tự tìm hiểu về pic

* RA4/TOCKI là chân đa nhiệm, vừa làm chân xuất nhập của Port A vàlại là chân lấy xung cho thanh đếm của đồng hồ Timer 0 ở chân này cócực Drain để hở.. Ở đây Bạn cất giữ các mã lệnh của

Bạn tự tìm hiểu về PIC: Viết chương trình cho PIC16F84A

Bài đang soạn: VKH

PIC (Peripheral Interface Controller) là IC lập trình dùng để điều khiển các thiết bị

tự động, với các bộ nhớ chương trình (Flash ROM) và bộ nhớ đệm (SRAM) Có thể xem PIC là một máy tính nhỏ, do trong PIC có bộ phận xử lý các mã lệnh, quen gọi là các chương trình đã được Bạn cho cài đặt vào bộ nhớ Flash ROM,

có bộ nhớ SRAM, như vậy có thể xem PIC là loại IC đơn phiến, nghĩa là một mình nó có thể đủ cấu tạo thành một thiết bị vi điều khiển hoàn chỉnh Chúng ta biết bộ nhớ trong PIC thường có dung lượng nhỏ (dung lượng lớn nhỏ còn tùy theo loại PIC) Tần số xung nhịp của PIC, tối đa thường là 20MHz và dung lượng

bộ nhớ thường từ 1K đến 4K.

Trong bài viết này tôi sẽ viết về PIC16F84A, bài viết gồm có 3 phần:

Phần 1: Giới thiệu khái quát về PIC16F84A

Phần 2: Trình bày các ứng dụng của PIC16F84A qua một ứng dụng cụthể

Phần 3: Nói về trình viết chương trình và giới thiệu về hộp nạp chươngtrình chi các IC họ PIC

* Tốc độ vận hành: dùng xung nhịp là 20MHz và chu kỳ máy là 200ns.

* Có bộ nhớ chương trình (Flash Program Memory) 1024 Word (1K x14)

* Bộ nhớ RAM (RAM File Rigister) 68 byte

* Bộ nhớ dữ liệu EEPROM 64 byte

* Chiều rộng câu lệnh là 1 Word 14 bit

* Xử lý dữ liệu dạng 8 bit (1 byte)

* Có 15 thanh ghi chuyên dụng SFR (Special Function Register) trongRAM

* Dùng ngăn xếp có chiều xâu 8 lớp

* Có mode truy cập theo địa chỉ trực tiếp, gián tiếp và địa chỉ tương đối

* Có 4 dạng ngắt:

Ngắt ngoài trên tín hiệu trên chân RB0/INT

Ngắt theo bit báo tràn của Timer 0

Ngắt theo sự thay đổi trên các chân RB4, RB5, RB6, RB7

Ngắt khi ghi xong dữ liệu vào bộ nhớ EEPROM

* Có 13 chân dùng xuất nhập dữ liệu (Ở cảng Port A có 5 chân và Port

* Với bộ nhớ EEPROM có thể xóa ghi dữ liệu đến 1000000 lần

* Dữ liệu cất giữ trong bộ nhớ EEPROM có thể an toàn tên 40 năm

* Có thể lập trình và nạp ngay trên bo (ICSP, In-Circuit SerialProgramming) chỉ dùng 2 chân

* Có chức năng POR (Power On Reset), PWRT (Power-up Timer), OST(Oscillator Start-up Timer)

* Chức năng Watch-dog (WDT) làm việc với mạch dao động RC riêngtrong IC

* Có mode bảo vệ mã (Code Protection)

* Có mode Sleep dùng tiết kiệm điện năng khi ở trạng thái chờ.

* Có nhiều tùy chọn cho mạch dao động tạo xung nhịp chính.

* Làm việc với mức nguồn nuôi trong khoảng 2V đến 5.5V

Hình 1: Cho thấy công dụng của các chân trên IC.

