1

MỤC LỤC


2

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ


3

DANH MỤC CÁC BẢNG


4

MỞ ĐẦU
Ngày nay,cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện
tử,mà trong đó là kỹ thuật số đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực …. do đó
chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào
sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ
thuật điện tử nói riêng.Các nhà máy xí nghiệp sản xuất các sản phẩm của mình trên
các băng truyền hiện đại,sản phẩm xuất ra nhanh, liên tục trong khoảng thời gian
dài. Vì vậy việc đếm xem có bao nhiêu sản phẩm đã được xuất ra băng truyền thì
con người khó có thể thực hiện chính xác.Xuất phát từ đợt đi thực tập tốt nghiệp tại
nhà máy foxconn và tham quan các doanh nghiệp sản xuất, chúng em đã được thấy
nhiều khâu được tự động hóa trong quá trình sảnxuất. Một trong những khâu đơn
giản trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là số lượng sản phẩm làm ra được
đếm một cách tự động. Tuy nhiên đối với những doanh vừa và nhỏ thì việc tự động
hóa hoàn toàn chưa được áp dụng trong những khâu đếm sản phẩm, đóng bao bì mà

vẫn còn sử dụng nhân công.Bởi vậy, mạch đếm sản phẩm giúp ta kiểm soát được
sản lượng cho ra tại mỗi băng chuyền.
Mục đích của mạch đếm sản phẩm là giúp cho nhà máy đếm được số sản phẩm do
máy tạo ra một cách đơn giản, chính xác mà không tốn nhiều sức lao động của công
nhân.
Ngoài chức năng dùng để đếm sản phẩm, mạch còn có thể phát triển để phù hợp với
nhiều yêu cầu như như đếm số người vào phòng, thang máy hay đếm xe ra vào
cổng… đó đều là những ứng dụng rất thực tế.
Bài báo cáo này được tìm kiếm từ nhiều nguồn khác nhau như :thầy giáo hướng
dẫn,qua sách giáo trình đã học,internet,….. Do kiến thức còn hạn hẹp,nên trong quá
trình thực hiện đồ án em không thể tránh khỏi sai sót kính mong quý thầy cô trong
hội đồng bỏ qua và có hướng giúp đỡ để em có thể hoàn chỉnh kiến thức của
mình.Qua đây em xin gửi lời cám ơn tới thầy giáo Nguyễn Tiến Kiệm đã tận tình
giúp đỡ em trong quá trình em thực hiện đồ án.
Em xin chân thành cám ơn!


5

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1.Lí do chọn đề tài
Ngày nay việc nghiên cứu ứng dụng vi điều khiển vào các lĩnh vực cuộc sống
khá là phổ biến,điển hình là vi điểu khiển họ 8051.Ở trong công nghiệp cũng như
trong các lĩnh vực liên quan đếm sản phẩm đã phát huy được lợi thế khi sử dụng vi
điều khiển,việc đếm sản phẩm trở nên đơn giản,giảm bớt sức lao động và thời
gian.Phương pháp đếm sản phẩm dùng vi điều khiển không những có được những
ưu điểm của cả 2 phương pháp dùng IC rời và dùng vi xử lí mà còn có những ưu
điểm như : Trong mạch có thể sử dụng ngay bộ nhớ trong đối với những chương
trình có quy mô nhỏ,có thể giao tiếp nối tiếp với máy tính .Được sự gợi ý của giáo
viên hướng dẫn và qua sự tìm hiểu trên mạng ,nên em đã chọn đề tài điều khiển

băng tải đếm sản phẩm với ứng dụng của họ vi điều khiển 8051.Đề tài này không
những thực tế và cần thiết mà chị phí lại không cao.Đây cũng là một cơ hội tốt để
em có thể tìm hiểu và ứng dụng những kiến thức môn VI ĐIỀU KHIỂN vào thực tế.
1.2.Mục tiêu và yêu cầu của đề tài
Trong đồ án này em thực hiện mạch đếm sản phẩm bằng phương pháp đếm
xung. Như vậy mỗi sản phẩm đi qua trên băng chuyền phải có một thiết bị để cảm
nhận sản phẩm, thiết bị này gọi là cảm biến. Khi một sản phẩm đi qua cảm biến sẽ
nhận và tạo ra một xung điện đưa về khối xử lí để tăng dần số đếm,hiển thị kết quả
đếm được bằng 4 LED 7 thanh và báo hiệu đèn led.Tuy nhiên mỗi khu vực sản xuất
hay mỗi ca sản xuất lại yêu cầu với số đếm khác nhau vì thế phải có sự linh hoạt
trong việc chuyển đổi số đếm. Bộ phận chuyển đổi trực quan nhất là bàn phím. Khi
cần thay đổi số đếm người sử dụng chỉ cần nhập số đếm ban đầu vào và mạch sẽ tự
động đếm. Khi số sản phẩm được đếm bằng với số đếm ban đầu thì mạch sẽ tự động
dừng. Suy ra mục đích của đề tài là đếm sản phẩm một cách đơn giản và chính xác
mà không tốn nhiều sức lao động.
Yêu cầu mạch đếm sản phẩm phải chạy một cách chính xác,ổn định,gọn nhẹ,dễ lắp
đặt dễ sửa chữa và chi phí thấp.


