thiết kế mạch đo nhiệt độ dùng họ IC 8051

Linh kiện ổn áp 7805 Trên thực tế thì linh kiện ổn áp 7805 được dùng rất nhiều trong các mạch điều khiển dùng để ổn định cho mạch.Với ưu điểm là dễ ghép nối, dễ thiết kế với chi phí thấp

MỤC LỤC:

Lời mở đầu ……….……… 4

Chương I: Tổng quan về các khối I Sơ đồ và chức năng từng khối……… …… 5

Chương II: Thiết kế khối nguồn I Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn ……….………7

II Nguyên tắc hoạt động của mạch … … ……… 8

Chương III: Thiết kế khối cảm biến I Bộ cảm biến… ……… 11

II Tính toán nhiệt độ …….……… ……….13

Chương IV: Thiết kế bộ chuyển đổi ADC I Giới thiệu về ADC 0804……… 15

II Các phương pháp chuyển đổi ADC 17

Chương V : Thiết kế khối vi xử lý I Một số loại Vi điều khiển được dùng phổ biến hiện nay… 21

II Tìm hiểu về AT89C51……… 22

III Chức năng các chân của AT89C51…… ………23

IV Cấu trúc bên trong của vi điều khiển AT89C51…….………25

Chương VI : Thiết kế khối hiển thị Led 7 thanh……….……….35

Chương VII: Mạch nguyên lý tổng quát và.Chương trình điều khiển hệ thống I Sơ đồ nguyên lý và thuật toán……… … …… 38

II Chương trình điều khiển ……… ………… 44

Mạch đo nhiệt độ dùng họ IC 8051 Trang 1

-CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC KHỐI

I SƠ ĐỒ VÀ CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI

Hình 1 1 Sơ đồ khối mạch đo lường nhiệt độ dùng 8051

Nhiệm vụ của từng khối:

- Khối nguồn : Cung cấp điện cho hệ thống.Ở đây chúng em dùng nguồn cung cấp cho

toàn bộ hệ thống là điện áp 5V được chỉnh lưu từ nguồn điện áp 9V

Thông số chính của mạch:

- Điện áp đầu vào từ 9V

- Điện áp đầu ra là 5V– 1A

Các linh kiện trong mạch :

- Máy biến áp 220VAC/9VDC

- Diode 3A

- Có hai tụ điện phân cực C1 = 2200µF/25V và C2 = 1000µF/25V

- IC ổn áp 7805

- Khối vi xử lý: Điều hành mọi hoạt động của hệ thống.Các tín hiệu được đưa đến Vi điều

khiển AT89C51 để xử lý rồi đưa ra hiển thị trên led 7 thanh

Đặc điểm của AT89C51 như sau:

+ 4kB EPROM bên trong

+ 128 Byte RAM nội

+ Giao tiếp nối tiếp

Khối xử lý ( CPU) ADC

Nguồn

Led 7 đoạn

Cảm biến

LM 35

+ 64kB vùng nhớ mã ngoài

+ 64kB vùng nhớ dữ liệu ngoài

+ Xử lý Boolean (hoạt động trên bit đơn)

+ 210 vị trí nhớ có thể định vị bit

+ 4µs cho hoạt động nhân hoặc chia

- Khối cảm biến: Để đo nhiệt độ được chính xác, tất nhiên cần có một đầu dò thích hợp

Đầu dò là một cảm biến nhiệt độ có nhiệm vụ vận chuyển từ nhiệt độ qua tín hiệu điện Dựa vào lý thuyết và thực tế của mạch cần thiết kế ta dùng phương pháp đo bằng IC cảm biến nhiệt độ Các IC cảm biến nhiệt độ có độ chính xác cao, dễ tìm và giá thành rẻ IC LM35 là loại thông dụng hay dùng hiện nay

- Khối ADC: Chuyển đổi tương tự sang số Bộ ADC 0804 là một thiết bị CMOS tích hợp

với một bộ chuyển đổi từ tương tự sang số 8 bít, bộ chọn 8 kênh và một bộ logic điều khiển tương thích Bộ chuyển đổi ADC 8 bit dùng phương pháp chuyển đổi xấp xỉ Bộ chọn kênh có thể truy xuất bất kỳ kênh nào trong các ngõ vào tương tự một cách độc lập

* Các đặc điểm của ADC 0804 :

