thiết kế mạch thu thập số liệu 8 kênh sử dụng họ vi điều khiển mcs – 51

Trong thời gian thực tập vừa qua em được giao đề tài "Tính toán thiết kế hệ thu thập số liệu 8 kênh sử dụng họ vi điều khiển và truyền số liệu lên máy tính" Được sự hướng dẫn tận tình c

Thiết kế mạch thu thập số liệu 8 kênh sử dụng

họ vi điều khiển MCS – 51

NHIỆM Vễ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tờn ……….

Khoỏ ……… Khoa ………

Ngành học ………

1 Đầu đề thiết kế: ………

………

………

………

………

………

2 Cỏc số liệu ban đầu : ………

………

………

………

………

………

3 Nội dung thuyết minh và tớnh toỏn: ………

………

………

………

Bộ giáo dục và đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội *** -Cộng hoà x hội chủ nghĩa việt nam ã Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

………

4 Cỏc bản vẽ đồ thị ( ghi rừ cỏc loại bản vẽ về kích thước cỏc bản vẽ): ………

………

………

………

………

………

5 Cỏn bộ hướng dẫn: Phần Họ tờn cỏn bộ ………

………

………

………

………

………

6 Ngày giao nhiệm vụ thiết kế ………

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ ………

Chủ nhiệm bộ môn

(Ký, Ghi rõ họ tên)

Cán bộ hướng dẫn

(Ký, Ghi rõ họ tên)

Học sinh đ hoàn thành ã

(và nộp toàn bộ bản thiết kế cho Khoa)

Ngày tháng năm

(Ký, Ghi rõ họ tên)

Lời nói đầu

Với sự tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật đặc biệt là trong ngành điện tử trong việc chế tạo các vi mạch điện tử, mạch vi xử lý đã tạo một bước ngoặt quan trọng đối với sự phát triển của khoa học

Việc phát triển công nghiệp hoá, hiện đại hoá là nhiệm vụ quan trọng hàng đầu đối với bất kỳ một quốc gia nào trong việc xây dựng và phát triển đất nước Việc ứng dụng các thiết bị đo và hệ thống đo lường có sử dụng vi điện tử, vi xử

lý và máy tính ngày càng có hiệu quả Có thể tạo ra các hệ thống thông minh từ các bộ µP, µC Điều này cho phép các kỹ sư đo lường và tin học công nghiệp có trong tay một công cụ mạnh để thu thập và xử lý thông tin, điều khiển tự động các quá trình sản xuất Một hệ vi xử lý tối đa không có giới hạn về số lượng thành phần, chức năng thực hiện và quy mô ứng dụng Vấn đề đặt ra đối với một thiết kế là tổ chức phần cứng phải tối thiểu thành phần nhằm tăng tốc độ, giảm giá thành và tăng độ tin cậy Phải xây dựng được phần mềm điều khiển thật tối

ưu nhằm tăng khả năng linh hoạt và mềm dẻo trong xử lý, gia công và biến đổi tín hiệu mà hệ phải thực hiện

Trong thời gian thực tập vừa qua em được giao đề tài "Tính toán thiết kế

hệ thu thập số liệu 8 kênh sử dụng họ vi điều khiển và truyền số liệu lên máy tính"

Được sự hướng dẫn tận tình của các thầy giáo hướng dẫn, các cán bộ nơi thực tập và tạo điều kiện thuận lợi của bộ môn cùng với sự nỗ lực của bản thân

em đã làm được một số phần của bản đồ án Em rất mong được sự chỉ dẫn thêm của các thầy để em có thể hoàn thiện bản đồ án này

Nội dung đồ án gồm những phần sau:

Phần II: CƠ SỞ KIẾN THỨC

Chương I : các phương pháp đo một số đại lượng không điệnChương II : Họ vi điều khiển MCS – 51

PHẦN III : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ.