6

Giới hạn của đề tài:
-Các sản phẩm rất đa dạng với nhiều chủng loại: đặc; rỗng, kích cỡ khác nhau.
Nhưng với khả năng của thiết bị lắp thì mạch chỉ có thể đếm đối với sản phẩm có
khả năng che được ánh sáng và có kích thước từ 10cm3 đến 30cm3.
-Đếm số sản phẩm trong một thùng phạm vi thay đổi từ 2 → 999. Còn số thùng sản
phẩm phạm vi thay đổi từ 1→9999.
-Lưu số sản phẩm, số hộp sau mỗi ca sản xuất và cho phép xem số sản phẩm và số
hộp trong các ca sản xuất.
1.3 Vấn đề cần giải quyết

+Tìm hiểu các tài liệu liên quan đến các đề tài nghiên cứu,đưa ra các giải pháp tối
ưu cho việc thiết kế chế tạo sản phẩm thực tế.
+Thiết kế và chế tạo một board mạch gồm các khối: khối xử lí trung tâm dùng họ vi
điều khiển 8051,khối cảm biến,khối hiển thị.
+Tiến hành viết chương trình phần mềm phối hợp hoạt động các khối dưới sự điều
khiển của mạch dùng IC AT89S52.
Cuối cùng,mô hình sản phẩm có cấu tạo và nguyên lí làm việc như sau:
* Cấu tạo
- Gồm 1 băng chuyền để chuyển tải sản phẩm
- Sử dụng cảm biến thu phát ánh sáng để phát hiện vật
- Sử dụng bộ vi điều khiển AT89S52
* Nguyên lý làm việc
Khi cấp nguồn cho hệ thống thì động cơ điều khiển băng tải được cấp nguồn và
quay. Mỗi khi có vật đi qua cảm biến thì cảm biến sẽ tạo ra một xung và đưa về
khối vi điều khiển để tăng số đếm…


7

CHƯƠNG 2: SƠ LƯỢC VỀ BĂNG TẢI
2.1. Các loại băng tải sử dụng hiện nay
2.1.1. Giới thiệu chung về băng tải
Băng tải thường được dùng để di chuyển các vật liệu đơn giản và vật liệu rời
theo phương ngang và phương nghiêng.Trong các dây truyền sản xuất , các thiết bị
này được sử dụng rộng rãi như những phương tiện để vận chuyển các cơ cấu
nhẹ,trong các xưởng luyện kim dùng để vận chuyển quặng ,than đá,các loại xi lò
trên các trạm thủy điện thì dùng vận chuyển nhiên liệu.
Trong một số ngành công nghiệp nhẹ,công nghiệp thực phẩm,hóa chất thì dùng
đẻ vận chuyển các sản phẩm đã hoàn thành và chưa hoàn thành giữa các công
đoạn,các phân xưởng ,đồng thời cũng dùng để loại bỏ các sản phẩm không dùng

được. Hiện nay, như chúng ta đã biết hầu hết trong các nhà máy, xí nghiệp, các công ty
vừa và nhỏ cho đến những công ty lớn, thì dây chuyền sản xuất đang được sử dụng phổ
biến nhất đó là hệ thống băng tải, hệ thống băng tải ra đời không những làm giảm được
chi phí vận chuyển mà còn tiết kiệm được thời gian và nhân lực.
Ưu điểm của băng tải:
Cấu tạo đơn giản ,bền ,có khả năng vận chuyển rời và đơn chiếc theo các hướng

+

nằm ngang,nằm nghiêng.
+ Được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các công ty, nhà máy, xí nghiệp...
+ Tiết kiệm được chi phí vận chuyển và nhân công lao động.
+ Làm việc ở nhiều môi trường khác nhau.
+ Hệ thống làm việc linh hoạt và tính ổn định cao.
+ Có thể tự động được,vận hành đơn giản,bảo dưỡng dễ dàng,làm việc tin cậy,năng
suất cao và tiêu hao năng lượng so với máy vận chuyển khác không lớn lắm.
- Nhược điểm: Giá thành cao, chi phí lắp đặt khá tốn kém.


