Lời Nói Đầu Ngày nay, các vi điều khiển đã thâm nhập vào mọi lĩnh vực vủa đời sống từ dân sự, quân sự đến an ninh quốc phòng, có mặt trong hầu hết các ứng dụng hàng ngày từ những thiết bị nhỏ như điện thoại di động, máy nhắn tin, trò chơi điện tử, các thiết bị gia dụng (máy giặt, điều hòa, tủ lạnh….) đến những thiết bị lớn như ôtô, tàu thủy, xe lửa, máy bay, hệ thống mạng điện thoại, các bộ điều khiển tự động trong nhà máy, các bộ điều chỉnh trong nhà máy điện hạt nhân, trong các hệ thống điều khiển ánh sáng… Với một loạt các ứng dụng thú vị trên, ở đây chúng em xin giới thiệu một ứng dụng nhỏ dùng vi điều khiển 8051 (cụ thể là vi điều khiển AT89S52) để thiết kế đồng hồ điện tử hiển thị bằng led 7 đoạn điều khiển bằng máy tinh. Do thời gian và trình độ còn hạn chế, còn thiếu kinh nghiệm thực tế nên không tránh khỏi những sai sót. Chúng em rất mong nhận được những ý kiến và đóng góp của các thầy cô và các bạn để chúng em có thể hoàn thiện thiết kế hơn nữa...
Trang 1Bộ Công Thương Trường:Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
PHẠM TIẾN BÁCH NGUYỄN ĐỨC THÔNG
Trang 2NhËn xÐt cña gi¸o viªn híng dÉn
Lời Nói Đầu
Ngày nay, các vi điều khiển đã thâm nhập vào mọi lĩnh vực vủa đời sống từ dân sự, quân sự đến an ninh quốc phòng, có mặt trong hầu hết các ứng dụng hàng ngày từ những thiết bị nhỏ như điện thoại di động, máy nhắn tin, trò chơi điện tử, các thiết bị gia dụng (máy giặt, điều hòa,
tủ lạnh….) đến những thiết bị lớn như ôtô, tàu thủy, xe lửa, máy bay, hệ thống mạng điện thoại, các bộ điều khiển tự động trong nhà máy, các bộ điều chỉnh trong nhà máy điện hạt nhân, trong các hệ thống điều khiển ánh sáng…
Trang 3Với một loạt các ứng dụng thú vị trên, ở đây chúng em xin giới thiệu một ứng dụng nhỏ dùng vi điều khiển 8051 (cụ thể là vi điều khiển AT89S52) để thiết kế đồng hồ điện tử hiển thị bằng led 7 đoạn điều khiển bằng máy tinh.
Do thời gian và trình độ còn hạn chế, còn thiếu kinh nghiệm thực
tế nên không tránh khỏi những sai sót Chúng em rất mong nhận được những ý kiến và đóng góp của các thầy cô và các bạn để chúng em có thể hoàn thiện thiết kế hơn nữa
Xin chân thành cảm ơn !
PHẦN 1
I,CẤU TRÚC VI ĐIỀU KHIỂN 8051
I-Giới thiệu tổng quan về họ 8051 (AT 89S52)
Họ vi điều khiển 8051 (còn gọi là C51) là một trong những họ vi điều
khiển thông dụng nhất Đây là các bộ vi điều khiển 8 bít được sản xuất theo công nghệ CMOS Một số loại vi điều khiển thuộc họ 8051 thông
Trang 4dụng nhất: AT89C2051, AT89C4051, AT89C51, AT89S52… Trong đó AT89S52 là một bộ vi điều khiển thông dụng giá rẻ có nhiều chức năng
và đặc biệt có tích hợp sẵn bộ nạp trên chíp
Bộ vi điều khiển AT89S52 gồm các khối chức năng chính sau đây:
CPU (Central Processing Unit) bao gồm:
- Thanh ghi tích luỹ A
- Thanh ghi tích luỹ phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia
- Đơn vị logic học (ALU: Arithmetic Logical Unit)
- Thanh ghi từ trạng thái chương trình (PSW: Progam StatusWord)
- Bốn băng thanh ghi
- Con trỏ ngăn xếp
Bộ nhớ chương trình (Bộ nhớ ROM) gồm 8Kb Flash.
Bộ nhớ dữ liệu (Bộ nhớ RAM) gồm 256 bytes.