Trong hình này:

* OSC1/CLKIN là chân ngả vào của mạch dao động thạch anh Định tầncho xung nhịp và cũng là một ngả vào của mạch tạo xung nhịp.

* OSC2/CLKOUT là chân ngả ra của mạch dao động thạch anh và làngả ra của xung nhịp

* /MCLR (Master Clear) là chân Reset, tác dụng của lệnh Reset là trảchương trình về địa chỉ 0000h Lệnh tác dụng ở mức áp thấp

* RA0, RA1, RA2, RA3, là các chân xuất nhập của bến cảng Port A

* RA4/TOCKI là chân đa nhiệm, vừa làm chân xuất nhập của Port A vàlại là chân lấy xung cho thanh đếm của đồng hồ Timer 0 (ở chân này cócực Drain để hở)

* RB0/INT là chân đa nhiệm, vừa làm chân xuất nhập của Port B và lại

là chân phát động theo ngắt ngoài Các chân của Port B có thể đượclập trình để có trở kháng lớn dùng để làm ngả vào, nhập trạng tháingoài vào PIC

* RB1, RB2, RB3, là các chân xuất nhập của bến cảng Port B

* RB4, RB5, là các chân xuất nhập của Port B và phát động ngắt theo

sự thay đổi trên các chân này

* RB6, là 1 chân xuất nhập của Port B và phát động ngắt theo sự thayđổi trên chân này Nó còn có thể lập trình để dùng chân này phát xungnhịp dùng cho công năng truyền dữ liệu nối tiếp

* RB7, là 1 chân xuất nhập của Port B và phát động ngắt theo sự thayđổi trên chân này Nó còn có thể lập trình để dùng chân này trao đổi dữliệu dùng cho công năng truyền dữ liệu nối tiếp

* VSS là chân nối masse để lấy dòng (ở đây là dòng điện tử)

* VDD là chân nối vào đường nguồn dương (từ 2V đến 5.5V)

Hình 2: Hình vẽ cho thấy các khối chức năng trong PIC16F84A

Flash Program Memory có dung lượng 1024 thanh nhớ, loại rộng 14

bit (1Kx14) Ở đây Bạn cất giữ các mã lệnh của chượng trình nguồn.Các mã lệnh được truy cập theo mã địa chỉ có trong thanh ghi PC(Program Counter) Mã lệnh xuất ra trên thanh ghi Instruction Register

Thanh ghi Program Counter dùng ghi các địa chỉ của mã lệnh của bộ

nhớ Flash ROM Trong hoạt động, khi dùng lệnh nhẩy đến các chượngtrình con, thì địa chỉ hiện tại sẽ được tạm thời cho cất giữ trong cácthanh ghi ngăn xếp, ở đây chiều xâu ngăn xếp chỉ có 8 lớp (8 LevelStack)

Ngăn xếp 8 Level Stack dùng lưu giữ các mã địa chỉ của chượng trình

chính khi trong chượng trình có dùng lệnh nhẩy Địa chỉ cất vào ngănxếp có thể hiểu như dùng lệnh Push và địa chỉ lấy ra từ ngăn xếp có thểhiểu như dùng lệnh Pop

Instruction Register là thanh ghi mã lệnh, ở ngả ra, mã lệnh có thể

chuyển đến khối giải mã Instruction Decode & Control để tạo ra lệnhđiều khiển Hay chuyển đến khối xử lý địa chỉ đa kênh AddressMultiplex để truy cập các thanh nhớ trong bộ nhớ RAM (File Register)

Instruction Decode & Control là khối giải mã, xác đ?nh tính năng điều

khiển trong câu lệnh, nó tác dụng vào khối đ?nh trạng thái cho IC Khốinày gồm có các chức năng: Power-up Timer, Oscillator Start-up Timer,Power-on Reset, Watchdog Timer

Power-up Timer dùng kích hoạt IC theo đồng hồ Timer.