8

Hình 2.1.1: Hình ảnh băng tải nghiêng
2.1.2. Cấu tạo chung của băng tải
Băng tải là thiết bị vận tải liên tục, chuyên trở hàng dạng hạt, cục theo phương
ngang, theo mặt phẳng nghiêng, theo đường gấp khúc kết cấu của một băng tải
được biểu diễn trên hình vẽ.

Hình 2.1.2: Cấu tạo chung của băng tải
1.Bộ phận kéo cùng các yếu tố làm việc trực tiếp mang vật
2. Trạm dẫn động,truyền chuyển động cho bộ phận kéo

3. Bộ phận căng ,tạo và giữ lực căng cần thiết cho bộ phận kéo
4. Hệ thống đỡ (con lăn,giá đỡ.....) làm phần trượt cho bộ phận kéo và các
yếu tố làm việc
Vật liệu làm băng tải có thể làm bằng những vật liệu sau:


9

- Lưới: Chịu được nhiệt, ít bị ăn mòn, ít chịu ảnh hưởng của môi trường, nhẹ
nhàng, bền.
- Dạng thảm: Bên trong phía tiếp xúc với trục truyền chuyển chiếm 3/4 bề dầy băng
tải là vật liệu làm bằng lớp nỉ được kết với nhau bên ngoài có phủ lớp silicol dầy
1/4 bề dầy băng tải, giá thành cao phải nhập ngoại được sử dụng trong máy móc đòi
hỏi độ chính xác cao và yêu cầu công nghệ cao.
- Ngoài ra còn làm bằng vật liệu khác như: Da, sợi kết thành, vải,...
- Kích thước băng tải: Bề dày từ (2 ÷ 15)mm, chiều rộng từ (1200 ÷ 2100)mm,
thông thường khi tháo lắp hoặc thay thế thì các máy móc, thiết bị thường đi kèm các
thiết bị gá lắp riêng.
2.1.3 Các loại băng tải trên thị trường
Khi thiết kế hệ thống băng tải vận chuyển sản phẩm đến vị trí phân loại có thể lựa
chọn một số loại băng tải sau:
Loại băng tải

Tải trọng

Phạm vi ứng dụng

Băng tải dây đai

< 50 kg


Vận chuyển từng chi tiết giữa các nguyên công
hoặc vận chuyển thùng chứa trong gia công cơ và
lắp ráp

Băng tải lá

25 -125kg

Vận chuyển chi tiết trên vệ tinh trong gia công
chuẩn bị phôi và trong lắp ráp

Băng tải thanh đẩy

50-250kg

Vận chuyển các chi tiết lớn giữa các bộ phận trên
khoảng cách > 50m

Băng tải con lăn

30-500kg

Vận chuyển chi tiết trên các vệ tinh giữa các
nguyên công với khoảng cách < 50m

Bảng 2.1.3 : Danh sách các loại băng tải trên thị trường
Các loại băng tải thường gặp
-


Băng tải PVC.
Băng tải xích.


10

-

Băng tải chịu nhiệt.
Băng tải chuyền lắp ráp.
Băng tải cao su.
Băng tải con lăn.
Băng tải thực phẩm.
Băng tải di động nâng hạ.
Băng tải nghiêng.
1)
Các loại băng tải xích,băng tải con lăn có ưu điểm là ổn định cao khi
vận chuyển.Tuy nhiên chúng đòi hỏi kết cấu cơ khí phức tạp,đòi hỏi độ chính
xác cao,giá thành khá đắt.

Vai trò của hệ thống băng tải
2)

Ngày nay, băng tải đã được sử dụng rất nhiều trong sản xuất công

nghiệp, nông nghiệp. Băng tải dùng để vận chuyển các vật liệu dạng hạt,
viên, các vật mỏng nhẹ để đưa tới khâu đóng gói, chế biến hoặc để sấy khô
hoặc là phẳng. Nó được sử dụng rất hữu ích trong địa hình rất phức tạp như:
Tải cát từ dưới lòng sông lên xe, chuyển than từ thuyền lên xe tải hay các địa
hình nhỏ trật hẹp. Nhờ có băng tải mà khối lượng công việc lớn được giải

quyết trong thời gian ngắn đem lại hiệu quả kinh tế rất lớn.
2.2. Giới thiệu băng tải sử dụng trong mô hình
Do băng tải dùng trong hệ thống làm nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm nên trong
mô hình đồ án em đã lựa chọn loại băng tải dây đai để mô phỏng cho hệ thống dây
chuyền trong nhà máy với những lí do sau đây:
3)
4)

- Tải trọng băng tải không quá lớn.
- Kết cấu cơ khí không quá phức tạp.

