ cũng cần thiết. Tần số thông thường là 12MHz.
Các chân nguồn: AT89S52 vận hành với nguồn đơn +5V, Vcc được nối vào
chân 40 và Vss (GND ) được nối vào chân 20.
1.2.1.4.

Tổ chức bộ nhớ
a. Bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu nội trú.
Tất cả các bộ Flash Microcontrollers của Atmel dều tổ chức các vùng địa chỉ tách

biệt đố với bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu, được mô tả ở hình dưới đây. Các

vùng nhớ chương trình và dữ liệu tách biệt cho phép bộ nhớ dữ liệu được truy cập bởi
địa chỉ 8 bit, có thể được lưu trữ với tốc độ cao và được vận hành bởi một bộ CPU 8 bit.
Tuy nhiên, địa chỉ bộ nhớ dữ liệu 16 bit cũng có thể được tạo ra thông qua thanh ghi con
trỏ dữ liệu (DPTR).
Bộ nhớ chương trình có thể chỉ được đọc. Chúng có thể là bộ nhớ chương trình
64 Kbyte có khả năng định địa chỉ trực tiếp. Để đọc được nội dung từ bộ nhớ chương
trình ngoài cần xác định trạng thái phù hợp cho chân /PSEN.
Bộ nhớ dữ liệu chiếm một vùng địa chỉ riêng biệt so với bộ nhớ chương trình.
64Kbyte bộ nhớ ngoài có thể được định địa chỉ trực tiếp trong vùng bộ nhớ dữ liệu
ngoài, CPU tạo ra tin hiệu đọc và ghi (/RD, /WR) để truy cập bộ nhớ dữ liệu ngoài.
Bộ nhớ chương trinh ngoài và bộ nhớ dữ liệu ngoài có thể được kết hợp bởi các
tin hiệu /RD và /PSEN để đưa vào một cổng AND và sử dụng đầu ra của cổng này để
đọc nội dung từ bộ nhớ dữ liệu/ chương trình ngoài.

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

Hình 2.7: Bộ nhớ dữ liệu trong.
AT89S52 có bộ nhớ dữ liệu chiếm một khoảng không gian bộ nhớ độc lập với bộ
nhớ chương trình. Dung lương của RAM nội trú ở họ VĐK này là 128 byte, được định
địa chỉ từ 00h đến 7Fh.phạm vi địa chỉ từ 80h đến Ffhdanhf cho SFR. Tuy nhiên bộ V
ĐK cũng có thể làm việc với RAM ngoại trú có dung lượng cực đại là 64 Kbyte được
định địa chỉ từ 0000h đến FFFFh.
-

Vùng nhớ 128 Byte thấp
Vùng nhớ 128 Byte thấp được định địa chỉ từ 00h đến 7Fh, được chia thành 3

vùng con như thể hiện ở hình 2.2
- Vùng nhớ thứ nhất có độ lớn 32 byte được định địa chỉ từ 00h đến 1Fh bao gồm
4 băng thanh ghi (băng 0 đến băng 3), mỗi băng có 8 thanh ghi 8 bit. Các thanh
ghi trong mỗi băng có tên gọi từ R0 đến R7. Vùng RAM này được truy cập
bằng địa chỉ trự tiếp mức byte, và quá trình chọn để sử dụng băng thanh ghi nào
-

là tùy thuộc vào việc lựa chọn giá trị cho RS1 và RS0 trong PSW.
Vùng thứ hai có độ lớn16 byte được định địa chỉ từ 20h đén 2Fh, cho phép truy
cạp trực tiếp bằng địa chỉ mức bit. Bộ V ĐK cung cấp các lệnh có khả năng
truy cập tới vùng nhớ 128 bit này (nếu truy cập ở dạng mức bit thì vùng này có
địa chỉ được định từ 00h đến 7Fh) ở mức bit, ở vùng nhớ này địa chỉ được truy
xuất dưới dạng byte hay bit tùy vào lệnh cụ thể. Chẳng hạn, để đặt bit tại địa
chỉ 5Fh có mức logic 1, ta thực hiện lệnh: SETB 5Fh. Sau khi thực hiện lệnh

