tiểu luận kỹ THUẬT VI xử lý và GIAO TIẾP máy TÍNH đề tài xây DỰNG máy TÍNH bỏ túi sử DỤNG MA TRẬN PHÍM và LCD

Vi xử lý được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, nhất là trong các máy IBM PC/XT... EU không có kết nối hướng với bus hệ thống nên điều này có thể xảy ra với BIU,EU và BIU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NHÓM : 21 SVTH : NGUYỄN THANH TÚ - 20168566

TRẦN QUANG NAM - 20168366 TRẦN ĐĂNG TÙNG - 20168579

Hà Nội, 2021

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VÀ PHÂN TÍCH KIẾN TRÚC HỆ

THỐNG 3

I.Yêu cầu chức năng 3

II.Khối điều khiển và ngôn ngữ lập trình 3

2.1.Vi xử lý 8086: 3

2.2.Vi mạch 8255A 10

2.5.Sơ đồ khối phối lắp mạch 15

CHƯƠNG II THIẾT KẾ MẠCH 16

I.Sơ đồ đấu nối 16

II.Kết quả mô phỏng 16

III Lập trình vi xử lý 17

KẾT LUẬN 57

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VÀ PHÂN TÍCH KIẾN TRÚC HỆ THỐNG

I.Yêu cầu chức năng

Xây dựng 1 máy tính bỏ túi sử dụng ma trận phím để nhập dữ liệu và LCD

để hiển thị kết quả, chỉ cần cộng trừ nhân chia sử dụng 8086,8255, ma trận phím, LCD,74LS373

II.Khối điều khiển và ngôn ngữ lập trình

2.1.Vi xử lý 8086:

Vi xử lý 8086 là bộ vi xử lý 16 bít đầu tiên của Intel và là vi xử lý đầu tiên hỗ trợ tập lệnh x86 Ngoài ra Intel cũng giới thiệu 8088 tương thích với 8086 nhưng độ rộng buýt dữ liệu bằng một nửa (8 bít) Vi xử lý được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, nhất là trong các máy IBM PC/XT

Đơn vị dao diện BUS (BIU)

BIU đảm nhận tất cả dữ liệu và chuyển địa chỉ trên các xe bus cho EU, gửi địa chỉ,

nạp các lệnh từ bộ nhớ, đọc dữ liệu từ các cổng và bộ nhớ cũng như dữ liệu vào

accs cổng bộ nhớ EU không có kết nối hướng với bus hệ thống nên điều này có thể xảy ra với BIU,EU và BIU được kết nối với bus nội bộ

Tín hiệu xung clock : Nó cung cấp thời gian cho bộ xử lý cho các hoạt

động Tần số của nó là khác nhau đối với các phiên bản khác nhau, tức là 5MHz,

8MHz và 10MHz

Địa chỉ trạng thái bus và bus dữ liệu : AD0-AD15 Đây là 16 bus địa chỉ /

dữ liệu AD0-AD7 mang dữ liệu byte bậc thấp và AD8-AD15 mang dữ liệu byte bậc cao Trong chu kỳ xung nhịp đầu tiên, nó mang địa chỉ 16 bit và sau đó nó

mang dữ liệu 16 bit

A16 /S3-A19/S6 Đây là 4 xe buýt địa chỉ / trạng thái Trong chu kỳ xung nhịp đầu tiên, nó mang địa chỉ 4 bit và sau đó nó mang các tín hiệu trạng thái

BHE/S7 BHE là viết tắt của Bus High Enable Nó có sẵn ở chân 34 và được

sử dụng để chỉ ra việc truyền dữ liệu bằng cách sử dụng bus dữ liệu D8-D15 Tín hiệu này ở mức thấp trong chu kỳ đồng hồ đầu tiên, sau đó nó hoạt động