- Dễ dàng thiết kế chế tạo.
5)
6)

- Có thể dễ dàng hiệu chỉnh bằng băng tải.
Tuy nhiên loại băng tải này cũng có vài nhược điểm như: Độ

chính xác khi vận chuyển không cao,đôi lúc băng tải hoạt động không ổn
định do nhiều yếu tố; nhiệt độ môi trường ảnh hưởng tới con lăn, độ ma sát
của dây đai giảm qua thời gian……
7)
Dưới đây là mô hình băng tải đếm sản phẩm trong đồ án:
8)
9)


11

10)


Hình2.2: Hình ảnh băng tải sử dụng trong mô hình
11)
12)
13)
14)


12

CHƯƠNG 3 : LÝ THUYẾT THIẾT KẾ
3.1. Tổng quan về họ vi điều khiển 8051
Vào năm 1981 hãng Intel giới thiệu bộ vi điều khiển được gọi là 8051. Bộ vi điều
khiển này có 128 byte RAM, 4K byte ROM trên chip, hai bộ định thời, một cổng
nối tiếp và 4 cổng (độ rộng 8 bit) vào – ra tất cả được đặt trên một chip. 8051 là một
bộ xử lý 8 bit có nghĩa là CPU chỉ có thể làm việc với 8 bit dữ liệu tại một thời
điểm.
Dữ liệu lớn hơn 8 bit được chia ra thành các dự liệu 8 bit để xử lý. 8051 đã trở lên
phổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất khác sản xuất và bán các dạng biến
thể của 8051. Điều này dẫn đến sự ra đời nhiều phiên bản của 8051 với các tốc độ
khác nhau và dung lượng ROM trên chip khác nhau. Mặc dù có nhiều biến thể khác
nhau của 8051 về tốc độ và dung lượng nhớ ROM trên chip, nhưng tất cả chúng đều
tương thích với 8051 ban đầu về các lệnh. Điều này có nghĩa là nếu viết chương
trình của mình cho một phiên bản nào của 8051 thì nó cũng sẽ chạy với mọi phiên
bản khác mà không phân biệt nó được sản xuất từ hãng nào.
Với khối xử lý người ta có thể dùng IC rời hoặc khối vi xử lý. Nếu sử dụng vi
xử lý trong khối xử lý, người ta có thể thiết kế mạch điện giao tiếp được với máy
tính nên dễ dàng cho việc điều khiển từ xa và bằng việc thay đổi phần mềm có thể
mở rộng chương trình điều khiển mạch điện đếm nhiều dây chuyền trong cùng một
thời điểm hay lưu lại các số liệu trong các ca sản xuất, đó là lí do em sử dụng vi xử

lý trong khối xử lý. Cùng với thời gian, con người đã cho ra đời nhiều loại vi xử lý
từ 8 bit đến 64 bit với cải tiến ngày càng ưu việt nhưng tùy theo mục đích sử dụng
mà vi xử lý 8 bit vẫn còn tồn tại. Trong đồ án này em sử dụng vi điều khiển 8051.
8051 cũng là vi xử lý 8 bit nhưng có chứa bộ nhớ bên trong và có thêm 2 bộ định
thời ngoài ra nó có thể giao tiếp nối tiếp trực tiếp với máy tính mà vi xử lý 8 bit như
8085 cũng giao tiếp được với máy tính nhưng là giao tiếp song song nên cần có IC
chuyển đổi dữ liệu từ song song sang nối tiếp để giao tiếp với máy tính. Với bộ nhớ
trong 8051 thích hợp cho những chương trình có quy mô nhỏ,tuy nhiên 8051 có thể
kết hợp được với bộ nhớ ngoài cho chương trình có quy mô lớn.


