Đ ÁN VI ĐI U KHI N Ồ Ề Ể Khoa C Khí Giaoơ
Thông
L I NÓI Đ UỜ Ầ
Ngày nay, nhân
lo i đã và đang tr i qua nh ng s phát tri n v t b t v m i m t.Trong đó lĩnhạ ả ữ ự ể ượ ậ ề ọ ặ
v c đi n- đi n t -t đ ng hoá đóng m t vai trò không nh .Đi n t góp ph n r tự ệ ệ ử ự ộ ộ ỏ ệ ử ầ ấ
l n vào quá trình t đ ng hoá,th c s đã giúp con ng i có nh ng ti n b v tớ ự ộ ự ự ườ ữ ế ộ ượ
b c. Đ c bi t là trong nghành Oto-nghành t ng h p c a nhi u lĩnh v c tri th c.ậ ặ ệ ổ ợ ủ ề ự ứ
Trên th gi i, vi c ng d ng đi n-đi n t vào xe v i xu h ng t i u hóa, hi nế ớ ệ ứ ụ ệ ệ ử ớ ướ ố ư ệ
đ i hóa nh m đem l i ti n ích và an toàn cho ng i lái đang đ c phát tri nạ ằ ạ ệ ườ ượ ể
m nh. Tuy v y Vi t Nam vi c nghiên c u và ng d ng các thành t u c a “viạ ậ ở ệ ệ ứ ứ ụ ự ủ
đi u khi n”còn khá m i m trong th i đi m hi n t i.ề ể ớ ẻ ờ ể ệ ạ
Trong xu h ng chung đó,ướ vn d ng nh ng ki n th c mà chúng em đã đ cậ ụ ữ ế ứ ượ
h c trong quá trình h c t p tr ng cũng nh tìm hi u thêm nhóm 5 sinh viênọ ọ ậ ở ườ ư ể
chúng em th c hi n đ án môn h c “K thu t vi đi u khi n” v i đ tài ự ệ ồ ọ ỉ ậ ề ể ớ ề Đi uề
khi n hi n th nhi t đ trong xe b ng LCD (dùng c m bi n nhi t để ể ị ệ ộ ằ ả ế ệ ộ
,ADC…).Đ án này đ c áp d ng ch y u d a vào vi đi u khi n, mà th c t làồ ượ ụ ủ ế ự ề ể ự ế
IC8051, v i m c đích giúp chúng em hi u m t cách t ng t n h n các ki n th cớ ụ ể ộ ườ ậ ơ ế ứ
v vi đi u khi n, cách đ c, vi t và nh n bi t v các chân IC, xây d ng m chề ề ể ọ ế ậ ế ề ự ạ
nguyên lý….
Các ng d ng c a vi đi u khi n r t đa d ng và phong phú.T nh ng ngứ ụ ủ ề ể ấ ạ ừ ữ ứ
d ng đ n gi n ch có vài thi t b ngo i vi cho đ n nh ng h th ng đi u khi nụ ơ ả ỉ ế ị ạ ế ữ ệ ố ề ể
ph c t p. Đ c bi t là các ng d ng trên Otto nh h thóng phanh, lái, anứ ạ ặ ệ ứ ụ ư ệ
toàn...Tuy nhiên do ph m vi trình đ c a chúng em còn h n ch , nên vi c nghiênạ ộ ủ ạ ế ệ
c u và tìm hi u v vi đi u khi n còn nhi u v ng m c, do đây là l n đ u tiên ápứ ể ề ề ể ề ướ ắ ầ ầ
d ng vào th c t cũng nh là môn đ u m i áp d ng vào cho nghành nên viêc h cụ ự ế ư ầ ớ ụ ọ
h i g p nhi u khó khăn h n. Trong quá trình làm đ tài chúng em xin chân thànhỏ ặ ề ơ ề
cám n th y ơ ầ Ph m Qu c Tháiạ ố đã t n tình ch b o, đ nh h ng cho chúng emậ ỉ ả ị ướ
hoàn thành t t đ án. ố ồ
GVHD: GVC.Ph m Qu c Thái Nhóm đ án: 08 Trang ạ ố ồ 1
Đ ÁN VI ĐI U KHI N Ồ Ề Ể Khoa C Khí Giaoơ
Thông
Chúng em xin chân thành c m n!ả ơ
Đà N ngẵ, ngày 13 tháng 06
năm 2011
PH N I:Ầ N I DUNG THUY T MINH Đ ÁN Ộ Ế Ồ VI ĐI U KHI NỀ Ể
