Đồ án Thiết kế mạch đo độ ẩm hiển thị lên LCD

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn tất cả quí thầy/cô giáo đã hướng dẫn và chỉ

R 1

bảo hết sức tận tình trong thời gian em làm
R n Đồ án CƠ SỞ II vừa qua, đặc biệt là khoa
Cơ - Điện – Điện Tử đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho em hòan thành đồ án này. Em
cũng vô cùng biết ơn Thầy : Đinh Sỹ Hiền là người trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo hết
sức tận tình cho em hoàn thành Đồ án Thiết Kế Mạch Đo Độ Ẩm Hiển Thị Lên
LCD này.
Với ước mong học hỏi, em rất mong nhận được sự góp ý của quí thầy, cô giáo
chỉ bảo, hướng dẫn thêm để em rút kinh nghiệm cho những đồ án tiếp theo được tốt
hơn.

Xin chân thành cảm ơn

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng 6 năm 2016
Sinh viên thực hiện

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 1

R 2


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật thì các lĩnh vực
ứng dụng kỹ thuật công nghệ cao ngày càng phát triển và kỹ thuật điện tử đã và đang
khẳng định vai trò to lớn của mình.
Lĩnh vực ứng dụng điện tử số đang ngày càng lớn mạnh và được ưa chuộng vì tính đa
dạng, chính xác và những ưu điểm vượt trội so với kỹ thuật tương tự. chính vì vậy mà
trong những năm gần đây, trong chương trình giảng dạy tại các trường đại học kỹ
thuật các môn học về điện tử số luôn được chú trọng chuyên sâu.
Hòa mình cùng sự phát triển mạnh mẽ đó, trường Đại Học công Nghệ Tp. Hồ Chí
Minh đã luôn nâng cao trang thiết bị học tập, cập nhật chương trình giảng dạy để sinh
viên có thể luôn nắm bắt được những kiến thức tốt nhất đáp ứng cho nhu cầu học tập
và xã hội. Những môn học về điện tử đã được ứng dụng rất nhiều. Bên cạnh đó nhà
trường còn tạo mọi điều kiện để sinh viên có thể làm quen với các trang thiết bị qua
các mô hình học tập.
Ngoài ra nhà trường còn hướng dẫn cho các sinh viên làm các đồ án môn học như là
các bài tập lớn nhằm giúp cho sinh viên phát huy khả năng sáng tạo, tự nghiên cứu và
trình bày khoa học. Dưới đây là một trong những ứng dụng của điện tử số trong cuộc
sống hàng ngày đó là Mạch Đo Độ Ẩm.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Đinh Sỹ Hiền đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn để em
hoàn thành đồ án môn học này. Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô đã giảng
dạy và giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình học tập.

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 6 năm 2016
Sinh viên thực hiện

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 2

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD

LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................

TP.HCM,ngày tháng 6 năm 2016
Giảng viên hưóng dẫn
Ký tên:

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 3


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD

LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................
.............................................................................................

TP.HCM,ngày tháng 6 năm 2016
Giảng viên hưóng dẫn.
Ký tên:

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 4


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI........................................................................7
I. Đặt vấn đề...7
II. Mục đích đề tài...7
III. Đối tượng nghiên cứu...7
IV. Lập kế hoạch ghiên cứu...8
V. Giới hạn đề tài...8
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU LINH KIỆN..............................................................9
PHẦN I- PIC...9
I. Tổng quang về PIC...9
II. Cấu trúc tổng quang về PIC AT89S52...11
III. Các ứng dụng của PIC AT89S52...24
Phần 2- LCD 16x02...24.
I. Hình dáng và kích thước...24
II. Chức năng các chân ...25
III. Sơ đồ khối của HD44780...26
IV. Tập lệnh của LCD...33
V. Giao tiếp giữa LCD và MPU...38
VI. Khởi tạo LCD...40
PHẦN 3- ĐIỆN TRỞ...44
I. Cấu Tạo...44
II. Kí Hiệu...44
PHẦN 4- TỤ ĐIỆN...44

PHẦN 5- DHT11 Cảm biết độ ẩm...47
I. Thông số DHT11...47
ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 5

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD
II. Sơ đồ và chức năng chân của linh kiện điện tử DHT11...47
III. Kích thước của DHT11...48
IV. Nguyên lý hoạt động của linh kiện điên tử DHT11...48
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG...51
I. SƠ ĐỒ KHỐI...51
II. KHỐI NGUỒN..51
III. KHỐI NGÕ VÀO...52
IV. KHỐI VI XỬ LÝ...52
V. KHỐI HIỂN THỊ...53
CHƯƠNG IV: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ MẠCH IN...54
I. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG...56
II. Lưu đồ giải thuật...56
III. CODE CHƯƠNG TRÌNH...57
CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI...59
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT...60

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 6


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, khi mà cả thế giới như đang nóng lên vì sự vận động, phát triển về
mọi mặt như kinh tế, chính trị, khoa học kỹ thuật….v…v..Trong đó, những ứng
dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến đã và đang làm cho thế giới ngày càng thay
đổi, văn minh hơn 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, an toàn là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho họat động của
con người đạt hiệu quả cao. Trong đó vấn đề an toàn được quan tâm nhiều nhất.
Được sự đồng ý của khoa Cơ Điện-Điện Tử trường Đại Học Công Nghệ TP Hồ Chí
Minh em tiến hành thực hiện đề tài “MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD”
để làm đồ án cơ sở II cho mình.
Đề tài là sự kết hợp giữa kiến thức học được trong nhà trường với quá trình tìm tòi
nghiên cứu và sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn, song chắc chắn không
tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp
quý báu cùng những phê bình, chỉ dẫn của Thầy Cô và các bạn.
II. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI:
-

-

Mục đích của người thực hiện đề tài đã tiến hành nghiên cứu là: Trước tiên là để hoàn
thành môn học .
Với bản thân người thực hiện đề tài, đây chính là một cơ hội tốt để có thể tự kiểm tra lại
kiến thức của mình, đồng thời có cơ hội để nỗ lực vận động tìm hiểu, tiếp cận nghiên
cứu được với những vấn đề mình chưa biết, chưa hiểu rõ nhằm trang bị cho bản thân
nhiều kiến thức bổ ích sau này có thể ứng dụng vào thực tế cuộc sống.
Tập tính làm việc độc lập, khả năng tự suy nghĩ tìm tòi, học hỏi, phát huy năng lực của
bản thân.
Ngoài ra còn tạo được 1 sản phẩm có tính ứng dụng trong thực tế.

III. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU:
- Các phương án điều khiển và xử lý dữ liệu ra lcd.
- Tìm hiểu vi điều khiển PIC AT89S52.
- Tìm hiểu phương pháp lập trình CCS cho PIC.
- Giao tiếp giữa cảm biến đo dộ ẩm và PIC.

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 7


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD
IV. LẬP KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU:
Để thực hiện đề tài này em đã kết hợp sử dụng nhiều phương pháp và phương tiện
hỗ trợ gồm có:
- Tham khảo tài liệu: kỹ thuật số, điện tử căn bản, vi điều khiển Pic
AT89S52,…
- Quan sát thực tế.
- Thực nghiệm.
- Tổng kết kinh nghiệm.
- Phương tiện: máy vi tính, Internet, thư viện….
V. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Với thời gian gần năm tuần thực hiện đề tài cũng như trình độ chuyên môn có hạn, dù
em đã cố gắng hết sức để hoàn thành đồ án này nhưng chỉ giải quyết được những vấn đề
sau:
- Dùng cảm biến độ ẩm DHT11 để đo độ ẩm.
- Hiễn thị nhiệt độ ra LCD.
- Dùng ngôn ngữ CCS lập trình cho PIC AT89S52.

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 8


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU LINH KIỆN
PHẦN 1- PIC
I. TỔNG QUAN VỀ PIC
1. Pic là gì?

PIC là một họ vi điều khiển RISC được sản xuất bởi công ty Microchip Technology.
Dòng PIC đầu tiên là PIC1650 được phát triển bởi Microelectronics Division thuộc
General_Instrument. PIC bắt nguồn từ chữ viết tắt của “Programmable Intelligent
Computer” (Máy tính khả trình thông minh) là một sản phẩm của hãng General
Instruments đặt cho dòng sản phẩm đầu tiên của họ là PIC1650. Lúc này, PIC 1650
được dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi cho máy chủ 16 bit CP1600, vì vậy,
người ta cũng gọi PIC với tên “Peripheral Interface Controller” (Bộ điều khiển giao
tiếp ngoại vi). CP1600 là một CPU tốt, nhưng lại kém về các hoạt động xuất nhập, và vì
vậy PIC 8-bit được phát triển vào khoảng năm 1975 để hỗ trợ hoạt động xuất nhập cho
CP1600. PIC sử dụng microcode đơn giản đặt trong ROM, và mặc dù, cụm từ RISC
chưa được sử dụng thời bấy giờ, nhưng PIC thực sự là một vi điều khiển với kiến trúc
RISC, chạy một lệnh một chu kỳ máy (4 chu kỳ của bộ dao động). Năm 1985 General
Instruments bán bộ phận vi điện tử của họ, và chủ sở hữu mới hủy bỏ hầu hết các dự án
– lúc đó quá lỗi thời. Tuy nhiên, PIC được bổ sung EPROM để tạo thành 1 bộ điều
khiển vào ra khả trình. Ngày nay rất nhiều dòng PIC được xuất xưởng với hàng loạt các
module ngoại vi tích hợp sẵn (như USART, PWM, ADC…), với bộ nhớ chương trình từ
512 Word đến 32K Word.
2.

Tại sao dùng Pic?
Họ vi điều khiển này có thể tìm mua dễ dàng tại thị trường Việt Nam. Giá thành
không quá đắt. Có đầy đủ các tính năng của một vi điều khiển khi hoạt động độc lập. Là
một sự bổ sung rất tốt về kiến thức cũng như về ứng dụng cho họ vi điều khiển mang
tính truyền thống: họ vi điều khiển 8051. Số lượng người sử dụng họ vi điều khiển PIC

hiện nay tại Việt Nam cũng như trên thế giới, họ vi điều khiển này được sử dụng khá
rộng rãi. Điều này tạo nhiều thuận lợi trong quá trình tìm hiểu và phát triển các ứng
dụng như: số lượng tài liệu, số lượng các ứng dụng mở đã được phát triển thành công,
dễ dàng trao đổi, học tập, dễ dàng tìm được sự chỉ dẫn khi gặp khó khăn,… Sự hỗ trợ
của nhà sản xuất về trình biên dịch, các công cụ lập trình, nạp chương trình từ đơn giản
đến phức tạp,… Các tính năng đa dạng của vi điều khiển PIC, và các tính năng này
không ngừng được phát triển.

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 9


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD

3. Các dòng Pic và cách lựa chọn Vi điều khiển PIC
Các sản phẩm vi điều khiển PIC của Microchip có gần 100 loại sản phẩm từ họ
10Fxxx đến các họ 12Cxxx, 12Fxxx, 16Cxx, 17Cxx, 16Fxx, 16Fxxx, 16FxxxA,
16LFxxxA, 18Fxxx, 18LFxxx, 18Fxxxx, 18LFxxxx,…
Cách phân loại PIC theo chữ cái

Các họ PIC xxCxxx được đưa vào một nhóm, gọi là OTP (One Time
Programmable): chúng ta chỉ có thể lập trình và nạp chương trình cho nó được một lần
duy nhất.
Nhóm thứ hai có chữ cái F hoặc LF: chúng ta gọi nhóm này là nhóm Flash, nhóm
này cho phép ghi xóa nhiều lần bằng các mạch điện thông thường.


