Giáo trình Mô đun Vi điều khiển 8051 - Ngành Điện tử Công nghiệp (Cao đẳng) - Bộ Lao động Thương binh và Xã hội

Trường đại học

Trường Cao Đẳng Nghề Lilama 2

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Giáo trình

2013

240
0
0

Phí lưu trữ

55 Point

Tóm tắt

I. Tổng quan giáo trình mô đun vi điều khiển trình độ cao đẳng

Giáo trình mô đun vi điều khiển là tài liệu đào tạo chính thức thuộc hệ thống giáo trình nghề Điện tử công nghiệp trình độ cao đẳng. Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội ban hành kèm theo Quyết định số 120/QĐ-TCDN ngày 25 tháng 02 năm 2013. Trường Cao đẳng nghề Lilama 2, Đồng Nai chịu trách nhiệm biên soạn chính. Nội dung giáo trình tích hợp chặt chẽ kiến thức lý thuyết và kỹ năng thực hành. Dung lượng đào tạo 150 giờ, bao gồm bảy bài học từ MĐ25-01 đến MĐ25-07. Các bài học bao gồm lịch sử phát triển vi điều khiển, cấu trúc họ 8051, tập lệnh, bộ định thời, cổng nối tiếp và phần mềm hợp ngữ. Giáo trình hướng đến mục tiêu trang bị kiến thức nền tảng về vi điều khiển cho sinh viên cao đẳng nghề. Văn phong ngắn gọn, dễ hiểu, phù hợp với đối tượng người học nghề. Nội dung được cập nhật kiến thức mới, gắn liền với nhu cầu thực tế trong sản xuất công nghiệp hiện đại.

1.1. Nguồn gốc và cơ sở pháp lý của giáo trình

Giáo trình mô đun vi điều khiển được ban hành theo Quyết định số 120/QĐ-TCDN ngày 25 tháng 02 năm 2013 của Tổng cục trưởng Tổng cục Dạy nghề. Tài liệu thuộc hệ thống chương trình khung đào tạo nghề Điện tử công nghiệp. Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội phê duyệt nội dung. Giáo trình được phép sử dụng nguyên bản hoặc trích dẫn cho mục đích đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích sử dụng sai lệch hoặc kinh doanh thiếu lành mạnh đều bị nghiêm cấm. Nhóm biên soạn do TS. Kỹ sư Lê Văn Hùng chủ biên.

1.2. Cấu trúc nội dung và dung lượng đào tạo

Giáo trình gồm bảy bài học chính với tổng thời lượng 150 giờ đào tạo. Bài MĐ25-01 giới thiệu lịch sử và hướng phát triển vi điều khiển. Bài MĐ25-02 phân tích cấu trúc họ vi điều khiển 8051. Bài MĐ25-03 trình bày tập lệnh 8051. Các bài tiếp theo bao gồm bộ định thời, cổng nối tiếp và phần mềm hợp ngữ. Mỗi bài đều có nội dung thực tập đi kèm. Thời gian và nội dung có thể điều chỉnh tùy theo yêu cầu đào tạo và sự phát triển của khoa học công nghệ.

II. Phân tích nội dung và thách thức đào tạo mô đun vi điều khiển

Giáo trình mô đun vi điều khiển trình độ cao đẳng đối mặt với nhiều thách thức trong quá trình đào tạo. Công nghệ vi điều khiển phát triển nhanh chóng qua từng năm. Nội dung giáo trình cần được cập nhật thường xuyên để bắt kịp xu hướng công nghiệp mới. Một vấn đề lớn là giáo trình chủ yếu tập trung vào dòng vi điều khiển 8051. Đây là dòng vi điều khiển cổ điển, được giới thiệu từ thập niên 1980. Nhiều dòng vi điều khiển hiện đại hơn đã xuất hiện trên thị trường. ARM, PIC và AVR là những ví dụ điển hình. Thách thức khác liên quan đến cơ sở vật chất. Không phải trường cao đẳng nghề nào cũng có đủ trang thiết bị thực hành. Giáo trình đề xuất các bài thực tập cụ thể. Tuy nhiên, điều kiện thực tế tại mỗi cơ sở đào tạo có sự khác biệt lớn. Việc tích hợp kiến thức lý thuyết và kỹ năng thực hành cũng đặt ra yêu cầu cao đối với cả người dạy lẫn người học.

