Đồ án Điều khiển đo và cắt chiều dài bằng vi xử lý

chọn tập mờ cho 3 biến ngôn ngữ vào ra và xây dựng bảng luật điều khiển thích hợp. CHƯƠNG 4: A. ĐỘNG CƠ DC Tuỳ theo cách kích thích từ, động cơ điện một chiều có những đặt tính làm việc và đặt tính động cơ khác nhau. Trong các đặt tính đó thì đặt tính quan trọng nhất là đặt tính cơ. Đó là đặt tính biểu thị quan hệ giữa tốc độ quay và moment w=f(M). Đặt tính cơ của động cơ DC kích từ độc lập hoặc kích từ kích thích song song: Phương trình đặt tính cơ Mạch kích từ thường được mắc song song với mạch phần ứng nguồn điện một chiều có công suất lớn. Động cơ được gọi là động cơ kích từ song song: Khi mạch điện phần ứng và mạch điện kích từ được mắc vào hai nguồn điện một chiều độc lập thì động cơ đó được gọi là động cơ lích từ độc lập: Trong cả hai sơ đồ kích từ song song và kích từ độc lập, phương trình điện áp phần ứng động cơ đều có dạng : Uư = Eư + (Rư + Rf ) Iư Trong đó : Uư : Điện áp phần ứng(V) Eư : Sức điện động phần ứng (V) Rư : Điện trở cuộn dây phần ứng (W) rư : Điện trở cuộn dây phần ứng rcf : Điện trở cuộn cực từ phụ rb : Điện trở cuộn bù rct : Điện trở tiếp xúc của chổi điện. Rf : Điện trở phụ kích từ trong mạch phần ứng(W) Iư : Dòng điện mạch phần ứng (A) Sức điện động Eư của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức : Eư = (pNfw)/(2pa)= Kfw Trong đó : p : số đôi cực từ chính N : số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng A : số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng f : từ thông kích từ dưới một cực từ(Wb) w : tốc độ góc (rad/s) K : hệ số cấu tạo của động cơcó biểu thức : mặt khác ta có: do đó từ biểu thức (2) ta có: (3) vậy : Eư = Ke f n với : Ke : hệ số sức điện động của động cơ. Từ (1) và (2) ta có: (4) Biểu thức (4) là đặc tính cơ điện của động cơ. Mặt khác moment điện từ Mđt của động cơ được xác định bởi : Mđt = KfIư Suy ra : Thay giá trị Iư vào (4) ta được : (6) Nếu bỏ qua các tổn thất cơ và tổn thất thép thì moment cơ trên trục động cơ bằng moment điện từ, ta ký hiệu là M, nghĩa là: Mđt = Mcơ = M Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Giả thiết phản ứng phần ứng được bù đủ, từ thông F= const, thì các phương trình đặt tính cơ điện (4) và phương trình đặt tính cơ (7) là tuyến tính. Đồ thị của chung được biểu diễn trên hình a và b Theo các đồ thị trên, Iư = hoặc M= 0 ta có : w0 : được gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ. Còn khi w= 0 ta có: và M = KfInm =Mnm Inm : được goọi là dòng điện ngắn mạch. Mặc khác, phương trình đặc tính (4) , (7) cũng có thể viết dưới dạng: Trong đó : R = Rư + Rf Dw : được gọi làđộ sụt tốc đố­ng với giá trị của M Xét ảnh hưởng của các tham số đến đặt tính cơ: Từ phương trình đặc tính cơ (7) ta thấy có 3 tham số cơ bản ảnh hưởng đến đặc tính cơ: Từ thông động cơ Điện áp phần ứng Uư Điện trở phần ứng động cơ. Anh hưởng của điện trở phần ứng : Giả thiết : Uư =Uđm = const Và : F = Fđm =const Muốn thay đổi điện trở phần ứng ta nối thêm điện trở phụ Rf vào mạch phần ứng. Trong trường hợp này tốc độ không tải lý tưởng. Độ cứng của đặc tính cơ : Khi Rf càng lớn, b càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng dốc. Ưng với Rf = 0 ta có đặc tính cơ tự nhiên : bNT có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng hơn tất cả các đường đặc tính có điện trở phụ. Như vậy khi thay đổi điện trở phụ Rf ta được một họ đặc tính biến trở có dạng như hình vẽ. Ưng với một phụ tải Mc nào đó, nếu Rf càng lớn thì tốc độ động cơ càng giảm, đồng thời dòng điện ngắn mạch và moment ngắn mạch càng giảm. Cho nên người ta thường dùng phương pháp này để hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ động cơ phía dưới tốc độ cơ bản. Anh hưởng của điện áp phần ứng: Giả thiết từ thông : F = Fđm =const Điện trở phần ứng : Rư = const Khi thay đổi điện áp theo hướng giảm so với Uđm ta có : Tốc độ không tải : Độ cứng đặc tính cơ : =const Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ đặc tính cơ song song với đặc tính cơ tự nhiên như hình vẽ. Ta thấy rằng khi thay đổi điện áp (giảm áp ) thì moment ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch của động cơ giảm và tốc độ động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định. Do đó phương pháp này cũng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện khi khởi động. Anh hưởng của từ thông : Giả thiết điện áo phần ứng : Uư = Uđm = const Điện trở phần ứng : Rư = const Muốn thay đổi từ thông ta thay đổi dòng điện Ikt kích từ động cơ. Trong trường hợp này : Tốc độ không tải : Độ cứng đặc tính cơ : Do cấu tạo của động cơ điện, thực tế thường điều chỉnh giảm từ thông. Nên khi từ thông giảm thì w0x tăng, còn b sẽ giảm. Ta có một họ đặc tính cơ với w0x tăng và độ cứng của đặc tính giảm dần khi giảm từ thông. Dòng điện ngắn mạch : Moment ngắn mạch : Mnm = KFInm = Var Các đặt tính cơ điện và đặc tính cơ của động cơ khi giảm từ thông được biệu diễn trên hình trên. Với mạng moment phụ tải Mc thích hợp với chế độ làm việc của động cơ thì khi giảm từ thông tốc độ động cơ tăng lên. Đặc tính cơ của động cơ kích từ nối tiếp : Động cơ DC kích từ nối tiếp có cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng. Do đó cuộn dây kích từ có tiết kiệm lớn, điện trở nhỏ, số vòng ít và chế tạo dễ dàng. Sơ đồ nguyên lý động cơ kích từ nối tiếp được mô tả như sau: Ỏ động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp, dòng điện kích từ chính là dòng điện phần ứng Ikt = Iư= I Phương trình đặc tính cơ : Uư = Eư + IưRư = KFv + IưRư Trong đó: Rư = rư + rctf + rct + rkt Từ phương trình trên ta có biểu thức : Vì : M = KfIư Từ thông f iến đổi phụ thuộc vào dòng điện trong mạch kích từ phụ thuộc vào đặc tính từ hoá ( đường 1). Đây là một đường phi tuyến, để đơn giản ta có thể giả thiết từ thông f phụ thuộc tuyến tính theo dòng điện kích từ như ở đường (2). Trong một phạm vi khá rộng ta có thể biểu thị : f = Kf Ikt Với : Kf là hệ số tỷ lệ- chỉ là hằng số trong vùng I(.8 ¸0.9)Iđm thì hơi giảm xuống do ảnh hưởng bão hoà của mạch từ. Nếu phản ứng được bù đủ, nghĩa là Ikt = Iư thì : f = Kf Iư Từ phương trình (1) và phương trình (4) ta có : Trong phương trình trên ta đã đặt : và Ta cũng có : Từ phương trình (5) và (6) ta có thể rút ra : Trong đó : Biểu thức (5) chính là phương