Đồ án môn Vi xử lý: Thiết kế mạch điều khiển động cơ bước ( Step Motor)

Đồ án nghiên cứu nhằm đáp ứng nhu cầu ham muốn học hỏi của bản thân và giúp cho các bạn sinh viên dễ tiếp cận và hiểu sâu hơn về vi điều khiển họ 8051. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm chi tiết hơn nội dung nghiên cứu của đồ án.

Đ  tài: Thi t k  m ch đi u khi n đ ng c  b ề ế ế ạ ề ể ộ ơ ướ c ( Step Motor)

Gi ng viên hả ướng d nẫ  : TS. ĐOÀN TH  HỊ ƯƠNG GIANG 

Sinh viên th c hi n:ự ệ PH M QUANG H I ANHẠ Ả  

Mã sinh viên:  1781410404

Hà N i, tháng  ộ 10 năm 2020

Đ T V N Đ  VÀ NHI M V  TH Ặ Ấ Ề Ệ Ụ Ư

Thi t k  m ch đi u khi n đ ng đ  đ ng c  bế ế ạ ề ể ộ ộ ộ ơ ước (step Motor) 

Nhi m v  thi t k :ệ ụ ế ế

Đi u khi n đ ng c  theo phề ể ộ ơ ương pháp s  d ng đ  r ng xung.ử ụ ộ ộ

Có các phím ch c năng tứ ương  ng đ  D ng, Quay thu n n a bứ ể ừ ậ ử ước, Quay ngh ch n a bị ử ước, Tăng t c và Gi m t c cho DC bố ả ố ước (02 c p t c đ )ấ ố ộ

Hi n th  các ch c năng tể ị ứ ương  ng khi ch y và t c đ  đ ng c  lên màn ứ ạ ố ộ ộ ơhình LCD

M C L C Ụ Ụ

Vi đi u khi n không nh ng góp ph n vào k  thu t đi u khi n mà còn góp ph nề ể ữ ầ ỹ ậ ề ể ầ  

to l n vào vi c phát tri n thông tin. Chính vì các lý do trên, vi c tìm hi u, kh o sát viớ ệ ể ệ ể ả  

đi u khi n là đi u mà các sinh viên ngành đi n ph i h t s c quan tâm. Đó chính là m tề ể ề ệ ả ế ứ ộ  nhu c u c n thi t và c p bách đ i v i m i sinh viên, đ  tài này đầ ầ ế ấ ố ớ ỗ ề ược th c hi n chínhự ệ  

là đáp  ng nhu c u đó.ứ ầ

M c dù vi đi u khi n đã đi đặ ề ể ược nh ng bữ ước dài nh  v y nh ng đ  ti p c nư ậ ư ể ế ậ  

được v i k  thu t này không th  là m t vi c có đớ ỹ ậ ể ộ ệ ược trong m t s m m t chi u. Độ ớ ộ ề ể tìm hi u b  vi đi u khi n m t cách khoa h c và mang l i hi u qu  cao làm n n t ngể ộ ề ể ộ ọ ạ ệ ả ề ả  cho vi c xâm nh p vào nh ng h  th ng t i tân h n. Vi c trang b  nh ng ki n th c vệ ậ ữ ệ ố ố ơ ệ ị ữ ế ứ ề 

vi đi u khi n cho sinh viên là h t s c c n thi t. Xu t phát t  th c ti n này em đã điề ể ế ứ ầ ế ấ ừ ự ể  

đ n quy t đ nh  ế ế ị Thi t k  m ch đi u khi n đ ng đ  đ ng c  b ế ế ạ ề ể ộ ộ ộ ơ ướ c (Step Motor)  

nh m đáp  ng nhu c u ham mu n h c h i c a b n thân và giúp cho các b n sinh viênằ ứ ầ ố ọ ỏ ủ ả ạ  

d  ti p c n và hi u sâu h n v  vi đi u khi n ễ ế ậ ể ơ ề ề ể h  8051ọ

Tuy nhiên vì th i gian có h n và ki n th c chuyên môn còn h n ch  nên trongờ ạ ế ứ ạ ế  quá trình th c hi n đ  án không th  tránh nh ng thi u sót nh t đ nh. Vì v y, chúng emự ệ ồ ể ữ ế ấ ị ậ  

r t mong s  giúp đ , ý ki n đóng góp c a th y cô cùng t t c  các b n đ  đ  án nàyấ ự ỡ ế ủ ầ ấ ả ạ ể ồ  

được hoàn thi n h n.ệ ơ

Chúng em chân thành c m  n!ả ơ

Hà N i, ngày tháng năm 2020ộ      Nhóm Sinh Viên

L I C M  N Ờ Ả Ơ

L i đ u tiên chúng em xin đờ ầ ược g i l i c m  n đ n ử ờ ả ơ ế cô Đoàn Th  Hị ương Giang. 

