Đồ án 2: Điều khiển và giám sát thiết bị điện trong nhà

Phần A
GIỚI THIỆU


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
-------------------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Đề tài:

ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT
THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NHÀ

GVHD : LÊ MINH
SVTH : LƯƠNG VĂN GIANG
MSSV : 09119010
NGUYỄN DUY SƠN
MSSV : 09119031

TP. HỒ CHÍ MINH – 06/2012


Đại Học Sư Phạm
Kỹ Thuật TP.HCM
Khoa Điện – Điện
Tử
Bộ Môn Điện Tử

Viễn Thông

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
Ngày……tháng ……
năm 201…

PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN MÔN HỌC…..
(Dành cho người hướng dẫn)
1.

Họ tên sinh viên :
………………………………………………………………………………
MSSV:……………………
…………………………….
………………………………………………………………………………………
……MSSV:……………………
2. Tên đề tài
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
3. Người hướng dẫn :
……………………………………………………………………………………
……………………………………………
4. Những ưu điểm của Đồ án :
………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
……….
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
……………………
5. Những thiếu sót của Đồ án:
………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
……….
………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………….


………………………………………………………………………………………
………………………………………
6. Đề nghò :
Được bảo vệ:  Bổ sung để
được bảo vệ: Không được bảo vệ: 
7. Các câu hỏi sinh viên phải trả lời trước tổ chấm
ĐAMH:
a) …………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

………………………..………………………
b) …………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………
c) …………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
….
…………………………………………………………………………………
………………………………………………
8. Đánh giá Điểm (Số và chữ):………………………………..
CHỮ KÝ và HỌ TÊN


Trang 1
Điều khiển thiết bị điện trong nha
LỜI CẢM ƠN

Nhóm thực hiện đề tai xin gửi lời cảm ơn tới quý Thầy Cô trong khoa Điện – Điện
tử, đặc biệt la các Thầy Cô trong bộ môn Điện Tử Viễn Thông đã giúp đỡ nhóm
trong thời gian thực hiện đề tai .
Đặc biệt nhóm xin gửi lời cảm ơn chân thanh tới Thầy Lê Minh đã tận tình hướng
dẫn va tạo điều kiện thuận lợi để nhóm có thể thực hiện va hoan thanh đề tai nay.
Nhóm thực hiện đồ án cũng xin cảm ơn các bạn trong lớp đã trao đổi góp ý để nhóm
thực hiện hoan thanh tốt đề tai nay.
Trong quá trình thực hiện đề tai không thể tránh khỏi sai sót, kính mong quý thầy cô
góp ý va chỉ dẫn để nhóm thực hiện đề tai được hoan thiện hơn trong các đồ án tiếp
theo .

Nhóm thực hiện đề tài

Lương Văn Giang - Nguyễn Duy Sơn


Trang 2
Điều khiển thiết bị điện trong nha

Lời nói đầu
Ngay nay, thông qua những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế
giới của chúng ta đã va đang ngay một thay đổi, văn minh va hiện đại hơn rất nhiều.
Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hang loạt thiết bị ngay cang thông minh,
tiện dụng, hiệu quả va thân thiện với môi trường người dùng.
La một nước đang phát triển, vấn đề ứng dụng khoa học công nghệ trong thời
kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa như hiện nay lại trở thanh một yêu cầu cấp bách va
cần thiết hơn bao giờ hết. Chính vì vậy, trong những năm qua, nước ta đã chú trọng
đầu tư rất nhiều đến các nganh công nghệ cao, đặc biệt la trong lĩnh vực điện tử, tự
động hóa.
Va thực tế hơn, một trong những ứng dụng đó chính la việc tạo ra được
những mạch điện tử thông minh, có tính tự động hóa cao, khả năng giao tiếp được
với máy tính, đồng thời kết hợp với việc điều khiển trực tiếp trên board mạch cũng
như gián tiếp thông qua giao diện được lập trình va cai đặt trên máy tính. Điều nay
không chỉ mang lại nhiều lợi ích thiết thực hiện thời, ma còn góp phần không nhỏ
cho việc hiện thực hóa những ý tưởng lớn hơn. Vì vậy ma nhóm đã quyết định chọn
đề tai “Điều Khiển và Giám Sát Thiết Bị Điện Trong Nhà”. Mạch có các chức
năng như tự động bật, tắt thiết bị thông qua cảm biến, thao tác đóng, ngắt bằng tay
qua contact hoặc điều khiển gián tiếp từ máy tính, đồng thời hiển thị trạng thái trên
LCD va trên giao diện của máy tính, …
Tuy đã cố gắng thực hiện đồ án trong sự nghiêm túc va trách nhiệm nhất,
nhưng do điều kiện về kiến thức cũng như khả năng nghiên cứu còn hạn chế nên
không thể tránh khỏi những sai phạm va thiếu sót. Rất mong nhận được những ý
kiến đóng góp tích cực từ thầy cô va các bạn.

