đồ án về hiển thị tốc độ động cơ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT HƯNG YÊN
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THÔNG CƠ ĐIỆN TỬ
Ô TÔ
NGÀNH:CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT Ô TÔ
CHUYÊN NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ
Tên Đề tài : Tính toán thiết kế mạch hiển thị tốc độ của máy
khởi động
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Năm
Giáo viên hứng dẫn: Bùi Hà Trung

H
ưng yên , năm 2017
[Type text]

Page 1


LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, nền kinh tế của nước ta phát triển rất mạnh mẽ
và nhanh chóng, để đạt được kết quả này thì có sự đóng góp rất lớn của ngành kĩ
thuật điện tử, kĩ thuật vi xử lý.
Với sự phát triển như vũ bão như hiện nay thì kỹ thuật điện tử, kĩ thuật
vi xử lý đang xâm nhập vào tất cả các ngành khoa học – kỹ thuật khác và đã đáp
ứng được mọi nhu cầu của người dân. Sự ra đời của các vi
mạch điều khiển với giá thành giảm nhanh, khả năng lập trình ngày càng cao đã
mang lại những thay đổi sâu sắc trong ngành kỹ thuật điện tử.
Và việc ứng dụng các kỹ thuật này vào thực tế sẽ giúp ích rất nhiều cho mọi

người. Để góp một phần nhỏ vào việc này chúng em đã thực hiện đề tài “ tính toán
thiết kế mạch hiển thị tốc độ của máy khởi động ” thông qua đề tài này em sẽ có
những điều kiện tốt nhất để học hỏi, tích lũy kinh nghiệm quý báu, bổ xung
thêm vào hành trang của mình trên con đường đã chọn.
Trong thời gian nghiên cứu và làm đồ án dựa vào kiến thức đã được học ở
trường, qua một số sách, tài liệu có liên quan cùng với sự giúp đỡ tận tình của các
thầy cô giáo, em đã hoàn thành. Mặc dù đã cố gắng nghiên cứu và trình bày nhưng
không thể tránh khỏi những sai sót và nhầm lẫn, vì vậy em rất mong các thầy, cô
giáo đóng góp những ý kiến quý báu để đồ án môn học này hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Năm

[Type text]

Page 2


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN :
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................

........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
.............................................................................
Hưng Yên , ngày.…..tháng …. năm 2017
Giáo viên hướng dẫn

[Type text]

Page 3


[Type text]

Page 4


CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ

1.1. Công dụng, phân loại và yêu cầu
a. Công dụng
- Quay trục khuỷu động cơ (bánh đà động cơ) với số vòng quay tối thiểu đủ để nổ
máy (ndcmin)
+ nđcmin = 25 ÷ 30 vòng/phút đối với động cơ xăng, thực tế là 125 ÷ 175
vòng/phút
+ nđcmin = 70 ÷ 120 vòng/phút đối với động cơ diesel, thực tế là 150 ÷ 330
vòng/phút
- Hỗ trợ khởi động lạnh (đối với động cơ diesel)
- Sấy nóng buồng cháy
- Sấy nóng không khí nạp (gió)
Các thiết bị trong hệ thống khởi động:

Hình 1.1: Hệ thống khởi động
Hình 1.2: Máy đề
Ắc quy ; 2 – Khóa điện;3 – Máy đề
b. Phân loại: Có 4 loại máy khởi động:
- Loại thường: Dùng cơ cấu nạng gạt để gạt bánh răng đề tiến về vành răng bánh
đà.
- Loại giảm tốc: Môtơ đề dẫn động bánh răng đề thông qua cặp bánh răng giảm
tốc.
- Loại bánh răng hành tinh: Môtơ đề dẫn động bánh răng đề thông qua bộ bánh
răng hành tinh.
- Loại giảm tốc hành tinh – môtơ thanh dẫn.

