Luân văn tốt nghiệp
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI :

KHẢO SÁT VÀ ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN- THIẾT KẾ-THI CÔNG
MẠCH KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ PHÒNG

SVTH :NGUYỄN HOÀNG VŨ
NGUYỄN THANH VŨ

thành đúng thời gian.
Nhóm sinh viên thực
hiện.

LỜI CẢM TẠ

Trang 2
Luân văn tốt nghiệp
LỜI NÓI ĐẦU Trong nhiều lónh vực sản xuất công nghiệp hiện nay, nhất là ngành công


Trang 5
Luân văn tốt nghiệp
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM ĐỘC LẬP_ TỰ DO _HẠNH PHÚC
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN _ĐIỆN TỬ

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Trang 6
Luân văn tốt nghiệp
MỤC LỤC
Trang

A_PHẦN GIỚI THIỆU

 TRANG TỰA
 NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN
 BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
 BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
 LỜI NÓI ĐẦU
 LỜI CẢM ƠN

B_PHẦN NỘI DUNG 1
Chương 1: DẪN NHẬP 1

I.ĐẶT VẤN ĐỀ 1
II.GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1
III.MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 1

Chương 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 3

I.GIỚI THIỆU 3
II.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA VI ĐIỀU KHIỂN 3
III.KHẢO SÁT BỘ VI ĐIỀU KHIỂN 8051/8031 4

Chương 3: KHẢO SÁT IC GIAO TIẾP NGOẠI VI 8255A 38

V.THI CÔNG 89

CHƯƠNG KẾT LUẬN 83
C_PHỤ LỤC – TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 I.PHỤ LỤC 85
II.TÀI LIỆU THAM KHẢO
Trang 8
Luân văn tốt nghiệp
Chương 1:DẪN NHẬP
I.ĐẶT VẤN ĐỀ :
Ngày nay với sự phát triển của công nghiệp vi điện tử, kỹ thuật số các hệ
thống điều khiển dần dần được tự động hóa. Với những kỹ thuật tiên tiến như vi xử
lí, vi mạch số … đựơc ứng dụng vào lỉnh vực điều khiển, thì các hệ thống điều
khiển cơ khí thô sơ, với tốc độ xử lí chậm chạp ít chính xác được thay thế bằng các
hệ thống điều khiển tự động với các lệnh chương trình đã được thiết lập trước.
Trong quá trình sản xuất ở các nhà máy, xí nghiệp hiện nay, việc đo và khống
chế nhiệt độ tự động là một yêu cầu hết sức cần thiết và quan trọng. Vì nếu nắm
bắt được nhiệt độ làm việc cuả các hệ thống. Dây chuyền sản xuất … giúp ta biết
được tình trạng làm việc của c ác yêu cầu. Và có những xử lý kòp thời tránh được
những hư hỏng và sự cố có thể xảy ra.
Để đáp ứng được yêu cầu đo và khống chế nhiệt độ tự động, thì có nhiều
phương pháp để thực hiện, nghiên cửu khảo sát vi điều khiển 8051 nhóm thực hiện

• Ngòai ra quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài là một cơ hội để chúng
em tự kiểm tra lại những kiến thức đã được học ở trường, đồng thời phát huy tính
sáng tạo, khả năng giải quyết một vấn đề theo yêu cầu đặt ra. Và đây cũng là
Trang 9
Luân văn tốt nghiệp
dòp để chúng em tự khẳng đònh mình trước khi ra trường để tham gia vào các
hoạt động sản xuất của xã hội.
Trang 10
Luân văn tốt nghiệp
Chương 2
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ VI ĐIỀU KHIỂN