Cô đã hướng d n và giúp đ  t n tình chúng em nghiên c u và hoàn thành t t đ  án này.ẫ ỡ ậ ứ ố ồ  

Nh ng l i nh n xét góp ý và hữ ờ ậ ướng d n c a th y đã giúp chúng em có đ nh hẫ ủ ầ ị ướ  ngđúng đ n trong quá trình th c hi n đ  án, giúp chúng em nhìn ra đắ ự ệ ồ ượ ưc  u khuy t đi mế ể  

c a đ  án và t ng bủ ồ ừ ước kh c ph c đ  có đắ ụ ể ược k t qu  t t nh t. Chúng em cũng xinế ả ố ấ  

c m  n th y cô trong khoa ả ơ ầ Đi u Khi n và T  Đ ng Hóaề ể ự ộ , b  môn Vi X  Lý trong Đoộ ử  

Lường Đi u Khi n t n tình ch  b o, truy n đ t cho chúng em các ki n th c chuyênề ể ậ ỉ ả ề ạ ế ứ  ngành, nh ng công ngh  m i cũng nh  cách làm vi c nhóm đ  hoàn thành t t đ  ánữ ệ ớ ư ệ ề ố ồ  môn h c này.ọ

Hà N i, tháng 08 năm 2020ộ

Đánh giá và nh n xét c a GV h ậ ủ ướ ng d n ẫ

Gi ng viên hả ướng d nẫ

CH ƯƠ NG 1: Đ T V N Đ  VÀ NHI M V  TH C HI N Ặ Ấ Ề Ệ Ụ Ự Ệ

I. Đ t v n đ ặ ấ ề

1. Vai trò c a đ ng c  đi n trong s n xu tủ ộ ơ ệ ả ấ

Hi n nay trong r t nhi u lĩnh v c đ i s ng và s n xu t các lo i đ ng c  đi nệ ấ ề ự ờ ố ả ấ ạ ộ ơ ệ   ngày càng đượ ức  ng d ng r ng rãi h n so v i nh ng lo i đ ng c  s  d ng năngụ ộ ơ ớ ữ ạ ộ ơ ử ụ  

lượng nh  xăng, d u khí, khi đ t…ư ầ ố

Đ ng c  đi n là máy đi n dùng đ  chuy n đ i năng lộ ơ ệ ệ ể ể ổ ượng đi n sang năngệ  

lượng c ơ

Đ ng c  đi n độ ơ ệ ược dùng trong h u h t m i lĩnh v c, t  các đ ng c  nh  dùngấ ế ọ ự ừ ộ ơ ỏ   trong lò vi sóng đ  chuy n đ ng đĩa quay, hay trong các máy đ c đĩa (máy ch i CD hayể ể ộ ọ ơ  

DVD), đ n các đ  ngh  nh  máy khoan, hay các máy gia d ng nh  máy gi t, s  ho tế ồ ề ư ụ ư ặ ự ạ  

đ ng c a thang máy hay các h  th ng thông gió cũng d a vào đ ng c  đi n.ộ ủ ệ ố ự ộ ơ ệ

 nhi u n c đ ng c  đi n đ c dùng trong các ph ng ti n v n chuy n, đ c

bi t trong các đ u máy xe l a.Trong công ngh  máy tính: Đ ng c  đi n đệ ầ ử ệ ộ ơ ệ ượ ử ụ  c s  d ngtrong các   c ng,   quang, chúng là các đ ng c  bổ ứ ổ ộ ơ ướ ấc r t nh  S  dĩ, đ ng c  đi nỏ ở ộ ơ ệ  

được đánh giá cao và  ng d ng ph  bi n trong nhi u lĩnh v c hi n nay là b i nguyênứ ụ ổ ế ề ự ệ ở  

t c ho t đ ng vô cùng thông minh c a nó.ắ ạ ộ ủ

Đ ng c  đi n bao g m 2 b  ph n chính độ ơ ệ ồ ộ ậ ược g i là rotor và stator. Khi cu nọ ộ  dây trên rotor và stator được n i v i ngu n đi n, các t  trố ớ ồ ệ ừ ường s  đẽ ượ ạc t o ra xung quanh và t o ra s  chuy n đ ng quay c a rotor quanh tr c hay 1 mômen. Đa s  cácạ ự ể ộ ủ ụ ố  

đ ng c  đi n đ u ho t đ ng theo nguyên lý đi n t  Các đ ng c  đi n tộ ơ ệ ề ạ ộ ệ ừ ộ ơ ệ ừ

D a vào nguyên lí ho t đ ng là có m t l c c  h c trên m t cu n dây có dòngự ạ ộ ộ ự ơ ọ ộ ộ  

đi n ch y qua n m trong m t t  trệ ạ ằ ộ ừ ường. Nh  đó mà đ ng c  có th  ho t đ ng liênờ ộ ơ ể ạ ộ  

t c, b n b  và ti t ki m năng lụ ề ỉ ế ệ ượng

2. Vai trò c a đ ng c  đi n m t bủ ộ ơ ệ ộ ước trong s n xu tả ấ

­ Đ ng c  làm vi c không đ u, đ c bi t là   t c đ  th p (đi u khi n đ y bộ ơ ệ ể ặ ệ ỏ ố ộ ấ ề ể ầ ước)

