ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ MẠCH ĐẾM VÀ ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ MẠCH ĐẾM VÀ ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM, thuyết minh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ, MẠCH ĐẾM VÀ ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công nghệ điện tử đã và đang phát triển ngày càng rộng rãi đặc biệt là trong kỹ thuật vi xử lí,vi điều khiển. Kỹ thuật vi xử lí với tốc độ phát triển nhanh đã và đang mang đến những thay đổi to lớn trong khoa học và công nghệ cũng như trong đời sống hàng ngày. Kỹ thuật vi xử lý, vi điều khiển là kỹ thuật của tương lai, là chìa khóa đi vào công nghệ hiện đại. Đối với sinh viên chuyên ngành điện tử, đây là một lĩnh vực mới, hứa hẹn và mở ra nhiều triển vọng. Các thiết bị máy móc ngày càng trở nên thông minh hơn, các công việc được thực hiện với hiệu quả cao hơn, đó cũng là nhờ vi xử lý, vi điều khiển. Mạch đếm sản phẩm là một trong nhiều ứng dụng của vi xử lí trong công nghiệp mà nhóm em đã chọn làm đề tài đồ án tốt nghiệp cho mình .
Trong quá trình thực hiện đề tài này, mặc dù nhóm em đã rất cố gắng hết sức, song chắc chắn không tránh khỏi những thiếu xót. Rất mong nhận được sự góp ý, phê bình và chỉ dẫn của quý thầy cô và các bạn.
LỜI CẢM ƠN
Đồ Án Tốt Nghiệp này đã được hoàn thành theo đúng thời gian quy định của Khoa cũng như của Nhà trường. Việc đạt được kết quả như trên không chỉ là sự nỗ lực của nhóm em mà còn có sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của GVHD, của quý thầy cô và các bạn.
Chúng em xin chân thành cám ơn:
- Sự giảng dạy, chỉ bảo và góp ý của quý thầy cô trong khoa, đặc biệt là các thầy cô ở các xưởng thực tập đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng em hoàn thành Đồ án tốt nghiệp này.
- Sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của Thầy hướng dẫn TRƯƠNG HOÀNG HOA THÁM trong quá trình làm Đồ án.
Xin cám ơn các bạn trong khoa đã giúp đỡ chúng tôi nhiều mặt như: phương tiện, tài liệu, ý kiến …
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................. 1
LỜI CẢM ƠN.............................................................................................. 2
NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.................. 3
NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT............................ 4
MỤC LỤC.................................................................................................... 5
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN HỌ MSC-51...................... 7
I. CẤU TẠO VI ĐIỀU KHIỂN HỌ MSC-51...................................... 8
1. Giới thiệu cấu trúc phần cứng họ MSC-51............................. 8
2. Khảo sát sơ đồ chân AT89C51 và chức năng từng chân ....... 9
3. Cấu trúc bên trong vi điều khiển.......................................... 12
4. Hoạt động của bộ định thời................................................. 24
5. Hoạt động của Port nối tiếp................................................. 27
6. Hoạt động ngắt.................................................................... 31
7. Khảo sát bộ nhớ EPROM 2764........................................... 35
8. Bộ nhớ RAM....................................................................... 36
II. TÓM TẮT TẬP LỆNH CỦA AT89C51....................................... 38
1. Các Mode định vị................................................................. 38
2. Các kiểu lệnh........................................................................ 42
III. CHƯƠNG TRÌNH NGÔN NGỮ ASSEMBLY CỦA AT89C51.. 50
1. Giới thiệu............................................................................. 50
2. Hoạt động của trình biên dịch.............................................. 50
3. Sự sắp đặt chương trình ngôn ngữ Assembly....................... 52
4. Sự tính toán biểu thức của Assemble Time.......................... 55
5. Các chỉ thị biên dịch............................................................. 56
CHƯƠNG II: LINH KIỆN TRONG MẠCH........................................... 61
I. giới thiệu ic opamp......................................................................... 62
II. giới thiệu ic 74ls154...................................................................... 66
III. diode quang.................................................................................. 70
iv.khảo sát led 7 đoạn...................................................................... 74
CHƯƠNG III: MẠCH ĐẾM VÀ ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM................... 76
I. Sơ đồ khối...................................................................................... 77
II. sơ đồ nguyên lý............................................................................. 78
III. sơ đồ giải thuật............................................................................ 79
IV. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ TÍNH TOÁN***.................... 82
A. MẠCH NGUỒN........................................................................... 82
B. MẠCH THU PHÁT HỒNG NGOẠI............................................ 83
V. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG....................................................... 86
VI. NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH................................................... 87
THI CÔNG MẠCH............................................... 98
CHƯƠNG I:
ĐIỀU KHIỂN HỌ MSC-51
I. Cấu tạo vi điều khiển họ MSC-51:
1. Giới thiệu cấu trúc phần cứng họ MSC-51 (AT89C51):
Đặc điểm và chức năng hoạt động của các IC họ MSC-51 hoàn toàn tương tự như nhau. Ở đây giới thiệu IC AT89C51 là một họ IC vi điều khiển do hãng Intel của Mỹ sản xuất. Chúng có các đặc điểm chung như sau:
Các đặc điểm của AT89C51 được tóm tắt như sau:
- 4 KB EPROM bên trong.
- 128 Byte RAM nội.
- 4 Port xuất /nhập I/O 8 Bit.
- Giao tiếp nối tiếp.
- 64 KB vùng nhớ mã ngoài
- 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoại.
- Xử lý Boolean (hoạt động trên Bit đơn).
- 210 vị trí nhớ có thể định vị Bit.
- 4ms cho hoạt động nhân hoặc chia.
2. Khảo sát sơ đồ chân AT89C51 và chức năng từng chân:
2.1 Sơ đồ chân AT89C51:
Sơ đồ chân IC AT89C51
2.2 Chức năng các chân của AT89C51:
AT89C51 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập. Trong đó có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa là 1 chân có 2 chức năng), mỗi đường có thể hoạt động như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc là thành phần của các Bus dữ liệu và Bus địa chỉ.
a. Các Port:
Port 0:
Port 0 là Port có 2 chức năng ở các chân 32-39 của AT89C51. Trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường I/O. Đối với các thiết kế cỡ lớn có bộ nhớ mở rộng, nó được kết hợp giữa Bus địa chỉ và Bus dữ liệu.
Port 1:
Port 1 là Port I/O trên các chân 1-8. Các chân được ký hiệu P1.0, P1.1, P1.2, ... P1.7 có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần. Port 1 không có chức năng khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên ngoài.
Port 2:
Port 2 là 1 Port có tác dụng kép trên các chân 21-28 được dùng như các đường xuất nhập hoặc là Byte cao của Bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ nhớ mở rộng.
Port 3:
Port 3 là Port có tác 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 tính đặc biệt của AT89C51 như ở bảng sau:
|
Bit 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 |
INT0 |
Ngắt 0 bên ngoài. |
|
P3.3 |
INT1 |
Ngắt 1 bên ngoài. |
|
P3.4 |
T0 |
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. |
|
P3.6 |
RD |
Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài. |
b. Các ngõ tín hiệu điều khiển:
Ngõ tín hiệu PSEN (Program Store Enable):
PSEN là tín hiệu ngõ ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng thường được nối đến chân OE\ (Output Enable) của EPROM cho phép đọc các Byte mã lệnh.
PSEN ở mức thấp trong thời gian Microcontroller AT89C51 lấy lệnh. Các mã lệnh của chương trình được đọc từ EPROM qua Bus dữ liệu và được chốt vào thanh ghi lệnh bên trong AT89C51 để giải mã lệnh. Khi AT89C51 thi hành chương trình trong EPROM nội PSEN sẽ ở mức Logic 1.
Ngõ tín hiệu điều khiển ALE (Address Latch Enable):
Khi AT89C51 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, Port 0 có chức năng là Bus địa chỉ và Bus dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ. Tín hiệu ra ALE ở chân thứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt.
Tín hiệu ra ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian Port 0 đóng vai trò là địa chỉ thấp nên chốt địa chỉ hoàn toàn tự động.
Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể được dùng làm tín hiệu Clock cho các phần khác của hệ thống. Chân ALE được dùng làm ngõ vào xung lập trình cho EPROM trong AT89C51.
Ngõ tín hiệu EA\(External Access):
Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 thường được mắc lên mức 1 hoặc mức 0. Nếu ở mức 1, AT89C51 thi hành chương trình từ EPROM nội trong khoảng địa chỉ thấp 4 KByte. Nếu ở mức 0, AT89C51 sẽ thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng. Chân EA\ được lấy làm chân cấp nguồn 12V khi lập trình cho EPROM trong AT89C51.
