Thiết kế chế tạo mạch đồng hồ sử dụng vi xử lý 8051

Mục Lục KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN 3 DANH MỤC HÌNH VẼ 7 DANH MỤC BẢNG BIỂU 8 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 10 1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 10 1.1 Lý do chọn đề tài. 10 1.2 Những sản phẩm đang có trên thị trường 10 1.3 Ưu điểm và nhược điểm của đề tài 10 1.4 Phương pháp thiết kế 11 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC LINH KIỆN 12 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI XỬ LÝ 8051 12 2.1.1 Tổng quan về vi điều khiển 12 2.1.2. Sơ đồ chân tín hiệu AT89C51. 13 2.1.3. Các thanh ghi có chức năng đặc biệt 15 2.1.3.10. Thanh ghi PCON 18 2.2 CÁC TIÊU CHUẨN LỰA CHỌN BỘ VI ĐIỀU KHIỂN 22 2.1. Tiêu chuẩn đầu tiên 22 2.2. Tiêu chuẩn thứ hai 22 2.3. Tiêu chuẩn thứ ba 22 2.3. LED 7 ĐOẠN VÀ LED ĐƠN 23 2.3.1.Các khái niệm cơ bản 23 2.3.2. Kết nối với vi điều khiển 25 2.4. GIAO TIẾP VI ĐIỀU KHIỂN VỚI LED 7 ĐOẠN 27 2.4.1. Khối giải mã 27 2.5. Transistor 29 2.5.1 Giới thiệu transistor 29 2.5.2 Cấu tạo Transistor 29 2.5.3 Phân loại Transistor 30 2.5.4 Chức năng 30 2.5.5 Vùng hoạt động 31 2.6. IC ổn áp LM7805 31 2.6.1 Giới thiệu về ic ổn áp 31 2.6.2 Cấu tạo 32 2.7. Thạch anh 33 2.7.1 Giới thiệu chung về Thạch Anh 33 2.7.2 Cách thức hoạt động của thạch anh 33 2.8 Tụ hóa 34 2.8.1 Giới thiệu về tụ hóa 34 2.8.2 Ký hiệu của tụ hóa 35 2.8.3 Cấu tạo 35 3.1Mạch dao động và mạch Reset: 36 3.1.1Mạch dao động 36 3.1.2.Mạch Reset 37 3.1.3.Mạch hiển thị đếm bằng LED 7 đoạn 37 3.1.4Mạch hiển thị LED đơn 38 3.2.Sơ đồ kết nối các khối: 40 3.2.1. Khối nút bấm 40 3.2.2. Khối nguồn 40 3.2.3.Khối vi xử lý 41 3.2.4 Khối hiển thị 41 3.3. Lưu đồ thuật toán: 42 3.4. Chương trình điều khiển: 43 3.5 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 48 3.6 Sơ đồ mạch in 49 3.7 Sơ đồ mặt linh kiện 3D 49 3.8 Sản phẩm thực tế 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 PHỤ LỤC 53 LỜI CẢM ƠN Qua một thời gian thực hiện, đến nay đề tài: “Thiết kế chế tạo mạch Đồng Hồ sử dụng vi xử lý 8051” đã được hoàn thành. Trong thời gian thực hiện, em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ quý báu của các cá nhân, tập thể. Em xin chân thành cảm ơn tới thầy Lý Văn Đạt đã hướng dẫn, giúp đỡ em tận tình trong quá trình thực hiện đồ án. Em xin cảm ơn các thầy, cô giáo, lãnh đạo Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên, đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành đồ án. Cuối cùng em xin được bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, đã động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành nội dung đồ án. Hưng Yên, ngày ..... tháng ..... năm 2018   DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Sơ đồ chân chủa vi điều khiển 8051 15 Hình 2.2 Các kiểu mắc led 7 thanh 25 Hình 2.3 Cấu tạo bên trong 2 loại led 7 thanh 26 Hình 2.4 Hình ảnh transistor 31 Hình 2.5 Các loại Transistor thông dụng 31 Hình 2.6 Vùng hoạt động của Trasistor 32 Hình 2.7 Hình ảnh thực tế ic ổn áp 7805 33 Hình 2.8 Cấu tạo của ic ổn áp 34 Hình 2.9 Hình ảnh thực tế thạch anh dao động 35 Hình 2.10 Hình ảnh thực tế 36 Hình 2.11 Ký hiệu của tụ hóa trong mạch điện 36 Hình 2.12 Cấu tạo bên trong của tụ hóa 37 Hình 3.1 Mạch dao động và mạch Reset 38 Hình 3.2 Hình dạng thạch anh 38 Hình 3.3 Hình dạng điện trở thanh 39 Hình 3.4 Sơ đồ mạch hiển thị 40 Hình 3.5 Mạch hiển thị trạng thái thiết lập 41 Hình 3.6 Mạch hiển thị trạng thái second 41 Hình 3.7 Khối nút Bấm 42 Hình 3.8 Khối nguồn 5V 42 Hình 3.9 Khối vi xử lý 43 Hình 3.10 Khối hiển thị lên led 7 thanh và led đơn 43 Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 50 Hình 3.12 Sơ đồ mạch in PCB 51 Hình 3.13 Mặt linh kiện 3D 51   DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các đặc tính của AT89C51 đầu tiên. 14 Bảng 2.2 Địa chỉ, ý nghĩa và giá trị của các SFR sau khi Reset 16 Bảng 2.3 Chân băng thanh ghi 19 Bảng 2.4 Chân Mode trong SCON 22 Bảng 2.5 Mã hiển thị led 7 đoạn( led 7 đoạn anot chung: led đơn sáng ở mức 0) 27 Bảng 2.6 Mã hiển thị led 7 đoạn dành cho led 7 đoạn canot chung(các led đơn sáng ở mức 1) 27 Bảng 2.7 Bảng hiển thị led 7 thanh chung anode đầu vào BCD 30 Bảng 2.8 Thông số chính của ổn áp 7805 34   LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay hệ thống điện tử rất đa dạng và đang dần thay thế các công việc hang ngày của con người từ những công việc đơn giản đến phức tạp như điều khiển tín hiệu đèn giao thông , đo tốc độ động cơ hay các đồng hồ số .Các hệ thống này có thể thiết kế theo hệ thống tương tự hoặc hệ thống số. Tuy nhiên trong các hệ thống điện tử thông minh hiện nay người ta thường sử dụng hệ thống số mang lại đó là: độ tin cậy cao, giá thành thấp, dễ dàng thiết kế, lắp đặt và vận hành… Để làm được điều đó, chúng ta phải có kiến thức về môn kỹ thuật số, hiểu được cấu trúc và chức năng của một số IC số, mạch giải mã, các cổng logic và một số kiến thức về các linh kiện điện tử. Sau một thời gian học và tìm hiểu các tài liệu về môn kỹ thuật số , với sự giảng dạy, hướng dẫn nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn Thầy giáo Lý Văn Đạt, em đã hoàn thành xong đề tài:” Thiết kế mạch đồ hồ số báo giờ ” Do kiến thức và trình độ năng lục còn hạn chế nên việc thực hiện đề tài này không thể tránh được thiếu sót, kinh mong nhận được sự thông cảm và góp ý của thầy giáo Nhóm em xin chân thành cảm ơn Hưng Yên, ngày …… tháng ……. năm 2020   Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lý do chọn đề tài. Ngày nay trong cuộc sống của chúng ta đang ngày càng hiện đại hóa ,mọi đồ vật đều chuyển sang hệ số ,để bắt kịp với thời đại chúng ta cần phải học hỏi tìm tòi để nhanh chóng tiếp cận , không chỉ những thiết bị trong ngành công nghiệp mà trong hộ gia đình hay bất cứ một lĩnh vực nào đó cần đến việc quản lý thời gian sao cho chính xác nhỏ gọn và hiện đại , nếu ngày trước việc tìm 1 chiếc đồng hồ kim là dễ dàng và thuận tiện nhưng ngày nay chúng trở nên cồng kềnh và luôn phải thay pin mỗi khi hết và điều quan trọng là chúng không rõ và thuận tiện hơn là 1 chiếc đồng hồ được thiết kế hiện đại sử dụng vi xử lý , Những chiếc đồn ghồ dungf vi xử lý giúp chúng ta quản lý thời gian 1 cách chính xác mà không có bất cứ trục trặc nào , dễ dàng lắp đặt sửa chữa và bảo trì , điều đặc biệt là chúng nhỏ gọn và cực kì hiện đại ,vì vậy đề tài này sẽ giúp chúng ta tìm hiểu và tiếp cận gần hơn đến thế giới kỹ thuật số thông qua đề tài này . 1.2 Những sản phẩm đang có trên thị trường Mặc dù trên thi trường có rất nhiều mẫu mã khác nhau và giá thành cũng theo đó mà có hang loạt những giá cao có ,nhỏ lẻ có nhưng chúng chưa tiếp cận được với mọi người vì hầu hết giá thành của những chiếc đồng hồ này là khá đắt ,tính tự động không cao nổi bật cho điều này là một khi hỏng chúng ta phải thay thế chúng hay phải vứt bỏ đi chỉ vì các hãng đang đánh bản quyền cho chính sản phẩm của mình ,tuy vậy là tốt nhưng trong đó có nhiều nhược điểm , chính vì vậy dù nhiều sản phẩm đang được bán rất rộng dãi nhưng khó có thể tiếp cận với mọi người , nhưng với sản phẩm đồng hồ này vô cùng đơn giản , thời gian chính xác , dễ dàng thay thế và viết chương trình hay bao dường thay thế , độ tự động cao nếu thiết kế them nguồn dự phòng cho chúng 1.3 Ưu điểm và nhược điểm của đề tài 1.1.1. Ưu điểm Đề tài này là thiết kế về đồng hồ số ,chính vì vậy xoay quanh vấn đề này chính là việc thiết kế đồng hồ sao cho mọi người ai cũng có thể làm được , mang tính sáng tạo ,chuyên nghiệp nhưng không mất đi sự hiện đại của chúng , đồng hồ số này được thiết kế hoàn toàn bằng vi xử lý , không sử dụng ic số , sử dụng bằng những linh kiện dễ dàng tìm kiếm , dễ dàng thay thế khi bị hỏng , giá thành rẻ , tính tiện lợi không kém những đồng hồ đắt tiền

