TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH BẬT TẮT BÓNG ĐÈN DÙNG QUANG TRỞ
Hệ thống bật tắt bóng đèn bằng cảm biến ánh sáng
1.1.1 Sơ lược về cảm biến ánh sáng bằng hồng ngoại Để thiết kế một hệ thống điều khiển độ sáng đèn từ xa bằng hồng ngoại thì trước hết chúng ta phải tìm hiểu sơ lược về mạch thu phát hồng ngoại và cấu tạo của các linh kiện trong mạch thu phát hồng ngoại a, Khái niệm về ánh sáng hồng ngoại Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấy được bằng mắt thường,cú bước súng khoảng từ 0.86àm đến 0.98àm Tia hồng ngoại có vận tốc truyền bằng vận tốc ánh sáng
Tia hồng ngoại có khả năng truyền tải nhiều kênh tín hiệu và được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp Tốc độ truyền thông tin có thể đạt tới 3 megabit/giây, vượt trội hơn nhiều so với sóng điện từ truyền thống.
Tia hồng ngoại có khả năng hấp thụ cao và độ xuyên thấu kém Khi sử dụng điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại, chùm tia phát ra thường hẹp và có hướng, vì vậy cần phải hướng đúng để nhận tín hiệu hiệu quả.
Sóng hồng ngoại có những đặc điểm quan trọng tương tự như ánh sáng, bao gồm khả năng hội tụ qua thấu kính và tiêu cự Tuy nhiên, ánh sáng thường và ánh sáng hồng ngoại lại có sự khác biệt rõ rệt trong khả năng xuyên suốt qua các vật chất.
Có những vật chất ta thấy nó dưới một màu xám đục nhưng với ánh sáng hồng
Vật liệu bán dẫn "trong suốt" đối với ánh sáng hồng ngoại cho phép tia hồng ngoại đi qua mà không bị yếu đi Nguyên lý thu phát hồng ngoại dựa trên khả năng này, giúp tối ưu hóa hiệu suất trong các ứng dụng liên quan đến hồng ngoại.
Tia hồng ngoại là công nghệ phổ biến trong truyền thông và điều khiển vì không gây ảnh hưởng đến từ trường Tuy nhiên, nó không hoàn hảo; một số nguồn phát hồng ngoại mạnh, như quang phổ mặt trời, có thể làm gián đoạn quá trình truyền thông và điều khiển Điều này tạo ra khó khăn khi sử dụng hồng ngoại cho các thiết bị như remote điều khiển TV/VCR, đồng thời chi phí cho các linh kiện liên quan cũng khá cao.
Việc thu và phát bức xạ hồng ngoại có thể thực hiện qua nhiều phương tiện khác nhau, bao gồm cả ánh sáng mặt trời Nhiều nguồn phát tia hồng ngoại như lò bức xạ, lò điện, đèn, và cơ thể con người Để đảm bảo truyền tải tia hồng ngoại hiệu quả, cần tránh xung nhiễu bằng cách sử dụng mã phát và nhận ổn định Tần số làm việc tối ưu cho việc này thường nằm trong khoảng từ 30KHz đến 60KHz, với tần số phổ biến là 36KHz, cho phép ánh sáng hồng ngoại truyền đi 36 lần mỗi giây khi ở mức 0.
Sử dụng tần số 36KHz để truyền tín hiệu hồng ngoại là đơn giản, nhưng việc thu và giải mã tín hiệu lại phức tạp Cần phải sử dụng bộ lọc để đảm bảo tín hiệu đầu ra là xung vuông Nếu tín hiệu đầu ra có xung, điều này có nghĩa là tín hiệu ở đầu vào đã được nhận.
Hình 1.1 Sơ đồ khối mạch phần phát bằng hồng ngoại
Khối chọn chức năng và khối mã hóa là hai thành phần quan trọng trong việc phát lệnh yêu cầu khi người sử dụng nhấn các phím chức năng Mỗi phím chức năng tương ứng với một số thập phân, và mạch mã hóa sẽ chuyển đổi số này thành mã nhị phân dưới dạng tín hiệu số, bao gồm các bít 0 và 1 Số lượng bit trong mã lệnh nhị phân có thể là 4 bit hoặc 8 bit, tùy thuộc vào số lượng phím chức năng có sẵn.
