1 PLC S7300, CPU 3 42 2 Module vào tương tự
2.3.2. Giới thiệu về Vi ựiều khiển.
2.3.2.1. Khái quát về vi ựiều khiển AT89S51.
Một bộ vi ựiều khiển (microcontroller) là một mạch ựiện tắch hợp trên một chip, có thể lập trình ựược, dùng ựể ựiều khiển hoạt ựộng của một hệ thống.
- AT89S51 thuộc họ vi ựiều khiển MCS51
- Ứng dụng: sử dụng với các ngoại vi khác ựể ựáp ứng các bài toán công nghệ. - Khác với AT89C51, AT89C52 là có thể nạp chương trình trực tiếp.
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuậtẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 32
Hình 2.3 thể hiện sơ ựồ khối của bộ vi ựiều khiển, bao gồm CPU, bộ dao ựộng, các ựiều khiển ngắt, bộ nhớ, bus, các vào ra, bộ truyền thông nối tiếp, các bộ ựếm và bộ ựịnh thờị
Với cấu trúc như vậy vi ựiều khiển hoàn toàn có thể ựáp ứng ựược các ứng dụng trong việc thiết kế các bộ mô phỏng như máy cắt, dao cách ly, OLTC...
*) Chức năng
- CPU: là bộ xử lý trung tâm
- Các bộ bán dẫn:
+ On - chip ROM for program code: là bộ nhớ chương trình
+ On - chip RAM: là bộ nhớ dữ liệu
- Khối 4I/O Ports (khối vào ra I/O) :
Là bộ phát xung nhịp ựồng hồ clock và các phần ngoại vi khác.Người tiến hành lập trình, viết một chương trình cụ thể riêng ựể giúp bộ vi ựiều khiển hoạt ựộng ựiều khiển tối ưu một hệ thống cụ thể, một quá trình cụ thể. Như vậy, một loại vi ựiều khiển có thể dùng với các ứng dụng khác nhau nhờ các chương trình ựiều khiển khác nhaụ
Bộ vi ựiều khiển là một thiết bị ựiện tử có thể lập trình ựược, ựược sử dụng rộng rãi vì giá thành rẻ.
Một cách ựơn giản, có thể xem bộ vi ựiều khiển gồm:
- Bộ ựệm (Buffer) và bộ chuyển ựổi vào ra I/O ựể biến ựổi mức tắn hiệu cần thiết cho mục ựắch ựiều khiển.
- để truyền tắn hiệu vào ta dùng các ựường ỘbusỢ. Có thể xem bus như những xa lộ trong ựó các tắn hiệu khác nhau di chuyển.
- CPU sử dụng 3 loại bus: bus dữ liệu, bus ựịa chỉ và bus ựiều khiển. - Mạch ựồng hồ clock phát tắn hiệu tần số cố ựịnh ựể cung cấp thông tin thời gian cho toàn bộ hệ thống.
- Các bộ nhớ và ngoại vi khác: bộ nhớ ựể lưu trữ dữ liệu hoặc chương trình. đây là bộ nhớ bổ sung cho bộ nhớ chắnh chứa trong MCU (Microcontroller Unit) ựơn vị ựiều khiển trung tâm.
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuậtẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 33
AT89S51 là bộ vi ựiều khiển ựã có nhiều cải tiến và ựặc biệt là có thêm khả năng nạp chương trình theo chế ựộ nối tiếp rất ựơn giản và tiện lợi cho người sử dụng. Bộ vi ựiều khiển AT89S51 có các thông số sau:
- 1 CPU 8 bit - 4 Kbyte ROM - 128 byte RAM - 4 cổng vào ra I/O - 5 loại ngắt
- Một port nối tiếp
- 2 bộ Timer/Couter (Bộ ựịnh thời/bộ ựếm) 16 bit.
2.3.2.2. Sơ ựồ chân và chức năng.
Sơ ựồ chân của bộ vi ựiều khiển AT89S51 ựược thể hiện trên hình vẽ 2.4
Hình 2.4: Sơ ựồ chân vi ựiều khiển AT89S51
+ Chân VCC: Chân số 40 là VCC cấp ựiện áp nguồn cho vi ựiều khiển. Nguồn ựiện cấp là (+5V ổ 0,5).
+ Chân GND: Chân số 20 nối GND (hay nối Mass).
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuậtẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 34
- Chức năng xuất/nhập: các chân này ựược dùng ựể nhận tắn hiệu từ bên ngoài vào ựể xử lắ, hoặc dùng ựể xuất tắn hiệu ra bên ngoài, chẳng hạn xuất tắn hiệu ựể ựiều khiển LED ựơn sáng tắt.
