GVHD: Phm Quang Trớ
SVTH : Nguyn Vn Trnh
Dng Anh Tun
Nguyn Th L Nhung
N MễN HC
TI : MCH KHNG CH NHIT
Maùch khoỏng cheỏ nhieọt ủoọ Trang 1
LỜI NÓI ĐẦU
Trong nhiều lónh vực sản xuất công nghiệp hiện nay, nhất là ngành công nghiệp luyện
kim, chề biến thực phẫm… vấn đề đo và khống chế nhiệt độ đặc biệt được chú trọng đến vì
nó là một yếu tố quyết đònh chất lượng sản phẫm. Nắm được tầm quan trọng của vấn đề
trên nhóm thực hiện tiến hành nghiên cứu và thiết kế một hệ thống đo và khống chế nhiệt
độ tự động, với mong muốn là giải quyết những yêu cầu trên, và lấy đó làm đề tài tốt
nghiệp cho mình.
Những kiến thức năng lực đạt được trong quá trình học tập ở trường sẽ được đánh giá
qua đợt bảo vệ luận văn cuối khóa. Vì vậy chúng em cố gắng tận dụng tất cả những kiến
thức đã học ở trường cùng với sự tìm tồi nghiên cứu, để có thể hoàn thành tốt luận văn này.
Những sản phẫm những kết quả đạt được ngày hôm nay tuy không có vì lớn lao. Nhưng đó
là những thành quả của năm học tập. Là thành công đầu tiên của chúng em trước khi ra
trường .
Mặt dù chúng em rất cố gắng để hoàn thành tập luận văn này đúng thời hạn, nên
không tránh khỏi những thiếu sót mong q thầy cô thông cảm. Chúng em mong được đón
nhận những ý kiến đóng góp. Cuối cùng xin chân thành cảm ơn q thầy cô và các bạn sinh
viên.
Nhóm sinh viên thực hiện
Văn Trịnh
Anh Tuấn
Lệ Nhung
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 2
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 3

và hình thành họ vi điều khiển MCS-48 (Microcontroller-sustem-48).
Đến năm 1980 công ty INTEL cho ra đời thế hệ thứ hai của bộ vi điều khiển đơn chip
với tên gọi 8051. Và sau đó hàng loạt các vi điều khiển cùng loại với 8051 ra đời và hình
thành họ vi điều khiển MCS-51 .
Đến nay họ vi điều khiển 8 bit MCS51 đã có đến 250 thành viên và hầu hết các công
ty hàng dẫn hàng đầu thế giới chế tạo. Đứng đầu là công ty INTEL và rất nhiều công ty
khác như : AMD, SIEMENS, PHILIPS, DALLAS, OKI …
Ngoài ra còn có các công ty khác cũng có những họ vi điều khiển riêng như:
Họ 68HCOS của công ty Motorola
Họ ST62 của công ty SGS-THOMSON
Họ H8 của công ty Hitachi
Họ pic cuả công ty Microchip
III.KHẢO SÁT BỘ VI ĐIỀU KHIỂN 8051 VÀ 8031 :
IC vi điều khiển 8051/8031 thuộc họ MCS51 có các đặt điểm sau :
- 4kbyte ROM (được lập trình bởi nhà sản xuất chỉ có ở 8051)
- 128 bit RAM
- 4port I10 8bit
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 5
- Hai bộ đònh thời 16bit
- Giao tiếp nối tiếp
- 64KB không gian bộ nhớ chương trình mở rộng
- 64 KB không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng
- một bộ xử lí luận lí (thao tác trên các bit đơn)
- 210 bit được đòa chỉ hóa
- bộ nhân / chia 4µs
1.Cấu trúc bên trong của 8051 / 8031 :
Hình 1 : Sơ Đồ Khối 8051 / 8031
Phần chính của vi điều khiển 8051 / 8031 là bộ xử lí trung tâm (CPU: central
processing unit ) bao gồm :
- Thanh ghi tích lũy A
INT\
*
1
INT\
*
0

