Thiết kế và chế tạo hệ thống băng tải phân loại và đếm sản phẩm

thiết kế chế tạo hệ thống băng tải phân loại và đếm sản phẩm

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ ĐIỆN – TỬ

Đề tài: Thiết kế và chế tạo hệ thống băng tải phân loại và đếm sản phẩm dùng vi xử lí để điều khiển

Họ và tên:…

Lớp :…….

……….

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 3

CHƯƠNG I : DẪN NHẬP 5

1.1 Đặt vấn đề 5

1.2 Chọn phương án thiết kế 6

1.2.1 Với mạch đếm sản phẩn dùng IC rời có: 6

1.2.2 Với mạch đếm sản phẩm dùng kĩ thuật vi xử lí: 6

1.2.3 Phương pháp đếm sản phẩm dùng vi điều khiển: 7

1.3 Mục đích yêu cầu của đề tài: 7

1.4 Giới hạn của đề tài: 7

1.5 Xây dựng sơ đồ khối tổng quát: 8

2.1 Các khối trong mạch điện 8

2.1.1 Cảm biến 8

2.1.2 Khối xử lí: 10

2.3 Khối hiển thị 25

2.3.1 Các khái niệm cơ bản 25

2.3.2 Kết nối với vi điều khiển 27

Chương III : THIẾT KẾ MẠCH VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 31

3.1 Mạch điều khiển và nguyên lý hoạt động 31

3.1.1 Khởi động hệ thống 32

3.1.2 Động cơ 33

3.1.3 Khối nguồn 34

3.1.4 Khối xử lý 35

3.1.5 Khối hiển thị 36

3.1.6 Khối cảm biến 37

3.1.7 Khối Reset và tạo dao động 3.2 Thiết kế lưu đồ thuật toán 39

3.3 Chương trình điều khiển phân loại và đếm sản phẩm 40

CHƯƠNG IV: TỔNG KẾT 48

Để góp phần làm sáng tỏ hiệu quả của những ứng dụng trong thực tế của môn

vi điều khiển chúng em sau một thời gian học tập được các thầy, cô giáo trong khoagiảng dạy về các kiến thức chuyên nghành, đồng thời được sự giúp đỡ nhiệt tình của

thầy “Đỗ Công Thắng ” chúng em đã thiết kế và chế tạo hệ thống băng tải phân loại

và đếm sản phẩm ”.

Cùng với sự nỗ lực của cả nhóm nhưng do thời gian, kiến thức và kinh nghiệmcủa chúng em còn có hạn nên sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót Chúng em rấtmong được sự giúp đỡ và tham khảo ý kiến của thầy cô và các bạn nhằm đóng gópphát triển thêm đề tài

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG I : DẪN NHẬP

1.1 Đặt vấn đề

Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngày khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử

mà trong đó là kĩ thuật số đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực khoa học kĩ thuật,quản lí, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin do đó chúng ta phải nắm bắt vàvận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹthuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điện tử nói riêng

Xuất phát từ những đợt đi thực tập tại các nhà máy và tham quan các doanh nghiệpsản xuất, chung em đã được thấy nhiều khâu được tự động hóa trong quá trình sảnxuất Một trong những khâu đơn giản trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là sốlượng sản phẩm làm ra được phân loại và đếm một cách tự động

Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toànchưa được áp dụng trong nhưng khâu đếm sản phẩm, đóng bao bì mà vẫn còn sử dụngnhân công

Từ những điều đã được thấy đó và khả năng của chúng em, chúng em muốn làmmột điều gì nhỏ để góp phần vào giúp người lao động bớt phần mệt nhọc chân tay macho phép tăng hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần đồng thời bảo đảm được độ chínhxác cao Nên chúng em quyết định thiết kế một mạch phân loại và đếm sản phẩm vì nógần gũi với thực tế và nó thật sự có ý nghĩa đối với chúng em ví đã làm được một phầnnhỏ đóng góp cho xã hội

Để làm được mạch này cần thiết kế được ba phần chính là: bộ phận cảm biến, bộphận phân loại và bộ phận đếm

 Bộ phận cảm biến gồm phần phát và phần thu: Thông thường người ta sử dụngphần thu, phát là led hồng ngoại

 Bộ phận phân loại: dùng động cơ để gạt sản phẩm

 Bộ phận đếm có nhiều phương pháp thực thi đó là:

 Lắp mạch dùng kĩ thuật số với các IC đếm, chốt, so sánh ghép lại

 Lắp mạch dùng kĩ thuật vi xử lí

 Lắp mạch dùng kĩ thuật vi điều khiển.

