đồ án ĐK tốc độ động cơ DC hiển thị trên màn hình máy tính (có cos và mạch)

Báo cáo đồ án môn vi điều khiển nhóm 13
Lớp CDT – K9
Khoa Cơ Khí
Đề tài: Điều khiển tốc độ động cơ hiển thị trên màn
hình máy tính

Nhóm thực hiện:

Nguyễn Văn Thảo
Nguyễn Quang Huy
Cao Xuân Hòa


Phần I: Cơ Sở Lý thuyết
Năm 1981 họ vi điều khiển 8051 được hãng intel giới thiệu. Họ vi
điều khiển này gồm 128 byte RAM, 4 byte ROM, hai bộ định thời, một
cổng nối tiếp và bốn cổng vào/ra song song( độ rộng 8bit ). Cho đến bây
giờ thì đã có rất nhiều các biến thể của 8051 do các hãng khác trên thế
giới sản xuất. Vi điều khiển AT89S52 là một trong những biến thể của
8051. Và trong bài này chúng ta dùng vi điều khiển AT89S52 để điều
khiển tốc độ của động cơ.
 Giới thiệu về AT89S52
Cấu trúc ở dạng sơ đồ khối tổng quát
CPU

Bộ nhớ
chương
trình

Bộ nhớ
dữ liệu

P1

P2

Vào/ra
song
song

Vào/ra
nối tiếp

Ngắt

Bộ nhớ
đinh
thời/
bộ đếm

Timer0

Time1

P3

 Cấu trúc bus
Bus địa chỉ của họ vi điều khiển 8051 gồm 16 dường tín hiệu ( thường
gọi là bus địa chỉ 16 bit ). Với số lượng bít địa chỉ như trên, không gian
nhớ của chip được mở rộng tối đa là 216 tương đương với 65536 địa chỉ.
Bus dữ liệu của họ vi điều khiển 8051 gồm 8 đường tín hiệu ( thường gọi

là bus dữ liệu 8 bit ) vì thế 8051 là họ vi điều khiển 8bit. Với độ rộng của
bus dữ liệu như vậy, các chip của họ 8051 có thể xử lý các nguồn dữ liệu
8bit trog một chu kỳ lệnh, nếu lớn hơn 8 bít thì dc chia thành nhiều dữ
liệu 8bit để xử lý.
 CPU ( Central processing Unit )
CPU là đơn vị xử lý trung tâm, đó là bộ não của toàn bộ hệ thống vi
điện tử được tích hợp trên chip vi điều khiển. CPU ca cấu tạo chính là
một đơn vị xử lý số học và logic ALU ( Arithmethic Logic Unit ) là nơi
thực hiện tất cả các phép toán số học và phép logic cho quá trình xử lý.
 Bộ nhớ chương trình ( Program Memory )
Không gian bộ nhớ chương trình của AT89 là 64K, tuy nhiên hầu hết
các vi điều khiển AT89 trên thị trường chỉ tích hợp sẵn trên chip một
lượng bộ nhớ chương trình nhất định và chiếm dãi địa chỉ từ 0000h trở đi.
AT89s52 có 4k bộ nhứ chương trình loại Flash tích hợp sẵn bên trong
chip. Đây là bộ nhớ cho phép ghi/xóa nhiều lần. Bộ nhớ chương trình
được dùng để chứa mã chương trình nạp vào chip. Mỗi lện được mã hóa
bởi một hoặc vài byte, dung lượng của bộ nhớ chương trình phản ánh số
lượng lệnh mà bộ nhớ có thể chứa được. bộ nhớ đầu tiên của bộ nhớ
chương trình là 0x0000 chính là địa chỉ RESET của 8051. Ngay sau khi
reset( do tăt/bật nguồn, do mức điện áp tại chân reset bị kéo lên 5V…),
CPU sẽ chảy đến thực hiện lệnh dặt tại địa chỉ này trước tiên, luôn luôn
là như vậy. phần còn trống trong không gian chương trình không được
dùng. Nếu muốn mở rộng bộ nhớ chương trình ta phải dùng bộ nhớ
ngoài. Khi dùng bộ nhớ ngoài thì bộ nhớ trong của chip sẽ không được
dùng nữa và nó chiếm dãi địa chỉ ngay từ 0x0000.
 Bộ nhớ dữ liệu ( Data Memory )
8051 có bộ nhớ dữ liệu là 64k địa chỉ, đó cũng là dung lượng bộ nhớ
dữ liệu lớn nhất trong họ 8051. Đây chính là nơi chứa các biến trung gian