­ Tiêu th  dòng đi n không ph  thu c vào t i.ụ ệ ụ ộ ả

­ Kích c  h n ch ỡ ạ ế

­ Làm vi c  n.ệ ồ

­ Mô men gi m theo t c đ ả ố ộ

­ Không có ph n h i nên có th  x y ra các sai s ả ồ ể ả ố

3. Các phương pháp đi u khi n đề ể ượ ử ục s  d ng đ ng c  bộ ơ ước

Đ ng c  ộ ơ bướ  có th  đc ể ược đi u khi n b i nhi u cách khác nhau t  nh ng thi tề ể ở ề ừ ữ ế  

b  thô s  nh t nh  nút b m, m ch đi n­đi n t  tuy cách s  d ng v n hành các thi t bị ơ ấ ư ấ ạ ệ ệ ử ử ụ ậ ế ị này đ n gi n nh ng đòi h i ngơ ả ư ỏ ườ ậi v n hành ph i có m t tr c ti p t i hi n trả ặ ự ế ạ ệ ường để 

s  d ng thi t b  đi u khi n.ử ụ ế ị ề ể

Ngày nay, công ngh  k  thu t đi n­đi n t , công ngh  thông tin phát tri n, gi iệ ỹ ậ ệ ệ ử ệ ể ả  pháp t  đ ng hóa trong đi u khi n ngày càng đự ộ ề ể ược áp d ng r ng rãi trong đ i s ng ,ụ ộ ờ ố  

s n xu t. Vi c s  d ng t  đ ng hóa trong đi u khi n đáp  ng đả ấ ệ ử ụ ự ộ ề ể ứ ược vi c có th  đi uệ ể ề  khi n thi t b  khác   m i lúc m i n i mà không c n có m t t i hi n trể ế ị ở ọ ọ ơ ầ ặ ạ ệ ường, ti t ki mế ệ  

được th i gian, công s c cho ngờ ứ ườ ử ụi s  d ng

 Vì v y, đ  đáp  ng yêu c u đ  tài chúng em t p trung vào nh ng v n đ  sau:ậ ể ứ ầ ề ậ ữ ấ ề

­ Tìm hi u, l a ch n đ ng c  m t chi u.ể ự ọ ộ ơ ộ ề

­ Tìm hi u, l a ch n các linh ki n, thi t b  trong h  th ng đi u khi n nh : LCDể ự ọ ệ ế ị ệ ố ề ể ư  16x2, module ULN2003, , các lo i nút b m, đi n tr , t  đi n…ạ ấ ệ ở ụ ệ

Thi t k  m t h  th ng đi u khi n đ ng c  ế ế ộ ệ ố ề ể ộ ơ bướ  s  d ng vi đi u khi n theo yêuc ử ụ ề ể  

c u công ngh  c a đ  tài.ầ ệ ủ ề

4. L a ch n thi t bự ọ ế ị

a. Đ ng c  bộ ơ ước

Đ  tài yêu c u đ i tề ầ ố ượng đi u khi n là đ ng c  ề ể ộ ơ bướ , đ  phù h p v i yêu c u c ể ợ ớ ầ

c a đ  tài và quá trình tìm hi u, thi t k , v y nên chúng em ch n đ ng c  ủ ề ể ế ế ậ ọ ộ ơ bước 

­ Tín hi u ngõ ra: Jack c m đ ng c  bệ ắ ộ ơ ước 28BYJ­48.

­ 4 led hi n th  tr ng thái ho t đ ng c a đ ng c ể ị ạ ạ ộ ủ ộ ơ

c. Vi đi u khi nề ể

Đ i v i vi đi u khi n , chúng em s  d ng vi đi u khi n AT89C52 thu c h  viố ớ ề ể ử ụ ề ể ộ ọ  

đi u khi n MCS51 :ề ể

­ Đi n áp ho t đ ng: 4V ­ 5.5Vệ ạ ộ

­ Dòng đi n nuôi ệ vi đi u khi nề ể : 25mA

­ Dòng đ u ra c a các Port c  15mAầ ủ ỡ

II.  Nhi m v  và yêu c u kĩ thu t ệ ụ ầ ậ

Thi t k  m t m ch đi u khi n đ ng c  DC 5V v i các yêu c u quay thu n,ế ế ộ ạ ề ể ộ ơ ớ ầ ậ  quay ngược, và d ng h n.ừ ẳ

Th c hi n thao tác đi u ch nh các ch c năng trên thông qua các nút  n bao g mự ệ ề ỉ ứ ấ ồ  

5 phím b m đi u ch nh quay thu n n a bấ ề ỉ ậ ử ước, quay ngh ch n a bị ử ước 2 c p đ  ( tăngấ ộ  

và gi m ), d ng c p đ  quay. ả ừ ấ ộ Thông qua các nút  n cho phép ta có th  đi u ch nh đ ngấ ể ề ỉ ộ  

­ Tìm hi u th c t  các linh ki n, các ICể ự ế ệ

­ Vi t chế ương trình cho vi đi u khi n th c hi n thành công theo yêu c u đ  ra.ề ể ự ệ ầ ề

­ Tìm hi u các hể ướng phát tri n c a đ  tài, nâng cao ch t lể ủ ề ấ ượng c a h  th ng.ủ ệ ố