Phần i Nhiệm vụ thư

Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, việc áp dụng những thành tựu khoa học vào trong đời sống và sản xuất ngày càng nhiều Hiện nay trong các nhà máy xí nghiệp việc tự động hoá các quá trình sản xuất, tự động hoá các thiết bị điều khiển là một vấn đề hết sức quan trọng Trong các thiết bị

tự động muốn điều khiển một quá trình nào đó một cách tối ưu thì nhất thiết phải

có các thiết bị đo, chính nhờ các thiết bị đo người ta có thể kiểm soát được các thông số của hệ thống mà từ đó đưa ra các tín hiệu điều khiển nhằm làm cho hệ thống hoạt động ổn định

Trước đây khi ngành vật liệu chưa tìm ra các vật liệu mới, thì các dụng cụ

đo thường được làm bằng cơ có độ chính xác không cao, dải đo hẹp, không làm việc được trong các môi trường đòi hỏi độ bền cơ học cao Khi ngành vật liệu tìm ra được các vật liệu mới, công nghệ chế tạo phát triển đã có thể tạo ra các thiết bị đo thông minh, có độ chính cao, làm việc được trong các môi trường khắc nghiệt như : đo nhiệt độ lò nung, đo nồng độ các chất hoá học, đo áp suất cao … Nhờ các thiết bị đo thông minh này người ta có thể kiểm soát các thông

số của hệ thống một cách chặt chẽ

Khi khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển việc đo không chỉ là biết giá trị của đại lượng cần đo mà những giá trị này còn là những thông tin cần được lưu trữ và được xử lý Để cho quá trình thu thập các thông tin đo một cách tự động hiện nay người ta gắn vào các thiết bị đo các bộ vi điều khiển nhằm điều khiển các quá trình đo, xử lý và truyền dữ liệu lên máy tính hoặc đưa sang các hệ thống khác

Theo như yêu cầu của bài toán đặt ra là xây dưng một hệ thống đo, thu thập nhiệt độ trên tua bin của máy phát điện Với 8 kênh đo nhiệt độ ở những vị

trí khác nhau và những dải nhiệt độ khác nhau thì việc sử dụng một bộ vi điều khiển nào để điều khiển trong hệ là một điều cần thiết vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ xử lý của hệ thống Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều họ vi điều khiển như : MCS - 51, 68HC11, PIC, AVR… vì vậy việc lựa chọn một bộ vi điều khiển cho hệ thống cần phải có giá thành rẻ nhưng vẫn đáp ứng được yêu cầu của bài toán tối ưu Ở đây ta sử dụng bộ vi điều khiển 8051 là đủ để điều khiển hệ thống hoạt động tốt

Trong hệ thống đo ngoài bộ vi điều khiển 8051 ta còn sử dụng các vi mạch điện tử và các thiết bị khác như : Mạch chuyển đổi tương tự - sè 12 bit ICL7109 có độ chính xác cao, mạch giải mã địa chỉ 74LS138, mạch dồn kênh HEF4051, các cổng logic (AND) các phần tử cơ bản (điện trở, điện dung, tinh thể thạch anh), các IC thuật toán, các thiết bị cảm biến, cổng truyền tin theo chuẩn RS232…

Từ các thiết bị trên ta có thể xây dựng một hệ đo và thu thập số liệu với phần tử trung tâm là bộ vi điều khiển 8051 để điều khiển hoạt động của cả mạch Trong hệ thống này mọi hoạt động của hệ đều do bé vi điều khiển quản lý từ việc ra lệnh cho thiết bị đo lấy số liệu đến việc truyền và xử lý các số liệu này

Số liệu đo được từ sensor được đưa qua bộ chuẩn hoá để chuẩn hóa tín hiệu Tín hiệu tương tự này được đưa qua bé chuyển đổi tương tự - sè (ADC) để chuyển đổi thành tín hiệu số và đưa vào vi điều khiển Vi điều khiển sẽ đọc số liệu này, nhân chia số liệu và đưa ra hiển thị trên LED đồng thời gửi số liệu đó lên máy tính để lưu trữ

Phần II

Cơ sở kiến thức Chương I các phương pháp đo nhiệt độ

I Khái quát.