13

Bảng 3.1a: Các đặc tính của 8051 đầu tiên
Ta có thể so sánh 3 loại chip của họ vi điều khiển 51 như sau:
Đặc Tính

8051

8052

8031

ROM trên chip

4k byte

8k byte

0 k byte


RAM

128 byte

256 byte

128 byte

Bộ định thời

2

3

2

Chân vào-ra

32

32

32

Cổng nối tiếp

1

1


1

Nguồn ngắt

6

8

6

Bảng 3.1b: Bảng so sánh đặc tính của 3 thành viên họ 8051

Sau đây em sẽ giới thiệu về vi điều khiển 8051:
Đặc Tính

Số Lượng

ROM trên chip

4K byte

RAM

128 byte

Bộ định thời

2


Các chân vào – ra

32

Cổng nối tiếp

1

Nguồn ngắt

6


14

3.1.1 Giới thiệu chung về cấu trúc phần cứng
3.1.1.1 Kiến trúc phần cứng của 8051
8051 là IC vi điều khiển (Microcontroller) do hãng Intel sản xuất, là vi mạch tổng
quát của họ MCS-51. một số loại vi điều khiển thuộc họ 8051 thông dụng có thể kể
ra : AT89C2051(20 chân), AT89C4051(20 chân), AT89C51(40 chân), AT89C52(40
chân), AT89S51(40 chân), AT89S52(40 chân), AT89S53(40 chân)... linh kiện đầu
tiên của họ này được hãng sản xuất Intel đưa ra thị trường. Bộ vi điều khiển 8051 là
mạch tích hợp trên một chíp có thể lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động
của hệ thống. Theo các tập lệnh của người lập trình, bộ vi điều khiển tiến hành đọc,
lưu trữ thông tin, xử lý thông tin, đo lường thời gian và tiến hành đọc mở một cơ
cấu nào đó.
Trong chương trình môn học này chúng ta tập trung nghiên cứu về bộ vi điều khiển
89S52. Đây là một bộ vi điều khiển thông dụng, giá rẻ có khá nhiều chức năng hay
đặc biệt là có tích hợp sẵn bộ nạp trên chip giúp sinh viên có thể dễ dàng tự thực
hiện các bài thí nghiệm với chi phí rất thấp. Cũng trong chương trình môn học này,

ngôn ngữ được sử dụng để trình bày các ví dụ ứng dụng sẽ là ngôn ngữ C trong
phần mềm keil c.
Trong các thiết bị điện và điện tử dân dụng, thiết bị tự động hoá… các bộ vi điều
khiển, điều khiển hoạt đọng của các thiết bị này...Trong hệ thống sản xuất tự động,
bộ vi điều khiển được sử dụng trong điều khiển robot, dây chuyền tự động… Các hệ
thống càng thông minh thì vai trò của vi điều khiển càng quan trọng.
IC có đặc điểm như sau:
- 4k byte ROM,
- 128 byte RAM.
- 4 Port I/O 8 bit.
- 2 bộ đếm/ định thời 16 bit.
- Giao tiếp nối tiếp.


15

- 64k byte không gian bộ nhớ chương trình mở rộng.
- 64k byte không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng.
- Một bộ xử lý luận lý (thao tác trên các bít đơn).
- 210 bit được địa chỉ hóa.
- Bộ nhân / chia 4us.

Bảng 3.1.1.1 : Sơ đồ khối vi điều khiển 8051
*Kiến trúc phần cứng của 8051
Phần chính của vi điều khiển 8051 là bộ vi xử lý trung tâm(CPU: central
processing unit) bao gồm:
•

Thanh ghi tích luỹ A


•

Thanh ghi tích luỹ phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia

•

Đơn vị logic học (ALU: arithmetic logical unit)

•

tủ trạng thái chương trình (PSW: program status word)

•

bốn băng thanh ghi


16

•

con trỏ ngăn xếp

•

ngoài ra còn có bộ nhớ chương trình, bộ giải mã lệnh, bộ điều khiển thời
gian và logic

Đơn vị xử lý trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ dao động, ngoài ra còn có khả
năng đưa một tín hiệu giữ nhịp từ bên ngoài.