Ngõ tín hiệu RST (Reset):
Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào Reset của AT89C51. Khi ngõ vào tín hiệu này đưa lên cao ít nhất là 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong được nạp những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống. Khi cấp điện mạch tự động Reset.
Các ngõ vào bộ dao động X1, X2:
Bộ dao động được được tích hợp bên trong AT89C51, khi sử dụng AT89C51 người thiết kế chỉ cần kết nối thêm thạch anh và các tụ như hình vẽ trong sơ đồ. Tần số thạch anh thường sử dụng cho AT89C51 là 12MHz.
Chân 40 (Vcc) được nối lên nguồn 5V.
3. Cấu trúc bên trong vi điều khiển:
3.1 Tổ chức bộ nhớ:
Bảng tóm tắt các vùng nhớ AT89C51.
Bộ nhớ trong AT89C51 bao gồm EPROM và RAM. RAM trong AT89C51 bao gồm nhiều thành phần: phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ địa chỉ hóa từng Bit, các Bank thanh ghi và các thanh ghi chức năng đặc biệt.
AT89C51 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard: có những vùng bộ nhớ riêng biệt cho chương trình và dữ liệu. Chương trình và dữ liệu có thể chứa bên trong AT89C51 nhưng AT89C51 vẫn có thể kết nối với 64K Byte bộ nhớ chương trình và 64K Byte dữ liệu.
Bản đồ bộ nhớ Data trên Chip như sau:
|
7F |
|
|
FF |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
F0 |
F7 |
F6 |
F5 |
F4 |
F3 |
F2 |
F1 |
F0 |
B |
||||||||||
|
|
RAM đa dụng |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
E0 |
E7 |
E6 |
E5 |
E4 |
E3 |
E2 |
E1 |
E0 |
ACC |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
D0 |
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
PSW |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
30 |
|
|
B8 |
- |
- |
- |
BC |
BB |
BA |
B9 |
B8 |
IP |
||||||||||
|
2F |
7F |
7E |
7D |
7C |
7B |
7A |
79 |
78 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
2E |
77 |
76 |
75 |
74 |
73 |
72 |
71 |
70 |
|
B0 |
B7 |
B6 |
B5 |
B4 |
B3 |
B2 |
B1 |
B0 |
P.3 |
|||
|
2D |
6F |
6E |
6D |
6C |
6B |
6A |
69 |
68 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
2C |
67 |
66 |
65 |
64 |
63 |
62 |
61 |
60 |
|
A8 |
AF |
|
|
AC |
AB |
AA |
A9 |
A8 |
IE |
|||
|
2B |
5F |
5E |
5D |
5C |
5B |
5A |
59 |
58 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
2A |
57 |
56 |
55 |
54 |
53 |
52 |
51 |
50 |
|
A0 |
A7 |
A6 |
A5 |
A4 |
A3 |
A2 |
A1 |
A0 |
P2 |
|||
|
29 |
4F |
4E |
4D |
4C |
4B |
4A |
49 |
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
28 |
47 |
46 |
45 |
44 |
43 |
42 |
41 |
40 |
|
99 |
Không địa chỉ hoá Bit |
SBUF |
||||||||||
|
27 |
3F |
3E |
3D |
3C |
3B |
3A |
39 |
38 |
|
98 |
9F |
9E |
9D |
9C |
9B |
9A |
99 |
98 |
SCON |
|||
|
26 |
37 |
36 |
35 |
34 |
33 |
32 |
31 |
30 |
|
|
|
|
||||||||||
|
25 |
2F |
2E |
2D |
2C |
2B |
2A |
29 |
28 |
|
90 |
97 |
96 |
95 |
94 |
93 |
92 |
91 |
90 |
P1 |
|||
|
24 |
27 |
26 |
25 |
24 |
23 |
22 |
21 |
20 |
|
|
|
|
||||||||||
|
23 |
1F |
1E |
1D |
1C |
1B |
1A |
19 |
18 |
|
8D |
Không địa chỉ hoá Bit |
TH1 |
||||||||||
|
22 |
17 |
16 |
15 |
14 |
13 |
12 |
11 |
10 |
|
8C |
Không địa chỉ hoá Bit |
TH0 |
||||||||||
|
21 |
0F |
0E |
0D |
0C |
0B |
0A |
09 |
08 |
|
8B |
Không địa chỉ hoá Bit |
TL1 |
||||||||||
|
20 |
07 |
06 |
05 |
04 |
03 |
02 |
01 |
00 |
|
8A |
Không địa chỉ hoá Bit |
TL0 |
||||||||||
|
1F |
Bank 3 |
|
89 |
Không địa chỉ hoá Bit |
TMOD |
|||||||||||||||||
|
18 |
|
|
88 |
8F |
8E |
8D |
8C |
8B |
8A |
89 |
88 |
TCON |
||||||||||
|
17 |
Bank 2 |
|
87 |
Không địa chỉ hoá Bit |
PCON |
|||||||||||||||||
|
10 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
0F |
Bank 1 |
|
83 |
Không địa chỉ hoá Bit |
DPH |
|||||||||||||||||
|
08 |
|
|
82 |
Không địa chỉ hoá Bit |
DPL |
|||||||||||||||||
|
07 |
Bank thanh ghi 0 |
|
81 |
Không địa chỉ hoá Bit |
SP |
|||||||||||||||||
|
00 |
(Mặc định cho R0 -R7) |
|
80 |
87 |
86 |
85 |
84 |
83 |
82 |
81 |
80 |
P0 |
||||||||||
Hai đặc tính cần chú ý là:
· Các thanh ghi và các Port xuất nhập đã được định vị (xác định) trong bộ nhớ và có thể truy xuất trực tiếp giống như các địa chỉ bộ nhớ khác.
· Ngăn xếp bên trong RAM nội nhỏ hơn so với RAM ngoại như trong các bộ Microcontroller khác.
RAM bên trong AT89C51 được phân chia như sau:
· Các Bank thanh ghi có địa chỉ từ 00H đến 1FH.
· RAM địa chỉ hóa từng Bit có địa chỉ từ 20H đến 2FH.
· RAM đa dụng từ 30H đến 7FH.
· Các thanh ghi chức năng đặc biệt từ 80H đến FFH.
RAM đa dụng:
Mặc dù trên hình vẽ cho thấy 80 Byte đa dụng chiếm các địa chỉ từ 30H đến 7FH, 32 Byte dưới từ 00H đến 1FH cũng có thể dùng với mục đích tương tự (mặc dù các địa chỉ này đã có mục đích khác).
Mọi địa chỉ trong vùng RAM đa dụng đều có thể truy xuất tự do dùng kiểu địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp.
RAM có thể truy xuất từng Bit:
AT89C51 chứa 210 Bit được địa chỉ hóa, trong đó có 128 Bit có chứa các Byte chứa các địa chỉ từ 20H đến 2FH và các Bit còn lại chứa trong nhóm thanh ghi có chức năng đặc biệt.
Ý tưởng truy xuất từng Bit bằng phần mềm là các đăc tính mạnh của Microcontroller xử lý chung. Các Bit có thể được đặt, xóa, AND, OR… với 1 lệnh đơn. Đa số các Microcontroller xử lý đòi hỏi một chuỗi lệnh đọc-sửa-ghi để đạt được mục đích tương tự. Ngoài ra các Port cũng có thể truy xuất được từng Bit.
128 Bit có chứa các Byte có địa chỉ từ 00H -1FH cũng có thể truy xuất như các Byte hoặc các Bit phụ thuộc vào lệnh được dùng.
Các Bank thanh ghi:
32 Byte thấp của bộ nhớ nội được dành cho các Bank thanh ghi. Bộ lệnh AT89C51 hổ trợ 8 thanh ghi có tên là R0 -R7 và theo mặc định sau khi Reset hệ thống, các thanh ghi này có các địa chỉ từ 00H - 07H.
Các lệnh dùng các thanh ghi R0 - R7 sẽ ngắn hơn và nhanh hơn so với các lệnh có chức năng tương ứng dùng kiểu địa chỉ trực tiếp. Các dữ liệu được dùng thường xuyên nên dùng một trong các thanh ghi này.
Do có 4 Bank thanh ghi nên tại một thời điểm chỉ có một Bank thanh ghi được truy xuất bởi các thanh ghi R0 - R7 để chuyển đổi việc truy xuất các Bank thanh ghi ta phải thay đổi các Bit chọn Bank trong thanh ghi trạng thái.
3.2 Các thanh ghi có chức năng đặc biệt:
Các thanh ghi nội của AT89C51 được truy xuất ngầm định bởi bộ lệnh.