2.1. Hạn chế nội dung về dòng vi điều khiển 8051

Giáo trình tập trung chủ yếu vào họ vi điều khiển 8051 của Intel và các biến thể từ Atmel như AT89C51, AT89C52. Dòng 8051 là vi điều khiển 8 bit cổ điển, tốc độ xử lý hạn chế. Thị trường công nghiệp hiện nay ưa chuộng các dòng vi điều khiển 32 bit như ARM Cortex. Các dòng PIC và AVR cũng được sử dụng rộng rãi trong ứng dụng nhúng. Việc chỉ đào tạo 8051 khiến người học thiếu kiến thức về nền tảng công nghệ mới. Cần bổ sung nội dung về các dòng vi điều khiển hiện đại để tăng khả năng cạnh tranh nghề nghiệp.

2.2. Khó khăn về cơ sở vật chất và thực hành

Đào tạo mô đun vi điều khiển đòi hỏi trang thiết bị chuyên dụng. Bộ phát triển, máy nạp chip, phần mềm biên dịch là những công cụ không thể thiếu. Nhiều trường cao đẳng nghề gặp khó khăn về kinh phí đầu tư. Số lượng thiết bị thực hành không đủ cho toàn bộ sinh viên. Phần mềm mô phỏng như Proteus và Keil có thể thay thế một phần. Tuy nhiên, trải nghiệm thực tế với phần cứng vẫn quan trọng hơn. Sự chênh lệch cơ sở vật chất giữa các cơ sở đào tạo tạo ra chất lượng đầu ra không đồng đều.

III. Giải pháp và phương pháp đào tạo mô đun vi điều khiển hiệu quả

Nhiều phương pháp đào tạo mô đun vi điều khiển đã được áp dụng thành công trong hệ thống giáo dục nghề nghiệp. Phương pháp học đi đôi với hành là nền tảng cốt lõi. Mỗi bài lý thuyết đều đi kèm bài thực hành cụ thể. Sử dụng phần mềm mô phỏng là giải pháp hiệu quả cho các cơ sở thiếu trang thiết bị. Proteus, Keil và MPLAB là những công cụ phổ biến. Người học có thể viết mã, biên dịch và mô phỏng mạch vi điều khiển trên máy tính. Phương pháp dự án cũng mang lại kết quả tích cực. Người học được giao các dự án nhỏ, từ đơn giản đến phức tạp. Ví dụ thiết kế mạch đèn LED nhấp nháy, điều khiển động cơ bước, đọc cảm biến nhiệt độ. Qua đó, kỹ năng tư duy và giải quyết vấn đề được nâng cao đáng kể. Việc cập nhật nội dung giáo trình cần diễn ra định kỳ. Bổ sung kiến thức về vi điều khiển ARM và IoT là cần thiết cho đào tạo hiện đại.

3.1. Ứng dụng phần mềm mô phỏng trong đào tạo

Phần mềm mô phỏng đóng vai trò quan trọng trong đào tạo vi điều khiển. Keil µVision cho phép viết mã hợp ngữ, biên dịch và gỡ lỗi chương trình. Proteus hỗ trợ mô phỏng mạch điện tử hoàn chỉnh với vi điều khiển 8051. Người học có thể kiểm tra hoạt động của mạch trước khi triển khai thực tế. Phương pháp này tiết kiệm chi phí phần cứng và giảm thời gian thử nghiệm. MPLAB và Arduino IDE cũng là công cụ bổ trợ hữu ích. Sự kết hợp giữa mô phỏng và thực hành giúp người học nắm vững kiến thức nhanh hơn.

3.2. Phương pháp đào tạo theo dự án thực tế

Đào tạo theo dự án giúp người học áp dụng kiến thức tổng hợp vào bài toán cụ thể. Các dự án từ đơn giản đến phức tạp được thiết kế phù hợp với trình độ. Dự án đầu tiên có thể là điều khiển đèn LED nhảy theo nhịp. Tiếp theo là đọc dữ liệu từ cảm biến và hiển thị lên LCD. Dự án nâng cao bao gồm điều khiển động cơ bước và giao tiếp UART. Phương pháp này rèn luyện kỹ năng tư duy logic, đọc tài liệu kỹ thuật và làm việc nhóm. Kết quả dự án cũng là bằng chứng đánh giá năng lực thực tế của người học.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tế của giáo trình mô đun vi điều khiển