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Hưng Yên, ngày tháng năm 2020

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Lý Văn Đạt

Mục Lục

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN 3

DANH MỤC HÌNH VẼ 7

DANH MỤC BẢNG BIỂU 8

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 10

1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 10

1.1 Lý do chọn đề tài 10

1.2 Những sản phẩm đang có trên thị trường 10

1.3 Ưu điểm và nhược điểm của đề tài 10

1.4 Phương pháp thiết kế 11

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC LINH KIỆN 12

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI XỬ LÝ 8051 12

2.1.1 Tổng quan về vi điều khiển 12

2.1.2 Sơ đồ chân tín hiệu AT89C51 13

2.1.3 Các thanh ghi có chức năng đặc biệt 15

2.1.3.10 Thanh ghi PCON 18

2.2 CÁC TIÊU CHUẨN LỰA CHỌN BỘ VI ĐIỀU KHIỂN 22

2.1 Tiêu chuẩn đầu tiên 22

2.2 Tiêu chuẩn thứ hai 22

2.3 Tiêu chuẩn thứ ba 22

2.3 LED 7 ĐOẠN VÀ LED ĐƠN 23

2.3.1.Các khái niệm cơ bản 23

2.3.2 Kết nối với vi điều khiển 25

2.4 GIAO TIẾP VI ĐIỀU KHIỂN VỚI LED 7 ĐOẠN 27

2.4.1 Khối giải mã 27

2.5 Transistor 29

2.5.1 Giới thiệu transistor 29

2.5.2 Cấu tạo Transistor 29

2.5.3 Phân loại Transistor 30

2.5.4 Chức năng 30

2.5.5 Vùng hoạt động 31

2.6 IC ổn áp LM7805 31

2.6.1 Giới thiệu về ic ổn áp 31

2.6.2 Cấu tạo 32

2.7 Thạch anh 33

2.7.1 Giới thiệu chung về Thạch Anh 33

2.7.2 Cách thức hoạt động của thạch anh 33

2.8 Tụ hóa 34

2.8.1 Giới thiệu về tụ hóa 34

2.8.2 Ký hiệu của tụ hóa 35

2.8.3 Cấu tạo 35

3.1Mạch dao động và mạch Reset: 36

3.1.1Mạch dao động 36

3.1.2.Mạch Reset 37

3.1.3.Mạch hiển thị đếm bằng LED 7 đoạn 37

3.1.4Mạch hiển thị LED đơn 38

3.2.Sơ đồ kết nối các khối: 40

3.2.1 Khối nút bấm 40

3.2.2 Khối nguồn 40

3.2.3.Khối vi xử lý 41

3.2.4 Khối hiển thị 41

3.3 Lưu đồ thuật toán: 42

3.4 Chương trình điều khiển: 43

3.5 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 48

3.6 Sơ đồ mạch in 49

3.7 Sơ đồ mặt linh kiện 3D 49

3.8 Sản phẩm thực tế 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

PHỤ LỤC 53

LỜI CẢM ƠN

Qua một thời gian thực hiện, đến nay đề tài: “Thiết kế chế tạo mạch Đồng

Hồ sử dụng vi xử lý 8051” đã được hoàn thành Trong thời gian thực hiện, em đã

nhận được rất nhiều sự giúp đỡ quý báu của các cá nhân, tập thể

Em xin chân thành cảm ơn tới thầy Lý Văn Đạt đã hướng dẫn, giúp đỡ em tận tình trong quá trình thực hiện đồ án Em xin cảm ơn các thầy, cô giáo, lãnh đạo Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên, đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn

thành đồ án

Cuối cùng em xin được bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, đã động viên và

giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành nội dung đồ án

Hưng Yên, ngày tháng năm 2018

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ chân chủa vi điều khiển 8051 15

