CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỌ VI XỬ LÝ 8051
I. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN HỌ VI XỬ LÝ 8051
1.Tóm tắt về lịch sử của 8051. Vào năm 1981, hãng Intel giới thiệu một số 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 tiếp và 4 cổng 8 bit. Tất cả đều được tích hợp trên một chíp. Lúc bấy giờ, bộ vi điều khiển như vậy được coi là một “hệ thống trên chíp”. 8051 là một bộ xử lý 8 bit, tức là CPU chỉ có thể làm việc với 8 bit dữ liệu. Dữ liệu lớn hơn 8 bit được chia ra thành các dữ liệu 8 bit để xử lý. 8051 có tất cả 4 cổng I/O mỗi cổng rộng 8 bit, có thể có một ROM trên chíp cực đại là 64 K byte
Đồ án dài 88 trang, có bản vẽ chi tiết đầy đủ
88 trang |
Chia sẻ: banmai | Lượt xem: 1873 | Lượt tải: 3
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Thiết kế hệ thống quảng cáo, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
hi này có thể được truy
cập theo 2 cách như sau:
MOV A, R4
MOVA, 4
Hai lệnh này giống nhau đều sao nội dung thanh ghi R4 vào A
MOV A, 7;
MOV A,R7
Hai lệnh này đều như nhau là sao nội dung R7 vào thanh ghi A
Mặc dù sử dụng các tên R0 - R7 dễ hơn các địa chỉ bộ nhớ của chúng
nhưng các ngăn nhớ 30H đến 7FH của RAM không thể được truy cập theo
bất kỳ cách nào khác là theo địa chỉ của chúng vì chúng không có tên.
2 Các thanh ghi SFSR và các địa chỉ của chúng.
Trong các thanh ghi được nói đến từ trước đến giờ ta thấy rằng các thanh
ghi R0 - R7 là một phần trong 128 byte của bộ nhớ RAM. Vậy còn các
thanh ghi A, B, PSW và DPTR là một bộ phận của nhóm các thanh ghi
nhìn chung được gọi là các thanh ghi đặc biệt SFR (Special Funtion
Register). Có rất nhiều thanh ghi với chức năng đặc biệt và chúng được sử
dụng rất rộng rãi mà ta sẽ trình bày ở các chương sáu. Các thanh ghi FR có
thể được truy cập theo tên của chúng (mà dễ hơn rất nhiều) hoặc theo các
địa chỉ của chúng. Ví dụ địa chỉ của thanh ghi A là EOH và thanh ghi B là
FOH những cặp lệnh có cùng ý nghĩa dưới đây:
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -42-
MOV 0E0H, #55H ; Nạp 55H vào thanh ghi A(A=55H)
MOV A, #55H ;
MOV 0F0H, #25H ; Nạp 25H vào thanh ghi B ( B = 25)
MOV 3, #25H ;
Bảng 3.1 dưới đây liệt kê các thanh ghi chức năng đặc biệt SFR của
8051 và các địa chỉ của chúng. Cần phải lưu ý đến hai điểm sau về các địa
chỉ của SFR:
• Các thanh ghi SFR có địa chỉ nằm giữa 80H và FFH các địa chỉ này ở
trên 80H, vì các địa chỉ từ 00 đến 7FH là địa chỉ của bộ nhớ RAM bên
trong 8051.
• không phải tất cả mọi địa chỉ từ 80H đến FFH đều do SFH sử dụng,
nhưng vị trí ngăn nhớ từ 80H đến FFH chưa dùnglà để dữ trữ và lập
trình viên 8051 cũng không được sử dụng.
Lệnh Tên Địa chỉ
ACC Thanh ghi tích luỹ (thanh ghi tổng ) A 0E0H
B Thanh ghi B 0F0H
PSW Từ trạng thái chương trình 0D0H
SP Con trỏ ngăn xếp 81H
DPTR Con trỏ dữ liệu hai byte
DPL Byte thấp của DPTR 82H
DPH Byte cao của DPTR 83H
P0 Cổng 0 80H
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -43-
P1 Cổng 1 90H
P2 Cổng 2 0A0H
P3 Cổng 3 0B0H
IP Điều khiển ưu tiên ngắt 0B8H
IE Điều khiển cho phép ngắt A08H
TMOD Điều khiển chế độ bộ đếm/ Bộ định thời 89H
TCON Điều khiển bộ đếm/ Bộ định thời 88H
T2CON Điều khiển bộ đếm/ Bộ định thời 2 0C8H
T2MOD Điều khiển chế độ bộ đếm/ Bộ định thời 2 0C9H
TH0 Byte cao của bộ đếm/ Bộ định thời 0 8CH
TL0 Byte thấp của bộ đếm/ Bộ định thời 0 8AH
TH1 Byte cao của bộ đếm/ Bộ định thời 1 8DH
TL1 Byte thấp của bộ đếm/ Bộ định thời 1 8BH
TH2 Byte cao của bộ đếm/ Bộ định thời 2 0CDH
TL2 Byte thấp của bộ đếm/ Bộ định thời 2 0CCH
RCAP2H Byte cao của thanh ghi bộ đếm/ Bộ định thời 2 0CBH
RCAP2L Byte thấp của thanh ghi bộ đếm/ Bộ định thời 2 0CAH
SCON Điều khiển nối tiếp 98H
SBUF Bộ đệm dữ liệu nối tiếp 99H
PCON Điều khiển công suất 87H
Bảng 3.1 Các địa chỉ của thanh ghi chức năng đặc biệt SFR
*Các thanh ghi có thể đánh địa chỉ theo bit.
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -44-
Xét theo chế độ đánh địa chỉ trực tiếp thì cần phải lưu ý rằng giá trị
địa chỉ được giới hạn đến 1byte, 00 - FFH. Điều này có nghĩa là việc sử
dụng của chế độ đánh địa chỉ này bị giới hạn bởi việc truy cập các vị trí
ngăn nhớ của RAM và các thanh ghi với địa chỉ được cho bên trong 8051.
3 Ngăn xếp và chế độ đánh địa chỉ trực tiếp.
Một công dụng chính khác của chế độ đánh địa chỉ trực tiếp là ngăn xếp.
Trong họ 8051 chỉ có chế độ đánh địa chỉ trực tiếp là được phép đẩy vào
ngăn xếp. Do vậy, một lệnh như “PUSH A” là không hợp lệ. Việc đẩy
thanh ghi A vào ngăn xếp phải được viết dưới dạng “PUAH 0E0H” với
0E0H là địa chỉ của thanh ghi A. Tương tự như vậy để đẩy thanh ghi R3
vào ngăn xếp ta phải viết là “PUSH 03”. Chế độ đánh địa chỉ trực tiếp phải
được sử dụng cho cả lệnh POP. Vì dụ “POP 04” sẽ kéo đỉnh của ngăn xếp
vào thanh ghi R4.
4 Chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi.
Trong chế độ này, một thanh ghi được sử dụng như một con trỏ đến dữ
liệu. Nếu dữ liệu ở bên trong CPU thì chỉ các thanh ghi R0 và R1 được sử
dụng cho mục đích này. Hay nói cách khác các thanh ghi R2 - R7 không có
thể dùng được để giữ địa chỉ của toán hạng nằm trong RAM khi sử dụng
chế độ đánh địa chỉ này khi Ro và R1 được dùng như các con trỏ, nghĩa là
khi chúng giữ các địa chỉ của các ngăn nhớ RAM thì trước chúng phải đặt
dấu (@) như chỉ ra dưới đây.