RD Nó có sẵn ở chân 32 và được sử dụng để đọc tín hiệu cho hoạt động đọc

READY là tín hiệu báo nhận từ các thiết bị I / O mà dữ liệu được truyền Đó

là một tín hiệu cao đang hoạt động Khi nó ở mức cao, nó chỉ ra rằng thiết bị đã sẵn

sàng để truyền dữ liệu (Chân 22)

RESET được sử dụng để khởi động lại quá trình thực thi Nó khiến bộ xử lý

chấm dứt ngay hoạt động hiện tại của nó Tín hiệu này hoạt động ở mức cao trong

4 chu kỳ xung nhịp đầu tiên để ĐẶT LẠI bộ vi xử lý ( Chân 21)

INTR Đây là một tín hiệu yêu cầu ngắt, được lấy mẫu trong chu kỳ xung

nhịp cuối cùng của mỗi lệnh để xác định xem bộ xử lý có coi đây là một ngắt hay không (có sẵn ở chân 18)

TEST Khi tín hiệu này ở mức cao, thì bộ xử lý phải đợi trạng thái IDLE, nếu

không thì quá trình thực thi sẽ tiếp tục.(Chân 23)

NMI Nó là một đầu vào được kích hoạt cạnh, gây ra một yêu cầu ngắt tới bộ

vi xử lý.( Chân 17)

INTA Nó là một tín hiệu báo nhận ngắt và id Khi bộ vi xử lý nhận được tín

hiệu này, nó sẽ báo nhận ngắt (Chân 24)

ALE Nó là viết tắt của chốt kích hoạt địa chỉ Một xung tích cực được tạo ra

mỗi khi bộ xử lý bắt đầu bất kỳ hoạt động nào Tín hiệu này cho biết sự sẵn có của một địa chỉ hợp lệ trên các đường địa chỉ / dữ liệu ( Chân 25)

DEN

Nó là viết tắt của Data Enable Nó được sử dụng để kích hoạt Bộ thu phát

8286 Bộ thu phát là một thiết bị dùng để tách dữ liệu khỏi bus địa chỉ / dữ liệu.(Chân 26)

DT / R

Nó là viết tắt của tín hiệu Truyền / Nhận dữ liệu Nó quyết định hướng của luồng dữ liệu qua bộ thu phát Khi nó ở mức cao, dữ liệu được truyền ra ngoài và ngược lại (Chân 27)

M / IO

Tín hiệu này được sử dụng để phân biệt giữa bộ nhớ và các hoạt động I / O Khi nó ở mức cao, nó cho biết hoạt động I / O và khi nó ở mức thấp cho biết hoạt động của bộ nhớ Nó có sẵn tại pin 28

WR

Nó là viết tắt của tín hiệu ghi Nó được sử dụng để ghi dữ liệu vào bộ nhớ hoặc thiết bị đầu ra tùy thuộc vào trạng thái của tín hiệu M / IO (Chân 29)

0 1 Byte opcode đầu tiên từ hàng đợi

S 0 , S 1 , S 2

2.2.Vi mạch 8255A

• Vi mạch 8255A là vi mạch cỡ lớn LSI, là mạch phối ghép vào ra song song lập trình được

• Do khả năng mềm dẻo trong ứng dụng thực tế nó là mạch phối ghép

đc sử dụng phổ biến cho các hệ vi xử lý 8,16,32 bit Gồm 40 chân:

• 24 đường dẫn lối vào ra xếp thành 3 cổng song song (port A,port B, port C) Một nửa cổng (PC4…PC&) thuộc nhóm A, còn lại nửa thuộc nhóm B

• Chân reset phải đuộc nối với tín hiệu reset chung toàn hệ thống

• Tín hiệu CS được nối với mạch tạo xung chọn thiết bị để đặt mạch

8255 vào một cơ sở địa chỉ nào đó Các tín hiệu địa chỉ A0, A1 chọn 4 thanh ghi bên trong 8255, một thanh đi điều khiển cho hoạt động 8255 và 3 thanh ghi khác ứng các cổng PA,PB,PC để đọc dữ liệu

