§å ¸n m«n: Vi xö lý vµ §o l­êng Sinh viªn: nguyÔn m¹nh hµ

1
BỘ CÔNG NGHIỆP
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN TỰ ĐỘNG HOÁ
---------***--------- BÀI TẬP LỚN
Môn Vi xử lý và đo lường
Giáo Viên Hướng Dẫn :
Nhóm Sinh Viên thực hiện : Nguyễn Mạnh Hà

..........................................................
Lớp : LT CĐ ĐH Đ3K2

Hà Nội, 2009


- 0 từ 0~200C
- 1 từ 0~300C
- 2 từ 0~400C
- 3 từ 0~500C
- i= phần nguyên của phép chia n:2
Yêu cầu viết 30~40 trang.
**************************************************************************

Phần bài làm
1) Xử lý số liệu:
Sinh viên: nguyễn mạnh hà có STT=22.
Số kênh đo là n = số dư(14/3)+5= 6 kênh.
Giải đo nhiệt độ là m = số dư(14/4) = 2. Suy ra giải đo là 0~400 C
Số kênh vượt quá hoặc nhỏ hơn giá trị giá trị cho phép so với giá trị trung bình.
i = 6/2 = 3 kênh.
2) Tính toán và chọn thiết bị.
+ EEPROM 28C64 8k byte
Bộ nhớ EEPROM 8K 28C64
Đây là bộ nhớ không bay hơi có thể đọc và ghi đ ợc bằng ch ơng trình nh bộ
RAM mà không cần sử dụng những mạch nạp chuyên dụng, nh ng có khả
năng bảo vệ
dữ liệu khi mất nguồn.
- A0 A12 : là 12 bit dùng để xác định địa chỉ của các vùng nhớ trong
EEPROM.
Đồ án môn: Vi xử lý và Đo lường Sinh viên: nguyễn mạnh hà

3
- /OE : Output Enable, cho phép đọc dữ liệu từ EEPROM ra Data Bus.
- /WR : Write Enable, cho phép ghi dữ liệu vào EEPROM.
- /CE : Dùng để chọn chip.

A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
A11
A12
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
CE
OE
WE

+ RAM 6264 8k byte.
Vi mạch 6264 đ ợc dùng làm bộ nhớ dữ liệu ngoài cho các vi điều khiển.
- A0 A12 : là 13 bit dùng để xác định địa chỉ của các vùng nhớ trong RAM.
- /OE : Output Enable, cho phép đọc dữ liệu từ RAM ra Data Bus.
- /WE : Write Enable, cho phép ghi dữ liệu vào RAM.
- CS1, CS2 : Dùng để chọn chip.

A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
A11
A12
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
OE
WE
CS1
CS2

+ Chip 8051 intel. II, CC BC TIN HNH GII QUYT BI TON:

Sensor
LM335 Chun
hoỏ
ADC
0808
IC
8051
LED
§å ¸n m«n: Vi xư lý vµ §o l­êng Sinh viªn: ngun m¹nh hµ

5
III, KẾT LUẬN:
-Ý nghĩa khi làm bài tâp lớn mơn vi điều khiển.
-Nêu ra ý kiến đóng góp để cải tiến cơng nghệ của bài tốn.

PhÇn i. ĐO NHIỆT ĐỘ
I. Hệ Thống Đo Lường
1. Giới thiệu
Để thực hiện phép đo của một đại lượng nào đó thì tuỳ thuộc vào đặc tính của
đại lượng cần đo,điều kiện đo,cũng như độ chính xác theo yêu cầu của một phép đo mà
ta có thể thực hiện đo bằng nhiều cách khác nhau trên cơ sỡ của các hệ thống đo lường
khác nhau.
Sơ đồ khối của một hệ thống đo lường tổng quát
_ Khối chuyển đổi: làm nhiệm vụ nhận trực tiếp các đại lượng vật lý đặc trưng cho

