Bài 3-1: Thiết kế mạch hoạt động cho vi điều khiển 8051

Một board mạch vi điều khiển bao gồm nhiều thành phần tạo thành: mạch thực thi, mạch nạp, chương trình viết và biên dịch cho assembly. Xem lại phần kết nối phần cứng cho vi điều khiển bài 1 phần 1.3

3.1 MẠCH THỰC THI hoạt động cho vi điều khiển

Mạch thực thi là mạch giao tiếp với các mạch xuất nhập để vi điều khiển 8051 thực hiện chương trình.

3.1.1 KHỐI ỔN ÁP

Khối này là mạch điện dùng để ổn áp điện thế ở khoảng 5V, cấp nguồn ổn định cho vi điều khiển hoạt động. Có nhiều loại mạch ổn áp khác nhau, trong đó mạch ổn áp dùng IC ổn áp 7805 thường được sử dụng vì mạch này rất dễ thực hiện. Sơ đồ như ở hình dưới:

Mạch trên lấy nguồn một chiều từ một máy biến áp với điện áp từ 7V đến 9V để đưa vào ngõ IN. Khi kết nối mạch điện, do nhiều nguyên nhân, người dùng dễ nhầm lẫn cực tính của nguồn cung cấp khi đấu nối vào mạch, trong trường hợp này rất dễ ảnh hưởng đến các linh kiện trên board mạch. Vì lí do đó một diode cầu được lắp thêm vào mạch, diode cầu đảm bảo cực tính của nguồn cấp cho mạch theo một chiều duy nhất, và nguời dùng cũng không cần quan tâm đến cực tính của nguồn khi nối vào ngõ IN nữa.
IC 7805 là IC ổn áp, IC này giữ ngõ ra ổn định trong khoảng 5V. Ngõ ra này chính là nguồn Vcc để cung cấp cho mạch vi điều khiển hoạt động, đồng thời ngõ ra sau khi ổn áp còn được nối với hai đầu xuất OUT cấp nguồn này cho một mạch khác khi cần.

3.1.2 VI ĐIỀU KHIỂN VÀ CÁC MẠCH XUẤT NHẬP

I. Để vi điều khiển hoạt động cần các thành phần sau:

a. Cấp nguồn 5V cho vi điều khiển (Vcc: 5V chân 40; GND: 0V chân 20)
b. Mạch tạo dao động bằng thạch anh cung cấp xung nhịp (clock) cho vi điều khiển

Ghi chú: C1,C2= 30pF±10pF (thường được sử dụng với C1,C2 là tụ 33pF) dùng ổn định dao động cho thạch anh.

Hình 1.2.2

c. Mạch Reset

Việc kết nối chân RESET đảm bảo hệ thống bắt đầu làm việc khi Vi điều khiển được cấp điện, hoặc đang hoạt động mà hệ thống bị lỗi cần tác động cho Vi điều khiển hoạt động trở lại, hoặc do người sử dụng muốn quay về trạng thái hoạt động ban đầu. Vì vậy chân RESET được kết nối như sau:

Với Vi điều khiển sử dụng thạch anh có tần số f_zat = 12MHz sử dụng C=10µF và R=10KΩ.

Hình

d. Nối chân EA (chân 31) lên Vcc (5V): Vì các bài thí nghiệm này chỉ thực hiện chương trình từ bộ nhớ ROM nội, do đó nối chân EA với Vcc để thiết đặt cho Vi điều khiển thực hiện chương trình từ bộ nhớ ROM nội (bộ nhớ ROM tích hợp sẵn trong vi điều khiển).

II. Các mạch xuất nhập từ các port vi điều khiển

Sử dụng điện trở treo trước mỗi Port, đồng thời nối thêm giắc cắm 8 chân để làm đường nhận hoặc xuất tín hiệu kết nối với các mạch điện khác từ bên ngoài. Xem lại phần điện trở treo.

3.1.3 MẠCH hoạt động VI ĐIỀU KHIỂN

Kết hợp các phần trên vào cùng một mạch tạo thành mạch hoạt động cho vi điều khiển, sơ đồ nguyên lí như hình dưới (click vào hình để xem ở kích thước lớn hơn) :

Chú ý: Các đường mạch lớn là các đường nối BUS: tức là trên đường đó, những đường nào cùng tên thì nối với nhau, những đường không cùng tên thì không liên quan đến nhau. Trong sơ đồ nguyên lí, các đường BUS giúp cho sơ đồ dễ quan sát hơn và việc sắp xếp các linh kiện cũng đơn giản, trật tự hơn.
Ví dụ: đường kết nối P0_0 nối vào đường BUS từ vi điều khiển, đường P0_0 từ jack 8 chân và P0_0 từ điện trở thanh, trên thực tế được nối với nhau vào cùng một điểm.

3.1.4 MỘT SỐ LINH KIỆN

a. Vi điều khiển AT89S52

b. Thạch anh và tụ gốm 33p

Thạch anh 12Mhz	Tụ gốm 33p

c. Điện trở thanh 9 chân

Các điện trở treo được thay bằng điển trở thanh 9 chân, sử dụng điện trở thanh giúp việc thiết kế mạch đơn giản hơn.
, điện trở thanh 9 chân thực chất là 8 điện trở cùng giá trị với mỗi đầu của điện trở được nối với nhau và đầu chung này được đưa ra ngoài bằng một chân nữa. Khi nhìn trên điện trở thanh, phía đầu nào có dấu chấm tròn, thì chân ngoài cùng của phía đó là chân chung. Thông thường chân chung này thường được nối với nguồn Vcc

d. Jack 8 chân

Jack 8 chân kết với với dây nối bus để truyền tín hiệu đến các phần khác của mạch

Dây nối bus 8 đường

Thực chất Jack 8 chân được tách ra từ một phần lớn hơn, phần này thường được gọi là "rào cắm".

Từ "rào cắm" này dễ dàng để tách ra thành jack 2 chân hoặc 3,4,5... chân tùy ý người sử dụng.