Cách phân loại theo hai con số đầu tiên của sản phẩm

Loại thứ nhất là dòng PIC cơ bản( Base – line ), gồm các PIC 12Cxxx, có độ dài
12bit.
Loại thứ hai là các dòng PIC 10F, 12F va 16F, gọi là dòng phổ thông ( Mid –
Range ), có dộ dài 14 bit.
Loại thứ ba là dòng PIC 18( High – End ), có độ dài 16 bit.
Ở Việt Nam phổ biến nhất là các họ vi điều khiển PIC do hãng Microchip sản xuất.
Cách lựa chọn một vi điều khiển PIC phù hợp: Trước hết cần chú ý đến số chân của vi
điều khiển cần thiết cho ứng dụng. Có nhiều vi điều khiển PIC với số lượng chân khác
nhau, thậm chí có vi điều khiển chỉ có 8 chân,ngoài ra còn có các vi điều khiển 18, 28,
40, 44, … chân. Cần chọn vi điều khiển PIC có bộ nhớ flash để có thể nạp xóa chương
trình được nhiều lần hơn. Tiếp theo cần chú ý đến các khối chức năng được tích hợp sẵn
trong vi điều khiển, các chuẩn giao tiếp bên trong. Sau cùng cần chú ý đến bộ nhớ
chương trình mà vi điều khiển cho phép.
4. Ngôn ngữ lập trình cho Pic
Ngôn ngữ lập trình cho PIC rất đa dạng. Ngôn ngữ lập trình cấp thấp có MPLAB
(được cung cấp miễn phí bởi nhà sản xuất Microchip), các ngôn ngữ lập trình cấp cao
hơn bao gồm C, Basic, Pascal, … Ngoài ra còn có một số ngôn ngữ lập trình được phát
triển dành riêng cho PIC như PICBasic, MikroBasic,…

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 10


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD
5. Mạch nạp Pic:
Đây cũng là một dòng sản phẩm rất đa dạng dành cho vi điều khiển PIC. Có thể
sử dụng các mạch nạp được cung cấp bởi nhà sản xuất là hãng Microchip như:
PICSTART plus, MPLAB ICD 2, MPLAB PM 3, PRO MATE II. Có thể dùng các sản
phẩm này để nạp cho vi điều khiển khác thông qua chương trình MPLAB. Dòng sản

phẩm chính thống này có ưu thế là nạp được cho tất cả các vi điều khiển PIC, tuy nhiên
giá thành rất cao và thường gặp rất nhiều khó khăn trong quá trình mua sản phẩm.
II. CẤU TRÚC TỔNG QUÁT PIC AT89S52
1. Một vài thông số về Pic AT89S52


Tổng quan về vi điều khiển AT89S52:

Hình 1.1 Hình ảnh PIC AT89S52.
AT89S52 là họ IC vi điều khiển do hãng Atmel sản xuất.
Các sản phẩm AT89S52 thích hợp cho những ứng dụng điều khiển. Việc xử lý trên
byte và các toán số học ở cấu trúc dữ liệu nhỏ được thực hiện bằng nhiều chế
độ truy xuất dữ liệu nhanh trên RAM nội. Tập lệnh cung cấp một bảng tiện
dụng của nhữnglệnh số học 8 bit gồm cả lệnh nhân và lệnh chia. Nó cung
cấp những hổ trợ mở r ộ n g t r ê n c h i p d ù n g c h o n h ữ n g b i ế n m ộ t b i t n h ư
l à k i ể u d ữ l i ệ u r i ê n g b i ệ t c h o phép quản lý và kiểm tra bit trực tiếp trong hệ
thống điều khiển.
AT89S52cung cấp những đặc tính chuẩn như: 8 KByte bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa và
lập trình nhanh 128 Byte RAM, 32 đường I/0, 3 TIMER/COUNTER 16bit, 5 vecto
ngắt có cấu trúc 2 mức ngắt, một Port nối tiếp bán song công, 1 mạch giao động xung
clock và bộ giao động ON-CHIP.
ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 11


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD
Các đặc điểm của AT89S52 được tóm tắt như sau:
•
•

•
•
•
•
•
•
•
•

8 Kbyte bộ nhớ có thể lặp trình nhanh, có khả năng ghi tới 1000 chu kỳ xóa.
Tần số hoạt động từ 0Hz đến 24Mhz.
3 mức khóa bộ nhớ lập trình.
3 bộ Timer/couter 16 bit.
128 byte RAM nội.
4 Port xuất/ nhập I/0 8 bit.
Giao tiếp nối tiếp.
64 KB vùng nhớ mã ngoài.
64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoại.
4us cho hoạt động nhân hoặc chia.

Cấu trúc bên trong AT89S52.

Phần chính của vi điều khiển AT89S52 là bộ xử lí trung tâm (CPU) bao gồm:
•
•
•
•
•
•
•

Thanh tích lũy A.
Thanh ghi tích lũy phụ B dùng cho phép nhân hoặc chia.
Đơn vị logic học (ALU).
Từ trạng thái chương trình (PSW: proram status word).
Bốn băng thanh ghi.
Con trỏ ngăn xếp.
Ngoài ra còn bộ nhớ chương trình, bộ giải mã lệnh, bộ điều khiển thời gian và
logic.

Phần cứng của AT89S52:

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 12


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD

Hình 1.2 Các chân của PIC AT89S52
AT89S52 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuát nhập. Trong đó có 24
chân có tác dụng kép (một 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
hoặc bus địa chỉ.
 Nhóm chân nguồn:
• VCC: Chân 40, điện áp cung cấp 5 VDC.
• GND: Chân 20.
 Nhóm chân giao động: gồm chân 18 và chân 19 (chân XTAL1 và XTAL2), cho phép

ghép nối thạch anh và mạch giao động bên trong vi điều khiển.

• XTAL1: Ngõ vào đến mạch khuếch đại giao động đảo và đến mạch tạo xung
clock bên trong.
• XTAL2: Ngõ vào mạch khuếch đại giao động đảo.
Chân chọn bộ nhớ chương trình: Chân 31 (EA/VPP): xác định chương trình thực
hiện.
• Chân 31 nối mass: sử dụng bộ nhớ bên ngoài vi điều khiển.
• Chân 31 nối nguồn: sử dụng bộ nhớ bên trong vi điều khiển.
 Chân RESET (chân 9): có tác dụng reset cho chip, mức tích cực của chân này là mức
1, để reset phải đưa ra mức 1(5v) đến chân này với thời gian tối thiểu 2 chu kì.
 Chân cho phép bộ nhớ chương trình PSEN: tín hiệu được xuất ra ở chân 29 dùng
để truy xuất bộ nhớ ngoài.
 Chân ALE: Cho phép chốt địa chỉ chân 30.
 Nhóm chân điều khiển vào ra:
• Port 0: Chân 32-39 có hai chức năng
ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 13


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD
 Chức năng xuất nhập: nhận tín hiệu bên ngoài vào để xử lí hoặc dữ liệu truy

xuất tới chương trình ngoài, chẳng hạn để điều khiển tín hiệu để led đơn
sáng tắt.
 Chức năng bus dữ liệu và bus địa chỉ (AD7-AD0): 8 chân này còn làm
nhiệm vụ lấy dữ liệu từ ROM hoặc RAM ngoại (nếu có kết nối với bộ nhớ
ngoài), đồng thời port0 còn dùng để chỉ định bộ nhớ ngoài.
• Port 1: gồm 8 chân (từ chân 1 đến chân 8) chức năng làm các đường xuất/
nhập, không có chức năng khác.
• Port 2: gồm 8 chân (từ chân 21 đến chân 28) có hai chức năng:

 Chức năng xuất/ nhập.
 Chức năng bus địa chỉ cao (A8-A15): khi kết nối bộ nhớ ngoài có dung
lượng lớn, cần 2 byte để định địa chỉ bộ nhớ, byte do P0 đảm nhận, byte do
P2 đảm nhận.
• Port 3: gồm 8 chân (từ chân 10 đến chân 17): Chức năng xuất nhập và với mỗi
chân có một chức năng riêng:
 P3.0 RxD: Ngõ vào nhận dữ liệu nối tiếp.
 P3.1 TxD: Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp.
 P3.2 INT0: Ngõ vào ngắt ngoài 0.
 P3.3 INT1: Ngõ vào ngắt ngoài 1.
 P3.4 T0: Ngõ vào định thời đếm0.
 P3.5 T1: Ngõ vào định thời đếm 1.
 P3.6 WR: Ngõ điều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài.
 P3.7 RD: Ngõ điều khiển đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngoài.
 P1.0 T2: Ngõ vào timer/couter thứ 2.
 P1.1 T2X: Ngõ nạp lại/ thu nhận của timer/couter thứ 2.

Sơ đồ khối:

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 14


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD

Hình 1.3 Sơ đồ khối của AT89S52
2. Tổ chức bộ nhớ bên trong AT89S52.
Bộ nhớ trong 89S52 bao gồm ROM và RAM. RAM trong AT89S52 bao 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.
AT89S52 có bộ nhớ được tổ chức theo cấu trúc Harvard: có những vùng bộ
nhớ riêng biệt cho chương trình và dữ liệu. Chương trình và dữ liệu có thể chứa bên
trong 89S52 nhưng 89S52 vẫn có thể kết nối với 64K byte bộ nhớ chương trình và
64K byte dữ liệu bên ngoài.

Địa chỉ

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 15


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD
byte

Địa chỉ bit

Địa chỉ bit

Địa chỉ
byte

Bản đồ bộ nhớ Data bên trong Chip 89S52 được tổ chức như sau:

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 16

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD

Hình 1.4 Bản đồ bộ nhớ trong chip AT89S52
RAM bên trong AT89S52 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

2.1. RAM đa dụng.
RAM đa dụng có địa chỉ từ 30h – 7Fh có thể truy xuất mỗi lần 8 bit bằng cách
dùng chế độ định địa chỉ trực tiếp hay gián tiếp.
Các vùng địa chỉ thấp từ 00h – 2Fh cũng có thể sử dụng cho mục đích như trên,
ngoài các chức năng đặc biệt được đề cập ở phần sau.
2.2. RAM có thể định địa chỉ bit.
Vùng địa chỉ từ 20h -2Fh gồm 16 byte có thể thực hiện như vùng RAM đa dụng
(truy xuât mỗi lần 8 bit) hay thực hiện truy xuất mỗi lần 1 bit bằng các lệnh xử lý bit.
2.3. Các bank thanh ghi.
Vùng địa chỉ 00h – 1Fh được chia thành 4 bank thanh ghi: bank 0 từ 00h – 07h,

bank 1 từ 08h – 0Fh, bank 2 từ 10h – 17h và bank 3 từ 18h – 1Fh. Các bank thanh ghi

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 17


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD
này được đại diện bằng các thanh ghi từ R0 đến R7. Sau khi khởi động thì hệ thống
bank 0 được chọn sử dụng.
Do có 4 bank thanh ghi nên tại một thời điểm chỉ có một bank thanh ghi được
truy xuất bởi các thanh ghi R0 đến R7. Viêc thay đổi bank thanh ghi được thực hiện
thông qua thanh ghi từ trạng thái chương trình (PSW).
2.4. Các thanh ghi có chức năng đặc biệt.
Các thanh ghi trong 89S52 được định dạng như một phần của RAM trên chip vì
vậy mỗi thanh ghi sẽ có một địa chỉ (ngoại trừ thanh ghi bộ đếm chương trình và
thanh ghi lệnh vì các thanh ghi này hiếm khi bị tác động trực tiếp). Cũng như R0 đến
R7, 89S52 có 21 thanh ghi có chức năng đặc biệt (SFR: Special Function Register) ở
vùng trên của RAM nội từ địa chỉ 80H đến 0FFH.
 Sau đây là một vài thanh ghi đặc biệt thường được sử dụng:

2.4.1. Thanh ghi trạng thái chương trình (PSW: Program Status Word)
BIT

SYMBOL

ADDRESS

DESCRIPTION

PSW.7

CY

D7H

Cary Flag

PSW.6

AC

D6H

Auxiliary Cary Flag

PSW.5

F0

D5H

Flag 0

PSW4

RS1

D4H

Register Bank Select 1

PSW.3

RS0

D3H

Register Bank Select 0
00=Bank 0; address 00H÷07H
01=Bank 1; address 08H÷0FH
10=Bank 2; address 10H÷17H
11=Bank 3; address 18H÷1FH

PSW.2

OV

D2H

Overlow Flag

PSW.1

-

D1H

Reserved

PSW.0

P

DOH

Even Parity Flag

Bảng 2.1: Thanh ghi trạng thái chương trình (PSW: Program Status Word).

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 18


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD

 Chức năng từng bit trạng thái chương trình:
•

Cờ Carry CY (Carry Flag): Cờ nhớ thường nó được dùng cho các lệnh toán học:
C =1 nếu phép toán cộng có sự tràn hoặc phép trừ có mượn và ngược lại C = 0
nếu phép toán cộng không tràn và phép trừ không có mượn.

•

Cờ Carry phụ AC (Auxiliary Carry Flag): Khi cộng những giá trị BCD
(Binary Code Decimal), cờ nhớ phụ AC được set nếu kết quả 4 bit thấp nằm trong
phạm vi điều khiển 0AH - 0FH. Ngược lại AC = 0.

•

Cờ 0 (Flag 0):
Cờ 0 (F0) là 1 bit cờ đa dụng dùng cho các ứng dụng của người dùng.

•

Những bit chọn bank thanh ghi truy xuất:
- RS1 và RS0 quyết định dãy thanh ghi tích cực. Chúng được xóa sau khi reset hệ
thống và được thay đổi bởi phần mềm khi cần thiết.
- Tùy theo RS1, RS0 = 00, 01, 10, 11 sẽ được chọn Bank tích cực tương ứng là
Bank 0, Bank1, Bank2 và Bank3.
RS1

RS0

BANK

0

0

0

0

1

1

1

0

2

1

1

3

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 19


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD

Bảng 2.2 Những bit chọn trong thanh ghi truy suất.

•

Cờ tràn OV (Over Flag):
Cờ tràn được set sau một hoạt động cộng hoặc trừ nếu có sự tràn toán học.

•

Bit Parity (P):
Bit tự động được set hay Clear ở mỗi chu kỳ máy để lập Parity chẵn với thanh

ghi A. Sự đếm các bit 1 trong thanh ghi A cộng với bit Parity luôn luôn chẵn. Ví
dụ A chứa 10101101B thì bit P set lên một để tổng số bit 1 trong A và P tạo thành
số chẵn.
Bit Parity thường được dùng trong sự kết hợp với những thủ tục của Port nối
tiếp để tạo ra bit Parity trước khi phát đi hoặc kiểm tra bit Parity sau khi thu.

2.4.2. Thanh ghi TIMER.
Vi Điều Khiển 89S52 có 3 timer 16 bit, mỗi timer có bốn cách làm việc. Người
ta sử dụng các timer để:
•

Định khoảng thời gian.

•

Đếm sự kiện.

•

Tạo tốc độ baud cho port nối tiếp trong 89S52.

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 20


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD
Trong các ứng dụng định khoảng thời gian, người ta lập trình timer ở những
khoảng 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 ngõ vào hoặc gửi sự kiện ra

các ngõ ra. Các ứng dụng khác có thể sử dụng việc tạo xung nhịp đều đặn của timer để
đo thời gian trôi qua giữa hai sự kiện (ví dụ đo độ rộng xung).
2.4.3. Thanh ghi ngắt (INTERRUPT).
Một ngắt là sự xảy ra một điều kiện, một sự kiện mà nó gây ra treo tạm thời thời
chương trình chính trong khi điều kiện đó được phục vụ bởi một chương trình khác.
Các ngắt đóng một vai trò quan trọng trong thiết kế và cài đặt các ứng dụng vi
điều khiển. Chúng cho phép hệ thống đáp ứng bất đồng bộ với một sự kiện và giải
quyết sự kiện đó trong khi một chương trình khác đang thực thi.
 Tổ chức ngắt của 89S52:

Có 5 nguồn ngắt ở 89S52: 2 ngắt ngoài, 2 ngắt từ timer và 1 ngắt port nối tiếp.
Tất cả các ngắt theo mặc nhiên đều bị cấm sau khi reset hệ thống và được cho phép
từng cái một bằng phần mềm. Mức độ ưu tiên của các ngắt được lưu trong thanh ghi
IP (Interrupt Priority) hay nói cách khác thanh ghi IP cho phép chọn mức ưu tiên cho
các ngắt (giá trị thanh ghi IP khi reset là 00h).

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 21


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD
Bit

Ký hiệu

Địa chỉ bit

Mô tả

IP.7

_

_

Không được mô tả

IP.6

_

_

Không được mô tả

IP.5

ET2

BDH

Chọn mức ưu tiên cao (=1) hay thấp (=0) tại
timer 2

IP.4

ES

BCH

Chọn mức ưu tiên cao (=1) hay thấp (=0) tại
cổng nối tiếp.

