Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
Lời cảm ơn
Xin chân thành cảm ơn tất cả Các Thầy Cô Giáo trong nhà trường, Nhất là
quý thầy cô trong Khoa Cơ Điện Trường Đại Học Nông nghiệp Hà Nội đã tận
tình dạy dỗ em trong suốt 5 năm qua. Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc Th.S Ngô
Thị Tuyến, Cô Nguyễn Thị Kim Dung Người đã nhiệt tình hướng dẫn, tạo mọi
điều kiện thuận lợi để em hoàn thành quyển luận án này. Xin cảm ơn tất cả các
bạn đã góp ý. Giúp đỡ tôi trong lúc thực hiện luận án này
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội
1
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
MỤC LỤC
PHẦN I: LỜI NÓI ĐẦU
PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Chương 1: Tổng quan về hệ thống báo cháy và dập cháy tự động
1.1. Đặt vấn đề
1.2. Mục đích yêu cầu của đề tài
1.3. Giới hạn của đề tài
1.4. Chọn phương án thực hiện đề tài
Chương 2. Sơ lược về hệ thống “Tự động điều khiển báo và dập cháy”
2.1. Cách nhận biết báo cháy
2.2.5. Thiết bị báo động
2.2.2. Cảm biến nhiệt
2.2.3 Cảm biến lửa
2.2.4. Cảm biến khói
2.2. Các bộ phận chính
2.2.1. Cảm biến
Chương 3: Giới thiệu họ vi điốu khiển AT89C52
3.1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
3.2. Tổng quan về họ 8051

3.2.1. Lịch sử phát triển của họ 8051.
3.2.2. Sơ đồ khối của bộ vi điều khiển 8051.
3.3. Vi điều khiển AT89C52
3.3.1. Mô tả chức năng cỏc chõn.
3.3.4. Bộ đếm, bộ định thời của AT89C52
3.3.2.Tổ chức bộ nhớ của bộ vi điều khiển 8051
3.3.3 Tổ chức ngắt trong 8051
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội
2
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
Chương 4: Nghiên cứu ngôn ngữ và phần mềm lập trinh cho vi điều
khiển AT89C52
4.1. Nghụn ngữ lập trình C
4.1.1.Cấu trúc một chương trình:
4.1.2.Các loại biến trong C
4.1.3.Hàm trong C
4.1.4.Các toán tử cơ bản
4.1.5. Các cấu trúc lệnh rẽ nhánh, kiểm tra thường dùng
4.1.6. Bộ tiền xử lí
4.2. Phần mềm lập trình
4.3: Nạp chương trình trình cho vi điều khiển
5.6.1.2. Cách giao tiếp với nhiều led
Chương 5: Thiết kế hệ thống “ Tự động điều khiển báo và dập cháy ”
5.1. Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển
5.2. Khối cảm biến nhiệt
5.2.1 Sơ lược về IC cảm biến nhiệt
5.2.1.1. Nguyên lý hoạt động chung của IC đo nhiệt độ.
5.2.1.2. Đặc tính của một số IC cảm biến nhiệt độ thông dụng:
5.3. Thiết kế mạch đo nhiệt độ

5.3.1. Sơ đồ khối
5.3.2. Cảm biến LM335:
5.3.3. Mạch trừ và khuếch đại đầu ra gồm 1 con OP07, 4 điện trở
5.3.4. Bộ chuyển đổi tín hiệu tương tụ về dạng số ADC
5.4. Mạch cảm biến khói
5.4.1. Phương pháp sử dụng cảm biến khói ion:
5.4. Mạch cảm biến khói
5.4.1. Phương pháp sử dụng cảm biến khói ion:
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội
3
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
5.4.2. Phương pháp sử dụng cảm biến khói quang học
5.4.3. Nguyên lý hoạt động chung của cảm biến khói quang học
5.5. Mạch báo động tai chỗ
5.6. Mạch hiển thị nhiệt độ
5.6.1. Sơ lược về Led 7 thanh
5.6.1.1. Nguyên lý hoạt động
5.6.1.2. Cách giao tiếp với nhiều led
5.7. Phần dập cháy
5.7.1. Hệ thống bơm nước
5.7. 2. Hệ thống bể chứa nước
5.7.3. Hệ thống điều khiển dập cháy khi sự cố cháy sảy ra
5.7.3.1. Sơ lược Triac BT 137
5.7.3.2. OPTO TRIAC (MOC3021)
5.8. Khối mạch nguồn
5.8.1. Mạch cấp nguần 12VDC
5.8.2. Mạch cấp nguần 5 VDC
5.8.3. Mạch cấp nguần – 5VDC
5.9. Phần mền thiết kế mạch.

