Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7 đoạn

Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7
LỜI CẢM ƠN
*****

- Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn đến tất cả các thầy cô trong khoa cơ
điện-điện tử trong thời gian qua đã tận tình giúp đỡ em để em thực hiện đồ án
môn học 2. Đặc biệt là khoa Cơ Điện- Điện Tử đã tạo mọi điều kiện thuận lợi
cho em để em hoàn thành đồ án môn học này.
- Em cũng vô cùng biết ơn đến thầy BỐC MINH TRÍ là người trực tiếp
hướng dẫn và chỉ bảo cho em hết sức tật tình để em có thể hoàn thành đề tài thiết
kế và thi công mạch MÔ HÌNH BÁO CHÁY HIỂN THỊ LED 7 ĐOẠN này.
- Với mong muốn học hỏi, em rất mong các thầy cô góp ý và hướng dẫn thêm
cho em.

Em xin chân thành cảm ơn.
Ngày tháng năm 2011

GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

1

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy


Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Lời nói đầu
CHƯƠNG 1: KIẾN THỨC BỔ TRỢ
1.1 Tổng quan về vi điều khiển MCS-51
1.2 Kiến thức về ADC 0804
1.3 Kiến thức về TL082
1.4 Kiến thức về LM35
1.5 Kiến thức về LED 7 đoạn
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH
2.1 Thiết kế sơ đồ khối
2.2 Nguyên lý hoạt động và nhiệm vụ từng khối
2.3 Tính toán thiết kế mạch
2.4 Tổng hợp sơ đồ nguyên lý của mạch
2.5 Sơ đồ thuật toán cho chương trình điều khiển
2.6 Chương trình vi điều khiển
CHƯƠNG 3: KẾT QỦA
3.1 Kết quả sau khi thi công mạch
37
3.2 Hướng phát triển mạch
37
3.3 Ứng dụng của mạch
Tài liệu tham khảo

GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

2

2

3
6
19
21
21
22
24
24
25
29
30
31

37
38

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy


Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
Giáo viên hướng dẫn: ThS.Bốc Minh Trí
Sinh viên thực hiện: Huỳnh Ngọc Hùng
Trần Hoàng Duy
Lớp: 12LTCĐ_Đ_ĐT
Tên đề tài: Thiết kế và thi công mô hình báo cháy hiển thị led 7 đoạn.

………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Điểm đánh giá:…………………. Xếp loại:
………………………………………………..

TP.HỒ CHÍ MINH, ngày…..tháng…..năm…..
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
(ký và ghi rõ họ tên)

GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

3

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy

Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ
LỜI NÓI ĐẦU
*****
- Ngày nay, con người cùng với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên
tiến của thế giới, chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại
hơn.
- Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các
đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ…là những yếu tố
rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả ngày càng cao
hơn.
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
*****
- Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Điện tử đã đáp ứng
được những đòi hỏi không ngừng của các ngành, lĩnh vực khác nhau cho đến
nhu cầu thiết yếu của con người trong cuộc sống hàng ngày. Một trong những
ứng dụng của rất quan trọng của ngành công nghệ điện tử là kỹ thuật đo và điều
khiển nhiệt độ. Sử dụng cảm biến nhiệt được ứng dụng rất nhiều trong công
nghiệp và các lĩnh vực khác trong cuộc sống với những thiết bị điều khiển nhiệt
rất tinh vi.
MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU VÀ PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI
*****
- Xuất phát từ những ứng dụng đó, em đã thiết kế mạch đo và điều khiển nhiệt
độ một trong những ứng dụng nhỏ của mạch đo và điều khiển nhiệt độ.

- Vì thời gian và trình độ còn hạn chế nên việc thực hiện đồ án còn nhiều
thiếu sót … Kính mong nhận được sự chỉ dẫn và góp ý tận tình của tất cả quý
thầy cô.
- Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn sự đóng góp ý kiến của tất cả
quý thầy cô và sự nhiệt tình của các bạn đã giúp đỡ việc thực hiện đề tài trong
suốt thời gian qua.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Đọc và tìm kiếm tài liệu trên internet
ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
- Chuông, đèn và các linh kiện khác dùng để báo cháy tự động.

GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

4

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy


Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ LUẬN
2.1 TỔNG QUAN:
2..1.1 ĐIỆN TRỞ
2.1.1.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐIỆN TRỞ
Điện trở là gì ?
-Ta hiểu một cách đơn giản - Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu
một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì

điện trở là vô cùng lớn.
Điện trở của dây dẫn :
-Điện trở của dây dẫn phụ thộc vào chất liệu, độ dài và tiết diện của dây. được tính
theo công thức sau:
R = ρ.L / S
-Trong đó ρ là điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu
-L là chiều dài dây dẫn
-S là tiết diện dây dẫn
-R là điện trở đơn vị là Ohm
2.1.1.2 Điện trở trong thiết bị điện tử.
a) Hình dáng và ký hiệu :
-Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện quan trọng, chúng được làm từ hợp
chất cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được các loại điện
trở có trị số khác nhau.

Hình dạng của điện trở trong thiết bị điện tử.

Ký hiệu của điện trở trên các sơ đồ nguyên lý.
b) Đơn vị của điện trở
Đơn vị điện trở là Ω (Ohm) , KΩ , MΩ
-1KΩ = 1000 Ω
GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

5

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy


Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

-1MΩ = 1000 K Ω = 1000.000 Ω
b) Cách ghi trị số của điện trở
-Các điện trở có kích thước nhỏ được ghi trị số bằng các vạch mầu theo một quy
ước chung của thế giới.( xem hình ở trên )
-Các điện trở có kích thước lớn hơn từ 2W trở lên thường được ghi trị số trực tiếp
trên thân. Ví dụ như các điện trở công xuất, điện trở sứ.

Trở sứ công xuất lớn , trị số được ghi trực tiếp.
2.1.1.3. Cách đọc trị số điện trở .
Quy ước mầu Quốc tế
Mầu sắc
Đen
Nâu
Đỏ
Cam
Vàng

GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

Giá trị
0
1
2
3
4

Mầu sắc

Xanh lá
Xanh lơ
Tím
Xám
Trắng
Nhũ vàng
Nhũ bạc

6

Giá trị
5
6
7
8
9
-1
-2

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy


Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

-Điện trở thường được ký hiệu bằng 4 vòng mầu , điện trở chính xác thì ký hiệu
bằng 5 vòng mầu.
* Cách đọc trị số điện trở 4 vòng mầu :

Cách đọc điện trở 4 vòng mầu
-Vòng số 4 là vòng ở cuối luôn luôn có mầu nhũ vàng hay nhũ bạc, đây là vòng chỉ
sai số của điện trở, khi đọc trị số ta bỏ qua vòng này.
-Đối diện với vòng cuối là vòng số 1, tiếp theo đến vòng số 2, số 3
-Vòng số 1 và vòng số 2 là hàng chục và hàng đơn vị
-Vòng số 3 là bội số của cơ số 10.
Trị số = (vòng 1)(vòng 2) x 10 ( mũ vòng 3)
-Có thể tính vòng số 3 là số con số không "0" thêm vào
-Mầu nhũ chỉ có ở vòng sai số hoặc vòng số 3, nếu vòng số 3 là nhũ thì số mũ của cơ
số 10 là số âm.
* Cách đọc trị số điện trở 5 vòng mầu : ( điện trở chính xác )

GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

7

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy


Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

-Vòng số 5 là vòng cuối cùng , là vòng ghi sai số, trở 5 vòng mầu thì mầu sai số có
nhiều mầu, do đó gây khó khăn cho ta khi xác điịnh đâu là vòng cuối cùng, tuy
nhiên vòng cuối luôn có khoảng cách xa hơn một chút.
-Đối diện vòng cuối là vòng số 1
-Tương tự cách đọc trị số của trở 4 vòng mầu nhưng ở đây vòng số 4 là bội số của cơ

số 10, vòng số 1, số 2, số 3 lần lượt là hàng trăm, hàng chục và hàng đơn vị.
-Trị số = (vòng 1)(vòng 2)(vòng 3) x 10 ( mũ vòng 4)
-Có thể tính vòng số 4 là số con số không "0" thêm vào

GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

8

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy


Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

2.1.2 TỤ ĐIỆN
2.1.2.1 Cấu tạo của tụ điện .
Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi
là điện môi.
Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi và tụ
điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như Tụ giấy, Tụ
gốm, Tụ hoá.