Oscillator Start-up Timer dùng kích hoạt mạch dao động theo đồng hồ

Timer

Power-on Reset dùng “phục nguyên” các thanh ghi trong PIC khi nó

mới được cấp nguồn

Watchdog Timer dùng vào ra mode “Chó giữ nhà” theo đồng hồ Timer,

một tính năng dùng tiết kiệm điện

Timing Generation là khối tạo ra xung nhịp chính, tần số của xung nhịp

thượng đ?nh theo thạch anh PIC16F84A có thể hoạt động với xungnhịp 20MHz

Đồng hồ Timer 0 (TMR0) dùng một thanh đếm 8 bit để tạo ra chức

năng điều khiển theo thời gian Nó có thể đếm tối đa 256 xung nhịp, khithanh đếm đầy, bit báo tràn sẽ chuyển lên mức 1

Các bên cảng I/O Port (gồm Port A có 5 chân và Port B có 8 chân)

dùng xuất nhập dữ liệu Nhiều chân còn có tính đa nhiệm, nên ngoàicông năng xuất nhập dữ liệu nó còn có các công năng khác Như công

năng nhập xung đếm trên chân RA4/TOCKI, công năng ngắt trên chânRB0/INT…

Bộ nhớ dữ liệu EEPROM Data Memory, đây là bộ nhớ xóa ghi được

trên 1 triệu lần, EEPROM có 64 thanh nhớ, với độ rộng 8 bit (1 byte)

Để truy cập dữ liệu trong các thanh nhớ, mã địa chỉ sẽ chuyển vào

thanh ghi EEADR và dữ liệu xuất nhập trên thanh ghi EEDATA.

Bộ nhớ RAM File Register, đây là bộ nhớ RAM có 68 thanh nhớ, với

độ rộng 8 bit, trong đó có 12 thanh nhớ chuyên dụng (SFR, SpecialFunction Register), các thanh nhớ còn lại được dùng làm thanh nhớphổ dụng (GPR, General Purpose Register) Các thanh nhớ chuyêndụng xác đ?nh hoạt động của IC, các thanh nhớ phổ dụng dùng làmthanh nhớ tạm Khi IC mất nguồn, các dữ liệu trong các thanh nhớ RAMđều bị xóa sạch Ngượi ta truy cập dữ liệu trong các thanh nhớ củaRAM với bó nối mã địa chỉ RAM Addr (7 đ?ờng) và xuất nhập dữ liệutrên bó nối Data Bus (8 đường)

Thanh ghi FSR (File Select Register) dùng truy tìm dữ liệu theo mã địa

chỉ gián tiếp (Indirect Address), dùng bó nối Indirect Addr (7 đ?ờng)

Thanh ghi STATUS (Status Register) dùng chọn đ?nh các điều kiện

lvievj cho IC

MUX (Multiplex) là khối xử lý đa nhiệm, nó cung cấp mã cho khối tính

toán ALU

ALU (Arithmetic & Logic Unit) là khối thực hiện các phép toán số học

và logic Không có bộ phận này, IC không được gọi là IC máy tính

Thanh ghi W reg (Work Register) là thanh ghi công

tác, nó cất giữ các kết quả của khối toán ALU.

Hình 3: Tìm hiệu bộ nhớ Flash Program Memory (tức bộ nhớ EEPROM).

Sau đây chúng ta tìm hiểu cấu trúc các thanh ghi, bộ nhớ trongPIC16F84A:

Flash Memory được dùng để lưu giữ các mã lệnh của chương trình nguồn Ở

đây 1 Word là 14 bit Nó có 1024 thanh nhớ ( QUEN GỌI LÀ 1K WORD ) K HI IC BỊ MẤT NGUỒN , CÁC DỮ LIỆU CẤT TRONG CÁC THANH NHỚ SẼ KHÔNG BỊ XÓA MẤT S Ố