Mục lục
Trang
Phần A

GIỚI THIỆU...........................................................................................i

Trang bìa.............................................................................................................. iii


Trang 3
Điều khiển thiết bị điện trong nha
Trang chấm ĐAMH của GVHD...........................................................................iii
Lời cảm ơn……………………………………………………………………….iv
Lời nói đầu............................................................................................................v
Mục lục................................................................................................................ vi
Liệt kê bảng.......................................................................................................viii
Liệt kê hình........................................................................................................viii
Phần B

NỘI DUNG............................................................................................1

Chương 1 GIỚI THIỆU.....................................................................................2
Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT.....................................................................20
Chương 3 PHẦN CỨNG.................................................................................22
Chương 4 PHẦN MỀM...................................................................................25
Chương 5 KẾT QUẢ.......................................................................................28
Chương 6 KẾT LUẬN.....................................................................................30
Phần C

PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................31

MÃ NGUỒN CHƯƠNG TRÌNH.....................................................................32
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................50


Trang 4
Điều khiển thiết bị điện trong nha

Liệt kê bảng
Liệt kê hình

Phần A
NỘI DUNG


Trang 1
Điều khiển thiết bị điện trong nha

Chương 1
GIỚI THIỆU
1.1

Mục Tiêu Đề Tài
Đứng trước những thách thức lớn trong việc tiết kiệm năng lượng điện,
vấn đề mang ý nghĩa quốc gia, đồng thời nâng cao tính tự động hóa trong lĩnh
vực điều khiển - một trong những nhân tố quyết định sự phát triển của đất nước,
nhóm thực hiện đề tai “Điều Khiển Va Giám Sát Thiết Bị Điện Trong Nha” với
mục đích thực hanh một trong những ứng dụng quan trọng của nganh công
nghiệp điều khiển thiết bị. Để thực hiện được điều đó, nhóm thực hiện đã đưa ra

một số mục tiêu :
-

Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của cảm biến PIR va quang trở.
Tìm hiểu chip vi xử lý AT89C51 va phần mềm giao tiếp C#
Xây dựng thuật toán kết nối nhận, gửi va điều khiển thiết bị .
Viết chương trình truyền, nhận va điều khiển cho vi xử lý qua cổng COM
Xây dựng giao diện điều khiển từ máy tính.

1.2
Nhiệm Vụ Đề Tài
Thiết kế va thi công mạch thực hiện các chức năng:
-

-

Tự động :
 Đèn hanh lang tự động bật khi trời tối, va tắt khi trời sáng.
 Đèn phòng tự động bật khi có người đến va tắt khi không có
người.
Thủ công: Bật tắt thiết bị bằng tay thông qua contact được gắn trên board .
Man hình LCD trên mạch hiển thị đầy đủ trạng thái thiết bị.
Giao tiếp máy tính qua cổng COM - Trên giao diện máy tính
 Hiển thị trạng thái thiết bị .
 Bật tắt gián tiếp thiết bị thông qua các nút nhấn.

1.3
Giới Thiệu Tổng Quan Nội Dung Các Chương
Tai liệu được chia thanh 5 chương va được sắp xếp như sau :
Chương 1 Giới Thiệu : trình bay tổng quan nội dung chính trong đề tai – những vấn

đề ma sẽ được đề cập đến trong toan bộ bai viết.
Chương 2 Cơ Sở Lý Thuyết : chương nay sẽ đi sâu về lý thuyết vi điều khiển, về
cảm biến cũng như tìm hiểu những linh kiện cần thiết lam cơ sở để thực hiện mạch
đồ án.

Chương 1 Giới thiệu


Trang 2
Điều khiển thiết bị điện trong nha
Chương 3 Thiết Kế Phần Cứng : cung cấp các thông tin bao gồm sơ đồ khối, chức
năng các khối va những tính toán cụ thể để thiết kế phần cứng cho mạch.
Chương 4 Thiết Kế Phần Mềm : tập trung nghiên cứu lưu đồ giải thuật trên vi điều
khiển va thiết kế giao diện cho chương trình giao tiếp máy tính.
Chương 5 Kết Luận Va Hướng Phát Triển : bao gồm kết quả thực hiện, ưu, nhược
điểm va hướng phát triển của đồ án.