Khối dao động có điều kiện hoạt động khi người dùng nhấn một phím chức năng, từ đó khởi động mạch dao động để tạo xung đồng hồ Tần số của xung đồng hồ này sẽ xác định thời gian chuẩn cho mỗi bit.
Khối chốt dữ liệu và khối chuyển đổi song song ra nối tiếp hoạt động cùng nhau để mã nhị phân tại mạch mã hóa được chốt và đưa vào mạch chuyển đổi Mạch chuyển đổi này được điều khiển bởi xung đồng hồ và mạch định thời, đảm bảo việc chuyển đổi đủ số bit của một mã lệnh được thực hiện đúng thời điểm.
Khối điều chế và phát FM sử dụng mã lệnh nối tiếp để ghép vào sóng mang có tần số từ 38kHz đến 100kHz Việc sử dụng sóng mang cao tần giúp tín hiệu được truyền đi xa hơn, tăng cự ly truyền tải hiệu quả.
Khối thiết bị phát sử dụng LED hồng ngoại để truyền tín hiệu Khi mã lệnh có giá trị bit = '1', LED sẽ phát sáng trong khoảng thời gian T của bit đó Ngược lại, khi mã lệnh có giá trị bit = '0', LED không phát sáng, dẫn đến việc bên thu không nhận được tín hiệu.
Hình 1.2 Sơ đồ khối mạch phần phát bằng hồng ngoại
Khối thiết bị thu: Tia hồng ngoại từ phần phát đƣợc tiếp nhận bởi LED thu hồng ngoại hay các linh kiện quang khác
Khối khuếch đại và tách sóng hoạt động bằng cách khuếch đại tín hiệu nhận được, sau đó chuyển qua mạch tách sóng để loại bỏ sóng mang, từ đó tách ra dữ liệu cần thiết, cụ thể là mã lệnh.
Khối chuyển đổi từ nối tiếp sang song song và khối giải mã đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi mã lệnh thành số thập phân Mã lệnh được đưa vào mạch chuyển đổi, sau đó được giải mã để tạo ra xung kích tại ngõ ra tương ứng, nhằm kích mở mạch điều khiển.
Cảm biến ánh sáng bằng quang trở
Hình 1.5 Hình ảnh thực tế quang trở
Quang trở là một loại vật liệu điện tử phổ biến trong các mạch cảm biến ánh sáng, hoạt động dựa trên nguyên lý điện trở thay đổi theo cường độ ánh sáng Khi ở trong môi trường tối hoặc có ít ánh sáng, điện trở của quang trở sẽ tăng cao, trong khi khi tiếp xúc với ánh sáng mạnh, điện trở sẽ giảm Điện trở tối của quang trở thường lớn hơn 1MΩ, cho thấy khả năng nhạy cảm với ánh sáng của loại điện trở này.
Điện trở quang giảm khi cường độ ánh sáng tăng Trong bóng tối, điện trở thường vượt quá 1MΩ, nhưng khi được chiếu sáng mạnh, trị số này có thể giảm xuống dưới 100Ω.
Nguyên lý hoạt động của quang điện trở dựa trên việc ánh sáng chiếu vào chất bán dẫn, tạo ra các điện tử tự do, dẫn đến sự tăng cường dẫn điện và giảm điện trở Đặc tính điện và độ nhạy của quang điện trở phụ thuộc vào vật liệu chế tạo, và phản ứng của quang trở với các bước sóng photon khác nhau cũng khác nhau tùy thuộc vào loại chất bán dẫn So với điốt quang, quang trở có thời gian phản ứng chậm hơn khoảng 10 ms, giúp nó tránh được những thay đổi nhanh chóng của nguồn sáng.
Ánh sáng cung cấp năng lượng E=h.f, cho phép các điện tử chuyển từ dải hóa trị lên dải dẫn điện Để quá trình này xảy ra, năng lượng h.f cần phải lớn hơn năng lượng của dải cấm.