LẦN XÓA GHI CỦA LOẠI BỘ NHỚ NÀY KHÔNG QUÁ 1000 LẦN C HÚNG TA BIẾT MỖI THANH NHỚ SẼ ĐƯỢC XÁC Đ ? NH THEO MỘT MÃ ĐỊA CHỈ Đ ỊA CHỈ KHỞI ĐẦU LÀ 0000 H

Ngươi ta tổ chức các thanh nhớ trong bộ nhớ Flash ROM như sau:

Thanh nhớ có địa chỉ 0000h (Reset Vector) là vị trí nhẩy đến của chức năng Reset Khi IC vừa được cấp điện, hay do tác dụng của công năng Watch-dog và bất cứ lý do nào khác, tác dụng Reset sẽ cho chương trình khởi đầu trở lại từ địa chỉ 0000h.

Thanh nhớ 0004h (Interrupt Vector) dùng cho chức năng ngắt Khi dùng ngắt theo Timer 0, khi thanh đếm tràn, bit báo tràn chuyển lên mức 1, chương trình sẽ nhẩy về địa chỉ này Tác dụng của các ngắt ngoài cũng khiến chương trình nhẩy đến địa chỉ 0004h này.

Thanh ghi 2007h (Configuration word) dùng để xác đ?nh hoạt động cơ bản của PIC, trong vùng này có các bit dùng xác đ?nh cho mode Power-up Timer, xác đ?nh cho mode Watch-dog Timer cũng dùng để chọn đ?nh điều kiện làm việc của mạch dao động Các thanh nhớ bên trên vùng này (Test/Configuration Memory Space) đã được dùng cho công năng “CÀI ĐẶT CHƯƠNG TRÌNH ” VÀO BỘ NHỚ B ẠN KHÔNG THỂ TRUY CẬP ĐƯỢC CÁC THANH NHỚ TRONG VÙNG NHỚ NÀY

Bộ nhớ EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only

Memory) Đây là loại bộ nhớ ROM xóa ghi bằng mức áp cao Vpp, nên nội dung ghi trong các thanh nhớ sẽ không bị xóa dùng IC không được cấp điện Các thanh nhớ này có thể cho xóa ghi lại nhiều lần, dung

lương của bộ nhớ là 64 byte (tức có 64 thanh nhớ), số lần xóa ghi bịhạn chế khoảng 1 triệu lần Vì lý do này, bộ nhớ EEPROM không đượcdùng làm bộ nhớ tạm thời như RAM (cần số lần xóa ghi không giớihạn), bộ nhớ EEPROM chỉ được dùng để ghi các dữ liệu ít phải thayđổi Dữ liệu ghi trong bộ nhớ này có thể tồn tại đến trên 40 năm

Hình 4: Tìm hiểu bộ nhớ SRAM

 Các thanh nhớ của bộ nhớ File Register của RAM (Random AccessMemory) Ở đây, ngươi ta dùng cách chuyển dãi nhớ ( chuyển bank)cho bộ nhớ này Mỗi dãi nhớ có dung lương là 80 byte (80 thanh nhớvới mã địa chỉ là 00h đến 4fh) Trong IC vi điều khiển đ?n phiến

PIC16F84A có 2 dãi nhớ ( CÓ HAI BANK , BANK 0 VÀ BANK 1) B Ộ NHỚ NÀY CHIA RA LÀM 2 PHẦN :

Ở PHẦN ĐẦU , NGƯƠI TA LẤY 12 BYTE ( TỨC 12 THANH NHỚ CÓ ĐỊA CHỈ TỪ

00 H ĐẾN 0 BH ) CỦA MỖI DÃI DÙNG LÀM CÁC THANH NHỚ ĐẶC DỤNG (SFR,

S PECIAL F UNCTION R EGISTER ) VÀ DÙNG NÓ ĐỂ ĐẶT BIT 0/1 XÁC Đ ? NH CÁC TRẠNG THÁI VẬN HÀNH CỦA PIC Đ? NH ĐIỀU KIỆN CHO VIỆC XUẤT NHẬP TRÊN CÁC BẾN CẢNG VÀ CÒN Đ ? NH CÁC ĐIỀU KIỆN KHÁC NỮA

