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
GVHD:LÊ THANH ĐẠO
TP.HỒ CHÍ MINH 3-2000
Trang 1
Luân văn tốt nghiệp
Trang 2
LỜI CẢM TẠ
Chúng em xin chân thành
cảm ơn Thầy Lê Thanh Đạo đã
tận tình hướng dẫn và giúp đơ
chúng em trong suốtthờigian thực
hiện luận văn .
Xin cảm ơn qúi thầy côKhoa
Điện và các bạn sinh viên cùng
khóa đã đóng góp những ý kiến
qúi báo để tập luậnvănnàyhoàn
thành đúng thời gian.
Nhóm sinh viên thực
hiện.

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
Họ và tên sinh viên thực hiện : Nguyễn Hoàng Vũ__Nguyễn Thanh Vũ
Lớp : 95 KĐĐ
Ngành : điện _điện tử
1.Tên đề tài : KHẢO SÁT VÀ ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN_THIẾT KẾ_THI
CÔNG MẠCH KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ PHÒNG.
2. Các số liệu ban đầu :
3.Nội dung các phần thuyết minh và tính toán :
4.Các bản vẽ :
5.Giáo viên hướng dẫn : LÊ THANH ĐẠO
6. Ngày giao nhiệm vụ :
7.Ngày hoàn thành nhiệm vụ :
Thông qua bộ môn.
Ngày___tháng___năm___
Giáo viên hướng dẫn Chủ nhiệm bộ môn
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

I.NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 56
II.SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI
56
III.THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG TỪNG KHỐI
56
IV.SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ VÀ GIẢI THUẬT CHƯƠNG TRÌNH
71
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
nhận thấy rằng: ứng dụng vi điều khiển 8051 vào việc đo và khống chế nhiệt độ tự
động là phương pháp tối ưu nhất. Đồng được sự đồng ý của khoa Điện Trường Đại

phát huy tính sáng tạo, khả năng giải quyết một vấn đề theo yêu cầu
Trang 9
Luân văn tốt nghiệp
đặt ra. Và đây cũng là 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
chỉ có chứa trên một chip những chức năng cần thiết để xử lí chương trình theo một
trình tự, còn tất cả bộ phận phụ trợ khác cần thiết như : bộ nhớ dữ liệu , bộ nhớ
chương trình , bộ chuển đổi AID, khối điều khiển, khối hiển thò, điều khiển máy in,

- 210 bit được đòa chỉ hóa
- bộ nhân / chia 4µs
1.CẤU TRÚC BÊN TRONG CỦA 8051 / 8031 :
Hình 2.1 : Sơ Đồ Khối 8051 / 8031
Trang 12
TXD
*
RXD
*T
1
*
T
2
*
P
0
P
1
P
2
P
3INT\
*
1

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 thời hoặc cũng có thể là giao diện nối tiếp.
Hai bộ đònh thời 16 bit hoạt động như một bộ đếm.
Các cổng (port0, port1, port2, port3 ). Sử dụng vào mục đích điều khiển.
cổng 3 có thêm các đường dẫn điều khiển dùng để trao đổi với một bộ nhớ
bên ngoài, hoặc để đầu nối giao diện nối tiếp, cũng như các đường ngắt dẫn bên
ngoài.
Giao diện nối tiếp có chứa một bộ truyền và một bộ nhận không đồng bộ, làm
việc độc lập với nhau. Tốc độ truyền qu ổng nối tiếp có thể đặt trong vảy rộng và
được ấn đònh bằng một bộ đònh thời.
Trong vi điều khiển 8051 / 8031 có hai thành phần quan trọng khác đó là bộ
nhớ và các thanh ghi :
Bộ nhớ gồm có bộ nhớ Ram và bộ nhớ Rom (chỉ có ở 8031) dùng để lưu trữ
dữ liệu và mã lệnh.
Các thanh ghi sử dụng để lưu trữ thông tin trong quá trình xử lí. Khi CPU làm
việc nó làm thay đổi nội dung củ ác thanh ghi.

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
22
21
8
7

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
XTAL2
Luân văn tốt nghiệp
Bit Tên Chức năng chuyển đổi
P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho port nối tiếp

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, EA luôn được nối mức thấp vì không có bộ nhớ chương trình
Trang 15
Luân văn tốt nghiệp
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
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

2B
2A
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
1F
18
17
10
0F
08
07
00
RAM đa dụng
7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78
77 76 75 74 73 72 71 70
6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68
67 66 65 64 63 62 61 60
5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58
57 56 55 54 53 52 51 50
4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48
47 46 45 44 43 42 41 40
3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38

8A
89
F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 B
E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0 ACC
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 PSW
- - - BC BB BA B9 B8 IP
B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 P3
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
Not bit addressable
TH1
TH0
TL1
TL0
TMOD
88
87
83
82
81
80
8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88 TCON

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.
Đa số các chi xử lí đòi hỏi một chuổi lệnh đọc – sữa – ghi để đạt được hiệu quả
tương tự. Hơn nữa, các port I/0 cũng được đòa chỉ từng bit làm đợn giản phần mềm
xuất nhập từng bit.
Có 128 bit được đòa chỉ hóa đa dụng ở các byte 20H đến 2FH. Các đòa chỉ này
được truy xuất như các byte hoặc các bit phụ thuộc vào lệnh được dùng . ví dụ, để
đặt bit 67H, ta dùng lệnh sau :
SETB 67H
Chú ý rằng “đòa chỉ bit 67H” là bit có trọng số lớn nhất (MSB) ở “đòa chỉ byte
2CH” lệnh trên sẽ không tác động đến các bit khác của đòa chỉ này.
c.Các bank thanh ghi :
32 byte thấp nhất của bộ nhớ nội là dành cho các bank thanh ghi. Bộ lệnh
của 8051 / 8031 hổ trợ 8 thanh ghi (RO đến R7) và theo mặc đònh (sau khi Reset hệ
thống) các thanh ghi này ở các đòa chỉ 00H-07H. Lệnh sau đây sẽ đọc nội dung ở
đòa chỉ 05H vào thanh ghi tích lũy.
MOV A,R5
Đây là lệnh một byte dùng đòa chỉ thanh ghi. Tất nhiên, thao tác tương tự có
thể được thi hành bằng lệnh 2 byte dùng đòa chỉ trực tiếp nằm trong byte thứ hai:
MOV A,05H
Các lệnh dùng các thanh ghi R0 đến R7 thì sẽ ngắn hơn và nhanh hơn các
lệnh tương ứng nhưng dùng đòa chỉ trực tiếp. Các giá trò dữ liệu được dùng thường
xuyên nên dùng một trong các thanh ghi này.
Bank thanh ghi tích cực có thể chuyển đổi bằng cách thay đổi các bit chọn
bank thanh ghi trong từ trạng thái chương trình (PSW). Giả sử rằng bank thanh ghi 3
được tích cực, lệnh sau sẽ ghi nội dung của thanh ghi tích lũy vào đòa chỉ 18H:
MOV R0,A
Trang 19
Luân văn tốt nghiệp
tưởng dùng “các bank thanh ghi” cho phép “chuyển hướng” chương trình

PSW.4
PSW.3
PSW.2
PSW.1
PSW.0
CY
AC
F0
RS1
RS0
OV
P
D7H
D6H
D5H
D4H
D3H
D2H
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

hiệu “RS1” và “RS0”. Vậy lệnh SETB RS1 sẽ giống như lệnh SETB 0D4H.
• Cờ Tràn
Cờ tràn (OV) được set một lệnh cộng hoặc trừ nếu có một phép toán bò tràn.
Khi các số có dấu được cộng hoặc trừ với nhau, phần mềm có thể kiểm tra bit này
để xác đònh xem kết qủa của nó có nằm trong tầm xác đònh không. Khi các số
không dấu được cộng, bit OV 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
Trang 21
Luân văn tốt nghiệp
gồm các thao tác cất 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

Trang 22
Luân văn tốt nghiệp
8051/8031 chức một port nối tiếp trên chip dành cho việc trao đổi thông tin
với các thiết bò nối tiếp như máy tính, modem hoặc cho việc giao tiếp với các IC
khác có giao tiếp nối tiếp (có bộ chuyển đổi A/D, các thanh ghi dòch..). Một thanh
ghi gọi là bộ đệm dữ liệu nối tiếp (SBUF) ở đòa chỉ 99H ssẽ giữ cả hai giữ liệu
truyền và nhận. Khi truyền dữ liệu thì ghi lên SBUf, khi nhận dữ liệu thì đọc
SBUF. Các mode vận hành khác nhau được lập trình qua thanh ghi điều khiển port
nối tiếp (SCON) (được đòa chỉ hóa từng bit) ở đòa chỉ 98H.
h. Các thanh ghi ngắt:
8051/8031 có cấu trúc 5 nguồn ngắt, 2 mức ưu tiên. Các ngắt bò cấm sau khi
reset hệ thống và sẽ được cho phép bằng việc ghi thanh ghi cho phép ngắt (IE) ở
đòa chỉ 8AH. Cả hai thanh ghi được đòa chỉ hóa từng bit.
i. Các thanh ghi điều khiển công suất:
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 nghóa
6
5
4
3
2
1
0
SMOD
GF1
GF0
PD
IDL
Bit gấp đôi tốc độ baud, nếu được set thì tốc

trên chip được lái bởi một thạch anh 12MHz thì chu kỳ máy kéo dài 1µs. Trong một
chu kỳ máy sẽ có 2 xung ALE và 2 byte được đọc từ bộ nhớ chương trình (nếu lệnh
hiện hành là một byte thì byte thứ hai sẽ được loại bỏ). Giản đồ thời gian của một
lần lấy lệnh được vẽ ở hình sau:
Hình 2.6: Giản đồ thời gian đọc bộ nhớ chương trình ngoài.
b/ Truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài:
Trang 24
Port 0
EA
8051
ALE
Port 2
PSEN
D0-D7
A0-A7
EPROM
A8-A15
OE
D Q
74HC373
G
O S C
A L E
P S E N
P o r t 2
P o r t 1
P C L O p c o d e
P C L
P C H
P C H

S 5
D P L
M o ät c h u k y ø m a ùy
P o r t 2
P C H
O p c o d e
S 2
R D
S 3
P C L
S 1
S 6
D P H
A L E
P S E N
S 1
S 2
S 4 S 3
S 4 S 5
S 6
P o r t 0
D A T A
M o ät c h u k y ø m a ùy
Port 0
8051
EA
ALE
Port 2

RD