5.9.1. Giới thiệu phần mềm Orcad 10.0
Chương 6. Nghiên cứu phần lập trình cho vi điều
6.1. Lưu đồ thuật toán cho chương trình
6.1.1.Chương trỡnh chớnh
6.1.2.Lưu đồ thuật toán
6.2. Chương trình lập trình
6.3. Phần mềm mô phỏng
Chương 7 :Lắp giáp mạch và khảo sát
7.1. Lắp giáp mạch
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội
4
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
7.2. Khảo sát mạch
7.3.Kết luận
PHẦN III. KẾT LUẬN
1. Tự đánh giá kết quả
3. Những Hạn Chế
2. Khả Năng Phát Triển Của Đề Tài
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội
5
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
PHẦN I: LỜI NểI ĐẦU
Trong cuộc sống của chúng ta luôn tồn tại những khu vực dễ cháy, nên
việc lắp đặt hệ thống báo cháy có tầm quan trọng hết sức lớn lao. Nú giỳp
chỳng ta phát hiện nhanh chóng, chữa cháy kịp thời kỳ đầu của vụ cháy đem lại
sự bình yên cho mọi người, bảo vệ tài sản cho nhân dân, nhà máy xưởng sản
xuất…
Việc phũng chỏy chữa cháy trở thành mối quan tâm hàng đầu của nước ta

cũng như nhiều nước trên thế giới. Nó trở thành nghió vụ của mỗi người dõn.
Trờn cỏc phương tiện thông tin đại chúng luôn tuyên truyền giáo dục cho mỗi
người dân ý thức phũng chỏy chửa cháy, nhằm mục đích hạn chế những vụ
cháy đáng tiếc xảy ra.
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật việc báo cháy
và dập cháy tự động ngày càng trở nên phổ biến, nú giỳp ta báo cháy và đưa ra
các phương pháp sử lý xự cố cháy kịp thời .
Xuất phát từ những ý tưởng trên, em chọn đề tài “Tự động điều khiển báo
và dập cháy ” cho luận án tốt nghiệp. Do thời gian và sự hiểu biết có hạn, chác
chắn trong quá trình làm em cũng có nhiều thiếu sót, mong các thầy cô và các
bạn chân thành góp ý.
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội
6
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Chương 1: Tổng quan về hệ thống báo cháy và dập cháy tự động
1.1. Đặt vấn đề
Ngày nay, cùng với những hiểm họa có thể xảy ra với con người thì hỏa
hoạn cũng là một trong những mối nguy hiểm mà con người cần phải đề phòng
nhất. Hậu quả mà nó gây ra cho chúng ta là rõt lớn, rất khó có thể lường được.
Do đó vấn đề mà chúng tôi đề cập ở đây là chúng ta cần có cảnh giác cao về
phũng chỏy, chữa cháy. Chúng ta cần trang bị đầy đủ những phương tiện phòng
cháy chữa cháy để kịp thời xử lí nhanh khi có sự cố xảy ra. Chỉ có những hệ
thống báo cháy, chữa cháy được thiết kế đúng đắn, đầy đủ chức năng, ổn định
và đạt tiêu chuẩn mới có thể đảm bảo cho cao ốc , nhà xưởng , ngôi nhà một
cách chắc chắn khỏi những rủi ro do hỏa hoạn gây ra. Giúp chúng ta tránh được
những mối nguy hiểm do hỏa hoạn gây ra.
Phát hiện và dập cháy kịp thời là vấn đề cần thiết và rất được quan tâm
hiện nay. Với sự phát triển như vũ bão của khoa học công nghệ , ứng dụng tự

động hoá trong vấn đề báo cháy và dập cháy đang được áp dụng rỗng rãi nhằm
khắc phục và hạn chế những sự cố do hoả hoạn .
Xuất phát từ những yêu cầu cấp bách trên em đã tiến hành nghiên cứu đề
tài “Tự động điều khiển báo và dập cháy ”.
1.2. Mục đích yêu cầu của đề tài
Nhằm phục vụ cho việc báo và dập cháy tự động tại các toà nhà cao tầng
các trung tâm thương mại , các nhà máy xí nghiệp …
Từ mục đích trờn nờn thiết bị báo cháy và dập cháy tự động phải đảm bảo
các yêu cầu:
- Báo động kịp thời các vụ cháy nhằm giảm nhẹ thiệt hại do cháy gây ra.
- Tự động dập cháy.
- Ứng dụng rộng rãi
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội
7
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
1.3. Giới hạn của đề tài
Điều khiển tự động nói chung thuộc phạm vi chuyên môn của ngành kỹ
thuật điện hiện đai , cho nên phải cần một khoảng thời gian dài để tìm hiểu .có
rất nhiều khó khăn trong núc thực hiện đề tài . Trong thời gian ngắn lại có nhiều
vấn đề cần giải quyết do kiến thức chuyên môn có hạn nên em chỉ tập chung vào
giải quyết một số vấn đề sau:
- Báo động mức giới hạn an toàn băng đốn phỏt sang.
- Cảnh báo mức nguy hiểm bằng đốn phỏt sang.
- Báo cháy bằng đốn phỏt sang , tiếng còi
- Thực hiện việc dập cháy.
1.4. Chọn phương án thực hiện đề tài
Với những yêu cầu đặt ra ở trên , em đã xem xét và đưa ra ba phương án
như sau:
- Sử dụng kỹ thuật số.