­ Chi phí cho h  th ng không quá cao, phù h p v i yêu c u kinh t ệ ố ợ ớ ầ ế

CH ƯƠ NG II: GI I THI U CHUNG V  CÁC NHÓM THI T B Ớ Ệ Ề Ế Ị  

TRONG THI T K  B  ĐI U KHI N Ế Ế Ộ Ề Ể

I Đ c đi m c a đ ng c  b ặ ể ủ ộ ơ ướ c

1 Khái ni m chungệ

Đ ng c  bộ ơ ước là lo i đ ng c  đi n đạ ộ ơ ệ ược dùng đ  bi n đ i các l nh cho dể ế ổ ệ ướ  i

d ng xung đi n thành s  d ch chuy n dút khoát v  góc quay hay đạ ệ ự ị ể ề ường th ng –nh  làẳ ư  

bướ ừc t ng bước mà không c n c m bi n ph n h i. ầ ả ế ả ồ

Đ ng c  bộ ơ ước đượ ức  ng d ng nhi u trong ngành t  đ ng hóa, chúng đụ ề ự ộ ượ ứ  c  ng

d ng trong các thi t b  c n đi u khi n chính xác. Ví d  : đi u khi n robot, đi u khi nụ ế ị ầ ề ể ụ ề ể ề ể  tiêu c  trong các thi t b  gia công c t g t, đi u khi n l p trính trong các thi t b  giaự ế ị ắ ọ ề ể ậ ế ị  công c t g t, đi u khi n các c  c u lái phắ ọ ề ể ơ ấ ương và chi u trong máy bay….ề

Trong công ngh  máy tính đ ng c  bệ ộ ơ ước đượ ử ục s  d ng cho các lo i   đĩa, máyạ ổ  in,…

Hình 2.1: Đ ng c  bộ ơ ước

V i nhi m v  và ch c năng nói trên, đ ng c  bớ ệ ụ ứ ộ ơ ước đòi h i nh ng yêu c u riêngỏ ữ ầ  

v  kĩ thu t , ngoài nh ng yêu c u chungề ậ ữ ầ

­ Làm vi c đ m b o khi có cu n dây đi u khi n ít nh tệ ả ả ộ ề ể ấ

­ Đ ng c  và c  b  đi u khi n đ i chi u có c u t o đ n gi nộ ơ ả ộ ề ể ổ ề ấ ạ ơ ả

Tùy theo c u t o đ ng c  bấ ạ ộ ơ ước có nh ng lo i nh :ữ ạ ư

a. Stator

      Hai b  ph n chính c a Stator là lõi thép (m ch t ) và dây qu n:ộ ậ ủ ạ ừ ấ

­ Lõi thép làm b ng các lá thép kĩ thu t đi n d p theo khuôn r i ghép l i d ngằ ậ ệ ậ ồ ạ ạ  hình tr  r ng, m t trong có phay rãnh. Trong rãnh là dây qu n máy đi n có thụ ỗ ặ ấ ệ ể 

là dây qu n 2 pha, 3 pha. Phía ngoài Stator có v  b ng nhôm ho c h p kim c aấ ỏ ằ ặ ợ ủ  nhôm, hai đ u Stator có 2 n p làm cùng v t li u v i v  và b t ch t v i v  Trênầ ắ ậ ệ ớ ỏ ắ ặ ớ ỏ  

n p máy có l p   tr c đ  đ  tr c quay c a Rotorắ ắ ổ ụ ể ỡ ụ ủ

­ Dây qu n Stator c a đ ng c  bấ ủ ộ ơ ước nam châm vĩnh c u là lo i dây đi n t , cóử ạ ệ ừ  

ti t di n hình tròn ho c hình ch  nh t. Dây qu n Stator đế ệ ặ ữ ậ ấ ược chia thành nhi uề  pha dây qu n, m i pha có m t t  b i dây, m i t  b i dây có W s  vòng dây vàấ ỗ ộ ổ ố ỗ ổ ố ố  

đượ ồc l ng vào c c t  c a Statorự ừ ủ

b. Rotor

Rotor c a đ ng c  bủ ộ ơ ước có c u t o thấ ạ ường không có răng c c t , đự ừ ượ ừc t  hóa vĩnh 

c u vuông góc v i tr c và đử ớ ụ ượ ồc l ng vào phía trong c a Stator. C c t  c a Rotorủ ự ừ ủ  

thường là 2 ho c 6 c c t  (N – S) xen k  nhau.ặ ự ừ ẽ

3. Nguyên lý ho t đ ng và các ch  đ  ho t đ ngạ ộ ế ộ ạ ộ

a  Nguyên lý ho t đ ngạ ộ

       Khác v i đ ng c  đ ng b  bình thớ ộ ơ ồ ộ ường, rotor c a đ ng c  bủ ộ ơ ước không có cu nộ  dây kh i đ ng mà nó đở ộ ược kh i đ ng b ng phở ộ ằ ương pháp t n s  Rotor c a đ ng cầ ố ủ ộ ơ 

bước có th  kích thích (rotor tích c c) ho c không để ự ặ ược kích thích (rotor th  đ ng).ụ ộ  

Đ ng c  bộ ơ ước không quay theo c  ch  thông thơ ế ường, chúng quay theo t ng bừ ước nên 

có đ  chính xác r t cao v  m t đi u khi n. Đ ng c  bộ ấ ề ặ ề ể ộ ơ ước làm vi c nh  các bệ ờ ộ chuy n m ch đi n t  đ a các tính hi u đi u khi n vào stato theo th  t  và m t t n sể ạ ệ ử ư ệ ề ể ứ ự ộ ầ ố 

nh t đ nh. T ng s  góc quay c a rotor tấ ị ổ ố ủ ương  ng v i s  l n chuy n m ch, cũng nhứ ớ ố ầ ể ạ ư chi u quay và t c đ  c a rotor ph  thu c vào th  t  chuy n đ i và t n s  chuy n đ iề ố ộ ủ ụ ộ ứ ự ể ổ ầ ố ể ổ

II Các ch  đ  ho t đ ngế ộ ạ ộ

Ch  đ  full stepế ộ

Đ ng c  bộ ơ ước tiêu chu n có rotor 200 răng, ho c 200 full step cho m i tr c xoayẩ ặ ỗ ụ  

c a đ ng c  Chia 200 bủ ộ ơ ước cho 360 s  đẽ ược m t góc full step 1,8. Thông thộ ường, chế 

đ  full step độ ược th c hi n b ng cách ti p đi n theo th  t  liên ti p theo s  ch nự ệ ằ ế ệ ứ ự ế ố ẵ  

cu n dây ho c s  l  cu n dây, trong khi duy trì dòng thay đ i. V  c  b n m i đ u vàoộ ặ ố ẻ ộ ổ ề ơ ả ỗ ầ  

t  trình đi u khi n từ ề ể ương đương m t bộ ước

Ch  đ  half step ế ộ

Half step đ n gi n ch  có nghĩa là đ ng c  quay   400 bơ ả ỉ ộ ơ ở ước m i vòng. Trong chỗ ế 

đ  này, m t trong nh ng cu n dây độ ộ ữ ộ ược ti p đi n và sau đó hai cu n dây đế ệ ộ ược ti pế  

đi n thay phiên (đây đệ ược c p đi n theo th  t  s  l  cu n dây r i t i s  ch n cu nấ ệ ứ ự ố ẻ ộ ồ ớ ố ẵ ộ  dây ho c ngặ ượ ạc l i), làm tr c quay   n a kho ng cách ho c 0,9.ụ ở ử ả ặ

III T ng quan v  h  vi đi u khi n 8051 ổ ề ọ ề ể

IV Tóm t t l ch s  8051ắ ị ử

Vào năm 1981. Hãng Intel gi i thi u m t s  b  vi đi u khi n đớ ệ ộ ố ộ ề ể ược g i là 8051.ọ  

B  vi đi u khi n này có 128 byte RAM, 4K byte ROM trên chíp, hai b  đ nh th i, m tộ ề ể ộ ị ờ ộ  

c ng n i ti p và 4 c ng (đ u r ng 8 bit) vào ra t t c  đổ ố ế ổ ề ộ ấ ả ược đ t trên m t chíp. Lúc  yặ ộ ấ  

nó được coi là m t “h  th ng trên chíp”. 8051 là m t b  x  lý 8 bit có nghĩa là CPU chộ ệ ố ộ ộ ử ỉ 

có th  làm vi c v i 8 bit d  li u t i m t th i đi m. D  li u l n h n 8 bit để ệ ớ ữ ệ ạ ộ ờ ể ữ ệ ớ ơ ược chia ra thành các d  li u 8 bit đ  cho x  lý. 8051 có t t c  4 c ng vào ­ ra I/O m i c ng r ngữ ệ ể ử ấ ả ổ ỗ ổ ộ  

8 bit. M c dù 8051 có th  có m t ROM trên chíp c c đ i là 64 K byte, nh ng các nhàặ ể ộ ự ạ ư  

s n xu t lúc đó đã cho xu t xả ấ ấ ưởng ch  v i 4K byte ROM trên chíp. Đi u này s  đỉ ớ ề ẽ ượ  cbàn chi ti t h n sau này.ế ơ

8051 đã tr  nên ph  bi n sau khi Intel cho phép các nhà s n xu t khác s n xu tở ổ ế ả ấ ả ấ  

và bán b t k  d ng bi n th  nào c a 8051 mà h  thích v i đi u ki n h  ph i đ  mãấ ỳ ạ ế ế ủ ọ ớ ề ệ ọ ả ể  

l i tạ ương thích v i 8051. Đi u này d n đ n s  ra đ i nhi u phiên b n c a 8051 v iớ ề ẫ ế ự ờ ề ả ủ ớ  các t c đ  khác nhau và dung lố ộ ượng ROM trên chíp khác nhau được bán b i h n n aở ơ ử  các nhà s n xu t.ả ấ   Đi u này quan tr ng là m c dù có nhi u bi n th  khác nhau c aề ọ ặ ề ế ể ủ  

8051 v  t c đ  và dung lề ố ộ ương nh  ROM trên chíp, nh ng t t c  chúng đ u tớ ư ấ ả ề ươ  ng

thích v i 8051 ban đ u v  các l nh. Đi u này có nghĩa là n u ta vi t chớ ầ ề ệ ề ế ế ương trình c aủ  mình cho m t phiên b n nào đó thì nó cũng s  ch y v i m i phiên b n b t k  khác màộ ả ẽ ạ ớ ọ ả ấ ỳ  không phân bi t nó t  hãng s n xu t nào.ệ ừ ả ấ