MOV A, @ R0
Chuyển nội dung của ngăn nhớ RAM có địa chỉ trong R0 và A
MOV @ R1, B
Chuyển nội dung của B vào ngăn nhớ RAM có địa chỉ ở R1
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -45-
Lưu ý rằng R0 cũng như R1 luôn có dấu “@” đứng trước. Khi không có
dấu này thì đó là lệnh chuyển nội dung các thanh ghi Ro và R1 chứ không
phải dữ liệu ngăn nhớ mà địa chỉ có trong R0 và R1.
DJNZ R2, AGAIN ; Lặp lại cho đến khi bộ đếm = 0.
5. ưu điểm của chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi.
Một trong những ưu điểm của chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi
là nó làm cho việc truy cập dữ liệu năng động hơn so với chế độ đánh địa
chỉ trực tiếp.
6. Hạn chế của chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi trong 8051.
Như đã nói ở phần trước rằng R0 và R1 là các thanh ghi duy nhất có
thể được dùng để làm các con trỏ trong chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh
ghi. Vì R0 và R1 là các thanh ghi 8 bit, nên việc sử dụng của chúng bị hạn
chế ở việc truy cập mọi thông tin trong các ngăn nhớ RAM bên trong (các
ngăn nhớ từ 30H đến 7FH và các thanh ghi SFR). Tuy nhiên, nhiều khi ta
cần truy cập dữ liệu được cất trong RAM ngoài hoặc trong không gian mã
lệnh của ROM trên chip. Hoặc là truy cập bộ nhớ RAM ngoài hoặc ROM
trên chíp thì ta cần sử dụng thanh ghi 16 bit đó là DPTR.
7. Chế độ đánh địa chỉ theo chỉ số và truy cập bộ nhớ ROM trên chíp.
Chế độ đánh địa chỉ theo chỉ số được sử dụng rộng rãi trongviệc truy
cập các phân tử dữ liệu của bảng trong không gian ROM chương trình của
8051. Lệnh được dùng cho mục đích này là “Movc A, @ A + DPTR”.
Thanh ghi 16 bit DPTR là thanh ghi A được dùng để tạo ra địa chỉ của phân
tử dữ liệu được lưu cất trong ROM trên chíp. Do các phân tử dữ liệu được
cất trong không gian mã (chương trình) của ROM trên chip của 8051, nó
phải dùng lệnh Movc thay cho lệnh Mov (chủ C ở cuối lệnh là chỉ mà lệnh
Code). Trong lệnh này thì nội dung của A được bổ xung vào thanh ghi 16
bit DPTR để tạo ra địa chỉ 16 bit của dữ liệu cần thiết.
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -46-
8 Bảng xắp xếp và sử dụng chế độ đánh địa chỉ theo chỉ số.
Bảng xắp xế là khái niệm được sử dụng rất rộng rãi trong lập trình
các bộ vi xử lý. Nó cho phép truy cập các phần tử của một bảng thường
xuyên được sử dụng với thao tác cực tiểu. Như một ví dụ, hãy giả thiết rằng
đối với một ứng dụng nhất định ta cần x2 giá trị trong phạm vi 0 đến 9. Ta
có thể sử dụng một bảng xắp xếp thay cho việc tính toán nó.
CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG
I. Bài toán:
Yêu cầu thiết kế mạch quảng cáo điều khiển:
• Ma trận LED 8x56 được cấu trúc từ 7 ma trận LED 8x8
• Hiển thị dòng chữ theo yêu cầu (Trôi từ phải qua trái)
• Dùng vi điều khiển AT89C51
• IC giải mã 74HC595, IC đệm cột ULN2803, đệm hàng
dùng Transistor
II. Sơ dồ khối và các chức năng của hệ quảng cáo
1.Sơ dồ khối của hệ quảng cáo
VI ĐIỀU
KHIỂN
AT89C5
1
Hàng
BẢNG ĐÈN
Cột
XUẤT
DỮ
LLIỆU
LIỆU
HÀNG
BỘ
ĐỆM
NGÕ RA
HÀNG
GIẢI
MÃ
CỘT
(quét
cột)
BỘ
ĐỆM
NGÕ RA
CỘT
Khối
Nguồn
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -47-
Hình 4.1.: Sơ dồ khối của hệ quảng cáo
2.Chức năng các khối
a Khối nguồn.
- Biến áp 220V/9VAC /2A
- Cầu chỉnh lưu (D7-D10) làm nhiệm vụ chỉnh lưu cả chu kỳ
- Tụ C29,C30,C31 làm nhiệm vụ triệt nhiễu
- LM7850C làm nhiệm vụ ổn áp nguồn ra 5v rồi cấp cho mạch điều khiển
- nguồn cấp cho mạch có thể dùng nguồn của máy tính thông qua cổng USB
-Điện trở R24 có nhiệm vụ hạn chế dòng
b. Khối điều khiển trung tâm là vi điều khiển AT89C51
Chương trình lập trình sẵn được nạp vào trong vi điều khiển 8951 sẽ
điều khiển các khối xuất dữ liệu hàng, và giải mã cột thông qua các Port
của vi điều khiển
c. Khối Xuất dữ liệu hàng
Khối này làm nhiệm vụ xuất dữ liệu chứa trong vi điều khiển ra hàng
của bảng đèn LED ma trận để điều khiển các bóng đèn của LED ma trận
hiển thị dòng thông báo mong muốn. Dữ liệu xuất ra ở hàng phải đồng bộ
với hoạt động của khối quét cột
d. Khối giải mã cột (quét cột)
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -48-
Theo nguyên lý hoạt động của mạch, tại mỗi thời điểm chỉ cho phép
các đèn ở một cột được sáng. Như vậy cần tạo ra một khối quét cột làm
nhiệm vụ lựa chọn cột được phép sáng tại mỗi thời điểm. Khối này sẽ nhận
điều khiển trực tiếp từ vi điều khiển thông qua một Port xuất khác.
e. Khối đệm ngõ ra hàng, ngõ ra cột
Các khối này làm nhiệm vụ cách li tải với các mạch ở trước nó. Bộ
đệm còn có chức năng làm tăng dòng điện của các đầu ra, trước khi cho nối
vào các chân hàng (anod) và các chân cột (cathod) của bảng đèn LED ma
trận
f. Bảng đèn LED ma trận
Đây là khối hiển thị thông tin quảng cáo. Bảng đèn sẽ nhận đồng thời
tín hiệu điều khiển từ khối xử lý hàng ( xuất dữ liệu hàng và bộ đệm hàng)
và khối xử lý cột ( khối quét cột, và bộ đệm cột). Để từ đó sẽ cho phép đèn
nào sáng, đèn nào tắt, nhằm hiển thị ra những thông tin quảng cáo mong muốn.
III . THIẾT KẾ CHI TIẾT CÁC KHỐI
1.Thiết kế chi tiết khối nguồn
Hình 4.2: Thiết kế chi tiết khối nguồn
Gnd
OutIn 7805
220VAC 9VAC 1N4007 1N4007
1N40071N4007
D9 D7
D8
D10
100µF/25V
C31C29
470µF/25V 470µF/25V
C30
R24
K100
104
C32
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -49-
Linh kiện sử dụng thiết kế khối nguồn gồm có:
• 01 biến áp 220VAC/9VAC/ 2A
• Gồm 4 Diot 1N4007(1A)
• 2 tụ 470 µF/25v, 1 tụ 100 µF/16v ,1 tụ 104 và 1 điện trở 100Ω
• 1 IC ổn áp LM 7805C/TO có cấu trúc bên trong như hình. IC làm
nhiệm vụ nhận điện áp vào 11v/DC
• Điện áp 11v/DC là từ đầu ra của cầu chỉnh lưu ,được đưa vào đầu vào
của IC7805 và đầu ra được ổn áp 5v /1A cấp cho mạch điều khiển làm
việc.
