CHẾ TẠO THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VI ĐIỀU KHIỂN
SỬ DỤNG CHIP VI ĐIỀU KHIỂN AT89S8252
MANUFACTURING TESTING EQUIPMENT FOR MICROCONTROLLER
SYSTEMS USING MICROCONTROLLER AT89S8252
LÊ TẤN DUY – LÊ TIẾN DŨNG
Đại học Đà Nẵng
TÓM TẮT
Bài báo đề xuất phương án chế tạo một thiết bị thí nghiệm với đầy đủ các thành phần cơ bản
của một hệ vi điều khiển và các ngoại vi, trên đó có thể thực hiện các bài thí nghiệm từ cơ
bản đến nâng cao, đáp ứng được yêu cầu thí nghiệm môn học "Kỹ thuật Vi điều khiển", phù
hợp với chương trình đào tạo ở các trường đại học, cao đẳng ở nước ta. Đi kèm với sản
phẩm phần cứng là các chương trình phần mềm cho phép người sử dụng lập trình thực hiện
các bài thí nghiệm từ bàn phím của thiết bị hoặc từ trên máy vi tính kết nối với thiết bị.
ABSTRACT
The article proposes a method to manufacture testing equipment with complete elements of a
microcontroller system and peripheral devices, in which users can experiment exercises from
fundamental to advanced levels, satisfying the requirements of testing for “Microcontroller
Technology” subject in accordance with the training curricula of many universities, colleges in
VietNam. Enclosed with the equipment are software allowing the users to program
experimental exercises using the equipment keyboard or the computers connected with the
equipment.
1. Đặt vấn đề
Môn học Kỹ thuật Vi xử lý, Kỹ thuật Vi điều khiển là môn học căn bản quan trọng đối
với sinh viên các ngành Tự động - Đo lường, Điện tử, Tin học. Dựa trên nền tảng của môn
học Kỹ thuật Vi xử lý, Kỹ thuật Vi điều khiển, sinh viên sẽ tiếp thu những môn học kỹ thuật
chuyên ngành quan trọng khác và tiếp cận dễ dàng hơn với những công nghệ, trang thiết bị
hiện đại. Thiết bị thực hành để phục vụ cho môn học là rất cần thiết, nhưng hiện nay các thiết
bị thí nghiệm mua của nước ngoài thì đắt tiền mà không khai thác được hiệu quả do linh kiện
và nội dung các bài thí nghiệm không phù hợp với chương trình đào tạo ở nước ta.
Xuất phát từ yêu cầu thực tế trên, chúng tôi nghiên cứu và đề xuất phương án chế tạo
một thiết bị thí nghiệm Vi điều khiển với đầy đủ các thành phần cơ bản của một hệ vi điều

điều khiển các thành phần ngoại vi trên thiết bị. Các bài thí nghiệm thực hiện việc
điều khiển một quá trình tương tự hoặc số, ví dụ: Điều khiển hiển thị đèn LED,
LED 7 thanh, ma trận LED, điều khiển vào/ra số - tương tự, điều khiển động cơ
bước
+ Thực hiện các bài thí nghiệm:
• Các bài tập mẫu xây dựng trước: Đi kèm với sản phẩm phần cứng là
một hệ thống các bài tập mẫu được xây dựng cho các ứng dụng trên thiết bị như
điều khiển các thành phần ngoại vi của thiết bị, điều khiển vào/ra tương tự - số
Sinh viên có thể đọc hướng dẫn sử dụng và thực hiện các bài tập mẫu này trên thiết
bị.
• Các bài tập do sinh viên tự lập trình: Sau khi đã nắm rõ cấu hình của
thiết bị và sơ đồ bộ nhớ của các thành phần trên thiết bị, sinh viên có thể tự lập
trình các bài thí nghiệm theo ý định riêng của mình.
+ Công cụ lập trình:
• Bằng bàn phím và LCD: Có thể lập trình trực tiếp từ bàn phím của thiết
bị bằng mã máy và quan sát kết quả hiển thị trên màn hình tinh thể lỏng LCD và
các cổng vào ra. Có khả năng sửa chương trình và thay đổi các tham số từ bàn
phím, có thể lưu trữ chương trình hoặc mở một chương trình cũ.
• Bằng máy tính PC: Có thể sử dụng các công cụ phát triển ví dụ như
phần mềm KEIL để lập các chương trình cho thiết bị từ máy tính bằng ngôn ngữ C
hoặc Assembly sau đó biên dịch thành file dạng Hexa hoặc Binary rồi nạp xuống
hệ vi điều khiển của thiết bị thực hiện các chương trình đó.
+ Công cụ phát triển cho thiết bị:
• Chương trình MONITOR: Chương trình Monitor điều hành hoạt động
của cả thiết bị và cho phép lập trình từ bàn phím hoặc từ máy tính để điều khiển
thiết bị. Người sử dụng có thể tạo một chương trình mới, hoặc có thể mở một
chương trình cũ đã lưu từ lần thí nghiệm trước ở trong thiết bị, cho phép soạn thảo
lại chương trình, sửa đổi các lệnh nếu gõ sai, cho phép lưu trữ lại chương trình và
chương trình lưu trữ không bị mất dữ liệu khi cắt nguồn, Ngoài ra chương trình
Monitor của thiết bị còn cho phép xem và sử đổi nội dung của các thanh ghi đặc