Các thanh ghi trong AT89C51 được định dạng như một phần của RAM trên chip vì vậy mỗi thanh ghi sẽ có một địa chỉ (ngoại trừ thanh ghi bộ đếm chương trình và thanh ghi lệnh vì các thanh ghi này hiếm khi bị tác động trực tiếp). Cũng như R0 đến R7, AT89C51 có 21 thanh ghi có chức năng đặc biệt (SFR: Special Function Register) ở vùng trên của RAM nội từ địa chỉ 80H - FFH.
Chú ý: Tất cả 128 địa chỉ từ 80H đến FFH không được định nghĩa, chỉ có 21 thanh ghi có chức năng đặc biệt được định nghĩa sẵn các địa chỉ. Ngoại trừ thanh ghi A có thể được truy xuất ngầm như đã nói, đa số các thanh ghi có chức năng điệt biệt SFR có thể địa chỉ hóa từng Bit hoặc Byte.
Thanh ghi trạng thái chương trình (PSW: Program Status Word):
Từ trạng thái chương trình ở địa chỉ D0H được tóm tắt như sau:
|
Bit |
Ký hiệu |
Địa chỉ |
Ý nghĩa |
|
PSW.7 |
CY |
D7H |
Cờ nhớ |
|
PSW.6 |
AC |
D6H |
Cờ nhớ phụ |
|
PSW.5 |
F0 |
D5H |
Cờ 0 |
|
PSW.4 |
RS1 |
D4H |
Bit 1 chọn Bank thanh ghi |
|
PSW.3 |
RS0 |
D3H |
Bit chọn Bank thanh ghi. 00=Bank 0; địa chỉ 00H-07H 01=Bank 1: địa chỉ 08H-0FH 10=Bank 2:địa chỉ 10H-17H 11=Bank 3:địa chỉ 18H-1FH |
|
PSW.2 |
OV |
D2H |
|
|
PSW.1 |
|
D1H |
|
|
PSW.0 |
P |
D0H |
|
Chức năng từng Bit trạng thái chương trình
Cờ Carry CY (Carry Flag):
Cờ nhớ có tác dụng kép. Thông thường nó được dùng cho các lệnh toán học: C=1 nếu phép toán cộng có sự tràn hoặc phép trừ có mượn và ngược lại C=0 nếu phép toán cộng không tràn và phép trừ không có mượn.
Cờ Carry phụ AC (Auxiliary Carry Flag):
Khi cộng những giá trị BCD (Binary Code Decimal), cờ nhớ phụ AC được Set nếu kết quả 4 Bit thấp nằm trong phạm vi điều khiển 0AH - 0FH. Ngược lại AC=0.
Cờ 0 (Flag 0):
Cờ 0 (F0) là 1 Bit cờ đa dụng dùng cho các ứng dụng của người dùng.
Những Bit chọn Bank thanh ghi truy xuất:
RS1 và RS0 quyết định dãy thanh ghi tích cực. Chúng được xóa sau khi Reset hệ thống và được thay đổi bởi phần mềm khi cần thiết. Tùy theo RS1, RS0 = 00, 01, 10, 11 sẽ được chọn Bank tích cực tương ứng là Bank 0, Bank1, Bank2, Bank3.
|
RS1 |
RS0 |
BANK |
|
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
|
1 |
0 |
2 |
|
1 |
1 |
3 |
Cờ tràn OV (Over Flag):
Cờ tràn được Set sau một hoạt động cộng hoặc trừ nếu có sự tràn toán học. Khi các số có dấu được cộng hoặc trừ với nhau, phần mềm có thể kiểm tra Bit này để xác định xem kết quả có nằm trong tầm xác định không. Khi các số không có dấu được cộng Bit OV được bỏ qua. Các kết quả lớn hơn +127 hoặc nhỏ hơn -128 thì Bit OV=1.
Bit Parity (P):
Bit tự động được Set hay Clear ở mỗi chu kỳ máy để lập Parity chẵn với thanh ghi A. Sự đếm các Bit 1 trong thanh ghi A cộng với Bit Parity luôn luôn chẵn. Ví dụ A chứa 10101101B thì Bit P Set lên 1 để tổng số Bit 1 trong A và P tạo thành số chẵn.
Bit Parity thường được dùng trong sự kết hợp với những thủ tục của Port nối tiếp để tạo ra Bit Parity trước khi phát đi hoặc kiểm tra Bit Parity sau khi thu.
Thanh ghi B:
Thanh ghi B ở địa chỉ F0H được dùng cùng với thanh ghi A cho các phép toán nhân chia. Lệnh MUL AB sẽ nhận những giá trị không dấu 8 Bit trong hai thanh ghi A và B, rồi trả về kết quả 16 Bit trong A (Byte cao) và B (Byte thấp). Lệnh DIV AB lấy A chia B, kết quả nguyên đặt vào A, số dư đặt vào B.
Thanh ghi B có thể được dùng như một thanh ghi đệm trung gian đa mục đích. Nó là những Bit định vị thông qua những địa chỉ từ F0H - F7H.
Con trỏ Ngăn xếp SP (Stack Pointer):
Con trỏ ngăn xếp là một thanh ghi 8 Bit ở địa chỉ 81H. Nó chứa địa chỉ của của Byte dữ liệu hiện hành trên đỉnh ngăn xếp. Các lệnh trên ngăn xếp bao gồm các lệnh cất dữ liệu vào ngăn xếp (PUSH) và lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp (POP). Lệnh cất dữ liệu vào ngăn xếp sẽ làm tăng SP trước khi ghi dữ liệu và lệnh lấy ra khỏi ngăn xếp sẽ làm giảm SP. Ngăn xếp của 8031/8051 được giữ trong RAM nội và giới hạn các địa chỉ có thể truy xuất bằng địa chỉ gián tiếp, chúng là 128 Byte đầu của AT89C51.
Để khởi động SP với ngăn xếp bắt đầu tại địa chỉ 60H, các lệnh sau đây được dùng:
MOV SP, #5F
Với lệnh trên thì ngăn xếp của AT89C51 chỉ có 32 Byte vì địa chỉ cao nhất của RAM trên chip là 7FH. Sở dĩ giá trị 5FH được nạp vào SP vì SP tăng lên 1 là 60H trước khi cất Byte dữ liệu.
Khi Reset AT89C51, SP sẽ mang giá trị mặc định là 07H và dữ liệu đầu tiên sẽ được cất vào ô nhớ ngăn xếp có địa chỉ 08H. Nếu phần mềm ứng dụng không khởi động SP một giá trị mới thì Bank thanh ghi1 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 trữ tạm thời và lấy lại dữ liệu, hoặc truy xuất ngầm bằng lệnh gọi chương trình con (ACALL, LCALL) và các lệnh trở về (RET, RETI) để lưu trữ giá trị của bộ đếm chương trình khi bắt đầu thực hiện chương trình con và lấy lại khi kết thúc chương trình con...
Con trỏ dữ liệu DPTR (Data Pointer):
Con trỏ dữ liệu (DPTR) được dùng để truy xuất bộ nhớ ngoài là một thanh ghi 16 Bit ở địa chỉ 82H (DPL: Byte thấp) và 83H (DPH: Byte cao). Ba lệnh sau sẽ ghi 55H vào RAM ngoài ở địa chỉ 1000H:
MOV A, #55H
MOV DPTR, #1000H
MOV @DPTR, A
Lệnh đầu tiên dùng để nạp 55H vào thanh ghi A. Lệnh thứ hai dùng để nạp địa chỉ của ô nhớ cần lưu giá trị 55H vào con trỏ dữ liệu DPTR. Lệnh thứ ba sẽ di chuyển nội dung thanh ghi A (là 55H) vào ô nhớ RAM bên ngoài có địa chỉ chứa trong DPTR (là 1000H).
Các thanh ghi Port (Port Register):
Các Port của AT89C51 bao gồm Port 0 ở địa chỉ 80H, Port1 ở địa chỉ 90H, Port2 ở địa chỉ A0H, và Port3 ở địa chỉ B0H. Tất cả các Port này đều có thể truy xuất từng Bit nên rất thuận tiện trong khả năng giao tiếp.
Các thanh ghi Timer (Timer Register):
AT89C51 có chứa hai bộ định thời/bộ đếm 16 Bit được dùng cho việc định thời được đếm sự kiện. Timer0 ở địa chỉ 8AH (TL0: Byte thấp) và 8CH (TH0: Byte cao). Timer1 ở địa chỉ 8BH (TL1: Byte thấp) và 8DH (TH1: Byte cao). Việc khởi động timer được SET bởi Timer Mode (TMOD) ở địa chỉ 89H và thanh ghi điều khiển Timer (TCON) ở địa chỉ 88H. Chỉ có TCON được địa chỉ hóa từng Bit.
