Thiết kế hệ thống đo và giám sát nhiệt độ cho ngôi nhà mình đang ở

Thiết kế hệ thống đo và giám sát nhiệt độ cho ngôi nhà mình đang ở

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO CƠ ĐIỆN TỬ

GV Hướng dẫn: Ngô Văn An

Đề Tài:Thiết kế hệ thống đo và giám sát nhiệt độ cho ngôi nhà mình đang ở.

Chương 1: Tổng quan về hệ thống đo cơ điện tử.

1.1 Hệ thống Cơ điện tử

Tổng hợp sơ đồ nguyên lý sản phẩm Cơ điện tử nhằm thể hiện được các

mô đun cấu thành nên sản phẩm, thấy được sự tích hợp và ghép nối giữa cácthành phần này Có thể biểu diễn sơ đồ này dưới dạng khối như sau:

Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống Cơ điện tử Trong đó ý nghĩa các khối như sau:

- Phần công tác: là phần trực tiếp đưa ra các thao tác công nghệ.

- Đo lường: là modul kết nối đối tượng với bộ điều khiển, nó tạo tín hiệu

phản hồi làm đầu vào cho bộ điều khiển

- Mô hình hóa: là modul tạo tín hiệu đặt cho bộ điều khiển.

- Bộ điều khiển: nhận tín hiệu từ modul đo lường, tính toán hiệu chỉnh và

đưa lệnh điều khiển nguồn động lực để có các thao tác chính xác

- Cơ cấu chấp hành (CCCH): là modul tạo nguồn động lực cho phần công

tác, nó nhận lệnh điều khiển trực tiếp từ bộ điều khiển

- DSP: Khối xử lý tín hiệu số.

Qua sơ đồ trên ta có thể thấy, từ phần công tác (có thể là điện, hệ cơ học,

máy công cụ, tay máy,…) bằng cách xem xét cấu trúc và các mối quan hệđộng lực học nội tại của đối tượng ta thiết lập được phương trình toán mô tả

hoạt động của đối tượng, đó chính là mô đun Mô hình hóa Từ đó phương

trình này ta có thể xác định được các yếu tố động lực học cần thiết để đốitượng thực hiện được đầu ra đúng ý đồ công nghệ Các thông số động lực

học này sẽ được lưu trữ trong Bộ điều khiển dưới dạng tín hiệu đặt phục vụ

cho việc hiệu chỉnh hệ thống Khi đối tượng hoạt động, tín hiệu ra thường

được giám sát bởi các Sensor, đó chính là Mô đun đo lường được bố trí ở cuối hệ thống để thu thập được thông tin hoạt động của Phần công tác, tín

hiệu thu được thường ở dạng Analog nên cần phải mã hóa và xử lý trước khi

đưa vào Bộ điều khiển (Bộ điều khiển làm việc với Digital Signal) Quá trình này được thực hiện nhờ Bộ DSP 1 (mô đun xử lý tín hiệu), có quá trình này

có thể gồm chuyển đổi AD, lọc, điều chế… Dưới sự tích hợp của các thành

phần bao gồm: Máy tính, mạch điện tử, Vi xử lý thì Bộ điều khiển tiến hành

so sánh tín hiệu thu được với tín hiệu đặt và tính toán để đưa ra hiệu chỉnhkhi có sai lệch hoặc có sự thay đổi tín hiệu đặt Tín hiệu điều khiển được đưa

ra bởi bộ điều khiển ở dạng số (Digital) nên phải qua Bộ DSP2 để biến đổi

DA đưa về dạng Analog để tác động lên CCCH (cơ cấu chấp hành) để điềukhiển nó cung cấp nguồn động lực giúp phần công tác hoạt động đúng ý đồcông nghệ mong muốn

1.2 Vị trí, vai trò của hệ thống đo trong hệ thống Cơ điện tử

Mô đun đo lường được bố trí ở cuối hệ thống để thu thập được thông tin

hoạt động của Phần công tác, hệ thống đo tạo ra sự kết nối và tương tác giữa

phần công tác và bộ điều khiển, từ hệ thống đo ta có tín hiệu phản hồi để làmđầu vào khởi tạo bài toán hiệu chỉnh ở bộ điều khiển