1.2 Chọn phương án thiết kế

1.2.1 Với mạch đếm sản phẩn dùng IC rời có:

Các ưu điểm sau:

 Cho phép tăng hiệu suất lao động

 Đảm bảo độ chính xác cao

 Tần số đáp ưng của mạch nhanh,cho phép đếm vói tần số cao

 Khoảng cách đặt phần phát và phần thu xa nhau cho phép đếm những sản phẩnlớn

 Tổn hao công suất bé, mạch có thể sử dụng pin

 Khả năng đếm rộng, giá thành hạ, mạch đơn giản dễ thực hiện

Với việc sử dụng kĩ thuật số khó có thể đáp ứng được việc thay đổi số đếm Muốnthay đổi một yêu cầu nào đó của mạch thì buộc phải thay đổi phần cứng Do đó mỗilần phải lắp lại mạch dẫn đến tốn kém vế kinh tế mà nhiều khi yêu câu đó không thựchiện được bằng phương pháp này

Với sự phát triển mạnh của ngành kĩ thuật số đặc biệt là cho ra đời các họ vi xử lí và

vi điều khiển rất đa chức năng do đó việc dùng kĩ thuật vi xử lí, kỹ thuật vi điều khiển

đã giải quyết những bế tắc và kinh tế hơn mà phương pháp dung IC rời kết nối lạikhông thực hiện được

 Số linh kiện sử dụng trong mach ít hơn, mạch đơn giản hơn so với mạchdùng IC rời

 Mạch cũng có thể kết nối giao tiếp được với máy tính thích hợp cho ngườiquản lí tại phòng kỹ thuật nắm bắt được tình hình sản xuất qua màn hìnhmáy tính.

1.2.3 Phương pháp đếm sản phẩm dùng vi điều khiển:

Ngoài những ưu điểm của hai phương pháp trên, phương pháp này còn co những ưuđiểm sau:

- Trong mạch có thể sử dụng ngay bộ nhớ trong đối với những chương trình cóquy mô nhỏ, rất tiện lợi mà vi xử lí không thực hiện được

- Nó có thể giao tiếp nối tiếp trực tiếp với máy tính mà vi xử lí cũng giao tiếpđược với máy tính nhưng là giao tiếp song song nên cần có linh kiện chuyểnđổi dữ liệu từ song song sang nối tiếp để giao tiếp với máy tính

1.3 Mục đích yêu cầu của đề tài:

Trong đồ án này chúng em thực hiện mạch đếm sản phẩm bằng phương phápđếm xung Như vậy mỗi sản phẩm đi qua trên băng chuyền phải có một thiết bị

để cảm nhận sản phẩm, thiết bị này gọi là cảm biến.Khi một sản phẩm đi qua cảmbiến sẽ nhận và tạo một xung điện đưa về khối xử lí để tăng dần số đếm Tại mộtthời điểm tức thời, để xác định được số đếm phải có bộ phận hiển thị Sản phẩmlỗi sẽ bị động cơ gạt xuống máng

Mục đích yêu cầu của đề tài:

 Số đếm phải chính xác

 Bộ phận hiển thị phải rõ ràng

 Mạch điện không quá phức tạp, bảo đảm sự an toàn, dễ sử dụng

 Giá thành không quá đắt

1.4 Giới hạn của đề tài:

Các sản phẩm rất đa dạng với nhiều chủng loại: đặc, rỗng, kich cỡ khác nhau.Nhưng với khả năng của thiết bị lắp thì mạch chỉ có thể đếm đối với sản phẩm cókhả năng che được ánh sáng

 Bảo vệ quá tải, ngắn mạch, thấp và cao áp.

