1
đề tài “ Thiết kế đo và khống chế
nhiệt độ tự động bằng máy tính ” PHẦN MỘT

TÌM HIỂU VỀ 8051
Chương I
BỘ VI ĐIỀU KHIỂN 8051
I/ Tổng quan về bộ vi điều khiển 8051
1)Định nghĩa :
Bộ vi điều khiển 8051 hay còn gọi là bộ vi xử lý được cấu tạo là một vi
mạch số mật độ cực lớn làm việc theo chương trình tức theo nguyên tắc nhận
lệnh từ bên ngoài và thực hiện lệnh đó.
Bộ vi xử lý là một hệ thống thao tác trên các bit 0 và 1, nhưng bản thân
hệ thống không giải quyết được vấn đề gì cả, mà bài toán chỉ được giải khi bộ
vi xử lý thực hiện tất cả các chương trình ứng dụng mà ngươi lập trình đưa vào.
2) Sự phát triển của bộ điều khiển 8051
Sự phát triển của kĩ thuật vi xử lý gán liền với sự phát triển của bộ vi
điều khiển. Intel hãng sản xuất bộ vi sử lý đầu tiên và là hãng có bộ vi điều
khiển lớn nhất và phong phú nhất.
Trong các họ vi điều khiển 8 bít hàng đầu thì 8051 có số lượng lớn nhất
và có nhiều hãng cung cấp nhất. Nhà cung cấp lầ nhà sản xuất bên cạnh nhà

3
Cổng nối tiếp 1
Nguồn ngắt 6

3) Sơ đồ chức năng 8051
.
Bộ vi điều khiển 8051 là thành viên đầu tiên của họ 8051 nó bao gồm
các thành phần sau : Bộ vi sử lý , bộ nhớ và các thiết bị vào ra ngoài ra còn các
mạch phụ trợ khác tuỳ theo từng loại của bộ vi điều khiển 8051 . sơ đồ khối bộ vi điều khiển 8051
Ngắt ngoài
Bộ tạo

P
0
P
1
P
2
P
3
TXD

RXD
Địa chỉ dữ liệu
4
* CPU
Còn được gọi là bộ xử lý trung tâm nó đIều khiển mọi hoạt động của
hệ và hoạt động theo chương trình đIều khiển có sẵn
* Bộ nhớ
Bộ nhớ là nơi chứa chương trình và dữ liệu nó bao gồm có bộ nhớ
trong và bộ nhớ ngoài .
+ Bộ nhớ trong bao gồm 2 thành phần ROM và RAM
ROM ( Read only memory ) : Là bộ nhớ cố định có đặc điểm thông tin
chỉ có thể đọc thông tin ra và thông tin không bị mất khi mất điện. Bộ nhớ ROM
được dùng để chứa chương trình chính hoặc chứa chương trình điều hành hay
chương trình hướng dẫn.
RAM (.................) là bộ nhớ động có đặc điểm là thông tin có thể ghi
hoặc đọc ra một ra một cách tuỳ ý và thông tin đó sẽ bị mất đi khi mất điện.
RAM được sử dụng để nạp phần còn lại của hệ điều hành từ đĩa khởi động hoặc


2) Chức năng các chân của 8051
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
26
27
28
29

P12
P13
P14
P15
P16
P17
P00
P01
P02
P04
P05
P06
P07
P03
P20
P21
P22
P23
P24
P25
P26
P27
P30
P31
P32
P33
P34
P35
P36
P37

, đất GND, các chân dao động
XTAL1.

3) Nhóm chân cổng vào ra
Bốn cổng vào ra Port0, Port1, Port2, Port3, đèu có 8 chân và tạo thành
cổng 8 bít . Khi Reset thì tất cảc các cổng làm nhiệm vụ đầu ra còn để làm
nhiệm vụ đầu vào thì cần phải lập trình.
a) Cổng Port 0
Cổng Port0 Có 8 chân (Chân từ 32 đến 39) bình thường đây là cổng ra,
vào hoặc ra nhưng nó có hai tác dụng trong các thiết kế tối thiểu thì Port 0 được
sử fụng làm nhiệm vụ xuất nhập còn trong các thiết bị lớn hơn thì Port trở thành
bus địa chỉ và bus dữ liệu đa hợp.
b) Cổng Port 1
Cổng Port 1 cũng có các chân ( Các chân từ 1 đến 8) các chân này chỉ
có một tác dụng là dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi (làm đường xuất
nhập hoặc làm các ngõ vào cho các mạch dịch thời thứ 3). Để chuyển cổng port
1 thành đầu vào cần lập trình bằng cách ghi 1 đến tất cả các bít của cổng.
c) Cổng port 2
Cổng Port 2 có 8 chân( từ chân 24 đến chân 28) có thể được sử dụng
làm đầu vào hoặc đầu ra. Cổng này có hai chức năng là chuyển địac hỉ và dữ 7
liệu, byte địa chỉ cao của bus địa chỉ 16 bít cho các thiết kế có bộ nhớ chương
trình ngoài .
d) Cổng Port 3
Cổng Port có 8 chân từ chân 10 đến chân 17. Cổng này có thể được sử
dụng làm đầu vào hoặc đầu ra. Khi không làm nhiệm vụ xuất nhập thì nó sẽ có
các chức năng riêng liên quan đến các đặc trung cụ thể của 8051 , tuy nhiên
cổng Port3 còn có một chấc năng quan trọng khác là cung cấp một số tín hiệu

thúc mọi hoại động hiện tại và tiến hành khởi động lại . Quá trình này xảy ra
hoàn toàn tương tự như khi bật nguồn và khi đó mọi giá trị trên thanh ghi đều bị
xoá hết
+ Chân EA ( Chân số 31 )
Là chân truy xuất ngoài có thể được nối với +5V khi có mức logic1 và
nối đất khi có mức logic 0 .
Nếu có mức logic 1 thì nó sẽ thực thi chương trình trong ROM .
Nếu có mức logic 0 và chân PSEN cũng ở mức 0 thì chương trình cần
thực thi chứa ở bộ nhớ ngoài vì trong chíp không có bộ nhớ chương trình .
+ Chân PSEN (chân 29 )
Là chân ra có chức năng cho phép cất chương trình 1 và cho phép bộ
nhớ chương trình cung cấp cho ta 4 tín hiệu điều khiển bus và là tín hiệu xuất
trên chân này và đây cũng là tín hiệu cho phép truy xuất bộ nhớ chương trình
ngoài và được nối với OE .
Tín hiệu PSEN ở mức logic 0 khi thực hiện thời gian tìm nạp lệnh .
Tín hiệu PSEN ở mức logic 1 khi thực hiện 1 chương trình chứa ở
ROM . + Chân chốt địa chỉ ALE ( Chân 30 ) . 9
Là chân có mức tích cực cao và là chân xuất tín hiệu cho phép xuất địa
chỉ ALE . Khi pỏt được chọn làm bus địa chỉ / dữ liệu thi chân ALE xuất tín
hiệu để chốt địa chỉ và sau khi chốt các chân của port sẽ xuất / nhập dữ liệu hợp
lệ trong suốt 1/2 thứ 2 của chu kì bộ nhớ .
Chân ALE còn được sử dụng để phân kênh địa chỉ và dữ liệu bằng
cách nối tới chân G của chíp 74LS373 .
Tín hiệu ALE có tần số bằng 1/6 tần số của mạch dao động , chân ALE
còn dùng làm chân nhận xung ngõ vào lập trình cho EDROM .
8051 internal bus : Đường truyền bên trong của 8051 .
Read latch : Đọc bộ chốt .
Internal pull up : Kéo lên bên trong .
Read pin : Đọc chân port .
port pin : Chân port .
Write to latch : Ghi vào bộ chốt .
6)
Truy suất bộ nhớ chương trình ngoài .
Bộ nhớ chương trình ngoài là bộ nhớ chỉ đọc và được cho phép bởi tín
hiệu PSEN . Khi có 1 EPROM ngoaì được sử lý thì cả 2 port 0 và 1 đều không
còn là các port xuất nhập .
Sơ đồ 8051 truy xuất với bộ nhớ ngoài .
Port0
8051

EA

ALE

D
Q
G
11
Khi bộ nhớ ngoài được sử dụng thì port không làm nhiệm vụ của port
xuất / nhập , port này trở thành bus địa chỉ ( A
0
÷ A
7
) và bus dữ liệu ( P
0
÷ P
7
)
đa hợp . Ngõ ra ALE chốt byte thấp của địa chỉ ở thời điểm bắt đầu mỗi một chu
kỳ bộ nhớ ngoài . Còn port 2 thường được dùng làm byte cao của bus địa chỉ .
Sự xắp xếp đa hợp có hoạt động là 1/2 chu kỳ đầu của chu kỳ bộ nhớ ,
byte thấp của địa chỉ được cung cấp bởi port 0 và được chốt nhờ tín hiệu ALE .
Mạch chốt 74HC374 giữ cho byte của địa chỉ ổn định trong cả chu kỳ bộ nhớ .
Trong 1/2 chu ky sau của chu kỳ bộ nhớ port 0 được sử dụng làm bus dữ liệu và
khi đó dữ liệu được đọc hay ghi .
7) Truy suất bộ nhớ dữ liệu ngoài .
Sơ dồ cấu trúc sự truy suất của 8051 vói bộ nhớ dữ liệu ngoài


7

RAM
(1kbyte)
A
0
÷ A
7

A
8

A
9

OE
W
CS
D
Q
G NC12

- Thông số cần đo và khống chế là ( 30
0
C ÷ 80
0
C ) .
- Sai số là ±1
0
13
II / Mô hình và nguyên tắc hoại động của hệ thống
.
a) Mô hình .
b) Nguyên tắc hoạt động .
Khi nhiệt độ cần khống chế thay đổi thì bộ cảm biến ( Sensor ) sẽ nhận
được biến đổi thành tín hiệu điện đưa tới bộ khuyếch đại để đưa ua bộ chuyển
đổi tương tự sang số và được đưa vào bộ vi điêù khiển 8051 đã có chương trình

Như vậy hệ thống của ta phải có các đặc tính sau .
- Có tính mềm dẻo .
- Có tính mở ( có tính mở rộng thêm cho hệ thống ) .
- Dễ sử dụng ( càng đơn giản cho người sử dụng càng tốt ) .
- Giá thành chấp nhận được .
- Linh kiện dễ tìm kiếm .
b) Nhiệm vụ .

Qua tiếp xúc với nhiều hãng sản xuất nổi tiếng như OMRON ... thì ta
thấy các hãng náy sử dụng các linh kiện rất khó thay thế , gía thành đắt . Do đó
nhiệm vụ của đề tài là em phải xây dựng được một card giao tiếp với máy tính
qua cổng RS232 ( com 1 hoặc com 2 ) thực hiện các chức năng đo và khống chế
nhiệt độ như yều cầu của đề tài đặt ra và viết chương trình điều khiể
n cho card
bằng các ngôn ngữ sau
- ASSENI BLER
- C ( C thường ) .
- Visual bazisc .

CHƯƠNG II : THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG
I/ Sơ lược về các khối của hệ thống cần thiết kế .
• Bộ cảm biến nhiệt ( Sensor ) .
Bộ cảm biến là nơi tiếp nhận và sử lý thông tin trước khi đưa về trung
tâm tiếp tục sử lý và phản hồi cho việc đo đặc và tự động điều khiển .