Hình 5 Sơ đồ khối 8255A

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động :

24 chân cho 3 cổng vào / ra

PAO - PAT : 8 chân cho Công A

PB0 - PB7 : 8 chân cho Cổng B

PC0 PC7 : B chân cho Cổng C

Nhóm A Gồm Cổng A và 4 bit cao của Cổng C

Nhóm B : Gồm cổng B và 4 bit thấp của Cổng C

B255 Có thể hoạt động ở chế độ ( 0 , 12 )

2.3 Mạch chốt 74LS373

Dùng để chốt địa chỉ và trạng thái

Chân OC (Output Control) điều khiển cho phép/ cấm dữ liệu ra

- Chân số 1 - VSS : chân nối đất cho LCD được nối với GND của mạch điều khiển

- Chân số 2 - VDD : chân cấp nguồn cho LCD, được nối với VCC=5V của mạch điều khiển

- Chân số 3 - VE : điều chỉnh độ tương phản của LCD

- Chân số 4 - RS : chân chọn thanh ghi, được nối với logic "0" hoặc logic "1":

+ Logic “0”: Bus DB0 - DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của LCD (ở chế độ “ghi”

- write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ của LCD (ở chế độ “đọc” - read)

+ Logic “1”: Bus DB0 - DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên trong LCD

- Chân số 5 - R/W : chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write), được nối với logic “0”

để ghi hoặc nối với logic “1” đọc

- Chân số 6 - E : chân cho phép (Enable) Sau khi các tín hiệu được đặt lên bus DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho phép của chân này như sau: + Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển vào thanh ghi bên trong khi phát hiện một xung (high-to-low transition) của tín hiệu chân E

+ Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-DB7 khi phát hiện cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và được LCD giữ ở bus đến khi nào chân E xuống mức thấp

Chân số 7 đến 14 - D0 đến D7: 8 đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU Có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này là: Chế độ 8 bit (dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit MSB là bit DB7) và Chế độ 4 bit (dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới DB7, bit MSB là DB7)

- Chân số 15 - A : nguồn dương cho đèn nền

- Chân số 16 - K : nguồn âm cho đèn nền

2.5.Sơ đồ khối phối lắp mạch

Lý do chọn 8086 và ASM

Trong khuôn khổ môn học, 8086 xuyên suốt quá trình, đồng thời 8086 cũng

là thiết bị cơ bản nhất cho các chip cao cấp hơn như i5 i7… Nhóm chúng em có thể hiểu cụ thể hơn nữa về 8086 bằng việc bắt tay vào làm một mạch thực tế Còn vơi ngôn ngữ ASM là ngôn ngữ lập trình bậc thấp, không hỗ trợ những hàm if hay for như trong C/C++

M ạ ch ch ố t

8255 A

M ạ ch hi ể n th ị

M ạ ch thao tác

CHƯƠNG II THIẾT KẾ MẠCH

I.Sơ đồ đấu nối

II.Kết quả mô phỏng

Nhận xét:

+ Thiết kế thành công được mạch

+ Code và các vi xử lý hoạt động ổn định (Code được mô tả chi tiết ở mục III.) + Thực hiện được các phép tính cộng trừ nhân chia chính xác

;DIA CHI CAC CONG

CWR equ 10001000B ; C UPPER INPUT CON LAI OUTPUT

PA EQU 00H ;PORTA KET NOI VOI D0-D7 CUA LED

PB EQU 02H ;PORTB0 LA RW (READ/WRITE), PORTB1 LA RS(RESET SELECT), PORTB2 LA EN(ENABLE)