 Hiển thị số lượng sản phẩm đếm được trên led 7 thanh

 Thuyết minh đầy đủ, trình bày khoa học

1.5 Xây dựng sơ đồ khối tổng quát:

CHƯƠNG II: LÝ THUYẾT THIẾT KẾ

2.1 Các khối trong mạch điện

2.1.1 Cảm biến

2.1.1.1. Giới thiệu sơ lược về mạch cảm biến

Để cảm nhận mỗi lần sản phẩm đi qua thì cảm biến phải có phần phát và phần thu.Phần phát phát ra ánh sáng hồng ngoại và phần thu hấp thụ ánh sáng hồng ngoại vì ánhsáng hồng ngoại có đặc điểm là ít bị nhiễu so với các loại ánh sáng khác Hai bộ phậnphát và thu hoạt động với cùng tần số Khi có sản phẩm đi qua giữa phần và phần thuánh sáng hồng ngoại bị che bộ phận thu sẽ hoạt động với tần số khác với tần số phátnhư thế sẽ tạo một xung tác động tới bộ phận xử lí Vậy bộ phận phát và bộ phận thuphải có nguồn tạo dao động Bộ phận dao động tác động tới công tắc đóng ngắt củanguồn phát và nguồn thu ánh sáng Có nhiều linh kiện phát và thu ánh sáng hồng ngoạinhưng chúng em chọn led thu, phát hồng ngoại

2.1.1.2 Cấu tạo, nguyên lí hoạt động của led hồng ngoại:

- Led được cấu tạo từ GaAs với vùng cấm có độ rộng là 1,43V tương ứng bức xạ900nm Ngoài ra khi pha tạp Si với nguyên vật liệu GaAlAs độ rộng vùng cấm có thểthay đổi Với cách này, người ta có thể tạo ra dải sóng giữa 800- 900nm và do đó tạo

ra được sự điều hưởng sao cho led hồng ngoại phát ra bước sóng thích hợp nhất chođiểm cực đại của độ nhạy các bộ thu

- Hoạt động: Khi mối nối p – n được phân cực thuận thì dòng điện qua mối nối lớnhơn vì sự dẫn điện là do hạt tải đa số, còn khi mối nối được phân cự nghịch thì chỉ códòng rỉ do sự di chuyển của hạt tải thiểu số Nhưng khi chiếu sáng vào mối nối, dòngđiện nghịch tăng lên gần như tỷ lệ với quang thông trong lúc dòng thuận không tăng.Đặc tuyến volt – ampe của led hồng ngoại như sau:

2.1.2 Khối xử lí:

Gồm có IC89C51 và mạch dao động của nó

2.1.2.1 Giới thiệu bộ vi điều khiển AT89C51

IC vi điều khiển AT89C51 có các đặc điểm sau:

 4k byte ROM

 128 byte RAM cư trú bên trong và có thể mở rộng bộ nhơ ra ngoài

 2 bộ định thời 16 bit (Timer 0 và Timer1)

 Mạch giao tiếp nối tiếp

 Bộ xử lý bit

 Hệ thống điều khiển và xử lý ngắt

 Các kênh điều khiển/ dữ liệu/ địa chỉ

 Các thanh ghi chức năng đặc biệt

2.1.2.2 Sơ đồ khối họ vi điều khiển AT89C51

Phần chính của vi điều khiển AT89C51 là bộ xử lý trung tâm CPU (central processingunit) bao gồm:

 Thanh ghi tích lũy A

 Thanh ghi tích lũy phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia

 Đơn vị logic học ALU (Arithermetic logical unit )

 Từ trạng thái chương trình PSW (Program Status Word )

 Bốn băng thanh ghi

Chương trình đang chạy có thể dừng lại nhờ một khối điều khiển ngắt ở bên trong.Các nguồn ngắt có thể là: các biến cố ở bên ngoài, sự tràn bộ đếm định thời hoặc cugx

có thể là giao diện nối tiếp

Hai bộ định thời 16 bit hoạt động như một bộ đếm

Các cổng ( Porto, Port1, Port2, Port3 ) sử dụng vào mục đích điều khiển

Trong vi điều khiển AT89C51 có hai thành phần quan trọng khác là bộ nhớ và cácthanh ghi