trang 5


A : Loại thường
B : Loại giảm tốc

C : Loại bánh răng hành tinh
D : Loại giảm tốc hành tinh- môtơ thanh
dẫn
1 : Bánh răng chủ động
2 : Phần ứng
3 : Bánh răng trung gian
4 : Bánh răng hành tinh
5 : Nam châm vinh cửu
Hình1.3: Các loại máy khởi động
c. Yêu cầu
- Máy khởi động phải quy được trục khuỷu động cơ với tốc độ thấp nhất mà động cơ
có thể nổ được
- Nhiệt độ làm việc không được quá giới hạn cho phép
- Phải đảm bảo khởi động lại được nhiều lần
- Tỷ số truyền từ bánh răng khởi động đến vành răng bánh đà nằm trong giới hạn (từ
9 đến 18)
- Mômen truyền động phải đủ để khởi động động cơ
1.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống và các sơ đồ tiêu biểu
1.2.1. Nguyên lý làm việc của hệ thống
a. Sơ đồ nguyên lý

Hình 1.4: Hệ thống khởi động
1-Khóa điện; 2- Cọc 50; 3- Cuộn kéo; 4- Cuộn giữ; 5-Chuột đề; 6- Lõi
thép Chuột đề; 7- Nạng gạt; 8-Bánh răng đề; 9- Vành răng bánh đà; 10-Tiếp điểm
chính; 11- Cọc 30; 12-cọc c
trang 6


b. Nguyên lý làm việc
Khi thực hiện đề, người ta bật khóa điện để cấp điện vào giắc 50 của máy đề. Hai

cuộn dây Wk (cuộn kéo) và cuộn WG (cuộn giữ) của chuột đề để được cấp điện tạo ra từ
trường hút nõi thép của chuột đề di chuyển. Trong khi lõi thép của chuột đề di chuyển,
thông qua nạng qạt hoặc lò xo đẩy, đẩy khớp truyền động cùng bánh răng để tiến về
vành răng bánh đà. Cho đến khi răng máy đề đã ăn khớp đủ với răng bánh đà thì một
tiếp điểm chính (dạng đĩa đồng, thổi đồng) sẽ đóng mạch từ cọc 30 đến cọc C của máy
đề để ắc quy cung cấp điện trục tiếp vào môtơ đề. Môtơ đề quay và phát huy mômen lớn
làm quay bánh đà và trục khuỷu đến tốc độ đủ lớn để nổ máy.
Khi nhả khoá điện, dòng điện từ ắc quy đến cọc 50 bị ngắt. Lúc này dòng điện đi
từ ắcquy đến cọc 30, qua cọc C đi đến cuộn kéo rồi mới đến cuộn giữ và ra mát. Lực từ
của hai cuộn kéo và giữ triệt tiêu nhau. Lò xo hồi vị sẽ tách tiếp điểm chính và bánh
răng đề ra khỏi vành răng bánh đà. Quá trình đề kết thúc.
1.2.2. Các mạch đấu hệ thống đề tiêu biểu

Hình 1.5: Các sơ đồ mạch đấu hệ thống khởi động tiêu biểu.
- Sơ đồ 1: Đề trực tiếp qua khóa điện: (+) Ắc quy → khóa điện → cọc 50
- Sơ đồ 2: Đề qua rơ le trung gian và công tắc chân côn. Đạp chân côn để công tắc chân
côn đóng → bật khóa điện về vị trí STA: (+) Ắc quy → khóa điện → cuộn dây rơ le đề
trung gian → công tắc chân côn → (-) ắc quy → tiếp điểm của rơ le đề trung gian đóng
để cấp (+) tới cọc 50.
- Sơ đồ 3: Đề qua công tắc số tự động: (để tay số P hoặc N) bật khóa điện ở nấc đề.
(+) ắc quy → khóa điện → công tắc số tự động ON → cọc 50
- Sơ đồ 4: Đề qua rơle đề trung gian: bật khóa điện ở nấc STA: (+) ắc quy → khóa điện
→ cuộn dây rơ le đề trung gian → mát → (-) ắc quy dẫn đến tiếp điểm đóng → cấp (+)
vào cọc 50.
trang 7