Các thanh ghi Port nối tiếp (Serial Port Register):
AT89C51 chứa một Port nối tiếp cho việc trao đổi thông tin với các thiết bị nối tiếp như máy tính, Modem hoặc giao tiếp nối tiếp với các IC khác. Một thanh ghi đệm dữ liệu nối tiếp (SBUF) ở địa chỉ 99H sẽ giữ cả hai dữ liệu truyền và dữ liệu nhập. Khi truyền dữ liệu ghi lên SBUF, khi nhận dữ liệu thì đọc SBUF. Các Mode vận khác nhau được lập trình qua thanh ghi điều khiển Port nối tiếp (SCON) được địa chỉ hóa từng Bit ở địa chỉ 98H.
Các thanh ghi ngắt (Interrupt Register):
AT89C51 có cấu trúc 5 nguồn ngắt, 2 mức ưu tiên. Các ngắt bị cấm sau khi bị Reset hệ thống và sẽ được cho phép bằng việc ghi thanh ghi cho phép ngắt (IE) ở địa chỉ A8H. Cả hai được địa chỉ hóa từng Bit.
Thanh ghi điều khiển nguồn PCON (Power Control Register):
Thanh ghi PCON không có Bit định vị. Nó ở địa chỉ 87H chứa nhiều Bit điều khiển. Thanh ghi PCON được tóm tắt như sau:
- Bit 7 (SMOD): Bit có tốc độ Baud ở Mode 1, 2, 3 ở Port nối tiếp khi Set.
- Bit 6, 5, 4: Không có địa chỉ.
- Bit 3 (GF1): Bit cờ đa năng 1.
- Bit 2 (GF0): Bit cờ đa năng 2.
- Bit 1* (PD): Set để khởi động Mode Power Down và thoát để Reset.
- Bit 0*(IDL): Set để khởi động Mode Idle và thoát khi ngắt mạch hoặc Reset.
Các Bit điều khiển Power Down và Idle có tác dụng chính trong tất cả các IC họ MSC-51 nhưng chỉ được thi hành trong sự biên dịch của CMOS.
3.3 Bộ nhớ ngoài (External Memory):
AT89C51 có khả năng mở rộng bộ nhớ lên đến 64K Byte bộ nhớ chương trình và 64k Byte bộ nhớ dữ liệu ngoài. Do đó có thể dùng thêm RAM và EPROM nếu cần.
Khi dùng bộ nhớ ngoài, Port0 không còn chưc năng I/O nữa. Nó được kết hợp giữa Bus địa chỉ (A0-A7) và Bus dữ liệu (D0-D7) với tín hiệu ALE để chốt Byte của Bus địa chỉ chỉ khi bắt đầu mỗi chu kỳ bộ nhớ. Port2 được cho là Byte cao của Bus địa chỉ.
Truy xuất bộ nhớ mã ngoài (Acessing External Code Memory):
Bộ nhớ chương trình bên ngoài là bộ nhớ EPROM được cho phép của tín hiệu PSEN\. Sự kết nối phần cứng của bộ nhớ EPROM như sau:
Accessing External Code Memory (Truy xuất bộ nhớ mã ngoài):
Trong một chu kỳ máy tiêu biểu, tín hiệu ALE tích cực 2 lần. Lần thứ nhất cho phép 74HC373 mở cổng chốt địa chỉ Byte thấp, khi ALE xuống 0 thì Byte thấp và Byte cao của bộ đếm chương trình đều có nhưng EPROM chưa xuất vì PSEN\ chưa tích cực, khi tín hiệu lên 1 trở lại thì Port 0 đã có dữ liệu là Opcode. ALE tích cực lần thứ hai được giải thích tương tự và Byte 2 được đọc từ bộ nhớ chương trình. Nếu lệnh đang hiện hành là lệnh 1 Byte thì CPU chỉ đọc Opcode, còn Byte thứ hai bỏ đi.
Truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài (Accessing External Data Memory):
Bộ nhớ dữ liệu ngoài là một bộ nhớ RAM được đọc hoặc ghi khi được cho phép của tín hiệu RD\ và WR. Hai tín hiệu này nằm ở chân P3.7 (RD) và P3.6 (WR). Lệnh MOVX được dùng để truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài và dùng một bộ đệm dữ liệu 16 Bit (DPTR), R0 hoặc R1 như là một thanh ghi địa chỉ.
Các RAM có thể giao tiếp với AT89C51 tương tự cách thức như EPROM ngoại trừ chân RD\ của AT89C51 nối với chân OE\ (Output Enable) của RAM và chân WR\ của AT89C51 nối với chân WE\ của RAM. Sự nối các Bus địa chỉ và dữ liệu tương tự như cách nối của EPROM.
Accessing External Data Memory (Truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài)
Sự giải mã địa chỉ (Address Decoding):
Sự giải mã địa chỉ là một yêu cầu tất yếu để chọn EPROM, RAM, 8279,… Sự giải mã địa chỉ đối với AT89C51 để chọn các vùng nhớ ngoài. Nếu các con EPROM hoặc RAM 8K được dùng thì các Bus địa chỉ phải được giải mã để chọn các IC nhớ nằm trong phạm vi giới hạn 8K: 0000H - 1FFFH; 2000H - 3FFFH,…
Một cách cụ thể, IC giải mã 74HC138 được dùng với những ngõ ra của nó được nối với những ngõ vào chọn Chip CS (Chip Select) trên những IC nhớ EPROM, RAM,… Hình sau đây cho phép kết nối nhiều EPROM và RAM.
Address Decoding (Giải mã địa chỉ)
Sự đè lên nhau của các vùng nhớ dữ liệu ngoài:
Vì bộ nhớ chương trình là EPROM, nên nảy sinh một vấn đề bất tiện khi phát triển phần mềm cho vi điều khiển. Một nhược điểm chung của AT89C51 là các vùng nhớ dữ liệu ngoài nằm đè lên nhau, vì tín hiệu PSEN\ được dùng để đọc bộ nhớ mã ngoài và tín hiệu RD\ được dùng để đọc bộ nhớ dữ liệu, nên một bộ nhớ RAM có thể chứa cả chương trình và dữ liệu bằng cách nối đường OE\ của RAM đến ngõ ra một cổng AND có hai ngõ vào PSEN\ và RD\. Sơ đồ mạch như hình sau cho phép bộ nhớ RAM có hai chức năng vừa là bộ nhớ chương trình vừa là bộ nhớ dữ liệu:
Overlapping the External code and data space
Vậy một chương trình có thể được load vào RAM bằng cách xem nó như bộ nhớ dữ liệu và thi hành chương trình bằng cách xem nó như bộ nhớ chương trình.
Hoạt động Reset:
AT89C51 có ngõ vào Reset RST tác động ở mức cao trong khoảng thời gian 2 chu kỳ xung máy, sau đó xuống mức thấp để AT89C51 bắt đầu làm việc. RST có thể kích tay bằng một phím nhấn thường hở, sơ đồ mạch Reset như sau:
Manual Reset (Reset bằng tay)
Trạng thái của tất cả các thanh ghi trong AT89C51 sau khi Reset hê thống được tóm tắt như sau:
|
Thanh ghi |
Nội dung |
|
Đếm chương trình |
0000H |
|
Tích lũy |
00H |
|
B |
00H |
|
PSW |
00H |
|
SP |
07H |
|
DPTR |
0000H |
|
Port 0-3 |
FFH |
|
IP |
8031/8051: xxx00000B |
|
8032/8052: xx000000B |
|
|
IE |
8031/8051: 0xx00000B |
|
8032/8052: 0x000000B |
|
|
Các thanh ghi định thời |
00H |
|
SCON |
00H |
|
SBUF |
00H |
|
PCON(HMOS) |
0xxxxxxxB |
|
PCON(CMOS) |
0xxx0000B |
Thanh ghi quan trọng nhất là thanh ghi bộ đếm chương trình PC được Reset tại địa chỉ 0000H. Khi ngõ vào RST xuống mức thấp, chương trình luôn bắt đầu tại địa chỉ 0000H của bộ nhớ chương trình. Nội dung của RAM trên chip không bị thay đổi bởi tác động của ngõ vào Reset.