Bộ nhớ gồm có bộ nhớ RAM và bộ nhớ ROM dùng để lưu trữ dữ liệu và mã lệnh.Các thanh ghi sử dụng để lưu trữ thông tin trong qua trình xử lý Khi CPU làm việc nólàm thay đổi nội dung của các thanh ghi

2.1.2.3 Sơ đồ chân tín hiệu của AT89C51

2.1.2.4 Chức năng của các chân AT89C51

Port0: Là Port có 2 chức năng ở trên chân từ 32 đến 39 trong các thiết kế cỡ nhỏ

( không dùng bộ nhớ mở rộng ) có 2 chức năng như các đường IO Đối với các thiết kế

cỡ lớn ( với bộ nhớ mở rộng ) nó được kết hợp kênh giưa các bus

Port1: là Port I/O trên các chân 1 đến 8 Các chân được kí hiệu P1.0, P1.1, P1.2 có

thể dùng cho các thiết bị ngoài nếu cần Port1 không có chức năng khác , vì vậy chung

ta chỉ được dùng trong giao tiếp với các thiết bị ngoài

Port2: là một Port công dụng kép tren các chân 21 đến 28 được dùng như các đường

xuất nhạp hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết kế dùng bộ nhớ mở rộng

Port3: là một Port công dụng kép tên các chân 10 đến 17 Các chân của Port

này có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tính đặcbiệt như bảng sau:

Bit Tên Chức năng chuyển đổi

P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho port nối tiếp

P3.1 TXD Dữ liệu phát cho port nối tiếp

P3.2 INTO Ngắt 0 bên ngoài

P3.3 INT1 Ngắt 1 bên ngoài

P3.4 TO Ngõ vào của timer/counter0

P3.5 T1 Ngõ vào của timer/counter1

P3.6 WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài

P3.7 RD Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài

Chức năng của các chân trên Port3

PSEN ( progaram store enable ): PSEN là tín hiệu ra trên chân 29 Nó là tín hiệu điều

khiển để cho phép bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE(Ouput Enable ) của một EPROM để cho phép đọc các byte mã lệnh

PSEN sẽ ở mức tháp trong thời gian lấy lệnh Các mã nhị phân của chương trình đượcđọc từ EPROM qua bus và được chốt vào thanh ghi lênh của AT89C51 sẽ giải mãlệnh Khi thi hành chương trình trong ROM nội ( AT89C51) sẽ ở mức thụ động (mứccao)

ALE ( Address Latch Enable ): tín hiệu ra ALE tên chân 30 tương hợp với các thiết

bị làm việc với các xử lý 8585, 8088, 8086 dùng ALE một cách tương tự cho làm việcgiải các kênh, các bus địa chỉ và dữ liệu khi port0 được dùng trong chế đọ chuyển đổicủa nó: vừa là bus dữ liệu và là bus thấp của địa chỉ ALE là tín hiieeuj để chốt địa chỉvào một thanh ghi bên ngoài trong nửa đầu của chu kỳ bộ nhớ Sau đó, các đườngport0 dùng để xuất hoặc nhập dữ liệu trong nửa sau chu kỳ của bộ nhớ

Các xung tín hiệu ALE có tốc độ băng 1/16 lần tần số dao động trên chíp và có thểđược dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống Nếu xung trên AT89C51 là 12MHzthì ALE có tần số 2MHz Chỉ trừ khi thi hành lệnh MOVX, một xung ALE bị mất.Chân này cũng được làm ngõ vào cho xung lập trình cho EPROM trong AT89C51

EA ( External Acces): tín hiệu vào EA trên chân 31 thường được mắc lên mức cao

(+5V) hoặc mức thấp (GND) Nếu ở mức cao, AT89C51 thi hành chương trình từROM nội trong khoảng địa chỉ thấp (4K) Nếu ở mức thấp, chương trình chỉ được thihành từ bộ nhớ mở rộng

SRT ( Reset): ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của AT89C51 Khi tín hiệu này

được nối lên mức cao ( trong it nhất 2 chu ki máy ), các thanh ghi trong AT89C51 tảicác giá trị thich hợp để khởi đọng hệ thống

Các ngõ vào bộ dao động trên chip: Như đã thấy trong các hinh trên, AT89C51 có

một bộ dao động trên chip Nó thường được nối với thạnh anh giữa hai chan 18 và 19.Các tụ giữ cũng cần thiết Tần số thông thường là 12MHz