Chương 1 Giới thiệu


Trang 3
Điều khiển thiết bị điện trong nha

Chương 1
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Tóm tắt lịch sử phát triển 8051:
Năm 1981 hãng Intel cho ra mắt một bộ vi điều khiển được gọi la 8051. Bộ
vi điều khiển nay có 128 byte RAM, 4K byte ROM, 2 bộ định thời, một cổng nối
tiếp va 4 cổng 8 bit. Tất cả đều được tích hợp trên một chip. Lúc bấy giờ bộ vi điều
khiển như vậy được coi la “hệ thống trên chip”. 8051 la bộ xử lý 8 bit, tức la CPU

chỉ có thể lam việc với 8 bit dữ liệu. Dữ liệu lớn hơn 8 bit được chia thanh các dữ
liệu 8 bit để xử lý. 8051 có tất cả 4 cổng vao ra, mỗi cổng rộng 8 bit (xem bảng
Thông số của 8051). 8051 có thể có một ROM trên chip cực đại la 64Kbyte. Tuy
nhiên, lúc đó các nha sản xuất đã cho xuất xưởng chỉ 4 Kbyte ROM trên chip.
Thông số của 8051:
Đặc tính
ROM
RAM
Bộ định thời
Chân vào/ra
Cổng nối tiếp
Nguồn ngắt

Số lượng
4 Kbyte
128 byte
2
32
1
6

IC 8051 đã trở nên phổ biến sau khi Intel cho phép các nha sản xuất khác sản
xuất va bán bất kỳ dạng biến thể nao của 8051 ma họ muốn với điều kiện họ phải để
mã chương trình tương thích với 8051. Từ đó dẫn đến sự ra đời của nhiều phiên bản
của 8051 với các tốc độ khác nhau va dung lượng ROM trên các chip khác nhau.
Tuy nhiên, điều quan trọng la mặc dù có nhiều biến thể của 8051, như khác nhau về
tốc độ va dung lượng nhớ ROM trên chip, nhưng tất cả các lệnh đều tương thích với
Chương 2 Cơ sở lý thuyết

Trang 4
Điều khiển thiết bị điện trong nha
8051 ban đầu. Điều nay có nghĩa la, nếu chương trình được viết cho một phiên bản
8051 nao đó thì cũng sẽ chạy được với mọi phiên bản khác không phụ thuộc vao
hãng sản xuất.

VI.1.1 Bộ vi điều khiển 8051:
Bộ vi điều khiển 8051 la thanh viên đầu tiên của 8051. Hãng Intel ký hiệu la
MCS51. Có 2 bộ vi điều khiển thanh viên khác của 8051 la 8052 va 8031:
 Bộ vi điều khiển 8052:
8052 la một thanh viên của họ 8051. 8052 có tất cả các thông số kỹ thuật của
8051, ngoai ra còn có thêm 128 byte RAM, 4K ROM va một bộ định thời nữa. Như
vậy, 8052 có tổng cộng 256 byte RAM, 8 Kbyte ROM(8051 có 4K byte ROM) va 3
bộ định thời.
Thông số các thành viên họ 8051:
Đặc tính
8051
8052
8031
ROM trên chip (byte)
4K
8K
0K
RAM (byte)
128
256
128
Bộ định thời
2
3

2
Chân vào/ra
32
32
32
Cổng nối tiếp
1
1
1
Nguồn ngắt
6
8
6
8051 la trường hợp riêng của 8052. Mọi chương trình viết cho 8051 đều chạy
được trên 8052, nhưng điều ngược lại la không đúng.
 Bộ vi điều khiển 8031:
8031 la một thanh viên khác của họ 8051. Chip nay thường được coi la 8051
không có ROM trên chip. Để có thể dùng được chip nay cần phải bổ xung ROM
ngoai chứa chương trình cần thiết cho 8031. 8051 có chương trình ở ROM trên chip
bị giới hạn đến 4K byte, còn ROM ngoai của 8031 thì có thể lên tới 64 Kbyte. Tuy
nhiên, để có thể truy cập hết bộ nhớ ROM ngoai cần dùng thêm 2 cổng, do vậy chỉ
còn lại 2 cổng để sử dụng. Nhằm khắc phục vấn đề nay, chúng ta có thể bổ sung
thêm cổng vao/ra cho 8031.
Chương 2 Cơ sở lý thuyết


Trang 5
Điều khiển thiết bị điện trong nha
VI.1.2 Các phiên bản của 8051:
IC8051 la thanh viên phổ biến nhất của họ 8051, tuy nhiên chúng ta sẽ không

thấy nguyên phần ký hiệu số “8051” trên chip. Sở dĩ như vậy la do 8051 có nhiều
phiên bản.
 Bộ vi điều khiển 8751:
Chip 8751 chỉ có 4 Kbyte bộ nhớ UV-EPROM trên chip. Để sử dụng chip
nay cần có bộ đốt PROM va bộ xóa UV-EPROM. Do ROM trên chip của 8751 la
UV-EPROM, nên cần phải mất 20 phút để xóa trước khi được lập trình. Vì đây la
quá trình mất nhiều thời gian nên nhiều nha sản xuất đã cho ra mắt phiên bản Flash
ROM va UV-ROM. Ngoai ra còn có nhiều phiên bản với các tốc độ khác nhau.
 Bộ vi điểu khiển AT8951 của Atmel Corporation:
AT8951 la phiên bản 8051 có ROM trên chip la bộ nhớ Flash. Phiên bản nay
rất thích hợp cho các ứng dụng nhanh vì bộ nhớ Flash có thể được xóa trong vai
giây.
Các phiên bản của 8051 của Atmel (Flash ROM):
Ký hiệu
ROM RAM Chân I/O Timer
Ngắt Vcc Đóng vỏ
AT89C51
4K
128
32
2
6
5V
40
AT89LV51
4K
128
32
2
6

3V
40
AT89C1051
1K
64
15
1
3
3V
20
AT89C2051
2K
128
15
2
6
3V
20
AT89C52
8K
128
32
3
8
5V
40
AT89LV52
8K
128
32

3
8
3V
40
Thông số về kiểu đóng vỏ va tốc độ của bộ vi điều khiển cũng được thể hiện
ở ký hiệu.Ví dụ:
Từ bảng trên ta thấy chữ C đứng trước số 51 ở ký hiệu AT89C51-12PC la để
chỉ công nghệ CMOS(tiêu thụ năng lượng thấp), “12” để chỉ tốc độ 12MHz va “P”
la kiểu đóng vỏ DIP, va chữ “C” cuối cùng la ký hiệu cho thương mại(ngược với
chữ M la quân sự). AT89C51-12PC rất thích hợp cho các thử nghiệm của học sinh –
sinh viên.
 Bộ vi điểu khiển DS5000 của hãng Dallas Semiconductor:
Chương 2 Cơ sở lý thuyết


Trang 6
Điều khiển thiết bị điện trong nha
Một phiên bản phổ biến khác nữa của 8051 la DS5000 của hãng Dallas
Semiconductor. Bộ nhớ ROM trên chip của DS5000 la NV-RAM. DS5000 có khả
năng nạp chương trình vao ROM trên chip trong khi nó vẫn trong hệ thống ma
không cần phải lấy ra. Cách thực hiện la dùng qua cổng COM của máy tính. Đây la
một điểm mạnh rất được ưa chuộng. Ngoai ra, NV-RAM còn có ưu việt la cho phép
thay đổi nội dung ROM theo từng Byte.
Các phiên bản 8051 của hãng Dallas Semiconductor:

Ký hiệu
DS5000-8
DS5000-

ROM

8K

RAM
128

Chân I/O
32

Timer
2

Ngắt
6

Vcc
5V

Đóng vỏ
40

32K
128
32
2
6
5V
40
32
DS5000-8
8K

128
32
2
6
5V
40
DS5000-8
32K
128
32
2
6
3V
40
Lưu ý đồng hồ thời gian thực RTC khác với bộ định thời Timer. RTC tạo va
lưu giữ thời gian của ngay (giờ, phút, giây) va ngay tháng (ngay, tháng, năm) kể cả
khi tắt nguồn.
Còn có nhiều phiên bản DS5000 với những tốc độ va kiểu đóng gói khác
nhau. Ví dụ: DS5000-8-8 có 8K NV-RAM va tốc độ 8MHz. Thông thường DS50008-12 hoặc DS5000T-8-8 thì thích hợp cho các nghiên cứu, thử nghiệm của sinh
viên.
Phiên bản OPT của 8051:
Phiên bản OPT (One Time Programmable) của 8051 la các chip 8051 có thể
lập trình được 1 lần va được nhiều hãng sản xuất khác nhau cung cấp. Các phiên
bản Flash va NV-RAM thường được dùng để phát triển sản phẩm mẫu. Khi sản
phẩm mẫu được hoan tất thì phiên bản OPT của 8051 được dùng để sản xuất hang
loạt vì giá thanh trên một đơn vị sản phẩm sẽ rẻ hơn nhiều.
2.2 Khảo sát họ vi điều khiển 89C51:
2.2.1 Giới thiệu cấu trúc phần cứng họ MSC-51(89C51):
Chương 2 Cơ sở lý thuyết

Trang 7
Điều khiển thiết bị điện trong nha
Đặc điểm va chức năng hoạt động của IC MSC-51 hoan toan tương tự nhau.
Ở đây giới thiệu IC 8951 la một họ IC vi điều khiển do hãng Intel của Mỹ sản xuất.
Chúng có những đặc điểm như sau:
Các đặc điểm của 8951 được tóm tắt như sau:
 4 Kbyte ROM bên trong.
 128 Byte RAM nội.
 4 Port xuất nhập (I/O) 8 bit.
 2 bộ định thời 16 bit.
 Mạch giao tiếp nối tiếp.
 64 Kbyte vùng nhớ mã ngoai.
 64 Kbyte vùng nhớ dữ liệu ngoai.
 Bộ xử lý bit (thao tác trên các bit riêng rẽ).
 210 vị trí nhớ được định địa chỉ, mỗi vị trí 1 bit.
 Nhân/chia trong 4s.
2.2.2 Khảo sát sơ đồ chân 8951, chức năng từng chân:
2.2.2.1 Sơ đồ chân 8951:

Chương 2 Cơ sở lý thuyết


Trang 8
Điều khiển thiết bị điện trong nha

3
3
3
3

3
3
3
3

9
8
7
6
5
4
3
2
1
2
3
4
5
6
7
8

19
18
31
9
40

P
P

P
P
P
P
P
P

0
0
0
0
0
0
0
0

.0
.1
.2
.3
.4
.5
.6
.7

P
P
P
P
P

P
P
P

1
1
1
1
1
1
1
1

.0
.1
.2
.3
.4
.5
.6
.7

/A
/A
/A
/A
/A
/A
/A
/A

D
D
D
D
D
D
D
D

XTA L1
XTA L2

0
1
2
3
4
5
6
7

P
P
P2
P2
P2
P2
P2
P2

2 .0 /A 8
2 .1 /A 9
.2 /A 1 0
.3 /A 1 1
.4 /A 1 2
.5 /A 1 3
.6 /A 1 4
.7 /A 1 5

P 3 .0 /R XD
P 3 .1 /T XD
P 3 .2 /IN T 0
P 3 .3 /IN T 1
P 3 .4 /T 0
P 3 .5 /T 1
P 3 .6 /W R
P 3 .7 /R D
A L E /P R O G
PSEN

2
2
2
2
2
2
2
2

1
2
3
4
5
6
7
8

1
1
1
1
1
1
1
1

0
1
2
3
4
5
6
7

30
29

E A /V P P
R ST

GND

VC C
AT89C 51

20
0

Hình 6.2 – Sơ đồ chân của AT89C51
2.2.2.2 Chức năng các chân của 8951:
8951 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập. Trong đó có
24 chân có tác dụng kép (có nghĩa 1 chân có 2 chức năng), mỗi đường có thể hoạt
động như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc la thanh phần của các
Bus dữ liệu va Bus địa chỉ.
Các Port của 8951:
 Port 0:
Port 0 la port có 2 chức năng ở các chân 32 -> 39 của 8951. Trong các thiết
kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường I/O. Đối với
các thiết kế cỡ lớn có bộ nhớ mở rộng, nó được kết hợp giữa Bus địa chỉ va Bus dữ
liệu.
Chương 2 Cơ sở lý thuyết


Trang 9
Điều khiển thiết bị điện trong nha

Hình 6.3 - Cấu trúc chính bên trong chip 8051

 Port 1:
Port 1 la port I/O trên các chân 1 -> 8. Các chân được ký hiệu P1.0, P1.1,…,
P1.7 có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoại vi nếu cần. Port 1 không có các
chức năng khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên
ngoai.
 Port 2:
Chương 2 Cơ sở lý thuyết


Trang 10
Điều khiển thiết bị điện trong nha
Port 2 la port có tác dụng kép trên các chân 21 -> 28 được dùng như các
đường xuất nhập hoặc la Byte cao của Bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ nhớ
mở rộng.
 Port 3:
Port 3 la port có tác dụng kép trên các chân 10 -> 17. Các chân của port nay
có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tính đặc biệt
của 8951 như ở bảng sau:

Bit
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7

Tên

RxD
TxD

T0
T1

Chức năng chuyển đổi
Dữ liệu nhận cho port nối tiếp.
Dữ liệu phát cho port nối tiếp.
Ngắt bên ngoai 0
Ngắt bên ngoai 1
Ngõ vao của timer/couter 0.
Ngõ vao của timer/couter 1.
Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoai.
Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoai.

Các ngõ tín hiệu điều khiển:
 Ngõ tín hiệu PSEN (Program Store Enable):
PSEN la tín hiệu ngõ ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương
trình mở rộng thường được nối đến chân (Output Enable) của Eprom cho phép đọc
các Byte mã lệnh.
PSEN ở mức thấp trong thời gian MicroController 8951 lấy lệnh. Các mã
lệnh của chương trình được đọc từ Eprom qua Bus dữ liệu va được chốt vao thanh
ghi lệnh bên trong 8951 để giải mã lệnh. Khi 8951 thi hanh chương trình trong
ROM nội PSEN sẽ ở mức logic 1.
 Ngõ tín hiệu điều khiển chốt địa chỉ ALE (Address Latch Enable):
8951 sử dụng chân 30 để xuất tín hiệu cho phép chốt địa chỉ ALE(Address
Latch Enable) dể giải đa hợp (Demultiplexing) Bus địa chỉ va Bus dữ liệu. Tín ALE
Chương 2 Cơ sở lý thuyết