Trong tất cả các đại lượng vật lý, nhiệt độ là một trong những đại lượng được quan tâm nhiều nhất Đó là vì nhiệt độ có vai trò quyết định trong nhiều tính chất của vật chất Một trong những đặc điểm tác động của nhiệt độ là làm thay đổi một cách liên tục các đại lượng chịu sự thay đổi của nó Bởi vậy trong nghiên cứu khoa học, trong công nghiệp và trong đời sống hàng ngày việc đo nhiệt độ là điều rất cần thiết

Đối với việc đo nhiệt độ lại có rất nhiều phương pháp đo khác nhau Trong đó có một số phương pháp đo chính sau:

- Phương pháp quang dựa trên sự phân bố phổ bức xạ nhiệt độ do dao động nhiệt (Hiệu ứng Doppler)

- Phương pháp cơ dựa trên sự giãn nở của vật rắn, của chất lỏng hoặc chất khí (Với áp suất không đổi) hoặc dựa trên tốc độ âm.

- Phương pháp điện dựa trên sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ, hiệu ứng Seebeck hoặc dựa trên sự thay đổi tần số dao động của thạch anh

Người ta thường chia làm 3 dải nhiệt độ đo: nhiệt độ thấp, trung bình và cao

Dải nhiệt độ thấp từ -2730C ÷ 1000 0C Nó thường được đo bằng các dụng cụ nh nhiệt điện trở, bán dẫn, phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân

Dải nhiệt độ trung bình từ 1000 0C ÷ 3000 0C Nó thường được đo bằng các dụng chụ được chế tạo từ các vật liệu có độ chịu nhiệt cao, hoả quang kế, bức xạ và phương pháp cường độ sáng

Dải nhiệt độ cao từ 3000 0C ÷ 100.000 0C Đây là dải nhiệt độ đòi hỏi các thiết bị đo phải có độ chịu nhiệt tốt nhưng có độ chính xác chỉ cần tương đối Thông thường ta dùng hoả quang kế màu sắc và phổ quang kế

Để đo nhiệt độ người ta chia làm 2 loại phương pháp đo: Phương pháp đo tiếp xúc và phương pháp đo không tiếp xúc Phương pháp đo tiếp xúc thường dùng với dải nhiệt độ thấp và trung bình còn phương pháp đo không tiếp xúc dùng với dải nhiệt độ cao

Việc đo nhiệt độ được tiến hành nhờ một số các dụng cụ đo nh:

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội t trang 8

t

2

b a

- Nguyên lý làm việc: Cặp nhiệt điện làm việc dựa trên hiện tượng nhiệt điện Nếu hai dây dẫn khác nhau nối nlại với nhau tại hai điểm và một trong hai điểm đó được đốt nóng thì trong mạch đó xuất hiện một dòng điện gây bởi sức điện động gọi là sức điện động nhiệt điện.

Khi t1=t2 thì Va=Vb dẫn đến Uab = 0, ET = 0

Khi t1 ≠ t2 thì Va ≠ Vb lúc đó ET = f(t1) – f(t2)

Nếu t2 = const thì ET = f(t1) + C

- Yêu cầu đối với vật liệu chế tạo cặp nhiệt điện:

+ độ dẫn điện tốt và phải có trị số sức điện động lớn

+ Suất điện động nhiệt điện phải lớn

+ Độ bền hóa học và cơ học với nhiệt độ phải cao

+ Điện dẫn lớn và hệ sô nhiệt độ của điện trở bé

+ Tính chất nhiệt điện không thay đổi

+ Quan hệ giữa sức điện động ET và nhiệt độ T phải là hàm đơn trị

+ Cấu tạo và thành phần kim loại phải ổn định, đồng nhất

Việc sử dụng cặp nhiệt độ có nhiều lợi thế: Kích thước cặp nhiệt độ nhỏ nên có thể đo được nhiệt độ của từng điểm của đối tượng nghiên cứu Cặp nhiệt

