Bài giảng về môn Điều khiển Vi Xử Lý

Đột phá ở chỗ: "Đó là một kết cấu logic mà có thể thay theo hướng tạo một cấu trúc phần cứng chỉ thực hiện theo một số chức năng nhất định như trước đây" Tức là phần cứng chỉ đóng vai tr

02/29/24 2

VI ĐIỀU KHIỂN LÀ GÌ

Là bước đột phá mới trong công nghệ điện tử khi công ty Intel cho ra đời bộ vi xử lý đầu tiên

Đột phá ở chỗ: "Đó là một kết cấu logic mà có thể thay

theo hướng tạo một cấu trúc phần cứng chỉ thực hiện theo một số chức năng nhất định như trước đây"

Tức là phần cứng chỉ đóng vai trò thứ yếu, phần mềm

thực hiện Nhờ vậy vi xử lý có sự mềm dẻo hóa trong các chức năng của mình Ngày nay vi xử lý có tốc độ tính toán rất cao và khả năng xử lý rất lớn

VI ĐIỀU KHIỂN LÀ GÌ

Vi điều khiển có các khối chức năng cần thiết để lấy dữ liệu, xử lý dữ liệu và xuất dữ liệu ra ngoài sau khi đã xử lý Và chức năng chính của Vi điều khiển chính là xử lý dữ liệu, chẳng hạn như cộng, trừ, nhân, chia, so sánh.v.v

thị kí tự trên màn hình đòi hỏi phải kết hợp vi điều khiển với các mạch điện giao tiếp với bên ngoài, được gọi là các thiết bị I/

O (nhập/xuất) hay còn gọi là các thiết bị ngoại vi

02/29/24 4

MỤC LỤC

Chương 1: Giới thiệu hệ thống vi xử lý

Chương 2: Cấu trúc phần cứng vi điều khiển 8051

Chương 3: Tổ chức bộ nhớ và các thanh ghi chức năng

đặc biệt

Chương 4: Tập lệnh họ vi điều khiển 8051

Chương 5: Hoạt động của bộ định thời

Chương 7: Kỹ thuật ngắt

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU HỆ THỐNG VI XỬ LÝ

bên ngoài, hoặc có sẵn trong CPU và chỉ cần gắn thêm thạch anh hoặc tụ - trở bên ngoài

02/29/24 8

1.2 Bộ nhớ

Little Endian và Big Endian:

- Little Endian: địa chỉ ô nhớ được đánh thứ tự từ phải sang trái (sẽ gặp trong 8051)

phải

1.3 Khái niệm về địa chỉ

Các ô nhớ, thanh ghi hay các ngõ vào, ngõ ra đều có địa chỉ

Địa chỉ thường được biễu diễn ở dạng số HEX

VD: 00H, 50H

Ta cũng có thể biễu diễn ở dạng số nhị phân

VD: 0000 0000B, 0101 0000 B

02/29/24 10

1.4 Chương trình

khiển CPU thực hiện công việc xử lý dữ liệu mong muốn

Có nhiều loại ngôn ngữ lập trình:

- Ngôn ngữ máy (machine language):

+ Mã nhị phân+ Mã bát phân hay thập luc phân

- Hợp ngữ (assembly language): Các ký hiệu

- Ngôn ngữ cấp cao

02/29/24 12

1.4 Chương trình

công việc mà vi xử lý sẽ thực thi, ngôn ngữ này khó lập trình

VD:

0000 0100: Cộng

0000 1001: Trừ

1.4 Chương trình

diễn 1 loại lệnh (sẽ học trong 8051)

ngữ và dữ liệu ra là chương trình bằng ngôn ngữ máy (nhị phân)

CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG

VI ĐIỀU KHIỂN 8051

1.1 Giới thiệu tổng quát về vi điều khiển 8051

8051 là bộ vi điều khiển đầu tiên của họ MCS-51, gồm

4KB ROM và 128 Byte RAM

Chip thuộc họ 8051 tiêu biểu là AT89C51

02/29/24 16

1.2 Khảo sát phần cứng

Trong chương trình sẽ khảo sát vi điều khiển 89C51 có 40 chân

1.2 Khảo sát phần cứng

1.2.1 Các chân cấp nguồn

Vi điều khiển 8051 hoạt động với khoảng điện áp 2V – 6V, tần số xung nhịp thường dùng là 12 Mhz

Thường ta sẽ cấp nguồn 5V cho 8051

02/29/24 18

1.2 Khảo sát phần cứng

1.2.1 Các chân cấp nguồn

Ví dụ về 1 mạch cấp nguồn

1.2 Khảo sát phần cứng

1.2.2 Các chân tạo dao động:

chính là 2 chân tạo dao động

Tần số bộ dao động có thể lên đến 24 Mhz

02/29/24 20

1.2 Khảo sát phần cứng

1.2 Khảo sát phần cứng

1.2.3 Chân Reset

quay lại trạng thái ban đầu

Dòng vi điều khiển 8051 nói chung và AT89C51 nói riêng thì chân reset tích cực mức cao

02/29/24 22

1.2 Khảo sát phần cứng

1.2.4 Các chân xuất nhập

Họ vi điều khiển 8051 loại 40 chân có:

