LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật
điện tử mà trong đó vi điều khiển đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa
học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin…. 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.
Đã có rất nhiều khâu được tự động hóa trong quá trình sản xuất. 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.
Sau một thời gian học tập trên giảng đường chúng em đã đuợc tiếp thu những
kiến thức khoa học công nghệ. Đặc biệt môn học kiến trúc máy tính tiên tiến do
thầy Phạm Văn Cường giảng dậy, chúng em đã có thể thiết kế được mạch đếm sản
phẩm dùng cảm biến hồng ngoại.
Để làm được mạch này cần thiết kế được hai phần chính là: bộ phận cảm biến
và bộ phận đếm.
+ Bộ phận cảm biến: gồm phần phát và phần thu. Thông thường người ta sử
dụng phần phát là led hồng ngoại để phát ra ánh sáng hồng ngoại mục đích để
chống nhiễu so với các loại ánh sáng khác, còn phần thu là led thu để thu ánh sáng
hồng ngoại.
+ Bộ phận đếm là phần module nhận tín hiệu từ cảm biến hồng ngoại và xử lý
tín hiệu nhận được bằng ngôn ngữ lập trình C, sau đó số lượng sản phẩm sẽ được
hiển thị trên màn hình led 7 thanh.
Bố cục tiểu luận:
Chương 1: Cơ sở lý thuyết.
Chương 2: Nội dung.
Kết luận.


Tiểu luận môn học: Kiến trúc máy tính tiên tiến

Chương 1: Cơ sở lý thuyết
1.1 Khối cảm biến
Gồm 1 phần phát và 1 phần thu:
+ Phần phát gồm 1 con LED hồng ngoại.
+ Phần thu gồm 1 con Transistor.

Hình 1.1: Cấu tạo của cảm biến

Hoạt động:
Để cảm nhận mỗi lần sản phẩm đi qua thì cảm biến hồng ngoại của phần
phát phát ra ánh sáng hồng ngoại và phần thu hấp thụ ánh sáng hồng ngoại, người ta
sử dụng ánh sáng hồng ngoại ở đây vì ánh sáng hồng ngoại có đặc điểm ít bị nhiễu
so với các loại ánh sáng khác. Hai bộ phận phát và thu hoạt động cùng tần số. Khi
có sản phẩm đi qua giữa phần phát và phần thu ánh sáng hồng ngoại bị che lấp bộ
phận thu sẽ hoạt động với tần số khác so với tần số phát như thế tạo ra một xung tác
động tới bộ phận xử lý.


Tiểu luận môn học: Kiến trúc máy tính tiên tiến

1.2 LM358

Hình 1.2: Cấu tạo và hình dạng thực tế của LM358

Hoạt động:
IC LM358 thực hiện nhiệm vụ so sánh tín hiệu vào để đưa ra tín hiệu chuẩn,
nguồn cấp cho IC là : 3V-32V. Mỗi khi có sự thay đổi về điện áp tại chân 3 tín hiệu
đầu vào của LM358 thì nó thực hiện so sánh điện áp với điện áp chuẩn chân 2 để
tạo ra sự biến đổi tín hiệu đầu ra tại chân 1.
1.3 Cấu tạo led 7 thanh



Tiểu luận môn học: Kiến trúc máy tính tiên tiến

Hình 1.3: Hai loại led 7 thanh thông dụng

Hình 1.4: Ký hiệu các chân dữ liệu của led 7 thanh

Led 7 đoạn có cấu tạo bao gồm 7 led đơn xếp theo hình phía trên và có thêm
một led đơn hình tròn nhỏ thể hiện dấu chấm tròn ở góc dưới, bên phải của led 7
thanh.
8 led đơn trên led 7 thanh có Anode (cực +) hoặc Cathode (cực -) được nối
chung với nhau vào một điểm và được đưa chân ra ngoài để kết nối với mạch điện.
7 cực còn lại trên mỗi led đơn của led 7 đoạn và 1 cực trên led đơn ở góc dưới, bên
phải của led 7 đoạn được đưa thành 8 chân riêng để điều khiển cho led sáng tắt theo
ý muốn.
Nếu led 7 đoạn có Anode (cực +) chung, đầu chung này được nối với +Vcc,
các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led chỉ sáng
khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 0.