3216

Hình 2.3: B  trí bên trong c a s  đ  kh i 8051 ố ủ ơ ồ ố

VII T ng quan v  vi đi u khi n AT89C52 ổ ề ề ể

1 Vi đi u khi n AT89C52 ề ể

AT89C52 là   h   IC   vi   đi u   khi n   do   hãng   Atmel   s n   xu t   Các   s nọ ề ể ả ấ ả  

ph mẩ  AT89C52 thích h p cho nh ng  ng d ng đi u khi n. Vi c x  lý trên byte vàợ ữ ứ ụ ề ể ệ ử  các toán s  h c   c u trúc d  li u nh  đố ọ ở ấ ữ ệ ỏ ược th c hi n b ng nhi u ch  đự ệ ằ ề ế ộ truy 

xu t d  li uấ ữ ệ  nhanh trên RAM n i. Nó cung c p nh ng h  tr  m  r ng trên chipộ ấ ữ ổ ợ ở ộ  dùng cho nh ng bi n m t bit nh  là ki u d  li u riêng bi t cho phép qu n lý vàữ ế ộ ư ể ữ ệ ệ ả  

ki m tra bit tr c ti p trong h  th ng đi u khi n.ể ự ế ệ ố ề ể

Hình 2.4 : Vi đi u khi n AT89C52ề ể

2 Đ c tính c a AT89C52ặ ủ

Chíp   AT89C51   ch a   trên   60000   Transistor  bao   g m   4Kbyte   ROM,   128Byteứ ồ  RAM, 32 đường xu t nh p, 1 Port n i ti p và 2 b  đ nh th i 16 bit. M t s  lấ ậ ố ế ộ ị ờ ộ ố ượ  ng

m ch đáng chú ý trong IC đ n. Các thành viên m i đạ ơ ớ ược thêm vào cho h  MCS­51ọ  

và các bi n th  này g n nh  có g p đôi các đ c tr ng này. T p đoàn Seimens,ế ể ầ ư ấ ặ ư ậ  ngu n s n xu t th  hai các b  vi đi u khi n thu c h  MCS­50 cung c p Chípồ ả ấ ứ ộ ề ể ộ ọ ấ  SAB80515, m t c i ti n c a 8051 ch a trong m t v  68 chân, có 6 Port xu t nh pộ ả ế ủ ứ ộ ỏ ấ ậ  8­bit, 13 ngu n t o ra ng t và m t b  bi n đ i A/D 8­bit v i 8 kênh ngõ vào. Hồ ạ ắ ộ ộ ế ổ ớ ọ 

8051 là m t trong nh ng b  vi đi u khi n 8­bit m nh và linh ho t nh t, đã trộ ữ ộ ề ể ạ ạ ấ ở thành b  vi đi u khi n hàng đ u trong nh ng năm g n đây.ộ ề ể ầ ữ ầ

­ C  th  vi đi u khi n AT89C51 là 1 IC có tích h p trên đó h  vi x  lí.ụ ể ề ể ợ ệ ử

­  IC AT98C51 có 40 chân. 

­ 4KB ROM trong và có th  ghi xoá để ược 1000 l n. ầ

­ D i t n s  ho t đ ng t  0MHz   24MHz.ả ầ ố ạ ộ ừ →

­ 128x8 bit RAM trong. 

­ 4 C ng vào ra 8 bit. ổ

­ 2 B  đ nh th i 16 bit.ộ ị ờ

­ Có 6 nguyên nhân ng t. ắ

­ Có th  l p trình để ậ ược qua c ng n i ti p.ổ ố ế

­ 210 bit được đ a ch  hoá. ị ỉ

­ Giao ti p n i ti p.ế ố ế

3 S  đ  chân và ch c năng các chân c a AT89C52ơ ồ ứ ủ

Hình 2.5: S  đ  chân c a AT89C52ơ ồ ủ

­ PORT 0 : N m trên các chân t  32 đ n 39 có 2 công d ng. Trong các thi t k  cóằ ừ ế ụ ế ế  

t i thi u thành ph n thì Port 0 đố ể ầ ược s  d ng làm nhi m v xu t/nh p. Trongử ụ ệ ụ ấ ậ  các thi t k  l n h n có b  nh  ngoài, Port 0 tr  thành Bus đ a ch  và Bus d  li uế ế ớ ơ ộ ớ ở ị ỉ ữ ệ  

đa h p ợ

­ PORT 1 : N m trên các chân 1 đ n 8, ch  có m t c ng d ng là đ gao ti p v iằ ế ỉ ộ ộ ụ ể ế ớ  thi t b  ngoài khi có yêu c u. ế ị ầ

­ PORT 2 : N m trên các chân 21 đ n 28 có 2 công d ng ho c làm nhi m vằ ế ụ ặ ệ ụ 

xu t/nh p ho c là Byte đ a ch  cao c a BUS đ a ch  16 bit cho các thi t k  cóấ ậ ặ ị ỉ ủ ị ỉ ế ế  nhi u h n 256Byte b  nh  d  li u ngoài. ề ơ ộ ớ ữ ệ