- Sơ đồ 5: Đề qua rơ le đề trung gian và công tắc số tự động: (để ở tay số P hoặc N)
(+) Ắc quy → khóa điện → công tắc số tự động ON → cuộn dây rơ le đề trung gian →
mát → (-) ắc quy, dẫn đến tiếp điểm rơ le đề trung gian đóng để cấp (+) ắc quy vào cọc

50.
1.3. Các thiết bị trong hệ thống khởi động động cơ
1.3.1. Máy khởi động điện (máy đề)
a. Cấu tạo: ở đây ta xét cấu tạo của máy khởi động loại giảm tốc

Hình 1.6: Máy khởi động loại giảm tốc
-Chuột đề (công tắc từ):
Thực hiện việc đẩy bánh răng đề vào ăn khớp với vành răng, bánh đà và kéo bánh
răng đề về vị trí ban đầu khi quá trình đề kết thúc. Chuột đề còn hoạt động như một
công tắc cung cấp dòng điện đến môtơ đề.

Hình 1.7: Chuột đề

-Phần ứng và ổ bi:

trang 8


Hình 1.8: Phần ứng và ổ bi
Hình 1.9: Phần cảm
Các vòng dây phần ứng được mắc nối tiếp tại các lá đồng cổ góp. Phần ứng có
nhiệm vụ sinh ra mômen quay ra rôto ở tốc độ cao.
- Phần cảm: Gồm các cuộn dây kích từ tạo ra từ thông, và các lõi cực. Vỏ bằng sắt
để dẫn từ.
-Chổi than và giá đỡ chổi than:
Cung cấp dòng điện vào các vòng dây phần ứng theo chiều từ chổi than dương đến chổi
than âm.

Hình 1.10: Chổi than và giá đỡ

-

Bộ truyền giảm tốc:
trang 9


Hình 1.11: Bộ truyền giảm tốc
Gồm bộ truyền bánh răng ăn khớp ngoài có tỷ số truyền giảm tốc và ly hợp một
chiều được lắp bên trong để ngăn dòng truyền mômen ngược từ bánh đà về môtơ.
-Măng đích đề:
Truyền mômen quay của động cơ đến bánh
răng đề, đồng thời ngăn sự truyền ngược mômen
từ
bánh đà về môtơ. Đồng thời trục xoắn ốc biến đổi
chuyển động quay của môtơ đề thành chuyển
động tịnh tiến của bánh răng đề, giúp cho việc vào
khớp giữa bánh răng đề và vành răng bánh đà
được bảo đảm.
Hình 1.12: Măng-đích-đề
1.3.2. Hệ thống hỗ trợ khởi động động cơ diesel
Hệ thống hỗ trợ khởi động động cơ diesel bao gồm hai nguyên tắc sấy:
- Sấy nóng buồng đốt động cơ: trên xe con, xe nhỏ, xe trung bình.
- Sấy nóng không khí nạp trên đường ống nạp: trên xe tải, xe buýt.
a. Nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy điều khiển trực quan
Khi vặn khóa điện về nấc 1, dòng điện đi theo chiều:
(+)Ắc quy→
cầu chì→ khóa điện( nấc 1 )→
cuộn dây rơ le sấy →
mát, khi đó, tiếp điểm của rơ le sấy đóng. Sẽ cung cấp điện đến các bugi sấy lắp song
song →mát.

Đồng thời sẽ có dòng điện đi từ (+)Ắc quy → cầu chì → khóa điện → bộ định thời gian
sấy, đèn báo sấy và khởi động bộ đếm thời gian sấy.
Khi thời gian sấy kết thúc, rơ le thời gian sấy tắt đèn báo sấy, người lái vặn khóa điện
về nấc STA (nấc2), thực hiện quá trình đề. Nếu đề khoảng 10s động cơ chưa nổ, phải
nghỉ 2 phút trước khi lặp lại quá trình đề.
trang 10


Hình 1.13: Hệ thống sấy điều khiển trực quan.
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN MẠCH ĐIỆN HIỂN THỊ TỐC ĐỘ
- Công suất P= 5W
- Điện áp Uđm= 12VDC
- Dòng Iđm= 500mA
- Công suất điện Pđ= Uđm.Iđm = 12.0,5= 6 W