.
Hình 4.3: Cấu trúc của IC7805
2. Thiết thiết khối đệm hàng
Linh kiện gồm có:
• 08 transistor (2N2222)
• 08 điện trở 1K và 08 điên trở 100Ω
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -50-
Hình 4.4: Thiết kế khối đệm hàng
Bảng LED ma trận trong thiết kế này gồm có 8 hàng sẽ lấy dữ liệu từ
1 Port của vi điều khiển 89C51. Trong thiết kế này Port 2 được chọn làm
Port xuất dữ liệu hàng. Như vậy khối xuất dữ liệu hàng thực chất là Port 2
của vi điều khiển (có 8 chân tương ứng với 8 hàng của ma trận LED). Dữ
liệu xuất này được điều khiển bởi chương trình nạp trong vi điều khiển.
3. Thiết kế khối giải mã cột chi tiết (quét cột)
* Linh kiện gồm có:
• 07 IC(74HC595)
P2.7
Anode 5
VCC
QC2
2N2222
VCC
P2.6
Anode 2
RC5
1K
RC13
K100
VCC
P2.1
VCC
RC2
1K
QC5
2N2222
P2.5
QC4
2N2222
QC1
2N2222
RC3
1K
RC1
1K
QC6
2N2222
VCC
RC14
K100
Anode 3
Anode 6
P2.4
RC10
K100
P2.0
RC11
K100
RC8
1K
QC3
2N2222
RC7
1K
Anode 4
P2.3
VCC
QC8
2N2222
VCC
Anode 7
Anode 0
RC9
K100
QC7
2N2222
P2.2
RC4
1K
RC12
K100
Anode 1
RC6
1K
VCC
RC16
K100
RC15
K100
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -51-
• 07 IC (ULN2803)
Hình 4.5: Thiết kế khối giải mã cột chi tiết
C33-C40
C23
C26
C46
C13
U150
74HC595
9
10
13
14
11
12
15
1
2
3
4
5
6
7
SDO
CLR
G
SDI
SRCLK
RCLK
QA
QB
QC
QD
QE
QF
QG
QH
CLOCK
C18
VCC
C33
U145
74HC595
9
10
13
14
11
12
15
1
2
3
4
5
6
7
SDO
CLR
G
SDI
SRCLK
RCLK
QA
QB
QC
QD
QE
QF
QG
QH
C25-C32
C2
C52
U153
ULN2803
10
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
U158
ULN2803
10
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
C7
C38
C16-C24
CLOCK
C30
C10
U157
ULN2803
10
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
C12
C22
C25
C45
CLOCK
GND
VCC
C1
C6
C51
C17
C37
C56
C9
C29
C49-C56
C16
C11
C21
VCC
C44
U156
ULN2803
10
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
CLOCK
U148
74HC595
9
10
13
14
11
12
15
1
2
3
4
5
6
7
SDO
CLR
G
SDI
SRCLK
RCLK
QA
QB
QC
QD
QE
QF
QG
QH C32
GND
C5
VCC
GND
VCC
C36
C55
VCC
C48
C50
GND
C43
CLOCK
C28
C15
CLOCK
C4
C20
C40
C9-C16
C41-C48
GND
C35
U155
ULN2803
10
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
U149
74HC595
9
10
13
14
11
12
15
1
2
3
4
5
6
7
SDO
CLR
G
SDI
SRCLK
RCLK
QA
QB
QC
QD
QE
QF
QG
QH
C33-C40
U159
ULN2803
10
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
C54
U146
74HC595
9
10
13
14
11
12
15
1
2
3
4
5
6
7
SDO
CLR
G
SDI
SRCLK
RCLK
QA
QB
QC
QD
QE
QF
QG
QH
GND
GND
C42
U151
74HC595
9
10
13
14
11
12
15
1
2
3
4
5
6
7
SDO
CLR
G
SDI
SRCLK
RCLK
QA
QB
QC
QD
QE
QF
QG
QH
U147
74HC595
9
10
13
14
11
12
15
1
2
3
4
5
6
7
SDO
CLR
G
SDI
SRCLK
RCLK
QA
QB
QC
QD
QE
QF
QG
QH
C49-C56
U154
ULN2803
10
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
C24
C27
C47
C14
C25-C32
C41
CLOCK
C49
C8
C9-C16
C19
C57-C64
C34
C31
C3
C53
C39
C16-C24
C41-C48
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -52-
Bảng đèn trong thiết kế có 56 cột theo nguyên lý hoạt động của khối
giải mã cột, tại một thời điểm khối giải mã cột chỉ được đưa ra tín hiệu điều
khiển cho 1 cột được phép sáng, và các cột sẽ được lần lượt để được phép
sáng.
Để thực hiện được chức năng này, chúng ta sẽ sử dụng IC 74HC595
* IC 74HC595
IC 74HC595 là loại IC dùng giải mã /giải đa hợp làm việc được với
tần số cao, nó đặc biệt thích hợp khi dùng làm bộ giải mã địa chỉ tác động
vào chân chọn IC của các IC nhớ lưỡng cực.
• IC74HC595 có sơ đồ chân như sau:
Hình 4.6: Sơ đồ chân của IC74HC595
• Sơ đồ hoạt động của IC 74HC595
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -53-
Hình 4.7: Sơ đồ hoạt động của IC 74HC595
• Chức năng các chân của IC
Ta có các chân 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 15 là các chân đầu ra của IC. Tùy
thuộc vào trạng thái của các đường địa chỉ mà ta có các trạng thái ở ngõ ra
tương ứng. Khi IC hoạt động bình thường thì tại một thời điểm chỉ có một
ngõ ra duy nhất ở trạng thái mức logic thấp, tất cả các ngõ ra còn lại ở mức
logic cao.
- Chân 8 nối với đất.
- Chân 9 dùng để nối với tầng sau
- Chân 10 có tác dụng reset các bít của thanh ghi dịch
-Chân 11 là chân cấp xung cho IC
-Chân 12 là chân chốt dữ liệu trạng thái của tín hiệu sẽ đuợc lưu lại
trong một khoảng thời gian nhằm ổn định trạng thái đầu ra cho tới khi có
tác động của xung chôt tiếp theo.
-Chân13 là chân cho phép IC hoạt động, chân này tích cực ở mức
thấp. Vì chỉ có 1 IC do vậy chân này được nối đât ( IC luôn hoạt động)
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -54-
-Chân 16 nối với dương nguồn 5V DC
4. Khối thúc công xuất cột (đệm ngõ ra cộT)
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -55-
C23
C26
C46
C13
C18
C33
C2
C52
U153
ULN2803
10
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
U158
ULN2803
10
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
C7
C38
C30
C10
U157
ULN2803
10
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
C12
C22
C25
C45
C1
C6
C51
C17
C37
C56
C9
C29
C49-C56
C16
C11
C21
C44
U156
ULN2803
10
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
C32
C5
C36
C55
C48
C50
C43
C28
C15
C4
C20
C40
C9-C16
C41-C48
C35
U155
ULN2803
10
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
C33-C40
U159
ULN2803
10
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
C54
C42
U154
ULN2803
10
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
C24
C27
C47
C14
C25-C32
C41
C49
C8
C19
C57-C64
C34
C31
C3
C53
C39
C16-C24
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -56-
Hình 4.8: Khối thúc công xuất cột
Do dòng ra khỏi bộ giải mã là rất nhỏ không đủ công suất cung cấp
cho ma trận led do đó chúng ta phải nối cácđầu ra của bộ giải mã với một
khối khuếch đại công suất. Trong bài thiết kế này em sử dụng IC ULN2803
để khuếch đại và đệm cho ngõ ra cột
• Sơ đồ chân của IC ULN2803 :
Hình 4.9: Sơ đồ chân của IC ULN2803
• Sơ đồ cấu tạo và hoạt động của IC ULN2803 là :
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -57-
Hình 4.10: Sơ đồ cấu tạo và hoạt động của IC ULN2803
• Nguyên lý hoạt động của IC ULN2803 :
Thực chất của IC là các transistor được mắc theo kiểu darlington sau
đó được mắc qua một cổng đảo và mắc với một diode bảo vệ rồi đi xuống
đât qua chân số 9.