Electronics.
- Vi điều khiển AT89S8252 hỗ trợ tần số làm việc đến 24 MHz.
- Có hai con trỏ dữ liệu.
- Có thể lập trình cho Timer ở chế độ Watchdog. Chế độ này cho phép người sử dụng
theo dõi trạng thái hoạt động của vi điều khiển.
- Có 9 nguồn ngắt với 2 mức ưu tiên khác nhau.
- Có chế độ Power Down và Idle để tiết kiệm điện năng của hệ thống.
3.2. Sơ đồ khối chức năng của thiết bị
Hình 1. Sơ đồ khối chức năng của thiết bị thí nghiệm vi điều khiển
3.3. Sơ đồ mạch nguyên lý
Sau khi phân tích lựa chọn phương án thiết kế thiết bị thí nghiệm và từ sơ đồ khối thiết
lập được như trên, ta tiến hành lựa chọn linh kiện và thiết kế mạch nguyên lý của thiết bị. Để
việc thiết kế mạch nguyên lý được dễ dàng và tránh sai sót, ta chia mạch nguyên lý của thiết
bị thành các phần nhỏ được trình bày dưới đây.
Trong hệ vi điều khiển của thiết bị, mỗi thành phần thiết bị đều có một địa chỉ cụ thể,
người thiết kế cần xác định rõ ràng các địa chỉ này để có thể đảm bảo cho hệ hoạt động và viết
chương trình điều hành hoạt động của hệ. Người sử dụng cũng cần nắm rõ các địa chỉ này để
có thể lập trình cho các ứng dụng trên thiết bị.
• Khối CPU
Đây là phần điều khiển trung tâm của thiết bị, là bộ phận quan trọng nhất. Khối CPU
gồm có chip vi điều khiển chính AT89S8252, EEPROM, RAM, mạch chốt, giải mã địa chỉ
VCC
GND
D7
/CS 6 _8255
TX D
D2
A13
/EA
D6

D6
A3
GND
A4
VCC
VCC
VCC
A2
T XD OUT TXD
D0
INTERNAL
A4
RXD
CL1
22nF
D3
U3 6 2256
10
9
8
7
6
5
4
3
25
24
21
23
2

VSS
VCC
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
CS
WR
OE
MISO
A7
A6
D5A5
VCC
D3
CP U
IN RXD
D1
A4
A14
A12
VCC
A5
D0
GND
A3

D5
/INT1
A10
/CS 7_8255
A7
P2
ISP
5
9
4
8
3
7
2
6
1
VCC
D1
A7
C8 .2
10uF
R1.1 DIEN T RO DEM
1 2
3
4
5
6
7
8
9

17
16
15
14
13
12
10 20
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
LE
OE
Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
GND VCC
U7A
7432
1
2

D0
/C S 6 2256
RXD
U2 AT 28C6 4
10
9
8
7
6
5
4
3
25
24
21
23
2
11
12
13
15
16
17
18
19
1
28
14
20
22

D5
A3
/WR
VCC
D4
RST
+ 12V
U6 A
7404
12
U9
74 HC138
1
2
3
6
4
5
15
14
13
12
11
10
9
7
168
A
B
C

C2+
C2-
VCCGND
V+
V-
R1OUT
R2OUT
T 1IN
T 2IN
R1IN
R2IN
T 1OUT
T 2OUT
VCC
A2
GND
R1.2
10K
OUT T XD
D4
/RD
/CS 6 2256
IN RXD
VCC
A12
A1
A13
D6
VCC
C1.2

5
15
14
13
12
11
10
9
7
168
A
B
C
G1
G2A
G2B
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
VCCGND
C1.1
33uF
D3
U1
AT89S8252

16
17
39
38
37
36
35
34
33
32
RST
XT AL2
XT AL1
GND
PSE N
ALE/P ROG
EA/V PP
VCC
P1.0 /T2
P1.1/T2-EX
P1.2
P1.3
P1.4/SS
P1.5/MOSI
P1.6 /MISO
P1.7/SCK
P2.0 /A8
P2.1/A9
P2.2/A10
P2.3/A11

A6
C8 .4
10uF
D4
-12V
Hình 2. Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển trung tâm của thiết bị
• Giao tiếp xuất/ nhập
Phần giao tiếp xuất nhập gồm 2 khối: khối hiển thị LCD và khối bàn phím. Để giảm
bớt khối lượng tính toán cho chip vi điều khiển chính, ở đây ta dùng một chip vi điều khiển
loại nhỏ 20 chân rất thông dụng trên thị trường hiện nay là AT89C2051 của hãng ATMEL để
quét bàn phím.
D2
VCC
J_LCD
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