Hình 2.2 Các kiểu mắc led 7 thanh 25

Hình 2.3 Cấu tạo bên trong 2 loại led 7 thanh 26

Hình 2.4 Hình ảnh transistor 31

Hình 2.5 Các loại Transistor thông dụng 31

Hình 2.6 Vùng hoạt động của Trasistor 32

Hình 2.7 Hình ảnh thực tế ic ổn áp 7805 33

Hình 2.8 Cấu tạo của ic ổn áp 34

Hình 2.9 Hình ảnh thực tế thạch anh dao động 35

Hình 2.10 Hình ảnh thực tế 36

Hình 2.11 Ký hiệu của tụ hóa trong mạch điện 36

Hình 2.12 Cấu tạo bên trong của tụ hóa 37

Y Hình 3.1 Mạch dao động và mạch Reset 38

Hình 3.2 Hình dạng thạch anh 38

Hình 3.3 Hình dạng điện trở thanh 39

Hình 3.4 Sơ đồ mạch hiển thị 40

Hình 3.5 Mạch hiển thị trạng thái thiết lập 41

Hình 3.6 Mạch hiển thị trạng thái second 41

Hình 3.7 Khối nút Bấm 42

Hình 3.8 Khối nguồn 5V 42

Hình 3.9 Khối vi xử lý 43

Hình 3.10 Khối hiển thị lên led 7 thanh và led đơn 43

Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 50

Hình 3.12 Sơ đồ mạch in PCB 51

Hình 3.13 Mặt linh kiện 3D 51

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Các đặc tính của AT89C51 đầu tiên 14

Bảng 2.2 Địa chỉ, ý nghĩa và giá trị của các SFR sau khi Reset 16

Bảng 2.3 Chân băng thanh ghi 19

Bảng 2.4 Chân Mode trong SCON 22

Bảng 2.5 Mã hiển thị led 7 đoạn( led 7 đoạn anot chung: led đơn sáng ở mức 0) 27

Bảng 2.6 Mã hiển thị led 7 đoạn dành cho led 7 đoạn canot chung(các led đơn sáng ở mức 1) 27

Bảng 2.7 Bảng hiển thị led 7 thanh chung anode đầu vào BCD 30

Bảng 2.8 Thông số chính của ổn áp 7805 34

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay hệ thống điện tử rất đa dạng và đang dần thay thế các công việc hang ngàycủa con người từ những công việc đơn giản đến phức tạp như điều khiển tín hiệu đèngiao thông , đo tốc độ động cơ hay các đồng hồ số Các hệ thống này có thể thiết kếtheo hệ thống tương tự hoặc hệ thống số Tuy nhiên trong các hệ thống điện tử thôngminh hiện nay người ta thường sử dụng hệ thống số mang lại đó là: độ tin cậy cao,giá thành thấp, dễ dàng thiết kế, lắp đặt và vận hành… Để làm được điều đó, chúng

ta phải có kiến thức về môn kỹ thuật số, hiểu được cấu trúc và chức năng của một số

IC số, mạch giải mã, các cổng logic và một số kiến thức về các linh kiện điện tử Sau một thời gian học và tìm hiểu các tài liệu về môn kỹ thuật số , với sự giảng

dạy, hướng dẫn nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn Thầy giáo Lý Văn Đạt, em đã hoàn thành xong đề tài:” Thiết kế mạch đồ hồ số báo giờ ”

Do kiến thức và trình độ năng lục còn hạn chế nên việc thực hiện đề tài nàykhông thể tránh được thiếu sót, kinh mong nhận được sự thông cảm và góp ý củathầy giáo

Nhóm em xin chân thành cảm ơn!

Hưng Yên, ngày …… tháng …… năm 2020

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Lý do chọn đề tài.

Ngày nay trong cuộc sống của chúng ta đang ngày càng hiện đại hóa ,mọi đồ vậtđều chuyển sang hệ số ,để bắt kịp với thời đại chúng ta cần phải học hỏi tìm tòi đểnhanh chóng tiếp cận , không chỉ những thiết bị trong ngành công nghiệp mà trong

hộ gia đình hay bất cứ một lĩnh vực nào đó cần đến việc quản lý thời gian sao chochính xác nhỏ gọn và hiện đại , nếu ngày trước việc tìm 1 chiếc đồng hồ kim là dễdàng và thuận tiện nhưng ngày nay chúng trở nên cồng kềnh và luôn phải thay pinmỗi khi hết và điều quan trọng là chúng không rõ và thuận tiện hơn là 1 chiếc đồng

hồ được thiết kế hiện đại sử dụng vi xử lý , Những chiếc đồn ghồ dungf vi xử lýgiúp chúng ta quản lý thời gian 1 cách chính xác mà không có bất cứ trục trặc nào ,

dễ dàng lắp đặt sửa chữa và bảo trì , điều đặc biệt là chúng nhỏ gọn và cực kì hiệnđại ,vì vậy đề tài này sẽ giúp chúng ta tìm hiểu và tiếp cận gần hơn đến thế giới kỹthuật số thông qua đề tài này

1.2 Những sản phẩm đang có trên thị trường

Mặc dù trên thi trường có rất nhiều mẫu mã khác nhau và giá thành cũng theo đó

mà có hang loạt những giá cao có ,nhỏ lẻ có nhưng chúng chưa tiếp cận được vớimọi người vì hầu hết giá thành của những chiếc đồng hồ này là khá đắt ,tính tự độngkhông cao nổi bật cho điều này là một khi hỏng chúng ta phải thay thế chúng hayphải vứt bỏ đi chỉ vì các hãng đang đánh bản quyền cho chính sản phẩm củamình ,tuy vậy là tốt nhưng trong đó có nhiều nhược điểm , chính vì vậy dù nhiều sảnphẩm đang được bán rất rộng dãi nhưng khó có thể tiếp cận với mọi người , nhưngvới sản phẩm đồng hồ này vô cùng đơn giản , thời gian chính xác , dễ dàng thay thế

và viết chương trình hay bao dường thay thế , độ tự động cao nếu thiết kế themnguồn dự phòng cho chúng