4. Hoạt động của bộ định thời (Timer):
Truy xuất Timer của AT89C51 dùng 6 thanh ghi chức năng đặc biệt cho trong bảng sau:
|
SFR của TIMER |
Mục đích |
Địa chỉ |
Địa chỉ hóa từng Bit |
|
TCON |
Điều khiển Timer |
88H |
Có |
|
TMOD |
Chọn chế độ Timer |
89H |
Không |
|
TL0 |
Byte thấp của Timer 0 |
8AH |
Không |
|
TL1 |
Byte thấp của Timer 1 |
8BH |
Không |
|
TH0 |
Byte cao của Timer 0 |
8CH |
Không |
|
TH1 |
Byte cao của Timer 0 |
8DH |
Không |
|
T2CON |
Điều khiển Timer 2 |
C8H |
Có |
|
TL2 |
Byte thấp của Timer 2 |
CCH |
Không |
|
TH2 |
Byte cao của Timer 2 |
CDH |
Không |
Thanh ghi chức năng đặc biệt dùng Timer
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 Time 1.
|
Bit |
Tên |
Timer |
Mô tả |
|
7 |
GATE |
1 |
Bit điều khiển cổng. Khi được Set len 1, Timer chỉ hoạt động trong khi INT1 ở mức cao. |
|
6 |
C/T |
1 |
Bit chọn chức năng đếm hoặc định thời: 1 = đếm sự kiện. 0 = định thời trong khoảng thời gian. |
|
5 |
M1 |
1 |
Bit chọn chế độ thứ nhất. |
|
4 |
M0 |
1 |
Bit chọn chế độ thứ hai. |
|
3 |
GATE |
0 |
Bit điều khiển cổng cho Timer 0. |
|
2 |
C/T |
0 |
Bit chọn chức năng đếm hoặc định thời cho Timer 0. |
|
1 |
M1 |
0 |
Bit chọn chế độ thứ nhất. |
|
0 |
M0 |
0 |
Bit chọn chế độ thứ hai. |
Tóm tắt thanh ghi TMOD
Thanh ghi điều khiển Timer (TCON):
|
Bit |
Ký hiệu |
Địa chỉ |
Mô tả |
|
TCON.7 |
TF1 |
8FH |
Cờ tràn của Timer 1. Cờ này được Set bởi phần cứng khi có tràn, được xóa bởi phần mềm, hoặc bởi phần cứng khi bộ vi xử lý trỏ đến trình phục vụ ngắt. |
|
TCON.6 |
TR1 |
8EH |
Bit điều khiển hoạt động của Timer 1. Bit này được Set hoặc được xóa bởi phần mềm để điều khiển Timer hoạt động hay ngưng hoạt động. |
|
TCON.5 |
TF0 |
8DH |
Cờ tràn của Timer 0. |
|
TCON.4 |
TR0 |
8CH |
Bit điều khiển của Timer 0. |
|
TCON.3 |
IE1 |
8BH |
Cờ ngắt bên ngoài (kích khởi cạnh). Cờ này được Set bởi phần cứng khi có cạnh âm (xuống) xuất hiện trên chân INT1, được xóa bởi phần mềm, hoặc phần cứng khi CPU trỏ đến trình vụ ngắt. |
|
TCON.2 |
IT1 |
8AH |
Cờ ngắt bên ngoài 1 (kích khởi cạnh hoặc mức). Cờ này được Set hoặc xóa bời phần mềm khi xảy ra cạnh âm (xuống) hoặc mức thấp tại chân ngắt ngoài. |
|
TCON.1 |
IE0 |
89H |
Cờ ngắt bên ngoài 0 (kích khởi cạnh). |
|
TCON.0 |
IT0 |
88H |
Cờ ngắt bên ngoài 0 (kích khởi cạnh hoặc mức). |
Thanh ghi TCON chứa các Bit trạng thái và các Bit điều khiển cho Timer 0 và Timer 1.
Khởi động và truy xuất các thanh ghi Timer:
Thông thường các thanh ghi được khởi động một lần ở đầu chương trình để đặt chế độ làm việc cho đúng. Sau đó trong thân chương trình các Timer được cho chạy, dừng , các Bit cờ được kiểm tra và xóa, các thanh ghi Timer được đọc và cạp nhật... theo đòi hỏi của các ứng dụng.
TMOD là thanh ghi thứ nhất được khởi động vì nó đặt chế độ hoạt động. Ví dụ các lệnh sau khi khởi động Timer 1 như Timer 16 Bit (chế độ 1) có xung nhịp từ bộ dao động trên chíp cho việc địng khoảng thời gian.
MOV TMOD,#00010000B
Lệnh này sẽ đặt M1=0 và M0=1 cho chế độ 1, C/T=0 và GATE=0 cho xung nhịp nội và xóa các Bit chế độ Timer 0. Dĩ nhiên Timer thật sự không bắt đầu định thời cho đến khi Bit điều khiển chạy TR1 được đặt lên 1.
Nếu cần số đếm ban đầu, các thanh ghi Timer TL1/TH1 cũng phải được khởi động. Nhớ lại là các Timer đếm lên và đặt cờ báo tràn khi có sự truyển tiếp FFFFH sang 0000H.
Đọc Timer đang chạy:
Trong một số ứng dụng cần đọc giá trị trong các thanh ghi Timer đang chạy. Vì phải đọc 2 thanh ghi Timer “sai pha” có thể xảy ra nếu Byte thấp tràn vào Byte cao giữa hai lần đọc. Giá trị có thể đọc được không đúng. Giải pháp là đọc Byte cao trước, kế đó đọc Byte thấp rồi đọc Byte cao lại một lần nữa. Nếu Byte cao đã thay đổi thì lập lại các hoạt động đọc.
Các khoảng ngắn và các khoảng dài:
Dãy các khoảng thời gian có thể định thời là bao nhiêu? Vấn đề này được khảo sát với AT89C51 hoạt động với tần số 12MHz. Như vậy xung nhịp của các Timer có tần số lá 1 MHz.
Khoảng thời gian ngắn nhất có thể có bị giới hạn không chỉ bởi tần số xung nhịp của Timer mà còn bởi phần mềm. Do ảnh hưởng của thời khoảng thực hiện một lệnh. Lệng ngắn nhất AT89C51 là một chu kỳ máy hay 1ms. Sau đây là bảng tóm tắt các kỹ thuật để tạo những khoảng thời gian có chiều dài khác nhau (với giả sử xung nhịp cho AT89C51 có tần số 12 MHz).
|
Khoảng thời gian tối đa |
Kỹ thuật |
|
» 10 |
Bằng phần mềm |
|
256 |
Timer 8 Bit, tự động nạp lại. |
|
65535 |
Timer 16 Bit |
|
Không giới hạn |
Timer 16 Bit cộng với các vòng lập trình. |
Các kỹ thuật để lập trình các khoảng thời gian (FOSC=12 MHz)
5. Hoạt động của Port nối tiếp:
5.1 Giới thiệu:
AT89C51 có một Port nối tiếp trong chip có thể hoạt động ở nhiều chế độ khác trên một dãy tần số rộng. Chức năng chủ yếu của một Port nối tiếp là thực hiện chuyển đổi song song sang nối tiếp với dữ liệu xuất và chuyển đồi nối tiếp sang song song với dữ liệu nhập.
Truy xuất phần cứng đến Port nối tiếp qua các chân TXD và RXD. Các chân này có các chức năng khác với hai Bit của Port 3. P3.0 ở chân 11 (TXD) và P3.0 ở chân 10 (RXD).
Port nối tiếp cho hoạt động song công (Full Duplex: thu và phát đồng thời) và đệm lúc thu (Receiver Buffering) cho phép một ký tự sẽ được thu và được giữ trong khi ký tự thứ hai được nhận. Nếu CPU đọc ký tự thứ nhất trước khi ký tự thứ hai được thu đầy đủ thì dữ liệu sẽ không bị mất.
Hai thanh ghi chức năng đặc biệt cho phép phần mềm truy xuất đến Port nối tiếp là: SBUF và SCON. Bộ đếm Port nối tiếp (SBUF) ở đại chỉ 99H thật sử là hai bộ đếm. Viết vào SBUF để truy xuất dữ liệu thu được. Đây là hai thanh ghi riêng biệt thanh ghi chỉ ghi để phát và thanh ghi để thu.
Sơ đồ Port nối tiếp.
Thanh ghi điều khiển Port nối tiếp (SCON) ở địa chỉ 98H là thanh ghi có địa chỉ Bit chứa các Bit trạng thái và các Bit điều khiển. Các Bit điều khiển đặt chế độ hoạt động cho Port nối tiếp, và các Bit trạng thái báo cáo kết thúc việc phát hoặc thu ký tự. Các Bit trạng thái có thể được kiểm tra bằng phần mềm hoặc có thể được lập trình để tạo ngắt.
Tần số làm việc của Port nối tiếp còn gọi là tốc độ Baund có thể cố định (lấy từ bộ giao động của chip). Nếu sử dụng tốc độ Baud thay đổi, Timer 1 sẽ cung cấp xung nhịp tốc độ Baud và phải được lập trình.