Quang điện trở đƣợc dùng rất phổ biến trong các mạch điều khiển
Khi quang điện trở được chiếu sáng, điện trở giảm, dẫn đến điện thế cổng của SCR không đủ để duy trì dòng kích, khiến SCR ngừng hoạt động Khi ánh sáng bị chắn, điện trở tăng nhanh, làm điện thế cổng SCR tăng và SCR dẫn điện, kích hoạt dòng điện qua tải, từ đó làm cho mạch báo động hoạt động Mạch này cũng có thể được sử dụng với tải là bóng đèn, cho phép bóng sáng vào ban đêm và tắt vào ban ngày, hoặc sử dụng relay để điều khiển mạch báo động có công suất lớn hơn.
Hình 1.7 Mạch mở điện tự động về đêm dùng điện AC
Vào ban ngày, trị số quang điện trở thấp khiến điện thế tại điểm A không đủ để kích hoạt Diac, do đó Triac không hoạt động và đèn tắt Khi trời tối, trị số quang trở tăng lên, làm tăng điện thế tại điểm A, kích hoạt Diac và cho phép Triac dẫn điện, khiến bóng đèn sáng lên.
Thông Số Kĩ Thuật Quang Trở CDS Cảm Biến Ánh Sáng
Giá trị đỉnh Spectrum: 540 nm
Thời gian đáp ứng (ms):
Tên khác: LDR, Điện trở phụ thuộc Light, CdS photoresistor
Quang trở được sử dụng làm cảm biến nhạy sáng trong các mạch dò sáng tối, giúp tự động đóng cắt đèn chiếu sáng Ngoài ra, trong dàn nhạc có guitar điện, quang trở còn được áp dụng để nhận biết độ sáng từ dàn đèn màu, tạo ra hiệu ứng âm thanh độc đáo.
Các linh kiện liên quan
Trong thiên văn hồng ngoại và quang phổ hồng ngoại, hợp chất Gecu đƣợc chế thành bảng photocell làm cảm biến ảnh
1.3 Cấu tạo của các linh kiện liên quan
1.3.1 Transistor a, Cấu tạo của Transistor
Transistor là linh kiện điện tử được cấu tạo từ ba lớp bán dẫn ghép lại, tạo thành hai mối tiếp giáp P-N Khi các lớp được ghép theo thứ tự PNP, ta có Transistor thuận; ngược lại, khi ghép theo thứ tự NPN, ta có Transistor ngược Về mặt cấu tạo, Transistor tương đương với hai Diode được đấu ngược chiều nhau.
Hình 1.8 Cấu tạo của Transistor
Ba lớp bán dẫn tạo thành ba cực, trong đó lớp giữa được gọi là cực gốc (B - Base) Lớp bán dẫn B có độ dày rất mỏng và chứa nồng độ tạp chất thấp.
Hai lớp bán dẫn bên ngoài của transistor được kết nối với cực phát (Emitter - E) và cực thu (Collector - C) Cả hai vùng bán dẫn E và C đều thuộc cùng loại (N hoặc P), nhưng khác nhau về kích thước và nồng độ tạp chất Nguyên tắc hoạt động của transistor dựa trên sự điều khiển dòng điện giữa hai cực này.
Xét hoạt động của Transistor NPN
Hình 1.9 Mạch khảo sát về nguyên tắc hoạt động của transistor NPN
Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E trong đó (+) nguồn vào cực C và (-) nguồn vào cực E
Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực B và
E, trong đó cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E
Khi công tắc mở,ta thấy rằng, mặc dù hai cực C và E đã đƣợc cấp điện nhƣng vẫn không có dòng điện chạy qua mối C E (lúc này dòng IC = 0)
Khi công tắc đóng, mối P-N được phân cực thuận, dẫn đến dòng điện chảy từ nguồn UBE qua công tắc, tiếp theo là qua R hạn dòng và mối BE, tạo thành dòng IB từ cực (+) đến cực (-).
Khi dòng IB xuất hiện, dòng IC ngay lập tức chạy qua mối CE, khiến đèn phát sáng Dòng IC mạnh hơn nhiều lần so với dòng IB, cho thấy sự tương quan rõ ràng giữa chúng.
IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB và phụ thuộc theo một công thức
- IC là dòng chạy qua mối CE
- IB là dòng chạy qua mối BE
- β là hệ số khuyếch đại của Transistor
Khi có điện áp UCE nhƣng các điện tử và lỗ trống không thể vƣợt qua mối
Khi tiếp giáp P-N hình thành, dòng điện IBE xuất hiện do lớp bán dẫn P tại cực B rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp Số lượng điện tử tự do từ lớp bán dẫn N (cực E) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P (cực B) lớn hơn nhiều so với số lượng lỗ trống Một phần nhỏ trong số các điện tử này thế vào lỗ trống, tạo thành dòng IB, trong khi phần lớn điện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE, tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor.