1.3 Ưu điểm và nhược điểm của đề tài

1.1.1 Ưu điểm

Đề tài này là thiết kế về đồng hồ số ,chính vì vậy xoay quanh vấn đề này chính làviệc thiết kế đồng hồ sao cho mọi người ai cũng có thể làm được , mang tính sángtạo ,chuyên nghiệp nhưng không mất đi sự hiện đại của chúng , đồng hồ số này đượcthiết kế hoàn toàn bằng vi xử lý , không sử dụng ic số , sử dụng bằng những linhkiện dễ dàng tìm kiếm , dễ dàng thay thế khi bị hỏng , giá thành rẻ , tính tiện lợikhông kém những đồng hồ đắt tiền

1.1.2 Nhược điểm

Mặc dù mang những ưu điểm vượt trội nhưng không thể phủ nhận các sản phẩnmang tính cá nhân sẽ có những nhược điểm nhất định , về sản phẩm đồng hồ nàycòn tồn tại một số nhược điểm như : không tự cập nhập lại thời gian khi mất điện ,không thể hiển thị số khi mất điện và trong trường hợp không có nguồn dự phòng ,tính ổn định ,sai số còn tồn tại , bố cục cũng như cách sắp xếp linh kiện còn hạn chế,mất thẩm mỹ

vi xử lý đưa ra , dựa vào hiện tượng lưu ảnh trên mắt em sẽ cho tần số quét transistorlớn từ đó khi mắt nhìn vào tại thời điểm là giá trị cũ nhưng sẽ thay đổi liên tục giá trịmới để mắt chúng ta nhìn giá trị đó và hiểu

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC LINH KIỆN

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI XỬ LÝ 8051

2.1.1 Tổng quan về vi điều khiển

Vào năm 1981 Hãng Intel giới thiệu một số bộ vi điều khiển được gọi làAT89C51 Bộ vi điều khiển này có 128 byte RAM, 4K byte ROM trên chip, hai bộđịnh thời, một cổng nối tiếp và 4 cổng (đều rộng 8 bit) vào ra tất cả được đặt trênmộtchip Lúc ấy nó được coi là một “hệ thống trên chip” AT89C51 là một bộ xử lý 8bit có nghĩa là CPU chỉ có thể làm việc với 8 bit dữ liệu tại một thời điểm Dữ liệulớn hơn 8 bit được chia ra thành các dữ liệu 8 bit để cho xử lý AT89C51 có tất cả 4cổng vào - ra I/O mỗi cổng rộng 8 bit (xem hình 1.2) Mạc dù 8051 có thể có mộtROM trên chip cực đại là 64 K byte, nhưng các nhà sản xuất lúc đó đã cho xuấtxưởng chỉ với 4K byte ROM trên chip Điều này sẽ được bàn chi tiết hơn sau này.AT89C51 đã trở nên phổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất khácsản xuất và bán bất kỳ dạng biến thế nào của AT89C51 mà họ thích với điều kiện họphải để mã lại tương thích với AT89C51 Điều này dẫn đến sự ra đời nhiều phiênbản của AT89C51 với các tốc độ khác nhau và dung lượng ROM trên chip khácnhau được bán bởi hơn nửa các nhà sản xuất Điều này quan trọng là mặc dù cónhiều biến thể khác nhau của AT89C51 về tốc độ và dung lương nhớ ROM trênchip, nhưng tất cả chúng đều tương thích với AT89C51 ban đầu về các lệnh Điềunày có nghĩa là nếu ta viết chương trình của mình cho một phiên bản nào đó thì nócũng sẽ chạy với mọi phiên bản bất kỳ khác mà không phân biệt nó từ hãng sản xuấtnào

Bảng 2.1 Các đặc tính của AT89C51 đầu tiên.

ROM trên chípRAM

Bộ định thờiCác chân vào - raCổng nối tiếpNgắt Nguồn

4K byte

128 byte2

3216

Bộ vi điều khiển 8051: Bộ vi điều khiển 8051 là thành viên đầu tiên của

họ AT89C51 Hãng Intel ký hiệu nó như là MCS51 Bảng 3.2 trình bày các đặctính của AT89C51

2.1.2 Sơ đồ chân tín hiệu AT89C51.

8051

U2

AT89C51

9 18

30 31

1 2 3 4 5 6 7 8

21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17

39 38 37 36 35 34 33 32

RST XTAL2 XTAL1 PSEN

ALE/PROG EA/VPP

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

P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INTO P3.3/INT1 P3.4/TO P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD

P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7

Chức năng của các chân tín hiệu sau:

- P0.0 đến P0.7 là các chân của cổng 0

- P1.0 đến P1.7 là các chân của cổng 1

- P2.0 đến P2.7 là các chân của cổng 2

- P3.0 đến P3.7 là các chân của cổng 3

- RxD: Nhận tín hiệu kiểu nối tiếp

- TxD: Truyền tín hiệu kiểu nối tiếp

- /INT0: Ngắt ngoài 0

- /INT1: Ngắt ngoài 1

- T0: Chân vào 0 của bộ Timer/Counter 0

- T1: Chân vào 1 của bộ Timer/Counter 1

- /Wr: Ghi dữ liệu vào bộ nhớ ngoài

- /Rd: Đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngoài

- RST: Chân vào Reset, tích cực ở mức logic cao trong khoảng 2 chu kỳ máy

- XTAL1: Chân vào mạch khuyếch đaị dao động

- XTAL2: Chân ra từ mạch khuy ếch đaị dao động

- /PSEN : Chân cho phép đọc bộ nhớ chương trình ngoài (ROM ngoài)

- ALE (/PROG): Chân tín hiệu cho phép chốt địa chỉ để truy cập bộ nhớ ngoài, khiOn-chip xuất ra byte thấp của địa chỉ Tín hiệu chốt được kích hoạt ở mức cao, tần

số xung chốt = 1/6 tần số dao động của bộ VĐK Nó có thể được dùng cho các bộTimer ngoài hoặc cho mục đích tạo xung Clock Đây cũng là chân nhận xung vào đểnạp chương trình cho Flash (hoặc EEPROM) bên trong On-chip khi nó ở mức thấp