trình đặt tính cơ điện của động cơ và (5) là phương trình đặc tính cơ của động cơ. Đặc tính cơ điện của động cơ một chiều kích từ nối tiếp: Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp : Từ đồ thị ta thấy các đặc tính này có dạng Hyperbol và mềm ở phạm vi dòng điện có giá trị nhỏ hơn định mức. Ơ vùng dòng điện lớn, do mạch bão hoà nên từ thông hầu như không đổi và đặc tính có dạng gần như tuyến tính. Giả thiết động cơ không tải (I=0, M=0) thì tốc độ không tải lý tưởng sẽ vô cùng lớn. Nhưng thực tế do có ma sát, các tổn thất phụ và động cơ có từ dư (f dư = 2¸10)fđm nên khi không tải thì tốc độ không tải của động cơ vẫn có giá trị là: Tốc độ wot này thường rất lớn s với tốc độ định mức, nên thực tế không cho phép động cơ một chiều kích từ nối tiếp làm việc ở chế độ không tải. Ngoài ra nhìn vào đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ nối tiếp và cấu tạo của nó ta có nhận xét sau : Đặc tính của động cơ một chiều kích từ nối tiếp mềm và độ cứng thay đổi theo phụ tải. Do đó thông số tốc độ của động cơ ta có thể biết được sự thay đổi của phụ tải. Tuy nhiên không nên sử dụng động cơ này cho những truyền động có yêu cầu ổn định cao mà nên sử dụng nó cho những truyền động có yêu cầu tốc độ. Động cơ kích từ nối tiếp có khả năng quá tải lớn vè Moment. Nhờ cuộn kích từ nối tiếp nên ở vùng dòng điện phần ứng lớn hơn định mức thì từ thông động cơ lớn hơn định mức, do đó moment của nó tăng nhanh hơn với sự tăng dòng điện. Như vậy với mức độ quá dòng điện như nhau thì động cơ một chiều kích từ nối tiếp có khả năng quá tải về môment và khả năng khởi động tốt hơn động cơ một chiều kích từ độc lập. Nhờ có ưu điểm đó mà động cơ kích từ nối tiếp rất thích hợp cho những truyền động làm việc thường có quá tải lớn và yêu cầu moment khởi động lớn như máy nâng vận chuyển, máy cán thép . Vì từ thông của động cơ chỉ phụ thuộc vào dòng điện phần ứng nên khả năng chụi tải của động cơ không bị ảnh hưởng bởi sụt áp của lưới điện. Loại động cơ này thích hợp cho những truyền động dùng ngành giao thông có đường cung cấp điện dài. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều : Vấn đề điều chỉnh tốc độ Hầu hết các máy sản xuất đều đòi hỏi phải có nhiều cấp độ khác nhau. Việc chọn cấp tốc độ là do yêu cầu thực tế đặt ra. Về phương diện này động cơ điện một chiều có nhiều ưu việc hơn so với các loại động cơ khác. Đó chính là đặc tính điều chỉnh tốc độ dễ dàng nhờ đó mà có cấu trúc mạch điều khiển động lực khá đơn giản và đồng thời việc điều chỉnh có chất lượng tốt. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông f : Điều chỉnh từ thông kích thích cảu động cơ điện một chiều chính là điều chỉnh moment điện từ M=k.fIư và sức điện động Eư k f Iư của động cơ. Đối với động cơ kích từ nối tiếp thì từ thông f có thể thay đổi bằng những phương pháp sau đây: Mắc Sun dây cuộn kích thích bằng một điện trở: Thay đổi số vòng dây của dây cuốn kích từ. Mắc sun dây cuốn phần ứng : Nếu dòng điện kích từ lúc đầu là It = I thì dòng điện kích thích sau khi áp dụng các biện pháp trên sẽ giảm xuống còn It = KI với hệ số k : : Nếu mắc Sun dây cuốn kích thích : Nếu thay đổi số vòng dây của dây cuốn kích thích Do đó : F = KKFI < Fđm = KFI Phương pháp này chỉ điều chỉnh được f < fđm và tốc độ sẽ thay đổi được trong vùng trên định mức và đường đăc tính se nằm về phía trên của đặc tính tự nhiên. Nếu mắc Sun phần ứng thì tổng trở của toàn mạch về phía trên sẽ giảm đi, dòng điện I = It và từ thông f tăng lên và tốc độ quay sẽ giảm xuống. Rõ ràng phương pháp này điều chỉnh được tốc độ dưói vùng định mức và đường đặc tính cơ tương ứng nằm ở phía dưới của đặc tính cơ tự nhiên. Vì Rt rất bé nên Rsư hầu như đặt dưới toàn bộ điện áp của mạch nên tổn hao rất lớn và hiệu suất động cơ giảm đi nhiều. Mặt khác hiệu quả của hiệu chỉnh tốc độ bằng cách tăng từ thông f còn bị hạn chế bởi sự bảo hoà của mạch từ nên phương pháp này ít được sử dụng. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thêm điện trở vào mạch phần ứng Phương pháp điều chỉnh này chỉ điều chỉnh được tốc độ dưới tốc độ định mức và kèm theo tổn hao trên điện trở phụ nên làm giảm hiệu suất của động cơ nên ít được sử dụng Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng : Phương pháp này chỉ điều chỉnh được tốc độ dưới tốc độ định mức và không cho phép tăng địen áp quá định mức nhưng lại giữ được hiệu suất cao do không gây tổn hao khi điều chỉnh. Phương pháp này dùng bộ biến đổi phức tạp như cần có thiết bị nguồn như máy phát điện một chiều kích từ độc lập, các bộ điều khiển dùng phương pháp chỉnh lưu … Điều chỉnh tốc độ bằng phương điều rộng xung : Điều áp bao gồm những xung có độ rộng thay đổi được và biên độ là hằng số. Yêu cầu làm mạch có khả năng đóng ngắt tần số cao, có thể đóng ngắt cho từng ngắt khác nhau. Các loại mạch này thích hợp cho mạch động lực dùng Transistor công suất, việc ngắt nhiều lần, nếu ta thay đổi được sóng hài bậc cao. Trong các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều, ta nhận thấy để điều chỉnh tốc độ cần có dãi điều chỉnh rộng, đòi hỏi chất lượng điều chỉnh tốc độ cao. Do đó chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phương pháp điều rộng xung là thay đổi được tON và fxung = 1/T = const. B. Bộ giải mã vị trí I. Encoder số : Mỗi một Encoder số bao gồm một đĩa tròn với các vạch kẻ mẫu ở trên. Các vạch mẫu này được đọc bởi các đầu cảm biến. Đĩa này thường đi kèm với trục quay của nó, trục này làm quay những mẫu phát ra tín hiệu cho mỗi vị trí nhận được. Cách ghi các mã trên đĩa phụ thuộc vào các mẫu trên nó. Phân loại theo cấu tạo vật lý thì hiện nay Encoder thường có 3 loại : Encoder tiếp xúc, Encoder từ trừơng và Encoder quay. Encoder tiếp xúc : - Điểm tiếp xúc thực tế của loại Encoder này là giữa đĩa và đầu đọc thông qua chổi than. Loại này có nhược điểm là tạo ra ma sát, hao mòn, bụi bẩn do mọt than, xuất hiện điện trở tiếp xúc, gây ra rung động… làm giảm độ chính xác và tuổi thọ. - Độ phân giải của Encoder phụ thuộc vào đường rãnh và độ chính xác nhỏ nhất của một rãnh có thể có được trên đĩa, độ phân giải có thể đạt 10 rãnh trên đĩa, Độ phân giải có thể tăng lên bằng cách ghép nhiều tầng đĩa hoặc dùng bộ đếm lên/xuống cho trạng thái cao nhất của bit. Encoder từ trường : Đối với