Hình 5.1 Sơ đồ khối của hệ thống đo lường số
b. Nguyên lý hoạt động
Đối tượng cần đo là đại lượng vật lý,dựa vào các đặc tính của đối tượng cần đo
mà ta chọn một loại cảm biến phù hợp để biến đổi thông số đại lượng vật lý cần đo
thành đại lượng điện ,đưa vào mạch chế biến tín hiệu(gồm:bộ cảm biến,hệ thống
khuếch đại,xử lý tín hiệu).
Bộ chuyển đổi tín hiệu sang số ADC(Analog Digital Converter) làm nhiệm vụ
chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số và kết nối với vi xử lý.
Bộ vi xử lý có nhiệm vụ thực hiện những phép tính và xuất ra những lệnh trên cơ
sở trình tự những lệnh chấp hành đã thực hiện trước đó.
Bộ dồn kênh tương tự (multiplexers) và bộ chuyển ADC được dùng chung tất cả
các kênh . Dữ liệu nhập vào vi xử lý sẽ có tín hiệu chọn đúng kênh cần xử lý đê đưa
Cảm
biến
Chế
biến
tín
hiệu
Cảm
biến
Chế
biến
tín
hiệu
.
.
.

+ Nhiệt điện trở kim loại
+ Nhiệt điện trở bán dẫn
+ Cảm biến thạch anh.

I. Khèi ®o nhiƯt ®é.
I.1. §Ỉc ®iĨm cđa PT100:
ë nhiƯt ®é 0C th× PT100 cã ®iƯn trë lµ 100Ω. §iƯn trë cđa PT100 tû lƯ thn víi nhiƯt ®é
vµ ®­ỵc tÝnh theo c«ng thøc sau:
R(t) = R
nom
(1+a.t+b.t
2
).
Trong ®ã:
R(t) lµ ®iƯn trë cđa PT100 ë nhiƯt ®é t C.
R
nom
lµ ®iƯn trë cđa PT100 ë nhiƯt ®é 0 C.
a, b lµ c¸c tham sè:
a = 3.90830*10
-3
.

b = -5.77500*10
-7
.
§å thÞ thĨ hiƯn ®iƯn trë cđa PT100 øng víi nhiƯt ®é tõ -100 ºC~500 ºC.

- EOC (End Off Conversion): chân báo kết thúc quá trình chuyển đổi.
- Enable: là chân cho phép mở đệm đầu ra để đọc kết quả biến đổi.

U5
ADC0808
7
10
11
1213
16
22
23
24
25
26
27
28
1
2
3
4
5
9
6
17
14
15
8
18
19
- Chọn kênh biến đổi ADC:
ADDC ADDB ADDA Kênh
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
IN0
IN1

12
5
8

= 0,0196 V/byte.
Biểu đồ thời gian của ADC 0808.
Đồ án môn: Vi xử lý và Đo lường Sinh viên: nguyễn mạnh hà

9
*) Để 8051 có thể đọc được giá trị nhiệt độ từ PT100 thì ta phải làm một mạch điện chuẩn hoá tín
hiệu đầu vào thành tín hiệu điện áp rồi biến đổi sang tín hiệu số.

Nhiệt độ đo Điện trở PT100 (Rt) Đầu ra chuẩn hoá Đầu ra của ADC0808
0C
100
0 VDC 00H = 0
400 C
247.092
4.902 VDC FAH = 250
X C Rt U VDC kenh
Ta lấy số tròn 250, tương ứng ta phải chỉnh các biến trở của bộ chuẩn hoá sao cho thoả mãn bảng
thông số trên. Bộ chuẩn hoá ta dùng khuếch đại thuật toán loại LM324, mắc thành mạch khuếch đại
vi sai.
+ Trong mạch còn có các vi mạch: chốt địa chỉ 74HC373, giải mã địa chỉ 74HC139, led bẩy thanh
sử dụng loại Catốt chung.
R5
2K
R10
10K
-12V
R1
1K
-12V
R37
10k
R3
900
-
+
U2A
LM324
3
2
1
11 4
+12V
+12V
-12V
R2
1K
+12V
IN0_ADC
-
+
U11A