Tín hiệu thu được từ hệ thống đo thường ở dạng Analog nên cần phải mã

hóa và xử lý trước khi đưa vào Bộ điều khiển (Bộ điều khiển làm việc với

Digital Signal)

Quá trình này được thực hiện nhờ Bộ DSP 1 (mô đun xử lý tín hiệu), các quá

trình này có thể gồm khuếch đại, chuyển đổi AD, lọc, điều chế, tách sóng…

- Khuếch đại: khi tín hiệu nhỏ thì cần khuếch đại, bản chất quá trình này làdùng các mạch khuếch đại có thể làm tăng biên độ hoặc tần số của tín hiệucho phù hợp

- Chuyển đổi AD: chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số, bản chấtquá trình này là mã hóa thông tin

- Lọc: là quá trình ngăn không cho một số tín hiệu có tần số tạp đi qua, quátrình này giúp loại bỏ các tín hiệu nhiễu từ bên ngoài tác động vào hệ thống

- Điều chế: khi cần truyền dẫn không dây trong trường hợp trung tâm điềukhiển nằm cách xa phần công tác Bản chất quá trình này là ghép tín hiệucần xử lý có biên độ nhỏ vào sóng mang cao tần để có đủ năng lượng truyền

đi xa mà không làm méo dạng tín hiệu

- Tách sóng: là quá trình thu hồi lại tín hiệu nguyên thủy từ tín hiệu điềuchế

Chương 2: Cảm biến đo nhiệt độ.

Cảm biến nhiệt độ là thiết bị được dùng để đo nhiệt độ của đốitượng.Các cảm biến này cảm nhận sự thay đổi nhiệt độ và cho tín hiệu ngõ

ra một trong hai dạng: thay đổi điện áp hoặc thay đổi điện trở.Để lựa chọncảm biến cho một ứng dụng cụ thể thì cần xem xét: độ chính xác, khoảng đo,thời gian đáp ứng và môi trường làm việc.Cảm biến nhiệt độ được phânthành 2 loại đó là:

+Cảm biến loại tiếp xúc

+Cảm biến loại không tiếp xúc (đo bức xạ nhiệt).

2.1 Cảm biến loại tiếp xúc.

-Các cảm biến loại tiếp xúc thường gặp là:

+Cặp nhiệt điện (Thermocouple)

+Nhiệt điện trở: Bao gồm có RTD và Thermistor

+IC đo nhiệt độ

2.1.1 Cặp nhiệt điện (Thermocouple).

Cặp nhiệt điện là loại cảm biến đo nhiệt độ, biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu điện áp dựa trên hiện tượng nhiệt điện

-Cấu tạo: Gồm 2 dây kim loại khác nhau được hàn dính 1 đầu gọi là đầu nóng ( hay đầu đo), hai đầu còn lại gọi là đầu lạnh ( hay là đầu chuẩn ) Khi

có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh thì sẽ gây nên sự dịch chuyển của các điện tích từ đó làm phát sinh một sức điện động V tại đầu lạnh

Có nhiều loại cặp nhiệt độ như loại E, J, K, R, S, T, mỗi loại có đặc tính,dải đo phù hợp với từng trường hợp đo khác nhau như trong bảng sau:

- Ưu điểm:

+Cấu tạo đơn giản, chịu được va đập.

+Đo được nhiệt độ cao, khoảng đo nhiệt độ rộng

+Bền, rẻ tiền, đa dạng

-Nhược điểm:

+Phi tuyến, ít ổn định.