Giáo trình mô đun vi điều khiển trình độ cao đẳng mở ra nhiều cơ hội nghề nghiệp cho người học. Kiến thức về vi điều khiển 8051 là nền tảng vững chắc để tiếp cận các dòng vi điều khiển hiện đại hơn. Nhu cầu nhân lực trong lĩnh vực điện tử công nghiệp luôn ở mức cao. Ứng dụng của vi điều khiển trải rộng trên nhiều ngành công nghiệp. Trong sản xuất công nghiệp, vi điều khiển điều khiển dây chuyền tự động hóa. Trong y tế, thiết bị giám sát bệnh nhân sử dụng vi điều khiển. Trong gia dụng, máy giặt, tủ lạnh và điều hòa đều tích hợp vi điều khiển. Giáo trình cũng trang bị kỹ năng lập trình hợp ngữ. Đây là kỹ năng quan trọng giúp hiểu sâu nguyên lý hoạt động của phần cứng. Người học có thể phát triển từ kỹ thuật viên lắp ráp đến kỹ sư thiết kế mạch. Cơ hội thăng tiến trong nghề điện tử công nghiệp rất rộng mở. Giáo trình mô đun vi điều khiển là tài liệu đào tạo chất lượng, đáp ứng tốt mục tiêu đào tạo nghề điện tử công nghiệp trình độ cao đẳng.

4.1. Ứng dụng vi điều khiển trong công nghiệp hiện đại

Vi điều khiển được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp hiện đại. Hệ thống giám sát và điều khiển quá trình sản xuất sử dụng vi điều khiển làm trung tâm xử lý. Dây chuyền tự động hóa trong nhà máy lắp ráp ô tô và điện tử tiêu dùng phụ thuộc vào vi điều khiển. Thiết bị đo lường công nghiệp như đồng hồ vạn năng, máy hiện sóng tích hợp vi điều khiển. Hệ thống cảnh báo và bảo vệ thiết bị cũng sử dụng vi điều khiển. Công nghệ IoT đang mở rộng thêm phạm vi ứng dụng của vi điều khiển trong giám sát từ xa và quản lý dữ liệu sản xuất.

4.2. Cơ hội nghề nghiệp cho người học mô đun vi điều khiển

Người học hoàn thành mô đun vi điều khiển có nhiều lựa chọn nghề nghiệp. Kỹ thuật viên bảo trì thiết bị điện tử tại các nhà máy sản xuất. Nhân viên lắp ráp và kiểm tra mạch điện tử công nghiệp. Kỹ thuật viên hỗ trợ kỹ thuật tại các công ty phân phối linh kiện điện tử. Với kinh nghiệm tích lũy, có thể thăng tiến lên vị trí kỹ sư thiết kế mạch hoặc quản lý sản xuất. Nhu cầu nhân lực điện tử công nghiệp tại Việt Nam tăng trưởng ổn định. Các khu công nghiệp tại Đồng Nai, Bình Dương và TP. Hồ Chí Minh luôn tuyển dụng vị trí liên quan đến vi điều khiển.