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

này, mặc dầu 5Fh là địa chỉ mức cao nhát trong byte có địa chỉ 2Bh, nhưng nó
không làm ảnh hưởng tới các bit khác trong byte này.
Đây là ưu điểm rõ nét của bộ VĐK khi thực hiện việc truy xuất các bit riêng rẽ
thông qua phần mềm. Các bit có thể được đặt, xóa hay thực hiện chức năng AND, OR…

chỉ thông qua 1 lệnh. Ngoài ra các cổng xuất/ nhập cũng có thể được định địa chỉ dạng
bit, điều này làm đơn giản việc giao tiếp bằng phần mềm với các thiết bị xuất/ nhập đơn
bit.
Vùng nhớ còn lại gồm 80 byte có địa chỉ từ 30h đến 7Fh được dành riêng cho
người sử dụng để lưu trữ dư liệu. Đây có thể là vùng RAM đa mục đích. Có thể truy cập
vùng nhớ này bằng địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các thanh ghi (R0 hoặc R1)
ở dạng mức byte.

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

Bảng 2.2: Bộ nhớ dữ liệu trên chip của AT89S52
7F
30
2F
2E
2D
2C
2B
2A
29
28
27
26
25

24
23
22
21
20
1F
18
17
10
0F
08
07
00

FF

Vùng RAM đa dụng
7F
77
6F
67
5F
57
4F
47
3F
37
2F
27
1F

17
0F
07

7E
76
6E
66
5E
56
4E
46
3E
36
2E
26
1E
16
0E
06

7D
75
6D
65
5D
55
4D
45
3D

35
2D
25
1D
15
0D
05

7C
74
6C
64
5C
54
4C
44
3C
34
2C
24
1C
14
0C
04

7B
73
6B
63
5B

53
4B
43
3B
33
2B
23
1B
13
0B
03

7A
72
6A
62
5A
52
4A
42
3A
32
2A
22
1A
12
0A
02

79

71
69
61
59
51
49
41
39
31
29
21
19
11
09
01

78
70
68
60
58
50
48
40
38
30
28
20
18
10

08
00

Dành cho các thanh ghi
đặc biệt (SFR)

Bank3
Bank2
Bank1

Bank thanh ghi 0 (mặc định cho R0R7)
b. Bộ nhớ chương trình ngoài và bộ nhớ dữ liệu ngoại trú.
 Bộ nhớ chương trình ngoại trú.

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

Hình 2.8: Truy cập bộ nhớ chương trình ngoài.
Bộ nhớ chương trình ngoài là bộ nhớ chỉ đọc, được cho phép bởi tín hiệu /PSEN.
Khi có một EPROM ngoài việc sử dụng, cả P0 và P2 đều không còn là các cổng I/O
nữa. Khi bộ V ĐK truy cập bộ nhớ chương trình ngoại trú, nó luôn sử dụng kênh địa chỉ
16 bit thông qua P0 và P2.
Một chu kì máy của bộ V ĐK có 12 chu kì dao động. Nếu bộ dao động trên chíp
có tần số 12MHz, thì một chu kì máy dài

1µs

. Trong một chu kì máy điển hình, ALE có

hai xung và hai bytecuar lệnh được đọc từ bộ nhớ chương trình (nếu lệnh chỉ có một
byte thì byte thứ hai được loại bỏ). Khi truy cập bộ nhớ chương trình ngoại trú bộ VĐK
phát ra hai xung chốt địa chỉ trong mỗi chu kì máy. Mỗi xung chốt tồn tại trong hai chu
kì dao động từ P2- S1 đến P1- S2, và từ P2- S4 đến P1- S5.
Để địa chỉ hóa bộ nhớ chương trình ngoại trú, byte thấp của địa chỉ (A0…A7) từ
bộ đếm chương trình của bộ VĐK được xuất qua cổng P0 tại các trạng thái S2 và S5
của chu kì máy, byte cao của địa chỉ (A8 ....A15) từ bộ đếm chương trình được xuất qua
cổng P2 trong khoảng thời gian của cả chu kì máy. Tiếp theo xung chốt, bộ VĐK phát ra
xung chọn /PSEN. Mỗi chu kì máy của chu kì lệnh gồm hai xung chọn, mỗi xung chọn
tồn tại trong 3 chu kì dao động từ P1- S3 đến hết P1- S4 và từ P1- S6 đến hết P1- S1 của
chu kì máy tiếp theo. Trong khoảng thời gian phát xung chọn thì byte mã lệnh được đọc
từ bộ nhớ chương trình để nhập và on chip.