/R
7
) = (1+R
9
/R
7
)=1,2 ; chọn R
7
và R
8
sao cho R
7
=R
8
ta chọn
R
8
=R
9
=10k.
+Tầng 2 là mạch trừ. Hệ số khuếch đại tầng 2 là: K2=R
40
/R
10
=1; chọn R
40
; R
11
; R
10

và R
6

sao cho K1*K2*K3=5/0.411=12,165.
****************************************************************************
3.2 Sơ đồ mạch nguồn ổn áp
C12
1000uf
J5
220VAC
1
2
R20
330
+ -
~
~
D9
DIODE BRIDGE_1324
+12V
C18
470uf
J4
5VDC
1
2
+5V
D10
LED
U17

TRAN SFOR MER CT
220VAC 15V
0V
4 15V
-12V
C17
104
+
-
~
~
D8
DIODE BRIDGE_1324
C13
470uf

+ Nguồn đối xứng +12V, -12V dùng để cấp nguồn cho khuếch đại thuật toán LM324.
Đồ án môn: Vi xử lý và Đo lường Sinh viên: nguyễn mạnh hà

11
+ Nguồn ổn áp 5VDC dùng để cấp nguồn cho Vi điều khiển và các vi mạch số ADC0809 và
74HC74
+ LM7812 là vi ổn áp +12V. Vi mạch này có thể chịu được dòng điện qua nó là 1A.
+ LM7912 là vi ổn áp -12V. Vi mạch này có thể chịu được dòng điện qua nó là 1A.
+ LM7805 là vi ổn áp +5V. Vi mạch này có thể chịu được dòng điện qua nó là 1A.
+ Các tụ điện C11, C12, C13, C14, C18 là các tụ lọc nguồn, ta có thể sử dụng phần mềm
thiết kế mạch điện Orcad 9.2 hoặc Protel 7.1 để mô phỏng mạch điện và chọn các giá trị của tụ,
của điện trở.
Mạch dừng khẩn cấp


Vậy khi 8051 đ ợc bật nguồn thì nó đánh thức ở địa chỉa n o?
3.2 Địa chỉ bắt đầu khi 8051 đ ợc cấp nguồn.

à à
Một câu hỏi m ta phải hỏi về bộ vi điều khiển bất kỳ l thì nó đ ợc cấp nguồn thì nó bắt
đầu
à à
từ địa chỉ n o? Mỗi bộ vi điều khiển đều khác nhau. Trong tr ờng hợp họ 8051 thì mọi th nh
viên kể từ nhà sản xuất nào hay phiên bản nào thì bộ vi điều khiển đều bắt đầu từ địa chỉ 0000 khi
Đồ án môn: Vi xử lý và Đo lường Sinh viên: nguyễn mạnh hà

12

nó đ ợc bật nguồn. Bật nguồn ở đây có ng
à
hĩa l ta cấp điện áp Vcc đến chân RESET nh sẽ trình
à
b y ở ch ơng 4. Hay nói cách khác, khi 8051 đ ợc cấp nguồn thì bộ đếm ch ơng
à à
trình có giá trị 0000. Điều n y có nghĩa l nó chờ mã lệnh đầu tiên đ ợc l u ở địa chỉa ROM
0000H. Vì lý do này mà trong vị t
à
rí nhớ 0000H của bộ nhở ROM ch ơng trình vì đây l nơi
à à
m nó tìm lệnh đầu tiên khi bật nguồn. Chúng ta đạt đ ợc điều n y bằng câu lệnh ORG trong
à à
ch ơng trình nguồn nh đã trình b y tr ớc đây. D ới đây l hoạt động từng b ớc của bộ đếm

ch ơng trình trong qú
à

à
v chỉ lệnh thứ hai để kết thúc ch ơng trình.