Encoder từ trường thì đĩa quay của nó được tráng một lớp vật liệu từ, trong đó những vạch mẫu không được phủ. Các vạch này được đọc bằng một đầu đọc nam châm. Rõ ràng với ưu điểm này thì Encoder từ trường có tuổi thọ cao hơn Encoder tiếp xúc. Encoder quang : Encoder quang là loại thông dụng nhất nhờ có độ chính xác cao và dùng ánh sáng của bàn dẫn. Encoder có 3 bộ phận : đĩa Segment có những phần trong suốt cho ánh sáng đi qua và những phần không cho ánh sáng đi qua, một nguồn sáng cùng với một hệ thống hỗ trợ chiếu sáng, bộ phân cảm biến ánh sáng ( Photocell ). Hầu hết Encoder được sản xuất với độ chính xác cao, một Segment có bề dày xấp xỉ 12 micros. Độ phân giải của Encoder quang thông thường có thể đạt đến 14 bits. Hiện nay trên thị trường có 2 loại Encoder số : Bộ giải mã tuyệt đối ( Absolute Encoder ) : Là loại thiết bị mã hóa mà các tín hiệu mã đầu ra song song để chỉ thị góc quay tuyệt đối của trục. Loại này không cần bộ đếm để điếm xung mà vẫn có thể biết góc quay của trục thiết bị mã hóa. Cũng giống như nhiều loại Encoder khác, bộ giải mã tuyệt đối gồm một đĩa tròn, trên đó có những khoảng trong suốt và đục. Anh sáng có thể xuyên qua những phần trong suốt đến bộ cảm biến quang ( Photo transistor ), khi đĩa quay thì bộ cảm biế bật lên 1 và phần ánh sáng bị chặn bởi những phần đục làm cảm biến quang xuống 0. Như vậy cảm biến quang sẽ tạo thành những xung tuần tự: Khi thiết bị mã hóa này được sử dụng với cùng một thiết bị khác, thì vị trí 0 của trục xem như góc tọa độ. Khi trục của thiết bị mã hóa quay về tọa độ góc này thì góc quay có thể được hiển thị trên bộ chỉ thị của máy. Tín hiệu đầu ra của thiết bị mã hóa không bị ảnh hưởng bởi nhiễu của thiết bị đóng, ngắt và không yêu cầu điều chỉnh góc quay chính xác. Hơn nữa, thậm chí nếu tín hiệu mã hóa đầu ra không thể đọc vì trục quay quá nhanh, thì góc quay chính xác được ghi khi tốc độ quay giảm xuống, hoặc ngay khi nguồn cho thiết bị mã hóa bị ngắt. Thêm nữa, mã hóa sẽ không hoạt động do sự rung động của các thiết bịsử dụng nó. Loại thiết bị mã hóa tuyệt đối, có độ phân giải cao hơn và cho ra các giá trị thay đổi trong phạm vi rộng hơn so với thiết bị mã hóa tăng dần ( Incremental Encoder ). Thiết bị mã hóa tăng dần ( Incremental Encoder ) Là loại thiết bị mã hóa có dãy xung ra phù hợp với góc của trục quay. Thiết bị mã hóa này không có xung ra khi trục không làm việc. Do đó cần có một bộ đếm để xung ra. Thiết bị mã hóa cho biết vị trí của trục quay bằng số xung được đếm. Dạng thiết bị mã hóa này chỉ có 1 hay 2 kênh ngõ ra : +Loại 1 chiều ( chỉ có đầu kênh A ) là loại chỉ sinh ra xung khi trục quay. +Loại 2 chiều ( có đầu ra kênh A và B ) cũng có thể cho biết chiều của trục quay, nghĩa là thuận chiều kim đồng hồ. Ngoài ra còn có đầu dây trung tính ( xung Z ) cho mỗi vòng quay, có nghĩa là nếu quay được 1 vòng thì xung Z lên 1. - khi đĩa quay theo chiều kim đồng hồ -Khi đĩa quay theo chiều kim đồng hồ thì xung track 1 (B) trễ pha hơn xung track 2 (A). -Ngược lại, khi đĩa quay ngược chiều kim đồng hồ thì xung track 1 (B) nhanh pha hơn xung track 2 (A). *Quay thuận chiều kim đồng hồ : Đầu A vượt quá B ( độ lệch pha ) = 90 +- 45 (T/4 +- T/8) *Quay ngược chiều kim đồng hồ : Một số thuật ngữ cơ bản để xác định Encoder: *Điện áp nguồn : Điện áp đặt trên 2 đầu Encoder. *Dòng tiêu thụ : Dòng điện lớn nhất có thể chạy qua Encoder khi đặt điện áp nguồn. *Tần số đáp ứng cực đại : -Là tần số lớn nhất mà thiết bị mã hóa quay có thể đáp ứng. Với dạng mã hóa tăng dần, tần số này tương ứng với xung ra trong 1 giây. Vì vậy thiết bị phải thỏa mãn quan hệ sau : ( Số vòng quay + 60 vòng/phút ) x độ phân giải <= tần số đáp ứng lớn nhất *Momen quán tính : -Là moment của quán tính trục quay. Moment quán tính càng nhỏ trục được dừng càng nhanh và êm. *Đầu ra A và B: Đối với thiết bị mã hóa 2 chiều thì người ta sử dụng 2 đầu ra song song để xác định trục quay theo chiều kim đồng hồ(CCW) dựa trên độ lệch pha của đầu ra A và B. Mặc dù độ lệch pha lý tưởng90 +- 0 song sai số cho phép đến +-45. Ngoài ra còn có xung chuẩnở đầu ra cho mỗi vòng quay của trục thiết bị, chức năng chỉ thị 0 này cùng với thiết bị mã hóa dạng số được dùng để đặt tại điểm 0 của một bộ đếm nối bên ngoài hoặc trạng thái nghỉ của bộ nhận biết vị trí. *Độ phân giải: Đối với loại mã hóa tăng dần, thì thuật ngữ này ứng với số xung đầu ra cho mỗi vòng quay của trục. *Tải trọng trục: Là tải lớn nhất mà trục có thể chịu được. Tải trọng có ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của trục. *Tốc độ quay: Là tốc độ quay lớn nhất mà thết bị mã hóa có thể chịu đựng về mặt cơ học. Moment khởi động : Là Moment cần để khởi động trục quay từ trạng thái nghỉ, Moment khởi động càng nhỏ thì trục quay càng êm. Chương 5: Phụ lục. A. GIỚI THIỆU VI XỬ LÝ AT89C52 œ& VI ĐIỀU KHIỂN HỌ MCS-51MCS-51tm Là họ vi điều khiển do hãng intel sản xuất vào đầu những năm 80 và ngày nay đã trở thành một chuẩn trong công nghiệp. bắt đầu từ ic tiêu biểu là 8051 đã cho thấy khả năng thích hợp với những ứng dụng mang tính điều khiển. việc xử lí trên byte và các phép 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 on-chip dùng cho những biến 1 bit như là kiểu dữ liệu riêng cho phép quản lí và kiểm tra bit trực tiếp trong điều khiển và những hệ thống logic đòi hỏi xử lí luận lí. Sau đây là bảng so sánh các IC trong họ MCS-51TM : TÊN LINH KIỆN BỘ NHỚ CHƯƠNG TRÌNH ON CHIP BỘ NHỚ DỮ LIỆU ON CHIP TIMER 8051 4 KB MROM 128 Bytes 2 8031 0 KB 128 Bytes 2 8751 4 KB EPROM 128 Bytes 2 8951 4 KB Flash ROM 128 bytes 2 8052 8 KB MROM 256 Bytes 3 8032 0 KB 256 Bytes 3 8752 8 KB EPROM 256 Bytes 3 8952 8 KB Flash ROM 256 Bytes 3 2. VI ĐIỀU KHIỂN AT89C52 Do họ MCS-51TM đã trở thành chuẩn công nghiệp nên có rất nhiều hãng sản xuất ra nó, điển hình là ATMEL Corporation. Hãng này đã kết hợp rất nhiều tính năng dựa trên nền tảng kỹ thuật của mình để tạo ra các vi điều khiển tương thích với MCS-51TM nhưng mạnh mẽ hơn. AT89C52 là một vi điều khiển 8 bit do ATMEL sản xuất, chế tạo theo công nghệ CMOS, có chất lượng cao, công suất thấp với 8 KB Flash (flash programmable and erasable read only memory). Thiết bị này được chế tạo bằng cách sử dụng kỹ thuật bộ nhớ không bốc hơi mật độ cao của ATMEL và tương thích với chuẩn công