độ cung cấp suất điện động nên khi đo không cần có dòng điện chạy qua và do vậy không có hiệu ứng đốt nóng

Tuy nhiên nó cũng có một số điểm bất lợi: Phải biết trước nhiệt độ so sánh Tref và do vậy sai số của Tref gây nên sai số Suất điện động của cặp nhiệt điện trong dải nhiệt độ rộng là hàm không tuyến tính của Tc Bảng sau đây giới thiệu một sô loại cặp nhiệt điện thông dụng:

Tên cặp nhiệt điện

Giới hạn nhiệt độ trên

nhiệt điện với

100OC : mV

Đo lâu dài

Đo ngắn hạnPlatin-platin Rôdi (90%Pt, 10% Rh)

6003503501800

17501300

800500500200

0,644,10

6,954,754,151,33Bảng1.1 : Mét số cặp nhiệt điện

- Độ nhạy nhiệt của cặp nhiệt điện ở nhiệt độ TC được xác định theo biểu

thức sau:

dTc

dE ) Tc (

Trong đó S là hàm của nhiệt độ và có đơn vị là µV/OC

- Nguyên nhân chủ yếu gây sai số đối với cặp nhiệt điện

Sai sè do nhiệt độ đầu tự do thay đổi Khi khắc độ thì đầu tự do được đặt

ở nhiệt độ 00C nhưng trong thực tế đầu tự do đặt trong môi trường có nhiệt độ khác 0

Sai sè do sù thay đổi điện trở của đường dây

Sai sè do đặt cặp nhiệt điện không đúng vị trí cần đo, không đúng hướng

và diện tích tiếp xúc của cặp nhiệt vơi đối tượng đo quá nhỏ

b.Nhiệt điện trở:

Nhiệt điện trở là chuyển đổi có điện trở thay đổi theo nhiệt độ tác động vào nó Tùy theo tác dụng nhiệt của dòng điện cung cấp chạy quanhiệt điện trở

mà người ta phân ra: nhiệt điện trở đốt nóng và nhiệt điện trở không đốt nóng

Trong nhiệt điện trở không đốt nóng dòng điện chạy qua rất nhỏ không làm tăng (hoặc tăng rất Ýt) nhiệt độ của điện trở và nhiệt độ của nó bằng nhiệt

Nhiệt điện trở đốt nóng thì dòng điện chạy qua rất lớn làm nhiệt độ của nó tăng lên cao hơn nhiệt độ cần đo nên có sự tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh Yêu cầu đối với vật liệu là có hệ số nhiệt độ lớn, có độ bền hóa học khi có tác dụng của môi trường, khó chảy.

b.1 Nhiệt điện trở dây

Chuyển đổi nhiệt điện trở dây thông thường được chế tạo từ đồng, platin

và Niken đường kính dây từ 0,02 ÷ 0,06 mm với chiều dài từ 5 ÷ 20 mm

R0: Điện trở chuyển đổi ở 0 0C

Nếu không biết giá trị của R0 thì ta có thể dùng công thức:

RT2 = RT1(τ - t2)/(τ + t1)

RT2, RT1 là điện trở ứng với nhiệt độ T2 và T1

τ = 1/α là hằng số phụ thuộc vào từng loại vật liệu τ = 234 đối với đồng

- Nhiệt điện trở Platin

Platin có thể chịu được đến nhiệt độ 1200 0C mà không bị ô xi hóa hoặc nóng chảy

Phương trình đặc trưng: RT=R0(1 + At + Bt2) ở nhiệt độ 0 0C÷ 660

Niken có thể sử dụng để đo đến nhiệt độ: 3000C ở nhiệt độ cao hơn thì quan hệ RT = f(t) không đơn trị.