Xét hoạt động của Transistor PNP
Transistor PNP hoạt động giống như Transistor NPN, nhưng cực tính của các nguồn điện UCE và UBE là ngược lại Dòng điện IC chảy từ cực E đến cực C, trong khi dòng IB chảy từ cực E đến cực B.
Hình 1.10 Ký hiệu & hình dạng của Transistor
Ký hiệu (trên thân Transistor)
Hiện nay trên thị trường có nhiều loại Transistor của nhiều nước sản xuất nhƣng thông dụng nhất là các transistor của Nhật bản, Mỹ và Trung quốc
Transistor Nhật bản: thường ký hiệu là Axxx, Bxxx, Cxxx, Dxxx
Transistor A và B là loại PNP, trong khi C và D là loại NPN Transistor A và C thường có công suất nhỏ và tần số làm việc cao, ngược lại, Transistor B và D thường có công suất lớn và tần số làm việc thấp hơn.
Transistor do Mỹ sản xuất: Thường ký hiệu là 2Nxxx
Transistor do Trung Quốc sản xuất có mã bắt đầu bằng số 3, theo sau là hai chữ cái Chữ cái đầu tiên xác định loại bóng: A và B là bóng thuận, trong khi C và D là bóng ngược Chữ cái thứ hai chỉ ra đặc điểm của bóng: X và P là bóng âm tần, còn A và G là bóng cao tần Các chữ số phía sau cho biết thứ tự sản phẩm.
Cách xác định chân E, B, C của Transistor
Đối với các loại transistor công suất nhỏ, thứ tự chân C và B có thể khác nhau tùy thuộc vào nhà sản xuất, nhưng chân E luôn nằm ở bên trái khi chúng ta đặt transistor theo hình dưới đây.
Nếu là Transistor do Nhật sản xuất thì chân C ở giữa, chân B ở bên phải
Nếu là Transistor Trung quốc sản xuất thì chân B ở giữa, chân C ở bên phải
Tuy nhiên một số Transistor đƣợc sản xuất nhái thì không theo thứ tự này để biết chính xác ta dùng phương pháp đo bằng đồng hồ vạn năng
Transistor công suất lớn thường có thứ tự chân giống nhau: chân bên trái là cực B, chân ở giữa là cực C, và chân bên phải là cực E.
Hình 1.12 Thứ tự chân Transistor công suất lớn Đo xác định chân B và C
Khi làm việc với transistor công suất nhỏ, chân E thường nằm bên trái, cho phép chúng ta xác định chân B và suy ra chân C Để kiểm tra, sử dụng đồng hồ thang x1Ω, cố định một que đo vào một chân và chuyển que còn lại sang hai chân còn lại Nếu kim đồng hồ lên bằng nhau, chân có que cố định là chân B Nếu que cố định là que đen, transistor là ngược; nếu là que đỏ, transistor là thuận.
1.3.2 LED quang - LED phát tín hiệu hồng ngoại Ở quang trở, quang diode và quang transistor, năng lƣợng của ánh sáng chiếu vào chất bán dẫn và cấp năng lƣợng cho các điện tử vƣợt dãi cấm Ngƣợc lại khi một điện tử từ dãi dẫn điện rớt xuống dãi hoá trị thí sẽ phát ra một năng lƣợng E=h.f
Dải dẫn điện, dải hóa trị và dải cấm là những khái niệm quan trọng trong cấu trúc của diode Khi phân cực thuận một nối P-N, điện tử tự do từ vùng N sẽ xuyên qua vùng P và tái hợp với lỗ trống, tạo ra năng lượng Đối với diode Ge và Si, năng lượng phát ra dưới dạng nhiệt, trong khi diode GaAs (Gallium Arsenide) phát ra ánh sáng hồng ngoại, thường được sử dụng trong mạch báo động và điều khiển từ xa Đối với GaAsP (Gallium Arsenide phosphor), năng lượng phát ra là ánh sáng vàng hoặc đỏ, còn GaP (Gallium phosphor) phát ra ánh sáng vàng hoặc xanh lá cây Các LED phát ra ánh sáng thấy được được sử dụng làm đèn báo và trang trí, và phần ngoài của LED được thiết kế với thấu kính để tập trung ánh sáng phát ra.