- 32 chân xuất nhập (Input/Output) gồm 4 Port

- 24 chân trong số 32 chân đó có tác dụng kép (nghĩa là 1 chân

có hơn 1 chức năng)

- Có 4 port: Port 0, Port 1, Port 2, Port 3 Mỗi Port có 8 chân

1.2 Khảo sát phần cứng

1.2.4 Các chân xuất nhập

02/29/24 24

1.2 Khảo sát phần cứng

1.2.4 Các chân xuất nhập

- Nếu sử dụng bộ nhớ mở rộng, Port 0 vừa đóng vai trò byte thấp của bus địa chỉ, vừa đóng vai trò bus dữ liệu

- Nếu không sử dụng bộ nhớ mở rộng, Port 0 có chức năng như các đường xuất nhập thông thường

chân 1-8

1.2 Khảo sát phần cứng

1.2.4 Các chân xuất nhập

dùng như các đường xuất nhập và vừa là byte cao của bus địa chỉ trong các thiết kế có sử dụng bộ nhớ mở rộng

02/29/24 26

1.2 Khảo sát phần cứng

1.2.4 Các chân xuất nhập Port 3: có 2 chức năng trên các chân 10-17 Ngoài vai trò xuất nhập, các chân của port này có nhiều chức năng

Bit Tên Địa chỉ bit Chức năng

P3.0 RXD B0H Dữ liệu nhận từ port nối tiếp

P3.1 TXD B1H Dữ liệu phát cho port nối tiếp

P3.2 /INT0 B2H Ngắt 0 bên ngoài

P3.3 /INT1 B3H Ngắt 1 bên ngoài

P3.4 T0 B4H Ngõ vào của timer/counter 0

P3.5 T1 B5H Ngõ vào của timer/counter 1

P3.6 /WR B6H Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài

P3.7 /RD B7H Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

1.2 Khảo sát phần cứng

1.2.4 Các chân xuất nhập

Các Port khi xuất mức logic 1 thì dòng xuất ra rất nhỏ

dưới 5mA(P0,P2 dòng xuất khoảng 1mA; P1,P3 dòng xuất ra khoảng 1mA đến 5mA), không đủ để có thể làm led sáng

Các Port xuất tín hiệu ở mức logic 0 dòng điện cho phép

đi vào VDK lớn hơn:

- Dòng lớn nhất vào P0 : 25mA

- Dòng lớn nhất vào P1,P2,P3 : 15mA

- Cho led sáng khi chân VDK ở mức 0

- Cho led sáng khi chân VDK ở mức 1

1.2 Khảo sát phần cứng

1.2.4 Các chân xuất nhập

Cho led sáng khi chân VDK ở mức 0

1.2 Khảo sát phần cứng

1.2.5 Các chân điều khiển của 8051 Chân 31 - Ngõ tín hiệu vào EA sẽ được cấp mức 1 hoặc mức 0

- Mức 1: 8051 thực hiện chương trình trong ROM nội

- Mức 0: chương trình chỉ được thi hành từ bộ nhớ mở rộng

CHƯƠNG 3

TỔ CHỨC BỘ NHỚ

VÀ CÁC THANH GHI CHỨC NĂNG ĐẶC BIỆT

3.1 Tổ chức bộ nhớ

Bộ nhớ AT89C51 bao gồm:

- 4 Kb bộ nhớ ROM: chứa chương trình

- 128 byte bộ nhớ RAM: chứa dữ liệu, được chia thành:

+ RAM đa dụng+ RAM địa chỉ hóa từng bit+ Các thanh ghi chức năng đặc biệt

02/29/24 34

3.1 Tổ chức bộ nhớ

Vùng bộ nhớ cho chương trình và dữ liệu riêng biệt với nhau

3.2 Bản đồ bộ nhớ dữ liệu trên vi điều khiển

02/29/24 36

RAM bên trong 8051 được phân chia như sau:

3.2 Bản đồ bộ nhớ dữ liệu trên vi điều khiển

3.2.1 Các bank thanh ghi

Đọc nội dung ở thanh ghi R1 vào thanh ghi A

3.2.1 Các bank thanh ghi

3.2.2 Vùng RAM đa dụng

3.3 Các thanh ghi có chức năng đặc biệt

02/29/24 42

Được sử dụng rộng rãi nhất của 8051 Thanh ghi tích lũy

A được sử dụng cho tất cả mọi phép toán số học và logic

3.3.2 Thanh ghi A

Ở địa chỉ E0H

Ở địa chỉ F0H

3.3.3 Thanh ghi B

Được dùng cùng với thanh ghi A cho các phép toán nhân chia

Lệnh “MUL AB” sẽ nhân giá trị 8 bit trong A và B rồi trả về kết quả 16 bit, chứa trong A (byte cao) và B (byte thấp)

Lệnh “DIV AB” sẽ chia A cho B rồi trả về kết quả nguyên trong

A và phần dư trong B

02/29/24 44

8051 có 2 bộ định thời gian/đếm sự kiện 16 bit

8051 có 5 nguồn ngắt:

- 2 ngắt ngoài

- 2 ngắt từ timer

- 1 ngắt từ cổng nối tiếpCác ngắt bị cấm sau khi bị reset hệ thống và sẽ được cho phép bằng thanh ghi cho phép ngắt IE ở địa chỉ A8H

3.3.9 Các thanh ghi ngắt