5. Khối hiển thị
-Điện áp vào board là: 3v
-Dòng vào board là:240 mA
-Thực chất tại một thời điểm chỉ có một cột được phép sáng ( tức là 8
led được sáng còn lại đều tắt)
- Thông số áp và dòng nói ở trên chính là kết quả đo từ một cột
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -58-
Led thực
Led tương đương trong mạch
Hình 4.11: Mô tả ma trận LED
Anode 1.4
C2
C7
C6
C1
Anode 1.3
J8
Led 1
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
17 18
19 20
21 22
23 24
Anode 1.0
Anode 1.2
C5
Anode 1.7
Anode 1.6
Anode 1.1
C4
C3
C8
Anode 1.5
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -59-
Hình 4.12: Khối hiển thị
Ma trận LED trong thiết kế được ghép bởi 7 ma trận LED 8x8 (8 hàng và
56 cột). Mỗi ma trận LED 8x8 có 24 chân, trong đó 8 anod và 16 cathod. Để
ghép được thành 1 ma trận 8x56 và điều khiển được bảng đèn hiện chữ, chạy
chữ, chúng ta cần phải ghép nối như sau:
- Nối 7 chân anod có cùng vị trí trong mỗi LED lại với nhau và lấy đó làm một
chân anod chung cho bảng ma trận mới. Như thế ta sẽ được 8 chân anod
(hàng) của ma trận LED 8x56
- 56 chân kathod của 7 ma trận 8x8 sẽ là 56 cathod của ma trận LED 8x56
Trong mỗi LED ma trận 8x8 có:
Các chân Anod theo thứ tự từ trên xuống là: A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8
C13
Anode 3.4
Anode 4.4
Anode 4.6
Anode 1.4
Anode 5.5
C45 C49
Anode 2.7 Anode 3.3
Anode 5.0
C28
Anode 4.0
C2 C14
C40
Anode 6.7
C29
J14
Led 7
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
17 18
19 20
21 22
23 24
C7
C55
Anode 3.2
C35
Anode 2.1
C17
Anode 6.6 Anode 7.2
C31
C34
Anode 6.1
C12
C23
C53
J10
Led 3
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
17 18
19 20
21 22
23 24
Anode 5.4
C6
Anode 6.0
C44
Anode 2.6
C1
C22
Anode 7.7
J13
Led 4
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
17 18
19 20
21 22
23 24
Anode 5.3
C27
C43
C54
C21
Anode 1.3
J8
Led 1
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
17 18
19 20
21 22
23 24
Anode 6.5
Anode 1.0
Anode 4.7
Anode 4.2
J11
Led 5
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
17 18
19 20
21 22
23 24
Anode 2.0
Anode 7.1
Anode 2.5
Anode 3.7
C33
Anode 1.2
C11
Anode 5.2
C48
Anode 4.5
C52
C5
C16
C39
Anode 3.1
Anode 6.4
Anode 7.6
Anode 1.7
Anode 3.6
C42
J9
Led 2
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
17 18
19 20
21 22
23 24
Anode 4.1
Anode 2.4
C25
C20
Anode 6.3
C37
Anode 1.6
Anode 7.0
Anode 2.3
Anode 1.1
Anode 7.5
J12
Led 6
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
17 18
19 20
21 22
23 24
C10
Anode 5.7
C51
Anode 3.5
C38
C4
C56
Anode 3.0
Anode 6.2
C9
C30C26
C24
Anode 5.1
C41
C3
C8
C15 C19
Anode 7.4
C32
Anode 4.3
Anode 1.5
C36
C47
Anode 2.2
C18
Anode 7.3
Anode 5.6
C46 C50
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -60-
Các chân cathod theo thứ tự từ phải qua trái là: K12,K22,K32,K42,K52,K62,K72,K82
6. Khối Điều Khiển Trung Tâm
Linh kiện gồm có:
01 Chip 89C51 (Cấu trúc bên trong được giới thiệu ở Chương II)
1 Mạch dao động thạch anh được kết nối như hình vẽ gồm có 1 thạch anh
12MHZ, 2 tụ 33p ổn định tần số dao động và xác định tần số cho mạch
1 mạnh reset được mắc như hình vẽ gồm có 1 công tắc reset, 1 tụ 10µF, một điện
trờ 10K, 1 điốt bảo vệ 1N4007
VCC
J8
USB
1
2
3
4
5
6
R23
10K
RST
C28
10uF/16V
RST
P2.0
Data
C
R3
RESISTOR SIP 9
1
23456789
GND
C27
33p
P0.5
J10
HEADER 8
1
2
3
4
5
6
7
8
P2.5
HEADER 8
1
2
3
4
5
6
7
8CLOCK
VCC
P0.2
P2.1
Y3
12Mhz
P2.6
GND
P0.6
VCC
VCC
GND
P2.2
P2.7
U2
AT89C51
9
18
19
20
29
30
31
40
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
G
N
D
PSEN
ALE/PROG
EA/VPP
VC
C
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
VCC
P0.3
P0.7
X
TA
L1
VCC
XTAL1
GND
R22
4.7k
P0.1
P2.3
GND
XTAL2
C26
33p
X
TA
L2
D6
1N4007
P0.4
D5
LED
P0.0
P2.4
SW1
Reset
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -61-
Hình 4.13: Khối điều khiển trung tâm
Chip 89C51 là một hệ vi tính 8 bit đơn chíp CMOS có hiệu suất cao, công
suất tiêu thụ nguồn thấp
- Là IC có tính hợp trên đó hệ vi xử lý
-có 40 chân
- 4Kb ROM ,có thể ghi xóa 1000 lần
- 128x8 bit Ram trong
- 4 cổng vào ra 8 bit (32 đường xuất nhập)
- 2 bộ định thời / đếm 16 bit, 1 cấu trúc ngắt 2 mức ưu tiên
- Có 6 nguyên nhân ngắt
- Có thể lập trình được qua công nối tiếp
-Có tó210 bit được địa chỉ hóa
-Dải tần số hoạt động từ 0MHz dến 24MHz
7. Nguyên lý toàn mạch
7.1.Linh kiện cần cho thiết kế này là:
- 01 IC AT89C51 loại 40 chân PDIP
- 07 IC 74HC595 (đây là bẩy IC dùng cho mạch giải mã cột)
- 07 IC ULN2803 (là các IC được dùng ở khối đệm cột hay chính là khối
thúc công suất cột)
- 14 dế có 16 chân (dùng để cấy IC 74HC595 và IC ULN2803)
- 14 bộ đế rắc cắm 7dùng cho board led , 7dùng cho board điều khiển và 7
đoạn cáp dùng để kết nối giữa hai board này.