Đèn LED là loại đèn sử dụng công nghệ phân cực thuận để tạo ra ánh sáng liên tục, với bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau tùy thuộc vào mức năng lượng giải phóng, quyết định màu sắc của LED Điện thế phân cực thuận của LED thường cao hơn so với điốt thông thường, dao động từ 1,5 – 2,8V, với màu đỏ từ 1,4 – 1,8V, màu vàng từ 2 – 2,5V, và màu xanh lá cây từ 2 – 2,8V, cùng với dòng điện tối đa khoảng vài mA Đèn pha LED, với hiệu suất cao và tiết kiệm điện, đã trở thành lựa chọn phổ biến để thay thế cho các loại bóng đèn truyền thống như bóng halogen và bóng metal, mặc dù công suất không lớn nhưng nhờ vào chip LED, ánh sáng phát ra vẫn rất mạnh mẽ.
Kết luận chương
Qua nghiên cứu các hệ thống tự động bật tắt bóng đèn bằng cảm biến ánh sáng, bao gồm quang trở, tia hồng ngoại và xung áp PWM, chúng tôi nhận thấy mỗi loại đều có ưu điểm riêng và đáp ứng được hầu hết yêu cầu của người dùng Tuy nhiên, do những tính năng nổi bật như giá thành rẻ, ít rủi ro và dễ sử dụng, dự án quyết định chọn cảm biến ánh sáng quang trở cho mô hình tự động bật tắt bóng đèn.
Chương 2 TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 8051 Giới thiệu chương
Phần vi điều khiển xử lý trung tâm đóng vai trò quan trọng nhất trong hoạt động của hệ thống, nơi thu thập, xử lý và xuất ra các giá trị dễ hiểu cho người dùng Do đó, chip vi điều khiển (MCU) là thành phần thiết yếu trong việc đảm bảo hiệu suất và chức năng của thiết bị.
Micro Controller Unit) cụ thể là họ vi điều khiển 8051 đặc biệt quan trọng trong mọi hệ thống thông minh hiện nay
Chương 2 sẽ nghiên cứu chức năng, cấu trúc và ứng dụng của các dòng vi điều khiển phổ biến hiện nay, từ đó lựa chọn vi điều khiển phù hợp để thiết kế và xây dựng mô hình tự động bật tắt bóng đèn.
2.1 Vi điều khiển và một số vi điều khiển thông dụng
Vi điều khiển (MCU) là một máy tính nhỏ được tích hợp trên một chip, thường được gọi là hệ thống trên chip (SoC) Nó bao gồm một hoặc nhiều lõi xử lý (CPU), bộ nhớ và các thiết bị ngoại vi có thể lập trình Bộ nhớ chương trình thường là RAM từ, flash NOR hoặc bộ nhớ không bay hơi có thể lập trình một lần (OTP NVM), cùng với một lượng nhỏ RAM cũng được tích hợp trên chip Vi điều khiển được thiết kế cho các ứng dụng nhúng, khác với vi xử lý được sử dụng trong máy tính cá nhân hoặc các ứng dụng đa mục đích với các chip rời rạc.
Vi điều khiển được ứng dụng rộng rãi trong các sản phẩm và thiết bị tự động, bao gồm hệ thống điều khiển động cơ ô tô, thiết bị y tế, điều khiển từ xa, máy văn phòng, đồ chơi và nhiều hệ thống nhúng khác Với kích thước nhỏ gọn và chi phí thấp so với vi xử lý, bộ nhớ và thiết bị ngoại vi riêng biệt, vi điều khiển mang lại tính kinh tế cho các giải pháp điều khiển kỹ thuật số, phục vụ nhiều thiết bị và đa xử lý.
Một số vi điều khiển có khả năng sử dụng từ 4 bit (1 từ = 4 byte = 32 bit) và hoạt động ở tần số thấp 4 KHz, phù hợp với nguồn điện tiêu thụ thấp (mW, àW).