RT = A.eβ/T.Trong đó:

A: Hằng số phụ thuộc vào tính chất vật lý của chất bán dẫn, kích

thước và hình dáng của nhiệt điện trở

β: Hằng số phụ thuộc vào tính chất vật lý của chất bán dẫn

T: Nhiệt độ tuyệt đối

e: Cơ số logarit tự nhiên

Hệ số nhiệt độ α của chất bán dẫn mang dấu âm và có giá trị 0,02 ÷ 0,08 1/OC điện trở suất lớn do đó kích thước nhỏ

 ứng của chuyển đổi nhiệt điện trở dùng để đo nhiệt độ, đo các đại lượng không điện nh đo di chuyển, đo áp suất và dùng để phân tích thành phần, nồng

độ của một số hợp chất và chất khí

c.Các IC đo nhiệt độ

IC đo nhiệt độ là một mạch tích hợp nhận tín hiệu nhiệt độ chuyển thành tiná hiệu điện dưới dạng điện áp dựa vào đặc tính rất nhạy cảm của bán dẫn với nhiệt độ để tạo ra điện áp hoặc dòng điện tỷ lệ với nhiệt độ tuyệt đối Đo tín hiệu điện ta biết được giá tri của nhiệt độ cần đo Sau đây là thông số của một số loại IC dùng để đo nhiệt độ

Chương II

Họ vi điều khiển MCS-51 II.1 Giới thiệu họ họ vi điều khiển MCS-51

Họ vi điều khiển MCS-51 là họ vi điều khiển 8 bit được sử dụng phổ biến nhất của hãng Intel trên thị trường thế giới.Sau đây là bảng tổng kết về kiến trúc

gọi

Công nghệ

ROM trong

ROM ngoài

RAM trong

RAM ngoài

Timer Counter

có

64 KByte

128 Byte

128 Byte

128 Byte

256 Byte

256 Byte

64 KByte

128 Byte

64 KByte

128 Byte

64

Phần lớn các vi điều khiển trong họ MCS-51 được đóng vỏ theo kiểu 2 hàng (PDIP) với tổng cộng 40 chân, một số khác được đóng vỏ theo kiểu hình vuông với 44 chân Chip 8051 có các đặc trưng sau:

• 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit

• Giao tiếp nối tiếp

• Xử lý bit (thao tác trên từng bit riêng rẽ)

• 210 vị trí nhớ được định địa chỉ, mỗi vị trí 1 bit

• 4µs cho hoạt động nhân hoặc chia

Ngoài ra nú cũn được thiết kế với logic tĩnh cho phộp hoạt động cú tần số giảm suống 0 và hỗ trợ 2 chế độ tiết kiệm năng lượng được lựa chọn bằng phần mềm.

Chế độ nghỉ dừng CPU trong khi vẫn cho phộp Ram và cỏc bộ định thời, đếm, cổng nối tiếp và cỏc hệ thống ngắt tiếp tục hoạt động

Chế độ nguồn giảm duy trỡ nội dung của Ram nhưng khụng cho mạch dao động cung cấp xung clock nhằm vụ hiệu húa cỏc hoạt động của chip cho đến khi

cú reset cứng tiếp theo

Sau đõy là 3 loại cấu hỡnh chõn ra của IC 8051

Sơ đồ chân của 8051

II.2 Cấu trúc phần cứng họ vi điều khiển MCS-51

Khối xử lý trung tâm

 Thanh ghi chứa Acc

 Thanh ghi chứa phụ B

 Ram trong

 Con trỏ ngăn xếp SP (Stack Pointer ) còng nh con trỏ dữ liệu để định địa chỉ bộ nhớ ngoài.

