Tài liệu Ứng dụng vi điều khiển mcs51 thiết kế mạch điều khiển và giám sát một số thiết bị điện dân dụng

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KHAI THÁC THỦY SẢN BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG ------------------- BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên sinh viên: Trương Thế Vinh MSSV: 4913024063 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện Tử Niên khoá: 2007-2011 Giảng viên hướng dẫn: Thầy Nhữ Khải Hoàn Cán bộ phản biện: ..................................................................................................... 1. Nội dung thiết kế luận văn tốt nghiệp : Đề tài : “Ứng dụng VĐK MCS51 thiết kế mạch điều khiển và giám sát một số thiết bị điện dân dụng”. 2. Nhận xét của giáo viên hướng dẫn : ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ĐIỂM:..................................(Bằng chữ:.....................................................................) ĐH Nha Trang, Ngày tháng Cán bộ hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ và tên) năm 2011 2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KHAI THÁC THỦY SẢN BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG ------------------ BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên sinh viên: Trương Thế Vinh MSSV: Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện Tử Niên khoá: 4913024063 2007-2011 Giảng viên hướng dẫn: Thầy Nhữ Khải Hoàn Cán bộ phản biện: ..................................................................................................... 3. Nội dung thiết kế luận văn tốt nghiệp : Đề tài : “Ứng dụng VĐK MCS51 thiết kế mạch điều khiển và giám sát một số thiết bị điện dân dụng”. 4. Nhận xét của cán bộ phản biện : ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ĐIỂM:..................................(Bằng chữ:.....................................................................) ĐH Nha Trang, Ngày tháng Giáo viên phản biện (Ký, ghi rõ họ và tên) năm 2011 3 DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ 1. Danh mục bảng STT 1 2 3 4 5 6 7 TÊN Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 4.1 Bảng 4.2 Bảng 4.3 NỘI DUNG Chức năng các chân port P3 Các thuộc tính VB6 Các giá trị tốc độ baud thông dụng Tập lệnh LCD Thông số kỹ thuật bộ phát Thông số kĩ thuật bộ thu Giải thuật mã hóa phím TRANG 17 25 26 28 33 38 49 2. Danh mục hình STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 TÊN Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 4.1 Hình 4.2 Hình 4.3 Hình 4.4 Hình 4.5 Hình 4.6 Hình 4.7 Hình 4.8 Hình 4.9 Hình 4.10 Hình 4.11 Hình 4.12 Hình 4.13 Hình 4.14 Hình 4.15 Hình 4.16 NỘI DUNG Sơ đồ hệ thống điều khiển từ xa Sơ đồ khối máy phát Sơ đồ khối máy thu Sơ đồ chân AT89C51 Phối ghép MCS51 với PC Phối ghép giữa 2 MCS51 Giao tiếp giữa VĐK với DB9 thông qua RS 232 Giao tiếp giữa VĐK với LCD Sơ đồ nguyên lý bộ phát Sơ đồ mạch phát có IC mã hóa Sơ đồ nguyên lý khối nguồn phát Sơ đồ nguyên lý khối xử lí phát Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp máy tính Sơ đồ nguyên lý toàn bộ phát Sơ đồ nguyên lý mạch thu Sơ đồ mạch thu có IC giải mã Sơ đồ nguyên lý khối nguồn thu Sơ đồ nguyên lý khối công suất Khối xử lí bộ thu Sơ đồ nguyên lý khối xử lí trung tâm bộ thu Sơ đồ nguyên lý khối quá, hạ áp Sơ đồ nguyên lý khối giám sát thiết bị Sơ đồ nguyên lý toàn bộ thu Sơ đồ khối toàn hệ thống TRANG 8 10 10 13 19 20 24 27 32 33 34 34 35 36 37 38 39 40 40 42 43 45 46 47 4 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới của chúng ta đã và đang một ngày thay đổi, văn minh và hiện đại hơn. Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng lọat những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả cao. Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Điện tử đã đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng từ các lĩnh vực công–nông-lâm-ngư nghiệp cho đến các nhu cầu cần thiết trong họat động đời sống hằng ngày. Một trong những ứng dụng rất quan trọng của công nghệ điện tử là kỹ thuật điều khiển đặc biệt là điều khiển từ xa. Nó đã góp phần rất lớn trong việc điều khiển các thiết bị từ xa. Xuất phát từ ứng dụng quan trọng trên, em đã thiết kế và thi công mạch điều khiển và giám sát một số thiết bị điện dân dụng. Do thời gian và khả năng còn hạn chế nên cuốn đồ án chắc chắn không thể tránh những thiếu sót. Kính mong sự chỉ dẫn và góp ý của tất cả thầy cô và các bạn. Nha Trang ngày 20/05/2011 Sinh viên thực hiện Trương Thế Vinh 5 LỜI CẢM ƠN Đề tài “Ứng dụng VĐK MCS51 thiết kế mạch điều khiển và giám sát một số thiết bị điện dân dụng” tuy không phải là đề tài mới nhưng qua đó phản ánh được sự vận dụng các kiến thức đã học một cách khoa học, tinh thần làm việc nghiêm túc, sự tìm tòi học hỏi cùng với sự giúp đỡ chỉ dạy tận tình của thầy Nhữ Khải Hoàn và các thầy cô trong bộ môn Điện Tử Tự Động. Sau một thời gian làm đồ án. Em đã rút ra rất nhiều kinh nghiệm cho bản thân, đó cũng là nhờ vào sự chỉ dạy nhiệt tình của thầy cô và sự góp ý của các bạn. Sau cùng, một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy Nhữ Khải Hoàn và các thầy cô trong bộ môn đã giúp đỡ em hoàn thành cuốn đồ án này. Xin cảm ơn sự giúp đỡ của tất cả các bạn trong thời gian thực hiện đồ án. Nha Trang Tháng 06 năm 2011 Trương Thế vinh 6 CHÖÔNG I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu chung về đề tài: Điều khiển từ xa là việc điều khiển một mô hình ở một khoảng cách nào đó mà con người không nhất thiết trực tiếp đến nơi đặt hệ thống. Khoảng cách đó tuỳ thuộc vào từng hệ thống có mức phức tạp khác nhau, chẳng hạn như để điều khiển từ xa một phi thuyền ta cần phải có hệ thống phát và thu mạnh, ngược lại, để điều khiển một trò chơi điện tử từ xa ta chỉ cần một hệ thống phát và thu yếu hơn… Những đối tượng được điều khiển có thể ở trên không gian, ở dưới đáy biển sâu hay ở một vùng xa xôi hẻo lánh nào đó trên mặt điạ cầu. Thế giới càng phát triển thì lĩnh vực điều khiển cần phải được mở rộng hơn. Việc ứng dụng điều khiển từ xa vào thông tin liên lạc đã mang lại nhiều thuận lợi cho xa hội loài người, thông tin được cập nhật hơn nhờ sự chính xác và nhanh chóng của quá trình điều khiển từ xa trong đo lường từ xa. Ngoài ra điều khiển từ xa còn được ứng dụng trong kỹ thuật đo lường. Trước đây, muốn đo độ phóng xạ của lò hạt nhân thì hết sức khó khăn và phức tạp nhưng giờ đây con người có thể ở một nơi hết sức an toàn nào đó cũng có thể đo được độ phóng xạ của lò hạt nhân nhờ vào kỹ thuật điều khiển từ xa. Như vậy, hệ thống điều khiển từ xa đã hạn chế được mức độ phức tạp của công việc và đảm bảo an toàn cho con người. Trong sinh họat hằng ngày của con người như những trò chơi giải trí (robot, xe điều khiển từ xa …) cho đến những ứng dụng gần gũi với con người cũng được cải tiến cho phù hợp với việc sử dụng và đạt mức tiện lợi nhất. Điều khiển từ xa đã thâm nhập vào vấn đề này do đó cho ra những loại tivi điều khiển từ xa, đầu video, VCD, CD,… đến các hệ thống cửa tự động trong các nhà hàng, khách sạn hoặc các kho chứa hàng, tất cả đều được điều khiển từ xa. 7 1.2 Lý do chọn đề tài:  Nhu cầu học tập và kế hoạch tốt nghiệp  Sản phẩm này được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hiện nay  Muốn tìm hiểu sâu hơn về truyền dữ liệu không dây bằng sóng vô tuyến  Cuối cùng, xuất phát từ những ý tưởng trên nên em đã chọn đề tài: “Ứng dụng VĐK MCS51 thiết kế mạch điều khiển và giám sát một số thiết bị điện dân dụng”. 1.3 Mục tiêu đề tài:  Tổng quan các vấn đề nghiên cứu  Thiết kế sơ đồ khối chức năng tổng quát  Thiết kế sơ đồ nguyên lý các mạch điện, tính toán và lập trình chức năng mạch  Mô phỏng và hiệu chỉnh các thông số mạch điều khiển  Thi công mạch thật, chạy thử và hiệu chỉnh sản phẩm 1.4 Khả năng ứng dụng: Với thiết bị điều khiển từ xa trong tay, chúng ta có thể điều khiển không dây các thiết bị điện dân dụng ở một nơi nào đó, và từ đó có thể làm cho cuộc sống trở nên dễ dàng, thoải mái hơn. Với khả năng ứng dụng rộng rãi, trong tương lai, bộ điều khiển từ xa không dây này sẽ là một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. 8 CHƯƠNG II LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 2.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA: Hệ thống điều khiển từ xa là một hệ thống cho phép ta điều khiển các thiết bị từ một khoảng cách xa. Ví dụ hệ thống điều khiển bằng vô tuyến, hệ thống điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại, hệ thống điều khiển từ xa bằng cáp quang dây dẫn.  Sơ đồ kết cấu của hệ thống điều khiển từ xa bao gồm: thieát bò phaùt ñöôøng truyeàn thieát bò thu Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống điều khiển từ xa  Thiết bị phát: biến đổi lệnh điều khiển thành tin tức tín hiệu và phát đi.  Đường truyền: đưa tín hiệu điều khiển từ thiết bị phát đến thiết bị thu.  Thiết bị thu: nhận tín hiệu điều khiển từ đường truyền, qua quá trình biến đổi, biến dịch để tái hiện lại lệnh điều khiển rồi đưa đến các thiết bị thi hành.  Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống điều khiển từ xa: - Phát tín hiệu điều khiển. - Sản sinh ra xung hoặc hình thành các xung cần thiết. - Tổ hợp xung thành mã. - Phát các tổ hợp mã đến điểm chấp hành. - Ở điểm chấp hành (thiết bị thu) sau khi nhận được mã phải biến đổi các mã nhận được thành các lệnh điều khiển và đưa đến các thiết bị, đồng thời kiểm tra sự chính xác của mã mới nhận. 9 Do hệ thống điều khiển từ xa có những đường truyền dẫn xa nên ta cần phải nghiên cứu về kết cấu hệ thống để đảm bảo tín hiệu được truyền đi chính xác và nhanh chóng theo những yêu cầu sau: 2.1.1 Kết cấu tin tức: Trong hệ thống điều khiển từ xa độ tin cậy truyền dẫn tin tức có quan hệ rất nhiều đến kết cấu tin tức. Nội dung về kết cấu tin tức có hai phần: về lượng và về chất. Về lượng có cách biến lượng điều khiển và lượng điều khiển thành từng loại xung gì cho phù hợp, và những xung đó cần áp dụng những phương pháp nào để hợp thành tin tức, để có dung lượng lớn nhất và tốc độ truyền dẫn nhanh nhất . 