Sử dụng vi điều khiển 8051 thiết kế mạch phát nhạc đơn âm (kết hợp hiển thị led và phát nhạc).

Khóa Luận Tốt Nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý

GVHD: Th.S Lê Xứng Trang 1

SVTH: Trần Thị Kiều

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA VẬT LÝ

----------------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGÀNH CỬ NHÂN VẬT LÝ

Đề tài:

DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN 89C51 ĐỂ PHÁT NHẠC ĐƠN ÂM

Người hướng dẫn:

ThS. Lê Xứng

Người thực hiện:

Trần Thị Kiều

Đà Nẵng, tháng 5/2013

Khóa Luận Tốt Nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý

GVHD: Th.S Lê Xứng Trang 2

SVTH: Trần Thị Kiều

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật ,công nghệ điện tử cũng

đang có những bước phát triển chóng mặt. Trong đó, công nghệ vi điện tử có những bước

phát triển vượt bậc nhất. Những con chip có kích thước nhỏ gọn đang là sự lựa chọn tối

ưu cho nhiều lĩnh vực.

Thực tế đã cho thấy, những sản phẩm của công nghệ vi điện tử rất đa dạng và

phong phú, đã vươn tới mọi lĩnh vực trong cuộc sống.Từ những ứng dụng đơn giản chỉ có

vài thiết bị ngoại vi cho đến những hệ thống điều khiển phức tạp. Vận dụng các kiến thức

đã học em thực hiện đề tài “ DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN 89C51 ĐỂ PHÁT NHẠC ĐƠN

ÂM”

Với kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện đề tài em không tránh

khỏi các thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn

để đề tài hoàn thiện hơn.

Sinh viên thực hiện đề tài

Trần Thị Kiều

Khóa Luận Tốt Nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý

GVHD: Th.S Lê Xứng Trang 3

SVTH: Trần Thị Kiều

LỜI CẢM ƠN

Khoá luận tốt nghiệp là bước cuối cùng đánh dấu sự trưởng thành của một sinh

viên ở giảng đường Đại học. Để trở thành một cử nhân hay một kỹ sư đóng góp những gì

mình đã học được cho sự phát triển đất nước. Việc làm khóa luận tốt nghiệp nhằm mục

đích giúp sinh viên hình thành ý tưởng về vấn đề nghiên cứu, biết cách tổng hợp và vận

dụng lý thuyết để ứng dụng trong thực tế.

Trong thời gian thực hiện đề tài khóa luận tốt nghiệp, dưới sự hướng dẫn tận tình

của giáo viên hướng dẫn và được phía nhà trường tạo điều kiện thuận lợi, em đã có một

quá trình nghiên cứu, tìm hiểu và học tập nghiêm túc để hoàn thành đề tài. Kết quả thu

được không chỉ do nỗ lực của bản thân em mà còn có sự giúp đỡ của quý thầy cô, gia

đình và bạn bè.

Em xin gửi lời cảm ơn đến:

- Ban giám hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa Vật Lý – Trường Đại học Sư

Phạm đã quan tâm, tạo điều kiện giúp chúng em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp.

- Thầy Lê Xứng: Giáo viên hướng dẫn, hỗ trợ em hoàn thành tốt đề tài về phương

pháp, nội dung và truyền đạt kinh nghiệm trong suốt thời gian thực hiện khóa luận tốt

nghiệp.

- Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong hội đồng chấm luận văn đã cho em

những đóng góp quý báu để luận văn thêm hoàn chỉnh.

- Cảm ơn gia đình đã tạo điều kiện học tập tốt nhất cho em.

- Cuối cùng xin được gửi lời cảm ơn tới tất cả bạn bè là những người luôn giúp đỡ,

trao đổi thông tin về đề tài trong quá trình thực hiện khóa luận.

Trong quá trình thực hiện và trình bày khóa luận không thể tránh khỏi những sai

sót và hạn chế, do vậy em rất mong nhận được sự góp ý, nhận xét phê bình của quý thầy

Khóa Luận Tốt Nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý

GVHD: Th.S Lê Xứng Trang 4

SVTH: Trần Thị Kiều

cô và các bạn. Đó là những kinh nghiệm cần thiết và là hành trang trên con đường lập

nghiệp của em sau này.

A. MỞ ĐẦU

1.1 Lý do chọn đề tài

Trong những năm gần đây, nhân loại đang trải qua một cuộc cách mạng khoa học

- kỹ thuật với quy mô to lớn, toàn diện trên tất cả mọi lĩnh vực. Các thành tựu đó đã góp

phần nâng cao cuộc sống con người cả về vật chất lẫn tinh thần. Xưa nay, cứ hể nói đến vi

xử lý hẳn chúng ta ai cũng hình dung đó là những mạch điện với rất nhiều LED, động cơ,

ma trận phím hay ma trận LED, LCD….. rất ít người nghĩ đến một ứng dụng hơi lạ đó là

dùng vi xử lý để phát nhạc. Là những sinh viên được học về chuyên nghành điện tử chúng

em muốn khai thác và tìm hiểu ứng dụng của những con chip trong lĩnh vực này. Chúng

em muốn lập trình vi điều khiển 89C51 để phát ra các nốt nhạc đơn âm như cây đàn piano

và phát các bài hát mà mình yêu thích. Với hi vọng sẽ đem lại những giây phút thư giãn

sau những giờ làm việc, học tập căng thẳng trong cuộc sống. Đồng thời chúng em cũng

muốn củng cố lại các kiến thức đã học trong suốt thời gian qua thông qua một mô hình

thực tế.Và quan trọng hơn chúng em muốn bổ sung thêm những kiến thức về chuyên

nghành của mình để thuận lợi cho công việc sau này. Ngoài ra, nghiên cứu đề tài này

chúng em có cơ hội được nghiên cứu, tìm hiểu thêm các kiến thức về nhạc lý. Xuất phát

từ lý do trên chúng em chọn đề tài “ DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN 89C51 ĐỂ PHÁT NHẠC

ĐƠN ÂM ” làm đề tài tốt nghiệp.

1.2 Mục đích nghiên cứu

Đề tài “ DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN 89C51 ĐỂ PHÁT NHẠC ĐƠN ÂM ” nhằm

giúp người thực hiện đề tài nắm bắt được những vấn đề sau:

Khóa Luận Tốt Nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý

GVHD: Th.S Lê Xứng Trang 5

SVTH: Trần Thị Kiều

- Thông qua việc thực hiện đề tài giúp cho những người thực hiện luận văn tốt

nghiệp củng cố lại kiến thức đã học và tiếp thu thêm nhiều kiến thức mới từ giáo viên

hướng dẫn, từ các anh chị, các bạn học. Đó cũng là khoảng thời gian chúng em thực tế

hóa các kiến thức trên mô hình cụ thể cũng như hiểu rõ hơn cách viết chương trình cho vi

điều khiển.

- Qua quá trình thực hiện đề tài đã tạo điều kiện cho chúng em có những ý tưởng

mới và giải quyết các vấn đề phát sinh một cách hiệu quả hơn.

Do kiến thức chúng em còn hạn hẹp nên chúng em chỉ nghiên cứu một ứng dụng

nhỏ. Sản phẩm chưa có tính thực tiễn và thẫm mĩ cao nhưng nếu có thời gian nhiều hơn

và được nghiên cứu sâu hơn thì mô hình có thể ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực giải trí.

Đó là phát nhạc có lời từ USB và thẻ nhớ.

1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

a. Đối tượng

- Vi điều khiển 8051 là một dòng vi điều khiển tương đối mạnh với nhiều tính

năng và còn thông dụng trên thị trường hiện nay. Do đó có thể dễ dàng mở rộng thiết kế

các ứng dụng khác. Hoạt động hiệu quả và rất ổn định mà giá thành lại tương đối rẻ so

với các vi điều khiển khác.

- Các tài liệu về linh kiện điện tử.

- Các tài liệu hướng dẫn lập trình Assembly cho mạch.

- Các tài liệu về âm thanh, nhạc lý.

b. Phạm vi nghiên cứu

Đề tài chỉ sử dụng vi điều khiển 8051 để lập trình, với 8 phím nhấn để chơi nhạc, 8

led đơn để hiển thị và 1 loa để phát nhạc.