- 01 điện trở kéo 4,7k dùng để cấu hình cho Port o khi cần thiết là cổng vào
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -62-
- 03 đế cắm 8 chân(chờ sẵn) được kết nối với các cổng còn lại của thiết kế
dùng để phục vụ cho phát triển mở rộng kích thước board led.
- 08 transistor 2N2222 (dung để làm khối đệm hay thúc công suất hàng)
cách kết nối bộ đệm được trình bày ở thiết kế chi tiết khối đệm(sơ đồ
nguyên lý)
- 08 điện trở 1k dùng trong khối đệm hàng.
- 16 điện trở 150Ω dùng trong khối đệm hàng.
- 01 công RESET.
-01 tụ 10µF/16V dùng trong mạch reset.
- 01điện trở 10k, 01`điện trở 4,1k dùng trong mạch reset.
- 05 diot 1N4007 1A dùng trong mạch reset và chỉnh lưu cầu.
- 01thạch anh 12Mhz dùng trong mạch giao động.
-02 tụ 33p dùng trong mạch giao động.
- 02 tụ 470µF/25V, 01 tụ100µF/16V, 01 tụ 104 và tất cả các tụ này được
dùng trong khối nguồn.
-01 điện trở 100Ω(dùng cho khối nguồn)
- 01 IC ổn áp LM7805C/TO dùng trong khối ngồn đầu ra của IC này là
5v/DC
- 01 biến áp 220vAC/9Vac điện áp 9v/AC này cáp tới cầu chỉnh lưu
- 01 rắc USB dược gắn vào đường nguồn cấp 5V/DC cho board mạch điều
khiển, để ta có thể sử nguồn từ cổng USB của máy tính.
- 01 rắc cắm được gắn vào đưởng nguồn 9V/AC ,(rắc này lấy điện áp
9V/AC cấp cho mạch chỉnh lưu cầu.
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -63-
- 14 đế cắm 24 chân để phục vụ cho việc gắn các ma trận led (8x8) vào
board led thành ma trận led( 8x56).Việc dùng đế cắm 2 4 chân là vì bảng
led(8x8) có trúc 8chân anode và 16 chân cathod gồm hai mầu xanh, đỏ
.Trong thiết kế này tôi chỉ quan tâm đến mầu đỏ có nghĩa còn thừa 8 chân
mầu xanh.
- 07 ma trận led(8x8) có24 chân để ghép thành ma trận (8x56)
7.2. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch và công cụ thiết kế mạch in
-Giao diện phần mềm hỗ trợ thiết kế sơ đồ nguyên lý ORCAD.9.2 dùng
CARTURE CIS
Hình 4.14: Giao diện ORCAD 9.2 CARTURE CIS
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -64-
-Giao điện phần mềm hỗ trợ thiết kế chuyển mạch nguyên lý sang mạch in
bằng ORCAD 9.2 dùng LAYOUT PLUS
Hình 4.15: Giao diện ORCAD 9.2 LAYOUT PLUS
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -65-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -66-
GND
GND
C32
C35
C31
P0.1
C4
C33-C40
Anode 4
C7
Anode 4
C
R3
RESISTOR SIP 9
1
23456789
C12
C53
GND
VCC
C36
Anode 3
P0.6
RC6
1K
QC7
2N2222
Anode 5
Anode 3
C12
VCC
Anode 3
VCC
C50
J13
Led 2
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
VCC
C42
C41
Anode 6
RC15
K100
RC4
1K
U151
74HC595
9
10
13
14
11
12
15
1
2
3
4
5
6
7
SDO
CLR
G
SDI
SRCLK
RCLK
QA
QB
QC
QD
QE
QF
QG
QH
SW1
Reset
C17
Anode 2
J10
HEADER 8
1
2
3
4
5
6
7
8
C27
33p
C55
Anode 0
Anode 0
C55
CLOCK
RC14
K100
RC3
1K
QC4
2N2222
C16
C24
C46
P2.5
RC16
K100
P2.6
GND
C27
C47
C22
RC12
K100
RC9
K100
HEADER 8
1
2
3
4
5
6
7
8
C25-C32
C50
Anode 7
U157
ULN2803
10
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
VCC
GND
C19
Anode 1
P2.1
C8
C3
C27
Anode 2
CLOCK
Anode 2
Anode 2
C56
U153
ULN2803
10
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
U146
74HC595
9
10
13
14
11
12
15
1
2
3
4
5
6
7
SDO
CLR
G
SDI
SRCLK
RCLK
QA
QB
QC
QD
QE
QF
QG
QH
U156
ULN2803
10
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
C31
C34
C8
C32
P0.7
C11
CLOCK
Anode 5
Anode 7
Anode 3
Anode 6
C39
C13
C37
C16-C24
C41-C48
Anode 6
Anode 6
C32
104
P0.4
P2.1
C18
C42
C3
C33-C40
VCC
VCC
C54
Anode 5
Y3
12Mhz
P2.6
C23
C26
C46
GND
C23
C47
P2.5
C9-C16
Anode 4
VCC
GND
VCC
C18
C41
C28
C49-C56
C4
D10
1N4007
Anode 1
Anode 1
RC2
1K
XT
A
L2
U147
74HC595
9
10
13
14
11
12
15
1
2
3
4
5
6
7
SDO
CLR
G
SDI
SRCLK
RCLK
QA
QB
QC
QD
QE
QF
QG
QH
RC13
K100
C15
C33
C33
Anode 0
Anode 0
C9
QC5
2N2222
J14
Led 3
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
C25-C32
CLOCK
C49
Anode 4
GND
C38
Anode 7
Anode 6
P2.0
C7
C16-C24
C38
GND
C14
C57-C64
Anode 3
Anode 3
R23
10K
C43
P2.2
D6
1N4007
Anode 3
C2
C10
C30
C19
QC1
2N2222
C53
Anode 0
C49
C22
C48
P2.7
U148
74HC595
9
10
13
14
11
12
15
1
2
3
4
5
6
7
SDO
CLR
G
SDI
SRCLK
RCLK
QA
QB
QC
QD
QE
QF
QG
QH
P2.4
C9-C16
C25
C45
C24
P0.0
Anode 7
Anode 7
U2
AT89C51
9
18
19
20
29
30
31
40
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
G
N
D
PSEN
ALE/PROG
EA/VPP
V
C
C
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
Anode 0
R24
K100W
D9
1N4007
VCC
C5
C29
RST
Anode 2
XTAL1
Anode 2
D8
1N4007
C14
Anode 1
C31
100uF/16V
VCC
C34
Anode 5
CLOCK
Anode 5
C52
XT
A
L1
VCC
Anode 5
RC10
K100
D7
1N4007
Anode 4
C17
C37
VCC
C15
C39
Data
C6
GND
Anode 6
U149
74HC595
9
10
13
14
11
12
15
1
2
3
4
5
6
7
SDO
CLR
G
SDI
SRCLK
RCLK
QA
QB
QC
QD
QE
QF
QG
QH
Anode 6
R22
4.7k
QC6
2N2222
P2.3
Anode 0
U145
74HC595
9
10
13
14
11
12
15
1
2
3
4
5
6
7
SDO
CLR
G
SDI
SRCLK
RCLK
QA
QB
QC
QD
QE
QF
QG
QH
Anode 4
C9
C29
C44
J12
Led 1
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
J11
Jack AC
1
2
C1
Anode 1
C10
J15
Led 4
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
C52
Anode 1
QC3
2N2222
VCC
P0.5
C21
VCC
C44
C25
J17
Led 6
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
P2.3
Anode 4
RC7
1K
CLOCK
Anode 4
VCC
G
N
D
Anode 7
C20Anode 3
Anode 3
XTAL2
C13
GND
C35
Anode 2
Data
C1
U155
ULN2803
10
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
CLOCK
Anode 0
Anode 0
C51
U158
ULN2803
10
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
C30
470uF/25V
RC11
K100
RC8
1K
J16
Led 5
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
Anode 5
QC8
2N2222
RC1
1K
C26
33p
C5
VCC
C36
GND
C6
C30
Anode 7
Anode 7
D5
LED
VCC
C45
P2.4
Anode 7
C48
C11
GND
C51
Anode 2
Anode 2
QC2
2N2222
Anode 1
VCC
U154
ULN2803
10
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
GND
C43
C16
C40
P0.2
Anode 5
Anode 5
U150
74HC595
9
10
13
14
11
12
15
1
2
3
4
5
6
7
SDO
CLR
G
SDI
SRCLK
RCLK
QA
QB
QC
QD
QE
QF
QG
QH
C56
RC5
1K
VCC
U160
LM7805C/TO
1 3
IN OUT
C29
470uF/25V
C28
C21
C54
U159
ULN2803
10
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8C28
10uF/16V
P2.7
VCC
C49-C56
Anode 6
J8
USB
1
2
3
4
5
6
RST
VCC
Anode 6
P0.3
C20
C40
C26
P2.2
C41-C48
CLOCK
Anode 1
C2 Anode 1 J9
HEADER 8
1
2
3
4
5
6
7
8
J18
Led 7
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
P2.0
Anode 4
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -67-
Hình 4.16: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch
7.3.Board điều khiển (mạch đồng 2 lớp).