Vi điều khiển có 25 năng chờ cho các hành động tiếp theo, như chờ phím nhấn hoặc các ngắt khác Một số vi điều khiển khác có khả năng xử lý tín hiệu số với tốc độ xung nhịp cao hơn và tiêu thụ công suất lớn hơn.
Các vi điều khiển thường tích hợp nhiều chân vào/ra mục đích chung (GPIO), có thể được cấu hình linh hoạt thành trạng thái đầu vào hoặc đầu ra Khi được thiết lập là đầu vào, GPIO thường dùng để đọc tín hiệu từ các cảm biến hoặc thiết bị ngoại vi Ngược lại, khi cấu hình thành đầu ra, các chân GPIO có khả năng điều khiển thiết bị như bóng LED hoặc động cơ, thường thông qua các mạch điện tử công suất bên ngoài.
Nhiều hệ thống nhúng cần đọc cảm biến để tạo ra tín hiệu tương tự, và bộ chuyển đổi Analog-to-Digital Converter (ADC) đóng vai trò quan trọng trong quá trình này Các bộ xử lý chỉ có khả năng xử lý tín hiệu số 0 và 1, do đó không thể làm việc với tín hiệu analog từ cảm biến ADC chuyển đổi tín hiệu analog thành dạng mà bộ xử lý có thể đọc và hiểu Một số vi điều khiển được tích hợp sẵn bộ chuyển đổi ADC, cho phép gửi tín hiệu tương tự ở đầu ra hoặc các mức điện áp.
Ngoài các bộ chuyển đổi, nhiều vi xử lý nhúng còn tích hợp bộ định thời, trong đó bộ PIT – Programmable Interval Timer là một trong những loại phổ biến nhất Bộ định thời này cho phép đếm lên hoặc đếm xuống dựa vào sức chứa của thanh ghi đếm (Count Register), và khi giá trị đạt 0, nó sẽ gửi lệnh ngắt đến vi xử lý để thông báo hoàn thành quá trình đếm Chức năng này rất hữu ích cho các thiết bị như máy điều nhiệt, giúp kiểm tra nhiệt độ xung quanh và quyết định khi nào cần bật điều hòa hoặc lò sưởi.
Khối dành riêng là thiết bị điều chế độ rộng xung PWM, giúp điều khiển chuyển đổi công suất, điện trở tải và mô-tơ mà không tiêu tốn nhiều tài nguyên CPU trong các vòng lặp định thời.
The Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) enables the transmission and reception of signals and data over a single serial line connected to a CPU This chip hardware also facilitates communication with other devices through digital protocols, such as I2C (Inter-Integrated Circuit).
Integrated Circuit, giao tiếp ngoại vi nối tiếp – SPI, Universal Serial Bus – giao tiếp USB, và Ethernet
Hiện nay, vi điều khiển được ứng dụng đa dạng trong các thiết bị điện tử tự động tại Việt Nam, phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và giá thành sản phẩm Bài viết này sẽ giới thiệu một số loại vi điều khiển phổ biến đang được sử dụng rộng rãi trong nước.
2.1.2 Một số vi điều khiển thông dụng a, Vi điều khiển 8051
Vi điều khiển 8051, được Intel sản xuất vào năm 1980, là thành viên đầu tiên của họ vi điều khiển MCS51 Họ MCS51 là vi điều khiển 8 bit, có khả năng định địa chỉ lên đến 64KB bộ nhớ chương trình và 64KB bộ nhớ dữ liệu.