PC EQU 04H ;PORT KET NOI KEYPAD PCWR EQU 06H ;PORT DE DIEU KHIEN IO

; BIEN DEM

NHAP DW 0 ; LUU SO NHAP VAO TU BAN PHIM SO_10 DW 10 ; DE NHA, CHIA 10

PHEP_TOAN DW 0 ; PHAN BIET +-x/

KET_QUA DW 0 ; LUU VA HIEN THI KET QUA SO_PHEP_TINH DW 0 ; DE PHAN BIET LAN BAM DAU TIEN

VA CAC LAN SAU

HIEN_THI DW 0 ; DUNG DE HIEN THI TUNG CHU SO KHI CO KET QUA

XOA_MH DW 0 ; XOA MAN HINH SAU KHI RA KET QUA

BIEN_CX DW 0 ; TRANH TH CX BI THAY DOI VA KO CAN DUNG PUSH POP

CAC_CHU_SO DW 1 ; XOA MAY DAU 0 O KET QUA

DAU_TRU DW 0 ; CHECK DAU

ENDS

STACK SEGMENT

LEA SI,MSSV1 ; CHO DIA CHI CUA NAME1 VAO

SI, DE HIEN TRONG HAM IN CHUOI

CALL LCD_PRINTSTR

MOV DL,1 ;HANG 1 MOV DH,8 ;COT 1 CALL LCD_SET_CUR

LEA SI,MSSV2 ; CHO DIA CHI CUA MSSV1 VAO

SI, DE HIEN TRONG HAM IN CHUOI

CALL LCD_PRINTSTR

MOV DL,2 ;HANG 2 MOV DH,4 ;COT 1 CALL LCD_SET_CUR

LEA SI,MSSV3 CALL LCD_PRINTSTR

MOV CX, 40000 CALL DELAY

CALL LCD_CLEAR

; PHAN TREN NAY TUONG TU PHAN SETUP TRONG ADRUINO Y, CHAY 1 LAN THOI

LAP: ; CHUONG TRINH SE LAP TU DAY ; CHO HANG 1 XUONG LOW

ADD NHAP, AX ; CONG VAO SO_NHAP

MOV AX, NHAP

MUL SO_10 ; NHAN 10

MOV NHAP, AX ; CHO LAI VAO SO_NHAP

ADD NHAP, AX ; CONG VAO SO_NHAP

MOV AX, NHAP

MUL SO_10 ; NHAN 10

MOV NHAP, AX ; CHO LAI VAO SO_NHAP

MOV XOA_MH, 0

POP AX

ADD NHAP, AX ; CONG VAO SO_NHAP

MOV AX, NHAP

MUL SO_10 ; NHAN 10

MOV NHAP, AX ; CHO LAI VAO SO_NHAP

CMP NHAP, 0 ; TRANH TH AN DAU TRUOC CA KHI NHAP SO

ADD NHAP, AX ; CONG VAO SO_NHAP

MOV AX, NHAP

MUL SO_10 ; NHAN 10

MOV NHAP, AX ; CHO LAI VAO SO_NHAP

ADD NHAP, AX ; CONG VAO SO_NHAP

MOV AX, NHAP

MUL SO_10 ; NHAN 10

MOV NHAP, AX ; CHO LAI VAO SO_NHAP

CALL LCD_WRITE_CHAR

MOV AX, 6

ADD NHAP, AX ; CONG VAO SO_NHAP

MOV AX, NHAP

MUL SO_10 ; NHAN 10

MOV NHAP, AX ; CHO LAI VAO SO_NHAP

MOV AX, NHAP ; CHIA 10 DI VI SO BI NHAP GAP 10 LAN DIV SO_10

ADD NHAP, AX ; CONG VAO SO_NHAP

MOV AX, NHAP

MUL SO_10 ; NHAN 10

MOV NHAP, AX ; CHO LAI VAO SO_NHAP

ADD NHAP, AX ; CONG VAO SO_NHAP

MOV AX, NHAP

MUL SO_10 ; NHAN 10

MOV NHAP, AX ; CHO LAI VAO SO_NHAP

MOV XOA_MH, 0

POP AX

ADD NHAP, AX ; CONG VAO SO_NHAP

MOV AX, NHAP

MUL SO_10 ; NHAN 10