- Chức năng là bus dữ liệu và bus ựịa chỉ (A7 - A0): 8 chân này (hoặc Port 0) còn làm nhiệm vụ lấy dữ liệu từ ROM hoặc RAM ngoại (nếu có kết nối với bộ nhớ ngoài), ựồng thời Port 0 còn ựược dùng ựể ựịnh ựịa chỉ của bộ nhớ ngoàị
+ Port 1 (P1): Port P1 gồm 8 chân (từ chân 1 ựến chân 8), chỉ có chức năng làm các ựường xuất/nhập, không có chức năng khác.
+ Port 2 (P2): Port 2 gồm 8 chân (từ chân 21 ựến chân 28) có hai chức năng: - Chức năng xuất/nhập.
- Chức năng là bus ựịa chỉ cao (A8 - A15): khi kết nối với bộ nhớ ngoài có dung lượng lớn, cần 2 byte ựể ựịnh ựịa chỉ của bộ nhớ, byte thấp do P0 ựảm nhận, byte cao do P2 này ựảm nhận.
+ Port 3 (P3): Port 3 gồm 8 chân (từ chân 10 ựến 17) - Chức năng xuất/nhập.
- Với mỗi chân có một chức năng riêng thứ hai như trong bảng sau:
Bảng 2.2: Bảng chức năng riêng thứ hai của các chân
Bắt Tên Chức năng
P3.0 RxD Ngõ vào nhận 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 của Timer/Counter thứ 0 P3.5 T1 Ngõ vào của Timer/Counter thứ 1
P3.6 WR Ngõ ựiều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài P3.7 RD Ngõ ựiều khiển ựọc dữ liệu lên bộ nhớ ngoài P1.0 T2 Ngõ vào của Timer/Counter thứ 2
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuậtẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 35
+ Chân RESET (RST): Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào Reset dùng ựể thiết lập trạng thái ban ựầu cho vi ựiều khiển. Hệ thống sẽ ựược thiết lập lại các giá trị ban ựầu nếu ngõ này ở mức 1 tối thiểu 2 chu kì máỵ
+ Chân XTAL1 và XTAL2: Hai chân này có vị trắ chân là 18 và 19 ựược sử dụng ựể nhận nguồn xung clock từ bên ngoài ựể hoạt ựộng, thường ựược ghép nối với thạch anh và các tụ ựể tạo nguồn xung clock ổn ựịnh.
+ Chân cho phép bộ nhớ chương trình PSEN:
- PSEN ( program store enable) tắn hiệu ựược xuất ra ở chân 29 dùng ựể truy xuất bộ nhớ chương trình ngoàị Chân này thường ựược nối với chân OE (output enable) của ROM ngoàị
- Khi vi ựiều khiển làm việc với bộ nhớ chương trình ngoài, chân này phát ra tắn hiệu kắch hoạt ở mức thấp và ựược kắch hoạt 2 lần trong một chu kì máỵ
- Khi thực thi một chương trình ở ROM nội, chân này ựược duy trì ở mức logic không tắch cực (logic 1).
- Không cần kết nối chân này khi không sử dụng ựến.
+ Chân ALE (chân cho phép chốt ựịa chỉ-chân 30)
- Khi vi ựiều khiển truy xuất bộ nhớ từ bên ngoài, port 0 vừa có chức năng là bus ựịa chỉ, vừa có chức năng là bus dữ liệu do ựó phải tách các ựường dữ liệu và ựịa chỉ. Tắn hiệu ở chân ALE dùng làm tắn hiệu ựiều khiển ựể giải ựa hợp các ựường ựịa chỉ và các ựường dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt.
- Các xung tắn hiệu ALE có tốc ựộ bằng 1/6 lần tần số dao ựộng ựưa vào Vi ựiều khiển, như vậy có thể dùng tắn hiệu ở ngõ ra ALE làm xung clock cung cấp cho các phần khác của hệ thống.
- Khi không sử dụng có thể bỏ trống chân nàỵ
+ Chân EA: Dùng ựể xác ựịnh chương trình thực hiện ựược lấy từ ROM nội hay ROM ngoạị
- Khi EA nối với logic 1(+5V) thì Vi ựiều khiển thực hiện chương trình lấy từ bộ nhớ nộị
- Khi EA nối với logic 0 (0V) thì Vi ựiều khiển thực hiện chương trình lấy từ bộ nhớ ngoạị
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuậtẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 36