TIMER2
TIMER1
PORT nối tiềp

EA\ RST PSEN ALECác thanh ghi
khác
128 byte
Ram
Rom
4K-8051
OK-8031
Timer1
Timer2
Điều khiển
ngắt
Điều khiển
bus
CPU

17
16
15
14
13
12
11
10
RD\
WR\
T1
T0
INT1
INT0
TXD
RXD
A15
A14
A13
A12
A11
A10
A9
A8
28
27
26
25
24
23

AD3
AD2
AD1
AD0
P1.7
P1.6
P1.5
P1.4
P1.3
P1.2
P1.1
P1.0
P2.7
P2.6
P2.5
P2.4
P2.3
P2.2
P2.1
P2.0
PSEN\
ALE
EA\
RET
Vcc
20
Vss
30p
30p
XTAL1

f.ALE (Address Latch Enable ) :
tín hiệu ra ALE trên chân 30 tương hợp với các thiết bò làm việc với các xử lí 8585,
8088, 8086, 8051 dùng ALE một cách tương tự cho làm việc giải các kênh các bus đòa chỉ và
dữ liệu khi port 0 được dùng trong chế độ chuyển đổi của nó : vừa là bus dữ liệu vừa là
búyt thấp của đòa chỉ, ALE là tín hiệu để chốt đòa chỉ vào một thanh ghi bên ngoài trong
nữa đầu của chu kỳ bộ nhớ. Sau đó, các đường port 0 dùng để xuất hoặc nhập dữ liệu trong
nữa sau chu kỳ của bộ nhớ.
Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể
được dùng là nguồn xung nhòp cho các hệ thống. Nếu xung trên 8051 là 12MHz thì ALE có
tần số 2MHz. Chỉ ngoại trừ khi thi hành lệnh MOVX, một xung ALE sẽ bò mất. Chân này
cũng được làm ngõ vào cho xung lập trình cho EPROM trong 8051.
g.EA (External Access) :
Tín hiệu vào EA trên chân 31 thường được mắc lên mức cao (+5V) hoặc mức thấp
(GND). Nếu ở mức cao, 8051 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng đòa chỉ thấp
(4K). Nếu ở mức thấp, chương trình chỉ được thi hành từ bộ nhớ mở rộng. Khi dùng 8031,
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 8
EA luôn được nối mức thấp vì không có bộ nhớ chương trình trên chip. Nếu EA được nối
mức thấp bộ nhớ bên trong chương trình 8051 sẽ bò cấm và chương trình thi hành từ EPROM
mở rộng. Người ta còn dùng chân EA làm chân cấp điện áp 21V khi lập trình cho EPROM
trong 8051.
h.SRT (Reset) :
Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của 8051. Khi tín hiệu này được đưa lên múc
cao (trong ít nhất 2 chu kỳ máy ), các thanh ghi trong 8051 được tải những giá trò thích hợp
để khởi động hệ thống.
i.Các ngõ vào bộ dao động trên chip :
Như đã thấy trong các hình trên , 8051 có một bộ dao động trên chip. Nó thường được
nối với thạch anh giữa hai chân 18 và 19. Các tụ giữa cũng cần thiết như đã vẽ. Tần số
thạch anh thông thường là 12MHz.
j.Các chân nguồn :
8051 vận hành với nguồn đơn +5V. V

PSW.5
PSW.4
PSW.3
PSW.2
PSW.1
CY
AC
F0
RS1
RS0
OV
D7H
D6H
D5H
D4H
D3H
D2H
D1H
Cờ nhớ
Cờ nhớ phụ
Cờ 0
Bit 1 chọn bank thanh ghi
Bit chọn bank thanh ghi.
00=bank 0; đòa chỉ 00H-07H
01=bank 1: đòa chỉ 08H-0FH
10=bank 2:đòa chỉ 10H-17H
11=bank 3:đòa chỉ 18H-1FH
Cờ tràn
Dự trữ
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 9