MOV NHAP, AX ; CHO LAI VAO SO_NHAP

CMP NHAP, 0 ; TRANH TH AN DAU TRUOC CA KHI NHAP SO

MOV CAC_CHU_SO, 0 MOV DAU_TRU, 0 CALL LCD_CLEAR

MOV AX, NHAP

MUL SO_10 ; NHAN 10

JE KHONG_DOI_DAU ; GHI DAU NEU NHU DOI DAU

MOV CX, CAC_CHU_SO ; LUU LAI SO CHUSO

MOV AX, KET_QUA

HIEN_LUON:

MOV BX, NHAP ; KHI AN DAU = MA KO AN +-x/

MOV KET_QUA, BX ; CHO SO NHAP = KET QUA MOV PHEP_TOAN, 0

PROC CHECK_DAU ; KIEM TRA DAU TRUOC KHI TINH TRU PUSH AX ; LUU LAI GIA TRI THANH GHI TRANH MAT GIA TRI

ENDP DELAY

PROC LCD_INIT ; KHOI TAO LCD

MOV AL,0 CALL OUT_B ; SET CAC GIA TRI CUA RS=En=RW=0

MOV CX,1000 CALL DELAY ; CAI DAT LAI TRINH TU

MOV AH,30H ; 30H = 00110000B CALL LCD_CMD

MOV CX,250 CALL DELAY

MOV AH,30H ; 30H LA MA SETUP CUA LED CALL LCD_CMD ; MAY CAI KHAC CUNG LA MA SETUP CUA CAI LED NAY, THEO NHA SAN XUAT

MOV CX,50 CALL DELAY

MOV AH,30H

CALL LCD_CMD MOV CX,500 CALL DELAY MOV AH,38H ; 38H = 00111000B CALL LCD_CMD

MOV AH,0CH ; 0CH = 00001100B CALL LCD_CMD

MOV AH,01H ;00000001B CALL LCD_CMD

MOV AH,06H ;00000110B CALL LCD_CMD

RET ENDP LCD_INIT

;CODE CHUNG DUNG MOI KHI THAY DOI SETUP CUA LED PROC LCD_CMD

;DAU VAO: AH = MA LENH

; RS = 0 = CHO LENH CHI DAN VAO

PUSH DX ; LUU LAI GIA TRI CAC THANH GHI DE KHI CALL LENH KO THAY DOI GIA TRI CUA CHUNG

PUSH AX

MOV AL,PORTB_VAL ; LAM CHAN RS CUA LED

CALL DELAY

MOV AL,PORTB_VAL AND AL,0FBH ; LAM CHO EN CUA LED =

0

CALL OUT_B

MOV CX,50 CALL DELAY

POP AX ; LAY LAI GIA TRI CAC THANH GHI POP DX

RET ENDP LCD_CMD

PROC LCD_CLEAR

MOV AH,1 CALL LCD_CMD ; TAC DUNG LA XOA MAN HINH

RET ENDP LCD_CLEAR

PROC LCD_WRITE_CHAR ; VIET 1 KY TU VAO VI TRI CON TRO

;DAU VAO: AH

PUSH AX

MOV AL,PORTB_VAL

OR AL,100B ; BAT CHAN EN LEN 1 CALL OUT_B

MOV CX,50 CALL DELAY

MOV AL,PORTB_VAL

AND AL,0FBH ; DOI GIA TRI CHAN EN VE 0 CALL OUT_B

POP AX RET ENDP LCD_WRITE_CHAR

PROC LCD_PRINTSTR ; IN CHUOI KY TU VAO VI TRI CON TRO CHUOT

PUSH SI ; MOI LAN NAP LAI THAY DOI GIA TRI SI NEN PHAI PUSH SI DE LUU LAI

PUSH AX

;DOC VA VIET KY TU

@LCD_PRINTSTR_LT: ; CO DF = 0 THI DOC THUAN,

= 1 THI DOC NGUOC

LODSB ; load String byte: NAP DAN GIA TRI CAC KY TU VAO THANH GHI AL

CMP AL,'$'