+Nhiều yếu tố ảnh hưởng làm sai số

+Độ nhạy không cao

-Ứng dụng: Dùng đo nhiệt độ trong các lò luyện gang, đo nhiệt độ khí thải

- Khoảng nhiệt độ đo được trong khoảng: -100 °C <1400 °C

2.1.2 Nhiệt điện trở (RTD và Thermistor).

Nhiệt điện trở là loại điện trở mà trở kháng của nó thay đổi một cách rõrệt dưới tác dụng nhiệt, hơn hẳn so với các loại điện trở thông thường

-RTD (Resistance Temperature Detectors).

Cấu tạo của RTD gồm có dây kim loại làm từ: Đồng, Nikel, Platinum,…được quấn tùy theo hình dáng của đầu đo Khi nhiệt độ thay đổi điện trởgiữa hai đầu dây kim loại này sẽ thay đổi , và tùy chất liệu kim loại sẽ có độtuyến tính trong một khoảng nhiệt độ nhất định Phổ biến nhất của RTD làloại cảm biến Pt, được làm từ Platinum Platinum có điện trở suất cao, chốngoxy hóa, độ nhạy cao, dải nhiệt đo cao Thường có các loại : 100, 200, 500,

1000 (Ohm) tại 0°C Điện trở càng cao thì độ nhạy nhiệt càng cao

-Ưu điểm của RTD: +Tuyến tính trên khoảng rộng

+Chính xác cao

+Ổn định với nhiệt độ cao

-Nhược điểm của RTD:

+Đáp ứng chậm hơn cặp nhiệt điện +Đắt tiền hơn cặp nhiệt điện

+Ảnh hưởng bởi sốc và rung +Yêu cầu 3 dây hoặc 4 dây

-Ứng dụng: RTD thường dùng máy lạnh, máy điều hòa, chế biến thực phẩm,bếp, lò nướng, ngành dệt, gia công vật liệu, vi điện tử, đo nhiệt độ khí, gas,chất lỏng

-Nhiệt điện trở bán dẫn Thermistors.

- Cấu tạo: Làm từ hổn hợp các oxid kim loại : mangan, nickel, cobalt,…

- Nguyên lý: Thay đổi điện trở khi nhiệt độ thay đổi

-Có hai loại thermistor: Hệ số nhiệt dương PTC có điện trở tăng theonhiệt độ; và loại hệ số nhiệt âm NTC có điện trở giảm theo nhiệt độ.Thường dùng nhất là loại NTC

-Ưu điểm:

+Đáp ứng nhanh, điện trở thay đổi nhiều

+Loại bỏ vấn đề điện trở dây dẫn

+Giá thành thấp hơn RTD, chịu được rung và sốc

-Khuyết điểm:

+Phi tuyến, khoảng đo hẹp

+Điện trở cao gây phát nóng chính bản than

Hiện nay có nhiều loại IC đo nhiệt độ khác nhau được phân biệt dựa trên tínhiệu ở ngõ ra của chúng như:

+IC ngõ ra điện áp: Điện áp ngõ ra tỉ lệ với nhiệt độ (10 mV/ °C)

• LM35: Từ -55 °C đến +150 °C, ±1 °C

• LM45: Từ -20 °C đến +100 °C, ±3 °C

• LM20: Điện áp ra tỉ lệ nghịch với nhiệt độ (-11.7mV/°C)

• LM135, LM235, LM335: Đo nhiệt độ tuyệt đối (K) với

+IC cảm biến nhiệt cao cấp ( DS18B20 ), cho tín hiệu đầu ra là tín hiệu số.-Ưu điểm:

+Tuyến tính cao, độ chính xác cao.