 Bộ đếm chương trình PC (Program Counter)

 Bộ giải mã lệnh

 Bộ điều khiển thời gian và logic

 Thanh ghi đặc biệt SFR(Special Function Register)

 Thanh ghi số liệu

 Thanh ghi từ trạng thái PSW

 Hai bộ địng thời/ bộ đếm (Timer/Counter ) với các chế độ hoạt động khác nhau để giúp việc định thời gian hay đếm các sự kiện, định tốc độ Baud cho cổng nối tiếp

 Một cổng nối tiếp bao gồm: giao diện truyền tin nối tiếp SCI có khả năng phát hay nhận một byte thông tin theo cách truyền tuần tự từng bit Giao diện giao tiếp nối tiếp với thiết bị ngoại vi SPI, truyền tin nối tiếp với thiết bị ngoại vi

 Có 4 cổng vào/ra song song

 Hệ thống điêug khiển ngắt với 5 nguồn ngắt

Bảng tóm tắt các chân và chức năng của nó

A0÷A7

II.3 Mô tả các chân

Họ vi điều khiển 8051 theo kiểu PDIP có tổng cộng 40 chân trong đó có 4

cổng vào ra song song: Cổng 0 (P0), cổng 1 (P1), cổng 2 (P2), cổng 3 (P3), các

chân cấp nguồn và các chân điều khiển các thiết bị ngoại vi khác

 Port 0:

Port 0 (các chân 32 ÷ 39 của 8951) là cổng có 2 công dông Trong các thiết kế nhỏ không dùng bộ nhớ ngoài thì nó có chức năng như các đường vào/ra Đối với các thiết kế lớn cần phải có bộ nhớ ngoài, cổng này trở thành bus địa chỉ và bus dữ liệu đa hợp

 Port 1:

Port 1(các chân 1 ÷ 8 của 8951) chỉ có tác dụng xuất/nhập Các chân được

ký hiệu P1.0, P1.1, p1.2, p1.7 có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần Port 1 không có chức năng khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoại vi

 Port 2:

Port 2 (các chân 21 ÷ 28 của 8951) là cổng có 2 công dụng, chúng được dùng như các đường xuất/nhập hoặc là byte địa chỉ cao của bus địa chỉ 16 bit cho các thiết kế có bộ nhớ chương trình ngoài hoặc các thiết kế có nhiều hơn256 byte bộ nhớ dữ liệu ngoài

 Port 3:

Port 3 (các chân 10 ÷ 17 của 8951) là cổng có 2 công dụng Khi không hoạt động xuất/nhập thì các chân của cổng 3 có nhiều chức năng riêng riêng biệt Bảng dưới đây liệt kê các chức năng của từng chân của cổng 3 :

 Chân cho phép bộ nhớ chương trình PSEN.

8051 cung cấp cho ta 4 tín hiệu điều khiển Bus Tín hiệu cho phép bộ nhớ

là tín hiệu đưa ra trên chân 29 đây là tín hiệu điều khiển cho phép ta truy xuất

bộ nhớ chương trình ngoài Chân này thường nối với chân cho phép xuất

Tín hiệu

ở mức logic 0 trong suốt thời gian tìm nạp lệnh Các mã nhị phân của chương trình hay mã lệnh được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu và được chốt vào thanh ghi lệnh IR để được giải mã Khi thực thi chương trình chứa ở ROM nội,

được duy trì ở mức không tích cực ( Mức 1)

 Chân cho phép chốt địa chỉ ALE.