2.1.2 Kết cấu hệ thống: Để đảm bảo các yêu cầu về kết cấu tin tức, hệ thống điều khiển từ xa có các yêu cầu sau: - Tốc độ làm việc nhanh. - Thiết bị phải an toàn tin cậy. - Kết cấu phải đơn giản. - Hệ thống điều khiển từ xa có hiệu quả cao là hệ thống đạt tốc độ điều khiển cực đại đồng thời đảm bảo độ chính xác trong phạm vi cho phép. 2.2 Các phương pháp mã hóa trong điều khiển từ xa: Trong hệ thống truyền thông tin rời rạc hoặc truyền thông tin liên tục nhưng đã được rời rạc hóa tin tức thường phải được biến đổi thông qua một phép biến đổi thành số (thường là số nhị phân) rồi mã hóa và được phát đi từ máy phát. Ở máy thu, tín hiệu phải thông qua các phép biến đổi ngược lại với các phép biến đổi trên: giải mã, liên tục hóa …Sự mã hóa tín hiệu điều khiển nhằm tăng tính hữu hiệu và độ tin cậy của hệ thống điều khiển từ xa, nghĩa là tăng tốc độ truyền và khả năng chống nhiễu. 10 Trong điều khiển từ xa ta thường dùng mã nhị phân tương ứng với hệ, gồm có hai phần tử [0] và [1]. Do yêu cầu về độ chính xác cao trong các tín hiệu điều khiển được truyền đi để chống nhiễu ta dùng loại mã phát hiện và sửa sai. Mã phát hiện và sửa sai thuộc loại mã đồng đều bao gồm các loại mã: mã phát hiện sai, mã sửa sai, mã phát hiện và sửa sai. Dạng sai nhầm của các mã được truyền đi tùy thuộc tính chất của kênh truyền, chúng có thể phân thành 2 lọai: - Sai độc lập: Trong quá trình truyền, do nhiều tác động, một hoặc nhiều ký hiệu trong các tổ hợp mã có thể bị sai nhầm, nhưng những sai nhầm đó không liên quan nhau. - Sai tương quan: Được gây ra bởi nhiều nhiễu tương quan, chúng hay xảy ra trong từng chùm, cụm ký hiệu kế cận nhau. Sự lựa chọn của cấu trúc mã chống nhiễu phải dựa trên tính chất phân bố xác suất sai nhầm trong kênh truyền. Hiện nay lý thuyết mã hóa phát triển rất nhanh, nhiều loại mã phát hiện và sửa sai được nghiên cứu như: mã Hamming, mã chu kỳ, mã nhiều cấp.2.3 2.3 Sơ đồ khối của một hệ thống điều khiền từ xa: Sơ đồ khối máy phát Tín hieäu ñieàu khieån Ñieàu cheá Tín hieäu soùng mang Khueách ñaïi phaùt Hình 2.2 Sơ đồ khối máy thu Khueách ñaïi thu Giaûi ñieàu cheá Khueách ñaïi Hình 2.3 Chaáp haønh 11 2.4 GIỚI THIỆU VỀ SÓNG ĐIỆN TỪ: 2.4.1 Định nghĩa sóng điện từ: Sóng điện từ trường quen gọi là sóng điện từ hay gọn hơn là sóng. Sóng điện từ là các dao động lập đi lập lại và càng lúc càng lan ra xa, nó lan truyền cũng giống như sóng nước lan truyền trên mặt nước. Vậy, sóng điện từ cũng có các đặc tính, như:  Tần số của sóng: Chỉ số lần dao động đếm được trong 1 giây.  Bước sóng: Chỉ đoạn đường sóng đi được ứng với 1 chu kỳ sóng.  Tốc độ lan truyền: Chỉ đoạn đường sóng đi được trong 1 giây.  Cường độ sóng: Chỉ biên độ của sóng.  