Điều kiện cần và đủ để mạch vi điều khiển 8051 hoạt động

Trong một thời gian dài có cơ hội hỗ trợ kỹ thuật cho những người học tập, nghiên cứu về điện tử, mình nhận thấy có rất nhiều người khi mới bước đầu tìm hiểu về vi điều khiển 8051 (đặc biệt là các bạn sinh viên) thường mắc những lỗi cơ bản khi thiết kế mạch sử dụng vi điều khiển 8051 dẫn đến mạch không chạy.

“Không chạy” ở đây mình muốn nói là bản thân vi điều khiển 8051 chưa thực hiện chương trình do chưa đáp ứng đủ những điều kiện cần thiết cho bản thân vi điều khiển chứ mình chưa nói đến việc không chạy do lỗi của mạch ngoại vi.

Do vậy, trong loạt bài viết về vi điều khiển 8051 này, mình xin dành bài đầu tiên để giới thiệu khái quát một số tính năng của vi điều khiển 8051 và những điều kiện cần và đủ khi thiết kế mạch sử dụng vi điều khiển 8051.

I. Một Số Thông Số Kỹ Thuật Của Vi Điều Khiển 8051.

Khi làm việc với bất kì một dòng vi điều khiển nào đó, các bạn nên tham khảo datasheet của nó để có được những thông số kỹ thuật và tính năng mà dòng vi điều khiển đó có để có thể giúp các bạn thiết kế ứng dụng tốt hơn, tránh được những sai sót. Sau đây mình xin nêu ra một số thông số như dung lượng bộ nhớ flash, ram, điện áp hoạt động, tần số thạch anh max của dòng vi điều khiển 8051. Cần chi tiết hơn, các bạn vui lòng tham khao datasheet.

Bảng 1.1: Một số thông số của VĐK 8051.

Lưu ý là đối với dòng AT89S (AT89S51, AT89S52) thì tần số thạch anh lớn nhất là 33MHz.

II. Một Số Điều Kiện Cần Và Đủ Để Mạch VĐK 8051 Hoạt Động.

1. Cung cấp đủ nguồn cho vi điều khiển.

Đối với một thiết bị điện tử thì nguồn điện chính là một phần không thể thiếu để có thể hoạt động được. Vi điều khiển cũng vậy, đối với VĐK 8051 các bạn cần thiết kế một mạch cung cấp nguồn ổn định (Không bị nhiễu) để cấp cho vi điều khiển (chân 20 và 40 của AT89X51, AT89X52). Các bạn có thể sử dụng các IC ổn áp như 7805, LM2596, LM2576, AMS1117…. Sau đây, mình xin giới thiệu một mạch nguồn sử dụng IC ổn áp 7805 thường được dùng cho các mạch vi điều khiển.

Hình 2.1: Mạch nguồn dùng 7805.

Khi thiết kế mạch nguồn thì các bạn nên thiết kế led báo nguồn như sơ đồ trên để khi chạy chúng ta sẽ biết được mạch đã có nguồn hay chưa. Khi mạch đã có nguồn (led báo nguồn sáng), các bạn nên kiểm tra thêm, dùng đồng hồ đo volt đo trên 2 chân 40 và 20 của vi điều khiển đã có điện áp trong khoảng 4.5V – 5V hay chưa, nếu chưa có, cần kiểm tra lại.

2. Mạch dao động và Reset.

Vi điều khiển muốn hoạt động được cần có một nguồn tạo dao động. Trong các mạch vi điều khiển thường sử dụng thạch anh để tạo dao động.
Mỗi VĐK có một chân gọi là chân RESET, đối với dòng AT89X51, 52 thì chân RESET là chân số 9. Đây là chân mà khi được đưa lên mức 1 (5V) VĐK sẽ rơi vào trạng thái reset, do vậy để VĐK hoạt động, chân này cần được nối qua một trở 4.7k – 10k xuống mass để khi bình thường, trạng thái trên chân 9 (RESET) là mức 0, trạng thái chip hoạt động. Khi cần một nút nhấn để reset mạch, các bạn nên mắc một nút nhấn nối giữa chân 9 và nguồn dương.
Sau đây, mình xin giới thiệu mạch dao động dùng thạch anh và mạch reset thường được dùng cho vi điều khiển 8051.

Hình 2.2: Mạch dao động và reset.

Các bạn chú ý là khi các bạn không có mạch dao động thạch anh hoặc chân số 9 của vi điều khiển vô tình bằng cách nào đó bị kéo lên mức 1 (5V) thì vi điều khiển sẽ không hoạt động, vậy nên khi mạch không chạy các bạn nên kiểm tra xem mạch dao động thạch anh và mạch reset đã đúng hay chưa.

3. Chân 31 (EA/VPP) của VĐK 8051.

Khi các bạn thiết kế mạch vi điều khiển không sử dụng bộ nhớ ngoài để chứa chương trình (code) thực thi, các bạn cần nối chân (EA/VPP) này lên nguồn dương (5V). Đây là chân chọn bộ nhớ lưu giữ chương trình thực thi của vi điều khiển. Khi các bạn nối lên +5V là các bạn đã chọn thực thi chương trình từ bộ nhớ flash bên trong VĐK. Do vậy các bạn cần chú ý tới chân này khi thiết kế mạch ứng dụng VĐK 8051.

4. Trở treo cho PORT P0.

Đối với VĐK 8051, khi các bạn sử dụng chân của port P0 để điều khiển thì các bạn phải sử dụng trở treo cho các chân port P0. Thường sử dụng trở băng 10k cho 8 chân của port P0.

5. Đưa ra các chân mạch nạp.

Đây không phải là điều kiện để mạch hoạt động, nhưng mình đưa thêm lưu ý này vào đây, để khi thiết kế mạch, các bạn vẽ thêm các chân mạch nạp để trong quá trình test code sẽ nạp trực tiếp onboard (chỉ dùng được với dòng 89S có hỗ trợ chuẩn nạp ISP) sẽ tiện lợi hơn rất nhiều là khi các bạn cứ phải tháo chip ra vào, dễ làm gãy chân chip.
Trên đây là một số lưu ý cho các bạn khi mới bắt đầu làm việc với dòng VĐK 8051. Đặc biệt là các bạn sinh viên khi lấy mạch được chia sẻ trên mạng có mô phỏng bằng proteus. Các bạn lưu ý là trong proteus không có 2 chân nguồn 20, 40 đưa ra ngoài (nó đã được ngầm hiểu đã nối nguồn), không cần mạch dao động hay reset vẫn mô phỏng được. Do đó khi các bạn lấy mạch mô phỏng về muốn làm chạy thì các bạn phải thêm đầy đủ các mạch mình đã nói ở trên. Mình gặp nhiều trường hợp sinh viên nhờ kiểm tra sao mạch làm đúng trên mạng mà vẫn không chạy? Mình kiểm tra thấy chân 20, 40 bỏ trống. Hỏi ra mới biết các bạn thấy mạch mô phỏng không có nên không vẽ .

Chúc các bạn thành công!