22/04/2026

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ GIÁO TRÌNH Mô đun: VI ĐIỀU KHIỂN NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ : CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số:120/QĐ-TCDN ngày 25 tháng 02 năm 2013 của Tổng cục trưởng Tổng cục Dạy nghề Năm 2013 -1- TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. -2- LỜI GIỚI THIỆU Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp ở trình độ CĐN và TCN, giáo trình Mô đun Vi điều khiển là một trong những giáo trình mô đun đào tạo chuyên ngành được biên soạn theo nội dung chương trình khung được Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội và Tổng cục Dạy nghề ban hành dành cho hệ Cao Đẳng Nghề và Trung Cấp Nghề Điện tử công nghiệp. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ năng chặt chẽ với nhau, logíc. Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong sản xuất đồng thời có tính thực tiễn cao. Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 150 giờ gồm có: Bài MĐ25-01: Sơ lược về lịch sử và hướng phát triển của vi điều khiển. Bài MĐ25-02: Cấu trúc họ vi điều khiển 8051. Bài MĐ25-03: Tập lệnh 8051. Bài MĐ25-04: Bộ định thời. Bài MĐ25-05: Cổng nối tiếp. Bài MĐ25-07: Phần mềm hợp ngữ. Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực tập của từng bài để người học cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng. Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, các trường có thề sử dụng cho phù hợp. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn. Các ý kiến đóng góp xin gửi về Trường Cao đẳng nghề Lilama 2, Long Thành Đồng Nai Đồng Nai, ngày 10 tháng 06 năm 2013 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên :TS. Kỹ sư Lê Văn Hùng 3. Kỹ sư Nguyễn Văn Tuấn -3- MỤC LỤC TRANG LỜI GIỚI THIỆU . - 2 - BÀI 1 SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA VI ĐIỀU KHIỂN . - 13 - Nội dung chính: . Lịch sử xuất hiện bộ vi điều khiển 8051. Vi điều khiển (microcontroller). Nguyên lý, cấu tạo. Sản phẩm dân dụng. Trong các thiết bị y tế. Các sản phẩm công nghiệp. Hướng phát triển. - 21 - BÀI 2 CẤU TRÚC CỦA HỌ VI ĐIỀU KHIỂN 8051 . - 23 - Nội dung chính: . Sơ đồ chân vi điều khiển 8051: . Chân cho phép bộ nhớ chương trình PSEN .Chân cho phép chốt địa chỉ ALE . Chân truy xuất ROM ngoài EA. Các chân XTAL1, XTAL2 . Cấu trúc Port I/O . Chức năng các Port I/O (hình 2. Kết nối các Port với led. Tổ chức bộ nhớ. Tổng quan tổ chức bộ nhớ (hình 2. Vùng RAM đa năng. Vùng RAM định địa chỉ bit. Các thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR). Từ trạng thái chương trình PSW (program status word). Con trỏ Stack. Con trỏ dữ liệu DPTR. Các thanh ghi Port nối tiếp. Các thanh ghi định thời. Các thanh ghi port nối tiếp (Serial Data Buffer). Các thanh ghi ngắt.Thanh ghi điều khiển nguồn PCON. Tổ chức bộ nhớ ngoài. Truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài. Truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài.Giải mã địa chỉ. Các cải tiến của 8032/8052. Hoạt động Reset. - 47 - BÀI 3 TẬP LỆNH 8051 . Khai báo dữ liệu. Các phương pháp định địa chỉ. Định địa chỉ bằng thanh ghi (hình 3. Định địa chỉ trực tiếp(hình 3. Định địa chỉ gián tiếp (Indirect Addressing) (hình 3. Định địa chỉ tức thời (Immediate Addressing) . Định địa chỉ tương đối (hình 3. Định địa chỉ tuyệt đối (hình 3. Định địa chỉ dài (Long Addressing) ( hình 3. Định địa chỉ chỉ số (Index Addressing). Nhóm lệnh số học. Nhóm lệnh logic. Nhóm lệnh truyền dữ liệu. Nhóm lệnh boolean.Nhóm lệnh rẽ nhánh chương trình. - 87 - BÀI 4 BỘ ĐỊNH THỜI. - 101 - Nội dung chính: .Thanh ghi SFR của timer. Các chế độ làm việc . Nguồn cung cấp xung cho Timer. Chức năng định thời. Khởi động, dừng và điều khiển Timer. Khởi tạo và truy xuất thanh ghi Timer. Đọc bộ định thời đang hoạt động. Thời gian ngắn và thời gian dài. Các thanh ghi điều khiển Timer 2. Chế độ tự động nạp lại. Chế độ tạo xung clock.5 Chế độ tạo tốc độ baud. - 118 - BÀI 5 CỔNG NỐI TIẾP (SERIAL PORT) . Thanh ghi điều khiển. Thanh ghi BDRCON (Baud Rate Control Register). Chế độ làm việc. Thanh ghi dịch 8 bit (chế độ 0). Chế độ UART 8 bit có tốc độ baud thay đổi ( chế độ 1). Chế độ 2: UART 9 bit với tốc