Tần số cho thấy chuyển động nhanh chậm của các dao động, còn cường độ dùng chỉ sức mạnh yếu của sóng. Tóm lại, Bạn có thể dùng sóng điện từ để tạo liên thông "vô tuyến" với các thiết bị đặt ở xa. 2.4.2 Phương pháp tạo ra sóng điện từ: Người ta có thể dùng một VCC bóng đèn bình thường để tạo L2 ra sóng điện từ trường, rất đơn giản, vì ánh sáng chính là sóng điện từ trường, nhưng ANTENNA R6 R Y1 L1 ánh sáng là dạng sóng "hỗn 315m C2 tạp", trong đó có rất nhiều tần Q1 C1 7p R7 data 3p số rất khó phân lọc, trong khi VCC đó cái mà ta cần là một sóng Q2 R data 1 2 3 dạng sin có tần số cao nhưng tần số phải thuần nhất và TRANSMIT khống chế được. Để có loại sóng này dùng trong "điều khiển vô tuyến", khởi đầu người ta dùng mạch dao động 12 cộng hưởng LC, nó được kết nối bởi một cuộn dây và một tụ điện, khi mạch LC bị kích thích, trong cuộn dây sẽ xuất hiện từ trường và trong tụ điện sẽ xuất hiện điện trường, khi vào trạng thái cộng hưởng, từ trường trong cuộn dây L và điện trường trong tụ C sẽ kết hợp tạo ra dạng sóng điện từ trường. Bây giờ chỉ cần dùng dây anten cho sóng trong mạch LC phát vào không gian, chúng ta đã có tia sóng dùng cho công việc điều khiển vô tuyến. 2.4.3 Phương thức điều khiển vô tuyến. Khi chúng ta đã biết dùng mạch cộng hưởng LC để tạo ra các tia sóng dùng làm sóng mang để phát vào không gian, bây giờ phải nghĩ đến cách dùng nó để đóng mở các thiết bị đặt ở xa. Để làm được điều này, người ta phải nghĩ ra cách tạo ra các nhóm mã lệnh và "cho điều chế" các mã lệnh này vào nằm trong sóng mang. Tóm lại cách điều khiển các thiết bị bằng sóng vô tuyến sẽ được thực hiện như sau: Bước 1: Ở bên phát: dùng mạch cộng hưởng LC tạo ra sóng mang có tần số ổn định dùng làm sóng mang. Dùng mạch tạo ra tín hiệu mã lệnh và cho mã lệnh điều chế vào sóng mang rồi cho phát vào không gian. Bước 2: Ở bên thu: dùng mạch cộng hưởng LC làm bẩy sóng để bắt thu sóng điện từ có trong không gian, nó đã được phát ra từ bên phát, cho giải mã để lấy ra tín hiệu mã lệnh có trong sóng mang, dùng tín hiệu mã lệnh để đóng mở các thiết bị. 13 CHƯƠNG III CÁC LINH KIỆN LIÊN QUAN 3.1 Giới thiệu về họ vi điều khiển AT89C51 AT89C51 là phiên bản có Rom nằm trên Chip là bộ nhớ Flash. Phiên bản này rất thích hợp cho các ứng dụng nhanh vì bộ nhớ Flash có thể xóa được dữ liệu chỉ trong vài giây (chứ không phải 20 giây như 8751). Dĩ nhiên là để dùng AT89C51 cần có một bộ đốt ROM hỗ trợ bộ nhớ Flash, xong lại không cần bộ xóa, bộ nhớ Flash được xóa bằng bộ đốt PROM. Để tiện sử dụng, hiện nay hang Atmel đang nghiên cứu một phiên bản mới của AT89C51 có thể lập trình qua cổng COM của máy tính và như vậy sẽ không cần bộ đốt PROM 3.1.1 Giới thiệu về cấu trúc phần cứng họ MCS-51 Đặc điểm và chức năng hoạt động của họ IC MCS-51 hoàn toàn tương tự nhau. Ở đây giới thiệu IC AT89C51 là một IC điều khiển do hang intel của Mỹ sản xuất, chúng có những đặc điểm như sau:  4KB EFROM bên trong  128 byte RAM nội  4 Port xuất nhập I/O 8 bit  Giao tiếp nối tiếp  64 KB cùng nhớ mã ngoài  64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoài  Xử lý bit (hoạt động trên Bit đơn)  210 vị trí có thể định vị Bit  4 us cho hoạt động nhân, hoạt động chia Hình 3.1: Sơ đồ chân AT89C51 14 3.1.2 Các chân của chip 89C51: 3.1.2.1 Sơ đồ khối và chức năng các khối của chip 89C51:  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 bean ngoài (INT0\, INT1\), từ bộ định thời (TIMER0, TIMER1) và từ cổng nối tiếp (SERIAL PORT), lần lượt đưa các tín hiệu ngắt này đến CPU để xử lý.  