Trang 11
Điều khiển thiết bị điện trong nha
có tần số bằng 1/6 tần số của mạch dao động bên trong chip vi điều khiển. Nếu
mạch dao động có tần số 12MHz, tín hiệu ALE có tần số 2MHz. Chân ALE còn
được dùng để nhận xung ngõ vao lập trình cho Eprom trên chip đối với các phiên
bản của 8951 có Eprom.
 Chân truy xuất ngoài EA( External Access):
Ngõ vao nay (chân 31) có thể được nối với Vcc(logic 1) hoặc với GND(logic
0). Nếu chân nay nối lên Vcc thì 8951 thực thi chương trình trong Rom nội(chương
trình nhỏ hơn). Nếu chân nay nối với GND( va chân PSEN cũng ở logic 0) thì 8951
sẽ thi hanh chương trình từ bộ nhớ mở rộng.
Nếu chân AE ở logic 0 đối với 8051/8052. Rom nội bên trong chip được vô
hiệu hóa. Các phiên bản Eprom của 8051 còn sử dụng chân EA lam chân nhận điện
áp cấp điện 21V(Vpp) cho việc lập trình Eprom nội(nạp Eprom).
 Chân RESET(RST):
Ngõ vao RST ở chân số 9 la ngõ vao xóa chính (Master Reset) của 8051
dùng để thiết lập lại trạng thái ban đầu cho hệ thống hay gọi la Reset hệ thống. Các
thanh ghi bên trong được nạp những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống.
 Các chân XTAL1 và XTAL2:
Mạch dao động bên trong chip 8051 được ghép với thạch anh bên ngoai ở 2
chân XTAL1(chân 19) va XTAL2(chân 18). Tần số thạch anh thường sử dụng cho
8951 la khoảng 12MHz (11.0592 MHz).
 Các chân nguồn:
8051 sử dụng nguồn đơn +5V. Vcc được nói vao chân 40 va Vss (GND)
được nối vao chân 20.
2.2.3 Tổ chức bộ nhớ:
Hầu hết các bộ vi xử lý (CPU) đều có không gian nhớ chung cho dữ liệu va
chương trình.

Chương 2 Cơ sở lý thuyết


Trang 12
Điều khiển thiết bị điện trong nha
Bộ nhớ nội trong chip bao gồm ROM (chỉ có 8051/8052) va RAM. RAM
trên chip bao gồm vùng RAM đa chức năng, vùng RAM với từng bit được định địa
chỉ (gọi tắt la RAM định địa chỉ bit), các dãy (Bank) thanh ghi va các thanh ghi có
chức năng đặc biệt SFR( Special Function Register).
2.2.3.1 Vùng Ram đa mục đích:
Vùng Ram đa mục đích có 80 byte đặt ở địa chỉ từ 30H đến 7FH, bên dưới
vùng nay từ địa chỉ 00H đến 2FH la vùng nhớ có thể sử dụng tương tự. Bất kỳ vị trí
nhớ nao trong vùng Ram đa mục đích đều có thể truy xuất tự do bằng cách sử dụng
các kiểu định địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp (MOV A,5FH).
Một byte dữ liệu bằng cách dùng kiểu định địa chỉ trực tiếp để xác định vị trí
nguồn(nghĩa la địa chỉ 5FH).
Vùng Ram đa mục đích còn có thể được truy xuất bằng cách dùng kiểu định
chỉ gián tiếp qua các thanh ghi R0, R1.
Bảng biểu diễn vùng RAM và thanh ghi có chức năng đặc biệt:
Địa chỉ
byte

Địa chỉ bit

7F

Địa chỉ
byte

Địa chỉ bit

FF

RAM đa dụng

30
2F 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78

Chương 2 Cơ sở lý thuyết

F0 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0

B

E0 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0

ACC

D0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

PSW

B8 -

-

- BC BB BA B9 B8

IP

Trang 13
Điều khiển thiết bị điện trong nha
2E 77 76 75 74 73 72 71 70

B0 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0

P.3

A8 AF

AC AB A A9 A8
A

IE

A0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0

P2

2D 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68
2C 67 66 65 64 63 62 61 60
2B 5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58
2A 57 56 55 54 53 52 51 50
29 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48
28 47 46 45 44 43 42 41 40

99

Không được địa chỉ hóa bit

SBUF

27 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38

98 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98 SCON

26 37 36 35 34 33 32 31 30
25 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28

90 97 96 95 94 93 92 91 90

P1

24 27 26 25 24 23 22 21 20
23 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18