/EA/Vpp: Cho phép Onchip truy cập bộ nhớ chương trình ngoài khi /EA=0, nếu

/EA=Ĩ thì On chip sẽ làm việc với bộ nhớ chương trình nội trú Khi chân này đượccấp nguồn điện áp 12V (Vpp) thì On-chip đảm nhận chức năng nạp chương trìnhcho Flash bên trong nó

- Vcc: Cung cấp dương nguồn cho On-chip (+ 5V)

- GND: nối mass

2.1.3 Các thanh ghi có chức năng đặc biệt

Bảng 2.2 Địa chỉ, ý nghĩa và giá trị của các SFR sau khi Reset

TMOD Điều khiển khiểu Timer/Counter 89h 00000000b

 Có thể định địa chỉ bit, x: Không định nghĩa

2.1.3.1 Thanh ghi ACC

Là thanh ghi tích luỹ, dùng để lưu trữ các toán hạng và kết quả của phép tính.Thanh ghi ACC dài 8 bits Trong các tập lệnh của On-chip, nó thường được quy ướcđơn giản là A

là 07h, vì vậy ngăn xếp sẽ bắt đầu từ địa chỉ 08h Ta cũng có thể định con trỏ ngănxếp tại địa chỉ mong muốn bằng các lệnh di chuyển dữ liệu thông qua định địa chỉtức thời.

2.1.3.4 Thanh ghi DPTR

Thanh ghi con trỏ dữ liệu (16 bit) bao gồm 1 thanh ghi byte cao (DPH-8bit) và 1thanh ghi byte thấp (DPL-8bit) DPTR có thể được dùng như thanh ghi 16 bit hoặc 2thanh ghi 8 bit độc lập Thanh ghi này được dùng để truy cập RAM ngoài

2.1.3.5 Ports 0 to 3

PO, Pl, P2, P3 là các chốt của các cổng 0, 1, 2, 3 tương ứng Mỗi chốt gồm 8bit Khi ghi mức logic 1 vào một bit của chốt, thì chân ra tương ứng của cổng ở mứclogic cao Còn khi ghi mức logic 0 vào mỗi bit của chốt thì chân ra tương úng củacổng ở mức logic thấp Khi các cổng đảm nhiệm chức năng như các đầu vào

thì trạng thái bên ngoài của các chân cổng sẽ được giữ ở bit chốt tương ứng Tất cả 4cổng của on-chip đều là cổng I/O hai chiều, mỗi cổng đều có 8 chân ra, bên trongmỗi chốt bit có bộ “Pullup-tăng cường” do đó nâng cao khả năng nối ghép của cổngvới tải (có thể giao tiếp với 4 đến 8 tải loại TTL)

2.1.3.6 Thanh ghi SBUF

Đệm dữ liệu nối tiếp gồm 2 thanh ghi riêng biệt, một thanh ghi đệm phát và mộtthanh ghi đệm thu Khi dữ liệu được chuyển tới SBUF, nó sẽ đi vào bộ đệm phát, vàđược giữ ở đấy để chế biến thành dạng truyền tin nối tiếp Khi dữ liệu được truyền

đi từ SBUF, nó sẽ đi ra từ bộ đệm thu

2.1.3.7 Các Thanh ghi Timer

Các đôi thanh ghi (THO, TLO), (THI, TL1) là các thanh ghi đếm 16 bit tươngứng với các bộ Timer/Counter 0 và 1

2.1.3.8 Các thanh ghi điều khiển

Các thanh ghi chức năng đặc biệt: IP, IE, TMOD, TCON, SCON, và PCONbao gồm các bit trạng thái và điều khiển đối với hệ thống ngắt, các bộTimer/Counter và cổng nối tiếp Chúng sẽ được mô tả ở phần sau

2.1.3.9 Thanh ghi PSW

Từ trạng thái chương trình dùng để chứa thông tin về trạng thái chương trình.PSW có độ dài 8 bit, mỗi bit đảm nhiệm một chức năng cụ thể Thanh ghi này chophép truy cập ở dạng mức bit

 CY: Cờ nhớ Trong các phép toán số học,nếu có nhớ từ phép cộng bit 7 hoặc

có số mượn mang đến bit thì CY được đặt bằng 1

 AC: Cờ nhớ.Cờ nhớ phụ(Đối với mã BCD).Khi cộng các giá trị BCD,nếu cómột số nhớ được tạo ra từ 3 bit chuyển sang bit 4 thì AC được đặt bằng1.Khi giá trị được cộng là BCD,lệnh cộng phải được thực hiện tiếp theo bởilệnh DA.A(hiệu chỉnh thập phân thanh chứa A) để đưa các kết quả lớn hơn 9

về giá trj đúng

 F0: Cờ 0 (Có hiệu lực với các mục đích chung của người sử dụng)

 RS1: Bit 1 điều khiển chọn băng thanh ghi

 RS0: Bit 0 điều khiển chọn băng thanh ghi

Lu ý: RS0, RS1 được đặt/xóa bằng phần mềm để xác định băng thanh ghihoạt động (Chọn băng thanh ghi bằng cách đặt trạng thái cho 2 bit này)

Bảng 2.3 Chân băng thanh ghi

tràn số học, thì ov được đặt bằng 1 Khi các số có dấu được cộng hoặc đượctrừ, phần mềm có thể kiểm tra ov để xác định xem kết quả có nằm trong tầmhay không Với phép cộng các số không dấu, ov được bỏ qua Kết quả lớnhơn +128 hoặc nhỏ hơn -127 sẽ đặt OV=l.

• Bit dành cho người sử dụng tự định nghĩa(Nếu cần)

• P: Cờ chẵn lẻ Được tự động đặt/ xoá bằng phần cứng trong mỗi chu trìnhlệnh để chỉ thị số chẵn hay lẻ của bit 1 trong thanh ghi tích luỹ Số các bit 1trong A cộng với bit p luôn luôn là số chấn

2.1.3.10 Thanh ghi PCON

Thanh ghi điều khiển nguồn

• SMOD: Bit tạo tốc độ Baud gấp đôi Nếu Timer 1 được sử dụng để tạo tốc

độ baud và SMOD=1, thì tốc độ Baud được tăng lên gấp đôi khi cổngtruyền tin nối tiếp được dùng bởi các kiểu 1, 2 hoặc 3

• Không sử dụng, các bit này có thể được dùng ở các bộ VXL trong tươnglai Người sử dụng không được phép tự định nghĩa cho các bit này

• GF0, GF1: Cờ dùng cho các mục đích chung (đa mục đích)

• PD: bit nguồn giảm Đặt bit này ở mức tích cực để vận hành chế độ nguồngiảm trong AT89C51 Chỉ có thể ra khỏi chế độ bằng Reset