có thể được bỏ qua. Các kết qủa lớn hơn +127 hoặc nhỏ hơn –128 sẽ set bit OV.
b. Thanh ghi B:
Thanh ghi B ở đòa chỉ F0H được dùng cùng với thanh ghi tích lũy A cho các phép toán
nhân và chia. Lệnh MUL AB sẽ nhân các giá trò không dấu 8 bit trong A và B rồi trả về kết
qủa 16 bit trong A (byte thấp) và B (byte cao). Lệnh DIV AB sẽ chia A cho B rồi trả về kết
qủa nguyên trong A và phần dư trong B. Thanh ghi B cũng có thể được xem như thanh ghi
đệm đa dụng. Nó được đòa chỉ hóa ttừng bit bằng các đòa chỉ bit FOH đến F7H.
c. Con trỏ ngăn xếp:
Con trỏ ngăn xếp (SP) là một thanh ghi 8 bit ở đòa chỉ 81H. Nó chứa đòa chỉ của byte
dữ liệu hiện hành trên đỉnh của ngăn xếp. Các lệnh trên ngăn xếp bao gồm các thao tác cất
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 10
dữ liệu vào ngăn xếp và lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp. Lệnh cất dữ liệu vào ngăn xếp sẽ
làm tăng SP trước khi ghi dữ liệu, và lệnh lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp sẽ dọc dữ liệu và
làm giảm SP. Ngăn xếp của 8051/8031 được giữ trong RAM nội và được giới hạn các đòa
chỉ có thể truy xuất bằng đòa chỉ gián tiếp. chúng là 128 byte đầu của 8051/8031.
Để khởi động lại SP với ngăn xếp bắt đầu tại 60H, các lệnh sau đây được dùng:
MOV SP,#%FH
Trên 8051/8031 ngăn xếp bò giới hạn 32 byte vì đòa chỉ cao nhất của RAM trên chip
là 7FH. Sở dó cùng giá trò 5FH vì SP sẽ tăng lên 60H trước khi cất byte dữ lệu đầu tiên.
Người thiết kế có thể chọn không phải khởi động lại con trỏ ngăn xếp mà để nó lấy
giá trò mặc đònh khi reset hệ thống. Giá trò măc đònh đó là 07H và kết qủa là ngăn đầu tiên
để cất dữ liệu có đòa chỉ 08H. Nếu phần mềm ứng dụng không khởi động lại SP , bank thanh
ghi 1 (có thể cả 2 và 3) sẽ không dùng được vì vùng RAM này đã được dùng làm ngăn xếp.
Ngăn xếp được truy xuất trực tiếp bằng các lệnh PUSH và POP để lưu giữ tạm thời và
lấy lại dữ liệu hoặc được truy xuất ngầm bằng các lệnh gọi chương trình con (ACALL,
LACALL) và các lệnh trở về (RET,RETI) để cất và lấy lại bộ đếm chương trình.
d. Con trỏ dữ liệu:
Con trỏ dữ liệu (DPTR) được dùng để truy xuất bộ nhớ ngoài là một thanh ghi 16 bit ở
đòa chỉ 82H(DPL: byte thấp) và 83H (DPH:byte cao). Ba lệnh sau sẽ ghi 55H vào RAM
ngoài ở đòa chỉ 1000H:

Thanh ghi điều khiển công suất (PCON) ở đòa chỉ 87H chứa nhiều bit điều khiển.
Chúng được tóm tắt trong bảng sau:
Bit Ký hiệu
Ý nghĩa
6
5
4
3
2
1
0
SMOD
GF1
GF0
PD
IDL
Bit gấp đôi tốc độ baud, nếu được set thì tốc độ baud sẽ
tăng gấp đôi trong các mode 1,2 và 3 của port nối tiếp
Không đònh nghóa
Không đònh nghóa
Không đònh nghóa
Bit cờ đa dụng 1
Bit cờ đa dụng 0
Giảm công suất, được set để kích hoạt mode giảm công
suất, chỉ thoá khi reset
Mode chờ, set để kích hoạt mode chờ, chỉ thoát khi có
ngắt hoặc reset hệ thống.
Bảng :Thanh ghi điều khiển công suất (PCON)
4. Lệnh reset.
8051/8031 được reset bằng cách giữ chân RST ở mức cao ít nhất trong 2 chu kỳ máy