Tiểu luận môn học: Kiến trúc máy tính tiên tiến

Nếu led 7 đoạn có Cathode (cực -) chung, đầu chung này được nối xuống
Ground (hay Mass), các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các
led đơn, led chỉ sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 1.
1.4 Khối xử lý
Trong tiểu luận này nhóm em sử dụng vi điều khiển 8052 (89S52).
1.4.1 Sơ đồ chân 8052 (89S52)


Hình 1.5: Sơ đồ chân chip 8052

8052 là IC vi điều khiển (Microcontroller) do hãng Intel sản xuất. IC này có đặc
điểm như sau:
- 8k byte ROM
- 256 byte RAM
- 4 Port I/O 8 bit.
- 3 bộ đếm/ định thời 16 bit.
- Giao tiếp nối tiếp.
- 6 nguồn ngắt.
Chức năng của các chân 8052:
Port 0: từ chân 32 đến chân 39 (P0.0 _P0.7). Port 0 có 2 chức năng: trong các
thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường IO, đối
với thiết kế lớn có bộ nhớ mở rộng nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu.
Port 1: từ chân 1 đến chân 9 (P1.0 _ P1.7). Port 1 là port IO dùng cho giao
tiếp với thiết bị ngoài nếu cần.


Tiểu luận môn học: Kiến trúc máy tính tiên tiến

Port 2: 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.
Port 3: 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
P3.0
P3.1
P3.2

P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7

Tên

Ngõ vào dữ liệu nối tiếp.
Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp.
Ngõ vào ngắt cứng thứ 0.
Ngõ vào ngắt cứng thứ 1.
Ngõ vào TIMER/ COUNTER thứ 0.
Ngõ vào của TIMER/ COUNTER thứ
1.
Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài.
Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài.
RST (Reset): Khi ngõ vào tín hiệu này đưa lên mức cao ít nhất 2 chu kỳ
máy, các thanh ghi bên trong được nạp những giá trị thích hợp để khởi động hệ
thống. Khi cấp điện mạch phải tự động reset.
Các ngõ vào bộ dao động X1, X2: Bộ tạo dao động được tích hợp bên trong
8052. Khi sử dụng 8052, người ta chỉ cần nối thêm tụ thạch anh và các tụ. Tần số tụ
thạch anh thường là 12 Mh.
Nghiên cứu tổng thể về vi điều khiển:
Nhìn tổng thể chúng ta có thể tìn hiểu về vi điều khiển trong 3 mảng vấn đề
chính là: Các bộ định thời Timer, Port nối tiếp và Ngắt.
Hoạt động định thời:
Các thanh ghi:
Timer 0 và Timer 1: Thanh ghi chế độ định thời (TMOD)
Thanh ghi điều khiển Timer ( TCON)

Các thanh ghi chứa giá trị của các bộ định thời.
Timer 2: Thanh ghi T2CON.
Thanh ghi T2MOD
Thanh ghi TH2 và TL2,RCAP2H và RCAP2L
Các chế độ hoạt động của Timer:
Timer 0 và Timer 1: Chế độ 0: Timer 13 bit.
Chế độ 1: Timer 16 bit.
Chế độ 2: 8 bit tự động nạp lại.
Chế độ 3: Tách Timer
Timer 2 : Chế độ thu nhận (Captuer) : 16 bit tự nạp lại
Chế độ tự nạp lại (Auto-Reload) : 16 bit thu nhận
Chế độ cung cấp tốc độ Baud cho cổng nối tiếp.
Cổng nối tiếp:

RXD
TXD
INT0\
INT1\
T0
T1
WR\
RD\

Chức năng chuyển đổi


Tiểu luận môn học: Kiến trúc máy tính tiên tiến

Các thanh ghi cổng nối tiếp: Thanh ghi điều khiển cổng nối tiếp (SCON),
thanh ghi đệm truyền nhận ở cổng nối tiếp (SBUF).