Chương trình đang chạy có thể cho dừng lại nhờ một khối điều khiển ngắt ở bên
trong. Các nguồn ngắt có thể là: các biến cố ở bên ngoài, sự tràn của bộ đếm định
thời hoặc cũng có thể là giao diện nối tiếp.
Ba bộ định thời 16 Bit hoạt động như một bộ đếm.
Các cổng(Port 0, Port 1 Port 2 Port 3). Sử dụng vào mục đích điều khiển.
Ở cổng 3 có thêm các đường dẫn điều khiển dùng để trao đổi với bộ nhớ ở bên
ngoài, hoặc để đầu nối giao diện nối tiếp, cũng như các đường ngắt dẫn ở bên ngoài.
Giao diện nối tiếp có chứa một bộ truyền và một bộ nhận không đồng bộ, làm việc
độc lập với nhau. Tốc độ truyền qua cổng nối tiếp có thể đặt trong vảy rộng và được
ấn định bằng một bộ định thời.
Trong vi điều khiển 8051 có hai thành phần quan trọng khác đó là bộ nhớ và các
thanh ghi.
Bộ nhớ gồm có bộ nhớ RAM và bộ nhớ ROM dùng để lưu trữ dữ liệu và mã lệnh
Các thanh ghi sử dụng để lưu trữ thông tin trong quá trình xử lý. Khi CPU làm việc
nó thay đổi nội dung các thanh ghi.
Bộ nhớ gồm có bộ nhớ RAM và bộ nhớ ROM dùng để lưu trữ dữ liệu và mã lệnh
Các thanh ghi sử dụng để lưu trữ thông tin trong quá trình xử lý. Khi CPU làm việc
nó thay đổi nội dung các thanh ghi.
Ta có sơ đồ chân của chip 8051 , mô tả chức năng các chân như sau:


17

Hình 3.1.1.1 : Sơ đồ chân của vi điều khiển 8051
3.1.1.2.Chức năng của các chân 8051
15)
16)

Port 0
Port 0 gồm 8 chân, ngoài chức năng xuất nhập ra, Port 0 còn là Bus đa


hợp dữ liệu và địa chỉ (AD0-AD7), chức năng này sẽ được sử dụng khi
89S52 giao tiếp với các thiết bị ngoài có kiến trúc Bus như các vi mạch
nhớ... Vì cổng P0 là một máng mở khác so với các cổng P1, P2 và P3 nên
các chân ở cổng 0 phải được nối với điện trở kéo khi sử dụng các chân này
như chân vào/ra. Điện trở này tùy thuộc vào đặc tính ngõ vào của thành phần
ghép nối với chân của port 0. Thường ta dùng điện trở kéo khoảng 4K7 đến
10K.


18

Hình 3.1.1.2.1a : Nối điện trở kéo cho cổng 0 của 8051

Hình 3.1.1.2.1b : Cấu trúc của các chân trên port 0
17)Port 1
Đối với 8051, chức năng duy nhất của Port 1 là chức năng xuất và nhập, cũng như
các Port khác, Port 1 có thể xuất nhập theo bit và theo byte. Ta đánh tên cho mỗi
chân của Port 1 là P1.X (X = 0 đến 7).


19

Hình 3.1.1.2.2 : Cấu trúc của các chân trên port1
Riêng dòng 89Sxx, 4 chân P1.4, P1.5, P1.6, P1.7 được dùng để nạp ROM theo
chuẩn ISP, 2 chân P1.0 và P1.1 được dùng cho bộ Timer 2. Trên hình 2.3 là một sơ
đồ kết nối 89S52 với cổng song song để nạp chương trình (file mã - *.hex) từ máy
tính.
Trên sơ đồ này các đường dẫn DO, DI, SCK, RTS lần lượt là các đường dẫn dữ liệu
lên máy tính, xuống nối tiếp từ máy tính, đường dẫn xung Clock và đường dẫn xung

Reset từ máy tính xuống sau khi nạp xong chương trìnhHình : Cấu trúc của các
chân trên port 1 và port 3.
18)Port 2
Port2 có hai tác dụng, hoặc làm nhiệm vụ là cổng xuất nhập, hoặc là phần byte
cao của bus địa chỉ 16-bit cho các thiết kế hệ thống cần nhiều hơn 256 byte
bộ nhớ ngoài.
Từ chân 21 đến chân 28 (P2.0 _P2.7). Port 2 là một port có tác dụng kép
dùng như các đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị
dùng bộ nhớ mở rộng.


