Báo cáo đồ án thiết kế mạch điện tử mạch quản lý số xe trong bãi sử dụng vi điều khiển AT89S52

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

BÁO CÁO ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ

MẠCH QUẢN LÝ SỐ XE TRONG BÃI
SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN AT89S52

GVHD: LÊ ĐỨC TOÀN
SINH VIÊN THỰC HIỆN: TRẦN PHƯƠNG NAM
LỚP: D14DT01
MSV: B14DCDT074
SĐT: 0981829492

Hà Nội, ngày 20 tháng 4 năm 2017

1


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, sự phát triển vượt bậc của các ngành khoa học đều nhằm mục đích
phục cho lợi ích của con người. Điện tử là một trong những lĩnh vực có đóng góp rất
lớn trong việc nâng cao và cải thiện đời sống của con nguời.
Như chung ta thấy, dân số ngày một tăng nhanh và việc sử dụng các phương
tiện cũng như các thiết bị cũng tăng một cách khó kiểm soát. Với ý tưởng chế tạo ra
một thiết bị để phục vụ cho việc quản lý, nắm bắt được số lượng sản phẩm,thiết bị,
phương tiện ... một cách khoa học, em đã đã chọn đề tài “THIẾT KẾ MẠCH QUẢN
LÝ SỐ LƯỢNG XE TRONG BÃI” với mong muốn có thể áp dụng kiến thức đã
học vào thực tế và phần nào cải thiện được việc quản lý được tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy LÊ ĐỨC TOÀN đã nhiệt tình hướng dẫn em
trong suốt thời gian thực hiện đề tài cũng như tất cả các thầy cô đã cung cấp kiến thức
nền tảng để em hoàn thành tốt đề tài theo đúng kế hoạch.

Mặc dù đã hoàn thành nhưng kiến thức về vi xử lý, khả năng thiết kế cũng như
lập trình có hạn nên sẽ không tránh khỏi sai xót. Em rất mong sự phản hồi và đóng
góp của thầy cô và các bạn để đề tài thêm hoàn thiện.
Em xin trân thành cảm ơn.

2


GVHD: Lê Đức Toàn

3


Đồ án thiết kế mạch điện tử

Mạch quản lý xe trong bãi

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………

…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
GVHD: Lê Đức Toàn


Đồ án thiết kế mạch điện tử

Mạch quản lý xe trong bãi

MỤC LỤC
PHẦN I. CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH............................................5
1. Vi điều khiển 8051..........................................................................................................................5
1.1 Sơ đồ khối và sơ đồ chân của 8051..............................................................................6
1.2 Chức năng các chân của 8051..........................................................................................6
2. LED Hồng Ngoại...........................................................................................................................11
3. Op- Amp LM358...........................................................................................................................13
4. Tụ điện..................................................................................................................................................13

5. Thạch anh...........................................................................................................................................15
6. Điện trở, biến trở...........................................................................................................................16
a)Điện trở.............................................................................................................................................16
b)Biến trở.............................................................................................................................................17
7. LED 7 đoạn........................................................................................................................................18
PHẦN II. THIẾT KẾ MẠCH........................................................................................................19
1 Sơ đồ khối.............................................................................................................................................19
Đoạn code dùng để nạp lên VĐK 8051:.........................................................................20
2. Nguyên lý hoạt động toàn bộ mạch..................................................................................21
3. Ưu điểm và nhược điểm của mạch...................................................................................22
4. Kết luận................................................................................................................................................23
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................................


Đồ án thiết kế mạch điện tử

Mạch quản lý xe trong bãi

PHẦN I. CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH
1. Vi điều khiển 8051

Một số đặc điểm của 8051:
+8 KB bộ nhớ chương trình
+ Dao động bên ngoài với thạch anh <24MHz. Thông thường,
VĐK 89S52 chạy với thạch anh 12MHz.
+ 256 Byte Ram nội.
+ 4 Port xuất nhập.
+ 3 Timer/ Counter 16 bit Timer 0,1,2. Timer 2 có các chức năng
Capture/Compare.
+ 8 nguồn ngắt.

+ Nạp chương trình song song hoặc nạp nối tiếp qua đường SPI.
Đặc tính
ROM trên chip
RAM
Bộ định thời
Các chân vào ra
Cổng nối tiếp
Nguồn ngắt

GVHD: Lê Đức Toàn

Số lương
4K byte
128 byte
2
32
1
6


Đồ án thiết kế mạch điện tử

Mạch quản lý xe trong bãi

1.1 Sơ đồ khối và sơ đồ chân của 8051

Hình 1. Sơ đồ khối của 8051

GVHD: Lê Đức Toàn
Đồ án thiết kế mạch điện tử

Mạch quản lý xe trong bãi


Hình 2. Sơ đồ chân của 8051

1.2 Chức năng các chân của 8051
* Chân 1 đến 8: được gọi là Cổng 1 (Port 1),
Tám chân này có duy nhất 1 chức năng là xuất và nhập. Cổng 1 có thể xuất và
nhập theo bit hoặc byte. Ta đánh tên cho mỗi chân của Port 1 là P1.X (X = 0 đến
7)

GVHD: Lê Đức Toàn
Đồ án thiết kế mạch điện tử

Mạch quản lý xe trong bãi


* Chân 9: là chân vào reset của 8051
Khi tín hiệu này được đưa lên mức cao trong ít nhất là 2 chu kỳ máy, các
thanh ghi trong bộ vi điều khiển được tải những giá trị thích hợp để khởi động
hệ thống. Hay nói cách khác là vi điều khiển sẽ bị reset nếu chân này được kích
hoạt mức cao.

Hình 1.3: Sơ đồ mạch reset ngoài của 8051

* Chân 10 đến 17: được gọi là Cổng 3 (Port 3)
Tám chân này ngoài chức năng là xuất và nhập như các chân ở cổng 1 (chân 1
đến 8) thì mỗi chân này còn có chức năng riêng nữa, cụ thể như sau:

GVHD: Lê Đức Toàn
Đồ án thiết kế mạch điện tử

Mạch quản lý xe trong bãi


Bit

Tên

Chức năng

P3.0

RxD

Chân nhận dữ liệu cho cổng nối tiếp

P3.1

TxD

Chân truyền dữ liệu cho cổng nối tiếp

P3.2

INT0

Chân ngắt bên ngoài 0

P3.3

INT1

Chân ngắt bên ngoài 1

P3.4

T0

Ngõ vào của Timer/counter 0

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

Bảng 1.3: Bảng Mô tả chức năng riêng P3
* Chân 18 và 19 (XTAL1 & XTAL2)
Hai chân này được sử dụng để nối với bộ dao động ngoài
Thông thường một bộ dao động thạch anh sẽ được nối tới các chân đầu vào
XTAL1 (chân 19) và XTAL2 (chân 18) cùng với hai tụ gốm giá trị khoảng
30pF. Một phía của tụ điện được nối xuống đất như hình trên.

GVHD: Lê Đức Toàn
Đồ án thiết kế mạch điện tử

Mạch quản lý xe trong bãi


Các hệ thống xây dựng trên 8051 thường có tần số thạch anh từ 10 đến 40 MHz,
thông thường ta dùng thạch anh 12 Mhz
+ Chân 20: được nối vào chân 0V của nguồn cấp
+ Chân 21 đến chân 28: được gọi là cổng 2 (Port 2)
Tám chân của cổng 2 có 2 công dụng, ngoài chức năng là cổng xuất và nhập
như cổng 1 thì cổng 2 này còn là byte cao của bus địa chỉ khi sử dụng bộ nhớ
ngoài.
* Chân 29 (PSEN):
Chân PSEN là chân điều khiển đọc chương trình ở bộ nhớ ngoài, nó được nối
với chân OE của ROM ngoài để cho phép đọc các byte mã lệnh trên ROM
ngoài. PSEN ở mức thấp trong thời gian đọc mã lệnh.
Khi thực hiện chương trình trong ROM nội thì PSEN được duy trì ở mức cao
* Chân 30 (ALE):
Chân ALE cho phép tách các đường dữ liệu và các đường địa chỉ tại Port
0 và Port 2. * Chân 31 (EA):
Tín hiệu chân EA cho phép chọn bộ nhớ chương trình là bộ nhớ trong hay
ngoài vi điều khiển. Nếu chân EA được nối ở mức cao (nối nguồn Vcc), thì vi

điều khiển thi hành chương trình trong ROM nội. Nếu chân EA ở mức thấp
(được nối GND) thì vi điều khiển thi hành chương trình từ bộ nhớ ngoài.
GVHD: Lê Đức Toàn
Đồ án thiết kế mạch điện tử

Mạch quản lý xe trong bãi


* Chân 32 đến 39: được gọi là cổng 0 (Port 0)
Cổng 0 gồm 8 chân cũng có 2 công dụng, ngoài chức năng xuất nhập, cổng 0
còn là bus đa hợp dữ liệu và địa chỉ, chức năng này sẽ được sử dụng khi 8051
giao tiếp với các biết bị ngoài có kiến trúc Bus như các vi mạch nhớ...
Vì cổng P0 là một máng mở khác so với các cổng P1, P2 và P3 nên các chân ở
cổng 0 phải được nối với điện trở kéo khi sử dụng các chân này như chân vào/ra.
Điện trở này tùy thuộc vào đặc tính ngõ vào của thành phần ghép nối với chân
của port 0. Thường ta dùng điện trở kéo khoảng 4K7 đến 10K

Hình 1.5: Nối điện trở kéo cho cổng 0 của 8051
* Chân 40: chân nguồn của vi điều khiển, được nối vào chân Vcc của nguồn

Đồ án thiết kế mạch điện tử

Mạch quản lý xe trong bãi

2. LED Hồng Ngoại

Hình 6. Led phát

Hình 7. Led thu

Đồ án thiết kế mạch điện tử

Mạch quản lý xe trong bãi

●Nguyên lý hoạt động của led hồng ngoại:
Led phát hồng ngoại: Khi được cấp nguồn, có dòng, phân cực thuận,
Led Hồng ngoại sẽ phát ra sóng điện từ trong dải hồng ngoại (có bước sóng từ
0,76 µm đến vài milimét). Mắt người không thể nhìn thấy được, để kiểm tra ta
có thể dùng camera điện thoại. Nếu LED phát ta nhìn thấy có ánh sáng gần
giống như màu tím thì LED Phát có hoạt động như hình dưới :

Hình 1 : kiểm tra hoạt động led phát hông ngoại

Led thu hồng ngoại, dùng loại Led hai chân, về sự tương tự, có thể coi
như Led thu hồng ngoại là một “điện trở hồng ngoại”. Khi được ánh sáng hồng
ngoại chiếu vào, điện trở nội của led hồng ngoại thu sẽ giảm về khoảng vài chục
ôm (có dòng đi qua) ngược lại khi không có nguồn hồng ngoại chiếu vào, điện
trở led thu rất lớn (dòng điện sẽ không qua).

GVHD: Lê Đức Toàn


Đồ án thiết kế mạch điện tử

Mạch quản lý xe trong bãi

3. Op- Amp LM358
Gồm 2 còn op-amp bên trong, mỗi op-amp gồm có 3 chân, ngõ vào đảo
(- input) và ngõ vào không đảo (+ input) và ngõ ra.

Khi hiệu điện thế + input cao hơn - input, ngõ ra sẽ ở mức cao (+Vss),
ngược lại ngõ ra ở mức thấp (-Vss)
LM358 dùng nguồn đơn cấp hoạt động.
4. Tụ điện

GVHD: Lê Đức Toàn


Đồ án thiết kế mạch điện tử

Mạch quản lý xe trong bãi

Tụ điện là một linh kiện thụ động cấu tạo của tụ điện là hai bản cực
bằng kim loại ghép cách nhau một khoảng d ở giữa hai bản tụ là dung dịch hay
chất điện môi cách điện có điện dung C. Đặc điểm của tụ là cho dòng điện xoay
chiều đi qua, ngăn cản dòng điện một chiều. C = ε*S/d
Trong đó : ε là hằng số điện môi
S là điện tích bề mặt tụ m2
d là bề giày chất điện môi
Tụ điện phẳng gồm hai bàn phẳng kim loại diện tích đặt song song và cách nhau một
khoảng d.

Cường độ điện trường bên trong tụ có trị số : E =

δ
eo * e

Trong đó:
0

= 8.86.10-12 C2/ N.m2 là hằng số điện môi của chân không.

là hằng số điện môi tương đối của môi trường; đối với chân
không = 1, giấy tẩm dầu = 3,6, gốm = 5,5; mica = 4

GVHD: Lê Đức Toàn

5


Đồ án thiết kế mạch điện tử

Mạch quản lý xe trong bãi

5. Thạch anh

Đặc tính vật lý : độ bền cơ học cao, ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và các tác
dụng hóa học

Thạch anh có tính chất áp điện, nghĩa là dưới tác dụng của điện trường thì
sinh ra dao động. Do đó có thể dùng thạch anh như một khung cộng hưởng. Tính chất
dao động của thạch anh được biểu diễn bởi sơ đồ tương đương hình a., trong đó Lq,Cq
và rq phụ thuộc vào kích thước khối thạch anh và cách cắt khối thạch anh. Thạch anh
có kích thước càng nhỏ thì Lq, Cq và rq càng nhỏ, nghĩa là tần số cộng hương riêng của
nó càng cao. Lq, Cq và rq có tính ổn định cao. Cq là điện dung giá đỡ, tính ổn định của
Cq kém hơn.
Các mạch Dao động Thạch anh: cho ra tần số rất ổn định, sử dụng rất nhiều
trong các đồng hồ điện tử (như đồng hồ đeo tay, đồng hồ để bàn...), trong các thiết bị
đo lường điện tử (tạo xung chuẩn), trong mạch đồng bộ màu của TV, VCR, trong các

thiết bị tin học (máy vi tính, các thiết bị nối với máy vi tính),

GVHD: Lê Đức Toàn


Đồ án thiết kế mạch điện tử
a) Ký hiệu thạch anh
b) Sơ đồ tương đương của thạch anh

Mạch quản lý xe trong bãi
Đặc tính điện kháng của thạch anh

6. Điện trở, biến trở
a) Điện trở :

Điện trở là linh kiện thụ động có tác dụng cản trở cả dòng và áp.Điện trở
đựơc sử dụng rất nhiều trong các mạch điện tử.
R =ρl/S
Trong đó:
ρ là điện trở suất của vật liệu
S Điện trở là đại lượng vật lí đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của một vật thể
dẫn điện. Nó được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể đó với
cường độ dòng điện đi qua nó:
R =U/I
Trong đó:
U : là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vôn (V). I : là
cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng ampe (A). R : là điện
trở của vật dẫn điện, đo bằng Ohm (Ω).
Ký hiệu:
GVHD: Lê Đức Toàn

Đồ án thiết kế mạch điện tử

Mạch quản lý xe trong bãi

Ứng dụng: Điện trở được dùng để chế tạo ra dịch mức điện áp giữa hai điểm
khác nhau của mạch.
là thiết diện của dây; ℓ là chiều dài của dây
b) Biến trở :

Biến trở là các thiết bị có điện trở thuần có thể biến đổi được theo ý
muốn. Chúng có thể được sử dụng trong các mạch điện để điều chỉnh hoạt động của
mạch điện.
Ký hiệu :

7. LED 7 đoạn

LED 7 đoạn được sử dụng nhiều trong các mạch hiển thị thông tin
thông báo, hiển thị số, kí tự đơn giản,… LED 7 đoạn được cấu tạo từ các LED
đơn sắp xếp theo các thanh nét để có thể biểu diễn các chữ số hoặc các kí tự đơn
giản như từ 0 đến 9 và từ A đến F.

GVHD: Lê Đức Toàn


Đồ án thiết kế mạch điện tử

Mạch quản lý xe trong bãi

Trên thị trường có 2 loại LED 7 đoạn đó là chung Anot và chung
Catot. Cấu tạo của nó gồm 8 con LED đơn được ghép với nhau chung Anot hoặc
Catot. Có 1 chân cấp nguồn và 8 chân đầu ra hay vào tùy theo Anot chung hay
catot chung.Và trên đó nó được chia ra làm 7 thanh tương ứng với
A,B,C,D,E,F,G và 1 chân dp.

LED anot chung

LED catot chung

Đối với led 7 đoạn ta phải tính toán sao cho mỗi đoạn của led 7 đoạn có dòng
điện từ 10....20mA. Với điện áp 5V thì điện trở cần dùng là 270Ω; công suất là 1,4
Watt.

GVHD: Lê Đức Toàn


Đồ án thiết kế mạch điện tử

Mạch quản lý xe trong bãi

PHẦN II. THIẾT KẾ MẠCH
1.Sơ đồ khối

2. Nguyên lý hoạt động toàn bộ mạch
2.1 code C
Được viết trên Keil C và được nạp vào8051 bằng mạch nạp ISP
#include <REGX52.H>
#define L1
P2_0

#define L2
P2_2
#define MANGLED
P0
#define TANG P3_0
#define GIAM
P3_2
#define L3
P2_4
#define L4
P2_6

unsigned char
Mang[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};
char a,b;
void delay(unsigned int t){
unsigned int i,j;
for(i=0;i}


void hamdem(){
if(!TANG){
a++;
if(a>110)a=0;
while(!TANG);
}else if(!GIAM){
a--;
if(a<0)a=0;
while(!GIAM);