- Chuẩn hóa theo thang đo nhiệt độ Cesius

- Dòng tiêu thụ rất nhỏ cỡ 60 µA nên nhiệt độ tự tỏa rất nhỏ hầu như không ảnh hưởng đến kết quả đo

- Sai số nhỏ chỉ khoảng 0.50C

- Thời gian chuyển đổi : 100µs ở tần số 640 khz

- Điện áp làm việc từ 4V đến 30V

- Tần số xung clock 10 khz – 1280 khz

- Dễ dàng giao tiếp với vi xử lý hoặc dùng riêng

- Khối hiển thị : Hiển thị nhiệt độ của môi trường.

Mạch đo nhiệt độ dùng họ IC 8051 Trang 3

-CHƯƠNG II: THIẾT KẾ KHỐI NGUỒN

I Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn

Hình 2 1 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn

Thông số chính của mạch:

- Điện áp đầu vào từ 9V đến 24V

- Điện áp đầu ra là 5V– 1A

Các linh kiện trong mạch :

- Máy biến áp 220VAC/12VDC

- Diode 3A

- Có hai tụ điện phân cực C1 = 2200µF/25V và C2 = 1000µF/25V

- Ổn áp 7805

- Dạng tín hiệu điện sau khi chỉnh lưu

Hình 2 2 Tín hiệu điện áp vào

Hình 2 3 Tín hiệu sau khi chỉnh lưu

II Nguyên tắc hoạt động của mạch

1 Linh kiện ổn áp 7805

Trên thực tế thì linh kiện ổn áp 7805 được dùng rất nhiều trong các mạch điều khiển dùng

để ổn định cho mạch.Với ưu điểm là dễ ghép nối, dễ thiết kế với chi phí thấp ,nguồn đầu

ra ổn định Nhược điểm của nó là công suốt đầu ra khá thấp (1A) và hoạt động không ổn định khi có nhiễu bên ngoài Hoạt động ở nhiệt độ khá cao là từ 00C – 1250C

ra là 5V nên ta cho điện áp đầu vào là 12V để mạch lúc nào cũng hoạt động ổn định điện

áp không bị lên xuống do nguồn đầu vào

Mạch đo nhiệt độ dùng họ IC 8051 Trang 5

-+ Chân 3(Chân điện áp đầu ra ): Chân này cho chúng ta lấy điện áp đầu ra ổn định 5V.Đảm bảo đầu ra ổn định luôn nằm trong giải từ 4.75V đến 5.25V.

* Đảm bảo thông số :Vi – V0 > 3V.Thông số này phải luôn đảm bảo khi cấp nguồn cho 7805.Tức là điện áp cấp vào cho 7805 phải nằm trong giải 8V đến 40V.Nếu mạch cấp nguồn dưới 8V thì mạch ổn áp không còn tác dụng.Thông thường người ta không bao giờ cấp nguồn 8V vào cả mà người ta cấp nguồn lớn gấp đôi nguồn đầu ra để tránh trường hợp sụt áp đầu vào sinh ra nguồn đầu ra không ổn định trong thời gian ngắn

* Đảm bảo tản nhiệt tốt cho 7805 khi chạy với tải.Khi công suốt tăng lên thì do 7805 là linh kiện bán dẫn nên công suất rất mỏng khi tải lớn.Để tranh hỏng linh kiện thì và cho linh kiện hoạt động trong nhiệt độ bình thường thì cần phải tản nhiệt tốt

2 Thành phần lọc nguồn và lọc nhiễu

* Như chúng ta đã biết các tụ C1 và C2 làcác tụ hóa dùng để lọc điện áp Vì đây là điện áp một chiều nhưng chưa được phẳng vấn còn các gợn nhấp nhô nên các tụ này các tác dụng lọc nguồn cho điện áp một chiều phẳng

+ Tụ C1 là tụ lọc nguồn đầu vào cho 7805 Tín hiệu điện áp xoay chiều sau khi được chỉnh lưu thành tín hiệu một chiều do đầu ra vẫn chưa ổn định ,tín hiệu ra đang còn nhấp nhô vì vậy ta dùng tụ hóa có điện dung đủ lớn để để lọc phẳng điện áp đầu vào Tụ C1 có điện áp chịu đựng phải lớn hơn điện áp đầu vào