5.2 Thanh ghi điều khiển Port nối tiếp:
Chế độ hoạt động của Port nối tiếp được đặt bằng cách ghi vào thanh ghi chế độ Port nối tiếp (SCON) ở địa chỉ 98H. Sau đây các bảng tóm tắt thanh ghi SCON và các chế độ của Port nối tiếp:
|
Bit |
Ký hiệu |
Địa chỉ |
Mô tả |
|
SCON.7 |
SM0 |
9FH |
Bit 0 của chế độ Port nối tiếp. |
|
SCON.6 |
SM1 |
9EH |
Bit 1 của chế độ Port nối tiếp. |
|
SCON.5 |
SM2 |
9DH |
9DH Bit 2 của chế độ 2 nối tiếp, cho phép truền thông đã xử lý trong các chế độ 2 và 3, RI sẽ không bị tác động nếu Bit thứ 9 thu được là 0. |
|
SCON.4 |
REN |
9CH |
Cho phép bộ thu phải đặt lên 1 để thu (nhận) các ký tự. |
|
SCON.3 |
TB8 |
9BH |
9BH Bit 8 phát, Bit thứ 9 được phát các chế độ 2 và 3; được đặt và xóa bằng phần mềm. |
|
SCON.2 |
RB8 |
9AH |
Bit 8 thu, Bit thứ 9 thu được. |
|
SCON.1 |
TI |
99H |
Cờ ngắt phát, đặt lên 1 khi kết thúc phát ký tự, được xóa phần mềm. |
|
SCON.0 |
RI |
99H |
Cờ ngắt thu, đặt lên 1 khi kết thúc thu ký tự, được xóa bằng phần mềm. |
Tóm tắt thanh ghi chế độ Port nối tiếp SCON.
|
SM0 |
SM1 |
Chế độ |
Mô tả |
Tốc độ Baud |
|
0 |
0 |
0 |
Thanh ghi dịch |
Cố định (Fosc/12) |
|
0 |
1 |
1 |
UART 8 Bit |
Thay đổi (đặt bằng Timer) |
|
1 |
0 |
2 |
UART 9 Bit |
Cố định (Fosc/12 hoặc Fosc/64) |
|
1 |
1 |
3 |
UART 9 Bit |
Thay đổi (đặt bằng Timer) |
Các chế độ Port nối tiếp.
Trước khi sử dụng Port nối tiếp, phải khởi động SCON cho đúng chế độ. Ví dụ, lệnh sau:
MOV SCON,#01010010B
Khởi động Port nối tiếp cho chế độ 1 (SM0/SM1=0/1), cho phép bộ thu (REN=1) và đặt cờ ngắt phát (TP=1) để chỉ bộ phát sẵn sàng hoạt động.
5.3 Khởi động và truy xuất các thanh ghi cổng nối tiếp:
a. Cho phép thu:
Bit cho phép bộ thu (REN = Receiver Enable) trong SCON phải được đặt lên 1 bằng phần mềm để cho phép thu các ký tự. Thông thường thực hiện việc này ở đầu chương trình khi khởi động cổng nối tiếp, Timer...Có thể thực hiện việc này theo hai cách. Lệnh :
SETB REN
Sẽ đặt REN lên 1, hoặc lệnh
MOV SCON,#xxx1xxxxB
Sẽ đặt REN 1 và đặc hoặc xóa đi các Bit khác trên SCON khi cần (các x phải là 0 hoặc 2 để đặc chế độ làm việc).
b. Bit dữ liệu thứ 9:
Bit dữ liệu thứ 9 cần phát trong các chế độ 2 và 3, phải được nạp vào trong TB8 bằng phần mềm. Bit dữ liệu thứ 9 thu được đặt ở RBS. Phần mềm có thể cần hoặc không cần Bit dữ liệu thứ 9, phụ thuộc vào các đặc tính kỹ thuật của thiết bị nối tiếp sử dụng (Bit dữ liệu thứ 9 cũng đóng vai một trò quan trọng trong truyền thông đa xử lý).
c. Thêm 1 Bit Parity:
Thường sử dụng Bit dữ liệu thứ 9 để thêm Parity vào ký tự. Như đã xét ở các chương trước, Bit P trong từ trạng thái chương trình (PSW) được đặt lên 1 hoặc bị xóa bởi chu kỳ máy để thiết lập kiểm tra chẵn với 8 Bit trong thanh tích lũy.
d. Các cờ ngắt:
Hai cờ ngắt thu và phát (RI và TI) trong SCON đóng một vai trò quan trọng truyền thông nối tiếp dùng AT89C51. Cả hai Bit được đặt lên 1 bằng phần cứng, nhưng phải được xóa bằng phần mềm.
e. Tốc độ Baud Port nối tiếp:
Như đã nói, tốc độ Baud cố định ở các chế độ 0 và 2. Trong chế độ 0 nó luôn luôn là tần số dao động trên chip được chia cho 12. Thông thường thạch anh ấn định tần số dao động trên chip của AT89C51 nhưng cũng có thể sử dụng nguồn xung nhịp khác. Giả sử với tần số dao động danh định là 12 MHz, tìm tốc độ Baud chế độ 0 là 1 MHz.
..........................................................
III / Diode quang:
1 . Khái niệm tia hồng ngoại.:
Anh sáng hồng ngoại ( tia hồng ngoại ) là ánh sáng không thể nhìn thấy được bằng mắt thường , có bước sóng khoảng từ 0.86...m đến 0.98 ...m . Tia hồng ngoại có vận tốc truyền bằng vận tốc ánh sáng .
Tia hồng ngoại có thể truyền đi được nhiều kênh tín hiệu . Nó được ưng dụng rộng rãi trong công nghiệp . Lượng thông tin có thể đạt 3 mega bit/s . Lượng thông tin được truyền đi với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với sóng điện từ mà người ta vẫn dùng
Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ . khả năng xuyên thấu kém . Trong điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại , chùm tia hồng ngoại phát đi hẹp có hướng do đó khi thu phải đúng hướng .
Sóng hồng ngoại có những đặc tính quan trọng giống như ánh sáng ( sự hội tụ qua thấu kính , tiêu cự … ) , ánh sáng thường và ánh sáng hồng ngoại khác nhau rất rõ trong sự xuyên suốt qua vật chất . có những vật chât ta thấy nó dưới một màu xám đục nhưng với ánh sáng hồng ngoại nó trở nên xuyên suốt . Vì vật liệu bán dẫn “ trong suốt ” đối với ánh sáng hồng ngoại , tia hồng ngoại không bị yếu đi khi nó vược qua các lớp bán dẫn để đi ra ngoài
2 . Cấu tạo:
Diode quang thường được chế tạo bằng gecmani và silic. Hình 1 trình bày cấu tạo của diode quang chế tạo bằng silic (F,k-1) dùng làm bộ chỉ thị tia lân cận bức xạ hồng ngoại.
3 . Ứng dụng của diode quang:
Sóng hồng ngoại được ứng dụng nhiều trong điều khiển các thiết bị điện tử từ xa do nó dễ tạo ra và không bị nhiễu bởi sóng điện từ .
Để giao tiếp hồng ngoại chính xác , tránh được các tín hiệu giả , thì trong điều khiển người ta sử dụng các “ key “ để cho bộ phận thu phân biệt được đâu là tín hiệu điều khiển , đâu là tín hiệu giả hoặc là nhiễu .
Bộ phát IR có nhiệm vụ tạo ra sóng hồng ngoại dưới dạng chuỗi xung quanh 1 tần số trung tâm . Bộ phận thu IR được điều chỉnh để có thể thu được các sóng hồng ngoại quanh tần số trung tâm này . Thông thường , tần số trung tâm được chọn là tần 30-60KHz . Thực tế , người ta thường chọn 36KHz
Bộ phát sử dụng tần số 36KHz để phát thông tin đi . Tia hồng ngoại được phát đi bởi Diode phát hồng ngoại với chuỗi 36.000 lần trong 1 s
Tạo ra xung hồng ngoại tần số 36KHz thì khá dễ , cái khó là làm sao thu và nhận dạng được tần số này . Các nhà sản xuất đã giải quyết vấn đề này bằng cách chế tạo ra các bô thu hồng ngoại được tích hợp bên trong các bộ lọc , bộ giải mã , bộ sửa dạng xung ngõ ra ... nhờ đó xung vuông được khôi phục , đồng thời loại bỏtần số song mang 36KHz
Với tần số sóng mang 36KHz sẽ tạo ra xung vuông có chu kì xấp xỉ 27s , xung này tác động đến cực B của Transistor , Transistor dẫn , lái dòng qua LED phát IR , do đó LED phát IR sẽ phát IR với f = 36 KHz. Cùng lúc đó, bộ thu IR thu được sóng IR này sẽ chuyển ngõ ra lean mức cao ( +5V ) .
Để giải quyết vấn đề xung đột mã điều khiển của các hãng sản xuất khác nhau , người ta sử dụng những quy tắt khác nhau trong mã hoá tín hiệu , nhưng chúng vẫn cùng tần số sóng mang , từ 36 – 50 KHz.
