ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD KS. PHẠM DUY DƯỞNG
SVTH: BÙI XUÂN DŨNG Trang 1
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay điều khiển tự động đã trở thành một nhu cầu không thể thiếu đƣợc của
con ngƣời, dƣới sự xuất hiện của các học thuyết và các ứng dụng cụ thể trong đời sống
hằng ngày, có thể nói điều khiển tự động đang chi phối dần cuộc sống của chúng ta.
con ngƣời đang cố gắng sáng tạo ra các con robot có khả năng làm việc thay cho con
ngƣời, chúng ta thƣờng bắt gặp các con robot trong các dây chuyền công nghiệp sản
xuất tự động hay robot giúp việc trong gia đình. Để tìm ra các ý tƣởng sáng tạo hay
hàng năm đề diễn ra cuộc thi robocon châu á thái bình dƣơng đó là tiền đề để tạo ra
những con robot có khả năng áp dụng vào thực tế.
Cũng chính vì mục đích đó mà chúng em thực hiện đồ án điều khiển robot dò
đƣờng, nó lại là bƣớc khởi đầu trong lập trình robot để robot có thể thực hiện các công
việc tiếp theo. Đây chỉ là một công việc nhỏ của lập trình điều khiển robot nhƣng qua
quá trình thiết kế và thi công đề tài chúng em đã rút ra đƣợc rất nhiều kinh nghiệm
thực tiễn quý báu. Mục đích của đề tài hƣớng đến là tạo ra bƣớc đầu cho sinh viên thử
nghiệm những ứng dụng của vi điều khiển trong thực tiễn để rồi từ đó tìm tòi, phát
triển nhiều ứng dụng khác trong đời sống hằng ngày cần đến.
Mặc dù đã cố gắng hết sức mình để hoàn thành xong đồ án môn học bằng các
kiến thức đã học, một số sách tham khảo và một số nguồn tài liệu khác nhƣng cũng
không tránh khỏi những thiếu sót. Do vậy, chúng em rất mong đƣợc sự góp ý quý báu
của thầy cô và các bạn để đề tài có thể hoàn thiện ở mức cao nhất.
Nhân đây cho chúng em xin gữi lời cám ơn chân thành đến Thầy Phạm Duy
Dƣởng và các Thầy bộ môn đã tận tình hƣớng dẫn để chúng em hoàn thành tốt đề tài
của mình!
Nhóm sinh viên thực hiện :
Bùi Xuân Dũng
Trần Văn Thọ
Bùi Phúc Hát
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD KS. PHẠM DUY DƯỞNG
SVTH: BÙI XUÂN DŨNG Trang 2
CHƢƠNG I
TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 8051
1. Tổng quan
1.1. Giới thiệu chung
MCS-51 là họ vi điều khiển của hãng Intel. Vi mạch tổng quát của họ MCS-51 là chip
8051.
Chip 8051 có một số đặc trƣng cơ bản sau:
– Bộ nhớ chƣơng trình bên trong: 4 KB (ROM).
– Bộ nhớ dữ liệu bên trong: 128 byte (RAM).
– Bộ nhớ chƣơng trình bên ngoài: 64 KB (ROM).
– Bộ nhớ dữ liệu bên ngoài: 64 KB (RAM).
– 4 port xuất nhập (I/O port) 8 bit.
– 2 bộ định thời 16 bit.
– Mạch giao tiếp nối tiếp.
– Bộ xử lý bit (thao tác trên các bit riêng lẻ).
– 210 vị trí nhớ đƣợc định địa chỉ, mỗi vị trí 1 bit.
– Nhân / Chia trong 4 µs.
Ngoài ra, trong họ MCS-51 còn có một số chip vi điều khiển khác có cấu trúc tƣơng
đƣơng nhƣ:
Bảng 1
Bảng 1: Cấu trúc tương ứng của họ 8051
1.2. Các phiên bản của chip vi điều khiển 8051
1.2.1. Bộ vi điều khiển 8052
8052 là một phiên bản của họ 8051. 8052 có tất cả các thông số kỹ thuật của
8051, ngoài ra còn có thêm 128 byte RAM, 4KB ROM và một bộ định thời nữa. Nhƣ
vậy, 8052 có tổng cộng 256 byte RAM, 8KB ROM và ba bộ định thời.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD KS. PHẠM DUY DƯỞNG
SVTH: BÙI XUÂN DŨNG Trang 3
Bảng 2
Đặc tính kỹ thuật
8031
8051
8052
ROM trên chip(KB)
0
4
8
RAM trên chip(byte)
128
128
256
Bộ định thời
2
2
3
Chân vào/ra
32
32
32
Cổng nối tiếp
1
1
1
Nguồn ngắt
5
5
6
Bảng 2:Các phiên bản của 8051
Nhƣ bảng thông số trên ta thấy 8051 là một trƣờng hợp riêng của 8052. Mọi chƣơng
trình viết cho 8051 đều có thể chạy đƣợc trên 8052 nhƣng điều nguợc lại có thể là
không đúng.