­ PORT 3 : N m trên các chân 10 đ n 17 có 2 công d ng. m t là ch c năngằ ế ụ ộ ứ  

xu t/nh p bình thấ ậ ường còn khi không ho t đ ng xu t nh p các chân c a PORTạ ộ ấ ậ ủ  

3 có nhi u ch c năng riêng C  th  các ch c năng c a các chân   PORT 3 nhề ứ ụ ể ứ ủ ở ư sau :

Bit Tên Đ a Ch  Bitị ỉ Ch c năngứ

P3.0 RxD B0H Nh n d  li u c a Port n i ti pậ ữ ệ ủ ố ế

P3.1 TxD B1H Phát d  li u c a Port n i ti pữ ệ ủ ố ế

P3.2 INT 0 B2H Ngõ vào ng t ngoài 0ắ

P3.3 INT 1 B3H Ngõ vào ng t ngoài 1ắ

P3.4 T 0 B4H Ngõ vào c a b  đ nh th i/ đ m 0ủ ộ ị ờ ế

P3.5 T 1 B5H Ngõ vào c a b  đ nh th i/ đ m 1ủ ộ ị ờ ế

P3.6 WR B6H Đi u khi n ghi b  nh  d  li u ngoàiề ể ộ ớ ữ ệ

P3.7 RD B7H Đi u khi n đ c b  nh  d  li u ngoàiề ể ọ ộ ớ ữ ệ

B ng 2.2: Các ch c năng c a PORT 3ả ứ ủ

­ Chân cho phép b  nh  chộ ớ ương trình PSEN  

8051 Cung c p cho ta 4 tín hi u đi u khi n BUS. Tín hi u cho phép b  nhấ ệ ề ể ệ ộ ớ 

chương trình PSEN  (Program Store Enable) là tín hi u xu t trên chân 29. Đây là tínệ ấ  

hi u đi u khi n cho phép ta truy xu t b  nh  chệ ề ể ấ ộ ớ ương trình ngoài. Chân này thườ  ng

được n i v i chân cho phép xu t OE ( Output Enable) c a EPROM ho c ROM đ  choố ớ ấ ủ ặ ể  phép đ c các Byte l nh. ọ ệ

Tín hi u PSEN    m c Logic 0 trong su t th i gian tìm n p l nh, các mã nhệ ở ứ ấ ờ ạ ệ ị phân c a chủ ương trình hay mã thao tác (Opcode) được đ c t EPROM qua BUS d  li uọ ừ ữ ệ  

và được ch t vào thanh ghi IR c a 8051 đ  đố ủ ể ược gi i mã. ả

Khi th c thi m t chự ộ ương trình ch a   ROM n i PSEN   đứ ở ộ ược duy trì   m cở ứ  Logic tích c c 1.ự

­ Chân cho phép ch t đ a ch  ALE. ố ị ỉ

Chân này n m trên chân 30 c a 8051 là chân xu t tín hi u cho phép ch t đ a chằ ủ ấ ệ ố ị ỉ ALE (Address Latch Enable) đ  gi i đa h p. Bus d  li u và Bus đ a ch  Khi Port 0ể ả ợ ữ ệ ị ỉ  

đượ ử ục s  d ng làm Bus đ a ch /d  li u đa h p chân ALE xu t tín hi u đ  ch t đ a chị ỉ ữ ệ ợ ấ ệ ể ố ị ỉ ( Byte th p c a đ a ch  16bit) vào m t thanh ghi ngoài trong su t 1/2 đ u chu k  bấ ủ ị ỉ ộ ố ầ ỳ ộ 

nh  Sau khi đi u này đã đớ ề ược th c hi n các chân c a Port 0 s  xu t nh p d  li u h pự ệ ủ ẽ ấ ậ ữ ệ ợ  

l  trong su t 1/2 th 2 c a chu k  b  nh  ệ ố ứ ủ ỳ ộ ớ

Tín hi u ALE có t n s  b ng 1/6 t n s  c a m ch dao đ ng bên trong vi đi uệ ầ ố ằ ầ ố ủ ạ ộ ề  khi n và có th  để ể ược dùng làm xung Clock cho ph n còn l i c a h th ng. N u m chầ ạ ủ ệ ố ế ạ  dao đ ng có t n s  12MHz, tín hi u ALE có t n s 2MHz. Ngo i l  duy nh t là trongộ ầ ố ệ ầ ố ạ ệ ấ  

th i gian th c thi l nh MOVX, m t xung ALE s  b  b  qua. Chân ALE còn đờ ự ệ ộ ẽ ị ỏ ược dùng 

đ  nh n xung ngõ vào l p trình cho EPROM trên CHIP đ i v i các phiên b n c a 8051ể ậ ậ ố ớ ả ủ  

có EPROM này

­ Chân truy xu t ngoài EA. ấ

Ngõ vào này   chân 31 có th đở ể ược n i v i ngu n +5V (Logic 1) ho c GNDố ớ ồ ặ  (Logic 0). N u chân này n i lên 5V , 8051/8052 th c thi chế ố ự ương trình trong ROM 

n i( chộ ương trình nh  h n 4K/8K). N u chân này n i v i GND ( và chân PSEN cũng ỏ ơ ế ố ớ ở 

m c Logic 0), chứ ương trình c n th c thi ch a   b  nh  ngoài. Đ i v i 8031/8032 chânầ ự ứ ở ộ ớ ố ớ  

EA ph i   m c Logic 0 vì chúng không có b  nh  chả ở ứ ộ ớ ương trình trên CHIP. N u chânế  

EA   m c Logic 0 đ i v i 8051/8052, ROM n i bên trong CHIP đở ứ ố ớ ộ ược vô hi u hoá vàệ  

chương trình c n th c thi ch a   EPROM bên ngoài. ầ ự ứ ở

Các phiên b n EPROM c a 8051 còn s  d ng chân EA làm chân nh n đi n ápả ủ ử ụ ậ ệ  

c p ngu n 21VPP cho vi c l p trình EPROM n i ( N p EPROM). ấ ồ ệ ậ ộ ạ

­ Chân RESET ( RST). 