Các chế độ hoạt động: Chế độ 0 và chế độ 1, chế độ 2.
Ứng dụng truyền nhận qua cổng nối tiếp và truyền thông đa xử lý.
Ngắt và xử lý ngắt: Thanh ghi cho phép ngắt IE (Interrupt Enable).
Thanh ghi ưu tiên ngắt IP.
Các vector ngắt và số hiệu ngắt.
Ngắt
Reset hệ thống
Bên ngoài 0
Timer 0
Bên ngoài 1
Timer 1
Port nối tiếp
Timer 2

Cờ
RST
IE0
TF0
IE1
TF1
TI hoặc RI
TX2 hoặc EXF2

Địa chỉ vector
0000H
0003H
000BH
0013H
001BH
0023H

002BH

Số hiệu
0
1
2
3
4
5

8052 (89S52) có 6 nguồn ngắt: Ngăt ngoài INT0\
Ngắt ngoài INT1\.
Ngắt do bộ Timer 0.
Ngắt do bộ Timer 1.
Ngắt do bộ Timer 2.
Ngắt do Port nối tiêp.
Các ngắt ngoài xảy ra khi có mức thấp hoặc sườn xuống trên chân INT0
hoặc INT1 của vi điều khiển. Đây là chức năng chuyển đổi của các bit Port 3 (P3.2
và P3.3).
Ngắt cổng nối tiếp xảy ra khi cờ phát (TI) hoặc cờ ngắt thu (RI) được đặt lên
mức1. Ngắt phát xảy ra khi một ký tự đã nhận xong và đang đợi trong SBUF để
được đọc.
Các ngắt cổng nối tiếp khác với các ngắt Timer. Cờ gây ra ngắt cổng nối tiếp
không bị xáo bằng phấn cứng khi CPU chuyển tới ngắt, do có hai nguồn ngắt cổng
nối tiếp TI và RI. Nguồn ngắt phải được xác định trong ISR và cờ tạo ngắt sẽ được
xoá bằng phần mềm. Các ngắt Timer cờ ngắt được xoá bằng phần cứng khi CPU
hướng tới ISR.
1.4.2 Cấu trúc bên trong của 8052



Tiểu luận môn học: Kiến trúc máy tính tiên tiến

INT1
INT0
Timer 2
Timer 1
Timer 0

T2

Port nối tiếp
Điều khiển
ngắt

Các thanh

ghi khác

256
byte RAM

Timer
2Timer
1Timer 0

T1
T0 T2 EX

8 kbyte
ROM


CPU

Oscillator

Điều khiển bus

Các port I/O

Port nối tiếp

EA
P0 P2
RST
PSEN

ALE

P1 P3

TxD

RxD


Tiểu luận môn học: Kiến trúc máy tính tiên tiến

Chương 2: Nội dung thiết kế
2.1 Sơ đồ nguyên lý mạch đếm sản phẩm và hiển thị lên Led 7 thanh
Mạch gồm IC 8052 (89S52), IC LM358, IC 7805, LED 7, bộ cảm biến hồng

ngoại, thạch anh 12MHz, nút nhấn, điện trở (330,10k,1k), tụ (33pF, 10uF, 100uF, 104),
đèn LED báo.

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý mạch đếm sản phẩm và hiển thị lên Led 7 thanh.