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -68-
Hình 4.17: Board điều khiển (mạch In 2 lớp)
Hình 4.18: Board mạch sơ đồ chân
7.4. Board hiển thị (mạch đồng khối hiển thị)
Hình 4.19: Board hiển thị (mạch In)
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -69-
7.5. Nguyên lý hoạt động của toàn mạch:
--Bảng đèn trong thiết kế này gồm có 7ma trận LED 8x8, tức là bảng
đèn gồm có 8 hàng và 56 cột
-Để dữ liệu từ vi điều khiển đưa ra hiển thị được trên bảng đèn theo
một trật tự nhất định (hiển thị đúng chữ hoặc đúng hình ảnh) thì dữ liệu gửi
ra này phải được đồng bộ với tín hiệu quét cột.
--Khi dữ liệu từ ô nhớ đầu tiên gởi ra bảng đèn thì chỉ có cột đèn đầu
tiên là được phép sáng (có sự cho phép của tín hiệu quét cột), các cột còn
lại không được phép sáng (không có sự cho phép của tín hiệu quét cột).
Tương tự như thế, khi dữ liệu từ ô nhớ thứ hai gởi ra thì chỉ có cột thứ hai
của bảng đèn là được phép sáng, các cột còn lại thì không, cho đến cột thứ
56 được hiển thị dữ liệu từ ô nhớ thứ 56 Đây được tính là một lần quét
Như vậy, xét tại một thời điểm nhất định thì chỉ có một cột LED
được phép sáng (LED nào trong cột được phép sáng thì do dữ liệu từ vi
điều khiển gởi đến qua Port P2 quyết định). Nhưng do quét với tần số cao
và nhờ vào sự lưu ảnh của mắt mà ta thấy được các chữ một cách liên tục,
không bị chớp tắt.
--Sau khi quét 56 ô nhớ lưu giữ trong bộ nhớ ROM của vi điều khiển
đủ lâu (đủ thời gian để người xem có thể đọc được chữ trên bảng đèn, bằng
cách quét đi quét lại nhiều lần) thì vi điều khiển sẽ điều khiển chuyển sang
quét 56 ô nhớ kế tiếp (dữ liệu được dịch đi một ô nhớ). Khi dịch chuyển
dữ liệu ở các ô nhớ thì hiển thị trên bảng đèn sẽ tạo cho ta cảm giác như
các chữ dịch đi một cột. Khi ô nhớ cuối cùng trong bảng dữ liệu được truy
xuất, vi điều khiển sẽ quay trở lại truy xuất ô nhớ đầu tiên.
Quá trình cứ thế tiếp tục và ta sẽ thấy được dòng chữ di chuyển trên
bảng đèn. Và dòng chữ sẽ được chạy vòng.
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -70-
IV. THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN
1.Nguyên lý hoạt động
Theo nguyên lý và thiết kế phần cứng của mạch quảng cáo, chúng ta
sẽ xây dựng thuật toán cho chương trình điều khiển để nạp vào vi điều
khiển AT89C51.
Trong sơ đồ nguyên lý, dữ liệu từ Port 2 sẽ được xuất ra hàng, còn
Port3 sẽ có chân được sử dụng làm chân địa chỉ đưa vào IC 74HC595 để
tiến hành giải mã cột. Như vậy mục đích của chương trình sẽ là .
- Điều khiển các cột (dịch các cột để đảm bảo tại mỗi thời điểm chỉ
có một cột được phép sáng, và sáng theo thứ tự).
- Đồng thời với việc điều khiển cột là xuất dữ liệu ra hàng tương
ứng, để hiện chữ (dữ liệu đã được nhập từ trước trong bộ nhớ ROM của
89C51)
- Điều khiển quét Led, tạo hình ảnh liên tục
- Điều khiển để dòng chữ chạy từ phải qua trái
Đầu tiên cần phải khai báo dữ liệu (nạp dữ liệu vào các ô nhớ của
Rom 8951) theo từng byte, mỗi byte chính là mã của một cột (gồm 8 led),
khi byte đó được xuất ra ứng với cột được phép sáng thì với bít 1 led sẽ
sáng, bít 0 led sẽ tắt. Các byte này sẽ được cất vào các ô nhớ liên tiếp của
bộ nhớ Rom của vi điều khiển 8951, khi chúng ta muốn truy xuất dữ liệu
thì chỉ việc truy xuất vào các ô nhớ đã đánh địa chỉ.
Dữ liệu được truy xuất, đưa ra Port 0 để hiển thị chữ bằng cách sau:
Theo nguyên tắc: địa chỉ = bộ đếm + con trỏ
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -71-
Con trỏ mà chúng ta sử dụng ở đây là con trỏ dữ liệu DPTR. Đầu
tiên con trỏ sẽ được đặt ở địa chỉ đầu bảng dữ liệu, bộ đếm là đếm địa chỉ
offset , chúng ta sẽ dùng thanh chứa A chứa địa chỉ này. Và lệnh sau sẽ truy
xuất vào dữ liệu:
MOVC A, @A+DPTR
Khi đó chỉ việc xuất dữ liệu từ thanh chứa A ra Port 2 là được.
Ở đây bộ đếm được dùng là bộ đếm giảm, giá trị thanh chứa được
gán đầu tiên là 56 cột (56 byte dữ liệu ) sẽ được quét rất nhanh và quét làm
nhiều lần để mắt ta có thể thấy được hình ảnh một cách rõ nét ( hiện tượng
lưu ảnh trên võng mạc ). Khi quét xong số lần quét đã định, con trỏ sẽ tăng
lên 1, và công việc sẽ được lặp lại. Lúc đó hình ảnh sẽ dịch chuyển (đó là
do dữ liệu đã dịch đi ). Khi con trỏ đến một vị trí mà dữ liệu đã được truy
xuất hết, chúng ta sẽ đặt nó quay trở về vị trí ban đầu. Và công việc cứ thế
được lặp lại. Trên bảng quảng cáo chúng ta sẽ được thấy một dòng chữ
chạy từ phải qua trái, rồi mất đi và lại hiện ra
Đồng thời với việc xuất dữ liệu ra hàng chúng ta cũng phải tạo một
bộ đếm 56 để giải mã cột, bộ đếm hoạt động gần như cùng lúc với xuất dữ
liệu.