Các chân nguồn: AT89C51 vận hành với nguồn đơn +5V, Vcc được nối vào chân

40 và Vss (GND ) được nối vào chân 20

2.1.2.5 Tổ chức bộ nhớ

a Bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu nội trú

Tất cả các bộ Flash Microcontrollers của Atmel dều tổ chức các vùng địa chỉ táchbiệt đố với bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu, được mô tả ở hình dưới đây Cácvùng nhớ chương trình và dữ liệu tách biệt cho phép bộ nhớ dữ liệu được truy cập bởiđịa chỉ 8 bit, có thể được lưu trữ với tốc độ cao và được vận hành bởi một bộ CPU 8

bit Tuy nhiên, địa chỉ bộ nhớ dữ liệu 16 bit cũng có thể được tạo ra thông qua thanhghi con trỏ dữ liệu (DPTR).

Bộ nhớ chương trình có thể chỉ được đọc Chúng có thể là bộ nhớ chương trình 64Kbyte có khả năng định địa chỉ trực tiếp Để đọc được nội dung từ bộ nhớ chươngtrình ngoài cần xác định trạng thái phù hợp cho chân /PSEN

Bộ nhớ dữ liệu chiếm một vùng địa chỉ riêng biệt so với bộ nhớ chương trình.64Kbyte bộ nhớ ngoài có thể được định địa chỉ trực tiếp trong vùng bộ nhớ dữ liệungoài, CPU tạo ra tin hiệu đọc và ghi (/RD, /WR) để truy cập bộ nhớ dữ liệu ngoài

Bộ nhớ chương trinh ngoài và bộ nhớ dữ liệu ngoài có thể được kết hợp bởi các tinhiệu /RD và /PSEN để đưa vào một cổng AND và sử dụng đầu ra của cổng này để đọcnội dung từ bộ nhớ dữ liệu/ chương trình ngoài

AT89C51 có bộ nhớ dữ liệu chiếm một khoảng không gian bộ nhớ độc lập với bộ nhớchương trình Dung lương của RAM nội trú ở họ V ĐK này là 128 byte, được định địachỉ từ 00h đến 7Fh.phạm vi địa chỉ từ 80h đến Ffhdanhf cho SFR Tuy nhiên bộ V ĐKcũng có thể làm việc với RAM ngoại trú có dung lượng cực đại là 64 Kbyte được địnhđịa chỉ từ 0000h đến FFFFh

mỗi băng có tên gọi từ R0 đến R7 Vùng RAM này được truy cập bằng địa chỉ trự tiếpmức byte, và quá trình chọn để sử dụng băng thanh ghi nào là tùy thuộc vào việc lựachọn giá trị cho RS1 và RS0 trong PSW.

- Vùng thứ hai có độ lớn16 byte được định địa chỉ từ 20h đén 2Fh, cho phép truy cạptrực tiếp bằng địa chỉ mức bit Bộ V ĐK cung cấp các lệnh có khả năng truy cập tớivùng nhớ 128 bit này (nếu truy cập ở dạng mức bit thì vùng này có địa chỉ được định

từ 00h đến 7Fh) ở mức bit, ở vùng nhớ này địa chỉ được truy xuất dưới dạng byte haybit tùy vào lệnh cụ thể Chẳng hạn, để đặt bit tại địa chỉ 5Fh có mức logic 1, ta thựchiện lệnh: SETB 5Fh Sau khi thực hiện lệnh này, mặc dầu 5Fh là địa chỉ mức cao nháttrong byte có địa chỉ 2Bh, nhưng nó không làm ảnh hưởng tới các bit khác trong bytenày

Đây là ưu điểm rõ nét của bộ V ĐK khi thực hiện việc truy xuất các bit riêng rẽthông qua phần mềm Các bit có thể được đặt, xóa hay thực hiện chức năng AND,OR… chỉ thông qua 1 lệnh Ngoài ra các cổng xuất/ nhập cũng có thể được định địachỉ dạng bit, điều này làm đơn giản việc giao tiếp bằng phần mềm với các thiết bị xuất/nhập đơn bit