Ngõ vào RST   chân 9 là ngõ vào xoá chính (Master reset) c a 8051 dùng đở ủ ể thi t l p l i tr ng thái ban đ u cho h  th ng hay còn g i t t là Reset h  th ng. Khiế ậ ạ ạ ầ ệ ố ọ ắ ệ ố  ngõ vào này được treo   m c Logic 1 t i thi u hai chu k  máy , các thanh ghi bên trongở ứ ố ể ỳ  

c a 8051 đủ ược n p các giá tr  thích h p cho vi c kh i đ ng l i h  th ng.ạ ị ợ ệ ở ộ ạ ệ ố

­ Các chân th ch anh XTAL 1 và XTAL 2.ạ

N m trên chân 18 và 19 c a  CHIP, 2 chân này đằ ủ ược dùng đ  n i v i th ch anhể ố ớ ạ  ngoài nh m tái t o dao đ ng và xác đ nh t n s  làm vi c cho m ch dao đ ng   bênằ ạ ộ ị ầ ố ệ ạ ộ ở  trong CHIP. K t h p v i th ch anh có thêm 2 t  g m đ   n đ nh t n s  dao đ ng. T nế ợ ớ ạ ụ ố ể ổ ị ầ ố ộ ầ  

s  danh đ nh c a th ch anh là 12MHz cho h u h t các CHIP c a h  MCS – 51.ố ị ủ ạ ầ ế ủ ọ

I H  th ng nút b m ệ ố ấ

Đi u khi n ngoài: Đ  đi u khi n chi u quay  và các ch  đ  c a đ ng cề ể ể ề ể ề ế ộ ủ ộ ơ 

bướ ởc,   đây chúng em s  d ng phím b m nh  sau:ử ụ ấ ư

Hình 2.6: S  đ  phím nh n trên ph n m mơ ồ ấ ầ ề

Các phím b m s  d ng có ấ ử ụ

Phím B1: ch  đ  Quay thu n n a bế ộ ậ ử ước Phím B2: ch  đ  ế ộ Quay ngh ch n a bị ử ước, Phím B3: phím Tăng t c ố cho đ ng c  bộ ơ ướcPhím B4: phím Gi m t c cho ả ố đ ng c  ộ ơ  bước 

­ Tìm hi u th c t  các linh ki n, các ICể ự ế ệ

­ Vi t chế ương trình cho vi đi u khi n th c hi n thành công theo yêu c u đ  ra.ề ể ự ệ ầ ề

­ Tìm hi u các hể ướng phát tri n c a đ  tài, nâng cao ch t lể ủ ề ấ ượng c a h  th ng.ủ ệ ố

­ Chi phí cho h  th ng không quá cao, phù h p v i yêu c u kinh t ệ ố ợ ớ ầ ế

II Tìm hi u v  LCD ể ề

Ngày nay thi t b  hi n th  LCD ( Liquid Crystal Display) đế ị ể ị ượ ử ục s  d ng trong r tấ  nhi u các  ng d ng c a vi đi u khi n. LCD có r t nhi u  u đi m so v i các d ngề ứ ụ ủ ề ể ấ ề ư ể ớ ạ  

hi n th  khác: Nó có kh  năng hi n th  kí t  đa d ng, tr c quan (ch , s  và kí t  để ị ả ể ị ự ạ ự ữ ố ự ồ 

h a), d  dàng đ a vào m ch  ng d ng theo nhi u giao th c giao ti p khác nhau, t nọ ễ ư ạ ứ ụ ề ứ ế ố  

r t ít tài nguyên h  th ng và giá thành r ấ ệ ố ẻ

Chân n i đ t cho LCD, khi thi t k  m ch ta n i chân này v i GNDố ấ ế ế ạ ố ớ  

c a m ch đi u khi nủ ạ ề ể

+ Logic “0”: Bus DB0­DB7 s  n i v i thanh ghi l nh IR c a LCD (ẽ ố ớ ệ ủ ở 

ch  đ  “ghi” ­ write) ho c n i v i b  đ m đ a ch  c a LCD (  chế ộ ặ ố ớ ộ ế ị ỉ ủ ở ế 

đ  “đ c” ­ read)ộ ọ+ Logic “1”: Bus DB0­DB7 s  n i v i thanh ghi d  li u DR bênẽ ố ớ ữ ệ  trong LCD

Chân ch n ch  đ  đ c/ghi (Read/Write). N i chân R/W v i logic “0”ọ ế ộ ọ ố ớ