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

 Bộ nhớ dữ liệu ngoại trú

Hình 2.9: Truy cập bộ nhớ dữ liệu ngoài.
Bộ nhớ dữ liệu ngoại trú được cho phép bởi các tín hiệu /WR và /RD ở các chân
P3.6 và P3.7. VĐK truy cập bộ nhớ dữ liệu ngoài bằng địa chỉ hai byte ( thông qua cổng

P0 và P2) hoặc 1 byte ( thông qua cổng P0).
Từ sơ đồ trên ta thấy:
 /EA được nối với +Vcc để cho phép vi điều khiển với bộ nhớ chương trình nội

trú
 /RD nối với đường cho phép xuất dữ liệu (/OE_ Output data Enable) của Ram.
 /WR nối với đường cho phép ghi dữ liệu (/WE_Write datab Enable) của Ram.
Nguyên lý truy cập bộ nhớ dữ liệu ngoại trú được thể hiện bằng các đồ thị thời
gian. Tuy nhiên, tùy thuộc vào nhiệm vụ đọc dữ liệu từ bộ nhớ hay ghi dư liệu vào bộ
nhớ mà nguyên lý truy cập bộ nhớ dữ liệu là khác nhau.
-

Quá trình đọc dữ liệu ngoại trú, bộ vi điều khiển phát ra một xung chốt địa chỉ
(ALE) cho chốt bên ngoài (LATCH) trong mỗi chu kỳ máy, tồn tại trong 2 chu
kỳ dao động từ P2_S4 đến P1- S5. Để địa chỉ hóa bộ nhớ dữ liệu ngoài, byte
thấp của địa chỉ từ thanh ghi con trỏ (DPL) hoặc Ri của VĐK được xuất qua
cổng P0 trong khoảng các trạng thái S5 của chu kì máy trong chu kì lệnh. Tiếp
theo byte thấp của địa chỉ từ bộ nhớ chương trình (PCL) cũng được xuất qua

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

cổng P0 đua tới bộ đếm chương trình để thực hiện lệnh tiếp theo. Byte cao của
địa chỉ từ DPTR (DPH) của VĐK được xuất qua cổng P2 trong khoảng thời
gian từ S5 đến S4 của chu kì máy tiếp theo. Sau đó byte cao của địa chỉ từ PC

(PCH) cũng được xuất qua cổng P2 để đưa đến bộ đếm chương trình. Nếu địa
chỉ có độ dài 1 byte thì nó được xuất qua cổng P0 từ DPL hoặc Ri. Tiếp theo
xung chốt, VĐK xuất ra tín hiệu điều khiển /RD để cho phép đọc dữ liệu từ bộ
nhớ ngoài. Xung /RD tồn tại trong 3 trạng thái của mỗi chu kì máy từ P1- S1
đến P2- S3, và trong khoảng thời gian này dữ liệu từ bộ nhớ ngoài được đọc
-

vào VĐK.
Quá trình ghi dữ liệu vào bộ nhớ ngoài trú:
Tương tự như qua trình đọc dữ liệu, nhưng ở đây chúng ta dùng tin hiệu điều
khiển ghi /WR.

 Các thanh ghi chức năng đặc biệt.