Vùng nhớ còn lại gồm 80 byte có địa chỉ từ 30h đến 7Fh được dành riêng cho người

sử dụng để lưu trữ dư liệu Đây có thể là vùng RAM đa mục đích Có thể truy cậpvùng nhớ này bằng địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các thanh ghi (R0 hoặcR1) ở dạng mức byte

b Bộ nhớ chương trình ngoài và bộ nhớ dữ liệu ngoại trú

 Bộ nhớ chương trình ngoại trú:

Bộ nhớ chương trình ngoài là bộ nhớ chỉ đọc, được cho phép bởi tín hiệu /PSEN.Khi có một EPROM ngoài việc sử dụng, cả P0 và P2 đều không còn là các cổng I/Onữa Khi bộ V ĐK truy cập bộ nhớ chương trình ngoại trú, nó luôn sử dụng kênh địachỉ 16 bit thông qua P0 và P2

Một chu kì máy của bộ V ĐK có 12 chu kì dao động Nếu bộ dao động trên chíp cótần số 12MHz, thì một chu kì máy dài 1μss Trong một chu kì máy điển hình, ALE

có hai xung và hai bytecuar lệnh được đọc từ bộ nhớ chương trình (nếu lệnh chỉ cómột byte thì byte thứ hai được loại bỏ) Khi truy cập bộ nhớ chương trình ngoại trú bộ

V ĐK phát ra hai xung chốt địa chỉ trong mỗi chu kì máy Mỗi xung chốt tồn tại tronghai chu kì dao động từ P2- S1 đến P1- S2, và từ P2- S4 đến P1- S5

Để địa chỉ hóa bộ nhớ chương trình ngoại trú, byte thấp của địa chỉ (A0…A7) từ bộđếm chương trình của bộ V ĐK được xuất qua cổng P0 tại các trạng thái S2 và S5 củachu kì máy, byte cao của địa chỉ (A8 A15) từ bộ đếm chương trình được xuất quacổng P2 trong khoảng thời gian của cả chu kì máy Tiếp theo xung chốt, bộ V ĐK phát

ra xung chọn /PSEN Mỗi chu kì máy của chu kì lệnh gồm hai xung chọn, mỗi xungchọn tồn tại trong 3 chu kì dao động từ P1- S3 đến hết P1- S4 và từ P1- S6 đến hết P1-S1 của chu kì máy tiếp theo Trong khoảng thời gian phát xung chọn thì byte mã lệnhđược đọc từ bộ nhớ chương trình để nhập và on chip

 Bộ nhớ dữ liệu ngoại trú

Bộ nhớ dữ liệu ngoại trú được cho phép bởi các tín hiệu /WR và /RD ở các chânP3.6 và P3.7 V ĐK truy cập bộ nhớ dữ liệu ngoài bằng địa chỉ hai byte ( thông quacổng P0 và P2) hoặc 1 byte ( thông qua cổng P0)

Từ sơ đồ trên ta thấy:

 /EA được nối với +Vcc để cho phép vi điều khiển với bộ nhớ chương trình nội trú

 /RD nối với đường cho phép xuất dữ liệu (/OE_ Output data Enable) của Ram

 /WR nối với đường cho phép ghi dữ liệu (/WE_Write datab Enable) của Ram.Nguyên lý truy cập bộ nhớ dữ liệu ngoại trú được thể hiện bằng các đồ thị thời gian.Tuy nhiên, tùy thuộc vào nhiệm vụ đọc dữ liệu từ bộ nhớ hay ghi dư liệu vào bộ nhớ

mà nguyên lý truy cập bộ nhớ dữ liệu là khác nhau

 Quá trình đọc dữ liệu ngoại trú, bộ vi điều khiển phát ra một xung chốt địa chỉ(ALE) cho chốt bên ngoài (LATCH) trong mỗi chu kỳ máy, tồn tại trong 2 chu kỳdao động từ P2_S4 đến P1- S5 Để địa chỉ hóa bộ nhớduwx liệu ngoài, byte thấpcủa địa chỉ từ thanh ghi con trỏ (DPL) hoặc Ri của VĐK được xuất qua cổng P0trong khoảng các trạng thái S5 của chu kì máy trong chu kì lẹnh Tiếp theo bytethấp của địa chỉ từ bộ nhớ chương trình (PCL) cũng được xuất qua cổng P0 đua tới