• IDL: bit chọn chế độ nghỉ Đặt bit này ở mức tích cực để vận hành kiểuIdle (Chế độ không làm việc) trong AT89C51

Lưu ý: Nếu PD và IDL cùng được kích hoạt cùng 1 lúc ở mức tích cực, thì PD

được ưu tiên thực hiện trước Chỉ ra khỏi chế độ bằng 1 ngắt hoặc Reset lại hệthống

2.1.3.11 Thanh ghi IE

Thanh ghi cho phép ngắt

• EA: Nếu EA=0, không cho phép bất cứ ngắt nào hoạt động Nếu EA=1,mỗi nguồn ngắt riêng biệt được phép hoặc không được phép hoạt độngbằng cách đặt hoặc xoá bit Enable của nó

• Không dùng, người sử dụng không nên định nghĩa cho Bit này, bởi vì nó

có thể được dùng ở các bộ AT89 trong tương lai

• ET2: Bit cho phép hoặc không cho phép ngắt bộ Timer 2.

• ES: Bit cho phép hoặc không cho phép ngắt cổng nối tiếp (SPI và ƯART)

• ET1: Bit cho phép hoặc không cho phép ngắt tràn bộ Timer 1

• EX1: Bit cho phép hoặc không cho phép ngắt ngoài 1

• ETO: Bit cho phép hoặc không cho phép ngắt tràn bộ Timer 0

• EXO: Bit cho phép hoặc không cho phép ngắt ngoài 0

2.1.3.12 Thanh ghi IP

Thanh ghi ưu tiên ngắt

• Không dùng, người sử dụng không nên ghi “1” vào các Bit này

• PT2: Xác định mức ưu tiên của ngắt Timer 2

• PS: Định nghĩa mức ưu tiên của ngắt cổng nối tiếp

• PT1: Định nghĩa mức ưu tiên của ngắt Timer 1

• PX1: Định nghĩa mức ưu tiên của ngắt ngoài 1

• PTO: Định nghĩa mức ưu tiên của ngắt Timer 0

• PXO: Định nghĩa mức ưu tiên của ngắt ngoài 0

2.1.3.13 Thanh ghi TCON

Thanh ghi điều khiển bộ Timer/Counter

• TF1: Cờ tràn Timer 1 Được đặt bởi phần cứng khi bộ Timer 1 tràn Đượcxoá bởi phần cứng khi bộ vi xử lý hướng tới chương trình con phục vụngắt

• TRI: Bit điều khiển bộ Timer 1 hoạt động Được đặt/xoá bởi phần mềm đểđiều khiển bộ Timer 1 ON/OFF

• TF0: Cờ tràn Timer 0 Được đặt bởi phần cứng khi bộ Timer 0 tràn Đượcxoá bởi phần cứng khi bộ vi xử lý hướng tới chương trình con phục vụngắt

• TRO: Bit điều khiển bộ Timer 0 hoạt động Được đặt/xoá bởi phần mềm

để điều khiển bộ Timer 0 ON/OFF

• IE1: Cờ ngắt ngoài 1 Được đặt bởi phần cứng khi sườn xung của ngắt ngoài 1 được phát hiện Được xoá bởi phần cứng khi ngắt được xử lý

• IT1: Bit điều khiển ngắt 1 để tạo ra ngắt ngoài Được đặt/xoá bởi phần mềm

• IEO: Cờ ngắt ngoài 0 Được đặt bởi phần cứng khi sườn xung của ngắt

ngoài 0 được phát hiện Được xoá bởi phần cứng khi ngắt được xử lý

• ITO: Bit điều khiển ngắt 0 để tạo ra ngắt ngoài Được đặt/xoá bởi phần mềm

2.1.3.14 Thanh ghi TMOD

Thanh ghi điều khiển kiểu Timer/Counter

• GATE: Khi TRx được thiết lập và GATE=1, bộ TIMER/COƯTERX hoạtđộng chỉ khi chân INTx ở mức cao Khi GATE=0, TIMER/COƯNTERx sẽhoạt động chỉ khi TRx=l

• C/(/T): Bit này cho phép chọn chức năng là Timer hay Counter

- Bit này được xoá để thực hiện chức năng Timer

- Bit này được đặt để thực hiện chức năng Counter

• MO, Ml: Bit chọn Mode, để xác định trạng thái và kiểu Timer/Counter:

- M1=0, M0=0: Chọn kiểu bộ Timer 13 bit Trong đó THx dài 8 bit, còn TLxdài 5 bit

- M1=0, M0=1: Chọn kiểu bộ Timer 16 bit THx và TLx dài 16 bit đượcghép tầng

- Ml=l, M0=0: 8 bit Auto reload Các thanh ghi tự động nạp lại mỗi khi bịtràn Khi bộ Timer bị tràn, THx dài 8 bit được giữ nguyên giá trị, còn giá trị nạp lạiđược đưa vào TLx

- Ml = l, M0=1: Kiểu phân chia bộ Timer TLO là 1 bộ Timer/Counter 8 bit,được điều khiển bằng các bit điều khiển bộ Timer 0, Còn THO chỉ là bộ Timer 8 bit,được điều khiển bằng các bit điều khiển Timer 1

- Ml=l, M0=1: Timer/Counter 1 Stopped

2.1.3.15 Thanh ghi SCON

- SCON là thanh ghi trạng thái và điều khiển cổng nối tiếp Nó không nhữngchứa các bit chọn chế độ, mà còn chứa bit dữ liệu thứ 9 dành cho việc truyền vànhận tin (TB8 và RB8) và chứa các bit ngắt cổng nối tiếp

SM0, SM1: Là các bt cho phép chọn chế độ cho cổng truyền nối tiếp

Bảng 2.4 Chân Mode trong SCONSM

0

SM1

 TI: Cờ ngắt truyền Được đặt bởi phần cứng tại cuối thời điểm của bit thứ

8 trong Mode 0, hoặc đầu thời điểm của bit dừng trong các Mode khác, ởbất kỳ quá trình truyền nối tiếp nào, nó cũng phải được xoá bằng phầnmềm

 RI:cờ ngắt nhận.Được đặt bởi phần cứng tại cuối thời điểm của bit thứ 8trong mode 0,hoặc ở giữa thời điểm của bit dừng trong các mode khác Ởbất kỳ quá trình nhận nối tiếp nào(trừ trường hợp ngoại lệ,xem SM2), nócũng phải được xóa bằng phần mềm

2.2 CÁC TIÊU CHUẨN LỰA CHỌN BỘ VI ĐIỀU KHIỂN

Có 4 bộ vi điều khiển 8 bit chính Đó là 6811 của Motorola, 8051 của Intel Z8của Xilog và Pic 16  của Microchip Technology Mỗi một kiểu loại trên đây đều

có một tập lệnh và thanh ghi riêng duy nhất, nếu chúng đều không tương thích lẫn

nhau Cũng có những bộ vi điều khiển 16 bit và 32 bit được sản xuất bởi các hãngsản xuất chíp khác nhau Với tất cả những bộ vi điều khiển khác nhau như thế nàythì lấy gì làm tiêu chuẩn lựa chọn mà các nhà thiết kế phải cân nhắc?