Cấu trúc của một lệnh hợp ngữ có 4 tr ờng nh sau:
[nhãn:] [từ gợi nhớ] [các toán hạng] [; chú giải]

à à à
Các tr ờng trong dấu ngoặc vuông l tuỳ chọn v không phải dòng lệnh n o cũng có
chúng. Các dấu ngoặc vuông
à
không đ ợc viết v o. Với dạng thức trên đây cần l u ý các điểm sau:

Tr ờng nhãn cho phép ch ơng trình tham chiếu đến một dòng lệnh bằng tên. Nó không đ ợc viết
quá một số ký tự nhất định. Hãy kiểm tra quy định này của hợp ngữ mà ta sử dụng.
Từ gợi nhớ (lệ
à à
nh) v các toán hạng l các tr ờng kết hợp với nhau thực thi công việc thực tế
à à à
của ch ơng trình v ho n thiện các nhiệm vụ m ch ơng trình đ ợc viết cho chúng. Trong hợp

ngữ các câu lệnh nh :
ADD A, B
MOV A, #67H
Thì ADD và MOV là những từ gơi nhớ tạo ra mã lệnh, còn A, B và A, #67H là

những toán hạng thì hai tr ờng có thể chứa các lệnh giả hoặc chỉ lệnh của hợp ngữ. Hãy nhớ
à à
rằng các chỉ lệnh không tạo ra mã lệnh n o (mã máy) v chúng chỉ dùng bởi hợp ngữ, ng ợc
lại đối với các lệnh là chúng


Sau khi ch ơng trình đ ợc đốt v o trong ROM của th nh viên họ 8051 nh 8751 hoặc
A
à à
T 8951 hoặc DS 5000 thì mã lệnh v toán hạng đ ợc đ a v o các vị trí nhớ ROM bắt đầu từ

địa chỉ 0000 nh bảng liệt kê d ới đây.
Địa chỉ ROM Ngôn ngữ máy Hợp ngữ
0000 7D25 MOV R5, #25H
0002 7F34 MOV R7, #34H
Đồ án môn: Vi xử lý và Đo lường Sinh viên: nguyễn mạnh hà

13
0004 7400 MOV A, #0
0006 2D ADD A, R5
0007 2F ADD A, R7
0008 2412 ADD A, #12H
000A 80EF HERE: SJMP HERE
Bảng nội dung ROM
Bảng liệt kê chỉ ra địa chỉ 0000 chứa mã 7D là mã lệnh để chuyển một giá trị vào thanh ghi
à à à
R5 v địa chỉ 0001 chứa toán hạng (ở đây l giá trị 254) cần đ ợc chuyển v o R5. Do vậy,
à à à
lệnh MOV R5, #25H có mã l 7D25 trong đó 7D l mã lệnh, còn 25 l toán hạng. T ơng
à à
tự nh vậy, mã máy 7F34 đ ợc đặt trong các ngăn nhớ 0002 v 0003 v biểu diễn mã lệnh
à
v toán hạng đối với lệnh MOV R7, #34H. Theo cách nh vậy, mã máy 7400

đ ợc đặt tại
địa chỉ 0004 và 0005 và biểu diễn mã lệnh và toán hạng đối với lệnh MOV A, #0. Ngăn nhớ

Lời giải:
a) Với 4k byte của không gian nhớ ROM trên chíp ta có 4096 byte bằng 1000H ở dạng
Hex (4 ì
à
1024 = 4096 hay 1000 ở dạng Hex). Bộ nhớ n y đ ợc xắp xếp trong các ngăn
à
nhớ từ 0000 đến 0FFFFH. L u ý 0 luôn l ngăn nhớ đầu tiên.
b) Với 32k byte nhớ ta có 32.768 byte (32 ì 1024). Chuyển đổi 32.768 về số Hex ta nhận

đ ợc giá trị 8000H. Do vậy, không gian nhớ là dải từ 0000 đến 7FFFH.

Đồ án môn: Vi xử lý và Đo lường Sinh viên: nguyễn mạnh hà

14

Dải địa chỉ của ROM trên chíp một số thành viên họ 8051.
3.6 Các kiểu dữ liệu và các chỉ lệnh.
a) Phân bố không gian bộ nhớ RAM trong 8051.
Có 128 byte RAM trong 8051 (một số thành viên đang chú ý là 8052 có 256 byte RAM).
128

byte RAM bên trong 8051 đ ợc gán địa chỉ từ 00 đến 7FH. Nh ta sẽ thấy ở ch ơng 5, chúng
à à
có thể đ ợc truy cập trực tiếp nh các ngăn nhớ 128 byte RAM n y đ ợc phân chia th nh từng

nhóm nh sau:
1. Tổng cộng 32 byte từ ng
à à
ăn nhớ 00 đến 1FH đ ợc d nh cho các thanh ghi v ngăn xếp.
à


Ngăn xếp các thanh nhớ RAM trong 8051

Đồ án môn: Vi xử lý và Đo lường Sinh viên: nguyễn mạnh hà

15
Các băng thanh ghi của 8051 và địa chỉ của chúng.

Nh ta có thể nhìn thấy từ hình 2.5 băng 1 sử dụng cùng không gian RAM

nh ngăn xếp. Đây
là một vấn đề chính trong lập trình 8051. Chúng ta phải hoặc là không sử dụng băng 1 hoặc là
phải đánh một không gian khác của RAM cho ngăn xếp

Chương 2. Lập trình cho cổng vào - ra I/0, các Timer.
4.1 Mô tả chân của 8051.
Mặc dù các thành viên của họ 8051 (ví dụ 8751, 89C51, DS5000) đều có các kiểu đóng
à
vỏ khác nhau, chẳng hạn nh hai h ng chân DIP (Dual In-Line Pakage) dạng vỏ dẹt vuông
QFP (Quad Flat Pakage) và dạng chíp không có chân đỡ LLC (Leadless Chip Carrier) thì
chúng đều có 40
à
chân cho các chức năng khác nhau nh v o ra I/0, đọc RD , ghi WR , địa chỉ,
à
dữ liệu v ngắt. Cần phải l u ý rằng một số hãng cung cấp một phiên bản 8051 có 20 chân với
số cổng vào-ra ít hơn cho các ứng dụng yêu cầu thấp hơn. Tuy nhiên, vì hầu hết các nhà phát
triển chính sử dụng chíp đóng vỏ 40 chân với hai hàng chân DIP nên ta chỉ tập chung mô tả
phiên bản này.
à à
(chân 19) v XTAL2 (chân 18). Bộ giao động thạch anh đ ợc nối tới XTAL1 v XTAL2 cũng
à
cần hai tụ điện giá trị 30pF. Một phía của tụ điện đ ợc nối xuống đất nh đ ợc trình b y trên hình
vẽ.
à
Cần phải l u ý rằng có nhiều tốc độ khác nhau của họ 8051. Tốc độ đ ợc coi nh l tần số cực

đại của bộ giao động đ ợc nối tới chân XTAL. Ví dụ, một chíp 12MHz hoặc thấp hơn.

T ơng tự

nh vậy thì một bộ vi điều khiển cũng yêu cầu một tinh thể có tần số không lớn hơn 20MHz. Khi
à
8051 đ ợc nối tới một bộ giao động tinh thể thạch anh v cấp nguồn thì ta có thể quan sát tần số
trên chân XTAL2 bằng máy hiện sóng. Nếu ta quyết định sử dụng một nguồn tần số khác bộ giao
à
động thạch anh chẳng hạn nh l bộ gi

ao động TTL thì nó sẽ đ ợc nối tới chân XTAL1, còn chân
XTAL2 thì để hở không nối.

Nối XTAL tới 8051 b) Nối XTAL tới nguồn đồng bộ ngoài.
4. Chân RST. Chân số 9 là chân tái lập RESET. Nó là một đầu vào và có mức tích cực cao (bình

th ờng ở mức thấp). Khi cấp xung cao tới chân này thì bộ vi điều khiển sẽ tái lập và kết thúc mọi
hoạt
à à à
động. Điều n y th ờng đ ợc coi nh l sự tái bật nguồn. Khi kích hoạt tái bật nguồn sẽ l m
mất mọi giá trị trên các thanh ghi. Bảng 4.1 cung cấp một cách liệt kê các thanh ghi của 8051 và

R0, R1, R2 v.v... Ví dụ, lệnh MOV TL0, #4FH là chuyển giá trị 4FH vào TL0, byte thấp
à
của bộ định thời 0. Các thanh ghi n y cũng có thể đ ợc đọc nh các thanh ghi khác. Ví dụ
à à
MOV R5, TH0 l l u byte cao TH0 của Timer 0 v o R5.

Các thanh ghi của bộ Timer 0.
4.6 Các thanh ghi của bộ Timer 1.