2. Lưu Đồ Thuật Toán
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -72-
N
N
Bắt đầu
Thiết lập các trạng thái
ban đầu
Thiết lập con trỏ dữ liệu
DPTR
Truy xuất bảng dữ liệu
Xuất dữ liệu quét cột
Kiểm tra hết
khung hình
Tăng con trỏ dữ liệu DPTR
để dịch ảnh tạo cảm giác
chữ trôi trên bảng đèn
Kiểm tra hết nội
dung quảng cáo
Kết thúc
N
Xuất dữ liệu ra hàng
Kiểm tra RESET
Y
Y
Y
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -73-
3.Chương trinh và nạp chương trình cho chíp AT89C51
Giao diện phần KEIL
Hình 4.20: Giao diện phần KEIL
Dùng mạch nạp ROM và chạy chương trình proload V2.1 for 89series
programmer của hãng Sun Rom chương trình được down load trrực tiếp từ
Web của hãng Sun Rom. surom.com-Dùng phần mềm Keil
mởFile để viết chương trình tên chương trrinh phải có đuôi
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -74-
- asm nếu viết bằng hợp ngữ ,nếu viết bằng ngôn ngữ c thì tên chương trình
phải có đuôi .c
- Chương trrình được viết thành công ta tiến hành dịch sang file hex ,rồi
nạp vào ROM trên chíp AT89c51
-Mạch nạp chương trình cho ROM trên chíp AT89... có ảnh dưới đây
-Hình ảnh nạp thành công chương trình điều khiển hiển thị dòng chữ
(KHOA ĐIEN TU VIEN THONG ĐAI HOC BACH KHOA HA NOI )
trôi từ trái qua phải
- Chương trình có kich thước là:393 byte
Hình 4.21: Giao diện hỗ trợ mạch nạp chương trình
cho ROM/CHIP AT89C51
Từ nguyên lý hoạt động và lưu đồ thuật toán ta có thể xây dựng chương
trinh ASSEMBLY sau đây là mã nguồn của chương trình
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -75-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -76-
CHƯƠNG TRÌNH CHẠY DÒNG CHỮ QUẢNG CÁO
CHAR EQU P2
CLOCK EQU P3.7
INPUT EQU P3.6
; THIET LAP 1
MOV R4, # 38H
AGAIN:
SETB INPUT
CLR CLOCK
CPL CLOCK
MOV R4,#38
DJNZ R4,AGAIN
;-----------------------------
SCAN:
MOV DPTR,#DU_LIEU
MOV R0,#255 ;DO DAI DU LIEU
;-----------------------------
;XU LY TROI
SCAN1:
INC DPTR
MOV 30H,DPH ;SAVE DPTR
MOV 31H,DPL
;QUYET LAP LAI
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -77-
SCAN2:
MOV R2,#20 ;SO LAN QUYET
;------------------------------
SCAN3:
Setb INPUT ;CHUYEN 0 VAO
CLR CLOCK
CPL CLOCK
MOV R3,#57 ;SO LAN DICH
SCAN4:
MOV A,#0 ;CHUYEN DU LIEU
MOVC A,@A+DPTR
MOV CHAR,A
CALL DELAY
INC DPTR
Clr INPUT ;CHUYEN 1 VAO
CLR CLOCK
CPL CLOCK
;------------------------------
DJNZ R3,SCAN4 ;QUYET LAI DOAN
;------------------------------
MOV DPH,30H
MOV DPL,31H ;LOAD DPTR
DJNZ R2,SCAN3
;------------------------------
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -78-
DJNZ R0,SCAN1
JMP SCAN ;QUYET VO HAN
;------------------------------
;CHUONG TRINH CON
DELAY:
PUSH 05
PUSH 06
MOV R6,#10 ; Tre theo R6
LOOP1:
MOV R5,#10 ;
DJNZ R5,$
DJNZ R6,LOOP1
POP 06
POP 05
RET
;-----------------------------
;DOAN DU LIEU
;HIEN THI DONG CHU:' Khoa dien tu vien thong dai hoc bach khoa ha noi'
DU_LIEU:
DB 0,0,0,0,0,0
DB 0,0,0,0,0,0
DB 0,0,0,0,0,0
DB 0,0,0,0,0,0
DB 0,0,0,0,0,0
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -79-
DB 0,0,0,0,0,0
DB 0,0,0,0,0,0
DB 0,0,0,0,0,0
DB 0,0,0,0,0,0
DB 7FH,08H,14H,22H,41H ;CHU_K:
DB 0
DB 7FH,08H,08H,08H,7FH ;CHU_H:
DB 0
DB 3EH,41H,41H,41H,3EH ;CHU_O
DB 0
DB 7CH,06H,05H,06H,7CH;CHU_A
DB 0,0,0,0
DB 08H,7FH,49H,41H,3EH ;CHU_D
DB 0
DB 41H,7FH,41H ;CHU_I:
DB 0
DB 7FH,49H,49H,49H;,49H ;CHU_E:
DB 0
DB 7FH,04H,08H,10H,7FH ;CHU_N:
DB 0,0,0,0
DB 01H,01H,7FH,01H,01H ;CHU_T:
DB 0
DB 3FH,40H,40H,40H,3FH ;CHU_U:
DB 0,0,0,0
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -80-
DB 1FH,20H,40H,20H,1FH ;CHU_V:
DB 0
DB 41H,7FH,41H ;CHU_I:
DB 0
DB 7FH,49H,49H,49H;,49H ;CHU_E:
DB 0
DB 7FH,04H,08H,10H,7FH ;CHU_N:
DB 0,0,0,0
DB 01H,01H,7FH,01H,01H ;CHU_T:
DB 0
DB 7FH,08H,08H,08H,7FH ;CHU_H:
DB 0
DB 3EH,41H,41H,41H,3EH ;CHU_O:
DB 0
DB 7FH,04H,08H,10H,7FH ;CHU_N:
DB 0
DB 3EH,41H,49H,3AH,08H ;CHU_G:
DB 0,0,0,0
DB 08H,7FH,49H,41H,3EH ;CHU_D
DB 0
DB 7CH,06H,05H,06H,7CH ;CHU_A
DB 0
DB 41H,7FH,41H ;CHU_I:
DB 0,0,0,0
DB 7FH,08H,08H,08H,7FH ;CHU_H:
DB 0
DB 3EH,41H,41H,41H,3EH ;CHU_O:
DB 0
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -81-
DB 3EH,41H,41H,41H,22H ;CHU_C:
DB 0,0,0,0
DB 7FH,49H,49H,49H,36H ;CHU_B:
DB 0
DB 7CH,06H,05H,06H,7CH ;CHU_A
DB 0
DB 3EH,41H,41H,41H,22H ;CHU_C:
DB 0
DB 7FH,08H,08H,08H,7FH ;CHU_H:
DB 0,0,0,0
DB 7FH,08H,14H,22H,41H ;CHU_K:
DB 0
DB 7FH,08H,08H,08H,7FH ;CHU_H:
DB 0
DB 3EH,41H,41H,41H,3EH ;CHU_O
DB 0
DB 7CH,06H,05H,06H,7CH ;CHU_A
DB 0,0,0,0
Board
DB 7FH,08H,08H,08H,7FH ;CHU_H:
DB 0
DB 7CH,06H,05H,06H,7CH ;CHU_A
DB 0,0,0,0
DB 7FH,04H,08H,10H,7FH ;CHU_N:
DB 0
DB 3EH,41H,41H,41H,3EH ;CHU_O:
DB 0
DB 41H,7FH,41H ;CHU_I:
DB 0
DB 0,0,0,0,0,0
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -82-
DB 0,0,0,0,0,0
END
4. Kết quả hệ thống quảng cáo
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -83-
Hình 4.22: Kết quả sản phẩm
KẾT LUẬN
Sau thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp với sự hướng dẫn tận tình của các
thầy cô trong bộ môn CNĐT, đặc biệt là sự chỉ bảo và giúp đỡ tận tình của
thầy Phạm Mạnh Hùng cùng những cố gắng của bản thân Tôi đã hoàn
thành đề tài tốt nghiệp thiết kế Hệ Thống Quảng Cáo dùng vi điều khiển
AT89C51.