2.1 Tiêu chuẩn đầu tiên

Trước hết trong lựa chọn một bộ vi điều khiển là nó phải đáp ứng nhu cầu bài toán

về một mặt công suất tính toán và giá thành hiệu quả Trong khi phân tích các nhucầu của một dự án dựa trên bộ vi điều khiển chúng ta trước hết phải biết là bộ viđiều khiển nào 8 bit, 16 bit hay 32 bit có thể đáp ứng tốt nhất nhu cầu tính toán củabài toán một cách hiệu quả nhất? Những tiêu chuẩn được đưa ra để cân nhắc là:

 Tốc độ: Tốc độ lớn nhất mà bộ vi điều khiển hỗ trợ là bao nhiêu

 Kiểu đóng vỏ: Đó là kíểu 40 chân DIP hay QFP hay là kiểu đóng vỏ khác(DIP – đóng vỏ theo 2 hàng chân QFP là đóng vỏ vuông dẹt)? Đây là điều quantrọng đối với yêu cầu về không gian, kiểu lắp ráp và tạo mẫu thử cho sản phẩmcuối cùng

 Công suất tiêu thụ: Điều này đặc biệt khắt khe đối với những sản phẩmdùng pin, ắc quy

 Dung lượng bộ nhớ RAM và ROM trên chíp

 Số chân vào – ra và bộ định thời trên chíp

 Khả năng dễ dàng nâng cấp cho hiệu suất cao hoặc giảm công suất tiêuthụ

 Giá thành cho một đơn vị: Điều này quan trọng quyết định giá thành cuốicùng của sản phẩm mà một bộ vi điều khiển được sử dụng

2.2 Tiêu chuẩn thứ hai

Trong lựa chọn một bộ vi điều khiển là khả năng phát triển các sản phẩm xungquanh nó dễ dàng như thế nào? Các cân nhắc chủ yếu bao gồm khả năng có sẵn trìnhlượng ngữ, gỡ rối, trình biên dịch ngôn ngữ C hiệu quả về mã nguồn, trình môphỏng hỗ trợ kỹ thuật và khả năng sử dụng trong nhà và ngoài môi trường Trongnhiều trường hợp sự hỗ trợ nhà cung cấp thứ ba (nghĩa là nhà cung cấp khác khôngphải là hãng sản xuất chíp) cho chíp cũng tốt như, nếu không được tốt hơn, sự hỗ trợ

từ nhà sản xuất chíp

2.3 Tiêu chuẩn thứ ba

Trong lựa chọn một bộ vi điều khiển là khả năng sẵn sàng đáp ứng về số lượngtrong hiện tại và tương lai Đối với một số nhà thiết kế điều này thậm chí còn quantrong hơn cả hai tiêu chuẩn đầu tiên Hiện nay, các bộ vi điều khiển 8 bit dấu đầu, họ

8051 là có số lượng lớn nhất các nhà cung cấp đa dạng Nhà cung cấp có nghĩa lànhà sản xuất bên cạnh nhà sáng chế của bộ vi điều khiển Trong trường hợp 8051 thì

nhà sáng chế của nó là Intel, nhưng hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất nó (cũngnhư trước kia đã sản xuất).

Các hãng này bao gồm: Intel, Atmel, Philips/signe-tics, AMD, Siemens, Matra vàDallas, Semicndictior

2.3 LED 7 ĐOẠN VÀ LED ĐƠN

2.3.1.Các khái niệm cơ bản

Trong các thiết bị, để báo trạng thái hoạt động của thiết bị đó cho người sử dụng

với thông số chỉ là các dãy số đơn thuần, thường người ta sử dụng "led 7 đoạn" Led

7 đoạn được sử dụng khi các dãy số không đòi hỏi quá phức tạp, chỉ cần hiện thị số

là đủ, chẳng hạn led 7 đoạn được dùng để hiển thị nhiệt độ phòng, trong các đồng hồtreo tường bằng điện tử, hiển thị số lượng sản phẩm được kiểm tra sau một côngđoạn nào đó

Led 7 đoạn có cấu tạo bao gồm 7 led đơn có dạng thanh xếp theo hình và có thêmmột led đơn hình tròn nhỏ thể hiện dấu chấm tròn ở góc dưới, bên phải của led 7đoạn 8 led đơn trên led 7 đoạn có Anode(cực +) hoặc Cathode(cực -) được nốichung với nhau vào một điểm, được đưa chân ra ngoài để kết nối với mạch điện 8cực còn lại trên mỗi led đơn được đưa thành 8 chân riêng, cũng được đưa ra ngoài đểkết nối với mạch điện

Led 7 đoạn có 2 loại:

 Anode (cực +) chung: đầu (+) chung này được nối với +Vcc, các chân còn lạidùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led chỉ sáng khi tínhiệu đặt vào các chân này ở mức 0

 Cathode (cực -) chung: đầu( -) chung được nối xuống Ground (hay Mass),các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, ledchỉ sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 1

Hình 2.2 Các kiểu mắc led 7 thanh

Hiển thị LED 7 thanh là phần tử hiển thị thông dụng, để hiển thị các phần tử

số từ 0 đến 9 trong một số hệ thập phân Nó gồm 7 thanh xếp thành hình số 8, mỗithanh là một diode ( LED ) phát quang hoặc hiển thị tinh thể lỏng Điode thưòngđược cấu tạo từ các chất Ga, As, P …nó cũng có tính chất chỉnh lưu như diodethường Nhưng khi điện áp thuận đạt nên diode vượt quá mức ngưỡng Ung nào đó thìdiode sáng Điện áp ngưỡng thay đổi từ 1,5 đến 5 v tuỳ theo từng loại có màu sắckhác nhau

 LED màu đỏ có điện áp ngưỡng Ung = 1,6 đến 2 v

 LED màu cam có điện áp ngưỡng Ung = 2,2 đến 3 v

 LED màu xanh lá cây có điện áp ngưỡng Ung = 2,8 đến 3,2 v

 LED màu vàng có điện áp ngưỡng Ung = 2,4 đến3, 2 v

 LED màu xanh ra trời có điện áp ngưỡng Ung = 3 đến 5 v

Thiết kế bộ giải mã hiển thị cho LED 7 thanh với tín hiệu đầu vào là mã BCD

Dạng chỉ thị led 7 đoạn:

Hình 2.3 Cấu tạo bên trong 2 loại led 7 thanh

Vì led 7 đoạn chứa bên trong nó các led đơn, do đó khi kết nối cần đảm bảo dòngqua mỗi led đơn trong khoảng 10mA-20mA để bảo vệ led Nếu kết nối với nguồn5V có thể hạn dòng bằng điện trở 220Ω trước các chân nhận tín hiệu điều khiển Các điện trở 220Ω là các điện trở bên ngoài được kết nối để giới hạn dòng điệnqua led nếu led 7 đoạn được nối với nguồn 5V

Chân nhận tín hiệu a điều khiển led a sáng tắt, ngõ vào b để điều khiển led b.Tương tự với các chân và các led còn lại

2.3.2 Kết nối với vi điều khiển

Ngõ nhận tín hiệu điều khiển của led 7 đoạn có 8 đường, vì vậy có thể dùng 1Port nào đó của Vi điều khiển để điều khiển led 7 đoạn Như vậy led 7 đoạn nhậnmột dữ liệu 8 bit từ Vi điều khiển để điều khiển hoạt động sáng tắt của từng led ledđơn trong nó, dữ liệu được xuất ra điều khiển led 7 đoạn thường được gọi là "mãhiển thị led 7 đoạn" Có hai kiểu mã hiển thị led 7 đoạn: mã dành cho led 7 đoạn cóAnode(cực +) chung và mã dành cho led 7 đoạn có Cathode(cực -) chung Chẳnghạn, để hiện thị số 1 cần làm cho các led ở vị trí b và c sáng, nếu sử dụng led 7 đoạn

có Anode chung thì phải đặt vào hai chân b và c điện áp là 0V(mức 0) các chân cònlại được đặt điện áp là 5V(mức 1), nếu sử dụng led 7 đoạn có Cathode chung thìđiện áp(hay mức logic) hoàn toàn ngược lại, tức là phải đặt vào chân b và c điện áp

là 5V(mức 1)

Bảng 2.5 Mã hiển thị led 7 đoạn( led 7 đoạn anot chung: led đơn sáng ở mức 0)

Số hiển thị trên led

Bảng 2.6 Mã hiển thị led 7 đoạn dành cho led 7 đoạn canot chung(các led đơn sáng ở mức 1)

Số hiển thị trên led Mã hiển thị led 7 đoạn Mã hiển thị led 7 đoạn

7 đoạn dạng nhị phân dạng thập lục phân

Phần cứng được kết nối với 1 Port bất kì của Vi điều khiển, để thuận tiện cho việc

xử lí về sau phần cứng nên được kết nối như sau: Px.0 nối với chân a, Px.1 nối với chân b, lần lượt theo thứ tự cho đến Px.7 nối với chân h

Dữ liệu xuất có dạng nhị phân như sau : hgfedcba

Từ bảng chức năng lập bảng karnaught cho 7 hàm rat a có kết quả:

2.4 GIAO TIẾP VI ĐIỀU KHIỂN VỚI LED 7 ĐOẠN

Nếu kết nối mỗi một Port của Vi điều khiển với 1 led 7 đoạn thì tối đa kết nốiđược 4 led 7 đoạn Mặt khác nếu kết nối như trên sẽ hạn chế khả năng thực hiện cáccông việc khác của Vi điều khiển Cho nên cần phải kết nối, điều khiển nhiều led 7đoạn với số lượng chân điều khiển từ Vi điều khiển càng ít càng tốt Có hai giảipháp: một là sử dụng các IC chuyên dụng cho việc hiện thị led 7 đoạn, hai là kết nốinhiều led 7 đoạn vào cùng một đường xuất tín hiệu hiển thị

Để kết nối nhiều led 7 đoạn vào vi điều khiển, ta thực hiện phương pháp quétled: nối tất cả các chân nhận tín hiệu của tất cả các led 7 đoạn (chân abcdefgh) cần

sử dụng vào cùng 1 Port, ở đây, 8 led 7 đoạn có các chân nhận tín hiệu cùng đượcđược nối với P0 Dùng các ngõ ra còn lại của Vi điều khiển điều khiển on/off choled 7 đoạn, mỗi ngõ ra điều khiển ON/OFF cho 1 led 7 đoạn,(ON: led 7 đoạn đượccấp nguồn để hiển thị, OFF: led 7 đoạn bị ngắt nguồn nên không hiển thị được) Tại mỗi thời điểm, chỉ nên cho Vi điều khiển điều khiển cho 1 led 7 đoạn hoạtđộng, do đó tại mỗi thời điểm chỉ nên có 1 ngõ ra duy nhất nối với transitor ở mức 1.Tại mỗi thời điểm chỉ có một led 7 đoạn được ON nên sẽ không xảy ra tình trạngquá tải cho tải và quá tải cho vi điều khiển khi điều khiển nhiều led 7 đoạn

Dựa vào hiện tượng lưu ảnh trên võng mạc, do màng lưới của mắt vẫn còn lưugiữ ảnh dù ánh sáng kích thích không còn nữa ta cho mỗi led hiển thị 24 lần/ 1 s.Khi đó mắt sẽ cảm nhận đó là hình ảnh liên tục

2.4.1 Khối giải mã

Giải mã thập phân sang mã BCD

Mạch giải mã là mạch có n đầu vào và 2n đầu ra Bộ giải mã cũng là các bộ biếnđổi mã , chúng biến đổi từ các mã nhị phân BCD sang mã nhị phân hay mã 7 đoạn

Để xác định bộ giả mã chúng có thể áp dụng phương pháp thiết kế logic cơ bản.Hiện nay người ta không dùng phương pháp trên mà thường dùng các vi mạch giải

mã có sẵn trên thị trường

Giải mã BCD sang mã 7 đoạn:

 Mã nhị phân BCD được chuyển sang thập phân và hiển thị các số thậpphân bằng 7 đoạn tương ứng với mỗi tổ hợp xác định Các thanh sáng hiển thịcho ta một chữ số ở hệ 10

 Các đoạn a , b , c , d , e , f , g có thể là :Đèn LED mắc anôt chung hoặckatôt chung được nối qua các điện trở giới hạn dòng tới đầu ra phù hợp của bộgiải mã

 Trong thực tế người ta đã chế tạo sẵncác vi mạch để giảI mã nhị phân ra

mã 7 đọan như :