Để tránh nhiễu ,người ta sử dụng 1 dãy các bit khác nhau để mã hoá tín hiệu phát đi.
Hiện nay có 2 cách mã hoá bit phổ biến , đó là mã hoá bit theo chuẩn RC5
Và mã hoá bit theo độ rộng xung.Trong đó chuẩn RC5 được phát triển bởi hãng Phillip, chuẩn độ rộng xung thì thường thấy ở hãng Sony, Hitachi,JVC … Và các hãng điện tử của Nhật Bản nói chung.
Ngoàii ra còn dùng để
- Đo ánh sáng.
- Cảm biến quang đo tốc độ.
- Dùng trong thiên văn theo dõi các ngôi sao đo khoảng cách bằng quang.
- Điều khiển tự động trong máy chụp hình.
- Diode quang Silic có thể làm việc ở -50 0C ¸ +80 0C.
- Diode quang gecmani có thể làm việc ở – 50 0C ¸ +40 0C
IV / KHẢO SÁT LED 7 ĐOẠN
- CẤU TẠO ,KÝ HIỆU VÀ SƠ ĐỒ CHÂN CỦA LED 7 ĐOẠN:
1.Ký hiệu:
2.Cấu tạo:
Màn hình LED được sử dụng một cách phổ biến nhất để hiển thị sáng các ký số thập phân 0 đến 9 và đôi khi các ký tự từ A đến F.Cấu tạo màn hình gồm 7 LED đơn độc lập nhau được bố trí song song nhau theo loại điển hình : loại anôd chung (khi tất cả 7 anod của các LED nối chung với nhau )và loại kathod chung (khi tất cả 7 kathod của chúng đấu chung nhau).
l Loại anod chung
l Loại kathod chung:
-Khi sử dụng anod chung được nối tới +5v,một điện trở hạn dòng điện được mắc cho mỗi đoạn LED từ kathod của mỗi đoạn sẽ nối tới đầu ra tương ứng của bộ giải mã có mức tích cực ở mức thấp (mức 0).-Với loại có kathod chung thì nhóm kathod được nối tới 0v qua điện trở hạn dòng ,anod của mỗi LED được nối tới đầu ra của bộ giải mã có mức tích cực cao qua một bộ đệm (mức 1).Các IC giải mã trong trường hợp dùng LED kathod chung không được nối trực tiếp tới LED vì đầu ra của TTL hay CMOS không đủ dòng cung cấp cho LED khi đó cần giao diện thường là transistor điệm giữa IC giải mã và LED 7 đoạn kathod chung.
3.Sơ đồ
l Chức năng các chân:
Chân 1: e
2: d
3: anod
4: c
5: dp(dấu chấm thập phân )
6: b
7: a
8: anod
9: f
10: g
CHƯƠNG 3:
MẠCH ĐẾM VÀ ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM
- SƠ ĐỒ KHỐI:
- II. SƠ ĐỒ NGUYÊN
- LÝSƠ ĐỒ GIẢI THUẬT
IV. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ TÍNH TOÁN CÁC MẠCH HỔ TRỢ
A. MẠCH NGUỒN
1. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ:
2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG:
Từ nguồn 220V AC qua biến áp 3A, ta được nguồn 12V AC. Đưa nguồn 12V AC này sau khi qua cầu chỉnh lưu 1A và tụ 16V-1000mF, điện áp ra là 15V DC . Điện áp DC 15V DC này được phân phối trên 2 IC ổn áp (1 L7812CV và 1 L7805CV) và các tụ hóa lọc nhiễu, ta sẽ được 2 nguồn DC ổn định: 12V, 5V.
3. TÍNH TOÁN DÒNG, ÁP:
- Điện áp cấp vào IC ổn áp phải luôn lớn hơn điện áp ra. Trong mạch, ta sử dụng 2 nguồn 12V DC và 5V DC tuy chọn biến áp 220 -12V AC, nhưng sau khi qua cầu chỉnh lưa 1A và tụ làm phẳng tín hiệu chỉnh lưu 1000mF, 16V ta được diện áp phẳng 15V đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cho IC ổn áp hoạt động.
- Để làm phẳng tín hiệu chỉnh lưu ,tụ C1 phải lớn: 1000mF -2200mF.
- Để hạn chế xung gai nhiễu: Tụ C2 có giá trị từ: 102pF-104pF.
B. MẠCH THU PHÁT HỒNG NGOẠI
1. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ:
2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG:
Khi không có sản phẩm đi ngang giữa Led phát và Led thu, thì led thu sẽ nhận được tín hiệu từ led phát nên led thu sẽ dẫn và nó sẽ cung cấp điện »12V vào chân 2 (V-) của HA17741 (do Led thu dẫn điện) nên điện áp chân 2 (V-) cao hơn điện áp chân 3 (V+ » 11.2V). Do đó Opamp bão hòa âm, điện áp chân ra (chân số 6) ở mức thấp.
Khi có sản phẩm đi ngang giữa Led phát và Led thu, thì led thu sẽ không nhận được tín hiệu từ led phát nên led thu sẽ không dẫn và điện áp vào chân 2(V-) = 0V (do Led thu không dẫn điện) nên điện áp chân 2 (V-) thấp hơn điện áp chân 3 (V+ » 11.2V). Do đó Opamp bão hòa dương, điện áp chân ra (chân số 6) ở mức cao.
3. TÍNH TOÁN DÒNG, ÁP:
Để Led sáng bình thường, ta có dòng qua Led (I) từ 10-20mA, áp đặt trên Led (U) từ 1,4-2,7V.
Đối với loại Transistor NPN C1815: IE = IC + IB » IC
IB=IC/b
b: Hệ số khuếch đại (9-99).
IC: dòng đổ vào cực C của Transistor.
IB: dòng đổ vào cực B của Transistor.
IE: dòng từ cực E của Transistor đổ vào Led.
Khi tính toán, ta chọn IE = I =10mA,
* Khi led thu được tia hồng ngoại từ led phát thì led thu sẽ dẫn điện
Khi đó
Ta có: Vi+ < Vi-
Þ Op- Amp bảo hoà âm
Vo = 0V
Do đó VB của transistor không dẩn
* Khi led thu không thu được tia hồng ngoại từ led phát thì led thu sẽ không dẫn điện
Khi đó :
Ta có:
Vi+ > Vi-
Do đó :
Op-Amp sẽ bảo hoà dương
Vo = Vcc +12V
Do đó :
VBB =12V
.......................
V. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG MẠCH ĐẾM VÀ ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM
Khi nhập số sản phẩm đưa vào một hộp bằng nút nhấn NSP mà NSP được nối từ mass và P3.4 của IC AT89C51. Mỗi lần nhấn nút NSP thì P3.4 được nối mass, khi đó giá trị trong ô nhớ đã được đặt trước (35H, 36H) sẽ tăng lên một giá trị, tùy thuộc vào số lần nhấn nút mà giá trị trong ô nhớ sẽ tăng lên tương ứng. Sau khi đã nhập xong số lượng sản phẩm thì ta chuyển sang nhập số lượng hộp sản xuất bằng nút nhấn chuyển NH. Khi nhấn nút NH thì P3.5 được nối mass, và được xử lý chuyển sang nhập hộp. Nhập hộp từ bàn phím, bàn phím được kết nối với P1 của IC AT89C51, giá trị nhập từ bàn phím được lưu vào ô nhớ 31H, 32H, 33H, 34H. Khi phím được nhấn đầu tiên, giá trị được qui định trước trên bàn phím sẽ nạp vào thanh ghi A sao đó giá trị thanh ghi A chuyển vào ô nhớ 31H, khi phím thứ hai được nhấn giá trị mới sẽ nạp vào thanh ghi A, đồng thời giá trị ở ô nhớ 31H được chuyển sang ô nhớ 32H, sao đó giá trị thanh ghi A chuyển vào ô nhớ 31H. Quá trình diễn ra như trên khi ta tiếp tục nhấn.Khi đã nhập hộp xong ta nhấn nút Start thì toàn bộ hệ thống sẽ bắt đầu hoạt động
Lúc đầu P1.7 được set lên mức cao để điều khiển động cơ băng chuyền hộp thông qua mạch Darlington, sẽ đưa hộp cần đóng gói vào đúng vị trí đặt hộp, vị trí đặt hộp được qui định bởi thu phát hồng ngoại. Khi mạch thu phát hồng ngoại nhận được hộp vào vị trí thì cấp mass vào P3.3 của IC AT89C51, P1.7 được clear mức thấp và set P3.7 điều khiển động cơ băng chuyền sản phẩm, khi có sản phẩm đi ngang bộ thu phát hồng ngoại nhận diện và kích mass vào P3.2. khi P3.2 đuợc kích mass, lúc này giá trị được lưu vào ô nhớ 55H, 56H, và giá trị ô nhớ này lần lược được so sánh với ô nhớ 35H, 36H. Khi đủ sản phẩm ( giá trị ô nhớ 55H, 56H bằng 35H, 36H) clear P3.7(điều khiển băng tải sản phẩm ), và set P1.7(điều khiển băng tải hộp ) chuyển hộp có sản phẩm ra ngoài và nạp lần lược giá trị vào ô nhớ 51H, 52H, 53H, 54H, băng chuyền tiếp tục lấy hộp thứ hai đưa vào vị trí, và đồng thời giá trị ô nhớ này lần lược được so sánh với ô nhớ 31H, 32H, 33H, 34H. Quá trình hoạt động tiếp tục diễn ra như trên đến khi đủ số hộp sản xuất (giá trị ô nhớ 51H, 52H, 53H, 54H bằng 31H, 32H, 33H, 34H ) thì mạch tự Reset.