+Hoạt động ổn định, dễ chế tạo, rẻ tiền

-Khuyết điểm:

+Không chịu được nhiệt độ cao, ( dải đo từ -50150°C)

+Yêu cầu nguồn cung cấp, đáp ứng chậm

+Tự phát nóng

-Ứng dụng: Đo nhiệt độ không khí, dùng trong các thiết bị đo và bảo vệ cácmạch điện tử

2.2 Cảm biến loại không tiếp xúc (đo bức xạ nhiệt).

-Nguyên lý: Dựa trên hiện tượng quang học của vật chất Tất cả các vậtthể có nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ tuyệt đối đều phát ra các bức xạ nhiệt.Cường độ bức xạ của các chất giảm khi nhiệt độ giảm, dựa vào cường độbức xạ có thể tính được nhiệt độ bức xạ

- Ưu điểm của phương pháp: Vì không phải tiếp xúc với môi trường cần

đo nên có thể đo được nhiệt độ rất cao ( lò nung, các vị trí khó đặt cảmbiến) Các dụng cụ đo nhiệt bằng bức xạ gọi là hỏa kế, ta thường gặp cácloại là hỏa kế quang học và hỏa kế quang điện

2.2.1 Hỏa kế quang học.

Hỏa kế quang học được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm vàsản xuất để đo nhiệt độ >800°C.

Nguyên lý: Dựa trên cơ sở so sánh độ chói quang phổ của vật cần đo vàvật mẫu chuẩn để xác định sự trùng của độ chói so với độ chói chuẩn

Ống ngắm gồm có vật kính 2, thị kính 8 qua đó có thể ngắm được đốitượng đo 1 Trước thị kính 8 có bộ lọc ánh sáng đỏ 7, sợi đốt 5 của bóng đènchuẩn được ngắm trực tiếp Cường độ sáng của đối tượng đo 1 được chắn vàlàm yếu đi bằng bộ chắn quang học 3 Góc quay của bộ chắn 3 tương ứngvới cường độ sáng được tính bằng thang 7 Dụng cụ có hai giới hạn đo, sau

bộ chắn quang học là bộ lọc ánh sáng 2 Cường độ sáng của nguồn nhiệt vàđèn sơi đốt được so sánh bằng mắt:

- Nếu cường độ sáng của đối tượng đo lớn hơn độ sáng của dây đốt ta

sẽ thấy dây thâm trên nền sáng (Hình 2.13a)

- Nếu cường độ sáng của đối tượng đo yếu hơn độ sáng của dây đốt sẽthấy dây sáng trên nền sẫm (Hình 2.13b).

- Nếu độ sáng bằng nhau thì hình dây sẽ biến mất (Hình 2.13c) khi đóđọc vị trí của bộ chắn sáng ơt thang đo 7 để suy ra nhiệt độ

So sánh bằng mắt cường độ sáng của nguồn nhiệt và đèn sợi đốt trong hỏa quang kế

cường độ sáng

So sánh bằng mắt tuy thô sơ nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác nhất định vìcường độ sáng thay đổi nhiều hơn gấp 10 lần sự thay đổi nhiệt độ

2.2.2 Hỏa kế quang điện.

Nguyên lý cũng tương tự như hỏa kế quang học, cũng dựa trên sự phụthuộc quang phổ của vật và nhiệt độ Hỏa kế quang điện là thiết bị đo tựđộng, phần tử thu năng lượng bức xạ là tế bào quang điện, điện trở quangđiện hay điôt quang điện

2.3 Lựa chọn cảm biến cho hệ thống đo.

Tùy vào yêu cầu thiết kế cũng như đặc điểm của đối tượng cần đo, khảnăng kinh tế, kỹ thuật mà ta lựa chọn loại cảm biến phù hợp Dựa vào yêucầu của đề tài là thiết kế hệ thống đo nhiệt độ không khí ( trong phòng ở, nhàxưởng, ), ta chọn loại cảm biến là IC đo nhiệt độ vì chúng có giá thành rẻ,

dễ chế tạo, độ chính xác cao và đáp ứng nhanh với thay đổi của môi trường

Hiện nay có rất nhiều loại IC đo nhiệt độ như LM35, LM335, LM134,LM234, LM26, LM27, DS18B20,… Trong đồ án này ta sử dụng IC cảmbiến DS18B20.