1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được các mục tiêu đề ra, đề tài cần thực hiện các yêu cầu sau:

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết để thiết kế một mạch phát nhạc hoàn chỉnh

Khóa Luận Tốt Nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý

GVHD: Th.S Lê Xứng Trang 6

SVTH: Trần Thị Kiều

- Tìm hiểu thêm các ứng dụng của vi điều khiển, led…để mạch luận văn đa dạng

hơn.

1.5. Phương pháp nghiên cứu

- Nhiên cứu các tài liệu về nguyên lý hoạt động của thiết bị và linh kiện điện tử

- Nghiên cứu cách trình bày một luận văn tốt nghiệp

1.6. Những đóng góp của đề tài

- Đây là một đề tài nhỏ về lập trình trên vi điều khiển nên ứng dụng thực tế chưa

rộng lắm. Đề tài được hoàn thành sẽ là một thiết bị giải trí phát nhạc đơn giản. Đồng thời

đây cũng sẽ là một tài liệu tham khảo hữu ích cho khóa sau phát triển rộng hơn.

1.7 Cấu trúc của luận văn

A. Mở Đầu

B. Nội Dung

Chương I. Giới Thiệu Về Các Linh Kiện Điện Tử Được Sử Dụng Trong

Mạch.

Chương II. Các Kiến Thức Cơ Bản Về Âm Thanh Và Nhạc Lý

Chương III. Thiết Kế Mạch

Chương IV. Kết Luận Và Hướng Phát Triển Của Đề Tài

Phụ Luc Và Tài Liệu Tham Khảo

Khóa Luận Tốt Nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý

GVHD: Th.S Lê Xứng Trang 7

SVTH: Trần Thị Kiều

B. NỘI DUNG

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ ĐƯỢC SỬ DỤNG

TRONG MẠCH

1.1. Giới Thiệu Chung Về Vi Điều Khiển 89C51

1.1.1. Cấu trúc phần cứng MSC-51 ( 89C51 )

- MCS-51 là họ IC vi điều khiển do hãng Intel sản xuất. Các IC tiêu biểu cho

họ là 8051 và 8031. Các sản phẩm MCS-51 thích hợp cho những ứng dụng điều

khiển. Việc xử lý trên Byte và các toán số học ở cấu trúc dữ liệu nhỏ được thực hiện

bằng nhiều chế độ truy xuất dữ liệu nhanh trên RAM nội. Tập lệnh cung cấp một bản

tiện dụng của những lệnh số học 8 Bit gồm cả lệnh nhân và lệnh chia. Nó cung cấp

những hỗ trợ mở rộng trên Chip dùng cho những biến một Bit như là kiểu dữ liệu

riêng biệt cho phép quản lý và kiểm tra Bit trực tiếp trong điều khiển và những hệ

thống logic đòi hỏi xử lý luận lý.

- 8051 là một vi điều khiển 8 Bit, chế tạo theo công nghệ CMOS chất lượng

cao, công suất thấp với 4 KB PEROM (Flash Programeable and erasable read only

memory). Thiết bị này được chế tạo bằng cách sử dụng bộ nhớ không bốc hơi mật độ

cao của ATMEL và tương thích với chuẩn công nghiệp MCS-51 về tập lệnh và các

chân ra. PEROM ON – CHIP cho phép bộ nhớ lập trình được lập trình trong hệ thống

hoặc bởi một lập trình viên bình thường. Bằng cách kết hợp một CPU 8 Bit với một

PEROm trên một chip đơn, ATMEL AT89C51 là một vi điều khiển mạnh (có công

suất lớn) mà nó cung cấp một sự linh động cao và giải pháp về giá cả đối với nhiều

ứng dụng vi điều khiển.

- Vi điều khiển 8051 cung cấp những đặc tính chuẩn như sau: 4 KB bộ nhớ

chỉ đọc có thể xóa và lập trình nhanh (EPROM), 128 Byte RAM, 32 đường I/O, 2

TIMER/COUNTER 16 Bit, 5 vectơ ngắt có cấu trúc 2 mức ngắt, một Port nối tiếp

bán song công, 1 mạch dao động tạo xung Clock và bộ dao động ON- CHIP. Thêm

vào đó, AT89C51 được thiết kế với logic tĩnh cho hoạt động đến mức không tần số và