I.GIỚI THIỆU :
Bộ vi điều khiển viết tắt là Micro-controller, là mạch tích hợp trên một chip có
thể lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động của một hệ thống. Theo các tập
lệnh của người lập trình, bộ vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ thông tin, xử lý
thông tin, đo thời gian và tiến hành đóng mở một cơ cấu nào đó.
Trong các thiếh bò điện và điện và điện tử dân dụng, các bộ vi điều khiển,
điều khiển hoạt động của TV, máy giặt, đầu đọc laser, điện thọai, lò vi-ba … Trong
hệ thống sản xuất tự động, bộ vi điều khiển được sử dụng trong Robot, dây chuyền
tự động. Các hệ thống càng “thông minh” thì vai trò của hệ vi điều khiển càng quan
trọng.
II.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA C ÁC BỘ VI ĐIỀU KHIỂN :
Bộ vi điều khiển thực ra, là một loại vi xử lí trong tập hợp các bộ vi xử lý nói
chung. Bộ vi điều khiển được phát triển từ bộ vi xử lí, từ những năm 70 do sự phát
triển và hoàn thiện về công nghệ vi điện tử dựa trên kỹ thuật MOS (Metal-Oxide-
Semiconductor) , mức độ tích hợp của các linh kiện bán dẫn trong một chip ngày
càng cao.
Năm 1971 xuất hiện bộ vi xử lí 4 bit loại TMS1000 do công ty texas
Instruments vừa là nơi phát minh vừa là nhà sản xuất. Nhìn tổng thể thì bộ vi xử lí

- 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 :
TXD
*
RXD
*

T
1
*
T
2
*
P
0
P
1
P
2
P
3


Điều khiển
bus
CPU
Port nối
tiế
p

Các port
I
\O
Tạo dao
động

Hình 2.1 : Sơ Đồ Khối 8051 / 8031
Trang 12
Luân văn tốt nghiệp
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
- Thanh ghi tích lũy phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia
- Đơn vò logic học (ALU : Arithmetic Logical Unit )
- Từ trạng thái chương trình (PSW : Prorgam Status Word)
- Bốn băng thanh ghi
- Con trỏ ngăn xếp
- Ngoài ra còn có bộ nhớ chương trình, bộ giải mã lệnh, bộ điều khiển thời
gian và logic.
Đơn vò xử lí trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ giao động, ngoài ra còn có
khả năng đưa một tín hiệu giữ nhòp từ bên ngoài.
Chương trình đang chạy có thể cho 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 đònh

Luân văn tốt nghiệp
18
19
12MHz

40
29
3031
9

17
16
15
14
13
12
11
10
RD\
WR\
T1
T0
INT1
INT0
TXD
RXD
A15

37
38
39
Po.7
Po.6
Po.5
Po.4
Po.3
Po.2
Po.1
Po.0
AD7
AD6
AD5
AD4
AD3
AD2
AD1
AD0

P1.7
P1.6
P1.5
P1.4
P1.3
P1.2
P1.1
P1.0
P2.7
P2.6

d.Port3 : port3 là một port công dụng kép trên các chân 10 – 17. Các chân của
port này có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tín
đặc biệt của 8051 / 8031 như ở bảng sau :
Trang 14
Luân văn tốt nghiệp
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/counter 0
P3.5 T1 Ngõ vào của timer/counter 1
P3.6 WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài
P3.7 RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài
Bảng 2.1 : Chức năng của các chân trên port3
e.PSEN (Program Store Enable ) : 8051 / 8031 có 4 tín hiệu điều khiển
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 (Output Enable) của một
EPROM để cho phép đọc các bytes mã lệnh.
PSEN sẽ ở mức thấp trong thời gian lấy lệnh. Các mã nhò phân của chương

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
cc
được nối vào chân 40 và V
ss
(GND)
được nối vào chân 20.
3.Tổ chức bộ nhớ :
8051 / 8031 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard : có những vùng cho bộ nhớ riêng
biệt cho chương trình dữ liệu. Như đã nói ở trên, cả chương trình và dữ liệu có thể ở
bên trong 8051, dù vậy chúng có thể được mơ ûrộng bằèng các thành phần ngoài lên
đến tối đa 64 Kbytes bộ nhớ chương trình và 64 Kbytes bộ nhớ dữ liệu.
Bộ nhớ bên trong bao gồm ROM (8051) và RAM trên chip, RAM trên chip bao
gồm nhiều phần : phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ đòa chỉ hóa từng bit, các bank
thanh ghi và các thanh ghi chức năng đặc biệt.

FFFF FFFF
Bộ nhớ Bộ nhớ
chương dữ liệu
trình
FF
được chọn được chọn
qua PSEN qua WR
Và RD
00 0000 0000

Hình 2.3 : Tóm tắt các vùng bộ nhớ của 8031 / 8051

0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08
07 06 05 04 03 02 01 00
BANK 3
BANK 2
BANK 1 30
2F
2E
2D
2C
2B
2A
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
1F
18
17
10
0F
08


AF - - AC AB AA A9 A8 IE

A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 P2

Not bit addressable

SBUF
9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98 SCON

97 96 95 94 93 92 91 90 P1

Not bit addressable
Not bit addressable
Not bit addressable
Not bit addressable
E0

D0

B8

B0

A8

A0 99


83
82
81
80
87 86 85 84 83 82 81 80 PO

Tóm tắt bộ nhớ dữ liệu trên chip
Mọi đòa chỉ trong vùng RAM đa dụng đều có thể được truy xuất tự do dùng
cách đánh đòa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp. Ví dụ, để đọc nội dung ở đòa chỉ 5FH của
RAM nội vào thanh ghi tích lũy lệnh sau sẽ được dùng :
MOV A, 5FH
Lệnh này di chuyển một búyt dữ liệu dùng cách đánh đòa chỉ trực tiếp để xác
đònh “đòa chỉ nguồn” (5FH). Đích nhận dữ liệu được ngầm xác đònh trong mã lệnh là
thanh ghi tích lũy A.
RAM bên trong cũng có thể được truy xuất dùng cách đánh đòa chỉ gián tiếp
qua RO hay R1. Ví dụ, sau khi thi hành cùng nhiệm vụ như lệnh đơn ở trên :
MOV R0, #5FH
Trang 18
Luân văn tốt nghiệp
MOV A, @R0
Lệnh đầu dùng đò hỉ tức thời để di chuyển giá trò 5FH vào thanh ghi R0 và
lệnh thứ hai dùng đòa trực tiếp để di chuyển dữ liệu “được trỏ bởi R0” vào thanh ghi
tích lũy.
b.RAM đòa chỉ hóa từng bit :
8051 / 8031 chứa 210 bit
được đòa chỉ hóa, trong đó 128 bit là ở các đòa chỉ byte 20H đến 2FH, và phần
còn lại trong các thanh ghi chức năng đặc biệt .
Y tưởng truy xuất từng bit riêng rẽ bằng mềm là một đặc tín tiện lợi của vi
điều khiển nói chung. Các bit có thể được đặt, xóa, AND,OR …với một lệnh đơn.

lệnh “INC A” sẽ tăng nội dung của thanh ghi tích lũy A lên 1. Tác động này được
ngầm đònh trong mã lệnh.
Trang 19
Luân văn tốt nghiệp
Các thanh ghi trong 8051/8031 được đònh dạng như một phần của RAM trên
chip. Vì vậy mỗi thanh ghi sẽ có một đòa chỉ (ngoại trừ thanh ghi trực tiếp, sẽ không
có lợi khi đặt chúng vào trong RAM trên chip). Đó là lý do để 8051/0831 có nhiều
thanh ghi. Cũng như R0 đến R7, có 21 thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR: Special
Funtion Rgister) ở vùng trên của RAM nội, từ đòa chỉ 80H đến FFH. Chú ý rằng hầu
hết 128 đòa chỉ từ 80H đến FFH không được đònh nghóa. Chỉ có 21 đòa chỉ SFR là
được đònh nghóa.
Ngoại trừ tích lũy (A) có thể được truy xuất ngầm như đã nói, đa số các SFR
được truy xuất dùng đòa chỉ trực tiếp. chú ý rằng một vài SFR có thể được đòa chỉ
hóa bit hoặc byte. Người thiết kế phải thận trọng khi truy xuất bit và byte. Ví dụ
lệnh sau:
SETB 0E0H
Sẽ Set bit 0 trong thanh ghi tích lũy, các bit khác không thay đổi. Ta thấy rằng
E0H đồng thời là đòa chỉ byte của thanh ghi tích lũy và là đòa chỉ bit có trọng số nhỏ
nhất trong thanh ghi tích lũy. Vì lệnh SETB chỉ tác động trên bit, nên chỉ có đòa chỉ
bit là có hiệu quả.
a. Từ trạng thái chương trình:
Từ trạng thái chương trình (PSW: Program Status Word) ở đòa chỉ D0H chứa các
bit trạng thái như bảng tóm tắt sau:

Bit
Ký hiệu Đòa chỉ nghóa
PSW.7
PSW.6
PSW.5
PSW.4

D1H
D0H
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
Cờ Parity chẵn.
Bảng 21: Từ trạng thái chương trình
• Cờ nhớ (CY) có công dụng kép. Thông thường nó được dùng cho các lệnh toán
học: nó sẽ được set nếu có một số nhớ sinh ra bởi phép cộng hoặc có một số
mượn phép trừ . Ví dụ, nếu thanh ghi tích lũy chứa FFH, thì lệnh sau:
ADD A,#1
Sẽ trả về thanh ghi tích lũy kết qủa 00H và set cờ nhớ trong PSW.
Cờ nhớ cũng có thể xem như một thanh ghi 1 bit cho các lệnh luận lý thi hành
trên bit. Ví dụ, lệnh sẽ AND bit 25H với cờ nhớ và đặt kết qủa trở vào cờ nhớ:
ANL C,25H
• Cờ nhớ phụ:
Trang 20
Luân văn tốt nghiệp
Khi cộng các số BCD, cờ nhớ phụ (AC) được set nếu kết qủa của 4 bit thấp
trong khoảng 0AH đến 0FH. Nếu các giá trò cộng được là số BCD, thì sau lệnh cộng
cần có DA A( hiệu chỉnh thập phân thanh ghi tích lũy) để mang kết qủa lớn hơn 9
trở về tâm từ 0÷9.

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.
Trang 21
Luân văn tốt nghiệp
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:
MOV A,#55H
MOV DPTR,#1000H
MOVX @DPTR,A
Lệnh đầu tiên dùng đòa chỉ tức thời để tải dữ liệu 55H vào thanh ghi tích lũy,
lệnh thứ hai cũng dùng đòa chỉ tức thời, lần này để tải dữ liệu 16 bit 1000H vào con
trỏ dữ liệu. Lệnh thứ ba dùng đòa chỉ gián tiếp để di chuyển dữ liệu trong A (55H)
đến RAM ngoài ở đòa chỉ được chứa trong DPTR (1000H)
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

PSEN

D0-D7

A0-A7

EPROM

A8-A15

OE

D Q
74HC373
G

Trang 23
Luân văn tốt nghiệp
Hình 2.5 Giao tiếp giữa 8051/8031 và EPROM
Một chu kỳ máy của 8051/8031 có 12 chu kỳ xung nhòp. Nếu bộ dao động
trên chip được lái bởi một thạch anh 12MHz thì chu kỳ máy kéo dài 1μs. Trong một

S2
S3
S4
S5 S6
P1P2 P2
S1
Một chu kỳ máy
P1 P2
PoPo
Hình 2.6: Giản đồ thời gian đọc bộ nhớ chương trình ngoài.

b/ Truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài:
Port 0

8051

Trang 24
Luân văn tốt nghiệp
Hình 2.7: Giao tiếp giữa 8051/8031 và RAM
Bộ nhớ dữ liệu ngoài là một bộ nhớ RAM được cho phép ghi/đọc bằng các tín
hệu WR và RD (các chân P3.6 và P3.7 thay đổi chức năng). chỉ có một cách truy
xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài là với lệnh MOVX dùng con trỏ dữ liệu (DPTR) 16 bit
hoặc R0 và R1 xem như thanh ghi đòa chỉ.
Kết nối bus đòa chỉ và bus dữ liệu giữa RAM và 8051/8031 cũng giống
EPROM và do đó cũng có thể lên đến 64 byte bộ nhớ RAM. Ngoài ra, chân RD của
8051/8031 được nối tới chân cho phép xuất (OE) của RAM và chân WR được nối tới
chân ghi (WR) của RAM.
Giản đồ thời gian cho lệnh đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài được vẽ trên hình sau
đối với lệnh MOVX A, @DPTR:
S6
Port 0
DATA
Một chu kỳ máy
Giản đồ thời gian cho lệnh ghi (MOVX @DPTR, A) cũng tương tự chỉ khác
đường WR sẽ thay vào đường RD và dữ liệu được xuất ra trên port 0 (RD vẫn giữ
mức cao).
6
/. Lệnh reset.
8051/8031 được reset bằng cách giữ chân RST ở mức cao ít nhất trong 2 chu
kỳ máy và trả nó về múc thấp. RST có thể được kích khi cấp điện dùng một mạch
R-C.

+5V
+5V
100
8,2K
10UF

Hình 2.9: Mạch reset hệ thống.
Trang 25