JE @LCD_PRINTSTR_EXIT MOV AH,AL ; CHO VAO AH DE DUNG HAM VIET KY TU

CALL LCD_WRITE_CHAR JMP @LCD_PRINTSTR_LT

@LCD_PRINTSTR_EXIT:

POP AX POP SI RET ENDP LCD_PRINTSTR

PROC LCD_SET_CUR ; DIEU KHIEN VI TRI CON TRO

;DL=HANG, DH=COT

;DL = 1 HOAC 2

;DH = 1-8, 1st column is 1

PUSH AX

;LCD DUNG COT 0 LAM COT CO BAN

DEC DH ; VI COT CO BAN LA 0 NEN - 1 DI CHO DUNG VI TRI

;CHON TH HANG 1 HAY 2

@ROW1: ; HANG 1

MOV AH,80H ; 80H = 10000000B JMP @LCD_SET_CUR_ENDCASE

@ROW2: ; HANG 2

MOV AH,0C0H ; C0H = 1100000B JMP @LCD_SET_CUR_ENDCASE

@LCD_SET_CUR_ENDCASE: ; DH = COT ADD AH,DH ; GIASU T GOI COT 1 THI GIA TRI

SE LA:

CALL LCD_CMD ; AH = 10000001B ; HANG 1 COT 1

@LCD_SET_CUR_END:

POP AX RET ENDP LCD_SET_CUR

PROC LCD_SHOW_CUR ; HIEN CON TRO

PUSH AX MOV AH,0FH ; 0FH = 00001111B CALL LCD_CMD

POP AX RET ENDP LCD_SHOW_CUR

PROC LCD_HIDE_CUR ; TAT HIEN CON TRO

PUSH AX MOV AH,0CH

CALL LCD_CMD ; 0CH = 00001100B POP AX

RET ENDP LCD_HIDE_CUR

;GUI DU LIEU TOI CAC CONG PA, PB, PC VA LUU GIA TRI CUA

CHUNG VAO BIEN

PROC OUT_A

;DAU VAO: AL

;DAU RA: PORTA_VAL

PUSH DX MOV DX,PA ; TUONG TU PB

OUT DX,AL MOV PORTA_VAL,AL POP DX

RET ENDP OUT_A

PROC OUT_B

;DAU VAO: AL

;DAU RA: PORTB_VAL

PUSH DX MOV DX,PB OUT DX,AL ; CHO GIA TRI AL VAO O NHO CO DIA CHI CUA PB

MOV PORTB_VAL,AL ; LUU LAI GIA TRI Al VAO GIA TRI CUA PB

POP DX RET ENDP OUT_B

PROC OUT_C

;DAU VAO: AL

;DAU RA: PORTC_VAL

PUSH DX MOV DX,PC OUT DX,AL MOV PORTC_VAL,AL POP DX

RET ; TUONG TU PB ENDP OUT_C

KẾT LUẬN

Đề tài thiết kế, xây dựng 1 máy tính bỏ túi sử dụng ma trận phím để nhập dữ liệu và LCD để hiển thị kết quả , là một ứng dụng rất thực tế và hữu ích Qua quá trình dài nghiên cứu và tiếp thu kiến thức từ thầy Nguyễn Đình Thuận, chúng em đã hoàn thành được đề tài trên

Trong quá trình làm việc và học tập dưới sự hướng dẫn của thầy, chúng em đã học thêm nhiều kiến thức quan trọng, giúp bọn em nắm rõ hơn về trình độ kiến thức chuyên môn cũng như đánh giá tốt hơn về trình độ bản thân Bài báo cáo của bọn

em vẫn còn nhiều thiếu sót Qua đó, bọn em rất mong được sự góp ý và chỉ bảo thêm từ thầy để có thể hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy