Ứng dụng họ VĐK 8051 ghép nối 4 LED bảy thanh để hiện thị số đo tốc độ động cơ dùng Encoder có 100 xung/vòng, khoảng đo [0-2500]v/p.

Bộ Công THƯƠNG
Trờng ĐH Công nghiệp Hà Nội
Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
BI TP LN MễN: VXL & VK
H v tờn HS-SV : Nhúm 7
Lp : H TH1
Khoỏ : 5 Khoa : in..
Giỏo viờn hng dn : Phm Vn Hựng
NI DUNG TI
ng dng h VK 8051 ghộp ni 4 LED by thanh hin th s o tc ng c
dựng Encoder cú 100 xung/vũng, khong o [0-2500]v/p.
PHN THUYT MINH
CHNG 1- KHI QUT CHUNG
CHNG 2- THIT K PHN CNG
CHNG 3- XY DNG CHNG TRèNH IU KHIN
CHNG 4- TNG KT
GIO VIấN HNG DN
Phm Vn Hựng
MC LC
1
 
LỜI NÓI ĐẦU
 !"#$%&'()*&+!,)-().
/0111*&/2(345!6(!(#7!817((3.89:;+
(!&<("*&+!,1!0(=!>/&"6(?"*&+!,!/+!$>
<@(3A!@!B!2@"C(!D(+D(E!F!.DC).(D@(!D(45.""
-(=!)"!'(7-*-:G.(3."6<@(3A!)$@!$!>)
+H-7I5!!'@!</21!JK:.-!.",&+!,
-7((!D-!!'(5!"/29:;373L)+!ME

$(D,(/27I5!)(N-!.(7.!OP
 !"#./0"*&+!,(3.!M!6@"M
BN(!D()-7((3.88(!,+,D"6,&+!,).)!,(!5(
77O1CQ&N&+!$>@9!!)7I5!)!=!%111
,&+!,L(!,!6-A!+!(((3.M"61
R3.4(<@C)!ST-(!D(+D-!."!,(!5(7
7OU:;!@"*&+!,VWXY!Z@[\](!!"CQ&N&
.(7(3.+!.$^W_`XWWa"b@"8$!4.(71c(<@C?
!ST-8[!/O!=!!/&
CHƯƠNG 1- KHÁI QUÁT CHUNG
CHƯƠNG 2- THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
CHƯƠNG 3- XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN
CHƯƠNG 4- TỔNG KẾT
C#!/C:d(<(A!?(!N.R!1!->BLS@e
!ST-!.(!!1R&!Q):.(!0"+D(!9?
!ST-f!!D)4(<@C!g!gf!*&(!D&8(1\-+=!
(!NM(!M$-)S@e"!h4$.(!Q-!.4(<@C(!Q-!.
(!61
2
 
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

3
 





CHƯƠNG 1- KHÁI QUÁT CHUNG
1.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ĐỀ TÀI
R3.!M!6@8!&"(3.!-)%=!6@)M(3A!)8
3Q)8!*&M"6)!6-";(!#(DQ&N&.(77O)&8$!
4.,/0"<!!8(!,!<4D("*&!h!1.3)f8(!,+D(!2@
.(7",&!h!-7(!(#7i(!Mj&47*&+!,kl1
mnT3"..(.3
n&+!.)(8(!,!,(!5(77Oj&\](!!)(3&*!,(!5(7
Q-(=!)(!Mj&-(=!,&+!,(77O)!.o(!M4.(7
4pf4TT@1

4
 
1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ
m8q@!/O@!@:B,.(7?"fj&+!!&)(B(E".-;
=!U:;,8(!,./2(7"fj&7O!=!%!'(
1.2.1. Phương pháp đo tiếp xúc
r@!/O@!@s!'((3.@!/O@!@.3@-1R7"fj&?
"<(N.t/2$-4D!&,I(!!(=!6&6)(=!6&t/2
(!D(45@!r(=!"!,(!51!/O@!@."d/2U:;(!/0%&Q
!/!?D&:B!.!J"<(8"<(j&(!'@(E`W3@-D`W1WWW
3@-1n#4'(2?@!/O@!@.(7j&?($@!;(!&73'(!*&
".#(D@%S1.3)@!/O@!@.+!M(!,.!.!J"<(8+=!
(!/C!F1D&!/(7"fj&j&C$-4Dt45(3/2(3.1
7O8T.:T3YWW%&
Y1`1`1!/O@!@.+!M(D@%Si.3@-4p@!$j&l
R7"fj&t/2.4p!.(!0?!B-(@!$%("<(
N.1R!D(45t@!(3Y!B-(!.)!B-(!t45@!$
%("<(N.4u('-@!$j&/2:(3Q"<(N.1m!SK3p
+!.$!C!'(J('-@!$j&"(!D(45.+!M"/2(j&qXW
l1
5
 
!/O@!@.t.'@!O@!/O@!@.(D@%S1R&!Q)+!M
@!$S.(s8(!,:/2('-@!$j&Q(3Q"<(N.1
$.`W3@-DYWW1WWW3@-
.+!M(D@%S
1.2.3. Phương pháp đo rpm sử dụng tần số chớp
Dựa vào nguyên lý của tần số chớp, các vật thể sẽ đứng yên trong mắt người quan sát
khi tần số chớp tốc độ cao đồng bộ với sự di chuyển của vật. Phương pháp đo này có
những đặc tính nổi bật hơn các phương pháp đo khác là:

Phương pháp đo có thể đo được cho những vật rất nhỏ hoặc đo được ở những nơi ta
không chạm đến được. Không cần thiết phải dán tấm phản quang lên vật cần đo. Ví dụ
như ta không cần thiết phải dừng lại quy trình sản xuất.
Dải đo: 30 rpm đến 20.000 rpm.
Ngoài ra, phương pháp đo này không chỉ đo được rpm mà nó còn có thể đo rung và
theo dõi chuyển động ví dụ như: các màng rung, màng loa
.#:;(N!C@
RU:;@!/O@!@.(D@%S
6
 
1.3. HỌ VI ĐIỀU KHIỂN 8051
1.3.1 Sơ lược về lịch sử ra đời
Bộ vi điều khiển (VĐK) 8051 ra đời năm 1981, là sảm phẩm của hãng Intel. Sau đó,
8051 đã trở nên phổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất khác sản xuất và bán
bất kỳ dạng biến thế nào của 8051 mà họ thích với điều kiện họ phải để mã lại tương
thích với 8051. Điều này dẫn đến sự ra đời nhiều phiên bản của 8051 với các tốc độ
khác nhau và dung lượng ROM trên chíp khác nhau được bán bởi hơn nửa các nhà sản
xuất. Điều này quan trọng là mặc dù có nhiều biến thể khác nhau của 8051 về tốc độ
và dung lương nhớ ROM trên chíp, nhưng tất cả chúng đều tương thích với 8051 ban
đầu về các lệnh. Điều này có nghĩa là nếu ta viết chương trình của mình cho một phiên
bản nào đó thì nó cũng sẽ chạy với mọi phiên bản bất kỳ khác mà không phân biệt nó
từ hãng sản xuất nào.
mo(=!O4$?VWXY1
Đặc tính Số lượng
vw(3Q!=@ [4(T
vx Y`V4(T
c75!(!0 `
m!r"._3 q`
mI(D@ Y
&g( y

c$`1Y1mo(=!O4$?VWXY1
1.3.2 Các hãng sản xuất vi điều khiển 8051
_c7"*&+!,xRVzXY(Ex(-Tm.3@.3(.
_c7"*&+!,nXWWW(E!LnT-.:&(.3
7
 
_{VWXY(EL!@
.3f$@!|-+!(Ex)nT-T)(3
")nT-:(.31
1.3.3 Cấu trúc họ vi điều khiển 8051
Cấu trúc 8051
8
 
Sơ đồ chân 8051
Chức năng:
- m!r[W:/O&X
- m!r`W'(i)l
- m!r`zin\l(=!6&*&+!,%&'(3?VWXY)8!.@!Z@!{
47!C."/2!&"C!rw\i.&(@&(l?\vw.,
!.@!Z@{4(T?!/O(3A!iur{6!_+!"C{
:J6&l1
- m!rqWix\l(=!6&*&+!,%&'(3?VWXY)8!.@!Z@+Q!
c&5!h"c&:J6&?.3(W1
- m!rqYi\xl/2/%&(!'@!.@!Z@!{47!C-L."C
VWXY1
- W(E!rqz_}q`(/O9!rW~W_}W~]
- Y(E!rY_}V(/O9"C!rY~W_}Y~]
- `(E!r`Y_}`V(/O9!r`~W_}`~]
- q(E!rYW_}Y](/O9!rq~W_}q~]
- vQIq8`!9>u-•!r!/(3Q!A!"t

- q1W€v%!r!<:J6&(D@+!.(D@"Cvn`q`imwl
- q1Y€R%@!r(3&*:J6&(D@+!.(D@vn`q`
- q1`€kRW(T3&@(W)g(.W1
- q1q€kRY(T3&@(Yg(.Y1
- q1[€RWR-T3WN&".(-T3W1
9
 
- q1X€RYR-T3YN&".(-T3Y1
- q1y€•v*&+!,!:J6&
- q1]€v*&+!,{:J6&
- m!rYV)Yz"C(!!!(.(!!-!:.7!."*&+!,)"
%UK1
- RN(!!!(!/0:B(3.9:;Y`!‚"YY1Wz`‚
i.(D@"CImwl)(N(`[!‚1
a. Cổng vào ra song song (I/O port)
8051 có 4 cổng vào ra song song có tên lần lượt là P0, P1, P2, P3 tất cả các
cổng này đều là cổng ra vào 2 chiều 8 bit. Các bít của mỗi cổng là một chân trên
chíp như vậy mỗi cổng sẽ có 8 chân trên chíp. Hướng dữ liệu dùng cổng đó làm
cổng ra hay cổng vào là độc lập giữa các cổng và giữa các chân trong cùng 1
cổng.
Các chân P0 không có điện trở treo cao (pullup resistor) bên trong, mạch lái
tạo mức cao chi có khi sử dụng cổng này với tính năng là bus dồn kênh địa chỉ
dữ liệu. Như vậy với chức năng ra thông thường, P0 là cổng ra open drain, với
chức năng vào, P0 là cổng cao trở. Nếu muốn sử dụng cổng P0 làm cổng vào/ra
thông dụng thì ta phải thêm trở tử 4K7 đến 10K. Các cổng P1, P2, P3 đều có
điện trở pullup bên trong, do đó có thể dùng với chức năng cổng vào/ra thông
thường mà không cần thêm điện trở bên ngoài.
b. Cổng truyền thông nối tiếp ( Serial Port) :
mI(D@(3.VWXY!?D&/2:B(3.9:;8Q&N&
(3&*(!M"C-(=!)!.o"CY"*&+!,+!1Qj&DI

(D@!?D&8`(!!!nmw"ncƒ„1.3)-7((!!!+!
(!!!mwi+!M!5!h4=(l84=(](Qnwj&5!(
7(3&*?I(D@8'@MQinw…Yl!+!Minw…Wl1
mI8o,-
- R3&*.M8! (-7((!0,-8(!,"E(3&*"E!<
:J6&1
- !/O(!9(3&*+!M47:J6&/2(3&*(!T.(E+=
(#1
- c76-(3&*!<:J6&*&8(Qncƒ„
- nmw(!!!4(/2:B,<@(3A!"68+!&:J6&)%
5!!D7-"6?I(3&*(!M(D@1
Bảng dưới đây mô tả chi tiết các bit khác nhau của thanh ghi SCON:
c( RQ 5!h m!9>
10
 
] nW z„ 5!!D7I(D@i4(Wl
y nY z\ 5!!D7I(D@i4(Yl
X n` z m!.@!Z@(3&*(!M%UK
[ v\ zm c=(!.@!Z@!<
q RcV zc nU:;(3.!D7`"q
` vcV zx nU:;(3.!D7`"q
Y Rk zz m0(3&*!</2&+!(3&*%.Y4(T
W vk zV m0!<!</2&+!!<?Y4(T
11
 
Các chế độ làm việc của cổng truyền thông
nW nY m!D7 !&:J6& R7c&:
W W W V_4(n!†(vT(T3 w(.3bY`
W Y Y V_4(ƒxvR mo(4u(-T3Yi‡l
Y W ` z_4(ƒxvR w(.3by[i‡l

Y Y q z_4(ƒxvR mo(4u(-T3Yi‡l
1.3.4. Timer trong 8051
- R-T3-7(!&• ˆ@_ˆ.@! M(N  -g(D@ "C !&)
!S!<(=!6&".-&%&!5@1 &!5@/2/".
ˆ@_ˆ.@(!9!'(,!M(N%&!5@1‰3?ˆ@_ˆ.@(!9!'(
-%&!5@!.ˆ@_ˆ.@(!9!is-"6!M(Nl)""1"111
- A-•(N+D(D@!M!.Q(-T38(Nt!.%&38(N
(N%&!5@!!.`

1‰3?(N&-%&!5@!.
ˆ@_ˆ.@4.(3?(-T3if{0(-T3R„^R-T3„al1
(35!5@!r(3.ˆ@_ˆ.@?(-T38(!,%T-!/D-%&!5@
i!.o#+6l (E +! (-T3 4g(N&!1R!=:; (-T3 Yy4(tD- Q (E
WWWWD„„„„1m04.(3tQY+!D-(3(E„„„„DWWWW1
A!Y1[1m'&(3S475!(!0
12
 
- VWXYbVWqY8!(-T3Yy4(iRW"RYl)-•(-T384!D7!.(71
_/0(U:;(-T3,5!+!.$(!0)D-#+6!.o(.(
74&:!.I(D@8Š(3.VWXYbVWqY1
- •(-T3Yy4(8Yy(N!(N&B!(N%&!5@!.
`
Yy
…yXXqy1&%&!5@!.(-T3%&"&M8(N4p
YbY`(N%&!5@&'@!.VWXY1
- R3.9:;định khoảng thời gian)/0(<@(3A!!.(-T3
(3u-7(+!.$*&o"o(0(3(-T3QY1m0/2:B,
47!8!.o.(!0(3Mj&J!#+6i"=:;.737
%&l1
- Đếm sự kiện /2:B,%5!N%$3?-7(#+6!O

.+!.$(!0(3Mj&J#+617(‹#+6Œ4'(9(
74Q..8(!,&'@-7(!&,(D@YW(E!rRW)
RYiuql?VWXYbVWqY1
- m(-T3s8(!,cung cấp xung nhịp tốc độ baud !.I(D@8
Š(3.VWXYbVWqY1
c$Y1`1m(!!!!9>o46(:B(-T3
13
TCON Điều khiển timer 88H Có
TMOD Chế độ timer 89H Không
TL0 Byte thấp của timer 0 8AH Không
TL1 Byte thấp của timer 1 8BH Không
TH0 Byte cao của timer 0 8CH Không
TH1 Byte cao của timer 1 8DH Không
 
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
2.1. MỞ ĐẦU
Tùy thuộc vào nhu cầu, ứng dụng và thiết kế của người sử dụng, ta có thể chia board
mạch ra làm nhiều khối, nhằm mục đích: tiện cho việc quản lý, theo dõi, sửa chữa
board mạch.
Phân ra làm hai mạch chính:
- Mạch điểu khiển
- Mạch động lực
Ngoài ra, mỗi mạch còn có thể phân thành các khối riêng biệt:
- Khối nguồn (IC ổn áp, tụ lọc, cuộn cảm, )
- Khối điều khiển (Chip VĐK và các thành phần đi kèm)
- Khối động lực (IC tích hợp cầu H, Relay, cách ly, )
- Khối hiển thị (LED đơn,LED 7 thanh, LCD, )
Với đề tài thuộc dạng nhỏ, chúng ta có thể kết hợp chung 2 mạch động lực và điều
khiển trên cùng 1 board mạch.
2.2. KHỐI NGUỒN

2.2.1. IC ổn áp
Mạch điều khiển xử dụng điện áp 5V, yêu cầu khối nguồn cung cấp điện áp ổn định
trong khoảng 4,5V -5,1V.
Có rất nhiều loại IC ổn áp khác nhau, tùy theo mức độ chịu tải của mạch, với mức tải
từ dưới 1A, LM7805 hoàn toàn có thể đáp ứng được.
LM7805
14
 
Mạch đầu vào 12V, đầu ra 5V sử dụng LM7805
Với dòng tải cao hơn 1A, ta có thể trang bị tản nhiệt cho LM7805, sử dụng thêm trở
công suất, hoặc trợ dòng bằng Tran B688.
Mạch nguồn sử dụng Tran B688 và trở công suất 0.47/3W
Nhược điểm của LM7805 là toả nhiệt cao nếu tải lớn và nguồn đầu vào tuy theo
Datasheet có thể lên 40V, tuy nhiên chúng ta nên hạn chế đầu vào từ 9V đến nhỏ 16V,
bởi cùng một dòng tải, điện áp vào càng cao tỏa nhiệt càng nhiều, và tổn hao càng lớn
(ổn áp bằng tiêu tán dưới dạng nhiệt). Để giải quyết vấn đề này ta có thể sử dụng IC
LM2576.
Mạch nguyên lý nguồn dùng LM2576
15
 
LM2576 có dải điện áp vào từ 7V-40V, tỏa nhiệt và tổn hao ít, dòng chịu tải có thể lên
đến 3A, cho ra điện áp rất ổn định (5V-5,1V) thường sử dụng cho mạch có nhiều
thành phần, ngốn dòng. Tuy nhiên, nhược điểm nguồn ra của LM2576 là nhiễu
(nguồn xung), không "sạch" bằng LM7805, chúng ta cần phối hợp tụ và cuộn cảm thật
tốt để lọc nhiễu cho mạch. Không nhưng thế, cũng cần thêm diode chống ngược dòng,
bởi khi mắc ngược nguồn, LM2576 sẽ chết ngay lập tức.
Mạch nguồn sử dụng LM2576
Kết luận: Sử dụng LM7805 có thể đáp ứng nhu cầu của mạch
2.2.2 Các linh kiện khác
a. Tụ điện

Tụ có vai trò lọc điện áp, phối hợp tụ lọc cả đầu vào và đầu ra của nguồn
Tụ gốm lọc cao tần
Tụ lọc
16
 
b. Trở công suất
Trở công suất
c. Diode cầu
Tạo đầu ra điện áp một chiều, chống ngược nguồn
Diode cầu
d. Transistor B688
Hỗ trợ công suất cho LM7805, có thể chịu
dòng lên đến 8A.
Transistor B688
17
 
e. Cuộn cảm
Tham gia lọc dòng cho nguồn, cuộn cảm có lõi sắt từ, khi phối hợp LM2576 tạo thành
nguồn xung.
2.2.3 Mạch nguồn hoàn chỉnh
Giá trị các linh kiện:
- Diode cầu 2A
- Transistor B688
- Trở công suất 0.47Ω/2W
- LM 7805
- Tụ hóa 470 μF
- Tụ gốm 0.1 μF
- Cuộn cảm 100 μH
18
 

2.3. KHỐI ĐIỀU KHIỂN
2.3.1. Vi điều khiển 89S52
CQ&N&?!6(!"(!T.*&+6(!#(D)!ST-!{VznX`
(3.!{VWXY1
A!`1Y1A!:(!#(DVznX`€k[W
xRVznX`!{km"*&+!,:.!Lx(-T$%&'(1m$@!|-
xRVznX`(!=!!2@!.!J9:;*&+!,16%UK(3Q4(T"(.
!{u'&(3S:J6&!F/2(!#!64p!*&!D7(3&%&'(:J6&
!!(3Qvx71R<@6!&'@-7(4$(6:;?!J6!!{
V4(-$6!!r"6!!18&'@!J!I(32-u37(3Q!@
:B!.!J4D-7(4(!/+,&:J6&3Q46(!.@!Z@j&$K"
+,-(34((3#(D@(3.!6(!*&+!,1
xRVznX`&'@!Jo(=!!&|!/Vc(T47!C!h{8(!,
%8"<@(3A!!!i\vwl)Y`Vc(Tvx)q`/0kbw)qRk\vbmwƒR\v
Yyc()X"T(Og(8'&(3S`-9g()-7(.3((D@4.M)Y
-!:.7(.%&m.+"47:.7w_mk1
mo,-?!@xRVznX`/2(8-(g(!/&
• Vc(T47!C8(!,<@(3A!!!)8+!$>(CYWWW!&+•!b%.
• RN!.(7(EW‚D`[‚
• q-9+!847!C<@(3A!
19
 
• q47R-T3b.&(T3Yyc(
• Y`Vc(Tvx71
• [.3(%&'(b!<@kbwV4(1
• .(D@(D@1
• y[c"B!C-L.
• y[c"B!C:J6&.1
• [µ!.!.(7!r!.o!1
2.3.2. Các linh kiện khác

a. Trở băng 10K
.3(W?VWXY+!M8(3u(3T.4Q
(3.),U:;.3(W!/-7(I".3
4A!(!/0(@!!2@(!Q-(304>YW1
m.3(+!?sQ(!Q-(3u4>
,$-4$.+!$>Ž@!&:fŽ)*&+!,
(!!@!N+!!/(3(.3)3"T3
`zV111
b. Thạch anh 12MHz
!(.:.7!.VWXY(!!!)8(35QD`[‚)+!:B
.(D@"C-(=!Q&N&(.(7c&:zyWW -&)(U:;(!!
!YY1WXz`‚)(.36!W•1
R!!!Y`‚
20
 
c. Tụ reset
RU:;(;YW μF, phối hợp thêm nút bấm tạo nút reset khi VĐK xảy ra hiện tượng
treo. Tuy nhiên, khi dùng mạch nạp qua cổng ISP, chúng ta chỉ nên sử dụng tụ 104,
vấn đề đặt ra khi dùng tụ 104 là mạch sẽ không thể tự reset khi bật nguồn.
!3TT(
R;YWμF
d. Nút bấm
Nút bấm
Nút bấm là phương tiện điều khiển giữ người và thiết bị, tùy theo chương trình điều
khiển mà các nút bấm sẽ phối hợp điều khiển khác nhau.
21
 
e. Cổng mạch nạp nối tiếp
m!@VznX`8!•(32@(D@)U:;!rvn)knw)wnk"nm1!
@s/2'@&X1

A!1mIg-@-!@(D@
2.3.3. Khối điều khiển
!*&+!,
m!+6
_YVznX`
22
 
_[(3u4>YW
_Y(!!!Y`‚
_Y(;3TT(YW•„
_YS(4'-
_Y(;-YW[
_Y&7$-:rYWW•
2.4 KHỐI ĐỘNG LỰC
m8@!/O8(!,U:;,(.3-7(N&*&+!,7O)!/3T)km
`zV) †T(111
,O$(U:;3"T3km`zV
2.4.1. Driver IC L298
km`zV-&(‘((YX km`zV.‘T3nw`W
km`zV-!(=!!2@O!@8+,&"FM&'(YX!ri-&(‘((YXl"
.‘T3nw`Wi!+6:M&'(l1km-!N&Mi:&†&_43:Tl8+!$
>!.(7u6(!D.):f.18/2(!D(+D(/O(!=!!&|RR
"($$-+!!/3T)&7.T.:)7Om"7O4/C188`
!rT4Ti!.@!Z@l,!.@!Z@b+!M!.@!Z@km!.(7)7<@"C
!r(=!6&".1m#@!(iT-((T3l?(3(.3:/C?-•-!N&/2
"C!&"3!r.,"C6(3u$-9:f+!N1
23
 
m'&(.4Q(3{`zV
c$!9>!r?`zV

24
 
2.4.2. Diode dập nhiễu
,$-i:<@l!’&!.km`zV)(U:;.:Tn!.((+17(.:.:T:B
,8)-u-!6!!"C-7(6(!D+=!!.((!&<!F+!.$)W1YX
(.W1[X
“(N(!'@).:T(!M(!/08(!,:’:+!8i/:dl+!!*&
@!r#(!I(E(!&<!5!)!/+!(N(>D-7(/e
.8)#/:d+!M(!,?!!,>!o:f6&(-7(@!N
?4+•/21.:Tn!.((++!g@!;/2!6(/21
.:Tn!.((+
2.4.3 Khối động lực
!7#:B`zV
!+64.-
25