Thiết kế mạch đố vui vi điều khiển 8051.

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

-1-

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA VẬT LÝ

----------

TRẦN NGỌC HỒNG LINH

THIẾT KẾ MẠCH ĐỐ VUI VỚI VI ĐIỀU KHIỂN 8051

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

SƯ PHẠM VẬT LÝ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

-2-

PHẦN MỞ ĐẦU

1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:

Ngày nay kĩ thuật vi điều khiển đã trở nên quen thuộc trong các ngành kỹ

thuật và trong dân dụng. Từ các dây chuyền sản xuất lớn đến các thiết bị gia dụng,

chúng ta đều thấy sự hiện diện của vi điều khiển. Các bộ vi điều khiển có khả năng

xử lý nhiều hoạt động phức tạp và chỉ cần một chip vi mạch nhỏ, nó đã thay thế các

tủ điều khiển lớn và phức tạp bằng những mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng thao tác sử

dụng.

Vi điều khiển không những góp phần vào kỹ thuật điều khiển mà còn góp

phần to lớn vào việc phát triển thông tin. Đó chính là sự ra đời của hàng loạt các

thiết bị tối tân trong ngành viễn thông, truyền hình, đặc biệt là sự ra đời của mạng

Internet – siêu xa lộ thông tin, góp phần đưa con người đến đỉnh cao của nền văn

minh nhân loại.

Chính vì các lý do trên, việc tìm hiểu, khảo sát vi điều khiển là điều mà các

sinh viên ngành điện tử cần phải hết sức quan tâm. Đó chính là một nhu cầu cần

thiết và cấp bách đối với mỗi sinh viên, đề tài này được thực hiện là để đáp ứng nhu

cầu đó.

Hiện nay, vi điều khiển đang được ứng dụng một cách rộng rãi trong tất cả

sự phát triển đồng bộ hóa của nhiều lĩnh vực. Và vi điều khiển ngày càng phát triển

rộng rãi trong lĩnh vực chế tạo các loại máy móc hiện đại nhỏ gọn. Vì vậy, vi điều

khiển trở thành những con chip thông dụng trong việc chế tạo các loại máy móc phù

hợp cho từng chuyên dụng trong cuộc sống. Trong đó, vi điều khiển cũng được ứng

dụng trong trường học giúp cho các thiết bị trở nên gọn nhẹ và dễ điều khiển hơn.

Vi điều khiển được áp dụng để thiết kế các thiết bị nhỏ gọn và ứng dụng rất

rộng rãi trong nhà trường ví dụ: chuông hẹn giờ báo hết tiết học, đồng hồ điện tử…

Với sự tìm tòi và muốn được biết thêm về ứng dụng của vi điều khiển về việc thiết

kế mạch áp dụng trong trường học nên chúng em muốn thực hiện đề tài: THIẾT KẾ

MẠCH ĐỐ VUI VỚI VI ĐIỀU KHIỂN 8051.

Hiện nay, trong các trường học thường phổ biến các mạch đố vui được

thiết kế phổ biến từ các Rơ-lay và ứng dụng của nó không rộng rãi. Vì vậy, em

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

-3-

muốn thực hiện đề tài THIẾT KẾ MẠCH ĐỐ VUI VỚI VI ĐIỀU KHIỂN 8051 để

nói rõ hơn về ứng dụng của vi điều khiển không chỉ riêng cho các lĩnh vực công

nghiệp mà còn áp dụng trong trường học.

2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI:

Mục đích của mạch đố vui là dựa trên cơ sở của các đề tài vi điều khiển,

đặc biệt là tính năng của chúng trong việc hiển thị, giao tiếp cũng như các họ IC giải

mã… Nhằm tạo ra một mạch đố vui đơn giản, gọn nhẹ và đem lại nhiều công dụng

trong các cuộc thi đố vui tại trường học.

3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU:

3.1 Đối tượng:

- Các tài liệu về vi điều khiển và linh kiện.

- Các tài liệu hướng dẫn vẽ sơ đồ mạch.

- Các tài liệu hướng dẫn thiết kế và thi công mạch điện tử.

3.2 Phạm vi nghiên cứu:

Đề tài chỉ nghiên cứu và lắp ráp “Mạch đố vui” cùng tiến hành việc thử

nghiệm thực tế vào cuộc thi đố vui trong trường học.

4. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU:

Để đạt được mục tiêu đề ra của đề tài thì cần phải thực hiện các nhiệm vụ

sau:

- Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc thiết kế mạch đố vui.

- Tìm hiểu thực trạng của việc thiết kế và ứng dụng của mạch đố vui trong

trường học.

- Xây dựng nên một mạch có chức năng ưu tiên trong việc giành quyền trả

lời để ứng dụng trong cuộc thi đố vui và một bộ mạch đếm thời gian chuẩn xác.