00H
00H
0XXXXXXB
0XXX0000B
Bảng Trạng thái các thanh ghi sau khi reset
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 12
+ 5 V
+ 5 V
1 0 0
8 , 2 K
1 0 U F
Quan trọng nhất trong các thanh ghi trên là thanh ghi đếm chương trình, nó được đặt
lại 0000H. Khi RST trở lại mức thấp, việc thi hành chương trình luôn bắt đầu ở đòa chỉ đầu
tiên trong bộ nhớ trong chương trình: đòa chỉ 0000H. Nội dung của RAM trên chip không bò
thay đổi bởi lệnh reset.
5. Hoạt động của bộ đònh thời (timer)
a. Giới thiệu.
Một đònh nghóa đơn giản của timer là một chuỗi các flip-flop chia đôi tần số nối tiếp
với nhau, chúng nhận tín hiệu vào làm nguồn xung nhòp. Ngõ ra của tần số cuối làm nguồn
xung nhòp cho flip-flop báo tràn của timer (flip-flop cờ). Giá trò nhò phân trong các flip-flop
của timer có thể xem như số đếm số xung nhòp (hoặc các sự kiện) từ khi khởi động timer. Ví
dụ timer 16 bit sẽ đếm lên từ 0000H đến FFFFH. Cờ báo tràn sẽ lên 1 khi số đếm tràn từ
FFFFH đến 0000H.
8051/8031 có 2 timer 16 bit, mỗi timer có bốn cách làm việc. Người ta sử dụng các timer
để : a) đònh khoảng thời gian, b) đếm sự kiện hoặc c) tạo tốc độ baud cho port nối tiếp trong
8051/8031.
Trong các ứng dụng đònh khoảng thời gian, người ta lập trình timer ở một khoảng
đều đặn và đặt cờ tràn timer. Cờ được dùng để đồng bộ hóa chương trình để thực hiện một
tác động như kiểm tra trạng thái của các cửa ngõ vào hoặc gửi các sự kiện ra các ngõ ra.
Các ứng dụng khác có thể sử dụng việc tạo xung nhòp đều đặn của timer để đo thời gian trôi

Không
Bảng : Thanh ghi chức năng đặc biệt dùng timer.
b. Thanh ghi chế độ timer (TMOD)
Thanh ghi TMOD chứa hai nhóm 4 bit dùng để đặt chế độ làm việc cho timer 0 và timer 1.
Bit Tên Timer Mô tả
7 GATE 1 Bit (Mở) cổng, khi lên 1 timer chỉ chạy khi INT1 ở mức cao.
6 C/T 1 Bit chọn chế độ counter/timer
1=bộ đếm sự kiện
0=bộ đònh khoảng thời gian
5 M1 1 Bit 1 của chế độ(mode)
4 M0 1 Bit 0 của chế độ
00: chế độ 0 : timer 13 bit
01: chế độ 1 : timer 16 bit
10: chế độ 2 : tự động nạp lại 8255A bit
11: chế độ 3 : tách timer
3 GATE 0 Bit (mở) cổng
2 C/T 0 Bit chọn counter/timer
Mạch khống chế nhiệt độ Trang 13
1 M1 0 Bit 1 của chế độ
0 M0 0 Bit 0 của chế độ
Bảng : Tóm tắt thanh ghi TMOD
c. Thanh ghi điều khiển timer (TCON)
Thanh ghi TCON chứa các bit trạng thái và các bit điều khiển cho timer 0 và timer 1.
Bit Ký hiệu Đòa chỉ Mô tả
TCON.7 TF1 8FH Cờ báo tràn timer 1. Đặt bởi phần cứng khi tràn, được xóa bởi
phần mềm hoặc phần cứng khi bộ xử lý chỉ đến chương trình
phục vụ ngắt.
TCON.6 TR1 8EH Bit điều khiển timer 1 chạy. Đặt/xóabằng phần mềm cho timer
chạy/ngưng.
TCON.5 TF0 8DH Cờ báo tràn timer 0

Mạch khống chế nhiệt độ Trang 14
TLx THx
(5 bit) (8 bit)
TFx
TLx THx
(5 bit) (8 bit)
TFx
TLx
(8 bit)
TFx
THx
(8 bit)