8051 sử dụng chân 30, chân xuất tín hiệu cho phép chốt địa chỉ ALE

(Address Latch Enable) để giải đa hợp bus dữ liệu và bus địa chỉ Tín hiệu ALE

có tần số bằng 1/6 tần số của mạch dao động bên trong và có thể dùng làm xung

clock cho phần còn lại của hệ thống Nếu mạch dao động có tần số 12MHz, tín

hiệu ALE có tần số 2 MHz Chân ALE còn được dùng để nhận xung ngõ vào lập

trình cho EPROM trên chip 8051

Ngõ vào này có thể được nối với 5V (logic 1) hoặc GND (logic 0) Nếu chân này nối lên 5 V, 8051/8052 thực thi chương trình trong ROM nội Nếu chân này nối với GND (và PSEN cũng ở mức logic 0) thì chương trình cần thực thi chứa ở bộ nhớ ngoài Nếu chân ở logic 0 đối với 8051/8052, ROM nội bên trong chip bị vô hiệu hóa và chương trình thực thi chứa ở ROM ngoài đối với những loại không có ROM trong thì chân phải ở mức logic 0.

II.4 Cách tổ chức và truy cập bộ nhớ của 8051.

Bộ nhớ của 8051 nói riêng và họ MCS – 51 nói chung có khả năng định địa chỉ cho ô nhớ dữ liệu và ô nhớ chương trình đến 64 Kbytes và được chia làm

2 vùng bộ nhớ riêng biệt: Bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu

2.4.1 Bộ nhớ chương trình.

Bé vi điều khiển 8051 có thể định dịa chỉ bộ nhớ chương trình tới 64

Kbyte, bao gồm bộ nhớ ROM trong kích thước 4 Kbyte và bộ nhớ ROM ngoài

kích thước 64 Kbyte Nếu bộ vi điều khiển dùng ROM trong thì chân (External

Access) phải được treo cao, lúc này 4Kbyte ROM trong được coi là miền địa chỉ

thấp, miền địa chỉ cũn lại do ROM ngoài quản lý Nếu chương trỡnh đọc địa chỉ 000H đến 0FFFH thỡ sẽ đọc trực tiếp từ ROM trong, cũn lại địa chỉ 1000H đến FFFFH là đọc từ ROM ngoài Ta phải sử dụng 16 bit địa chỉ để truy cập bộ nhớ chương trỡnh ngoài Bộ vi điều khiển cú thể dựng toàn bộ bộ nhớ ROM ngoài 64Kbyte, lỳc này thỡ chõn được nối với đất (0V) và tất cả chương trỡnh được đọc

từ ROM ngoài Khi đọc bộ nhớ chương trỡnh bờn ngoài thỡ chõn (Program Strobe Enable) đưa ra cỏc xung đọc dựng cho bộ nhớ chương trỡnh bờn ngoài

Do vậy tớn hiệu chỉ cú tỏc dụng đối với ROM ngoài cũn đối với ROM trong thỡ chõn này khụng cú tỏc dụng Sau khi Reset CPU bắt đầu thực hiện từ địa chỉ 0000H, tiếp theo là đến vựng đặt cỏc ngắt của CPU từ địa chỉ 0003H đến 0023H Việc sử dụng ROM trong ( đối với những loại cú ROM trong) và ROM ngoài (đối với những hệ thống đũi hỏi phải mở rộng bộ nhớ) bằng cỏch sủ dụng chõn

để điều khiển

• Khi chõn nối với Vcc

Đối với những loại cú ROM trong 4KByte nh 8051 thỡ chương trỡnh thực hiện từ địa chỉ 0000H đến 0FFFH của ROM trong sau đú tiếp tục từ địa chỉ 1000H đến FFFFH của ROM ngoài

8051 Port 0 EPROM

Port 0 D0-D7

EA 74HC373ALE

Port 2 PSEN

A8-A15 OE

O G D

Sơ đồ ghép nối vi xử lý với ROM ngoài

Đối với những loại có ROM trong 8KByte nh 8051 thì chương trình thực hiện từ địa chỉ 0000H đến 1FFFH của ROM trong sau đó tiếp tục từ địa chỉ 2000H đến FFFFH của ROM ngoài.

Đối với những loại có ROM trong 16KByte nh 8051 thì chương trình thực hiện từ địa chỉ 0000H đến 3FFFH của ROM trong sau đó tiếp tục từ địa chỉ 4000H đến FFFFH của ROM ngoài

• Khi chân nối với Vss

Khi chân nối với Vss thì lúc này CPU sẽ làm việc toàn bộ đối với ROM

phải được nối với Vss

Trong khi truy cập bộ nhớ chương trình ngoài thì nó sẽ đưa 0FFH tới bộ chốt của cổng 0 Nh vậy nó có thể xoá bất cứ thông tin nào tại cổng 0 mà SFR

có thể còn đang giữ nên việc viết ra cổng 0 trong khi đang truy cập bộ nhơ ngoài

sẽ bị sai Vì vậy ta không được viết ra cổng 0 khi bộ nhớ chương trình ngoài đang đựoc sử dụng Hai điều kiện để truy nhập bộ nhớ chương trình ngoài là:

- Khi chân tín hiệu EAtích cực

- Bộ đếm chương trình có nội dung lớn hơn 0FFFH (1FFFH đối với loại 8052)

2.4.2 Bộ nhớ dữ liệu.

Bộ nhớ dữ liệu RAM nếu có địa chỉ là 8 bit thì cho phép CPU 8 bit thao tác nhanh hơn Nếu địa chỉ là 16 bit thì có thể truy cập được thông qua thanh ghi DPTR (Data Pointer ) Với 8051 có 128 byte RAM trong và có thể ghép với 64KByte RAM ngoài Trong suốt quá trình CPU truy cập tới bộ nhớ dữ liệu sẽ phát tín hiệu đọc /RD và tín hiệu ghi /WR Nửa thấp của 128 Bytes RAM trong

từ 00H đến 7FH có thể truy cập trực tiếp hoặc gián tiếp, trong khi nửa cao của

nó tù 80H đênFH chỉ có thể truy cập băng chế độ địa chỉ gián tiếp

Đối với 128 byte RAM trong, bao gồm:

-32 byte thấp nhất là 4 nhóm trong bank thanh ghi Mỗi bank bao gồm 8 thanh ghi R0 ÷ R7 Khi sử dụng các thanh ghi trong bank thanh ghi nào đó là do

2 bit RS0, RS1 trong thanh ghi từ trạng thái PSW quy định

-16 byte tiếp theo trong vùng 20H ÷ 2FH là vùng RAM định địa chỉ bit Trong vùng này có 128 bit, bit 0 của byte 20H là 0 và bit 7 của byte 2FH có địa chỉ là 7FH

II.5 hoạt động reset

8051 được reset bằng cách giữ chân RTS ở mức cao tối thiểu 2 chu kỳ máy và sau đó chuyển về mức thấp RTS có thể được tác động bằng tay hoặc được tác động khi cấp nguồn bằng cách dùng mạch RC nh hình dưới

Sau khi reset thanh ghi PC được nạp 0000H Khi RTS trở lại mức thấp, việc thực thi chương trình luôn luôn bắt đầu tại vị trí đầu tiên trong bộ nhớ chương trình Nội dung của Ram trên chip không bị ảnh hưởng bởi hoạt động Reset

Trạng thái của tất cả các thanh ghi cho dưới bảng dưới đây:

100

10uF

8.2KOhm RST RESET

H×nh : Hai m¹ch dïng Reset hÖ thèng

Thanh chứa B Thanh ghi thái PSW

SPDPRTPort 0 ÷ 3IPIE

Các thanh ghi định thời

SCON SBUFPCON (HMOS)PCON (CMOS)

00H00H07H0000HFFHxxx00000B (8031/8051) xx000000B (8032/8052)0xx00000B (8031/8051) 0x000000B (8032/8052)

00H00H00H0xxx xxxxH0xxx 0000 B

thanh ghi điều khiển Timer, thanh ghi điều khiển cổng nối tiếp, thanh ghi điều khiển ngắt… SFRS có địa chỉ từ 80H đến FFH

B¶ng : Gi¸ trÞ cña c¸c thanh ghi sau khi reset hÖ thèng