KẾT LUẬN
JNB P3.2,T
DJNZ R0,LON1
CLR P3.7
MOV A, 37H
MOV B,#10
DIV AB
MOV 56H,A
MOV 55H,B
LCALL QUETLED
LAP1: LCALL DELAY
LCALL QUETLED
DJNZ R1,LAP1
MOV R1,#200
MOV 55H,#00H
MOV 56H,#00H
MOV R0,37H
SETB P1.7
D: LCALL QUETLED
JNB P3.3,D
LCALL HOP
;=====================================================
DIEMTANG:
LCALL QUETLED
MAINDT:
LCALL QUETLED
LCALL SANGTANG
LJMP HOATDONG
DOISO:
MOV 34H,33H
MOV 33H,32H
MOV 32H,31H
MOV 31H,A
KHONG:
LCALL QUETLED
JB P3.6,NHAY
DJNZ R7,KHONG
MOV R7,#50
N5: LCALL QUETLED
JNB P3.6,N5
SETB P0.7
LJMP HOATDONG
NHAY: LJMP NHAPSO
;=====================================================
LON1:
LJMP LON
;=====================================================
HOP: MOV A,51H
INC A
MOV 51H,A
CJNE A,#10,NGUNG
MOV 51H,#00H
MOV A,52H
INC A
MOV 52H,A
CJNE A,#10,NGUNG
MOV 52H,#00H
MOV A,53H
INC A
MOV 53H,A
CJNE A,#10,NGUNG
MOV 53H,#00H
MOV A,54H
INC A
MOV 54H,A
CJNE A,#10,NGUNG
MOV 54H,#00H
NGUNG: RET
;=====================================================
LON: MOV A,55H
INC A
MOV 55H,A
CJNE A,#10,TO1
MOV 55H,#00H
MOV A,56H
INC A
MOV 56H,A
CJNE A,#10,TO1
MOV 56H,#00H
RET
;=====================================================
NHAPLON:
MOV A,35H
INC A
MOV 35H,A
CJNE A,#10,KT
MOV 35H,#00H
MOV A,36H
INC A
MOV 36H,A
CJNE A,#10,KT
MOV 36H,#00H
LJMP JJ
KT: RET
;=====================================================
MAIN1:
LJMP N2
RET
;=====================================================
TO1:
LJMP TO
;======================================================
SANGTANG:
MOV A,54H
CJNE A,34H,NEXT
MOV A,53H
CJNE A,33H,NEXT
MOV A,52H
CJNE A,32H,NEXT
MOV A,51H
CJNE A,31H,NEXT
LAP2: LCALL DELAY
LCALL QUETLED
DJNZ R1,LAP2
CLR P1.7
MOV R1,#200
MOV 31H,#00H
MOV 32H,#00H
MOV 33H,#00H
MOV 34H,#00H
MOV 35H,#00H
MOV 36H,#00H
MOV 37H,#00H
MOV 51H,#00H
MOV 52H,#00H
MOV 53H,#00H
MOV 54H,#00H
MOV 55H,#00H
MOV 56H,#00H
LJMP MAIN
RET
;======================================================
NEXT:
RET
;======================================================
CLEAR:
MOV 31H,#00H
MOV 32H,#00H
MOV 33H,#00H
MOV 34H,#00H
RET
;======================================================
XOASOHDV:
MOV 31H,32H
MOV 32H,33H
MOV 33H,34H
MOV 34H,#0
RET
;======================================================
QUETLEDHOP:
MOV A,51H
LCALL GIAIMA
MOV P2,#00000000B
LCALL DELAY
MOV A,52H
LCALL GIAIMA
MOV P2,#00000001B
LCALL DELAY
MOV A,53H
LCALL GIAIMA
MOV P2,#00000010B
LCALL DELAY
MOV A,54H
LCALL GIAIMA
MOV P2,#00000011B
LCALL DELAY
RET
;=====================================================
QUETLEDNHAPHOP:
MOV A,31H
LCALL GIAIMA
MOV P2,#00000100B
LCALL DELAY
MOV A,32H
LCALL GIAIMA
MOV P2,#00000101B
LCALL DELAY
MOV A,33H
LCALL GIAIMA
MOV P2,#00000110B
LCALL DELAY
MOV A,34H
LCALL GIAIMA
MOV P2,#00000111B
LCALL DELAY
RET
;=====================================================
QUETLEDLON:
MOV A,55H
LCALL GIAIMA
MOV P2,#00001000B
LCALL DELAY
MOV A,56H
LCALL GIAIMA
MOV P2,#00001001B
LCALL DELAY
RET
;=====================================================
QUETLEDNHAPLON:
MOV A,35H
LCALL GIAIMA
MOV P2,#00001010B
LCALL DELAY
MOV A,36H
LCALL GIAIMA
MOV P2,#00001011B
LCALL DELAY
RET
;=====================================================
QUETLED:
LCALL QUETLEDHOP
LCALL QUETLEDNHAPHOP
LCALL QUETLEDLON
LCALL QUETLEDNHAPLON
RET
;=====================================================
DELAY:
MOV TMOD,#01H
MOV TH0,#HIGH(-1250)
MOV TL0,#LOW(-1250)
SETB TR0
JNB TF0,$
CLR TF0
CLR TR0
RET
;=====================================================
GIAIMA:
MOV DPTR,#TABLE
MOVC A,@A+DPTR
MOV P0,A
RET
;=====================================================
TABLE:
DB
0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H
END
THI CÔNG MẠCH
Được sự hướng dẫn của thầy ......., trong thời gian thi công nhóm em đã thực hiện được một số phần và trải qua các bước sau:
- Thiết kế mạch in (Orcad 9.2).
- Vẽ và kiểm tra mạch in.
- Ráp và hàn linh kiện vào mạch.
- Kiểm tra mạch bằng Vi xử lý.
- Thiết kế và thi công khung của mô hình đếm sản phẩm
- Gắn các mạch lên mô hình và kết nối.
- Viết chương trình và thử nhiều lần.
KẾT LUẬN
Sau hơn 4 tuần làm việc khẩn trương cùng với sự nhiệt tình của thầy hướng dẫn TRƯƠNG HOÀNG HOA THÁM, đề tài: MẠCH ĐẾM VÀ ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM đã hoàn thành đúng thời gian qui định. Đây là đề tài mang tính tổng hợp, kết hợp giữa kỹ thuật điện tử và kỹ thuật lập trình.
Với sự quyết tâm và nỗ lực không ngừng, Đồ án này đã giúp cho chúng em bước đầu làm quen với đề tài khoa học và chúng em đã thật sự tích lũy một số kiến thức cơ bản về vi điều khiển, thiết kế mạch và kỹ thuật lập trình.
Mặt dù thời gian hạn hẹp, tài liệu tham khảo quá ít, và có nhiều vấn đề nảy sinh trong quá trình thiết kế phần mềm, nhưng chúng em đã cố gắng hết sức mình cũng như sự tận tâm giúp đỡ của thầy hướng dẫn nên đã đạt được những yêu cầu đặt ra.
Qua quá trình thực hiện Đồ án, chúng em đã tự đánh giá được phần nào còn hạn chế và ít nhiều bổ xung các kiến thức còn hạn hẹp trong thời gian học tại trường nhất là môn kỹ thuật vi xử lí.
Em xin chân thành cảm ơn mọi sự giúp đỡ tận tình, qúy báu của các thầy cô trong khoa và thầy hướng dẫn, đã tạo nhiều điều kiện giúp chúng em hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao đúng thời gian qui định.
Một lần nữa, chúng em rất mong sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô cùng với các bạn tham khảo để Đồ án này có thể được mở rộng và phát triển hơn.