trong quá trình hoạt động của chip.
STT
1
2
3
4
5
6

Tên chip
AT89C51
AT89C52
AT89C2051
AT89S51
AT89S52
AT89S52

Bộ nhớ SRAM
128byte
256byte
128byte
128byte
256byte
256byte

Bộ nhớ EEROM
0
0
0
0

0
2048byte


Đối với các chip có bộ nhớ SRAM 128 byte thì địa chỉ của các
byte SRAM này được đánh số từ 00H đến 7FH. Đối với các chip có bộ
nhớ SRAM 256 byte thì địa chỉ của các byte trong SRAM được đánh số
từ 00H đến FFh. SRAM có địa chỉ từ 00H – 7FH là vùng RAM thấp và
phần có địa chỉ từ 80H – FFH là vùng RAM cao.
 Cổng vào/ra song song( I/O Port )
8051 có 4 cổng vào/ra song song là P0,P1,P2,P3. Tất cả các cổng này
đều là cổng vào/ra cả hai chiều 8bit. Các bit của mỗi cổng là một chân
trên chip, như vậy mỗi cổng sẽ có 8 chân trên chip.

Cổng P0 không có điện trở treo cao bên trong, mạch lái tạo mức
cao chỉ có khi sử dụng cổng này với tính năng là bus dồn kênh địa chỉ/dữ
liệu. như vậy với chức năng ra thông thường thì P0 là cổng ra còn với
chức năng vào thì P0 là cổng vào cao trở. Nếu muốn sử dụng P0 làm
cổng vào/ra thông thường ta phải thêm điện trở bên ngoài. Giá trị điện trở
bên ngoài thường là 4k – 10k.
Các cổng p1, p2, p3 đều có điện trở bên trong, do đó có thể dùng
với các chức năng cổng vào/ra thông thường mà không cần thêm điện trở
ngoài. Thực chất điện trở bên ngoài các FET không phải điện trở tuyến
tính thông thường nhưng khả năng tạo dòng ra của mạch lái khi đầu ra ở
mức cao( hoặc khi là đầu vào ) rất nhỏ, chỉ khoảng 100 micro Ampe.
 Cổng vào ra nối tiếp ( Serial Port )
Cổng này thường chỉ được sử sụng khi giao tiếp với mày tính hoặc
giao tiếp với vi điều khiển khác. Cổng nối tiếp có hai thanh ghi SCON,
SBUF và PCON. Thanh ghi PCON không định địa chỉ bit và có bít 7 là

SMOD quy định tốc độ truyền của cổng nối tiếp ( tốc độ gấp đôi nếu
SMOD = 1 và không gấp đôi nếu SMOD = 0).
 Ngăt ( Interrupt)
8051 chỉ có một số ít các nguồn ngắt hay gọi là nguyên nhân ngắt.
Mỗi ngắt có một vector ngắt riêng đó là một địa chỉ cố định nằm trong bộ
nhớ chương trình. Khi sảy ra ngắt thì CPU sẽ tự động chuyển đến thực
hiện lệnh tại địa chỉ này.
Các nguồn ngắt
STT
1

2

3

4

5

Tên ngắt
INT0

Mô tả

Ngắt ngoài 0
khi co tín hiệu
tích cực theo
kiểu đã chọn
ở chân P3.2

Timer0
Ngắt
tràn
timer0 khi giá
trị
timer0
tràn từ giá trị
max về giá trị
min
INT1
Ngắt ngoài 1
khi có tín hiệu
tích cực theo
kiểu đã chọn
ở chân P3.3
Timer2
Ngắt
tràn
timer1 khi giá
trị
timer1
tràn từ max
đến min
Por nối Khi vi điều
tiếp
khiển
nhận
hoặc truyền
xong 1byte