20

Hình 3.1.1.2.3: Cấu trúc của các chân trên port 2
1) Port 3
Mỗi chân trên Port 3 ngoài chức năng xuất và nhập còn có một chức năng riêng, từ
chân 10 đến chân 17 (P3.0 _ P3.7). Port 3 là port có tác dụng kép.
Các chân của port này có nhiều chức năng, có công dụng chuyển đổi có liên hệ đến
các đặc tính đặc biệt của 8051 như ở bảng sau :
Bit

Chân

Chức năng
Dữ liệu nhận cho port nối tiếp

P3.0

RXD


P3.1

TXD

P3.2

INTO

Dữ liệu phát cho port nối tiếp
Ngắt bên ngoài 0

P3.3
P3.3

INT1

P3.4

TO

P3.5

T1

Ngắt bên ngoài 1
Ngõ vào timer/counter 0
Ngõ vào của timer/counter 1

P3.6
P3.6


WR

Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài

P3.7

RD

Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài.
Bảng 3.1.1.2.4 : Chức năng các chân port 3


21

1. Chân 29 - PSEN (Program Store Enable )

Chân PSEN là chân điều khiển đọc chương trình ở bộ nhớ ngoài, nó được nối với
chân OE của ROM ngoài để cho phép đọc các byte mã lệnh trên ROM ngoài. PSEN
ở mức thấp trong thời gian đọc mã lệnh. Khi thực hiện chương trình trong ROM nội
thì PSEN được duy trì ở mức cao.
PSEN cho phép bộ nhớ chương trình chân số 29. Chân này thường được nối với
chân cho phép xuất /OE (Output Entable) của EPRROM (hoặc của ROM) để cho
phép đọc các byte lệnh. Tín hiệu /PSEN ở lôgic ‘0‘ trong suốt thời gian tìm nạp
lệnh. Các mã nhị phân của chương trình (opcode) được đọc từ EPROM, qua bus dữ
liệu và được chốt với thanh ghi lệnh IR của 8051 để được giải mã. Khi thực thi một
chương trình trong ROM nội, /PSEN được duy trì ở logic không tích cực (logic 1 ).
2. ALE (Address Latch Enable)

ALE cho phép chốt địa chỉ, chân số 30. cho phép tách các đường dữ liệu và các

đường địa chỉ tại Port 0 và Port 2.
Là tín hiệu xuất ra để giải đa hợp bus địa chỉ v bus dữ liệu. Trong 1/2 chu kỳ đầu
bộ nhớ, chân ALE xuất tín hiệu để chốt địa chỉ (byte thấp của bus địa chỉ 16 bit) và
thanh ghi ngoài khi ta sử dụng port 0 làm byte thấp địa chỉ. Trong 1/2 chu kỳ bộ
nhớ còn lại port 0 sẽ xuất/nhập dữ liệu. Tín hiệu ALE có tần số bằng 1/6 tần số của
mạch dao động bên trong chip vi điều khiển v có thể làm xung clock cho các phần
còn lại của hệ thống (trường hợp ngoại lệ khi thực hiện lệnh MOVX, một xung ALE
(vàs cả /PSEN) sẽ bị bỏ qua). Chân ALE còn được dùng để nhập xung ngõ và lập
trình cho EPROM hoặc Flash ROM trên chip đối với chip có loại ROM này.
3. EA (External Access)

Là chân truy xuất ngoài.
Tín hiệu chân EA cho phép chọn bộ nhớ chương trình là bộ nhớ trong hay ngoài vi
điều khiển. Nếu chân EA được nối ở mức cao (nối nguồn Vcc), thì vi điều khiển thi
hành chương trình trong ROM nội. Nếu chân EA ở mức thấp (được nối GND) thì vi
điều khiển thi hành chương trình từ bộ nhớ ngoài.


22

Chân này được nối lên 5V khi thực thi chương trình trong ROM nội và được nối
đất khi thực thi chương trình bộ nhớ ngoài. Chú ý đối với các chip không có ROM
nội /EA phải được nối đất. Các chip họ 8051 có EPROM còn nhận chân /ALE làm
chân nhận điện áp cấp điện 12V cho việc lập trình (nạp) cho EPROM nội.
8.RST (Reset)
Thiết lập ở chân số 9.
Dùng để thiết lập lại trạng thái ban đầu của hệ thống hay gọi tắt là reset hệ thống
khi được treo ở mức logic là ít nhất 2 chu kỳ máy. Các thanh ghi bên trong của 8051
được nạp các giá trị thích hợp cho việc khởi động lại hệ thống.
Khi tín hiệu này được đưa lên mức cao trong ít nhất là 2 chu kỳ máy, các thanh ghi

trong bộ vi điều khiển được tải những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống. Hay
nói cách khác là vi điều khiển sẽ bị reset nếu chân này được kích hoạt mức cao.