bộ đếm chương trình để thực hiện lệnh tiếp theo Byte cao của địa chỉ từ DPTR

chu kì máy tiếp theo Sau đó byte cao của địa chỉ từ PC (PCH) cũng được xuất quacổng P2 để đưa đến bộ đếm chương trình Nếu địa chỉ có độ dài 1 byte thì nó đượcxuất qua cổng P0 từ DPL hoặc Ri Tiếp theo xung chốt, VĐK xuất ra tín hiệu điềukhiển /RD để cho phép đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngoài Xung /RD tồn tại trong 3 trạngthái của mỗi chu kì máy từ P1- S1 đến P2- S3, và trong khoảng thời gian này dữliệu từ bộ nhớ ngoài được đọc vào VĐK.

 Quá trình ghi dữ liệu vào bộ nhớ ngoài trú:

Tương tự như qua trình đọc dữ liệu, nhưng ở đây chúng ta dùng tin hiệu điều khiển ghi/WR

c Các thanh ghi chức năng đặc biệt

Các thanh ghi nội trú của AT89C51 được truy xuất ngầm định bởi bộ lệnh Ví dụlệnh “ INC A ” sẽ tăng nội dung thanh ghi tích lũy A lên 1 đơn vị Tác động này đượcngầm định trong mã lệnh

Các thanh ghi trong AT89C51 được định dạng như một phần của RAM trên chip

Vì vậy mỗi thanh ghi sẽ có một địa chỉ (ngoại trừ thanh ghi trực tiếp, sẽ không có lợikhi đặt chung vào trong RAM trên chip) Đó là lý do để AT89C51 có nhiều thanh ghi.Cũng như R0 đến R7, có 21 thanh ghi chức năng đặc biệt ở vùng trên của RAM nội từđịa chỉ 80h đến FFh Chú ý rằng hầu hết địa chỉ từ 80h đến FFh không được địnhnghĩa Chỉ có 21 địa chỉ SFR là được định nghĩa

Ngoài trừ thanh ghi tích lũy A có thể truy xuất ngầm như đã nói, đa số các SFRđược truy xuất dùng địa chỉ trực tiếp Chú ý rằng một vài SFR có thể được địa chỉhoasbit hoặc byte Người thiết kế phải thạn trọng khi truy xuất bit va byte

2.1.2.6 Hoạt động của bộ định thời (Timer)

Giới thiệu:

Một định nghĩa đơn giản của timer là một chuỗi các flip – flop chia đôi tần số nốitiếp nhau, chúng nhận tín hiệu vào làm nguồn xung nhịp Ngõ ra của tần số cuối làmnguồn xung nhịp cho flip – flop báo tràn của timer (flip – flop cờ) Giá trị nhịp phântrong các flip – flop của timer có thể xem như số đếm số xung nhịp từ khi khởi động

timer Vi dụ timer 16 bit sẽ đếm lên từ 0000h đến FFFFh Cờ báo tràn sẽ lên 1 khi sốđếm tràn từ FFFFh đến 0000h.

AT89C51 có 2 timer 16 bit, mỗi timer có 4 cách làm việc Người ta sử dụng cáctimer để định khoảng thời gian: đếm sự kiện hoặc tạo tốc độ baud cho port nối tiếptrong AT89C51

Trong các ứng dụng định khoảng thời gian, người ta lập trình timer ở một khoangđều đặn và đặt cờ tràn timer Cờ được dùng để đồng bộ hóa chương trình để thực hiệnmột tác động như kiểm tra trạng thái của các cửa ngõ vào hoặc gửi các sự kiện ra cácngõ ra Các ứng dụng khác có thể sử dụng viêc tạo xung nhịp đều đặn của timer để đothời gian trôi qua giữa hai sự kiện

Đếm sự kiện dùng để xác định số lần xảy ra của một sự kiện Một sự kiện là bất cứtác động ngoài nào có thể cung cấp một chuyển trạng thái trên một chân củaAT89C51 Các timer cũng có thể cung cấp xung nhịp tốc độ baud cho port nối tiếptrong AT89C51