+ Tụ C2 là tụ lọc nguồn đầu ra cho 7805 Điện áp sau khi qua ổn áp 7805 thì vẫn còn chưa được bằng phẳng do đó ta phải dùng tụ C2 để lọc nguồn đầu ra cho bằng phẳng + Tụ C1 phải có giá trị điện dung lớn hơn giá trịtụ C2

+ Tụ C3 và tụ C4 có tác dụng ổn định cho 7805 trước và sau khi tín hiệu đi qua 7805

3.Thành phần chỉnh lưu

Diode bán dẫn là các linh kiện điện tử thụ động và phi tuyến, cho phép dòng điện đi qua

nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lại, sử dụng các tính chất của các chất bán dẫn Diode chỉ dẫn điện theo một chiều từ Anode sang Cathode Theo nguyên lý dòng điện chảy từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp, muốn có dòng điện qua diode theo chiều từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp, cần phải đặt ở Anode một điện thế cao hơn ở Cathode Khi đó ta có UAK > 0 và ngược chiều với điện áp tiếp xúc (UTX) Như vậy muốn có dòng điện qua diode thì điện trường do UAK sinh ra phải mạnh hơn điện trường tiếp xúc, tức là: UAK > UTX Khi đó một phần của điện áp UAK dùng để cân bằng với điện áp tiếp xúc (khoảng 0.6V), phần còn lại dùng để tạo dòng điện thuận qua diode.Khi UAK > 0, ta nói diode phân cực thuận và dòng điện qua diode lúc đó gọi là dòng điện thuận (thường được ký hiệu là IF tức IFORWARD hoặc ID tức IDIODE) Dòng điện thuận có chiều từ Anode sang Cathode

Khi UAK đã đủ cân bằng với điện áp tiếp xúc thì diode trở nên dẫn điện rất tốt, tức là điện trở của diode lúc đó rất thấp (khoảng vài chục Ω) Do vậy phần điện áp để tạo ra dòng điện thuận thường nhỏ hơn nhiều so với phần điện áp dùng để cân bằng với UTX Thông thường phần điện áp dùng để cân bằng với UTX cần khoảng 0.6V và phần điện áp tạo dòng

thuận khoảng 0.1V đến 0.5V tùy theo dòng thuận vài chục mA hay lớn đến vài Ampere Như vậy giá trị của UAK đủ để có dòng qua diode khoảng 0.6V đến 1.1V Ngưỡng 0.6V là ngưỡng diode bắt đầu dẫn và khi UAK = 0.7V thì dòng qua diode khoảng vài chục mA.Nếu diode còn tốt thì nó không dẫn điện theo chiều ngược Anode sang Cathode Thực tế

là vẫn tồn tại dòng ngược nếu diode bị phân cực ngược với hiệu điện thế lớn Tuy nhiên dòng điện ngược rất nhỏ (cỡ μA) và thường không cần quan tâm trong các ứng dụng công nghiệp Mọi diode chỉnh lưu đều không dẫn điện theo chiều ngược nhưng nếu điện áp ngược quá lớn (VBR là ngưỡng chịu đựng của Diode) thì diode bị đánh thủng, dòng điện qua diode tăng nhanh và đốt cháy diode Vì vậy khi sử dụng cần tuân thủ hai điều kiện sau đây:

- Dòng điện thuận qua diode không được lớn hơn giá trị tối đa cho phép (do nhà sản xuất cung cấp, có thể tra cứu trong các tài liệu của hãng sản xuất để xác định)

- Điện áp phân cực ngược (tức UKA) không được lớn hơn VBR (ngưỡng đánh thủng của diode do nhà sản xuất cung cấp)

Mạch đo nhiệt độ dùng họ IC 8051 Trang 7

-CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KHỐI CẢM BIẾN

I Bộ cảm biến :

a Một số tính chất cơ bản của LM35 :

Có độ biến thiên nhiệt độ : 10mV/ 10C

Độ chính xác cao , tính năng cảm biến nhiệt độ rất nhạy , ở nhiệt độ 250C nó có sai số

những thay đổi của tín hiệu ngõ vào

Thông số kỹ thuật :

Độ chính xác: khi làm việc ở nhiệt độ 25C với dòng làm việc 1mA thì điện áp ngõ ra từ 2,94V – 3,04V