độ Baud cố định. Chế độ 3: UART 9 bit với tốc độ Baud thay đổi. Khởi tạo và truy xuất thanh ghi PORT nối tiếp. Bit điều khiển cho phép nhận dữ liệu (Receive Enable). Bit dữ liệu thứ 9. Thêm vào bit chẵn lẻ Parity . Truyền thông đa xử lý (Multiprocessor Communications). Sử dụng bộ định thời 1 là xung clock tốc độ baud. Tạo tốc độ baud bằng Timer 1. Tạo tốc độ baud bằng Timer 2. Bộ tạo tốc độ baud nội.1 Cho phép và không cho phép ngắt: . Thiết kế chương trình sử dụng ngắt.1 Các trình phục vụ ngắt kích thước nhỏ.2 Các trình phục vụ ngắt kích thước lớn. Ngắt cổng nối tiếp. Các cổng ngắt ngoài. Đồ thị thời gian của ngắt. - 165 - BÀI 7 PHẦN MỀM HỢP NGỮ . Một số khái niệm. Hoạt động của trình biên dịch Assembler. Cấu trúc chung chương trình hợp ngữ cho 8051 . Các thành phần cơ bản của ngôn ngữ Assembly. Cấu trúc chương trình dữ liệu. Tính biểu thức trong khi hợp dịch. Các toán tử số học (arithetic operation). Các toán tử logic. Các toán tử quan hệ (relation operators). Các toán tử khác. Thứ tự ưu tiên các toán tử. Các điều khiển của ASSEMBLER. Điều khiển trạng thái ASSEMBLER. Chỉ dẫn định nghĩa kí hiệu. Khởi tạo giá trị trong bộ nhớ . Định địa chỉ trong bộ nhớ. Liên kết chương trình. Cách chọn segment. Hoạt động liên kết (Linker). Truyền tham số cho Macro. Macro với nhãn cục bộ. Tác động lặp lại (Repeat). Các tác vụ điều khiển. - 200 - TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………….-240- -7- MÔ ĐUN VI ĐIỀU KHIỂN Mã mô đun: MĐ 25 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: - Vị trí của mô đun: Mô đun được bố trí dạy sau khi học xong môn học mô đun: Kỹ thuật xung số điện tử cơ bản, điện tử nâng cao, điện tử công suất, và học trước môn vi mạch số lập trình. - Tính chất của mô đun: Là mô đun chuyên môn nghề. - Ý nghĩa của mô đun: mô đun giúp ngườu học có kiến thức về điều khiển hệ thống va thiết bị bằng Vi đều khiển. - Vai trò của mô đun: Là mô đun chuyên ngành giúp người học điều Vi khiển hệ thống thông qua các Vi xử lý. Mục tiêu của mô đun: - Vận hành được các thiết bị và dây chuyền sản xuất dùng vi điều khiển. - Xác định được các nguyên nhân gây ra hư hỏng xảy ra trong thực tế. - Kiểm tra và viết được các chương trình điều kiển.  Về kiến thức: - Trình bày được cấu trúc, ứng dụng cả vi điều khiển trong công nghiệp. - Kiểm tra và viết được các chương trình điều khiển.  Về kỹ năng: - Vận hành được các thiết bị và dây chuyền sản xuất dùng vi điều khiển. - Xác định được các nguyên nhân gây ra hư hỏng xảy ra trong thực tế.  Về thái độ: - Rèn luyện cho học sinh thái độ nghiêm túc, cẩn thận, chính xác trong học tập và thực hiện công việc Nội dung của mô đun: Thời gian Mã bài Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Thực Kiểm số thuyết Hành tra -8- Sơ lược về lịch sử và hướng MĐ25- phát triển của vi điều khiển 4 4 01 1 1 1. Lịch sử phát triển 1 1 2. Vi điều khiển 1 1 3. Lĩnh vực và ứng dụng 1 1 4. Hướng phát triển 10 7 3 MĐ25- Cấu trúc họ vi điều khiển 8051 02 1 1 1. Cấu trúc Port I/O 1 1 4. Tổ chức bộ nhớ 1 1 5. Các thanh ghi chức năng đặc biệt -9- 1 1 6. Bộ nhớ ngoài 0,5 0,5 7. Các cải tiến của 8032/8052 0,5 0,5 8. Hoạt động Reset 3 3 9. Thực hành ứng dụng Tập lệnh 8051 30 7 22 1 MĐ25- 03 1 1 1. Các cách định địa chỉ 5 4 1 3. Luyện tập 30 9 20 1 MĐ25- Bộ định thời 04 1 1 1. Thanh ghi SFR của timer - 10 - 2 2 3. Các chế độ làm việc 2 2 4. Nguồn cung cấp xung cho Timer 1 5. Khởi động, dừng, điều khiển 1 Timer 2 1 1 6. Khởi tạo và truy xuất thanh ghi Timer 1 1 7. Luyện tập 30 6 23 1 MĐ25- Cổng nối tiếp 05 1 1 1. Thanh ghi điều khiển 2 1 1 3. Chế độ làm việc 2 1 1 4. Khởi tạo và truy suất thanh ghi PORT nối tiếp - 11 - 2 1 1 5. Truyền thông đa xử lý 1 1 1 6. Luyện tập 30 8 21 1 MĐ25- Ngắt 06 1 1 1. Tổ chức ngắt của 8051 1 1 3. Thiết kế chương trình dùng ngắt 1 1 5. Ngắt cổng nối tiếp 1 1 6. Các cổng ngắt ngoài 1 1 7. Đồ thị thời gian của ngắt 20 20 8. Luyện tập - 12 - 16 6 9 1 MĐ25- Phần mềm hợp ngữ 07 1 1 1. Hoạt động của ASSEMBLER 1 1 3. Cấu trúc chương trình dữ liệu 2 1 1 4. Tính biểu thức trong khi hợp dịch 2 0,5 1,5 5. Các điều khiển của ASSEMBLER 2 1 0,5 0,5 6. Hoạt động liên kết 2 1,5 0,5 7.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