Other registers: Các thanh ghi khác _ lưu 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 lưu trữ các dữ liệu.  ROM (Read Only Memory): Bộ nhớ chương trình trong chip lưu trữ chương trình hoạt động của chip.  I/O ports (In/Out ports): Các port xuất/nhập _ điều khiển việc xuất nhập dữ liệu dưới 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 dưới 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. 15 3.1.2.2 Chức năng các chân của chip 89C51 Chip 89C51: gồm 40 chân  2 chân nguồn cấp điện (VCC, VSS)  32 chân xuất/nhập  6 chân chức năng (EA, ALE, PSEN, XTAL1, XTAL2, RST)  Port xuất/nhập 8 bit (P0.0 – P0.7)  Port xuất/nhập 8 bit (P1.0 – P1.7)  Port xuất/nhập 8 bit (P2.0 – P2.7)  Port xuất/nhập 8 bit (P3.0 – P3.7)  Port 0: - Port 0 (P0.0 – P0.7) có số chân từ 32 – 39. - Port 0 có hai chức năng: • Port xuất nhập dữ liệu (P0.0 - P0.7) không sử dụng bộ nhớ ngoài. • Bus địa chỉ byte thấp và bus dữ liệu đa hợp (AD0 – AD7) có sử dụng bộ nhớ ngoài. * Lưu ý: Khi Port 0 đóng vai trò là port xuất nhập dữ liệu thì phải sử dụng các điện trở kéo lên bên ngoài. - Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 0 đóng vai trò là ngõ vào của dữ liệu (D0  D7)  Port 1: - Port 1 (P1.0 – P1.7) có số chân từ 1 – 8. - Port 1 có một chức năng: • Port xuất nhập dữ liệu (P1.0 – P1.7) _ sử dụng hoặc không sử dụng bộ nhớ ngoài. - Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 1 đóng vai trò là ngõ vào của địa chỉ byte thấp (A0 – A7) 16  Port 2: - Port 2 (P2.0 – P2.7) có số chân từ 21 – 28. - Port 2 có hai chức năng: • Port xuất nhập dữ liệu (P2.0 – P2.7) _ không sử dụng bộ nhớ ngoài. • Bus địa chỉ byte cao (A8 – A15) _ có sử dụng bộ nhớ ngoài. - Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 2 đóng vai trò là ngõ vào của địa chỉ byte cao (A8 – A11) và các tín hiệu điều khiển  Port 3: - Port 3 (P3.0 – P3.7) có số chân từ 10 – 17. - Port 0 có hai chức năng: • Port xuất nhập dữ liệu (P3.0 – P3.7) _ không sử dụng bộ nhớ ngoài hoặc các chức năng đặc biệt. • Các tín hiệu điều khiển _ có sử dụng bộ nhớ ngoài hoặc các chức năng đặc biệt. - Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 3 đóng vai trò là ngõ vào của các tín hiệu điều khiển. Chức năng của các chân Port3: Bit Tên Địa chỉ bit Chức năng P3.0 RxD B0H Chân nhận dữ liệu của port nối tiếp P3.1 TxD B1H Chân phát dữ liệu của port nối tiếp P3.2 INT0\ B2H Ngõ vào ngắt ngoài 0 P3.3 INT1\ B3H Ngõ vào ngắt ngoài 1 P3.4 T0 B4H Ngõ vào của bộ định thời đếm 0 P3.5 T1 B5H Ngõ vào của bộ định thời đếm 1 17 P3.6 WR\ B6H Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu Ram ngoài P3.7 RD\ B7H Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu Ram ngoài Bảng 3.1: Chức năng các chân port P3  Chân PSEN\: - PSEN (Program Store Enable): cho phép bộ nhớ chương trình, chân số 29. - Chức năng: • Là tín hiệu cho phép truy xuất (đọc) bộ nhớ chương trình (ROM) ngoài. • Là tín hiệu xuất, tích cực mức thấp. PSEN\ = 0 _ trong thời gian CPU tìm-nạp lệnh từ ROM ngoài. PSEN\ = 1 _ CPU sử dụng ROM trong (không sử dụng ROM ngoài). - Khi sử dụng bộ nhớ chương trình bên ngoài, chân PSEN\ thường được nối với chân OE\ của ROM ngoài để cho phép CPU đọc mã lệnh từ ROM ngoài.  