2.2 Nguyên lý hoạt động của mạch
Nguồn đầu vào là điện áp 9V DC cho qua IC ổn áp LM7805 cho đầu ra 5V DC ổn
định. Tụ điện có vai trò lọc nguồn và san phẳng điện áp.
Ở chế độ bình thường thì chân INT0 (chân 12 của 89S52) luôn ở mức cao (5V).
Khi chưa có sản phẩm đi qua ánh sáng hồng ngoại chiếu từ Led phát đến Led thu của cảm
biến làm điện áp trên chân số 2 của IC LM358 nhỏ hơn chân số 3 dẫn đến đầu ra chân 1 ở
mức 5V (giá trị logic là 1 nên mạch không đếm sản phẩm). Khi có một sản phẩm đi qua bộ
cảm biến hồng ngoại, sản phẩm che không cho ánh sáng hồng ngoại từ bên phát tới bên thu
nên điện áp ở chân 2 lớn hơn chân 3 dẫn đến đầu ra chân 1 ở mức 0V(giá trị logic bằng 0).
Khi đó ở chân 12 IC xuất hiện 1 xung ngắt từ mức 1 sang mức 0, vi xử lý gọi chương trình
ngắt ngoài và chạy hàm đếm sản phẩm. Giá trị đếm được sẽ hiển thị trên Led 7 thanh.
AT89S52 sử dụng RESET bằng mức dương, vì vậy mạch RESET được thiết kế
như trên. Khi có nguồn vào, tụ C1 nạp, cho dòng chạy qua, tạo cho chân RST một mức
dương, khi tụ được nạp đầy, không cho dòng đi qua, chân RST lại trở về mức 0V, quá trình


Tiểu luận môn học: Kiến trúc máy tính tiên tiến

Reset được hoàn tất. Khi bấm nút Reset thì mạch sẽ khởi động lại và giá trị đếm được gán
lại bằng 0.

2.3 Mô phỏng mạch đếm sản phẩm trên ISIS7 Profesional

Hình 2.2: Mô phỏng mạch đếm sản phẩm


2.4. Viết chương trình điều khiển IC 8052 (89S52)
Nhóm em đã sử dụng chương trình soạn thảo và biên dịch C cho vi điều khiển là
Keil uVision4, sau khi xây dựng chương trình xong thì biên dịch ra file hex và sử
dụng chương trình ICProgrammer V2 để nạp file hex vào IC 89S52.

Hình 2.3: Chương trình điều kiển IC 89S52


Tiểu luận môn học: Kiến trúc máy tính tiên tiến

Kết luận
Ưu điểm:
- Cho phép tăng hiệu suất lao động
- Đảm bảo độ chính xác cao
- Tần số đáp ứng của mạch nhanh, cho phép đếm với tần số cao
- Tổn hao công suất bé, mạch có thể sử dụng pin hoặc acquy.
- Khả năng đếm rộng
- Giá thành rẻ
- Mạch đơn giản dễ thực hiện
- Đảm bảo an toàn.

Nhược điểm:
Do sử dụng cảm biến hồng ngoại nên nếu có 2 sản phẩm đi qua cùng lúc thì sẽ dẫn
đến đếm nhầm sản phẩm.
Hai con thu phát làm việc với tần số giống nhau nên nhiều khi không ổn định.
Tầm nhìn của hồng ngoại yêu cầu độ chính xác.

Khắc phục nhược điểm:
Nhược điểm lớn nhất của mạch là những linh kiện thụ động và bộ cảm biến hồng
ngoại vậy nên khi lắp mạch ta cần phải chọn các linh kiện tốt có tính ổn định cao.


Ứng dụng thực tế:
Mạch được ứng dụng trong các hệ thống cửa tự động, trong các khách sạn, công
ty…
Dùng để đếm sản phẩm thu được trong các dây truyền nhà máy như: Các siêu thị…
Và còn nhiều ứng dụng khác nữa...


Tiểu luận môn học: Kiến trúc máy tính tiên tiến

Tài liệu tham khảo
1. Tống Văn On, Hoàng Đức Hải, 2005; Họ vi điều khiển 8051; NXB Lao động –
Xã hội.
2. Nguyễn Tăng Cường, Phan Quốc Thắng, 2004; Cấu trúc và lập trình vi điều
khiển; NXB Khoa học và Kỹ thuật
3. www.hauionline.com
4. />