C Ó 16 THANH GHI KHÁC NHAU TRONG VÙNG CHỨA CÁC THANH GHI ĐẶC DỤNG (11 THANH TRONG BANK 0 VÀ 5 THANH TRONG BANK 1) N ỘI DUNG TRONG MỖI THANH GHI NÀY DÙNG QUẢN LÝ SỰ VẬN HÀNH CỦA PIC M ẶC

DÙ CÓ TỔNG CỘNG 24 THANH GHI LƯU TRỮ ( FILE REGISTER ), NHƯNG 7

TRONG CHÚNG NẰM CHUNG TRONG CẢ HAI BANK

C ÒN LẠI 68 BYTE ( TỨC 68 THANH NHỚ , CÓ ĐỊA CHỈ TỪ 0 CH ĐẾN 4 FH ), TỪ BYTE THỨ 13 TRỞ LÊN , ĐƯỢC GỌI LÀ CÁC THANH GHI PHỔ DỤNG (GPR,

G ENERAL P URPOSE R EGISTER ), NÓ ĐƯỢC DÙNG NHƯ CÁC THANH NHỚ TAM THỜI DÙNG GHI CÁC KẾT QUẢ , CÁC DỮ LIỆU KHI CHƯƠNG TRÌNH ĐANG CHẠY

Nội dung ghi trong các thanh ghi phổ dụng GPR đều giống nhau trong

cả hai dãi, do vậy việc dùng bit để chuyển bank 0 hay bank 1 cũng chỉdùng được có 68 byte mà thôi (tức có 68 thanh nhớ thôi) Chúng ta biết,

nội dung trong các thanh ghi phổ dụng sẽ bị xóa hết khi IC không được cấp điện Với các thanh ghi này, số lần xóa ghi là không hạn chế.

Mỗi thanh nhớ đặc dụng SFR đều có các công năng chuyên dùng nhưsau:

INDF: Data memory contents by indirect addressing Nội dung dữ liệu

trong bộ nhớ xác đ?nh theo địa chỉ gián tiếp

TMR0: Timer counter Thanh đếm của 8 bit của đồ NG HỒ T IMER 0.

PCL: Low order 8 bits of program counter 8 bit thấp trong thanh ghi

Program counter

STATUS: Flag of calculation result Các bit cờ dùng cho các phép toán.

FSR: Indirect data memory address pointer Thanh ghi con trỏ chỉ dữ

liệu trong bộ nhớ theo mã địa chỉ gián tiếp

PORT A: PORT A DATA I/O Gồm 5 bit thấp dùng xác lập trạng thái bit

PCLATH: Write buffer for upper 5 bits of the program counter Thanh

ghi đệm dùng ghi 5 bit cao dùng cho thanh ghi PC

INTCON: Interruption control Gồm 8 bit dùng xác đ?nh tính năng ngắt OPTIN_REG: Mode set Gồm 8 bit dùng khai báo các mode cho PIC.

TRISA: Mode set for PORTA Thanh ghi 5 bit dùng xác đ?nh hương

chuyển dữ liệu cho Port A

TRISB: Mode set for PORTB Thanh ghi 8 bit dùng xác đ?nh hương dữ

liệu cho Port B

EECON1: Control Register for EEPROM Thanh ghi điều khiển việc ghi

đọc cho bộ nhớ EEPROM

EECON2: Write protection Register for EEPROM Thanh ghi 2 dùng

điều khiển bộ nhớ EEPROM

Hình 5:

Hình 6: Thanh ghi STAUS

Các bit dùng để chọn dãi nhớ Bank 0 hay Bank 1.