(2.1)

- Tốc độ nđm= 1000v/phút
- Hiệu suất

0.84

- Điện trở phần ứng Rư== 1,92Ω

(2.2)
(2.3)

- Tốc độ động cơ:
= = = 104,7 rad/s

(2.4)

Từ phương trình (3.4):

trang 11


Dựa vào đồ thị hình 2.24 ta thấy
dòng ngắn mạch xảy ra khi tốc độ , từ
phương trình (3.4) ta tính được dòng ngắn
mạch(dòng khởi động):
Inm= = = 6,25 A
Momen ngắn mạch:
Mnm=K.Inm=0,1.6,25=0,625N.m
Tốc độ không tải (khi I = 0):
=120 rad/s
Hình 2. 1 Đường đặc tính cơ điện
Dòng tính toán Itt>Ikđ. Trên thực tế khi chế tạo động cơ các nhà sản xuất đã có các biện
pháp hạn chế đòng khởi động như : roto rãnh sâu, ro to rãnh chéo, riêng động cơ không
đồng bộ còn có roto lồng sóc kép.
2.1. Lựa chọn một số linh kiện
Điều khiển động cơ bằng phương pháp điều xung PWM đưa điện áp trung bình ra
tải vì vậy chọn van được kích mở bằng áp. Ta chọn IRFZ44N
*Ký hiệu

Hình 2. 2. Ký hiệu và hình ảnh IRFZ44N

Xung điện áp được đưa vào qua chân G của IRFZ44N,giả sử ban đầu xung điện áp
có điện áp >0 IRF dẫn => có điện áp đầu ra,tại thời điểm thứ 2 xung điện áp có giá trị
trang 12

=0 IRF khóa điện áp đầu ra là =0 và cứ như vậy tạo ra điện áp đầu ra có dạng xung
vuông. Một số thông số cơ bản của IRFZ44N:
Thông số

Min

Max

VDSS

Điện áp
đánh thủng

100

--------------

RDS(on)

Điện trở cực
DS

-------------

VSD

Điện áp
trước diot

VGS

Điện áp cực
cửa Gate

IDS
P

Đơn vị

Điều kiện

V

VGS = 0V,
ID = 250µA

44

m

VGS= 10V,
ID = 16A

-------------

1,2

V

IS = 16A,
VGS = 0V

2.0

4.0

V

VDS=VGS,
ID = 250µA

Dòng D-S
cực đại

-------------

33

A

---------------

Công suất
cực đại

-------------

130

W

---------------

2.2. Các linh kiện khác
2.2.1 Biến áp nguồn.
Vì nguồn cấp cho các mạch điện tử, đặc biệt là các mạch vi điều khiển là điện áp
DC, có giá trị nhỏ (ví dụ 3.3V, 5V, 12V, 15V, …), mà điện lưới của chúng ta là xoay
chiều 220VAC, nên chúng ta phải hạ áp nguồn xoay chiều từ 220VAC xuống 1 mức
thấp hơn phù hợp với mạch.
Biến áp thì có cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. Phía cuộn sơ cấp là để cấp điện
220VAC còn phía cuộn thứ cấp người ta thường để nhiều mức ra.Với mạch này ta sử
dụng nguồn 12VDC.

trang 13


Hình ảnh thực tế
2.2.2 IC 7805
 Các kiến thức cơ bản về ic họ 78XX :
 Dòng cực đại có thể duy trì 1A.
 Dòng đỉnh 2.2A.
 Công suất tiêu tán cực đại nếu không dùng tản nhiệt: 2W
 Công suất tiêu tán nếu dùng tản nhiệt đủ lớn: 15W
 Công suất tiêu tán trên ổn áp nối tiếp được tính như sau:
 Pd = (Ui – Uo) * I
 Trong đó:
Ui – áp lối vào
Uo – áp lối ra