Bộ UART (Universal Ansynchronous Receiver and Tranmitter)
làm chức năng truyền nhận nối tiếp, nhờ khối này AT89S52 có thể giaotiếp với máy tính qua cổng COM
3 bộ Timer /Counter 16 bít thực hiện các chức năng định thời và
đếm sự kiện
WDM (Watch Dog Timer) được dùng để phục hồi lại hoạt động của CPU
khi nó bị treo bởi một nguyên nhân nào đó WDM ở AT89S52 gồm một
bộ Timer 14 bít, một bộ Timer 7 bít, thanh ghi WDTPRG (WDTprogramable) điều khiển Timer 7 bit và một thanh ghi chức năngWDTRST (WDM register) Bình thường WDT không hoạt động (bịcấm), để cho phép WDT, các giá trị 1EH và E1H cần phải được ghi liêntiếp vào thanh ghi WDTRST Timer 14 bit của WDT sẽ đếm tăng dần saumỗi chu kỳ đồng hồ cho đến giá trị 16383 thì xảy ra tràn Khi xảy ra tràn,chân RTS sẽ được đặt ở mức cao trong thời gian 96.Tosc (Tossc=1/Fosc)
và AT89S52 sẽ được reset Khi WDT hoạt động, ngoại trừ reset phầncứng và reset do WDT tràn thì không có cách nào cấm được WDT, vì vậykhi sử dụng WDT thì các đoạn mã chương trình phải được đặt trong các
II- Sơ đồ các chân và chức năng
Trang 51 Port 0 (P0.0-P0.7 hay từ chân 32 đến chân 39): Gồm 8 chân,
ngoài chức năng xuất nhập ra, Port 0 còn là Bus đa hợp dữ liệu và địa chỉ(AD0-AD7), chức năng này sẽ được sử dụng khi AT89S52 giao tiếp vớithiết bị ngoài có kiến trúc Bus
Hình 1: Cấu trúc của các chân trên Port 0
2 Port 1 (P1.0-P1,7 hay từ chân 1 đến chân 8) :
Có chức năng xuất nhập theo bit và byte Ngoài ra, 3 chân P1.5, P1.6,P1.7 được dùng để nạp ROM theo chuẩn ISP, 2 chân P1.0 và P1.1 đượcdùng cho bộ Timer 2
Trang 6Hình 2: Cấu trúc của các chân trên Port 1 và Port 3
3 Port 2 (P2.0- P2.7 hay từ chân 21 đến chân 28): Là một Port có công
dụng kép: là đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với cácthiết kế dùng bộ nhớ mở rộng
Hình 3: Cấu trúc của các chân trên Port 2
4 Port 3 (P3.0- P3.7 hay từ chân 10 đến chân 17): Mỗi chân trên
Port 3 ngoài chức năng xuất nhập ra còn có một chức năng riêng:
P3.1 TXD Dữ liệu truyền cho Port nối tiếp
Trang 7P3.2 INT0 Ngắt 0 bên ngoài
P3.3 INT1 Ngắt 1 bên ngoài
6 XTAL1, XTAL2:
AT89S52 có một bộ dao động trên chip, nó thường được nối với một bộdao động thạch anh có tần số lớn nhất là 33MHz, thông thường là12MHz
7 EA (External Access):
EA thường được mắc lên mức cao (+5V) hoặc mức thấp (GND) Nếu ởmức cao, bộ vi điều khiển thi hành chương trình từ ROM nội Nếu ở mứcthấp, chương trình chỉ được thi hành từ bộ nhớ mở rộng
8 ALE (Address Latch Enable):
ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một thanh ghi bên ngoài trong nửađầu của chu kỳ bộ nhớ Sau đó các đường port 0 dùng để xuất hoặc nhập
dữ liệu trong nửa chu kỳ sau của bộ nhớ
9 PSEN (Program Store Enable):
PSEN là điều khiển để cho phép bộ nhớ chương trình mở rộng và trườngđược nối đến chân /OE (Output Enable) của một EPROM để cho phépđọc các bytes mã lệnh
Trang 8PSEN sẽ ở mức thấp trong thời gian đọc lệnh Các mã nhị phân củachương trình được đọc từ EPROM qua Bus và được chốt vào thanh ghilệnh của bộ vi điều khiển để giải mã lệnh Khi thi hành chương trìnhtrong ROM nội, PSEN sẽ ở mức thụ động (mức cao)
Trang 9ứngCổng COM
Hình 6: Truyền thông qua cổng nối tiếp
Trang 10
Như vậy thực chất của việc truyền thông qua cổng nối tiếp thực chất làviệc truyền mã ASCII của ký tự.Để gửi cho máy tính các kí tự từ ‘0’ đến
‘9’ ta phải truyền mã ASCII của chúng lần lượt từ 0x30 đến 0x39