Khi xác lập trị 00 là chọn các thanh nhớ ở dãi 0 (Bank 0 có địa chỉ 00h – 7fh)

Khi xác lập trị 01 là chọn các thanh nhớ ở dãi 1 (Bank 1 có địa chỉ80h – ffh)

Mỗi dãi nhớ có 128 byte (thanh nhớ) Trong PIC16F84A chỉ dùng bit

RP0, bit RP1 luôn đặt ở BIT 0

B IT 4: /TO: Time-out bit.

Bit báo thoát ra trạng thái Power-up, trạng thái Watch-dog, trạng thái Sleep.

Được xác lập ở mức 1, sau Power-up, dùng lệnh CLRWDThay lệnh SLEEP

Được xác lập ở mức 0, Khi thoát ra trạng thái WDT

Bit 3: /PD: Power-down bit

Bit báo trạng thái giảm mức nguồn.

Được xác lập ở mức 1, sau Power-down hay sau lệnhCLRWDT

Được xác lập ở mức 0, sau chấp hành câu lệnh SLEEP

Bit 2: Z: Zero bit

Bit báo trạng thái 0

Được xác lập ở mức 1, khi ở khối toán cho kết quả là 0

Được xác lập ở mức 0, khi kết quả ở khối toán khác 0

Bit 1: DC: Digit carry/-borrow bit (for ADDWF and ADDLW

instructions)

(For borrow the polarity is reversed)

Bit xác lập trạng thái tràn trong phép toán cộng số (Trong câu lệnh

Được xác lập ở mức 1, khi xuất hiện tràn số ở bit thấp thứ 4 Được xác lập ở mức 0, khi không có số tràn ở bit thấp thứ 4

Bit 0: C: Carry/-borrow bit (for ADDWF and ADDLW

instructions)

Bit xác lập trạng thái tràn trong phép toán cộng (Trong câu lệnh ADDWF

và ADDLW) hay số mượn trong phép toán trừ.

Được xác lập ở mức 1, khi xuất hiện tràn số ở thanh ghi Được xác lập ở mức 0, khi không có số tràn ở thanh ghi

Hình 7: Thanh ghi OPTION

Hãy tìm hiểu ý nghĩa của từng bit trong thanh ghi OPTION-REG (có địachỉ là 81h)

Bit 7: -RBPU: PORT B Pull-up Enable bit

Bit xác đ?nh trạng thái treo của cảng Port B.

Được xác lập ở mức 1, không cho treo các chân ở cảng PortB.

Được xác lập ở mức 0, cho treo các chân của cảng Port B

Bit 6: INTEDG: Interrupt Edge Select bit

Bit dùng chọn cạnh của xung dùng cho chức năng ngắt.

Được xác lập ở mức 1, phát động ngắt bằng cạnh lên củaxung trên chân RB0/INT

Được xác lập ở mức 0, phát động ngắt bằng cạnh xuống củaxung trên chân RB0/INT

Bit 5: T0CS: TMR0 Clock Source Select bit

Bit chọn nguồn xung cho mạch điện đồng hồ Timer 0

Được xác lập ở mức 1, mạch đồng hồ làm việc với xung vàotrên chân RA4/T0CKI

Được xác lập ở mức 0, khi mạch điện đồng hồ dùng xung nội

Bit 4: T0SE: TMR0 Source Edge Select bit

Bit chọn cạnh của nguồn xung lấy vào mạch đếm của mạch điện đồng

Bit 3: PSA: Prescaler Assignment bit

Bit xác đ?nh tính năng chọn đ?nh trược cho mạch điện Watch-dog và mạch điện đồng hồ Timer 0.

Được xác lập ở mức 1, cho xác lập trược với mạch điện WDT(Watch-dog)

Được xác lập ở mức 0, cho xác lập trược với mạch điệnTMR0 (Timer 0)

Bit 2-0: PS2:PS0: Prescaler Rate Select bits

Các bit dùng chọn tốc độ cho Timer 0 và Watch-dog.

Trị của 3 bit Tốc độ VỚI TMR0 T ỐC ĐỘ CỦA WDT