* Khối cảm biến đầu vào gồm có 3 điểm

Đây là những khối cảm biến để đo nhiệt độ môi trường sử dụng LM35.Các đầu ra của cảm biến được đưa vào bộ MUX Các đặc điểm chung của cảm biến nhiệt độ LM35 như sau:

Hình 3 2 Linh kiện LM35

+ Chân 1 : Chân nguồn đầu vào Vcc

+ Chân 2 : Chân đầu ra Vout

+ Chân 3 : Chân nối đất GND

Cảm biến LM 35 là bộ cảm biến nhiệt mạch tích hợp

chính xác cao mà điện áp đầu ra của nó tỷ lệ thuận tuyến

tính với nhiệt độ theo thang đo Celsius Chúng cũng

không yêu cầu cân chỉnh ngoài vì vốn chúng đã được căn

chỉnh

Đặc điểm chính của cảm biến LM35

+ Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V

+ Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/ 0C

+ Độ chính xác cao ở 250 C là 0.50C

+Trở kháng đầu ra thấp 0.1mA cho đến 1mA

Dải nhiệt độ đo được của LM35 là từ -550C đến 1500C với các mức điện áp khác nhau Xét một số mức điện áp sau:

- Nhiệt độ -550C điện áp đầu ra là -550mV

- Nhiệt độ 250C điện áp đầu ra là 250mV

- Nhiệt độ 1500C điện áp đầu ra là 1500mV

Tùy theo cách mắc của LM35 để ta đo các giải nhiệt độ phù hợp.Đối với hệ thống này thì

đo từ 00C đến 1500C

* Nguyên lý hoạt động của LM35

- LM35 hoạt động theo nguyên lý hiệu ứng nhiệt điện

- LM35 nhận tín hiệu nhiệt độ chuyển thành tín hiệu điện dưới dạng dòng điện hay điện áp

- Khi ta cấp một nguồn Vs cho LM35, dưới tác động của nhiệt độ tạo ra điện tích tự do và các lỗ trống trong bán dẫn

- Bằng sự phá vỡ các phân tử, bứt các electron thành dạng tự do di chuyển qua vùng cấu trúc mạng tinh thể tạo sự xuất hiện lỗ trống

- Đo tín hiệu điện ta biết được giá trị của nhiệt độ cần đo

b Thiết kế cụ thể mạch cảm biến dùng LM35

+ Sơ đồ mạch:

Hình 3.2 Sơ đồ cấu tạo của LM35

+ Tính toán và chọn linh kiện :

Vì: 2,73V ≤ Vo ≤ 3,73V(1)

Mạch đo nhiệt độ dùng họ IC 8051 Trang 9

-Nên: 254< R< 5,7k mặt khác, theo thông số của nhà sản xuất điện áp trên LM35 tại TC=

Bước thay đổi : n = 5/2048 = 2.44mV

Giá trị ADC đo được từ giá trị điện áp đầu vào:

+ Tại 1500C thì điện áp của LM35 là 1.5V

 Giải điện áp ADC biến đổi là 1.5 – 0.01 = 1.49

+ ADC 11 bit nên bước thay đổi của ADC là : n = 2.44mV

Vậy sai số của hệ thống đo là : V = 0.00244/1.49 = 0.164 %

Mạch đo nhiệt độ dùng họ IC 8051 Trang 11

-CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ BỘ CHUYỂN ĐỔI ADC

I Giới thiệu về ADC 0804 :

Bộ ADC 0804 là một thiết bị CMOS tích hợp với một bộ chuyển đổi từ tương tự sang số

8 bít, bộ chọn 8 kênh và một bộ logic điều khiển tương thích Bộ chuyển đổi ADC 8 bit dùng phương pháp chuyển đổi xấp xỉ Bộ chọn kênh có thể truy xuất bất kỳ kênh nào trong các ngõ vào tương tự một cách độc lập

Thiết bị này loại trừ khả năng điều chỉnh điểm 0 bên ngoài và khả năng điều chỉnh tỉ

số làm tròn ADC 0804 dễ dàng giao tiếp với các bộ vi xử lý

Hình4.1 ADC0804

o INo đến IN7 : 8 ngõ vào tương tự

o A,B,C : giải mã chọn một trong 8 ngõ vào

o Z -1 : ngõ ra song song 8 bit

o ALE : cho phép chốt địa chỉ

o Start : xung bắt đầu chuyển đổi

o CLK : xung đồng hồ

o REF(+) : điện thế tham chiếu (+)

o REF(-) : điện thế tham chiếu (-)

o VCC : nguồn cung cấp

* Các đặc điểm của ADC 0804 :