}
}
void QUETLED7THANH(){
L1=0;
MANGLED=Mang[a/1000];
delay (1);
MANGLED=0xff;
L1=1;L2=0;
MANGLED=Mang[(a%1000)/100];
delay (1);
MANGLED=0xff;
L2=1;L3=0;
MANGLED=Mang[(a%1000%100)/10];
delay (1);
MANGLED=0xff;
L3=1;L4=0;
MANGLED=Mang[(a%1000%100%10)];
delay (1);
MANGLED=0xff;
L4=1;
}
void main(){
CHUONGTRINHTRE(500);
while(1){
hamdem();
QUETLED7THANH();
}
}
GVHD: Lê Đức Toàn

Đồ án thiết kế mạch điện tử

Mạch quản lý xe trong bãi

2.2. Mô phỏng Proteus 8.5

Hình 3.Mạch nguyên lý

Hình mạch in
Đồ án thiết kế mạch điện tử

Mạch quản lý xe trong bãi


2.3 Nguyên lý hoạt động

VKĐ 8051 ban đầu hoạt động ở mức cao ( mức 1)
1. Khi có vật cản không hấp thụ hoàn toàn hồng ngoại đi qua phía trên căp led phát
thu thì led thu sẽ nhận được ánh sáng hồng ngoại phản xạ từ vật cản. Khi đó nội
trở của Led thu sẽ giảm về khoảng vài chục ôm từ đó sẽ có dòng đi qua led thu
xuống đất. Điện áp tại chân 3 LM358 thấp => điện áp ra chân 1 mức thấp đồng
thời chân 3.0 của VĐK 8051mức thấp => vi điều khiển đếm tăng lên 1 và xuất
ra led 7 thanh.
2. Khi không có vật cản thì nội trở của led thu ở vô cùng lớn. Điện áp tại chân 3
của LM358 mức cao => chân 1 LM358 xuất mức cao đồng thời chân 3.0 của
8051 có mức cao. Vi điều khiển không đếm mà giữ nguyên trạng thái trước đấy
(nhớ)
Tương tự với việc đếm giảm.
3.Ưu điểm và nhược điểm của mạch

a, Ưu điểm
- Số đếm chính xác, hiển thị rõ ràng.
- Mạch điện không quá phức tạp, bảo đảm sự an toàn, dễ sử dụng.
- Mạch sử dụng IC số đơn giản, các linh kiện thụ động và tích cực thông dụng
trong bộ môn điện tử số và điện tử tương tự nên dễ dàng cho sinh viên có thể
làm và tìm hiểu nguyên lý hoạt động của mạch.
b, Nhược điểm
- Bố trí mạch chưa khoa học, chưa mang tính công nghiệp
- Mạch vẫn còn bị nhiễu tín hiệu.

GVHD: Lê Đức Toàn


Đồ án thiết kế mạch điện tử

Mạch quản lý xe trong bãi

4. Kết luận
Trong thời gian thực hiện đề tài, với sự chỉ bảo và giúp đỡ tận tình của
thầy hướng dẫn, đến nay đề tài: “Mạch đếm sản phẩm sử dụng VĐK 8051” đã
hoàn thành. Em đã cố gắng vận dụng những kiến thức đã học ở trường để giải
quyết những yêu cầu. Tuy nhiên do thời gian và trình độ chuyên môn có hạn nên
đồ án còn tồn tại những thiếu sót và hạn chế. Em rất mong nhận được ý kiến góp
ý của thầy cũng như của các bạn sinh viên và ý tưởng thiết kế cũng như mô hình
sản phẩm của em để sản phẩm được hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin cảm ơn
thầy Lê Đức Toàn đã tạo diều kiện tốt nhất giúp đỡ em hoàn thành đề tài.

GVHD: Lê Đức Toàn

Đồ án thiết kế mạch điện tử

Mạch quản lý xe trong bãi

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Thiết kế điện tử tiên tiến- Nguyễn Trung Hiếu, Đặng Hoài Bắc, nxb thông tin
truyền thông.
2. Giáo trình 8051 và ứng dụng, Tống Văn On.
3. www.banlinkien.vn

4. />5. www.alldatasheet.com

GVHD: Lê Đức Toàn