IP.3

ET1

BBH

Chọn mức ưu tiên cao (=1) hay thấp (=0) tại
timer 1

IP.2

EX1

BAH

Chọn mức ưu tiên cao (=1) hay thấp (=0) tại
ngắt ngoài 1

IP.1

ET0

B9H

Chọn mức ưu tiên cao (=1) hay thấp (=0) tại
timer 0

IP.0

EX0

B8H

Chọn mức ưu tiên cao (=1) hay thấp (=0) tại
ngắt ngoài 0

Bảng 2.3 Tóm tắt thanh ghi IP

•

Nếu 2 ngắt xảy ra đồng thời thì ngắt nào có nào có mức ưu tiên cao hơn sẽ được
phục vụ trước.

•

Nếu 2 ngắt xảy ra đồng thời có cùng mức ưu tiên thì thứ tự ưu tiên được thực
hiện từ cao đến thấp như sau: ngắt ngoài 0 – timer 0 – ngắt ngoài 1 – timer 1 –
cổng nối tiếp – timer 2.

•

Nếu chương trình của một ngắt có mức ưu tiên thấp đang chạy mà có một ngắt
xảy ra với mức ưu tiên cao hơn thì chương trình này tạm dừng để chạy một
chương trình khác có mức ưu tiên cao hơn.
 Cho phép và cấm ngắt:

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 22


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD
Mỗi nguồn ngắt được cho phép hoặc cấm ngắt qua một thanh ghi chức năng đặt
biệt có định địa chỉ bit IE (Interrupt Enable: cho phép ngắt) ở địa chỉ A8H.

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 23


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD
Bit

Ký hiệu

Địa chỉ bit

Mô tả

IE.7

EA

AFH

Cho phép / Cấm toàn bộ

IE.6

_

AEH

Không được mô tả

IE.5

ET2

ADH

Cho phép ngắt từ Timer 2 (8052)

IE.4

ES

ACH

Cho phép ngắt port nối tiếp

IE.3

ET1

ABH

Cho phép ngắt từ Timer 1

IE.2

EX1

AAH

Cho phép ngắt ngoài 1

IE.1

ET0

A9H

Cho phép ngắt từ Timer 0

IE.0

EX0

A8H

Cho phép ngắt ngoài 0

Bảng 2.3 Tóm tắt thanh ghi IP

 Các cờ ngắt:

Khi điều kiện ngắt xảy ra thì ứng với từng loại ngắt mà loại cờ đó được đặt lên
mức cao để xác nhận ngắt.
Ngắt

Cờ

Thanh ghi SFR và vị trí bit

Bên ngoài 0

IE0

TCON.1

Bên ngoài 1

IE1

TCON.3

Timer 1

TF1

TCON.7

Timer 0

TF0

TCON.5

Port nối tiếp

TI

SCON.1

Port nối tiếp

RI

SCON.0

Bảng 2.4 Các loại cờ ngắt
 Các vectơ ngắt:

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 24


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM HIỂN THỊ LÊN LCD
Khi chấp nhận ngắt, giá trị được nạp vào PC gọi là vector ngắt. Nó là địa chỉ
bắt đầu của ISR cho nguồn tạo ngắt, các vector ngắt được cho ở bảng sau :
Ngắt

Cờ

Địa chỉ vector

Reset hệ thống

RST

0000H

Bên ngoài 0

IE0

0003H

Timer 0

TF0

000BH

Bên ngoài 1

IE1

0013H

Timer 1

TF1

001BH

Port nối tiếp

TI và RI

0023H

Timer 2

002BH

Vector reset hệ thống (RST ở địa chỉ 0000H) được để trong bảng này vì theo
nghĩa này, nó giống ngắt: nó ngắt chương trình chính và nạp cho PC giá trị mới.

III. Các ứng dụng của PIC AT89S52.
 Ưu điểm:
•

Khả năng chống nhiễu của các cổng nối tiếp cao.

•

Thiết bị ngoại vi có thể lắp ráp ngay khi máy tính đang cấp điện.

•

Các mạch điện đơn giản có thể nhận được điện áp nguồn nuôi qua cổng
nối tiếp.

PHẦN 2- LCD 16x02
Tổng quát về HD44780 .
I. Hình dáng và kích thước:
Có rất nhiều loại LCD với nhiều hình dáng và kích thước khác nhau, trên hình 1
là loại LCD thông dụng.

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 2

Trang 25