5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

- Nghiên cứu các tài liệu về thiết bị, vi điều khiển và linh kiện điện tử.

- Nghiên cứu lý luận cùng việc ứng dụng của mạch điện vào trong môi

trường giáo dục.

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

-4-

6. NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN VĂN:

Thiết kế mạch đố vui đơn giản có tính cấp thiết đối với các khoa nói riêng

và các trường Đại học, Cao đẳng nói chung. Là 1 chương trình giải trí với quy mô

nhỏ và gần gũi với sinh viên, các chương trình đố vui thường gặp rất nhiều khó

khăn trong việc điều hành các đội chơi. Thiết kế mạch đố vui đơn giản giúp sinh

viên được áp dụng những bài học vào thực tế, được cọ sát với thực nghiệm, tìm

hiểu, thi công, thiết kế mạch hoàn chỉnh. Ngoài ra, mạch đố vui còn có tính kinh tế :

tiết kiệm chi phí hoạt động ngoài giờ lên lớp. Mạch đố vui được sử dụng rộng rãi

với các quy mô lớn như các hoạt động tập thể do khoa, do trường tổ chức hay còn

được diễn ra với các quy mô nhỏ như tập thể lớp hay các nhóm nhỏ. Mạch hoạt

động đơn giản, dễ điều khiển và được sử dụng nhiều lần nên tiết kiệm rất nhiều chi

phí hoạt động trò chơi.

7. CẤU TRÚC LUẬN VĂN:

Do thời gian nghiên cứu thực hiện đề tài, vốn kiến thức và việc tìm hiểu sâu

về một hệ thống vi điều khiển còn hạn chế, luận án này chỉ thực hiện trong phạm vi

sau:

* Chương 1: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ VI ĐIỀU KHIỂN.

* Chương 2: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ LED 7 ĐOẠN.

* Chương 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG.

*Chương 4: THIẾT KẾ PHẦN MỀM.

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

-5-

NỘI DUNG

CHƯƠNG 1:

GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ VI ĐIỀU ĐIỀU KHIỂN 8051

1.1 ĐỊNH NGHĨA VI ĐIỀU KHIỂN:

Vi điều khiển là một máy tính được tích hợp trên một Chip, nó thường được

sử dụng để điều khiển các thiết bị điện tử. Vi điều khiển, thực chất là một hệ thống

bao gồm một vi xử lý có hiệu suất đủ dùng và giá thành thấp (khác với các bộ vi xử

lý đa năng dùng trong máy tính) kết hợp với các khối ngoại vi như bộ nhớ, các mô￾đun vào/ra, các mô-đun biến đổi số sang tương tự và tương tự sang số,…

1.2 GIỚI THIỆU CẤU TRÚC PHẦN CỨNG 8051:

1.2.1 GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN 8051:

Vi điều khiển 8051 do hãng Intel sản xuất, và là IC tiêu biểu thuộc họ

MCS-51.

Các đặc điểm của vi điều khiển 8051 được tóm tắt như sau:

 4 KB bộ nhớ có thể lập trình lại nhanh, có khả năng tới 1000 chu kỳ ghi

xóa.

 Tần số hoạt động từ 0Hz đến 24MHz.

 3 mức khóa bộ nhớ lập trình.

 2 bộ Timer/counter 16 Bit.

 128 Byte RAM nội.

 4 Port xuất/nhập I/O 8 Bit.

 Giao tiếp nối tiếp.

 64 KB vùng nhớ mã ngoài.

 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoại.

 Xử lý Boolean (hoạt động trên Bit đơn).

 210 vị trí nhớ có thể định vị Bit.

 4 μs cho hoạt động nhân hoặc chia.

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

-6-

1.2.2 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA VI ĐIỀU KHIỂN:

Hình 1-1: Sơ đồ khối vi điều khiển 8051

1.3 KHẢO SÁT SƠ ĐỒ CHÂN 8051, CHỨC NĂNG TỪNG CHÂN:

1.3.1 SƠ ĐỒ CHÂN 8051:

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

GND

PSEN

ALE/PROG

EA/VPP

VCC

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/INT0

P3.3/INT1

P3.4/T0

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

Hình 1-2 Sơ đồ chân IC8951

Các Thanh

Ghi Khác

128 byte

RAM

128 byte

RAM

8032\8052

ROM

0K:

8031\8032

4K:8951

8K:8052

Điều Khiển

Ngắt

INT1\

INT0\

PORT nối tiếp

TIMER0

TIMER1

TIMER2

8032\8052

CPU

OSCILATOR

Điều khiển

Bus Các Port I/O

Port nối

tiếp

EA\

RST

ALE\

PSEN\ P0 P1 P2 P3

Address\Data TXD RXD

TIMER2

8032\8052

TIMER1

TIMER0