nghiệp MCS-51TM về tập lệnh và các chân ra. Flash on-chip cho phép bộ nhớ lập trình được lập trình trong hệ thống bởi một lập trình viên bình thường. Bằng cách nối 1 CPU 8 bit với một Flash trên một chip đơn, AT89C52 là một vi điều khiển mạnh (có công suất lớn), cung cấp một sự linh động cao và giải pháp về giá cả đối với nhiều ứng dụng vi điều khiển. Các đặc điểm chủ yếu của AT89C52 : Tương thích hoàn toàn với họ MCS-51TM của Intel. Bộ nhớ chương trình 8K Byte thuộc loại Flash Memory.Độ bền : 1000 lần ghi/xóa. Tần số hoạt động : 0 Hz đến 24 MHz.3 chế độ khóa bộ nhớ. 256 x 8-Bit RAM nội.32 đường I/O lập trình được (4 port). 3 timer/counter 16-bit.8 nguồn ngắt. Chế độ hạ nguồn và chế độ lười tiêu tốn công suất thấp. 2.1. Cấu tạo chân Tùy theo khả năng (về kinh tế, kỹ thuật, …) mà các nhà sản xuất các sản phẩm ứng dụng có thể chọn một trong 3 kiểu chân do ATMEL đưa ra. 2.2. Sơ đồ khối 2.3. Mô tả chức năng của các chân Vcc : áp nguồn. GND : đất. Port 0 : là một port I/O 8-bit hai chiều, cực máng hở. Khi xuất ra, mỗi chân port có thể lái 8 đầu vào TTL. Nếu ghi các mức 1 ra các chân port thì các chân này có thể dùng như các đầu vào trở kháng cao. Port 0 cũng có thể được cấu hình thành một bus multiplex giữa địa chỉ thấp và dữ liệu khi truy cập chương trình hay dữ liệu từ bên ngoài. Trong chế độ này, port 0 có điện trở pullup nội. Port 0 cũng nhận các byte mã chương trình khi lập trình Flash và xuất ra mã chương trình khi kiểm tra, khi đó cần có điện trở pullup bên ngoài. Port 1 : là một port I/O 8-bit hai chiều có pullup nội. Đầu ra port 1 có thể lái 4 đầu vào TTL. Khi viết các mức 1 ra các chân port thì chúng được kéo lên do có điện trở nội và có thể dùng làm đầu vào. Khi vai trò là cổng nhập, những chân của port 1 bị kéo xuống thấp sẽ đổ dòng vì có nội trở kéo lên. Hơn nữa, P1.0 và P1.1 có thể được dùng như là đầu vào bộ đếm timer/counter 2 bên ngoài (P1.0/T2) và xung kích (P1.1/T2EX). Port 1 cũng nhận những byte địa chỉ thấp trong khi lập trình Flash và trong khi kiểm tra Flash . Port 2 : là một port I/O 8-bit hai chiều có pullup nội. Đầu ra port 2 có thể lái 4 đầu vào TTL. Khi viết các mức 1 ra các chân port thì chúng được kéo lên do có điện trở nội và có thể dùng làm đầu vào. Khi vai trò là cổng nhập, những chân của port 2 bị kéo xuống thấp sẽ đổ dòng vì có nội trở kéo lên. Port 2 phát byte địa chỉ cao trong khi nhận lệnh từ bộ nhớ chương trình ngoài và trong lúc truy xuất đến bộ nhớ dữ liệu ngoài mà có sử dụng địa chỉ 16 bit (MOVX A, @DPTR). Trong ứng dụng này nó dùng điện trở nội kéo lên mạnh khi xuất 1. Khi truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài dùng địa chỉ 8 bit, port 2 sẽ phát nội dung của thanh ghi P2 Port 2 cũng nhận byte địa chỉ cao trong lúc lập trình Flash và trong lúc kiểm tra Flash. Port 3 : là một port I/O 8-bit hai chiều có pullup nội. Đầu ra port 3 có thể lái 4 đầu vào TTL. Khi viết các mức 1 ra các chân port thì chúng được kéo lên do có điện trở nội và có thể dùng làm đầu vào. Khi vai trò là cổng nhập, những chân của port 3 bị kéo xuống thấp sẽ đổ dòng vì có nội trở kéo lên. Port 3 cũng có những chức năng của họ MSC-51 được iệt kê ở bảng sau: BIT TÊN ĐỊA CHỈ BIT CHỨC NĂNG THAY THẾ P3.0 RXD B0H Nhận dừ liệu cho port nối tiếp P3.1 TXD B1H Truyền dừ liệu cho port nối tiếp P3.2 INT0 B2H Ngắt ngoài 0 P3.3 INT1 B3H Ngắt ngoài 1 P3.4 T0 B4H Ngõ vào từ bên ngoài cho timer/counter 0 P3.5 T1 B5H Ngõ vào từ bên ngoài cho timer/counter 1 P3.6 WR B6H Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài P3.7 RD B7H Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài Port 3 cũng nhận vài tín hiệu điều khiển trong lúc lập trình Flash và trong lúc kiểm tra Flash. RST : là ngõ vào Reset. Khi ngõ này được đưa lên cao (trong ít nhất hai chu kì máy), các thanh ghi bên trong AT89C51 được tải những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống. ALE/PROG (Address Latch Enable) : ALE là xung xuất cho phép chốt byte địa chỉ thấp khi truy cập bộ nhớ ngoài. Chân này còn là ngõ vào của xung lập trình (PROG) khi lập trình Flash. Trong hoạt động bình thường, ALE được phát xung với tần số 1/6 tần số dao động on-chip và có thể được dùng như xung thời gian chuẩn bên ngoài. Tuy nhiên, cần chú ý là một xung ALE sẽ bị mất khi truy cập bộ nhớ ngoài. Có thể hủy bỏ chức năng của ALE bằng cách set bit 0 của thanh ghi ở vị trí 8EH. Một khi bit này được set, ALE chỉ tích cực khi có lệnh MOVX hoặc MOVC. Nếu không có các lệnh này thì ALE ở mức cao. Việc set bit 0 của thanh ghi ở vị trí 8EH không làm ảnh hưởng đến vi điều khiển khi truy cập bộ nhớ ngoài. PSEN (Program Store Enable) : PSEN là xung strobe báo hiệu việc đọc bộ nhớ chương trình ngoài, PSEN tích cực hai lần (mức thấp) mỗi chu kì máy, ngoại trừ hai xung PSEN bị mất khi truy xuất dữ liệu ngoài. Khi thi hành chương trình trong RAM nội, PSEN sẽ ở mức thụ động (mức cao). EA/VPP (External Access) : EA là ngõ vào để cho phép truy xuất bộ nhớ chương trình từ bên ngoài khi được nối với GND. Khi EA được treo lên nguồn VCC, chương trình sẽ được thực thi trong ROM nội. Chân này cũng nhận điện áp 12v (VPP) trong khi lập trình Flash. XTAL1 : Đầu vào của bộ khuếch đại dao động đảo và cũng là đầu vào đến mạch tạo xung clock nội. XTAL2 : Đầu ra của bộ khuếch đại dao động đảo. 2.4. Các thanh ghi chức năng (SFR-Special Funtion Reisters) AT89C52 có 26 thanh ghi chức năng được thiết kế như là một thành phần của RAM on-chip. Do đó mỗi thanh ghi có một địa chỉ của nó, nằm trong vùng từ 80H đến FFH. Tuy nhiên, vùng này cũng là vùng bộ nhớ nên việc truy cập các thanh ghi này thông qua các lệnh dùng định vị trực tiếp khác với việc truy cập vùng nhớ dùng định vị gián tiếp. Bảng vị trí các thanh ghi chức năng :  Chú ý là không phải tất cả các địa chỉ đều có các thanh ghi, những địa chỉ không có thanh ghi này có thể không có trên chip. Đọc những địa chỉ này sẽ có những giá trị ngẫu nhiên và ghi những giá tri này có những tác động không xác định trước. Phần mềm của người dùng không nên ghi những giá trị 1 đến các vị trí này, bởi vì chúng có thể được dùng trong tương lai. Trong trường hợp đó, giá trị của các bit luôn là 0. Ngoài những thanh ghi tương tự 8051, AT89C52 có thêm : Các thanh ghi Timer 2 các bit điều khiển và trạng thái chứa