Các đặc điểm kỹ thuật của cảm biến DS18B20 có thể kể ra một cáchtóm tắt như sau:

+Sử dụng giao diện một dây nên chỉ cần có một chân ra để truyềnthông

+ Có thể đo nhiệt độ trong khoảng -55°C -> +125°C Với khoảng nhiệt độ là -10°C tới +85°C thì độ chính xác ±0.5°C Có thể chuẩn tới0.1°C qua hiệu chỉnh phần mềm Có chức năng cảnh báo nhiệt độ vượt qua giá trị cho trước

+ Điện áp sử dụng : 3 – 5.5 V, có thể cấu hình mã hóa nhiệu độ từ 9 –

12 bit, số bit càng lớn thì độ chính xác cao hơn Thời gian chuyển đổinhiệt độ tối đa là 750ms cho mã hóa 12 bit

+ Dòng tiêu thụ tại chế độ nghỉ cực nhỏ.

+ Mỗi cảm biến có một mã định danh duy nhất 64 bit chứa trong bộnhớ ROM trên chip (on chip), giá trị nhị phân được khắc bằng tia laze.+ Nếu cấu hình cho DS18B20 theo 9,10,11,12 bit thì ta có độ chínhxác tương ứng là : 0.5°C , 0.25°C ,0.125°C, 0.0625°C.Theo mặc địnhcủa nhà sản xuất nếu chúng ta không cấu hình chế độ chuyển đổi thì

nó sẽ tự cấu hình là 12 bit Khi bắt đầu chuyển đổi nhiệt độ thì chân

DQ sẽ được kéo xuống mức thấp và khi chuyển đổi xong thì ở mứccao Như vậy ta sẽ căn cứ vào hiện tượng này để xác định khi nàochuyển đổi xong nhiệt độ

Chương 3: Cấu trúc hệ thống đo.

Cấu trúc chung của một hệ thống đo nhiệt độ bao gồm các khối chức năngnhư sau:

Khối hiển thị

Khối nguồn

Bộ chuyểnđổi ADC

hết các cảm biến đo nhiệt độ tín hiệu ở đầu ra của cảm biến là tín hiệu tương

tự, do vậy để có thể xử lý được ta cần thêm mô-đun chuyển đổi từ tín hiệutương tự sang tín hiệu số (Analog to Digital converter) Ở trong đồ án này ta

sử dụng IC cảm biến đo nhiệt độ là DS18B20, đây là loại cảm biến có đầu ra

số nên ta không cần thêm module ADC, như vậy mạch sẽ đơn giản hơn vàtiết kiệm hơn Sơ đồ nguyên lý khối cảm biến DS18B20 và sơ đồ kết nốiDS18B20 và vi điều khiển như saunhư sau:

-Sơ đồ kết nối giữa vi điều khiển và DS18B20

-Sơ đồ cảm biến DS18B20:

-Để thực hiện giao tiếp với DS18B20 cần phải thực hiện các bước sau:

Bước 1 : Khởi tạo DS18B20

Bước 2 : Ghi lệnh ROM, các lệnh Rom được ghi trong bảng 1.

Bước 3 : Ghi lệnh thực thi của DS18B20, các lệnh thực thi ghi trong bảng 2.

Bước 4 : Đọc hoặc ghi dữ liệu vào bộ nhớ DS18B20

Bảng 1 : Các Lệnh ROM của DS18B20

Bảng 2 : Các Lệnh thực thi trên DS18B20

3.2 Bộ chuyển đổi ADC.

Bộ vi xử lý chỉ có thể xử lý các tín hiệu dưới dạng nhị phân (dạng số),

do vậy cần có khối chuyển đổi tương tự - số ADC đưa tín hiệu từ tín hiệutương tự liên tục (dòng điện, điện áp) sang tín hiệu số, Tuy nhiên tiến trìnhbiến đổi A/D thường phức tạp và mất nhiều thời gian và tồn tại sai số Do đótrong đồ án này thay vì sử dụng các cảm biến đầu ra tương tự như LM35,LM134, LM26,…ta sử dụng cảm biến DS18B20 có đầu ra số giúp cho mạch

đo dơn giản và giảm bớt sai số do ghép nối nhiều khâu liên tiếp

3.3.Khối xử lý trung tâm.

Cấu tạo của chip 8051: Vi mạch tổng quát của họ msc-51 là chip 8051(thuật ngữ 8051 được dùng để chỉ rộng rãi các chip họ msc-51) nó có cácđặc trưng sau:

- 4k rom

- 128 byte ram

- 4 port xuất nhập (i/o port) 8 bit

- 2 bộ định thời 16 bit

- mạch giao tiếp nối tiếp

- không gian nhớ chương trình ngoài 64k

- không gian nhớ dữ liệu ngoài 64k

- bộ xử lý bit (thao tác trên các bit riêng rẽ)

- 210 vị trí nhớ được định địa chỉ, mỗi vị trí một bit

Sơ đồ khối của một vi điều khiển 8051 có thể được mô tả tổng quát như sau:

Các chức năng của từng khối:

1 Khối xử lý trung tâm CPU (Centrer Processing Unit) là bộ phận chính của một vi điều khiển khối này có chứa các thành phần chính:

-Thanh ghi tích lũy (kí hiệu là A)

-Thanh ghi tích lũy phụ (kí hiệu là B) thường được dùng cho phép nhân và phép chia

-Khối Logic sốhọc ALU (Arithmatic Logical Unit) thực hiện các thao tác tính toán

-Từ trạng thái chương trình PSW (Program status word)

-Bốn băng thanh ghi

-Con trỏ ngăn xếp (Stack point) cũng như con trỏ dữ liệu để định địa chỉ cho

bộ nhớ dữ liệu ở bên ngoài

-Thanh ghi đếm chương trình

-Bộgiải mã lệnh

-Bộ điều khiển thời gian và logic: Sau khi được Reset, CPU bắt đầu làm việctại địa chỉ0000h, là địa chỉ đầu được ghi trong thanh ghi chứa chương trình(PC) Sau đó, thanh ghi này sẽ tăng lên 1 đơn vị và chỉ đến các lệnh tiếp theocủa chương trình

2 Bộ tạo dao động: Khối xử lý trung tâm nhận trực tiếp xung nhịp từ bộtạo dao động được lắp thêm vào, linh kiện phụ trợ có thể là một khung daođộng làm bằng tụ gốm hoặc thạch anh Ngoài ra, còn có thể đưa một tín hiệugiữ nhịp từ bên ngoài vào

3 Khối điều khiển ngắt:Chương trình đang chạy có thể cho dừng lại nhờmột khối logic ngắt bên trong Các nguồn ngắt có thể là các biền cố ở bênngoài, sự tràn bộ đếm /bộ định thời hay có thể là giao diện nối tiếp Tất cả

các ngắt đều có thể được thiết lập chế độ làm việc thông qua hai thanh ghi

IE (Interrupt Enable) và IP (Interrupt Priority)

4 Khối điều khiển và quản lí bus: Các khối trong vi điều khiển liên lạcvới nhau thông qua hệthống Bus nội bộ được điều khiển bởi khối điều khiểnquản lý Bus

5 Các bộ đếm/định thời: Vi điều khiển 8051 có chứa hai bộ đếm tiến 16bit có thể hoạt động như là bộ định thời hay bộ đếm sự kiện bên ngoài hoặcnhư bộ phát tốc độ Baud dùng cho giao diện nối tiếp Trạng thái tràn bộ đếm

có thể được kiểm tra trực tiếp hoặc được xoá đi bằng một ngắt

6 Các cổng vào ra: Vi điều khiển 8051 có bốn cổng vào/ra (P0 P3),mỗi cổng chứa 8 bit, độc lập với nhau Các cổng này có thể được sử dụngcho những mục đích điều khiển rất đa dạng Ngoài chức năng chung, một sốcổng còn đảm nhận thêm một số chức năng đặc biệt khác

7 Giao diện nối tiếp: Giao diện nối tiếp có chứa một bộ truyền và một

bộ nhận không đồng bộ làm việc độc lập với nhau Bằng cách đấu nối các bộđệm thích hợp, có thể hình thành một cổng nối tiếp RS-232 đơn giản Tốc độtruyền qua cổng nối tiếp có thể đặt được trong một vùng rộng phụ thuộc vàomột bộ định thời và tần số dao động riêng của thạch anh

8 Bộ nhớ chương trình: Bộ nhớ chương trình thường là bộ nhớROM(Read Only Memory), bộ nhớ chương trình được sử dụng để cất giữ chươngtrình điều khiển hoạt động của vi điều khiển

9 Bộ nhớ số liệu: Bộ nhớ số liệu thường là bộ nhớ RAM (Random AccesMemory), bộ nhớ số liệu dùng để cất giữ các thông tin tạm thời trong quá trình vi điều khiển làm việc

Sơ đồ chân của 8051.

-Chức năng các chân vi điều khiển: Chip 8051 có 40 chân, chức năng của chúng như sau:

+ Port 0: (các chân từ 32 đến 39 trên 8051) có 2 công dụng: sử dụng làm port xuất/nhập Trong các thiết kế lớn hơn port 0 trở thành bus địa chỉ

và bus dữ liệu đa hợp

+ Port 1: (các chân từ 1 đến 8) chỉ có 1 công dụng: là xuất/nhập Các chân của port 1 dùng để giao tiếp với các thiết bị bên ngoài khi có yêu cầu + Port 2: (các chân từ 21 đến 29) có 2 công dụng: làm nhiệm vụ

xuất/nhập

Và làm byte địa chỉ cao của bus địa chỉ 16 bit cho các thiết kế bộ nhớ chương trình ngoài hoặc các thiết kế có nhiều hơn 256 byte bộ nhớ dữ liệu ngoài

+ Port 3: (từ các chân 10 đến 17) có 2 công dụng: hoạt động xuất nhập

và các chức năng riêng khác

+ Chân cho phép chương trình (PSEN):

8051 cung cấp cho ta 4 tín hiệu điều khiển bus tín hiệu cho phép bộ nhớchương trình psen (program store enable) là tín hiệu xuất trên chân 29 đây

là tín hiệu điều khiển cho phép cho ta truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài,chân này thường nối với chân cho phép xuất OE (output enable) của epromhoặc rom để cho phép đọc các byte lệnh Tín hiệu PSEN ở mức logic 0 trongsuốt thời gian tìm nạp lệnh các mã nhị phân của chương trình hay opcode(mã thao tác) được đọc từ eprom, qua bus dữ liệu và được chốt vào thanhghi lệnh ir của 8051 để được giải mã.Khi thực hiện một chương trìnhchứa ở rom nội, PSEN được duy trì ở logic không tích cực (logic 1) + Chân cho phép chốt địa chỉ ALE: 8051 sử dụng chân 30, chân xuấttín hiệu cho phép chốt địa chỉ ALE (address latch enable) để giải đa hợpbus dữ liệu và bus địa chỉ khi port 0 được sử dụng làm bus địa chỉ /dữ liệu

đa hợp, chân ale xuất tín hiệu để chốt địa chỉ (byte thấp của địa chỉ 16 bit) vào một thanh ghi ngoài trong suốt một nửa đầu của chu kỳ nhớ sau khi điều này đã được thực hiện các chân của port 0 sẽ xuất/nhập dữ liệu hợp lệ trong suốt một nửa thứ hai của chu kỳ bộ nhớ Tín hiệu ALE có tần sốbằng 1/6 tần số của mạch dao động bên trong chip vi điều khiển và có thể dùng làm xung clock cho phần còn lại của hệ thống

+ Chân truy xuất ngoài (EA): ngõ vào này (chân 31) có thể được nối vớinguồn 5v (logic 1) hoặc với GND (logic 0) nếu chân này nối lên 5v,8051/8052 thực thi chương trình trong rom nội nếu chân này nối với GND(và chân PSEN cũng ở logic 0), chương trình cần thực thi chứa bộ nhớngoài