8D

Không được địa chỉ hóa bit

TH1

22 17 16 15 14 13 12 11 10

8C

Không được địa chỉ hóa bit

TH0

21 0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08

8B

Không được địa chỉ hóa bit

TL1

20 07 06 05 04 03 02 01 00

8A

Không được địa chỉ hóa bit

TL0

1F

89

Không được địa chỉ hóa bit

TMO
D

BANK 3
18
17
10

0F
08

88 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88 TCON
BANK 2

BANK 1

07

Bank thanh ghi 0

00

(mặc định cho R0 -R7)
RAM

Chương 2 Cơ sở lý thuyết

87

Không được địa chỉ hóa bit

PCON

83

Không được địa chỉ hóa bit

DPH

82

Không được địa chỉ hóa bit

DPL

81

Không được địa chỉ hóa bit

SP

80 87 86 85 84 83 82 81 80
Thanh ghi có chức năng đặc
biệt

P0


Trang 14
Điều khiển thiết bị điện trong nha
Byte address, bit address: địa chỉ byte, địa chỉ bit.
Genaral purpose RAM: Vùng RAM đa mục đích.
Bank : dãy.
Default Register Bank for R0-R7: Dãy thanh ghi mặc định R0 đến R7.
Special Function Register: Các thanh ghi chức năng đặc biệt.
Not Bit Addressable: Không định địa chỉ bit.
2.2.3.2 Vùng RAM định địa chỉ Bit:
8051 chứa 210 vị trị bit được định địa chỉ trong đó 128 bit chứa trong các

byte ở địa chỉ từ 20H đến 2FH(16 byte*8 bit = 128 bit), còn lại chứa trong các
thanh ghi đặc biệt.
Ý tưởng truy xuất các bit riêng rẽ thông qua phần mềm la một đặc trưng
mạnh của hầu hết các bộ vi điều khiển. Các bit có thể SET, CLEAR, AND, OR …
bằng một lệnh đơn. Hầu hết các bộ vi xử lý yêu cầu một chuỗi lệnh đọc – sửa – ghi
để nhận được cùng một kết quả. Ngoai ra 8051 còn có Port xuất/nhập có thể định
địa chỉ từng bit, điều nay lam đơn giản việc giao tiếp bằng phần mềm với các thiết
bị xuất/nhập đơn bit.
8051 có 128 vị trí bit được định địa chỉ va có nhiều mục đích ở các byte có
địa chỉ từ 20H đến 2FH. Các địa chỉ nay được truy xuất như la các byte hay các bit
tùy thuộc vao từng lệnh cụ thể.
2.2.3.3 Các dãy thanh ghi:
32 vị trí thấp nhất của bộ nhớ nội chứa trong các dãy thanh ghi của 8051, hỗ
trợ 8 thanh ghi từ R0-R7 thuộc dãy 0(bank 0), dãy mặc định sau khi Reset hệ thống.
Các thanh ghi nay ở các địa chỉ từ 00H đến 07H.
Các lệnh sử dụng các thanh ghi từ R0-R7 la các lệnh ngắn va thực hiện
nhanh hơn so với các lệnh tương đương sử dụng kiểu định địa chỉ trực tiếp. Các giá
trị dữ liệu thường được sử dụng nên chứa ở một trong các thanh ghi nay.
Chương 2 Cơ sở lý thuyết


Trang 15
Điều khiển thiết bị điện trong nha
Dãy thanh ghi đang được sử dụng gọi la dãy thanh ghi tích cực. Dãy thanh
ghi tích cực có thể được thay đổi bằng cách thay đổi các bit chọn dãy trong từ trạng
thái chương trình PSW, ý tưởng các dãy thanh ghi cho phép chuyển đổi ngữ cảnh
nhanh va có hiệu quả ở những nơi ma các phần riêng rẽ của phần mềm sử dụng một
tập thanh ghi riêng, độc lập với các phần khác của phần mềm.

2.2.3.4 Các thanh ghi có chức năng đặc biệt:

Các thanh ghi nội của 8951 được truy xuất ngầm định bởi bộ lệnh. Các thanh
ghi trong 8951 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 va thanh ghi lệnh vì
các thanh ghi nay hiếm khi bị tác động trực tiếp). Cũng như R0 đến R7, 8951 có 21
thanh ghi có chức năng đặc biệt ở vùng trên của RAM nội từ địa chỉ 80H đến FFH.
Chú ý: Tất cả 128 địa chỉ từ 80H đến FFH không được định nghĩa, chỉ có 21
thanh ghi có chức năng đặc biệt được định nghĩa sẵn các địa chỉ.
Ngoại trừ thanh ghi A có thể truy xuất ngầm như đã nói, đa số các thanh ghi
có chức năng đặc biệt SFR có thể địa chỉ hóa từng bit hoặc byte.
a. Thanh ghi điều khiển nguồn PCON (Power Control Register):
Thanh ghi điều khiển công suất (PSON) ở địa chỉ 87H chứa nhiều bit điều
khiển.
Ký hiệu: PCON
Chức năng: điều khiển nguồn va các đặc trưng khác.
Địa chỉ byte: 87H
Định địa chỉ bit: không.
Thanh ghi PCON:
SMOD

–

–

–

GF1

GF0

PD

IDL

7

6

5

4

3

2

1

0

Định nghĩa bit:
Ký hiệu

Chương 2 Cơ sở lý thuyết

Mô tả


Trang 16
Điều khiển thiết bị điện trong nha
SMOD

Tăng gấp đôi tốc độ baud. Nếu bộ định thời 1 được dùng để tạo ra tốc độ baud va SMOD =1,
tốc độ baud được tăng gấp đôi khi port nối tiếp được sử dụng ở các chế độ 1,2 hoặc 3.

–

Dự trữ

–

Dự trữ

–

Dự trữ

GF1

Bit cờ đa mục đích 1

GF0

Bit cờ đa mục đích 0

PD

Bit chế độ nguồn giảm, việc Set bit nay lên 1 tác động đến thao tác nguồn giảm trong các
phiên bản CMOS của 8051.

IDL

Bit chế độ nghỉ. Việc Set bit nay tác động đến thao tác của chế độ nghỉ trong các phiên bản
CMOS của 8051.

b. Thanh ghi điều khiển bộ định thời/bộ đếm TCON ( Timer/Counter Control
Register):
Thanh ghi nay bao gồm các bit trạng thái va các bit điều khiển bởi Timer 0,
Timer 1. Thanh ghi TCON có bit định vị.
Ký hiệu: TCON
Chức năng: điều khiển bộ định thời/bộ đếm.
Địa chỉ byte: 88H
Định địa chỉ bit: có.
TF1
7

TR1

TF0

TR0

IE1

IT1

IE0

IT0

6

5

4

3

2

1

0

Định nghĩa bit:
Ký hiệu

Vị trí

Địa chỉ

Mô tả

TF1

TCON.7

8FH

Cờ tran bộ định thời 1. Được Set bởi phần cứng khi bộ
định thời/đếm bị tran, được xóa bởi phần mềm hoặc

phần cứng khi trình phục vụ ngắt được trỏ đến.

TR1

TCON.6

8EH

Bit điều khiển bô định thời 1 hoạt động. Được Set/Clear bởi phần
mềm để điều khiển bộ định thời 11 hoạt động hoặc ngưng hoạt
động.

TF0

TCON.5

8DH

Cờ tran bộ định thời 0

TR0

TCON.4

8CH

Bit điều khiển bộ định thời 0 hoạt động.

Chương 2 Cơ sở lý thuyết

Trang 17
Điều khiển thiết bị điện trong nha
Cờ ngắt ngoai 1 tác động cạnh. Được Set bởi phần cứng khi phát
hiện có ngắt ngoai tác động cạnh, được xóa bởi phần cứng khi
ngắt được xử lý.

IE1

TCON.3

8BH

IT1

TCON.2

8AH

Bit điều khiển chọn ngắt. Được Set/Clear để xác định ngắt ngoai
thuộc loại tác động cạnh xuống hay tác động mức thấp.

IE0

TCON.1

89H

Cờ ngắt ngoai 0 tác động cạnh.

IT0

TCON.0

88H

Bit điều khiển chọn loại ngắt.

c. Thanh ghi TMOD (Timer/Counter Mode Control Register):
Thanh ghi nay gồm 2 nhóm 4 bit: 4 bit thấp đặt mode hoạt động cho Timer 0
va 4 bit cao đặt mode hoạt động cho Timer 1.
Ký hiệu: TMOD
Chức năng: điều khiển chọn chế độ định thời/bộ đếm.
Địa chỉ byte: 89H
Định địa chỉ bit: không.
Timer 1

Timer 0

GATE

C/T

M1

M0

GATE

C/T

M1

M0

7

6

5

4

3

2

1

0

Định nghĩa bit:
Ký hiệu

Mô tả

GATE

Bit điều khiển cổng. Khi bit TRx trong TCON được Set bằng 1 va GATE = 1, bộ định
thời/đếm chỉ hoạt động trong khi chân INTx ở mức cao(điều khiển cứng). Khi bit GATE = 0,

bộ định thời/đếm chỉ hoạt động trong khi chân TRx ở mức cao(điều khiển mềm).

C/T

Bit chọn chức năng đếm hay định thời cho bộ định thời/đếm. Khi C/T = 0, bộ định thời/đếm
hoạt động định thời(dùng xung Clock nhận từ ngõ vao Tx).

M1

Bit chọn chế độ.

M0

Bit chọn chế độ.

Hai bit M1,M0 dùng để chọn mode Timer 0 va Timer 1:
M1

M0

Chế độ

Chương 2 Cơ sở lý thuyết

Mô tả