Cờ ngắt
IE0

Thanh ghi Vector
chứa
cờ ngắt
ngắt
TCON
0x0003

TF0

TCON

0x000B

IE1

TCON

0x0013

TF1

TCON

0x001B

TI, RI

SCON

0x0023


Thanh ghi cho phép ngăt IE (interrupt Enable)
Bit
IE.7
IE.6
IE.5
IE.4
IE.3
IE2
IE1
IE.0

Ký hiệu Địa
chỉ
Mô tả
bit
EA
AFH
Cho phép hoặc cấm toàn bộ
─
AEH
Không được định nghĩa
ET5
ADH
Cho phép ngăt từ timer2
ES

ACH
Cho phép ngắt từ port nối tiép
ET1
ABH
Cho phép ngắt từ timer1
EX1
AAH
Cho phét ngắt ngoài 1
ET0
AH9
Cho phép ngắt từ timer0
EX0
A8H
Cho phép ngắt ngoài 0

Để cho phép một ngắt ngoài thì bit tương ứng với ngắt đó và bit
EA phải được đặt băng 1. Thanh ghi IE là thanh định địa chỉ bit nên có
thể dùng các lệnh tác động bit để tác động riêng lẻ lên từng bit mà không
làm anh hưởng đến các giá trị bit khác. Cờ ngát hoạt đông jđộc lập với
việc cho phép ngắt, điều đó có nghĩa là cờ ngắt sẽ tự động đật lên bằng 1
khi có sự kiện gây ngắt sảy ra bất kể sự kiện đó có được cho phép ngắt
hay không. Do vậy, trước khi cho phép một ngắt ta nên xóa cờ ngắt đó
để đảm bảo sau khi cho phép các sự kiện gây ngắt trong quá khứ không
thể gây ngắt nữa.
8051 có hai ngắt ngoài là INT0 và INT1. Ngăt ngoài được hiểu là
ngắt được gây ra bởi sự kiện mức logic 0 ( mức điện áp thấp gần về 0V)
hoặc sườn xuống ( sự chuyển mức điện áp từ mức cao về mức thấp ) sảy
ra ở chân ngăt tương ứng ( P3.2 với ngắt ngoài 0 và P3.3 với ngắt ngoài
1). Việc lựa chọn kiểu ngăt được thực hiện bằng các bit IT ( Interrupt
Type ) nằm trong thanh ghi TCON. Đây là thanh ghi điều khiển timer

nhưng 4 bit LSB ( bit 0 - 3) được dùng cho các ngắt ngoài.
TF1

TR1

TF0

TR0

IE1

IT1

IE0

IT0

Khi ITx = 1 thì ngắt ngoài tương ứng được chọn kiểu là ngắt theo
sườn xuống, ITx = 0 thì ngắt theo mức thấp. Cac bit IE là các bit cờ ngắt
ngoài chỉ có tac dụng trong trường hợp ngắt theo sườn xuống. khi kiểu
ngắt theo sườn xuống được chọn thì ngắt sẽ sảy ra duy nhất một lần khi
có sườn xuống của tín hiệu, sau đó khi tín hiệu ở mức thấp hoặc sườn lên
hay ở mức cao cũng không sảy ra ngắt cho đến khi có sườn xuống tiếp
theo. Cờ ngắt IE sẽ có khi có sườn xuống và tự động bị xóa khi CPU bắt
đầu xử lý ngắt. Nếu kiểu ngắt ở mức thấp được chọn thì ngắt sẽ sảy ra


bất kỳ khi nào tín hiệu tại chân ngắt ở mức thấp và cờ ngắt IE không
được sử dụng. Thông thương thì người ta chọn ngắt theo sườn xuống.
 Bộ định thời/ bộ đếm (Timer/Counter)