I – dòng sử dụng
Nếu đặt Ui quá cao làm công suất tiêu tán trên IC lớn —> giảm hiệu suất
Tuy nhiên lƣu ý cần giữ áp vào lớn hơn áp ra khoảng 2V cho IC hoạt động bình
thường.Ví dụ dùng 7805 thì cần có lối vào ít nhất là 7V.
 Công suất tiêu tán max 2W
 Dòng max 1A
 Chênh lệch áp vào ra tối thiểu 2V: (Ui – Uo) = Pd / I = 2 V
trang 14


Với những mạch điện không đòi hỏi độ ổn định của điện áp quá cao, sử dụng
IC ổn áp thường được người thiết kế sử dụng vì mạch điện khá đơn giản. Các loại
ổn áp thường được sử dụng là IC 78xx, với xx là điện áp cần ổn áp. Ví dụ 7805 ổn
áp 5V, 7812 ổn áp 12V. Việc dùng các loại IC ổn áp 78xx tương tự nhau, dưới đây là
minh họa cho IC ổn áp 7805
 Chân 1 (Vin): Chân nguồn đầu vào
 Chân 2 (GND): Chân nối đất
 Chân 3 (Vout): Chân nguồn đầu ra.

Hình .2.3: IC 7805
2.2.3 .ĐIỆN TRỞ THANH

Trong mạch người ta thường dùng các điện trở thanh để treo áp

trang 15


CHƯƠNG 3 : XÂY DỰNG MẠCH HIỂN THỊ
+ Mạch gồm những :
- Khối nguồn

- Khối điều khiển
- Khối hiển thị
- Khối cơ cấu chấp hành
3.1: Nguyên lý ,cấu tạo một số linh kiện chính
3.1.1

:Giới thiệu tổng quan về vi điều khiển AT89C51

Hình 2.2 : Cấu tạo vi điều khiển AT89C51
Bộ vi điều khiển 8 bit AT89C51 hoạt động ở tần số 12MHz,với bộ nhớ ROM
4kbyte,bộ nhớ RAM 128 byte cư chú bên trong và có thể mở rộng bộ nhớ ra ngoài. Ở
bộ vi điều khiển này có 4 cổng 8 bit ( P0, P1, P2 ,P3 ) vào ra 2 chiều giao tiếp với thiết
bị ngoại vi.

trang 16


3.1.2 :Chức năng của các chân AT89C51
Cổng p0 gồm các chân: 39, 38, 37, 36, 35, 34, 33, 32.
Cổng p1 gồm các chân: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.
Cổng p2 gồm các chân: 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 ,28.
Cổng p3 gồm các chân: 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17.
3.1.3: chân VCC
Chân số 40 là VCC , có chức năng cấp điện áp nguồn cho chíp. Nguồn điện áp là+5V.
3.1.4: chân GND
Chân số 20 là GND, được nối với đất.
3.1.5: chân XTAL1 và XTAL2
8051 có một bộ dao động trên chíp nhưng nó yêu cầu có một xung đồng hồ ngoài để
chạy nó. Một bộ dao động thạch anh sẽ được nối tới các chân đầu vào XTAL1 (chân 19)
và XTAL2 (chân 18). Bộ dao động thạch anh được nối tới XTAL1 và XTAL2 cũng cần

hai tụ gốm giá trị khoảng 30pF. Một phía của tụ điện được nối xuống đất như được trình
bày trên hình 2a.
Cần phải lưu ý rằng có nhiều tốc độ khác nhau của họ 8051. Tốc độ được coi như là
tần số cực đại của bộ dao động được nối tới chân XTAL. Một bộ vi điều khiển 8051 yêu
cầu một tinh thể thạch anh có tần số không lớn hơn 20MHz. Khi 8051 được nối tới một
bộ dao động tinh thể thạch anh và cấp nguồn thì ta có thể quan sát tần số trên
chânXTAL2 bằng máy hiện sóng. Nếu ta quyết định sử dụng một nguồn tần số khác bộ
dao động thạch anh, chẳng hạn như là bộ dao động TTL thì nó sẽ được nối tới
chân XTAL1, còn chân XTAL2 thì để hở không nối như hình 2b.

trang 17


Hình 3.3: a) Nối XTAL tới thạch anh

b) Nối XTAL tới nguồn đồng bộ ngoài

3.1.6: chân RST
RST là chân số 9 - Reset. Nó là một chân đầu vào có mức tích cực cao (bình thường ở
mức thấp). Khi cấp xung cao tới chân này thì bộ vi điều khiển sẽ được Reset và kết thúc
mọi hoạt động. Điều này thường được coi như là sự tái bật nguồn. Khi kích hoạt tái bật
nguồn sẽ làm mất mọi giá trị trên các thanh ghi. liệt kê các thanh ghi đặc biệt của 8051
và giá trị của chúng sau khi Reset. Lưu ý rằng giá trị của bộ đếm chương trình PC là 0
khi tái lập để ép CPU nạp mã lệnh đầu tiên từ bộ nhớ ROM tại vị trí ngăn nhớ 0000.
Điều này có nghĩa là ta phải đặt dòng đầu tiên của mã nguồn tại vị trí ngăn nhớ 0 của
ROM vì đây là mã mà sau khi CPU thức tỉnh sẽ tìm lệnh đầu tiên. Hình 3 trình bày cách
nối chân RST với mạch Reset.

Hình 3.4: Mạch Reset.

trang 18


Nhằm làm cho đầu vào Reset có hiệu quả thì xung cấp cho nó phải kéo dài tối thiểu
2 chu kỳ máy trước khi nó xuống thấp.
3.1.7: chân EA
EA có nghĩa là truy cập ngoài (External Access): là chân số 31 trên vỏ kiểu DIP.
Nó là một chân đầu vào và phải được nối hoặc với Vcc hoặc GND. Hay nói cách khác
là nó không được để hở.
Các thành viên họ 8051 như 8751, 98C51 hoặc DS5000 đều có ROM trên chíp lưu
cất chương trình. Trong các trường hợp như vậy thì chân EA được nối tới Vcc. Đối với
các thành viên của họ như 8031 và 8032 mà không có ROM trên chíp thì mã chương
trình được lưu cất ở trên bộ nhớ ROM ngoài và chúng được nạp cho 8031/32. Do vậy,
đối với 8031 thì chân EA phải được nối đất để báo rằng mã chương trình được cất ở
ngoài.
Các chân mô tả ở trên đều phải được nối mà không cần thành phần nào được sử dụng.
Còn hai chân dưới đây được sử dụng chủ yếu trong hệ thống vi điều khiển 8031.
3.1.8: Chân PSEN
PSEN là chân đầu ra cho phép cất chương trình (Program Store Enable) trong hệ thống.
Trên vi điều khiển 8031, chương trình được cất ở bộ nhớ ROM ngoài thì chân này được
nối tới chân OE của ROM.
3.1.9: Chân ALE
Chân cho phép chốt địa chỉ ALE là chân đầu ra tích cực cao. Khi nối 8031 tới bộ nhớ
ngoài thì cổng P0 dùng để trao đổi cả địa chỉ và dữ liệu. Hay nói cách khác 8031 dồn cả
địa chỉ và dữ liệu qua cổng P0 để tiết kiệm số chân. Chân ALE được sử dụng để phân
kênh địa chỉ và dữ liệu.
3.1.10: Các chân cổng vào/ra và các chức năng của chúng
Bốn cổng P0, P1, P2 và P3 đều sử dụng 8 chân và tạo thành cổng 8 bít. Tất cả các cổng
khi Reset đều được cấu hình như các đầu ra, sẵn sàng để được sử dụng như các cổng
trang 19

đầu ra. Muốn sử dụng cổng nào trong số các cổng này làm đầu vào thì nó phải được lập
trình.
3.1.11: Cổng P0
Cổng P0 chiếm tất cả 8 chân (từ chân 32 đến 39). Nó có thể được dùng như cổng đầu
ra, để sử dụng các chân của cổng P0 vừa làm đầu ra, vừa làm đầu vào thì mỗi chân phải
được nối tới một điện trở kéo bên ngoài 10k. Điều này là do một thực tế là cổngP0 là
một máng mở khác với các cổng P1, P2 và P3. Khái niệm máng mở được sử dụng trong
các chíp MOS về chừng mực nào đó nó giống như collector hở đối với các chíp TTL.
Trong bất kỳ hệ thống nào sử dụng 8751, 89C51 hoặc DS5000 ta thường nối
cổngP0 tới các điện trở kéo (Xem hình 5), bằng cách này ta có thể sử dụng được
cổng P0 cho cả 2 trường hợp đầu ra và đầu vào. Với những điện trở kéo ngoài được nối,
khi Reset cổngP0 được cấu hình như một cổng đầu ra.

Hình 2.5: Cổng P0 với các điện trở kéo.
Cổng P0 là đầu vào: Với các điện trở được nối tới cổng P0 nhằm để tạo nó thành
cổng đầu vào thì nó phải được lập trình bằng cách ghi 1 tới tất cả các bit của P0.
Vai trò kép của cổng P0: Như trên hình 1, cổng P0 được gán là các bit địa
chỉAD0 - AD7 cho phép nó được sử dụng vừa cho địa chỉ, vừa cho dữ liệu. Khi nối
trang 20


8051/31 tới bộ nhớ ngoài thì cổng P0 cung cấp cả địa chỉ và dữ liệu, 8051 dồn dữ liệu
và địa chỉ qua cổng P0 để tiết kiệm số chân. ALE được sử dụng để tách địa chỉ và dữ
liệu với sự trợ giúp của IC chốt dữ liệu 74LS373.
3.1.12 : Cổng P1
Cổng P1 cũng chiếm tất cả 8 chân (từ chân 1 đến chân 8) nó có thể được sử dụng
như đầu vào hoặc đầu ra. So với cổng P0 thì cổng này không cần đến điện trở kéo vì nó
đã có các điện trở kéo bên trong. Trong quá trình Reset thì cổng P1 được cấu hình như

một cổng đầu ra.
Cổng P1 là đầu vào: Tương tự P0, để biến cổng P1 thành đầu vào thì nó phải được lập
trình bằng cách ghi 1 đến tất cả các bit của nó.
3.1.13: Cổng P2
Cổng P2 cũng chiếm 8 chân (các chân từ 21 đến 28). Nó có thể được sử dụng như
đầu vào hoặc đầu ra, giống như cổng P1, cổng P2 cũng không cần điện trở kéo vì nó đã
có các điện trở kéo bên trong. Khi Reset, thì cổng P2 được cấu hình như một cổng đầu
ra.Cổng P2 là đầu vào: Để tạo cổng P2 như đầu vào thì nó phải được lập trình bằng cách
ghi các số 1 tới tất cả các chân của nó. Vai trò kép của P2: Trong các hệ thống 8751,
89C51 và DS5000 thì P2 được dùng như đầu ra. Tuy nhiên trong hệ thống 80312 thì
cổng P2 có thể được dùng cùng với P0 để tạo ra địa chỉ 16 bit đối với bộ nhớ ngoài.
Như chỉ ra trên hình 1 cổng P2 cũng được chỉ định như là các bit địa chỉ A8 - A15 báo
chức năng kép của nó. Vì một bộ 8031 có khả năng truy cập 64k byte bộ nhớ ngoài, nên
nó cần một đường địa chỉ 16 bít. Trong khi P0 cung cấp 8 bit thấp qua A0 - A7.
Công việc của P2 là cung cấp các bít địa chỉ A8 -A15. Hay nói cách khác khi 8031
được nối tới bộ nhớ ngoài thì P2 được dùng cho 8 bít cao của địa chỉ 16 bit và nó không
thể dùng cho vào/ra
Từ những trình bày trên đây ta có thể kết luận rằng trong các hệ thống vi điều khiển
8751, 89C51 hoặc DS5000 thì ta có các cống P0, P1, P2 và P3 cho các thao tác vào ra
và như thế là có thể đủ cho các ứng dụng với hầu hết các bộ vi điều khiển. Ngoài ra
cổng P3 còn để dành cho các chức năng đặc biệt khác mà ta sẽ cùng bàn dưới đây.
trang 21


3.2: LCD

Hình 2.3 : Các chân của LCD

Bảng1 : Chức năng các chân của LCD

trang 22


Chân

Ký

Mô tả

hiệu
1

Vss

Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân
này với GND của mạch điều khiển

2

VDD

Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối
chân này với VCC=5V của mạch điều khiển

3

VEE

Điều chỉnh độ tương phản của LCD.

4

RS

Chân chọn thanh ghi (Register select). Nối chân RS
với logic “0” (GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn
thanh ghi.

* Ghi

+ Logic “0”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh

chú :

Ở chế

IR của LCD (ở chế độ “ghi” - write) hoặc nối với bộ

độ

“đọc”,

đếm địa chỉ của LCD (ở chế độ “đọc” - read)

nghĩa

là MPU

+ Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ

thông

liệu DR bên trong LCD.

LCD
qua các 5

R/W

Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write). Nối chân

sẽ đọc
tin từ
thông
chân

DBx.

R/W với logic “0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi,

Còn khi

hoặc nối với logic “1” để LCD ở chế độ đọc.

ở chế

Chân cho phép (Enable). Sau khi các tín hiệu được

“ghi”,

nghĩa là

đặt lên bus DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận

MPU

xuất

khi có 1 xung cho phép của chân E.

thông

độ

6

E

tin điều

+ Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển

cho

vào(chấp nhận) thanh ghi bên trong nó khi phát hiện

thông

một xung (high-to-low transition) của tín hiệu chân E.

các

DB7 khi phát hiện cạnh lên (low-to-high transition) ở
chân E và được LCD giữ ở bus đến khi nào chân E

RS
các
ghi này

LCD
qua
chân

+ Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-

DBx.

dùng để

khiển

xuống mức thấp.
7 - 14

DB0

Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin

-

với MPU. Có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này :

DB7

+ Chế độ 8 bittrang
: Dữ23
liệu được truyền trên cả 8 đường,
với bit MSB là bit DB7.
+ Chế độ 4 bit : Dữ liệu được truyền trên 4 đường từ

Chân
được
chọn
thanh
như


sau: Nếu RS = 0 thì thanh ghi mã lệnh được chọn để cho phép người dùng gửi đến một
lệnh như xóa màn hình, con trỏ về đầu dòng… Nếu RS = 1 thì thanh ghi dữ liệu được
chọn cho phép người dùng gửi dữ liệu cần hiển thị trên LCD.
Chân cho phép E được sử dụng bởi LCD để chốt thông tin hiện hữu trên chân dữ
liệu của nó, khi dữ liệu được cấp đến chân đữ liệu thì một mức xung từ cao xuống thấp
phải được áp đến chân này để LCD chốt dữ liệu trên các chân chốt dữ liệu. Xung này
phải rộng tối thiểu 450ns.
3.2.1: Led và Button
LED (viết tắt của : Light Emitting Diode) được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p
ghép với một khối bán dẫn loại n, đèn LED tạo ra nhiều ánh sáng hơn, tỏa nhiệt ít hơn
so với các thiết bị chiếu sáng khác vì vậy cũng tiêu thụ ít điện năng hơn.

Hình 1.2: Button

Hình 2.3.1: led
3.2.4: Linh kiện điện tử thụ động
3.2.4.1: Tụ điện

trang 24


Hình 2.4 : Ký hiệu tụ điện
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 hóa
Điện dung - Đơn vị - Kí 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
* 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 = 1000.000µ Fara = 1000.000.000n F = 1000.000.000.000 pF
1 µ Fara = 1000 n Fara
1 n Fara = 1000 p Fara
3.2.5 Điện trở:

Điện trở R hiểu đơn giản là một ống dẫn điện. Mỗi diện trở đều có sức cản dòng., tính
bằng Ohm Khi sức cản của nó lớn dòng chảy qua nó sẽ nhỏ và ngược lại nếu sức cản
của điện trở nhỏ thì dòng chảy qua nó lớn. Trong ứng dụng chúng ta thường gặp loại
điện trở hình ống, loại điện trở dán và loại diện trở có công suất lớn.

trang 25