- Chuẩn hóa theo thang đo nhiệt độ Cesius

- Dòng tiêu thụ rất nhỏ cỡ 60 µA nên nhiệt độ tự tỏa rất nhỏ hầu như không ảnh hưởng đến kết quả đo

ADC 0804 có 8 ngỏ vào tương tự, 8 ngõ ra 8 bit có thể chọn 1 trong 8 ngõ vào tương tự

để chuyển đổi sang số 8 bit

Các ngõ vào được chọn bằng cách giải mã Chọn 1 trong 8 ngõ vào tương tự được thực hiện nhờ 3 chân ADDa, ADDb, ADDc như bảng trạng thái sau:

Mạch đo nhiệt độ dùng họ IC 8051 Trang 13

Sau khi tách xung start thì bộ chuyển đổi bắt đầu hoạt động ở cạnh xuống của xung start , ngõ ra EOC sẽ xuống mức thấp sau khoảng 8 xung clock Lúc này bit có trọng số lớn nhất(MSB) được đặt lên mức 1, tất cả các bit còn lại ở mức 0, đồng thời tạo ra

điện thế có giá trị Vref/2, điện thế này được so sánh với điện thế vào in.

+ Nếu Vin > Vref /2 thì bit MSB vẫn ở mức 1

+ Nếu Vin < Vref /2 thì bit MSB vẫn ở mức 0

Tương tự như vậy bit kế tiếp MSB được đặt lên 1 và tạo ra điện thế có giá trị Vref/4 và cũng so sanh với điện áp ngõ vào Vin Quá trình cứ tiếp tục như vậy cho đến khi xác định được bit cuối cùng Khi đó chân EOC lên mức 1 báo cho biết đã kết thúc chuyển đổi.Trong suốt quá trình chuyển đổi chân OE được đặt ở mức 1, muốn đọc dữ liệu ra chân OE

Mã ra N cho một ngõ vào tùy ý là 1 số nguyên.

) ( )

(

) ( ) (

256

− +

Vref V

Trong đó Vin: điện áp ngõ vào hệ so sánh

Vref (+): điện áp tại chân REF(+)

Vref (-): điện áp tại chân REF(-)Nếu chọn Vref (-) = 0 thì N=256 Vref Vin(+)

Giá trị nhỏ nhất :

Vậy với 256 bước Vin = 5V

Áp vào lớn nhất của ADC 0804 là 5v

II Các phương pháp chuyển đổi ADC

Hình 4 3 Sơ đồ nguyên lý của mạch chuyển đổi AD dùng phương pháp tích phân

Hoạt động

- Khi có xung start mạch đếm đưa về trạng thái Reset Mạch logic điều khiển khóa K ở

vị trí 1, điện áp tương tự Vin được nạp vào tụ điên C với thời gian t1 tín hiệu ngõ ra của mạch tích phân giảm dần, và cho đến khi nhỏ hơn 0V thì ngõ ra của bộ so sánh lên mức 1,

do đó mạch có logic điều khiển mở cổng cho xung clock vào mạch đếm Sau khoảng thời gian t1 mạch đếm tràn mạch logic điều khiển khóa K.Ở vị trí 0, khi đó điện áp âm Vref

được đưa vào ngõ của mạch tích phân, tụ điện C xả điện với tốc độ không đổi, sau khoảng thời gian t2 tín hiệu ngõ ra của mạch tích phân tăng dần, do đó ngõ ra của mạch so sánh xuống mức thấp làm cho mạch logic điều khiển đóng cổng và báo kết thúc chuyển đổi.Trong suốt khoảng thời gian xả điện t2 mạch đếm vẫn tiếp tục đếm và kết quả của mạch đếm là tín hiệu số cần chuyển đổi tương ứng với điện áp ngõ vào Vin