1.2.2. Bộ vi điều khiển AT8951 của Atmel Corporation
AT8951 là phiên bản 8051 có ROM trên chip là bộ nhớ Flash. Phiên bản này rất
thích hợp cho các ứng dụng nhanh vì bộ nhớ Flash có thể đƣợc xóa trong vài giây. Dĩ
nhiên là để dùng AT8951 cần phải có thiết bị lập trình PROM hỗ trợ bộ nhớ Flash
nhƣng không cần đến thiết bị xóa ROM vì bộ nhớ Flash đƣợc xóa bằng thiết bị lập
trình PROM. Để tiện sử dụng, hiện nay hãng Atmel đang nghiên cứu một phiên bản
của AT8951 có thể đƣợc lập trình qua cổng COM của máy tính PC và Nhƣ vậy sẽ
không cần đến thiết bị lập trình PROM.
Bảng 3
Ký hiệu
ROM
RAM
I/O
Ngắt
Vcc
Số chân IC
AT89C51
4KB
128
32
5
5V
40
AT89LV51
4KB
128
32
5
3V
40
AT89C1051
1KB
64
15
3
3V
20
AT89C2051
2KB
128
15
5
3V
20
AT89C52
8KB
256
32
6
5V
40
AT89LV52
8KB
256
32
6
3V
40
Bảng 3: Cấu trúc bộ vi điều khiển 8051
1.2.3. Bộ vi điều khiển DS5000 của Dallas Semiconductor
Một phiên bản phổ biến khác nữa của 8051 là DS5000 của hãng Dallas
Semiconductor. Bộ nhớ ROM trên chip của DS5000 là NV-RAM. DS5000 có khả
năng nạp chƣơng trình vào ROM trên chip trong khi nó vẫn ở trong hệ thống mà
không cần phải lấy ra. Cách thực hiện là dùng qua cổng COM của máy tính PC. Đây
là điểm mạnh đƣợc ƣa chuộng,Ngoài ra NV-RAM còn có nhiều ƣu việt là cho phép
thay đỏi nội dung RAM theo từng byte mà không phải xóa hết trƣớc khi lập trình nhƣ
bộ nhớ EPROM.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD KS. PHẠM DUY DƯỞNG
SVTH: BÙI XUÂN DŨNG Trang 4
Bảng 4
Ký hiệu
ROM
RAM
I/O
Timer
Ngắt
Vcc
Số chân IC
DS5000-8
8KB
128
32
2
6
5V
40
DS5000-32
32KB
128
32
2
6
5V
40
DS5000T-8
8KB
128
32
2
6
5V
40
DS5000T-32
32KB
128
32
2
6
5V
40
Đây là một phiên bản cải tiến sử dụng CPU là bộ vi điều khiển 80C51 với nhiều
tính năng vuợt trội: dung lƣợng ROM/RAM trên chip rất lớn, 3 Timer 16 bit + 1
Watch-dog Timer, 2 thanh ghi DPTR, 8 nguồn ngắt, PWM (Pulse Width Modulator),
SPI (Serial Peripheral Interface) và đặc biệt là bộ nhớ chƣơng trình trên chip có tính
năng ISP (In-System Programming) và IAP (In-Application Programming),…
2. Các chân của chip 8051
2.1 . Sơ đồ khối và chức năng các khối của chip 8051
Hình 1: Sơ đồ khối của chíp 8051
Chức năng các khối:
– CPU (Central Processing Unit): Đơn vị xử lý trung tâm tính toán và điều khiển
quá trình hoạt động của hệ thống.
– OSC (Oscillator): Mạch dao động tạo tín hiệu xung clock cung cấp cho các
khối trong chip hoạt động.
– Interrupt control: Điều khiển ngắt nhận tín hiệu ngắt từ bên ngoài (INT0\,
INT1\), từ bộ định thời (Timer 0, Timer 1) và từ cổng nối tiếp (Serial port), lần
luợt đua các tín hiệu ngắt này đến CPU để xử lý.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD KS. PHẠM DUY DƯỞNG
SVTH: BÙI XUÂN DŨNG Trang 5
– Other registers: Các thanh ghi khác Lƣu trữ dữ liệu của các port xuất/nhập,
trạng thái làm việc của các khối trong chip trong suốt quá trình hoạt động của
hệ thống.
– RAM (Random Access Memory): Bộ nhớ dữ liệu trong chip lƣu trữ các dữ
liệu.
– ROM (Read Only Memory): Bộ nhớ chƣơng trình trong chip lƣu trữ chƣơng
trình hoạt động của chip.
– I/O ports (In/Out ports): Các port xuất/nhập điều khiển việc xuất nhập dữ liệu
duới dạng song song giữa trong và ngoài chip thông qua các port P0, P1, P2,
P3.
– Serial port: Port nối tiếp điều khiển việc xuất nhập dữ liệu duới dạng nối tiếp
giữa trong và ngoài chip thông qua các chân TxD, RxD.
– Timer 0, Timer 1: Bộ định thời 0, 1 dùng để định thời gian hoặc đếm sự kiện
(đếm xung) thông qua các chân T0, T1.
– Bus control: Điều khiển bus điều khiển hoạt động của hệ thống bus và việc di
chuyển thông tin trên hệ thống bus.
– Bus system: Hệ thống bus liên kết các khối trong chip lại với nhau.
2.2 . Sơ đồ chân và chức năng các chân của chip 8051
Hình 2: Sơ đồ chân chíp 8051