Để kiểm tra xem máy tính có nhận được các kí tự mà vi điều khiểntruyền tới chưa, ta phải cho máy tính thi hành Chương trình nhận số liệuqua cổng nối tiếp chương trình này có thể viết bằng ngôn ngữ lập trìnhBasic, Pascal, C, C++ Trong Windows có cung cấp sẵn cho chúng tamột công cụ truyền tin qua cổng nối tiếp là Hyper Terminal
PHẦN 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
Trang 11I,SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
T2/P1.0 1 T2 EX/P1.1 2
P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5/MOSI 6
P1.6/MISO 7
P1.7/SCK 8
RESET 9
RXD/P3.0 10
TXD/P3.1 11
INT0/P3.2 12
INT1/P3.3 13
T0/P3.4 14 T1/P3.5 15 WR/P3.6 16
RD/P3.7 17
XTAL1 18 XTAL2 19
P2.0/A8 21P2.1/A9 22P2.2/A10 23P2.3/A11 24P2.4/A12 25P2.5/A13 26P2.6/A14 27P2.7/A15 28
PSEN 29ALE/PROG 30EA/VPP 31
P0.0/AD0 39P0.1/AD1 38P0.2/AD2 37P0.3/AD3 36P0.4/AD4 35P0.5/AD5 34P0.6/AD6 33P0.7/AD7 32
IC1
AT89S52 Y1
C2 33
C3 33
JP1
JP9
VCC D0 D1 D2 D3
R5 R6 R7 R8 R9 R10 R12
C1+
1
VS+ 2C1-
3
C2+ 4C2- 5VS-
13 T1OUT 14
Q1 A1015 Q2A1015 Q3A1015 Q4A1015 R1
1k
R2 1k
R3 1k
R4 1k
a b c d e f g
R13 1k LED1LED
TX RX
Trang 12III,CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN
1,PHẦN VISUA BASIC
Trang 13Dim gio As Integer
Dim phut As Integer
Dim giay As Integer
Dim ngay As Integer
Dim thang As Integer
Dim nam As Integer
Dim N1 As Integer
Dim N2 As Integer
Dim N3 As Integer
Dim N4 As Integer
Private Sub Command1_Click()
Text2.Text = Format(Now, "dd/mm/yyyy") End Sub
Private Sub Command2_Click()
Trang 14End Sub
Private Sub Command4_Click()
If IsDate(Text4.Text) Then
Time = Format(Text4.Text, "hh:nn:ss") Else
MsgBox "LOI NHAP SAI GIO"
If (Option1.Value = True) Then
N4 = (Format(Now, "HH") \ 10)
N3 = (Format(Now, "HH") Mod 10)
N2 = (Format(Now, "nn") \ 10)
N1 = (Format(Now, "nn") Mod 10)
Trang 15End If
If (Option2.Value = True) Then N4 = (Format(Now, "nn") \ 10) N3 = (Format(Now, "nn") Mod 10) N2 = (Format(Now, "ss") \ 10) N1 = (Format(Now, "ss") Mod 10) End If
If (Option3.Value = True) Then N4 = (Format(Now, "dd") \ 10) N3 = (Format(Now, "dd") Mod 10) N2 = (Format(Now, "mm") \ 10) N1 = (Format(Now, "mm") Mod 10) End If
If (Option4.Value = True) Then N4 = (Format(Now, "mm") \ 10) N3 = (Format(Now, "mm") Mod 10) N2 = (Format(Now, "yy") \ 10) N1 = (Format(Now, "yy") Mod 10) End If
End Sub
Private Sub Timer2_Timer()
dd1 = Val(N1)
Trang 17sbit LED1=P1^0; // quet led hang nghin
sbit LED2=P1^1; // quet led hang tram
sbit LED3=P1^2; // quet led hang chuc
sbit LED4=P1^3; // quet led hang don vi
int so4, so3,so2,so1,i,j,tg;
unsigned char dem=0;
unsigned char M[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90}; //
Trang 18break;
} if(++dem==4)dem=0;
{
tg =_getkey();
} while(tg!='@');
PHẦN 3 KẾT LUẬN
Trang 191,ƯU ĐIỂM :
- Mạch hiển thị đầy đủ các giá trị ngày, giờ, phút, giây, tháng, năm.
- Mạch hiển thị rõ ràng các giá trị trên led 7 đoạn
- Bằng cách nâng cấp phần cứng và thay đổi phần mềm, mạch điện hoàn toàn có thể tích hợp thêm tính năng như hiển thị lịch vạn niên các giá trị giờ, phút, giây, ngày, tháng âm lịch cũng như dương lịch trên cùng một diện tích
Tài liệu tham khảo
1.Vi điều khiển cấu trúc lập trình và ứng dụng (Kiều Xuân Thực – Vũ ThịThu Hương – Vũ Trung Kiên)
Trang 202.Giáo trình đo lường và điều khiển máy tính(Vũ Thị Thu Hương).
3 Họ vi điều khiển 8051 (Tống Văn On – Hoàng Đức Hải)
4 Internet: dientuvietnam.net
diendandientu.com
dientuvienthong.net