-Mối quan hệ giữa điện áp ngõ vào Vin và điện áp chuẩn Vref với t1, t2

t2 = t1.V in /V ref

t1= 2n/fck :Thời gian mạch đếm từ 0 đến khi tràn số

t2= N/fck :Thời gian mạch đếm từ khi tràn đến kết quả sau cùng

2 Phương pháp ADC xấp xỉ liên tiếp(successtive pproximation ADC)

Đây là một trong những phương pháp được sử dụng rộng rãi Tuy mạch điện có phức

tạp nhưng thời gian chuyển đổi ngắn hơn Phương pháp chuyển đổi ADC xấp xỉ liên tiếp

có thời gian chuyển đổi cố định không phụ thuộc vào điện áp ngõ vào

Hình 4.2 Sơ đồ khối chuyển đổi ADC dùng phương pháp xấp xỉ liên tiếp

* Hoạt động

Khi tác động cạn xuống của xung start thay đổi thì ADC bắt đầu thay đổi

-Mạch logic điều khiển bit có ý nghĩa lớn nhất (MSB) của thanh ghi điều khiển lên mức cao và tất cả các bít còn lại ở mức thấp Số nhị phân ra ở mạch thanh ghi điều khiển được qua mạch DAC để tạo ra mức điện áp tham chiếu V’a

Nếu V’a > Va thì điện áp ra của mạch so sánh xuống mức thấp, làm cho mạch logic điều khiển xóa bit MSB xuống mức thấp

Nếu V’a > Va thì ngõ ra của bộ so sánh vẫn ở mức cao và làm cho mạch logic điều khiển giữ bit MSB ở mức cao

Tiếp theo mạch logic điều khiển đưa bit có nghĩa kế bit MSB lên mức cao và tạo ở ngõ

ra khối ADC một điện áp tham chiếu V’a rồi đem so sánh tương tự như bit MSB ở trên Quá trình này sẽ tiếp tục cho đến khi bit cuối cùng của thanh ghi điều khiển Lúc đó V’a gần bằng Va ngõ ra của mạch logic điều khiển báo kết thúc chuyển đổi

3 Phương pháp song song (paralled method)

Mạch đo nhiệt độ dùng họ IC 8051 Trang 17

Mạch ADC dùng nguyên tắc chuyển đổi song song hay còn gọi là phương pháp ADC nhanh ,có cấu trúc chuyển mạch phức tạp nhưng tốc độ chuyển đổi rất cao Trong vài trường hợp người ta cần chuyển đổi ADC có tốc độ cao vì tín hiệu đầu vào biến đổi cực nhanh nên cần phải có bộ ADC có tốc độ cao

* Hoạt động :

Mạch hoạt động bao gồm khối so sánh và mạch mã hóa Tín hiệu tương tự đưa vào mạch so sánh cùng một lúc,các trạng thái ra của mạch so sánh được đưa vào các flip flop

D để đưa vào bộ mã hóa chính là đầu ra của mạch

Mạch so sánh và mạch mã hóa là loại mạch có tốc độ cao nên tổng thời gian trễ chỉ khoảng vài chục ns nhờ vậy sự chuyển đổi xẩy ra rất nhanh Tuy nhiên với mạch ADC ở

3 bit thì nó đòi hỏi bộ so sánh khi ở 6 bit thì cần đến 63 bộ so sánh đó là nhược điểm của mạch ADC dùng phương pháp so sánh

Bảng chuyển đổi :

Điện áp

vào Ngõ ra bộ

so sánh

Tín hiệu

số ngõ raVin/Vlsb K7 K6 K5 K4 K3 K2 K1 D1 D2 D3

CHƯƠNG V: THIẾT KẾ KHỐI XỬ LÝ

I Một số loại Vi điều khiển được dùng phổ biến hiện nay

* Vi điều khiển AT89S51:Là một Vi điều khiển mạnh của Atmel được chế tạo theo công

nghệ Flash với các đặc điểm sau

+ 8kB EPROM bên trong

+ 256 Byte RAM nội

+ Giao tiếp nối tiếp

+ 64kB vùng nhớ mã ngoài

+ 64kB vùng nhớ dữ liệu ngoài

+ Xử lý Boolean (hoạt động trên bit đơn)

+ 210 vị trí nhớ có thể định vị bit

+ 4µs cho hoạt động nhân hoặc chia

* Vi điều khiển AT89C51

AT89C51 là một hệ vi tính 8 bit đơn chip CMOS có hiệu suất cao ,công suất nguồn tiêu thụ thấp và có 4KB bộ nhớ ROM Flash xóa được lập trình được.Chip này được sản xuất dựa vào công nghệ bộ nhớ không mất nội dung có độ tích hợp cao của Atmel

Đặc điểm của AT89C51 như sau:

+ 4kB EPROM bên trong

+ 128 Byte RAM nội

+ Giao tiếp nối tiếp

+ 64kB vùng nhớ mã ngoài

+ 64kB vùng nhớ dữ liệu ngoài

+ Xử lý Boolean (hoạt động trên bit đơn)

+ 210 vị trí nhớ có thể định vị bit

+ 4µs cho hoạt động nhân hoặc chia

Nhận xét: Vi điều khiển AT89S51 và AT89C51 có cấu trúc hoàn toàn giống nhau chỉ khác nhau về bộ nhớ bên trong Trong đồ án này nhóm chúng em sử dụng IC AT89C51

để làm mạch

II Tìm hiểu về AT89C51

2.1.Sơ đồ chân AT89C51

Mạch đo nhiệt độ dùng họ IC 8051 Trang 19

Hình 5.3.Sơ đồ chân của IC AT89C51

Sơ đồ khối của AT89C51

Hình5.4 Sơ đồ khối của AT89C51

Mạch đo nhiệt độ dùng họ IC 8051 Trang 21

-III Chức năng các chân của AT89C51

AT89C51 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập

Trong đó có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa là 1 chân có 2 chức năng), mỗi đường có thể hoạt động như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc là thành phần của các bus dữ liệu và bus địa chỉ

a Các cổng xuất nhập

- Port 0: Port 0 là port có 2 chức năng ở các chân 32 - 39 của 89C51 Trong các

thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường I/O Đối với các thiết kế cỡ lớn có bộ nhớ mở rộng, nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu

- Port 1: Port 1 là port I/O trên các chân 1-8 Các chân được ký hiệu P1.0, P1.1,

p1.2, p1.7 có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần Port 1 không có chức năng khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên ngoài

- Port 2: Port 2 là 1 port có tác dụng kép trên các chân 21- 28 được dùng như các

đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ nhớ mở rộng

- Port 3: Port 3 là port có tác dụng kép trên các chân 10-17 Các chân của port này

có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tính đặc biệt của

8951 như ở bảng sau:

Bảng2 : Chức năng của các chân của Port 3

P3.0 RXT Ngõ vào dữ liệu nối tiếp

P3.1 TXD Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp

P3.2 INT0\ Ngõ vào ngắt cứng thứ 0

P3.3 INT1\ Ngõ vào ngắt cứng thứ 1

P3.4 T0 Ngõ vào củaTIMER/COUNTER thứ 0

P3.5 T1 Ngõ vào củaTIMER/COUNTER thứ 1

P3.6 WR\ Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài

P3.7 RD\ Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

b Các ngõ tín hiệu điều khiển:

- Ngõ tín hiệu PSEN (Program Store Enable):

PSEN là tín hiệu ngõ ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình

mở rộng thường được nối đến chân OE\ (Output Enable) của EPROM cho phép đọc các byte mã lệnh

PSEN ở mức thấp trong thời gian Microcontroller 89C51 lấy lệnh Các mã lệnh của chương trình được đọc từ EPROM qua bus dữ liệu và được chốt vào thanh ghi lệnh bên trong AT89C51 để giải mã lệnh Khi AT89C51 thi hành chương trình trong EPROM nội PSEN sẽ ở mức logic 1.

- Ngõ tín hiệu điều khiển ALE (Address Latch Enable):

Khi 8951 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, port 0 có chức năng là bus địa chỉ và bus dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ Tín hiệu ra ALE ở chân thứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối chúng với

- Ngõ tín hiệu EA\ VPP (External Access):

Tín hiệu vào EA\VPP ở chân 31 thường được mắc lên mức 1 hoặc mức 0 Nếu ở mức 1, AT89C51 thi hành chương trình từ EPROM nội trong khoảng địa chỉ thấp 4 Kbyte Nếu ở mức 0, AT89C51 sẽ thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng Chân EA\VPP được lấy làm chân cấp nguồn 12V khi lập trình cho EPROM trong AT89C51

- Ngõ tín hiệu RST (Reset):

Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào Reset của AT89C51 Khi ngõ vào tín hiệu này đưa lên cao ít nhất là 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong được nạp những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống Khi cấp điện mạch tự động Reset