/WR
ROW4
R12.2
2.2K
R12.1
2.2K
A1
GND
/INT1
GND
A0
BAN PHIM
5PB1
D1
GND
5PB5
5PB4
VCC
5PB3
VRLCD1
5k
5PB4
5PB0
GND
5PB5
COL4
GND
GND
D5
VCC

24
25
14
15
16
17
13
12
11
10
26
7
5
36
9
8
35
6
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
PA0
PA1
PA2
PA3

VCC
D4
ROW1
GND
COL1
D6
5PB7
COL3
D0
VCC
LCD
U12
AT 89C2051
1
10
20
5
4
12
13
14
15
16
17
18
19
2
3
6
7

2
3
4
5
6
7
8
9
10
5PB6
5PB1
Hình 3. Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp xuất/nhập của thiết bị
• Các thành phần ngoại vi khác
Các thành phần ngoại vi khác của thiết bị thí nghiệm như Chuyển đổi tương tự/số,
chuyển đổi số/tương tự, hiển thị LED 7 thanh, ma trận LED, vào/ra số… được ghép nối với
chip vi điều khiển chính AT89S8252 qua các vi mạch mở rộng ngoại vi có thể lập trình được
8255. Các thành phần ngoại vi này được dành cho người sử dụng có thể lập trình điều khiển
thông qua bàn phím của thiết bị hoặc từ máy tính kết nối với thiết bị. Do giới hạn của bài báo
nên không thể hiện sơ đồ nguyên lý ở đây.
3.4. Phần mềm cho thiết bị
0 /RUN 1 2 3 SHIFT
4 /STEP 5 /SAVE 6/MENU 7/LOAD
↑
8 9 A B
↓
C D E F ENTER
Để điều khiển hoạt động của thiết bị thí nghiệm ta có các chương trình phần mềm sau:
• Chương trình điều hành
Chương trình điều hành được nạp vào bộ nhớ EEPROM ngoài của vi điều khiển
AT89S8252, có chức năng điều hành hoạt động của thiết bị. Do chương trình điều hành của

MENU : Cho phép trở lại Menu ban đầu của LCD chọn chế độ làm việc.
LOAD : Cho phép xem và kiểm tra nội dung các ô nhớ hoặc thanh ghi.
↑ : Dịch chuyển con trỏ màn hình hiển thị LCD lên trên 1 dòng.
↓ : Dịch chuyển con trỏ màn hình hiển thị LCD xuống phía dưới một
dòng.
SHIFT : Thay đổi chức năng của phím đối với phím có 2 chức năng. Khi nhấn
phím SHIFT, chức năng thứ hai của phím được thực hiện.
ENTER : Dùng để ghi các kết quả nhập dữ liệu.
• Chương trình giao diện trên máy tính PC
Chương trình giao diện trên máy tính PC làm nhiệm vụ giao tiếp giữa hệ vi điều khiển
của thiết bị với máy tính được viết bằng ngôn ngữ Visual C++ 6.0. Giao diện của chương
trình trên máy tính PC như hình vẽ. Chương trình cho phép nạp chương trình của người sử
dụng vào EEPRAM hoặc vào RAM của thiết bị và có thể chạy chương trình ứng dụng đó.
Trên giao diện của chương trình có thể download file dạng Hexa hoặc file dạng Binary của
chương trình xuống thiết bị và có thể upload nội dung bộ nhớ của thiết bị.
Hình 4. Giao diện giao tiếp với thiết bị trên máy tính PC
3.5. Sử dụng thiết bị
• Lập trình trực tiếp trên thiết bị
Với chương trình điều hành được nạp sẵn trên thiết bị, người sử dụng có thể nhập lệnh
từ bàn phím bằng mã máy, có thể mở một chương trình cũ, chạy chương trình, soạn thảo, sửa
chữa chương trình, lưu trữ chương trình, xem nội dung các ô nhớ, thanh ghi bên trong Quá
trình giao tiếp với thiết bị được hiển thị bằng màn hinh LCD.
• Lập trình từ máy tính PC
Với các chương trình lớn và phức tạp thì việc lập trình bằng mã máy từ bàn phím của
thiết bị sẽ gặp khó khăn. Do đó, người sử dụng dùng các phần mềm lập trình cho vi điều
khiển trên giao diện của máy tính để viết chương trình điều khiển các thành phần ngoại vi của
thiết bị, với phần mềm KEIL, ngôn ngữ để lập trình có thể là Assembly hay C, sau đó xuẩt
sang dạng file Hexa và sử dụng chương trình giao diện của thiết bị trên máy tính để nạp
xuống bộ nhớ EEPROM của thiết bị, lúc này chương trình điều hành trên chip vi điều khiển
AT89S8252 sẽ thực hiện ngắt truyền thông.