Hình 3.1.1.2.8: Sơ đồ mạch reset ngoài của 8051
9.Chân XTAL1, XTAL2
Hai chân này được sử dụng để nối với bộ dao động ngoài.
Thông thường một bộ dao động thạch anh sẽ được nối tới các chân đầu vào XTAL1
(chân 19) và XTAL2 (chân 18) cùng với hai tụ gốm giá trị khoảng 30pF. Một phía
của tụđiện được nối xuống đất như hình dưới.
Tinh thể thạch anh chân số 18,19.XTAL1 ngõ vào mạch tạo xung clock trong
chip.XTAL2 ngõ ra mạch tạo xung clock trong chip.
Mạch dao động bên trong chip 8051 được ghép với thạch anh bên ngoài ở 2 chân


23

XTAL1 v XTAL2. Thường tần số l 12MHz v các tụ ổn định có giá trị trong khoảng
30pF 33 pF.

Hình 3.1.1.2.9: Mạch dao động cấp cho 8051
10.Chân VCC,GND
Chân 40: chân nguồn của vi điều khiển, được nối vào chân Vcc của nguồn
Nguồn cung cấp điện chân số 40-20. Cung cấp nguồn điện cho chip hoạt động.
VCC=+5V +/- 10%
89S52 nối với dương nguồn một chiều điện áp đầu vào 4V đến 5.5V qua chân 40
còn âm nguồn nối với mát(GND) qua chân 20.
3.1.2. Giới thiệu chung về cấu trúc bên trong
3.1.2.1. Sơ đồ khối bên trong 8051



24

Hình 3.1.2.1a: Sơ đồ khối bên trong 8051
*Tổ chức bộ nhớ của 8051
Trên vi điều khiển 8051/8052 đều có cả bộ nhớ chương trình (ROM) và bộ nhớ dữ
liệu (RAM). Tuy nhiên dung lượng của các bộ nhớ trên chip là hạn chế. Khi thiết kế
các ứng dụng đòi hỏi bộ nhớ lớn người ta có thể dùng bộ nhớ ngoài.


Bộ nhớ chương trình

Bộ nhớ chương trình là bộ nhớ chỉ đọc, là nơi lưu trữ chương trình của vi điều
khiển. Bộ nhớ chương trình của họ 8051 có thể thuộc một trong các loại sau ROM,
EPROM, FLASH hoặc không có bộ nhớ chương trình trên chip. Với họ vi điều
khiển 89xx, bộ nhớ chương trình được tích hợp sẵn trong chip có kích thước nhỏ
nhất là 4kByte.
Với các vi điều khiển không tích hợp sẵn bộ nhớ chương trình trên chip, buộc phải
thiết kế bộ nhớ chương trình bên ngoài.


25

Địa chỉ đầu tiên của bộ nhớ chương trình là 0000H, chính là địa chỉ reset của vi điều
khiển. Ngay khi bật nguồn hoặc reset vi điều khiển, thì CPU sẽ nhảy đến thực hiện
lệnh ở địa chỉ 0000H này. Khi sử dụng bộ nhớ trên chip thì chân EA phải được nối
lên mức logic cao (+5V). Nếu bạn muốn mở rộng bộ nhớ chương trình thì chúng ta
phải dùng bộ nhớ ngoài với dung lượng tối đa là 64Kbyte.
Bộ nhớ bên trong 8051 bao gồm ROM và RAM.
RAM 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.

8051 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard: có những vùng nhớ riêng biệt cho chương
trình và dữ liệu. Chương trình và dữ liệu có thể chứa bên trong 8051 nhưng 8051
vẫn có thể kết nối với 64 k byte bộ nhớ chương trình và 64 k byte bộ nhớ dữ liệu
mở rộng.


Bộ nhớ dữ liệu

Bộ nhớ dữ liệu tồn tại độc lập so với bộ nhớ chương trình. Họ vi điều khiển 8051 có
bộ nhớ dữ liệu tích hợp trên chip nhỏ nhất là 128byte và có thể mở rộng với bộ nhớ
dữ liệu ngoài lên tới 64kByte.
Ram bên trong 8051 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.
Bộ nhớ dữ liệu được phân chia như sau:
- Ram đa dụng từ 30H đến 7FH
Mọi địa chỉ trong vùng ram đa dụng đều có thể được truy xuất tự do dùng kiểu địa
chỉ trực tiếp hay gián tiếp.
Ví dụ để đọc nội dung ô nhớ ở địa chỉ 5FH của ram nội vào thanh ghi tích lũy A :
MOV A,5FH
Hoặc truy xuất dùng cách địa chỉ gián tiếp qua R0 hay R1.