Cấu tạo tụ gốm Cấu tạo tụ hoá
2.1.2.2. Hình dáng thực tế của tụ điện.

Hình dạng của tụ gốm.

GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

9

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy


Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

Hình dạng của tụ hoá

2.1.2.3. Điện dung , đơn vị và ký hiệu của tụ điện.
* Điện dung : Là đại lượng nói lên khả năng tích điện trên hai bản cực của tụ điện, điện
dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi và khoảng
cách giữ hai bản cực theo công thức
C=ξ.S/d

Trong đó C : là điện dung tụ điện , đơn vị là Fara (F)

ξ : Là hằng số điện môi của lớp cách điện.

d : là chiều dày của lớp cách điện.

S : là diện tích bản cực của tụ điện.
GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

10

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy


Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

* Đơn vị điện dung của tụ : Đơn vị là Fara (F) , 1Fara là rất lớn do đó trong thực tế
thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như MicroFara (µF) , NanoFara (nF), PicoFara (pF).

1 Fara = 1.000.000 µ Fara = 1.000.000.000 n F = 1.000.000.000.000 p F

1 µ Fara = 1.000 n Fara

1 n Fara = 1.000 p Fara

* Ký hiệu : Tụ điện có ký hiệu là C (Capacitor)

Ký hiệu của tụ điện trên sơ đồ nguyên lý.
2.1.2.4 . Sự phóng nạp của tụ điện .
GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

11

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy


Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

Một tính chất quan trọng của tụ điện là tính chất phóng nạp của tụ , nhờ tính chất
này mà tụ có khả năng dẫn điện xoay chiều.

Minh hoạ về tính chất phóng nạp của tụ điện.
* Tụ nạp điện : Như hình ảnh trên ta thấy rằng , khi công tắc K1 đóng, dòng điện từ
nguồn U đi qua bóng đèn để nạp vào tụ, dòng nạp này làm bóng đèn loé sáng, khi tụ
nạp đầy thì dòng nạp giảm bằng 0 vì vậy bóng đèn tắt.
* Tụ phóng điện : Khi tụ đã nạp đầy, nếu công tắc K1 mở, công tắc K2 đóng thì
dòng điện từ cực dương (+) của tụ phóng qua bóng đền về cực âm (-) làm bóng đèn
loé sáng, khi tụ phóng hết điện thì bóng đèn tắt.
=> Nếu điện dung tụ càng lớn thì bóng đèn loé sáng càng lâu hay thời gian phóng
nạp càng lâu.
2.1.2.5 . Cách đọc giá trị điện dung trên tụ điện.
* Với tụ hoá : Giá trị điện dung của tụ hoá được ghi trực tiếp trên thân tụ
=> Tụ hoá là tụ có phân cực (-) , (+) và luôn luôn có hình trụ .

GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

12

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy


Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

Tụ hoá ghi điện dung là 185 µF / 320 V
* Với tụ giấy , tụ gốm : Tụ giấy và tụ gốm có trị số ghi bằng ký hiệu

Tụ gốm ghi trị số bằng ký hiệu.

Cách đọc : Lấy hai chữ số đầu nhân với 10(Mũ số thứ 3 )

Ví dụ tụ gốm bên phải hình ảnh trên ghi 474K nghĩa là
Giá trị = 47 x 10 4 = 470000 p ( Lấy đơn vị là picô Fara)
= 470 n Fara = 0,47 µF

GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

13

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy


Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

Chữ K hoặc J ở cuối là chỉ sai số 5% hay 10% của tụ điện .

* Thực hành đọc trị số của tụ điện.

Cách đọc trị số tụ giất và tụ gốm .
Chú ý : chữ K là sai số của tụ .

50V là điện áp cực đại mà tụ chịu được.
* Tụ giấy và tụ gốm còn có một cách ghi trị số khác là ghi theo số thập phân và lấy
đơn vị là MicroFara

Một cách ghi trị số khác của tụ giấy và tụ gốm.
2.1.2.6. Ý nghĩ của giá trị điện áp ghi trên thân tụ :

Ta thấy rằng bất kể tụ điện nào cũng được ghi trị số điện áp ngay sau giá trị điện
dung, đây chính là giá trị điện áp cực đại mà tụ chịu được, quá điện áp này tụ sẽ bị
nổ.

GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

14

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy


Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

Khi lắp tụ vào trong một mạch điện có điện áp là U thì bao giờ người ta cũng lắp tụ
điện có giá trị điện áp Max cao gấp khoảng 1,4 lần.

Ví dụ mạch 12V phải lắp tụ 16V, mạch 24V phải lắp tụ 35V. vv..

-2.1.2.7 - Phân loại tụ điện
7.1) Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ mica. (Tụ không phân cực )

Các loại tụ này không phân biệt âm dương và thường có điện dung nhỏ từ 0,47 µF
trở xuống, các tụ này thường được sử dụng trong các mạch điện có tần số cao hoặc
mạch lọc nhiễu.

Tụ gốm - là tụ không phân cực.

7.2) Tụ hoá ( Tụ có phân cực )
Tụ hoá là tụ có phân cực âm dương , tụ hoá có trị số lớn hơn và giá trị từ 0,47µF
đến khoảng 4.700 µF , tụ hoá thường được sử dụng trong các mạch có tần số thấp
hoặc dùng để lọc nguồn, tụ hoá luôn luôn có hình trụ..

GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

15

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy


Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

Tụ hoá - Là tụ có phân cực âm dương.

7.3) Tụ xoay .
Tụ xoay là tụ có thể xoay để thay đổi giá trị điện dung, tụ này thường được lắp trong
Radio để thay đổi tần số cộng hưởng khi ta dò đài.

Tụ xoay sử dụng trong Radio

GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

16

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy


Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

2.1.3 OPAMP 741

˗ LM741 bên trong bao gồm 2 opam với các chân V+ , V
- , nguồn dương, nguồn âm , Vout như hình trên.

GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

17

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy


Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

2.1.4 TRANSITOR

1.1 – Cấu tạo của Transistor. ( Bóng bán dẫn )
Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối
tiếp giáp P-N , nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận , nếu
ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược. về phương diện cấu tạo
Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau .

Cấu tạo Transistor
Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực , lớp giữa gọi
là cực gốc ký hiệu là B ( Base ), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ
tạp chất thấp.
GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

18

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy


Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát (
Emitter ) viết tắt là E, và cực thu hay cực góp ( Collector )
viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn (loại N hay P )
nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho
nhau được.

2.1.5 LED
LED (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát quang) là cácđiốt có khả
năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Cũng giống như điốt, LED được
cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n.
Hoạt động của LED giống với nhiều loại điốt bán dẫn.
Khối bán dẫn loại p chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với
khối bán dẫn n (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này có xu hướng chuyển động
khuếch tán sang khối n. Cùng lúc khối p lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ
khối n chuyển sang. Kết quả là khối p tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa
điện tử) trong khi khối n tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống).
Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng
tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử
trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng
˗ Led 7 đoạn Anode chung

˗

Đối với dạng Led anode chung, chân COM phải có mức
logic 1 và muốn sáng Led
nào thì tương ứng các chân a – f, dp sẽ ở mức logic 0.
˗ Bảng mã cho Led Anode chung:

GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

19

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy


Đồ án môn học KTS – VĐK

đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

1.4 LM35
˗ Để đo nhiệt độ được chính xác ,tất nhiên cần có
một đầu dò thích hợp. Đầu dò là một cảm biến nhiệt
độ có nhiệm vụ chuyển đổi từ nhiệt độ sang tín hiệu
điện. Có rất nhiều loại cảm biến nhiệt nhưng dựa vào
lý thuyết và thực tế của mạch cần thiết kế ta dùng IC cảm biến nhiệt độ.

2.1.6 TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN MCS-51
2.1.6.1 GIỚI THIỆU

GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

20

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy


Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

- 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 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.
2.1.6.2 VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51
- 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
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2 Trang 7
+ 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.
+ 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).
- Ngoải ra, một số IC khác của họ MCS-51 có thêm bộ định thời thứ 3 và 256 byte
RAM nội.

2.1.6.3 SƠ ĐỒ KHỐI AT89C51

GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

21

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy


Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

SƠ ĐỒ CHÂN AT89C51

 Port 0: là port có 2 chức năng ở các chân 32 – 39 của AT89C51:
˗ Chức năng IO (xuất / nhập): dùng cho các thiết kế nhỏ. Tuy nhiên, khi dùng chức
GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

22

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy


Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

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 ra, Port 0 có thể kéo được 8 ngõ TTL.
+ 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 mà khi kiểm tra (quá trình kiểm tra đòi hỏi phải có điện trở kéo lên).
 Port 1: (chân 1 – 8) chỉ có một chức năng là IO, không dùng cho mục đích khác (chỉ
trong 8032/8052/8952 thì dùng thêm P1.0 và P 1.1 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 : (chân 21 – 28) là port có 2 chức năng:
˗ Chức năng IO (xuất / nhập): có khả năng kéo được 4 ngõ TTL. Khi dùng làm ngõ
vào, Port 2 phải được set mức logic 1 trước đó.
˗ 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 IO.
˗ Khi lập trình, Port 2 dùng làm 8 bit địa chỉ cao hay một số tín hiệu điều khiển.
 Port 3: (chân 10 – 17) là port có 2 chức năng:
˗ Chức năng IO: có khả năng kéo được 4 ngõ TTL. Khi dùng làm ngõ vào, Port 3
phải được set mức logic 1 trước đó.
˗ Chức năng khác được mô tả trong bảng 1.1.

Bảng 1.1: Chức năng các chân của Port 3

GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

23

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy


Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

 NGUỒN:
˗ Chân 40: VCC = 5V ± 20%
˗ Chân 20: GND
 PSEN (Program Store Enable): (chân 29) cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở
rộng đối với các ứng dụng sử dụng ROM ngoài, thường được nối 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 8951 thi hành chương trình trong ROM nội, PSEN sẽ ở mức logic 1.
 ALE/PROG (Address Latch Enable / Program): (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): (chân 31) dùng để cho phép thực thi chương trình từ

ROM ngoài. Khi nốichân 31 với Vcc, AT89C51 sẽ thực thi chương trình từ ROM
nội
(tối đa 8KB), ngượclại 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): (chân 9) cho phép reset AT89C51 khi ngõ vào tín hiệu đưa lên mức
1
trong ít nhất là 2 chu kỳ máy.

GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

24

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy


Đồ án môn học KTS – VĐK
đoạn

Thiết kế mô hình báo cháy hiển thị led 7

 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.

2.1.6.5 TỔ CHỨC BỘ NHỚ

˗ Bộ nhớ của họ MCS-51 có thể chia thành 2 phần: bộ nhớ trong và bộ nhớ ngoài.
˗ Bộ nhớ trong bao gồm 4 KB 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).
˗ Bộ nhớ ngoài bao gồm bộ nhớ chương trình (điều khiển đọc bằng tín hiệu PSEN)
và bộ nhớ dữ liệu (điều khiển bằng tín hiệu RD hay WR để cho phép đọc hay ghi dữ
liệu). Do số đường địa chỉ của MCS-51 là 16 bit (Port 0 chứa 8 bit thấp và Port 2 chứa
8 bit cao) nên bộ nhớ ngoài có thể giải mã tối đa là 64KB.
 Tổ chức bộ nhớ trong:
˗ Bộ nhớ trong của MCS-51 gồm ROM và RAM. RAM bao gồm nhiều vùng có
mục đích khác nhau: vùng RAM đa dụng (địa chỉ byte từ 30h – 7Fh và có thêm vùng
80h – 0FFh ứng với 8052), vùng có thể địa chỉ hóa từng bit (địa chỉ byte từ 20h – 2Fh,
GVHD: ThS.Bốc Minh Trí

25

SVTH: Ngọc Hùng và Hoàng Duy