Đánh giá kết quả thực hành ứng dụng vi điều khiển AT89C51.
Vì thời gian hạn chế,mà khối lượng công việc phải thực hiện của đề tài thì
rất nhiều, cộng với sự hiểu biết của Tôi về họ vi điều khiển 8051 còn hạn
hẹp.Cho nên kết quả mới chỉ đạt được ở mức thí nghiệm.
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -84-
Tuy nhiên với sản phẩm này vẫn chỉ là mô hình thí nghiệm. Vậy để phát
triển đề tài thành sản phẩm tiêu dùng thực sự yêu thích, Tôi rất mong được
sự chỉ bảo của các Thầy Cô và bạn bè.
Những hướng phát triển cho đề tài
- Mở rộng kích thước bảng Led theo yêu cầu sử dụng.
- Khối hiển thì sẽ hiển thị các mầu sắc khác nhau.
- Có nhiều chế độ chạy khác nhau .
- Kết nối với máy tính để tiện cho việc thay đổi nội dung chương trình.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành chân thành nhất tới Thầy
Phạm Mạnh Hùng - Giảng viên hướng dẫn trực tiếp cùng toàn thể các Thầy
Cô trong khoa Điện tử Viễn thông và Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội.
Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập
tại Trường đại học Bách khoa Hà Nội.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Họ vi điều khiển 8051
Tác giả: Tống văn On, Hoàng Đức Hải
• Cấu trúc và lập trình họ vi điều khiển 8051
Tác giả: Nguyễn Tăng Cường, Phạm Quốc Thắng
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -85-
• Website www.diendandientu.com
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -86-
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .............................................................. Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỌ VI XỬ LÝ 8051 .......................................... 1
I. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN HỌ VI XỬ LÝ 8051 .............................. 1
1.Tóm tắt về lịch sử của 8051. ............................................................................... 1
2. Bộ ví điều khiển 8051 ........................................................................................ 2
3. Sơ đồ khối chung của họ vi điều khiển 8051 ..................................................... 2
II. THÀNH VIÊN HỌ VI XỬ LÝ 8051 ....................................................... 3
1. Bộ vi điều khiển 8052: ....................................................................................... 3
2. Bộ vi điều khiển 8031: ....................................................................................... 4
3. Các bộ vi điều khiển 8051 từ các hãng khác nhau. ............................................ 5
3.1. Bộ vi điều khiển 8751 ..................................................................................... 5
3.2. Bộ vi điều khiển AT8951 từ Atmel Corporation. ............................................ 5
3.3. Bộ vi điều khiển DS5000 từ hãng Dallas Semiconductor. .............................. 6
3.4. Phiên bản OTP của 8051. ............................................................................... 8
3.5. Họ 8051 từ Hãng Philips ................................................................................ 8
CHƯƠNG II GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51……………………….12
1. Sơ Đồ Khối Của Vi Điều Khiển AT89C51 ....................................................... 9
2. Đặc Tinh Của AT89C51 .................................................................................. 10
3. Sơ đồ chân và chức năng các chân của CHIP 89C51 ...................................... 11
4. Cấu trúc của PORT xuất/nhập. ........................................................................ 15
5. Tổ chức bộ nhớ................................................................................................. 17
6. Hoạt Động Của Thanh Ghi TIME .................................................................... 28
7. Bộ Đềm Chương Trinh Và Không Gian ROM Của 8051 ............................... 33
CHƯƠNG III: CÁC CHẾ ĐỘ ĐỊNH ĐỊA CHỈ CỦA 8051 ................................ 39
I CÁC CHẾ ĐỘ ĐỊNH ĐỊA CHỈ TỨC THỜI VÀ THEO THANH GHI .. 39
1 Chế độ đánh địa chỉ tức thời ............................................................................. 39
2. chế độ đánh địa chỉ theo thanh ghi: .................................................................. 39
II. TRUY CẬP BỘ NHỚ SỬ DỤNG CÁC CHẾ ĐỘ ĐỊNH ĐỊA CHỈ
KHÁC NHAU ............................................................................................. 40
1 Chế độ đánh địa chỉ trực tiếp. ........................................................................... 40
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -87-
2 Các thanh ghi SFSR và các địa chỉ của chúng. ................................................. 41
3 Ngăn xếp và chế độ đánh địa chỉ trực tiếp. ...................................................... 44
4 Chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi. ........................................................... 44
5. ưu điểm của chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi. ...................................... 45
6. Hạn chế của chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi trong 8051. ................... 45
7. Chế độ đánh địa chỉ theo chỉ số và truy cập bộ nhớ ROM trên chíp. .............. 45
8 Bảng xắp xếp và sử dụng chế độ đánh địa chỉ theo chỉ số. .............................. 46
CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG ................................................................................ 46
I. Bài toán: ................................................................................................... 46
II. Sơ dồ khối và các chức năng của hệ quảng cáo ..................................... 46
1.Sơ dồ khối của hệ quảng cáo ............................................................................. 46
2.Chức năng các khối ........................................................................................... 47
III . THIẾT KẾ CHI TIẾT CÁC KHỐI ...................................................... 48
1.Thiết kế chi tiết khối nguồn .............................................................................. 48
2. Thiết thiết khối đệm hàng ............................................................................... 49
3. Thiết kế khối giải mã cột chi tiết (quét cột) .................................................... 50
4. Khối thúc công xuất cột (đệm ngõ ra cộT) ...................................................... 54
5. khối hiển thị ...................................................................................................... 57
6. Khối Điều Khiển Trung Tâm ........................................................................... 60
7. Nguyên lý toàn mạch ...................................................................................... 61
7.1. Linh kiện cần cho thiết kế..................................................................... 61
7.1. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch và công cụ thiết kế mạch in ..................... 63
7.2.Board điều khiển(mạch đồng 2 lớp)...................................................... 67
7.3. Board hiển thị (mạch đồng khối hiển thị) ............................................ 68
7.4. Nguyên lý hoạt động của toàn mạch:................................................... 69
IV. THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN ...................... 70
1.Nguyên lý hoạt động ......................................................................................... 70
2. Lưu Đồ Thuật Toán .......................................................................................... 71
3.Chương trinh và nạp chương trình cho chíp AT89C51 .................................... 73
4. Kết quả ............................................................................................................. 82
KẾT LUẬN .......................................................................................................... 79
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt
nghiệp
Hoàng Quang Lý -88-
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- a1.PDF