Truy xuất timer của AT89C51 dùng 6 thanh ghi chức năng đặc biệt cho trong bảngsau:

 Thanh ghi chế độ timer (TMOD)

Thanh ghi TMOD chứa hai nhóm 4 bit dùng để đặt chế độ làm việc cho timer 0 vàtimer 1

7 GATE 1 Bit (mở) cổng, khi lên 1 timer chỉ chạy khi INT1 ở

mức cao

1= bộ đếm sự kiện0= bộ định khoảng thời gian

2.1.2.7 Hoạt động của ngắt

Ngắt là hoạt động ngừng tạm thời một chương trình này để thi hành một chươngtrịnh khác Các ngắt có một vai trò quan trọng trong thiết kế và khả năng thực thi của

vi điều khiển Chúng cho phép hẹ thống đáp ứng không cùng lúc tới một công việc vàgiải quyết một công việc đó trong khi một chương trình khác đang thực thi

Một hệ thống được điều khiển bằng ngắt cho ảo giác là làm nhiều việc đồng thời dĩnhiên CPU mỗi lần không thể thực thi một chương trình để thực thi một chương trìnhkhác, rồi quay vê chương trình ban đầu Chương trình giải quyết ngắt được gọi làchương trình phục vụ ngắt

 Tổ chức ngắt

Ở AT89C51 có 5 nguồn ngắt:

 2 ngắt ngoài

 2 ngắt timer

 1 ngắt port nối tiếp

Tất cả các ngắt sẽ không được đặt sau khi reset hệ thống và cho phép ngắt riêng rẽ bởiphần mềm

a Cho phép và không cho phép ngắt.

Mỗi nguông ngắt được cho phép hoặc không cho phép từng ngắt một qua thanh ghichức năng đặc biệt cố định địa chỉ IE (Intereup Enable): cho phép ngắt ở địa chỉ A8h.Cũng như các bit cho phép mỗi nguồn ngắt, có một bit cho phép hoặc cấm toàn bộđược xóa để cấm tất cả ngắt hoặc được đặt lên 1 để cho phép tất cả các ngắt

hiệu

Địachỉ

Mô tả (1= cho phep, 0 = cấm)

Mô tả (1 = cho phép, 0= cấm)

IP.5 PT2 BDh Ưu tiên ngắt từ timer 2 (8052)

Các ngắt ưu tiên được xóa sau khi reset hệ thống để đặt tất cả các ngắt ở mức ưu tiênthấp hơn.

 Trạng thái ngắt hiện hành được cất bên trong

 Các ngắt được chặn tại mức của ngắt

 Nạp DC vào địa chỉ vector ISR

 ISR thực thi:

ISR thực thi và đáp ứng ngắt ISR hoàn tất bằng lệnh RETI Điều này làm lấy lạigiá trị cũ của PC từ ngăn xếp và lấy lại trạng thái ngắt cũ Chương trình lại tiếp tục thihành tại nơi mà nó dừng

2.3 Khối hiển thị

2.3.1 Các khái niệm cơ bản

Trong các thiết bị, để báo trạng thái hoạt động của thiết bị đó cho người sử dụng với

thông số chỉ là các dãy số đơn thuần, thường người ta sử dụng "led 7 đoạn" Led 7

đoạn được sử dụng khi các dãy số không đòi hỏi quá phức tạp, chỉ cần hiện thị số là

đủ, chẳng hạn led 7 đoạn được dùng để hiển thị nhiệt độ phòng, trong các đồng hồ treotường bằng điện tử, hiển thị số lượng sản phẩm được kiểm tra sau một công đoạn nàođó

Led 7 đoạn có cấu tạo bao gồm 7 led đơn có dạng thanh xếp theo hình và có thêmmột led đơn hình tròn nhỏ thể hiện dấu chấm tròn ở góc dưới, bên phải của led 7 đoạn

8 led đơn trên led 7 đoạn có Anode(cực +) hoặc Cathode(cực -) được nối chung vớinhau vào một điểm, được đưa chân ra ngoài để kết nối với mạch điện 8 cực còn lạitrên mỗi led đơn được đưa thành 8 chân riêng, cũng được đưa ra ngoài để kết nối vớimạch điện