- Sử dụng kỹ thuật vi xử lý.
- Sử dụng kỹ thuật vi điều khiển.
Việc sử dụng kỹ thuật số ta có thể đơn giản những hoạt động . Nhưng tốn
kém linh kiện và kích thước cồng kềnh , khó khả năng thay đổi phần mềm và
không có khả năng mở rộng cho các hoạt động khác. Với kỹ thậu vi xử lý, có thể
khắc phục được những yếu điểm của mạch số nhưng lại phức tạp trong việc thiết
kế phần cứng . Nếu sử dụng kỹ thuật vi điều khiển, có thể khắc phục được yếu
điểm của kỹ thuật số và vi xử lý vì bộ nhớ có thể được mở rộng và phần mềm
linh hoạt hơn. Hơn nữa lại rất phổ biến trên thị trường hiện nay, giá cả chấp
nhận được thiết kế phần cưng đơn giản cộng với tốc độ xử lý cao. Có rất nhiều
họ vi điều khiển, nhưng để đáp ứng được về giá cả
hợp lý và tính phổ biến , en quyết định chọn vi điều khiển AT89C51 của Intel
cùng với các IC chuyên dùng để đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của đề tài đặt ra.
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội
8
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống báo cháy, chữa cháy tự động
1. Bình chữa cháy
2. Hệ thống ống dẫn
3. Vòi phun
4. Màn hình hiển thị
5. Chuụng bỏo
6. Bộ phận kích hoạt hệ thống bằng tay
7. Đồng hồ chỉ thị chế độ hoạt động
8. Đầu dò, đầu báo
9. Màn chắn lửa
10. Tủ trung tâm
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội

9
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
Chương 2. Sơ lược về hệ thống “Tự động điều khiển báo và dập cháy”
2.1. Cách nhận biết báo cháy
Khi một đám cháy xảy ra, ở những vựng chỏy thường có nhưng dấu hiệu
sau:
-Lửa, khói, vật liệu chỗ cháy bị phá huỷ.
-Nhiệt độ vựng chỏy tăng cao.
-Không khí bị Oxy hoá mạnh.
-Có mùi chỏy, muũi khột.
Để phũng chỏy chúng ta có thể dựa vào những dấu hiệu trên để đặt các hệ
thống cảm biến làm các thiết bị báo cháy. Kịp thời khống chế đám cháy ở giai
đoạn đầu.
Thiết bị báo cháy điện tử giúp chúng ta liên tục theo dõi để hạn chế các vụ
cháy tai hại, tăng cường độ an toàn, bình yên cho mọi người.
2.2. Các bộ phận chính
2.2.1. Cảm biến
Cảm biến là bộ phận hết sức quan trọng , nó quyết định độ nhạy và sự
chính xác của hệ thống.
Cảm biến hoạt động dựa vào các đặc tính vật lý của vật liệu cấu tạo lờn
chỳng, cảm biến được dung để chuyển đổi các tin hiệu vật lý sang tín hiệu điện.
Các đặc tính của cảm biến : độ nhạy độ ổn định, độ tuyến tính.
2.2.2. Cảm biến nhiệt
Là loại cảm biến dung để chuyển đổi tín hiệu vật lý ( nhiệt độ ) thành tín
hiệu điện, đây là loại cảm biến có độ nhạy tuơng đối cao và tuyến tính. Nguyên
tắc làm việc của nó là dòng điện hay điện áp thay đổi khi nhiệt độ tại nơi đặt nó
thay đổi.
Các loại cảm biến:
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội

10
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
IC cảm biến nhiệt: Là loại cảm biến bán dẫn được chế tạo thành các IC
chuyên dụng với độ nhạy cao, điện áp rat hay đổi tỷ lệ thuận với nhiệt độ, một
số loại IC được bán ngoài thị trường là: LM355, LM334…
Themistor: là loại điện trở có độ nhạy rất cao nhưng không tuyến tính với
hệ số nhiệt âm. Điện trở giảm phi tuyến với sự tăng của nhiệt độ. Vì bản thân là
điện trở lên trong quá trình hoật động Themistor tạo ra nhiệt độ vì vậy gây sai số
lớn.
Thermo Couples: Biến đổi đại lượng nhiệt độ thành dòng điện hay điện áp
DC nhỏ. Nó gồm hai dây kim loại khác nhau nối với nhau tại hai mối nối. Khi
các dây nối đặt ở các vị trí khác nhau, trong dây suất hiện xuất điện động. Suất
điện động tỷ lệ thuận với sự chênh lẹch nhiệt độ giữa hai mối nối Thermo
Couples có hệ số nhiệt dương.
2.2.3 Cảm biến lửa
Khi lửa chỏy thỡ phát ra ánh sang hồng ngoại , do đó ta sử dụng các loại
linh kiện phát hiện hồng ngoại để phát hiện lửa. Nguyên lý hoạt động là điện trở
của các linh kiện thu song hồng ngoại tăng, nó chuyển tín hiệu ánh sang thu
được thành tín hiệu điện để báo động. Loại này rất nhạy với lửa. Tuy nhiên cũng
dễ báo động nhầm nếu ta để cảm biến ngoài trời hoặc gần ánh sang bong đèn.
2.2.4. Cảm biến khói
Thường cảm biến khói là bộ phận riêng biệt chạy bằng PIN được thiết kế
để lắp đặt trờn trõn nhà trên tường Ngoài yêu cầu kỹ thuật ( chính xác, an toàn )
còn đòi hỏi tính thẩm mỹ. Có hai cách cơ bản để thiết kế bộ cảm biến khói.
Cách thứ nhất sử dụng nguyên tắc Ion hoá. Người ta sử dụng một lượng
nhỏ chất phóng xạ để Ion hoá trong bộ cảm biến. Không khí bị Ion hoá sẽ dẫn
điện và tạo thành một dòng điện chạy giữa hai cực được nạp điện. Khi các cảm
biến khói lọt vào khu vực cảm nhận được Ion hoá sẻ làm tăng điện trở trong
buồng cảm nhận và làm giảm luồng điện giữa hai cực. Khi luồng điện giảm
Khoa Cơ điện

Trường ĐHNN Hà Nội
11
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
xuống tới một giá trị nào đó thì bộ cảm biến sẽ phát hiện và phát tín hiệu báo
động.
Cách thứ hai sử dụng các linh kiện thu phát quang. Người ta dùng linh
kiện phat quang ( Led, Led hồng ngoại… ) chiếu một tia sang qua vung bảo vệ
vào vùng bảo vệ vào một linh kiện thu phát quang (photo điode, photo transistor,
quang trở…). Khi có
chỏy, khói đi ngang qua vùng bảo vệ sẽ chắn hoặc làm giảm cường độ ánh sang
chiếu vào linh kiện thu. Khi cường độ giảm xuống tới một giá trị nào đó thì bộ
cảm biến sẽ phát hiện và phát tín hiệu báo động.
Trong hai cách này thì phương pháp thứ nhất nhạy hơn và hiệu quả hơn
phương pháp thứ hai, nhưng khó thực thi khó lắp đặt. Cũn cỏch thứ hai tuy it
nhạy hơn nhưng linh kiện dễ kiếm và dễ thực thi cũng như lắp đặt. Một nhược
điểm của loại mạch này là: mạch báo động có thể sai nếu vùng bảo vệ bị xâm
nhập bởi lớp bụi.
2.2.5. Thiết bị báo động
Báo động tại chỗ: báo động tại chỗ ta có thế sử dụng các chuông điện , mạch
tạo cũi hỳ hay phát ra tiếng nói để cảch báo.
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội
12
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
Chương 3: Giới thiệu họ vi điốu khiển AT89C52
3.1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
Hình 3.1: Hình dạng bên ngoài vi điều khiển
Ngày nay các bộ vi điều khiển đang có ứng dụng ngày càng rộng rãi và
thâm nhập ngày càng nhiều trong các lĩnh vực kỹ thuật và đời sống xã hội. Hầu
hết các thiết bị kỹ thuật từ phức tạp đến đơn giản như thiết bị điều khiển tự động