Các thanh ghi nội trú của AT89S52 được truy xuất ngầm định bởi bộ lệnh. Ví dụ
lệnh “ INC A ” sẽ tăng nội dung thanh ghi tích lũy A lên 1 đơn vị. Tác động này được
ngầm định trong mã lệnh.
Các thanh ghi trong AT89S52 được định dạng như một phần của RAM trên chip.
Vì vậy mỗi thanh ghi sẽ có một địa chỉ (ngoại trừ thanh ghi trực tiếp, sẽ không có lợi khi
đặt chung vào trong RAM trên chip). Đó là lý do để AT89S52 có nhiều thanh ghi. Cũng
như R0 đến R7, có 21 thanh ghi chức năng đặc biệt ở vùng trên của RAM nội từ địa chỉ
80h đến FFh. Chú ý rằng hầu hết địa chỉ từ 80h đến FFh không được định nghĩa. Chỉ có
21 địa chỉ SFR là được định nghĩa.
Ngoài trừ thanh ghi tích lũy A có thể truy xuất ngầm như đã nói, đa số các SFR
được truy xuất dùng địa chỉ trực tiếp. Chú ý rằng một vài SFR có thể được địa chỉhoas
bit hoặc byte. Người thiết kế phải thạn trọng khi truy xuất bit va byte.
1.2.1.5.
Hoạt động của bộ định thời (Timer).
a. Giới thiệu:

Một định nghĩa đơn giản của timer là một chuỗi các flip – flop chia đôi tần số nối
tiếp nhau, chúng nhận tín hiệu vào làm nguồn xung nhịp. Ngõ ra của tần số cuối làm
SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

nguồn xung nhịp cho flip – flop báo tràn của timer (flip – flop cờ). Giá trị nhịp phân
trong các flip – flop của timer có thể xem như số đếm số xung nhịp từ khi khởi động
timer. Vi dụ timer 16 bit sẽ đếm lên từ 0000h đến FFFFh. Cờ báo tràn sẽ lên 1 khi số
đếm tràn từ FFFFh đến 0000h.
AT89S52 có 2 timer 16 bit, mỗi timer có 4 cách làm việc. Người ta sử dụng các
timer để định khoảng thời gian: đếm sự kiện hoặc tạo tốc độ baud cho port nối tiếp trong
AT89S52.
Trong các ứng dụng định khoảng thời gian, người ta lập trình timer ở một khoang
đều đặn và đặt cờ tràn timer. Cờ được dùng để đồng bộ hóa chương trình để thực hiện
một tác động như kiểm tra trạng thái của các cửa ngõ vào hoặc gửi các sự kiện ra các
ngõ ra. Các ứng dụng khác có thể sử dụng viêc tạo xung nhịp đều đặn của timer để đo
thời gian trôi qua giữa hai sự kiện.
Đếm sự kiện dùng để xác định số lần xảy ra của một sự kiện. Một sự kiện là bất
cứ tác động ngoài nào có thể cung cấp một chuyển trạng thái trên một chân của
AT89S52. Các timer cũng có thể cung cấp xung nhịp tốc độ baud cho port nối tiếp trong
AT89S52.
Truy xuất timer của AT89S52 dùng 6 thanh ghi chức năng đặc biệt cho trong
bảng 2.3:
Bảng 2.3: Truy xuất timer của AT89S52
STR

Mục đích

Địa chi

TCON

Điều khiển timer

88h

TMOD

Chế độ timer

89h

TL0

Byte thấp của timer 0

8Ah

TL1

Byte thấp của timer 1

8Bh

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3

BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

TH0

Byte cao của timer 0

8Ch

TH1

Byte cao của timer 1

8Dh

b. Thanh ghi chế độ timer (TMOD).

Thanh ghi TMOD chứa hai nhóm 4 bit dùng để đặt chế độ làm việc cho timer 0
và timer 1.
Bảng 2.4: Thanh ghi TMOD
Bit

1.2.1.6.

Tên

Timer

Mô tả

7

GATE

1

Bit (mở) cổng, khi lên 1 timer chỉ chạy khi
INT1 ở mức cao

6

C/T

1

Bit chọn chế độ counter/timer
1= bộ đếm sự kiện
0= bộ định khoảng thời gian

5

M1

1

Bit 1 của chế độ (mode)

4

M0

1

Bit 0 của chế độ

3

GATE

0

Bit (mở) cổng

2

C/T

0

Bit chọn chế độ counter/timer

1

M1

0

Bit 1 của chế độ

0

M0

0

Bit 0 của chế độ

Hoạt động của ngắt.

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3