Chân ALE: - ALE (Address Latch Enable): cho phép chốt địa chỉ, chân số 30. - Chức năng: • Là tín hiệu cho phép chốt địa chỉ để thực hiện việc giải đa hợp cho bus địa chỉ byte thấp và bus dữ liệu đa hợp (AD0 – AD7). • Là tín hiệu xuất, tích cực mức cao. ALE = 0 _ trong thời gian bus AD0 – AD7 đóng vai trò là bus D0 – D7. ALE = 1 _ trong thời gian bus AD0 – AD7 đóng vai trò là bus A0 – A7. - Khi lập trình cho ROM trong chip thì chân ALE đóng vai trò là ngõ vào của xung lập trình (PGM\) Khi lệnh lấy dữ liệu từ RAM ngoài (MOVX) được thực hiện thì 1 xung ALE bị bỏ qua  Chân EA\: 18 - EA (External Access): truy xuất ngoài, chân số 31. - Chức năng: • Là tín hiệu cho phép truy xuất (sử dụng) bộ nhớ chương trình (ROM) ngoài. • Là tín hiệu nhập, tích cực mức thấp. EA\ = 0 _ Chip 89C51 sử dụng chương trình của ROM ngoài. EA\ = 1 _ Chip 89C51 sử dụng chương trình của ROM trong. - Khi lập trình cho ROM trong chip thì chân EA đóng vai trò là ngõ vào của điện áp lập trình (Vpp = 12V/89xx, 21V/80xx,87xx) * Lưu ý: Chân EA\ luôn luôn phải được nối lên Vcc (sử dụng chương trình của ROM trong) hoặc xuống Vss (sử dụng chương trình của ROM ngoài).  Chân XTAL1, XTAL2: - XTAL (Crystal): tinh thể thạch anh, chân số 18-19. - Chức năng: • Dùng để nối với thạch anh hoặc mạch dao động tạo xung clock bên ngoài, cung cấp tín hiệu xung clock cho chip hoạt động. • XTAL1 _ ngõ vào mạch tạo xung clock trong chip. • XTAL2 _ ngõ ra mạch tạo xung clock trong chip.  Chân RST: - RST (Reset): thiết lập lại, chân số 9. - Chức năng: • Là tín hiệu cho phép thiết lặp (đặt) lại trạng thái ban đầu cho hệ thống. • Là tín hiệu nhập, tích cực mức cao. RST = 0 _ Chip 89C51 hoạt động bình thường. RST = 1 _ Chip 89C51 được thiết lặp lại trạng thái ban đầu.  Chân Vcc, GND: - Vcc, GND: nguồn cấp điện, chân số 40-20. - Chức năng: • Cung cấp nguồn điện cho chip 89V51 hoạt động. • Vcc = +5V ± 10%.• GND = 0V. 19 3.2 HOẠT ĐỘNG CỦA MCS-51 3.2.1 Hoạt động truyền thông nối tiếp của AT89C51 3.2.1.1 Khái quát Khi MCS-51 chọn chức năng truyền thông nối tiếp thì cổng P3 sử dụng 2 chân cổng P3.0 và P3.1 làm cổng truyền thông nối tiếp. Cổng P3.0 sẽ là RxD thực hiện chức năng thu dữ liệu, cổng P3.1 sẽ là TxD thực hiện chức năng phát dữ liệu. Đặc trưng truyền thông nối tiếp của MCS-51 là hoạt động song công, truyền thông giữa MCS-51 với PC hoặc giữa các MCS-51 với nhau. Hình 3.2: Phối ghép MCS51 với PC 20 Hình 3.3: Phối ghép giữa 2 MCS51 3.2.1.2 Các thanh ghi tham gia vào hoạt động truyền thông nối tiếp. Thanh ghi điều khiển port nối tiếp SCON có địa chỉ là 98H và được địa chỉ hóa từng bit. Thanh ghi đệm dữ liệu nối tiếp SBUF có địa chỉ là 99H. * Thanh ghi điều khiển port nối tiếp SCON a>. Cấu trúc thanh ghi SCON b>. Chức năng thanh ghi SCON Bit số 7, 6 (SM0,SM1): Các bit chọn chế độ port nối tiếp. có 4 chế độ hoạt động như bảng sau: