tìm hiểu hệ thống cân điện tử

Xuấtphát từ nhu cầu thực tế và ứng dụng công nghệ vi điều khiển các nhà khoahọc đã nghiên cứu ra các loại cân điện tử hiện thị số có thể cân được trọnglượng từ mg cho đến hàng trăm tấn m

Cân trọng lượng là một nhu cầu cần thiết và không thể thiếu trong đờisống xã hội , từ người nông dân làm ra hạt thóc cho đến các khu chế xuất , cácnhà máy xi măng sản xuất ra hàng trăm tấn sản phẩm trong 1 ngày Xuấtphát từ nhu cầu thực tế và ứng dụng công nghệ vi điều khiển các nhà khoahọc đã nghiên cứu ra các loại cân điện tử hiện thị số có thể cân được trọnglượng từ mg cho đến hàng trăm tấn mà các loại cân cơ bình thường không thểthực hiện được Trên thực tế các nhà máy sản xuất muốn biết khối lượng hànghoá, sản phẩm hay nguyên vật liệu, và cả cho những lĩnh vực khác như bếncảng, trạm cân xe phát hiện quá tải của cảnh sát giao thông đều được sửdụng cân điện tử

Trong thời đại ngày nay các hệ thống điều khiển tự động ngày càng có vai trò quan trọng trong việc phát triển, sự tiến bộ của kĩ thuật công nghệ và văn minh hiện đại Xuất phát từ thực tế đó em đã được phân công thực hiện

đề tài “ Cân điện tử “ Đây là một loại đề tài khá mới mẻ đối với chúng em nhưng nhờ sự giúp đỡ tận tình của cô giáo NGUYỄN THỊ HOÀ cùng các thầy giáo trong khoa Điện- Điện tử đã giúp chúng em hoàn thành đồ án đúngvới thời gian quy định

Nam Định, ngày 18 tháng 6 năm 2009

Em xin chân thành cảm ơn!

Phần I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

I Lý do chọn đề tài:

Ngày nay khoa học CN phát triển nhu cầu của con người ngày càng cao.Việc nghiên cứu khoa học ngày càng được đầu tư để đáp ứng nhu cầu đó, cácngành công nghệ kỹ thuật điện tử đã có sự phát triển vượt bậc đưa khoa hocvào kỷ nguyên mới Kỹ thuật vi xử lý vi điều khiển là một ứng dụng lớn củakhoa học kỹ thuật vào cuộc sống phục vụ trực tiếp cho con người

Ví dụ: Lập trình cho vi xử lý vi điều khiển điều khiển mạch đèn giao thông,

hệ thống quản lý mạng, các thiết bị điện tử dân dụng…

Ở nhóm ngành Điện tử dân dụng thì vi xử lý vi điều khiển đã thâm nhậpkhá nhiều vào lĩnh vực này Cân điện tử là một ứng dụng điển hình của vi xử

lý vi điều khiển trong cuộc sống của con người: trong kinh doanh, trongchăm sóc sức khoẻ… Ban đầu cân chỉ đơn giản là những quả cân cơ học saunày khoa học dã phát triển cân không chỉ dừng lại ở đó mà nó đã được cải tiếnthành những chiếc cân đa dạng có thể cân được khối lượng rất lớn hay nhữngchiếc cân cân được những vật rất nhỏ như cân vàng…với độ chính xác cao.Với mong muốn góp phần nhỏ vào lĩnh vực này em dã chọn đề tài cân điện tửlàm đề tài nghiên cứu đồ án

II Mục đích:

Tìm hiểu nguyên lý làm việc của cân điện tử

ứng dụng viết chương trình và giao tiếp với máy tính thành thạo

III Đối tượng nghiên cứu:

IC chuyển đổi tín hiệu tương tự – số, bộ khuếch đại thuật toán OP,

Họ vi điều khiển 89C51, một số cảm biến trọng lượng Loadcell và các thiết

bị hiển thị

IV Phạm vi nghiên cứu:

Hệ thống cấu trúc của vi điều khiển 89C51 vầ tập lệnh của nó, cấu tạo vànguyên lý hoạt động của Load cell,

Phần II: NỘI DUNG Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Ban đầu cân chỉ là đôi bàn tay của con người dựa vào cảm giác để phânbiệt vậy này và vật kia Sau này cân phát triển lên nhờ nguyên tắc thăng bằngvật, một bên đặt vật lấy làm vật chuẩn và một bên đặt vật cần cân để so sánhlấy ra khối lượng vật cần cân Và khi khoa học công nghệ phát triển đã đi sâuvào trong cuộc sống đem lại rất nhiều thành quả lớn trong việc phát triển cânmột dụng cụ đo lường bước sang một trang mới Cân điện tử ra đời thay thếhoàn toàn những chiếc cân cơ học thô sơ trước kia với tính năng sử dụng rộngrãi trong cuộc sống của con người, nó có thể cân được những vật hết sức nhỏ

bé tới tận hàng mg, và cũng có thể cân được những vật có khối lượng rất lớnhàng tấn, trăm tấn mà trước kia không thể cân đo chính xác được

Trọng lượng là đại diện cho lực hút của trái đất với cơ thể con người vàvới các vật tồn tại xung quanh chúng ta Trọng lượng là cơ sở cho sự phát

triển ngành đo lường của thế giới, theo hệ SI đơn vị của trọng lượng hay khối lượng là: Gam, Kg, pound, …

Hiện nay cân điện tử đã được sử dụng rộng rãi trong đời sống nhưng ít

ai biết được rằng cân điện tử hoạt động dựa trên nguyên tắc nào? Chủ yếu cácloại cân hiện nay đang được sử dụng là dựa trên sức căng của lò xo khi ta đặt cật cần cân lên bàn cân thì lò xo sẽ bị nén xuống và lấy ra sự thay đổi chiều dài hay sức căng của lò xo đưa vào bộ khuếch đại tín hiệu tương tự và đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu để ghép vói khối vi điều khiển trung tâm để xử lý lấy ra kết quả cuối cùng

Vậy sức căng là gì? Tính như thế nào?

Sửực caờng  ủửụùc xaực ủũnh baống sửù thay ủoồi chiều daứi Lcuỷa thanh ủaứn hồi L so vụựi moọt ủụn vũ chiều daứi :

 = L / L

Do taực ủoọng cuỷa lửùc vaứo thanh L, laứm xuaỏt hieọn sửực caờng,tửụng ửựng cuừng laứm thay ủoồi giaự trũ ủieọn trụỷ ủieọn cuỷa thanh Caỷmbieỏn sửực caờng hoát ủoọng dửùa trẽn nguyẽn taộc naứy, cho pheựpbieỏn ủoồi giaự trũ  nhoỷ thaứnh sửù thay ủoồi tửụng ửựng giaự trũ ủieọntrụỷ ủieọn cuỷa thanh

Để nhận biết được sự thay đổi rất nhỏ này của lị xo người ta sử dụng cảm biến sức căng Thơng thường cĩ 2 loại cảm biến về sức căng đĩ là:

 Loái gaộn trửùc tieỏp trẽn cần ủaứn hồi cuỷa boọ ủo lửùc, ụỷ vũ trớcần ủo sửực caờng Khi lửùc taực ủoọng laứm caờng hoaởc cong cầnủaứn hồi , cuừng trửùc tieỏp laứm caờng caỷm bieỏn

Caỷm bieỏn gaộn trửùc tieỏp thửụứng ủửụùc sửỷ dúng ủeồ ủo sửực caờngtái nhửừng vũ trớ danh ủũnh trẽn bề maởùt cuỷa yeỏu toỏ ủaứn hồi

 Loái giaựn tieỏp ủửụùc liẽn keỏt cụ hóc vụựi yeỏu toỏ ủaứn hồi,thửụứng sửỷ dúng ủeồ ủo nhửừng ủoọ leọch toồng coọng cuỷa yeỏu toỏủaứn hồi

Thửứa soỏ caỷm bieỏn sửực caờng G ủửụùc quy ủũnh laứ tyỷ soỏ cuỷa

sửù bieỏn ủoồi ủụn vũ cuỷa ủieọn trụỷ so vụựi sửực caờng :

G = (R / R) / (L / L) ,trong ủoự : R = sửù thay ủoồi cuỷa ủieọn trụỷ ()

R = ủieọn trụỷ cuỷa caỷm bieỏn sửực caờng ()

L = sửù thay ủoồi chiều daứi (m)

L = Chiều daứi cuỷa caỷm bieỏn (m)Vụựi caực caỷm bieỏn thõng dúng, caực ủái lửụùng trẽn coự giaự trũnhử sau :

- G = (2 - 4) ,

- Chiều daứi hieọu dúng L = (0.5 - 4) cm

- R = (50-5000) 

Khi taực dúng moọt lửùc f lẽn tieỏt dieọn caột ngang A , ửựng suaỏt S = f/

A (N/m2) ễÛ thanh ủaứn hồi , tyỷ soỏ cuỷa ửựng suaỏt S trẽn sửực caờng

 laứ haống soỏ vaứ ủửụùc gói laứ modun ủaứn hồi:

E = S /  = constant

ẹoỏi vụựi thanh ủaứn hồi coự chiều daứy laứ h vaứ chiều roọng laứ b , coựcaỷm bieỏn sửực caờng gaộn trửùc tieỏp trẽn bề maởt ụỷ vũ trớ caựchủieồm lửùc taực ủoọng laứ L, ệựng suaỏt ủửụùc xaực ủũnh theo bieồu thửực :

Tửứ caực bieồu thửực trẽn, suy ra :

R/R = (6G.L / b.h2 E).fTửứ bieồu thửực roừ raứng coự moỏi quan heọ tuyeỏn tớnh giửừa lửùc taựcủoọng vaứ sửù thay ủoồi giaự trũ ủieọn trụỷ ủụn vũ cuỷa caỷm bieỏn Baốngpheựp ủo R ta coự theồ xaực ủũnh ủoọ lụựn lửùc taực dúng ẹoự chớnh laứnguyẽn taộc hoát ủoọng cuỷa caỷm bieỏn sửực caờng

Caỷm bieỏn sửực caờng cho pheựp sửỷ dúng ủeồ ủo lửùc taực ủoọng

do tróng lửụùng cuỷa vaọt trong caực baứi toaựn cãn

Chương 2: SƠ ĐỒ KHỐI

2.1 Sơ đồ khối cân điện tử:

Hình 2.1: Sơ đồ khối cân điện tử

2.2 Nhiệm vụ các khối:

2.2.1 Khối cảm biến trọng lượng:

Cảm biến trọng lượng (Load Cell) thửụứng sửỷ duùng caỷm bieỏnsửực caờng maộc theo sụ ủoà caàu Trong ủoự sửỷ duùng hai caỷm bieỏnsửực caờng R1 vaứ R3 gaộn ụỷ maởt treõn Hai caỷm bieỏn sửực caờng khaực

Phím bấm

Khối chuyển đổi tín hiệu tương

tự – s ố s

Khối

xử lý trung tâm

Khố

i hiển thị

Khối nguồn

bieỏn caực caỷm bieỏn sửực caờng R1-3 ụỷ tráng thaựi vụựi sửực caờng cãnbaống vaứ ủieọn theỏ ra baống 0 Khi coự lửùc taực ủoọng, laứm uoỏn congthanh ủaứn hồi, daĩn ủeỏn vieọc taờng sửực caờng caực caỷm bieỏn R1- 3

vaứ giaỷm sửực caờng caực caỷm bieỏn R2-4 Keỏt quaỷ, ủieọn trụỷ R1- 3 taờngvaứ R2-4 giaỷm, daĩn ủeỏn leọch cầu vaứ ụỷ loỏi ra xuaỏt hieọn ủieọn theỏtyỷ leọ vụựi lửùc taực ủoọng ẹieọn theỏ naứy seừ ủửụùc khueỏch ủái tụựigiaự trũ cần thieỏt đưa vào khối KĐ tín hiệu tương tự số

2.2.2 Khối khuếch đại tín hiệu:

Cĩ nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu tương tự cĩ độ lớn phù hợp vớiđầu vào của bộ biến đổi tương tự – số

2.2.3 Khối chuyển đổi tín hiệu tương tự – số (ADC):

Cĩ nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu tương tự cĩ độ lớn phù hợp ở mạchkhuếch đại tín hiệu đưa tới, lấy tín hiệu ở đầu ra là tín hiệu số để đưa vào khối

xử lý trung tâm

Mạch biến đổi ADC gồm bộ phận trung tâm là một mạch so sánh Điệnthế tương tự chưa biết V(a) áp vào một ngã vào của mạch so sánh, cịn ngãvào kia nối với một điện thế tham chiếu thay đổi theo thời gian Vr(t) Khichuyển đổi điện thế tham chiếu tăng theo thời gian cho đến khi bằng hoặc gầnbằng với điện thế tương tự Lúc đĩ mạch tạo mã số ra cĩ giá trị ứng với điệnthế vào chưa biết

Thơng thường chúng ta thường sử dụng IC chuyển đổi 0809

2.2.4 Khối xử lý trung tâm:

Trung tâm xử lý tín hiệu số, xử lí tín hiệu từ ADC chuyển đến ứng với chương trình được viết bên trong của vi điều khiển

Thơng thường sử dụng 8051

Call: gọi và so sánh khi cần đưa giá trị khác vào để cân

ON/OFF: bắt đầu và kết thúc quá trình cân

Print: in kết quả

Chương 3 GIỚI THIỆU VÀ LỰA CHỌN LINH KIỆN

3.1 Tổng quan về họ 8051.

Trong mục này chúng ta xem xét một số thành viên khác nhau của họ

bộ vi điều khiển 8051 và các đặc điểm bên trong của chúng Đồng thời tađiểm qua một số nhà sản xuất khác nhau và các sản phẩm của họ có trên thịtrường

3.1.1 Tóm tắt về lịch sử của 8051.

Vào năm 1981 Hãng Intel giới thiệu một số bộ vi điều khiển được gọi

là 8051 Bộ vi điều khiển này có 128 byte RAM, 4K byte ROM trên chíp, hai

bộ định thời, một cổng nối tiếp và 4 cổng (đều rộng 8 bit) vào ra tất cả đượcđặt trên một chíp Lúc ấy nó được coi là một “hệ thống trên chíp” 8051 làmột bộ xử lý 8 bit có nghĩa là CPU chỉ có thể làm việc với 8 bit dữ liệu tạimột thời điểm Dữ liệu lớn hơn 8 bit được chia ra thành các dữ liệu 8 bit đểcho xử lý 8051 có tất cả 4 cổng vào - ra I/O mỗi cổng rộng 8 bit (xem hình1.2) Mặc dù 8051 có thể có một ROM trên chíp cực đại là 64 K byte, nhưngcác nhà sản xuất lúc đó đã cho xuất xưởng chỉ với 4K byte ROM trên chíp.Điều này sẽ được bàn chi tiết hơn sau này

8051 ã tr nên ph bi n sau khi Intel cho phép các nh s n xu tđã trở nên phổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất ở nên phổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất ổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất ến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất à sản xuất ản xuất ấtkhác s n xu t v bán b t k d ng bi n th n o c a 8051 m h thích v iản xuất ất à sản xuất ất ỳ dạng biến thế nào của 8051 mà họ thích với ạng biến thế nào của 8051 mà họ thích với ến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất ến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất à sản xuất ủa 8051 mà họ thích với à sản xuất ọ thích với ới

i u ki n h ph i mã l i t ng thích v i 8051 i u n y d n n s

đã trở nên phổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất ện họ phải để mã lại tương thích với 8051 Điều này dẫn đến sự ọ thích với ản xuất đã trở nên phổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuấtể mã lại tương thích với 8051 Điều này dẫn đến sự ạng biến thế nào của 8051 mà họ thích với ương thích với 8051 Điều này dẫn đến sự ới Điều này dẫn đến sự à sản xuất ẫn đến sự đã trở nên phổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuấtến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất ự

ra đã trở nên phổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất i nhi u phiên b n c a 8051 v i các t c ản xuất ủa 8051 mà họ thích với ới ốc độ khác nhau và dung lượng đã trở nên phổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuấtộ khác nhau và dung lượng khác nhau v dung là sản xuất ượngngROM trên chíp khác nhau đã trở nên phổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuấtượngc bán b i h n n a các nh s n xu t i uở nên phổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất ơng thích với 8051 Điều này dẫn đến sự ửa các nhà sản xuất Điều à sản xuất ản xuất ất Điều này dẫn đến sự

n y quan tr ng l m c dù có nhi u bi n th khác nhau c a 8051 v t c à sản xuất ọ thích với à sản xuất ặc dù có nhiều biến thể khác nhau của 8051 về tốc độ ến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất ể mã lại tương thích với 8051 Điều này dẫn đến sự ủa 8051 mà họ thích với ốc độ khác nhau và dung lượng đã trở nên phổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuấtộ khác nhau và dung lượng

v dung là sản xuất ương thích với 8051 Điều này dẫn đến sựng nh ROM trên chíp, nh ng t t c chúng ới ư ất ản xuất đã trở nên phổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất u tương thích với 8051 Điều này dẫn đến sựng thích

v i 8051 ban ới đã trở nên phổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuấtầu về các lệnh Điều này có nghĩa là nếu ta viết chươngu v các l nh i u n y có ngh a l n u ta vi t chện họ phải để mã lại tương thích với 8051 Điều này dẫn đến sự Điều này dẫn đến sự à sản xuất ĩa là nếu ta viết chương à sản xuất ến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất ến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất ương thích với 8051 Điều này dẫn đến sựngtrình c a mình cho m t phiên b n n o ó thì nó c ng s ch y v i m iủa 8051 mà họ thích với ộ khác nhau và dung lượng ản xuất à sản xuất đã trở nên phổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất ũng sẽ chạy với mọi ẽ chạy với mọi ạng biến thế nào của 8051 mà họ thích với ới ọ thích vớiphiên b n b t k khác m không phân bi t nó t hãng s n xu t n oản xuất ất ỳ dạng biến thế nào của 8051 mà họ thích với à sản xuất ện họ phải để mã lại tương thích với 8051 Điều này dẫn đến sự ừ hãng sản xuất nào ản xuất ất à sản xuất

Bộ vi điều khiển 8051 là thành viên đầu tiên của họ 8051 Hãng Intel

ký hiệu nó như là MCS51 Bảng 3.1 trình bày các đặc tính của 8051

Hình 3.1: Bố trí bên trong của sơ đồ khối 8051.

ROM

ON CHIP CHƯƠN

BUS

CONTRO L

SERIAL PORT

ETC TIMER 0 TIMER 1

P1

P2

P3

INTERRUP

T

CONTROL

Hình 3.2: Sơ đồ chân và chip 8051

* Chức năng các chân của 8051:

Port 0: P0.0 – P0.7 từ chân (32 – 39) có 2 chức năng trong các thiết kế cỡ

nhỏ

Port 1: P1.0 – P1.7 từ chân (1 – 8) có chức năng giao tiếp với các thiết bị bên

ngoài

Port 2: P2.0 – P2.7 từ chân (21 – 28) là một port có công dụng kép được dùng

như các đường xuất nhập hoặc là byte của bus địa chỉ đối với các thiết kế

dùng bộ nhớ mở rộng

Port 3: P3.0 – P3.7 từ chân (10 - 17) là một port có công dụng kép, các chân

của Port này có nhiều chức năng, các công cụ chuyển đổi có liên hệ với các đặc tính dặc biệt của 8051/8031 như bảng sau:

Bit Tên Chức năng chuyển đổi

P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho Port nối tiếpP3.1 ĐTX Dữ liệu nhận cho Port song songP3.2 INT0 Ngắt 0 bên ngoài

P3.3 INT1 Ngắt 1 bên ngoàiP3.4 T0 Ngõ vào của timer/counter 0P3.5 T1 Ngõ vào của timer/counter 1P3.6 WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu bên ngoàiP3.7 RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu bên ngoài

Bảng 3.2: Chức năng các chân Port 3

Chân 9: Chân Reset

Chân 18,19: Chân dao động

Chân 20: Chân mass

Chân 40: Chân + VCC

Chân 30: Chân ALE (Address lath enable) - Cho phép chốt địa chỉ

Chân 29: Chân PSEN (Program storey enable) – Khi làm việc với bộ nhớ

Bộ vi điều khiển 8052 là một thành viên khác của họ 8051, 8052 có tất

cả các đặc tính chuẩn của 8051 ngoài ra nó có thêm 128 byte RAM và một bộđịnh thời nữa Hay nói cách khác là 8052 có 256 byte RAM và 3 bộ định thời

Nó cũng có 8K byte ROM Trên chíp thay vì 4K byte như 8051 Xem bảng1.4

có thể bổ xung cổng vào - ra cho 8031 Phối phép 8031 với bộ nhớ và cổngvào - ra chẳng hạn với chíp 8255 được trình bày ở chương 14 Ngoài ra còn

có các phiên bản khác nhau về tốc độ của 8031 từ các hãng sản xuất khácnhau

3.1.4 Các bộ vi điều khiển 8051 từ các hãng khác nhau.

Mặc dù 8051 là thành viên phổ biến nhất của họ 8051 nhưng chúng ta

sẽ thấy nó trong kho linh kiện Đó là do 8051 có dưới nhiều dạng kiểu bộ nhớkhác nhau như UV - PROM, Flash và NV - RAM mà chúng đều có số đăng

ký linh kiện khác nhau Việc bàn luận về các kiểu dạng bộ nhớ ROM khácnhau sẽ được trình bày ở chương 14 Phiên bản UV-PROM của 8051 là 8751.Phiên bản Flash ROM được bán bởi nhiều hãng khác nhau chẳng hạn củaAtmel corp với tên gọi là AT89C51 còn phiên bản NV-RAM của 8051 do

Dalas Semi Conductor cung cấp thì được gọi là DS5000 Ngoài ra còn cóphiên bản OTP (khả trình một lần) của 8051 được sản xuất bởi rất nhiều hãng.

a- Bộ vi điều khiển 8751:

Chíp 8751 chỉ có 4K byte bộ nhớ UV-EPROM trên chíp Để sử dụngchíp này để phát triển yêu cầu truy cập đến một bộ đốt PROM cũng như bộxoá UV- EPROM để xoá nội dung của bộ nhớ UV-EPROM bên trong 8751trước khi ta có thể lập trình lại nó Do một thực tế là ROM trên chíp đối với

8751 là UV-EPROM nên cần phải mất 20 phút để xoá 8751 trước khi nó cóthể được lập trình trở lại Điều này đã dẫn đến nhiều nhà sản xuất giới thiệucác phiên bản Flash Rom và UV-RAM của 8051 Ngoài ra còn có nhiềuphiên bản với các tốc độ khác nhau của 8751 từ nhiều hãng khác nhau

b- Bộ vi điều khiển AT8951 từ Atmel Corporation.

Chíp 8051 phổ biến này có ROM trên chíp ở dạng bộ nhớ Flash Điềunày là lý tưởng đối với những phát triển nhanh vì bộ nhớ Flash có thể đượcxoá trong vài giây trong tương quan so với 20 phút hoặc hơn mà 8751 yêucầu Vì lý do này mà AT89C51 để phát triển một hệ thống dựa trên bộ vi điềukhiển yêu cầu một bộ đốt ROM mà có hỗ trợ bộ nhớ Flash Tuy nhiên lạikhông yêu cầu bộ xoá ROM Lưu ý rằng trong bộ nhớ Flash ta phải xoá toàn

bộ nội dung của ROM nhằm để lập trình lại cho nó Việc xoá bộ nhớ Flashđược thực hiện bởi chính bộ đốt PROM và đây chính là lý do tại sao lại khôngcần đến bộ xoá Để loại trừ nhu cầu đối với một bộ đốt PROM hãng Atmelđang nghiên cứu một phiên bản của AT 89C51 có thể được lập trình qua cổngtruyền thông COM của máy tính IBM PC

Bảng 3.4: Các phiên bản của 8051 từ Atmel (Flash ROM).

Chữ C trong ký hiệu AT89C51 là CMOS

Cũng có những phiên bản đóng vỏ và tốc độ khác nhau của những sảnphẩm trên đây Xem bảng 1.6 Ví dụ để ý rằng chữ “C” đứng trước số 51trong AT 89C51 -12PC là ký hiệu cho CMOS “12” ký hiệu cho 12 MHZ và

“P” là kiểu đóng vỏ DIP và chữ “C” cuối cùng là ký hiệu cho thương mại(ngược với chữ “M” là quân sự ) Thông thường AT89C51 - 12PC rát lýtưởng cho các dự án của học sinh, sinh viên

Mã linh kiện Tốc độ Số chân Đóng vỏ Mục đích

Bảng 3.5: Các phiên bản 8051 với tốc độ khác nhau của Atmel.

c- Bộ vi điều khiển DS5000 từ hãng Dallas Semiconductor.

Một phiên bản phổ biến khác nữa của 8051 là DS5000 của hãng DallasSemiconductor Bộ nhớ ROM trên chíp của DS5000 ở dưới dạng NV-RAM.Khả năng đọc/ ghi của nó cho phép chương trình được nạp vào ROM trênchíp trong khi nó vẫn ở trong hệ thống (không cần phải lấy ra) Điều này còn

có thể được thực hiện thông qua cổng nối tiếp của máy tính IBM PC Việcnạp chương trình trong hệ thống (in-system) của DS5000 thông qua cổng nốitiếp của PC làm cho nó trở thành một hệ thống phát triển tại chỗ lý tưởng.Một ưu việt của NV-RAM là khả năng thay đổi nội dung của ROM theo từngbyte tại một thời điểm Điều này tương phản với bộ nhớ Flash và EPROM mà

bộ nhớ của chúng phải được xoá sạch trước khi lập trình lại cho chúng

128128128128

32323232

2222

6666

5V5V5V5V

40404040

Bảng 3.6: Các phiên bản 8051 từ hãng Dallas Semiconductor.

Chữ “T” đứng sau 5000 là có đồng hồ thời gian thực

Lưu ý rằng đồng hồ thời gian thực RTC là khác với bộ định thời Timer.RTC tạo và giữ thời gian l phút giờ, ngày, tháng - năm kể cả khi tắt nguồn

Còn có nhiều phiên bản DS5000 với những tốc độ và kiểu đóng góikhác nhau.( Xem bảng 1.8) Ví dụ DS5000-8-8 có 8K NV-RAM và tốc đọ8MHZ Thông thường DS5000-8-12 hoặc DS5000T-8-12 là lý tưởng đối vớicác dự án của sinh viên

Mã linh kiện NV- RAM Tốc độ

DS5000-8-8DS5000-8-12DS5000-32-8DS5000T-32-12

DS5000-32-12

DS5000-8-12

8K8K32K32K32K8K

8MHz12MHz8MHz8MHz (with RTC)12MHz12MHz (with RTC)

Bảng 3.7: Các phiên bản của DS5000 với các tốc độ khác nhau

d- Phiên bản OTP của 8051.

Các phiên bản OTP của 8051 là các chíp 8051 có thể lập trình đượcmột lần và được cung cấp từ nhiều hãng sản xuất khác nhau Các phiên bảnFlash và NV-RAM thường được dùng để phát triển sản phẩm mẫu Khi mộtsản pohẩm được thiết kế và được hoàn thiện tuyệt đối thì phiên bản OTP của

8051 được dùng để sản hàng loạt vì nó sẽ hơn rất nhiều theo giá thành mộtđơn vị sản phẩm

Quy ước: # Data: Toán hạng định địa chỉ tức thời

Direct : Toán hạng định địa chỉ trực tiếp

@Ri : Toán hạng định đia chỉ gián tiếp

Rn : Toán hạng định địa chỉ thanh ghi

Thưc hiện nhân nội dung thanh ghi A với nội dung thanh ghi B

Kết quả: Byte thấp lưu trên thanh ghi A

Byte cao lưu trên thanh ghi B

 Lệnh chia DIV:

Thưc hiện chia nội dung thanh ghi A với nội dung thanh ghi

Kết quả: Phần nguyên lưu trên thanh ghi A

Phần dư lưu trên thanh ghi B

 Lệnh hoặc tuyệt đối

 Lệnh xoá thanh ghi A

-Kết thúc tên của nhãn là dấu “:”

-Giữa các ký tự trong nhãn không được đặt dấu cách

-Tên nhãn phải được bắt đầu bằng một chữ cái

-Tên nhãn không được trùng với các từ đã được định nghĩa trước

-Tên nhãn không dai quá 32 ký tự

 Lệnh gọi chương trình con

*Lệnh CALL

Cú pháp: CALL tên chương trình con

*Lệnh ACALL< lệnh gọi tuyệt đối>

Thực hiện kiểm tra nội dung thanh ghi A

*A0 Nếu A=0 thực hiện lệnh tiếp theo

Nếu A 0 rẽ nhánh đến nhãn

Lệnh CJNE: So sánh nội dung của toán hạng1

 Lệnh JB

Cú pháp : JB TH, nhãn

Kiểm tra nội dung của toán hạng -Nếu TH=1 thì rẽ nhánh đến nhãn

-Nếu TH=0 thì thực hiện lệnh tiếp theo

3.2 Bộ biến đổi tương tự số (ADC) 0809CCN.

Các bộ chuyển đổi ADC được sử dụng hết sức rộng rãi hiện nay Tiêu biểu

là máy tính số chỉ làm việc với các số nhị phân , nhưng trong thực tế thì cácđại lượng hầu hết là tương tự chính vì vậy ta cần có bộ chuyển đổi qua lạigiữa các loại số này

Trong bài này sử dụng chip ADC 0809, do linh kiện không có sẵn nênmặc dù ADC 0804 là linh kiện có những ưu điểm hơn so với ADC 0809

như : Có bộ dao động riêng bên trong do vậy chỉ cần nối thêm điện trởkhoảng 10 khz, và tụ điện khoảng 150 pF là sẽ tạo nên bộ dao động có tần sốkhoảng 600 KHz, và thời gian chuyển đổi là 110 us

Trong đề tài chỉ sử dụng 1 đầu vào cảm biến nên rõ ràng ADC 0804 sẽtiết kiệm hơn vì nó chỉ có 1 đầu vào cảm biến còn ADC 0809 có những 8 đầuvào cảm biến vậy còn 7 đầu vào là không sử dụng ( bỏ không) gây nên lãngphí

Không phải chọn kênh đầu vào nên dễ dàng trong lập trình hơn Và tốn

ít dung lượng bộ nhớ của vi điều khiển hơn

Trong bài này em sử dụng bộ biến đổi ADC 0809 ( vì nó được bán rộngrãi hơn trên thị trường VN)

Hình 3.3 : Sơ đồ cấu trúc chân của ADC 0809.

* Chức năng các chân của ADC 0809.

Chân In 0 – In 7 : Đầu vào kênh tương tự

Chân 6 : Start : Bắt đầu chuyển đổi

Chân 7 EOC : Kết thúc chuyển đổi (End-of-Convéion)

Chân 9 OE : Cho phép đầu ra (Output Enable)

Chân 10 - Clock : Chân đưa xung vào

Chân 11 : Vcc : Chân cấp nguồn (+5 v DC)

Chân 12,14 : Vref+,Vref- :Thiết lập điện áp tham chiếu

Hình 3.4: C u trúc bên trong ấu trúc bên trong.

Vref/2 (V) Vref+/Vref- (V) Kích thước bước (mv)

Bảng 3.8: Bảng quan hệ điện áp giữa Vref(+) và Vref (-)(Mass)

*Ý nghĩa : Khi chân Vref- nối xuống mass còn chân Vref+ được nối vớiđiện áp biến thiên từ 0 (v) cho đến 5 (v) thì mỗi khi bộ cảm biến của ADC

0809 CCN biến đổi 19,53 (mV) thì bộ biến đổi sẽ thay đổi trạng tháI đầu ra.Các trường hợp còn lại tương tự

* Kích thước bước (độ phân giải ) là sự thay đổi nhỏ nhất của đầu vào màADC có thể phân biệt được

* Vref+/Vref- : Điện áp tham chiếu thường thì Vref- được nối xuống masscòn Vref+ thì được đấu vào một mức điện áp tham chiếu nào đó

Chân 13 : Chân GND ( mass )