CH NG I: GI I THI U CHUNG V VI ĐI U KHI NƯƠ Ớ Ệ Ề Ề Ể
1.1 Khái quát chung v vi đi u khi n:ề ề ể
B vi đi u khi n vi t t t là Micro-controller, là m ch tích h p trên m t chípộ ề ể ế ắ ạ ợ ộ
có th l p trình đ c, dùng đ đi u khi n ho t đ ng c a m t h th ng. Theoể ậ ượ ể ề ể ạ ộ ủ ộ ệ ố
ch ng trình đi u khi n đã n p s n bên trong chip, b vi đi u khi n ti n hànhươ ề ể ạ ẵ ộ ề ể ế
đ c, l u tr thông tin, x lý thông tin, sau đó d a vào k t qu c a quá trình x lýọ ư ữ ử ự ế ả ủ ử
đ đ a ra các thông báo, tín hi u đi u khi n ti n hành đi u khi n quá trình ho tể ư ệ ề ể ế ề ể ạ
đ ng c a các thi t b bên ngoài. Vi đi u khi n đ c ng d ng trong r t nhi uộ ủ ế ị ề ể ượ ứ ụ ấ ề
s n ph m công nghi p và tiêu dùng. Trong các thi t b đi n và đi n t dân d ng,ả ẩ ệ ế ị ệ ệ ử ụ
các b vi đi u khi n đi u khi n ho t đ ng c a TV, máy gi t, đ u đ c laser,ộ ề ể ề ể ạ ộ ủ ặ ầ ọ
đi n tho i, lò vi-ba ... Trong h th ng s n xu t t đ ng, b vi đi u khi n đ cệ ạ ệ ố ả ấ ự ộ ộ ề ể ượ
s d ng trong Robot, dây chuy n t đ ng. Các h th ng càng thông minh thì vaiử ụ ề ự ộ ệ ố
trò c a h vi đi u khi n càng quan tr ng.ủ ệ ề ể ọ
1.2. L ch s phát tri n c a vi đi u khi nị ử ể ủ ề ể
B vi đi u khi n th c ra là m t lo i vi x líộ ề ể ự ộ ạ ử
trong t p h p các b vi x lý nói chung. B vi đi u khi n đ c phát tri n t bậ ợ ộ ử ộ ề ể ượ ể ừ ộ
vi x lí, t nh ng năm 1970 do s phát tri n và hoàn thi n v công ngh vi đi nử ừ ữ ự ể ệ ề ệ ệ
t d a trên k thu t MOS (Metal-Oxide-Semiconductor), m c đ tích h p c a cácử ự ỹ ậ ứ ộ ợ ủ
linh ki n bán d n trong m t chip ngày càng cao.ệ ẫ ộ
Năm 1971 xu t hi n b vi x lí 4 bit lo i TMS1000 do công ty texasấ ệ ộ ử ạ
Instruments v a là n i phát minh v a là nhà s n xu t. Nhìn t ng th thì b vi xừ ơ ừ ả ấ ổ ể ộ ử
lý ch có ch a trên m t chip nh ng ch c năng c n thi t đ x lý ch ng trìnhỉ ứ ộ ữ ứ ầ ế ể ử ươ
theo m t trình t , còn t t c b ph n ph tr khác c n thi t nh : b nh dộ ự ấ ả ộ ậ ụ ợ ầ ế ư ộ ớ ữ
li u, b nh ch ng trình, b chuy n đ i AD, kh i đi u khi n, kh i hi n th ,ệ ộ ớ ươ ộ ể ổ ố ề ể ố ể ị
GVHD: GVC.Ph m Qu c Thái Nhóm đ án: 08 Trang ạ ố ồ 2
Đ ÁN VI ĐI U KHI N Ồ Ề Ể Khoa C Khí Giaoơ
Thông
đi u khi n máy in, n i đ ng h và l ch là nh ng linh ki n n m bên ngoài đ cề ể ố ồ ồ ị ữ ệ ằ ở ượ
n i vào b vi x lý.ố ộ ử
Mãi đ n năm 1976 công ty INTEL (Intelligen-Elictronics) m i cho ra đ i bế ớ ờ ộ
vi đi u khi n đ n chip đ u tiên trên th gi i v i tên g i 8048. Bên c nh b x lýề ể ơ ầ ế ớ ớ ọ ạ ộ ử
trung tâm, 8048 còn ch a b nh d li u, b nh ch ng trình, b đ m và phátứ ộ ớ ữ ệ ộ ớ ươ ộ ế
th i gian, các c ng vào ra digital trên m t chip. Các công ty khác cũng l n l cờ ổ ộ ầ ượ
cho ra đ i các b vi đi u khi n 8 bit t ng t nh 8048 và hình thành h vi đi uờ ộ ề ể ươ ự ư ọ ề
khi n MCS-48.ể
Đ n năm 1980 công ty INTEL cho ra đ i th h th hai c a b vi đi u khi nế ờ ế ệ ứ ủ ộ ề ể
đ n chip v i tên g i 8951. Và sau đó hàng lo t các vi đi u khi n cùng lo i v iơ ớ ọ ạ ề ể ạ ớ
8951 ra đ i và hình thành h vi đi u khi n MCS-51 .ờ ọ ề ể
Đ n nay h vi đi u khi n 8 bit MCS51 đã có đ n 250 thành viên và h u h tế ọ ề ể ế ầ ế
các công ty hàng d n đ u th gi i ch t o. Đ ng đ u là công ty INTEL và r tẫ ầ ế ớ ế ạ ứ ầ ấ
nhi u công ty khác nh : AMD, SIEMENS, PHILIPS, DALLAS, OKI …ề ư
1.3. S đ kh i c a m t b vi đi u khi nơ ồ ố ủ ộ ộ ề ể
S đ kh i chung c a h u h t các b vi đi u khi n bao g m CPU, b nhơ ồ ố ủ ầ ế ộ ề ể ồ ộ ớ
ROM hay EPROM và RAM, m ch giao ti p, m ch giao ti p song song, b đ nhạ ế ạ ế ộ ị
th i gian, h th ng ng t và các BUS đ c tích h p trên cùng m t chip.ờ ệ ố ắ ượ ợ ộ
2. Ki n trúc c a vi đi u khi n 8951ế ủ ề ể
IC vi đi u khi n 8951 thu c h MCS51 có các đ c đi m sau :ề ể ộ ọ ặ ể
+ 4 kbyte ROM
+ 128 byte RAM
+ 4 port I/0 8 bit
+ Hai b đ nh th i 16 bitsộ ị ờ
+ Giao ti p n i ti pế ố ế
+ Qu n lý đ c 64K b nh ch ng trình bên ngoàiả ượ ộ ớ ươ
+ Qu n lý đ c 64K b nh d li u bên ngoàiả ượ ộ ớ ữ ệ
+ 210 v trí nh đ c ị ớ ượ đ nh đ a ch bitị ị ỉ
+Th c hi n phép nhân/chia trong ự ệ
s
µ
4
GVHD: GVC.Ph m Qu c Thái Nhóm đ án: 08 Trang ạ ố ồ 3
Đ ÁN VI ĐI U KHI N Ồ Ề Ể Khoa C Khí Giaoơ
Thông
2.1. C u trúc bên trong c a 8051ấ ủ
S Đ Kh i 8051ơ ồ ố
Ph n chính c a vi đi u khi n 8051 là b x lí trung tâm (CPU: centralầ ủ ề ể ộ ử
processing unit) bao g m :ồ
+ Thanh ghi tích lũy A
+ Thanh ghi tích lũy ph B, dùng cho phép nhân và phép chiaụ
+ Đ n v logic h c (ALU : Arithmetic Logical Unit )ơ ị ọ
+ T tr ng thái ch ng trình (PSW : Prorgam Status Word)ừ ạ ươ
GVHD: GVC.Ph m Qu c Thái Nhóm đ án: 08 Trang ạ ố ồ 4
COUNTER
INPUTS
OSC
INTERRUPT
CONTROL
4 I/O
PORTS
BUS
CONTROL
SERIAL
PORT
EXTERNAL
INTERRUPTS
CPU
ON - CHIP
RAM
ETC
TIMER 0
TIMER 1
ADDRESS/DATA
TXD RXD
P
0
P
1
P
2
P
3
Đ ÁN VI ĐI U KHI N Ồ Ề Ể Khoa C Khí Giaoơ
Thông
+ B n băng thanh ghiố
+ Con tr ngăn x pỏ ế
+ Ngoài ra còn có b nh ch ng trình, b gi i mã l nh, b đi u khi n th iộ ớ ươ ộ ả ệ ộ ề ể ờ
gian và logic.
Đ n v x lí trung tâm nh n tr c ti p xung t b dao đ ng, ngoài ra còn cóơ ị ử ậ ự ế ừ ộ ộ
kh năng đ a m t tín hi u gi nh p t bên ngoài.ả ư ộ ệ ữ ị ừ
Ch ng trình đang ch y có th cho d ng l i nh m t kh i đi u khi n ng tươ ạ ể ừ ạ ờ ộ ố ề ể ắ
bên trong. Các ngu n ng t có th là: các bi n c bên ngoài, s tràn b đ mở ồ ắ ể ế ố ở ự ộ ế
đ nh th i ho c cũng có th là giao di n n i ti p.ị ờ ặ ể ệ ố ế
Hai b đ nh th i 16 bit ho t đ ng nh m t b đ m.ộ ị ờ ạ ộ ư ộ ộ ế
Các c ng (port0,1,2,3), s d ng vào m c đích đi u khi n. c ng 3 có thêmổ ử ụ ụ ề ể Ở ổ
các đ ng d n đi u khi n dùng đ trao đ i v i m t b nh bên ngoài, ho c đườ ẫ ề ể ể ổ ớ ộ ộ ớ ặ ể
đ u n i giao di n n i ti p, cũng nh các đ ng ng t d n bên ngoài. Giao di nầ ố ệ ố ế ư ườ ắ ẫ ệ
n i ti p có ch a m t b truy n và m t b nh n không đ ng b , làm vi c đ cố ế ứ ộ ộ ề ộ ộ ậ ồ ộ ệ ộ
l p v i nhau.T c đ truy n qua c ng n i ti p có th đ t trong dãi r ng và đ cậ ớ ố ộ ề ổ ố ế ể ặ ộ ượ
n đ nh b ng m t b đ nh th i.ấ ị ằ ộ ộ ị ờ
Trong vi đi u khi n 8951 có hai thành ph n quan tr ng khác đó là b nhề ể ầ ọ ộ ớ
và các thanh ghi :
+ B nh g m có b nh RAM và b nh ROM dùng đ l u tr d li u vàộ ớ ồ ộ ớ ộ ớ ể ư ữ ữ ệ
mã l nh.ệ
+ Các thanh ghi s d ng đ l u tr thông tin trong quá trình x lí. Khi CPUử ụ ể ư ữ ử
làm vi c nó làm thay đ i n i dung c a các thanh ghi.ệ ổ ộ ủ
1.2 S đ và ch c năng các chân:ơ ồ ứ
S đ các chân ra trên v c a các vi m ch MCS-51 nh hình d đâyơ ồ ỏ ủ ạ ư ướ
GVHD: GVC.Ph m Qu c Thái Nhóm đ án: 08 Trang ạ ố ồ 5
C 1 3 0 p
C 2 3 0 p
U 2
8 0 5 1
3 1
1 9
1 8
9
1 2
1 3
1 4
1 5
1
2
3
4
5
6
7
8
3 9
3 8
3 7
3 6
3 5
3 4
3 3
3 2
2 1
2 2
2 3
2 4
2 5
2 6
2 7
2 8
1 7
1 6
2 9
3 0
1 1
1 0
EA/VP
X 1
X 2
R E S E T
I N T 0
I N T 1
T 0
T 1
P 1 . 0
P 1 . 1
P 1 . 2
P 1 . 3
P 1 . 4
P 1 . 5
P 1 . 6
P 1 . 7
P 0 . 0
P 0 . 1
P 0 . 2
P 0 . 3
P 0 . 4
P 0 . 5
P 0 . 6
P 0 . 7
P 2 . 0
P 2 . 1
P 2 . 2
P 2 . 3
P 2 . 4
P 2 . 5
P 2 . 6
P 2 . 7
R D
W R
P S E N
A L E / P
T X D
R X D
R S T
1 2 M H z