Hình 2.1 Kiến trúc vi điều khiển 8051
Kiến trúc cơ bản bên trong 8051 trên Hình 1.2 bao gồm các đặc tính sau:
- Một ALU 8 bit, một thanh tích lũy và một thanh ghi 8 bit, do đó nó là một vi điều khiển 8 bit
- Bus dữ liệu 8 bit có thể truy cập 8 bits dữ liệu trong một hoạt động
- Bus địa chỉ 16 bit có thể truy cập 2 16 vị trí nhớ 64kB (65536 vị trí) cho mỗi bộ nhớ RAM và ROM
- RAM trên chip - 128 bytes (bộ nhớ dữ liệu)
- ROM trên chip - 4 kbytes (bộ nhớ chương trình)
- 32 chân I/O riêng biệt (4 nhóm mỗi nhóm 8 chân I/O) có thể đƣợc truy cập riêng lẻ
- Hai bộ định thời/đếm 16 bit
- Đơn vị thu/phát bất đồng bộ phổ biến UART hoàn toàn song công
- Sáu nguyên nhân ngắt với 2 mức ƣu tiên
- Chế độ tiết kiệm năng lƣợng ở một số phiên bản
AVR là họ vi điều khiển 8 bit theo công nghệ mới với những tính năng rất mạnh đƣợc tích hợp trong chip của hãng Atmel theo công nghệ RISC
Hình 2.2 Vi điều khiển AVR
Các tính năng của AVR:
- Có thể sử dụng thạch anh lên đến 16Mhz hoặc bộ dao động RC trong chip lên đến 8Mhz (sai số 3%)
- Hỗ trợ EEPROM, RAM lớn, ROM flash dung lƣợng lớn lập trình lại đƣợc nhiều lần
- Mạch nạp ISP on-board và Bootloader không cần mạch nạp ở một số Chip
- Timer/Counter 8bit và 16bit, hỗ trợ nhiều kênh băm xung PWM
- Tích hợp so sánh Analog comparator
- Nhiều kênh ADC 10 bit chuyển tín hiệu Analog sang Digital
- Nhiều PORT I/O c, Vi điều khiển PIC:
PIC là một họ vi điều khiển RISC đƣợc sản xuất bởi công ty Microchip Technology
Hình 2.3 Vi điều khiển PIC16F887
Một số tính năng nổi bật của vi điều khiển PIC:
- 8/16 bit CPU, xây dựng theo kiến trúc Harvard có sửa đổi
- Flash và ROM có thể tuỳ chọn từ 256 byte đến 256 Kbyte
- Các cổng Xuất/Nhập (I/O ports) (mức logic thường từ 0V đến 5.5V, ứng với logic 0 và logic 1)
- Các chuẩn Giao Tiếp Ngoại Vi Nối Tiếp Đồng bộ/Không đồng bộ USART, AUSART, EUSARTs
- Bộ chuyển đổi ADC Analog-to-digital converters, 10/12 bit
- Bộ so sánh điện áp (Voltage Comparators)
- Các module Capture/Compare/PWM/LCD
- MSSP Peripheral dùng cho các giao tiếp I²C, SPI, và I²S
- Bộ nhớ nội EEPROM - có thể ghi/xoá lên tới 1 triệu lần
- Module Điều khiển động cơ, đọc encoder
- Hỗ trợ giao tiếp USB
- Hỗ trợ điều khiển Ethernet
- Hỗ trợ giao tiếp CAN
- Hỗ trợ giao tiếp LIN
- Hỗ trợ giao tiếp IrDA
- Một số dòng có tích hợp bộ RF (PIC16F639, và rfPIC)
- KEELOQ Mã hoá và giải mã
- DSP những tính năng xử lý tín hiệu số (dsPIC)
Một số dòng vi điều khiển PIC 8/16-bit
- Vi điều khiển 8bit : PIC10, PIC12, PIC14, PIC16, PIC17, PIC18
- Vi điều khiển 16-bit: PIC24
- Bộ điều khiển xử lý tín hiệu số 16-bit (dsPIC): dsPIC30,dsPIC33F
- Bộ điều khiển xử lý tín hiệu số 32bit(PIC32):PIC32
Một số đặc điểm nổi bật của vi điều khiển PIC:
- Được sử dụng rộng rãi trong và ngoài nước
- Có thể dễ dàng tìm mua trên thị trường với giá thành không quá đắt
- Có đầy đủ tính năng của một vi điều khiển khi hoạt động độc lập
- Trình biên dịch, các công cụ lập trình, nạp chương trình đa dạng từ đơn giản cho đến phức tạp
- Tính năng đa dạng và không ngừng đƣợc phát triển
2.2.1 Khái niệm và lịch sử phát triển của vi điều khiển 8051
Vào năm 1981, Intel đã giới thiệu bộ vi điều khiển 8051, nổi bật với 128 byte RAM và 4K byte ROM trên chip Bộ vi điều khiển này tích hợp hai bộ định thời, một cổng nối tiếp và bốn cổng vào-ra 8 bit, cho phép xử lý dữ liệu hiệu quả 8051 là bộ xử lý 8 bit, có nghĩa là CPU chỉ xử lý 8 bit dữ liệu tại một thời điểm.