AT89S52 có 3 bộ định thời 16bit là Timer0, Timer1, Timer2. Giá trị
đếm max là 65536. Các bộ định thời hoạt động độc lập với nhau. Sau khi
cho phép hoạt động thì cứ có thêm một xung tại đầu vào đếm thì giá trị
của Timer tăng thêm một đơn vị. Khi tăng đến giá trị max thì timer tự
động được đưa về giá trị min ( thông thường min = 0 ). Sự kiện gọi là
tràn timer và có thể gây ra ngăt nếu tràn timer được cho phép ( bit ETx =
1). Việc cho Timer hoạt động hay dừng được thực hiện bở các bít TR
trong thanh ghi TCON ( đánh địa chỉ từng bit ).
TRx = 1 thì Timer hoạt động, TRx = 0 thì Timer không hoạt động dù
vẫn có xung vào. Khi dừng đếm, giá trị của timer giữ nguyên. Cac bit
TFx là các cờ báo tràn của timer, khi sự kiện tràn say ra cờ tràn sẽ tự
động được đặt bằng 1 và nếu ngắt tràn timer được cho phép thì ngắt sẽ
sảy ra. Khi CPU xử lý ngắt tràn timer cờ ngắt TFx tương ứng sẽ tự động
được xóa băng phần mềm. Giá trị đếm 16bit của timer được lưu trong
thanh ghi THx ( byte cao) và thanh TLx ( byte thấp ). Hai thanh ghi này
có thể ghi đọc bất kỳ lúc nào. Tuy nhiên nên dừng timer ( TRx = 0) trước
khi ghi/đọc các thanh ghi chứa giá trị đếm. các timer có thể hoạt động
theo nhiều chế độ được quy đinh bởi các bit trong thanh TMOD.
Để xác định thời gian người ta chọn nguồn xung nhịp (clock) đưa vào
đếm trong timer là xung nhịp bên trong( dành cho CPU). Nguôn xung
clock này thường có tần số ổn định, do đó từ số đếm của timer ta có thể
xác định thời gian thực.
Để đếm các sự kiện bên ngoài ta chọn xung vuông để đưa vào timer
(0V/5V). Các tín hiệu này sẽ được nối với các bit cổng dồn kênh thêm
các tính năng T0/T1/T2. Khi có sự thay đổi mức xung thì timer sẽ tăng
thêm một dơn vị cho đến lúc tràn. Và lúc này người ta gọi timer là
counter.
 Giao tiếp với máy tính
Như đã nói trên thì AT89S52 có thể giao tiếp với bên ngoài qua cổng
nối tiếp. Do mức logic ở vi điều khiển và cổng COM của máy tính khác

nhau nên chúng ta phải sử dụng vi mạch MAX232 để chuẩn hóa mức
logic này.


So sánh điện áp của các mức logic giữa RS232C và TTL
Đối tượng
Cổng COM
(mức RS232C)
AT89S52
( mức TTL)

Mức logic
1
0
1
0

Mức điện áp
-12V đến -3V
+3V đến +12
+5V
0V

Vi mạch MAX232 chứa hai bộ chuyển đổi mức logic TTL sang
RS232C và ngược lại.


Phần II:
Các bộ phận chính trong mạch

Vi điều khiển AT89S52

Đây là chip điều khiển trong mạch

Mạch Nguyên Lý


Bộ giao tiếp với máy tính

IC MAX 232 thực hiện biến đổi số - tương tự để giao tiếp với máy tính
qua cổng CON 9 (Cổng này có 9 chân)

Bộ dao động tạo xung

Thạch anh ( crystal) dao động với tần số 12MHz để cấp xung cho
AT89S52


Bộ điều khiển tốc độ động cơ

Thay đổi tốc độ của động cơ bằng cách thay đổi dòng điện vào động cơ
thông qua điều chỉnh biến trở R2
Mạch nguyên lý


Chương trình lập trình cho AT89S52
#include<regx52.h>
#include<stdio.h>
unsigned int i,n,v;
unsigned int A[20]={2,3,4,6,8,10,12,14,17,21,25,30};

void delay50ms(int n)
{
for(i=0;i{
TH0=39;
TL0=176;
TR0=1;
while(!TF0);
TF0=0;
TR0=0;
}
}
void main()
{
SCON=0X52;
TMOD=0X21;
TH1=TL1=-3;
TR1=1;
IE=0X81;
IT0=1;
n=6;v=0;
printf("THIET BI DA SAN SANG \n");
while(1)
{
v=0;
delay50ms(A[n]);
if((v<=30)&&(n<11)) n++;
if((v>=100)&&(n>0))n--;

v=v*600/A[n];
printf("VAN TOC CUA MOTOR (VONG/PHUT) : %d\n",v);
}
}
void ngat_ngai_T0(
{
v++;

void )

interrupt 0