(điều khiển động cơ, máy tính hành trình, điều hoà nhiệt độ…), thiết bị văn
phòng (máy tính, máy in, Fax…) cho đến các thiết bị trong gia đình (đồ điện
trong nhà, ti vi, trò chơi
điện tử…) đều cú dựng cỏc bộ vi điều khiển. Có bốn họ vi điều khiển chính, đó
là: 6811 của Motola, 8051 của Intel, Z8 của Zilog và PIC 16x của Microchip
technology. Mỗi loại trên cũng có tập lệnh và thanh ghi riờng nờn chỳng khụng
tương thích lẫn nhau.
Mỗi một nhà thiết kế, khi thiết kế một hệ thống thì cần phải lựa chọn một
loại vi điều khiển cho mình sao cho trước hết phải đáp ứng yêu cầu về tính toán
một cách hiệu quả và kinh tế. Do vậy cần xem xét bộ vi điều khiển 8 bit, 16 bit
hay 32 bit là thích hợp.
Ngoài ra một số tham số kỹ thuật cần cân nhắc khi lựa chọn là:
* Tốc độ: Tốc độ lớn nhất mà bộ vi điều khiển hỗ trợ là bao nhiêu.
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội
13
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
* Kiểu đóng vỏ: Kiểu đóng vỏ quan trọng khi có yêu cầu về không gian,
kiểu lắp ráp và tạo mẫu thử cho sản phẩm cuối cùng. Các kiểu đóng vỏ có thể
lựa chọn là kiểu 40 chân DIP (vỏ dạng 2 hàng chân), kiểu QFP (vỏ vuông dẹt)
hay là kiểu đóng vỏ khác.
* Công suất tiêu thụ: Là một tiêu chuẩn cần đặc biệt lưu ý nếu sản phẩm
dùng pin hoặc ắc quy.
* Dung lượng bộ nhớ RAM hoặc ROM trên chip.
* Số chân vào ra và bộ định thời trên chip.
* Khả năng dễ dàng nâng cao hiệu suất cao hoặc giảm công suất tiêu thụ.
* Giỏ thành trên một đơn vị khi mua số lượng lớn: Đây là vấn đề có ảnh
hưởng đến giá thành cuối cùng của sản phẩm .
Tiêu chuẩn thứ hai khi lựa chọn bộ vi điều khiển là khả năng phát triển
các sản phẩm như thế nào. Ví dụ khả năng có sẵn cỏc trỡnh hợp dịch, gỡ rối,

biên dịch ngôn ngữ C , mô phỏng, điều kiện hỗ trợ kỹ thuật cũng như khả năng
sử dụng trong nhà và bên ngoài môi trường.
Tiêu chuẩn thứ ba là khả năng sẵn sàng đáp ứng về số lượng ở hiện tại
cũng như ở tương lai.
Hiện nay, trong các họ vi điều khiển 8 bit hàng đầu thì 8051 có số lượng
lớn nhất, giá thành rẻ nhất và được đông đảo người dùng yêu thích. Đồng thời
chúng cũng đáp ứng được rất nhiều những ứng dụng vừa và nhỏ.
3.2. Tổng quan về họ 8051
3.2.1. Lịch sử phát triển của họ 8051.
Năm 1981, hãng Intel cho ra mắt bộ vi điều khiển được gọi là 8051. Bộ vi
điều khiển này có 128 byte RAM, 4K byte ROM, hai bộ định thời, một cổng nối
tiếpvà bốn cổng 8 bít. Tất cả đều được tích hợp trên một chip. Lúc bấy giờ bộ vi
điều khiển như vậy được gọi là một “hệ thống trên chip”. 8051 là bộ xử lý 8 bít
nghĩa là CPU chỉ có thể làm việc với 8 bít dữ liệu. Dữ liệu lớn hơn 8 bit được
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội
14
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
chia thành các dữ liệu 8 bít để xử lý. 8051 có tất cả 4 cổng vào ra , mỗi cổng
rộng 8 bit. 8051 có thể có một ROM trờn chớp cực đại là 64Kbyte .
Tuy nhiên vào thời điểm đó nhà sản xuất mới cho xuất xưởng chỉ 4Kbyte
ROM trờn chớp. 8051 đã trở nên phổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản
xuất khác sản xuất và bán bất kỳ dạng biến thể nào của 8051 mà họ muốn với
điều kiện họ phải để mã chương trình tương thích với 8051. Từ đó dẫn đến sự ra
đời của nhiều phiên bản 8051 với các tốc độ khác nhau và dung lượng ROM
trờn chớp khác nhau. Tuy nhiên, điều quan trọng là tuy có nhiều biến thể của
8051, như khác nhau về tốc độ và dung lượng nhớ ROM trên chip khác nhau,
nhưng các lệnh đều tương thích với 8051 ban đầu. Điều đó có nghĩa là nếu
chương trình được viết cho một phiên bản 8051 nào đó thì cũng có thể chạy
được với mọi phiên bản khác không phụ thuộc vào hãng sản xuất .

Bảng 3.1: Các phiên bản 8051 của Atmel (Flash ROM).
Ký hiệu ROM RAM
Chân
I/O
Timer Ngắt Vcc
Đóng
vỏ
AT89C51 4K 128 32 2 6 5V 40
AT89LV51 4K 128 32 2 6 3V 40
AT89C1051 1K 64 15 1 3 3V 20
AT89C2051 2K 128 15 2 6 3V 20
AT89C52 8K 128 32 3 8 5V 40
AT89LV52 8K 128 32 3 8 3V 40
3.2.2. Sơ đồ khối của bộ vi điều khiển 8051.
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội
15
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
Hình 3.1: Sơ đồ khối của bộ vi điều khiển 8051.
Trong các phiên bản trờn thỡ hiện nay AT89C52 là phiên bản đang được
sử dụng rộng rãi. Với những tính năng ưu việt của nó và phù hợp với mô hình
điều khiển hệ thống vừa và nhỏ với giá thành tương đối rẻ, ta nên chọn phiên
bản này. Sau đây là những khái quát chung về vi điều khiển AT89C52.
3.3. Vi điều khiển AT89C52
Do họ MCS-51TM đã trở thành chuẩn công nghiệp nờn cú rất nhiềt hãng
sản xuất ra nó, điển hình là ATMEL Corporation. Hãng này đã kết hợp rất nhiều
tính năng dựa trên nền tảng kỹ thuật của mình để tạo ra các vi điều khiển tương
thích với MCS-51TM nhưng mạnh mẽ hơn.
AT89C52 là một vi điều khiển 8 bit do ATMEL sản xuất, chế tạo theo
công nghệ CMOS, có chất lượng cao, công suất tiêu thụ thấp với 8Kbyte bộ nhớ

Flash có
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội
16
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
khả năng xoá và lập trình lại . Chíp được sản xuất theo kỹ thuật nhớ không mất
nội dung mật độ cao của ATMEL và tương thích với chuẩn công nghiệp MCS-
51TM về tập lệnh và cỏc chõn vào ra. Flash on-chip cho phép bộ nhớ lập trình
được trong hệ thống bởi một trỡnh viờn bỡnh thường. Bằng cách nối 1 CPU 8
bit với 1 Flash trên chip đơn, AT89C52 là một vi điều khiển mạnh, có tính mềm
dẻo cao, giá rẻ, phù hợp ứng dụng vi điều khiển.
Các đặc điểm chủ yếu của AT89C52:
* Tương thích hoàn toàn với họ MCS-51TMcủa Intel.
* Bộ nhớ chương trình 8Kbytes bên trong có khả năng lập trình lại.
* Độ bền 1000lần ghi/xoỏ.
* Tần số hoạt động : 0Hz đến 24MHz.
* 3 chế độ khoá bộ nhớ.
* 128 x 8 - Bits RAM nội.
* 32 đường I/O lập trình được (4port).
* 3 bộ Timer/Couter 16 bits.
* Hỗ trợ 8 nguồn ngắt.
* Chế độ nguồn thấp (không làm gì IDLE) và chế độ nguồn giảm.
Để hiểu một cách khái quát về cấu tạo, các thành phần bên trong của vi
điều khiển, tiếp theo sẽ giới thiệu sơ đồ khối của bộ vi điều khiển.
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội
17
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
3.3.1. Mô tả chức năng cỏc chõn.
Hình 3.2: Cấu tạo chân của AT89C52.

* VCC: cung cấp điện áp nguồn 5V cho chip.
* GND: là chân đất.
* XTAL1 và XTAL2: 8051 có một bộ dao động trờn chớp nhưng vẫn cần
một có bộ đồng hồ bên ngoài để kích hoạt.
Bộ dao động thạch anh ngoài thường được nối tới cỏc chõn vào XTAL1 và
XTAL2. Khi mắc vào dao động thạch anh cần có 2 tụ điện 33pF, một đầu
mỗi tụ này nối tới cỏc chõn vào XTAL1 và XTAL2, còn đầu kia nối đất như
hình 2.4:
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội
18
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
Hình 3.3: Sơ đồ bộ dao động ngoài sử dụng bộ dao động thạch anh.
*RST: chân khởi động lại (RESET) .
Bình thường chân này ở mức thấp, khi có xung cao đặt tới chân này thì bộ
vi điều khiển sẽ kết thúc mọi hoạt động hiện tại và tiến hành khởi động lại. Quá
trình xảy ra hoàn toàn tương tự khi bật nguồn. Khi RESET mọi giá trị trên thanh
ghi sẽ bị xoá.
Khi RESET giá trị bộ đếm chương trình PC bằng 0 và như vậy CPU nhận
mã lệnh đầu tiên tại địa chỉ 0000 của bộ nhớ ROM. Do đó tại địa chỉ này phải có
lệnh đầu tiên chương trình nguồn của ROM. Để RESET hiệu quả, chân RST cần
duy trì trạng thái tích cực (mức cao ) tối thiểu 2 chu kỳ.
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội
19
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
Hình 3.4: Mạch nối chân reset của 8051
* EA /Vpp: truy cập bộ nhớ ngoài (External Access) là chân vào. Chân
này có thể được nối tới 5 V (logic 1) hoặc với GND (logic 0). Nếu chân này nối
đến 5V thì 89C52 thực thi chương trình trong ROM nội. Nếu chân này nối với

GND (và chân PSEN cũng ở logic 0), thì chương trình cần thực thi chứa ở bộ
nhớ ngoài.
* PSEN: là chân cho phép bộ nhớ chương trình (Promgram Store Enable).
Đây là tín hiệu cho phép ta truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài. Chân này được
nối tới chân OE (Output Enable) của EPROM hoặc ROM) để cho phép đọc các
byte lệnh. Tín hiệu PSEN ở logic 0 trong suốt thời gian tìm nạp lệnh. Khi thực
thi một chương trình chứa ở ROM nội, PSEN được duy trì ở logic không tích
cực (logớc 1)
* ALE /PROG : cho phép chốt địa chỉ (Address Latch Enable) , là chân ra
có mức tích cực cao. Khi port 0 được sử dụng làm bus địa chỉ/ dữ liệu đa hợp,
chân ALE xuất tín hiệu để chốt địa chỉ vào một thanh ghi ngoài trong suốt nửa
đầu chu kỳ của bộ nhớ. Sau khi điều này đã được thực hiện, cỏc chõn của port 0
sẽ xuất/ nhập dữ liệu hợp lệ trong suốt nửa sau chu kỳ của bộ nhớ.
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội
20
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
* Nhúm chân cổng vào/ra. Bốn cổng P0, P1, P2, P3 đều có 8 chân và tạo
thành cổng 8 bit. Tất cả các cổng khi reset đều được cấu hình làm cổng ra. Để
làm đầu vào thì cần được lập trình.
Cổng P0: Cổng P0 có 8 chõn. Bỡnh thường đây là cổng ra. Để có thể vừa
làm cổng ra vừa làm cổng vào thì cần nối tới điện trở kéo 10KÙ bên ngoài vì
cổng P0 có dạng cực máng hở. Đây là điểm khác với các cổng P1, P2, P3. Khi
có điện trở kéo ngoài thì khi khởi động lại, cổng P0 được cấu hình làm cổng ra
để P0 tạo thành cổng vào thì cần phải lập trình bằng cách ghi 1 tới tất cả các bit
của cổng. P0 ngoài chức năng chuyển địa chỉ còn được dùng để chuyển 8 bit địa
chỉ AD0 -AD7. Khi nối 8051 tới bộ nhớ ngoài, thì cổng P0 cung cấp cả địa chỉ
và dữ liệu bằng cách dồn kênh để tiết kiệm số chõn. Chõn ALE sẽ báo P0 có địa
chỉ hay dữ liệu. Nếu ALE = 0 thì P0 cấp dữ liệu D0 - D7, còn nếu ALE = 1 thì là
địa chỉ Cổng P1.

Cổng P1 cũng có 8 chân và có thể sử dụng làm đầu vào hoặc ra, cổng P0
không có điện trở kộo vỡ nú đó cú cỏc điện trở kéo bên trong. Khi Reset, cổng
P1 được cấu hình làm cổng ra. Để chuyển cổng P1 thành đầu vào thì cần lập
trình bằng cách ghi 1 lên tất cả các bit của cổng .Hơn nữa, P1.0 và P1.1 có thể
được dùng như là đầu vào bộ đếm Timer/Counter 2 bên ngoài (P1.0/T2 ) và
xung kích (P1.1/T2EX ).
Cổng P2: Cổng P2 cũng có 8 chân, có thể được sử dụng làm đầu vào hoặc
đầu ra. Cũng giống như P1, cổng P2 không cần điện trở kéo lên vì bên trong đã
có điện trở kéo. Khi Reset thì cổng P2 được cấu hình làm đầu ra. Để P2 làm đầu
vào thì cần lập trình bằng cách ghi 1 vào tất cả các bit của cổng
Cổng P3: Cổng P3 chiếm 8 chân, cổng này cũng có thể được sử dụng làm
đầu vào hoặc đầu ra. Cũng như P1 và P2, cổng P3 cũng không cần điện trở kéo.
Khi Reset cổng P3 được cấu hình làm một cổng ra, tuy nhiên đây không phải là
một ứng dụng chủ yếu. Cổng P3 có chức năng quan trọng khác là cung cấp một
số tín hiệu đặc biệt, chẳng hạn như tín hiệu ngắt.
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội
21
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
Bảng 3.2: Bảng các chức năng khác của cổng P3.
Bit P3.0 và P.1 được dùng để thu và phát dữ liệu trong truyền thông nối
tiếp.
Bit P3.2 và P3.3 được dùng cho ngắt.
Bit 3.4 và P3.5 được dùng cho bộ định thời 0 và 1.
Bit P3.6 và P3.7 được dùng để ghi và đọc các bộ nhớ ngoài.
3.3.2.Tổ chức bộ nhớ của bộ vi điều khiển 8051
8051 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard : có những vùng bộ nhớ riêng biệt
cho chương trình và dữ liệu. Như đã nói ở trên, cả chương trình và dữ liệu có thể
ở bên trong 8051, dù vậy chúng có thể được mở rộng bằng các thành phần ngoài
lên đến tối đa 64 Kbytes bộ nhớ chương trình và 64 Kbytes bộ nhớ dữ liệu như

hình dưới đây mô tả:
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội
Bit Tên Địa chỉ bit Chức năng thay thế
P3.0 RXD B0H Nhận dữ liệu cho port nối tiếp
P3.1 TXD B1H Truyền dữ liệu cho port nối tiếp
P3.2 INT0 B2H Ngắt ngoài 0
P3.3 INT1 B3H Ngắt ngoài 1
P3.4 T0 B4H Ngõ ngoài từ bên ngoài cho timer / couter 0
P3.5 T1 B5H Ngõ ngoài từ bên ngoài cho timer / couter 1
P3.6 WR B6H Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài
P3.7 RD B7H Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài
22
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
Hình 3.5: Tóm tắt không gian nhớ ( bao gồm cả bộ nhớ ngoài tối đa ) của 8051
Bộ nhớ bên trong bao gồm ROM (8051) và RAM trên chip. RAM trên chip
bao gồm nhiều phần : phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ địa chỉ hóa từng bit,
các bank thanh ghi và các thanh ghi chức năng đặc biệt.
Chi tiết về bộ nhớ RAM trên chip :
RAM bên trong chip 8051 được phân chia như sau:
- bank thanh ghi (00H – 1FH).
- RAM địa chỉ hóa từng bit (20H – 2FH).
- RAM đa dụng (30H – 7FH).
- Các thanh ghi chức năng đặc biệt (80H – FFH).
Địa chỉ byte
Địa chỉ bit
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội
23
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51

7F
30
Ram đa dụng
2F 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78
2E 77 76 75 74 73 72 71 70
2D 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68
2C 67 66 65 64 63 62 61 60
2B 5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58
2A 57 56 55 54 53 52 51 50
29 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48
28 47 46 45 44 43 42 41 40
27 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38
26 37 36 35 34 33 32 31 30
25 2F 2E 2D 2B 2A 29 28
24 27 26 25 23 22 21 20
23 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18
22 17 16 15 14 13 12 11 10
21 0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08
20 07 06 05 04 03 02 01 00
1F
18
17
10
0F
08
07
Bảng 3.3: Bảng túm tắtvựng nhớ 89C52
Bảng 3.4: Bản đồ bộ nhớ ram
Địa
chỉ bit

Địa chỉ bit
FF
F0 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 B
E0 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0 ACC
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội
24
Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51
D0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 PSW
B8 - - - BC BB BA B9 B8 IP
B0 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 P3
A8 AF - - AC AB AA A9 A8 IE
A0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 P2
99 Không được địa chỉ hóa bít SUBF
98 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98 SCON
90 97 96 95 94 93 92 91 90 P1
8D Không được địa chỉ hóa bít TH1
8C Không được địa chỉ hóa bít TH0
8B Không được địa chỉ hóa bít TL1
8A Không được địa chỉ hóa bít TL0
89 Không được địa chỉ hóa bít TMOD
88 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88 TCON
87 Không được địa chỉ hóa bít PCON
83 Không được địa chỉ hóa bít DPH
82 Không được địa chỉ hóa bít DPL
81 Không được địa chỉ hóa bít SP
80 87 86 85 84 83 82 81 80 PO

3.3.3 Tổ chức ngắt trong 8051
Ngắt là sự xảy ra một điều kiện – một sự kiện làm cho chương trình hiện

hành bị tạm dừng để thực thi các nhiệm vụ do ngắt xảy ra. Các ngắt đóng vai trò
quan trọng trong việc thiết kế và hiện thực các ứng dụng của bộ vi điều khiờn.
Cỏc ngắt cho phép
hệ thông đáp ứng một sự kiện theo cách không đồng bộ và xử lý sự kiện khi một
chương trình khác đang thực thi. Một hệ thống được điều khiển bởi ngắt cho ta
ảo tưởng là hệ thống làm nhiều công việc đồng thời. Vi điều khiển 8051 có 5
nguyên nhân tạo ra ngắt: hai ngắt do bên ngoài, hai ngắt do bộ định thời, một
Khoa Cơ điện
Trường ĐHNN Hà Nội
25