Chương 1 NGHIÊN cứu hệ THỐNG TỔNG đài tổng đài nội bộ 2 8

Một vùng nếu có 10000 đường dây thuê bao trở lên thì các số điện thoại được phânbiệt như sau: Hai đường dây nối thuê bao với tổng đài cuối gọi là“vùng nội bộ” trở kháng khoảng 600 Ω.. Cá

PHẦN 1 : NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TỔNG ĐÀI

1.1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TỔNG ĐÀI:

1.1.1 Định nghĩa:

Tổng đài điện thoại là một hệ thống chuyển mạch, nó có nhiệm vụ kết nối các cuộcliên lạc từ thiết bị đầu cuối chủ gọi (Calling side) đến thiết bị cuối (Called side)

Mạng điện thoại hiện nay được phân thành 5 cấp tổng đài:

Tổng đài cấp 5 là tổng đài được kết nối với thuê bao và có thể thiết kế được 10000đường dây thuê bao

Một vùng nếu có 10000 đường dây thuê bao trở lên thì các số điện thoại được phânbiệt như sau:

Hai đường dây nối thuê bao với tổng đài cuối gọi là“vùng nội bộ” trở kháng khoảng

600 Ω

Tổng đài cuối sẽ được cung cấp cho thuê bao một điện áp 48VDC

Hai dây dẫn được nối với jack cắm

Khi thuê bao nhấc máy tổ hợp, khi đó các tiếp điểm sẽ đóng tạo ra dòng chạy trongthuê bao là 20mA DC và áp rơi trên Tip và Ring còn +12VDC

CO (Central Office) Các người sử dụng đầu cuối thuê bao thường được kết nối COqua đôi dây xoắn đôi, gọi là đường dây thuê bao (Tip-Ring).

Các trạm cấp 4 (tổng đài đường dài) có thể đáp ứng hai chức năng: chuyển mạchđường dài, tổng đài cấp 4 là phần của mạng đường dài, nói cách khác, tổng đài cấp 4 cóthể hoạt động như một chuyển mạch chuyển tiếp để nối các tổng đài cấp 5 Khi có đủlưu lượng thông tin giữa các tổng đài chuyển tiếp nội hạt cũng có thể chuyển mạchđiều khiển lưu lượng vượt tràn trên các trung kế trực tiếp giữa các tổng đài đầu cuối

1.2 CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TỔNG ĐÀI:

1.2.1 SƠ ĐỒ KHỐI CƠ BẢN CỦA TỔNG ĐÀI ĐIỆN THOẠI:

-5VDC 5VDC 24VDC 75VAC

1.2.2 CHỨC NĂNG CỦA CÁC KHỐI:

1.Khối điều khiển trung tâm (KĐK) :

Khi thuê bao nhấc máy, KĐK sẽ nhận biết được thông qua khối giao tiếp thuê bao.Khối này sẽ kiểm tra thuê bao và phát tín hiệu cho khối báo hiệu phát tone mời gọi nếuphù hợp Khi thuê bao nhấn số gọi nó sẽ lưu lại và kiểm tra thuê bao bị gọi có phù hợphay không Thuê bao bị gọi là một số phù hợp thì KĐK sẽ phát tín hiệu yêu cầu khốibáo hiệu phát tone chờ đối với thuê bao gọi đồng thời tổng đài thì sẽ phát tín hiệu điềukhiển để đổ chuông đối với thuê bao bị gọi Khi thuê bao bị gọi nhấc máy KĐK sẽ phát

KHỐI ÂM HIỆU

KHỐI CHUYỄN MẠCH

& TRUNG KE

KHỐI DTMF

KHỐI NGUỒN

lại, đồng thời giải phóng vùng nhớ cho thuê bao đã gác máy Vùng nhớ của thuê baocòn lại cũng được giải phóng khi nó gác máy.

Ngoài khối thuê bao, khối điều khiển còn nhận và xử lí các thông tin từ các đườngdây trung kế đưa vào từ khối giao tiếp trung kế; đồng thời báo hiệu và gửi thông tincuộc gọi đến tổng đài quản lý thuê bao bị gọi thông qua một hoặc vài tổng đài cấp caohơn

2.Khối âm hiệu:

Tạo ra tín hiệu như Dial tone , Busy tone , Ring back tone ,…Để cấp cho thuê bao

Tín hiệu xoay chiều hình sine tần số f = 400 – 450 Hz 3Vpp không liên tục 0.5s có ; 0.5s không

Tín hiệu xoay chiều hình sine f = 400 – 450 Hz 3Vpp cấp lien tục

Tín hiệu xoay chiều hình sine f = 400 – 450 Hz 3Vpp 1s có , 2s không

3.Khối chuyển mạch:

Chức năng chủ yếu của khối này là thực hiện thiết lập tuyến nối giữa một đầu vàobất kì với một đầu ra bất kì khi có lệnh từ bộ điều khiển Tấc cả các tín hiệu thoại giữahai thuê bao hoặc các tín hiệu báo hiệu đều qua các đường vào ra của khối chuyểnmạch

4.Khối giao tiếp thuê bao:

Các đường dây điện thoại vòng cục bộ sẽ gắn trực tiếp vào khối này Khối này sẽcung cấp dòng một chiều trên đường dây thuê bao khi nhấc máy Do đó tín hiệu thoạiđược chuyển đổi thành tín hiệu điện là dòng điện biến thiên trên đường dây Các tácđộng như nhấc máy, gác máy đều được nhận biết thông qua bộ giao tiếp thuê bao

Ngoài ra, việc kết nối hay hủy bỏ kết nối giữa hai thuê bao đều thông qua khối giaotiếp thuê bao Tóm lại khối giao tiếp thuê bao có chức năng chính là chuyển đổi tínhiệu điện trên đường dây thuê bao thành tín hiệu điện phù hợp để nhận biết và xử lí

5.Khối giao tiếp trung kế:

Khối giao tiếp trung kế là khối giao tiếp giữa các đường dây trung kế với tổng đài,

có chức năng chuyển đổi tín hiệu điện trên các đường dây trung kế thành các tín hiệu điện phù hợp để nhận biết và xử ly

6.Khối tạo chuông:

Là tín hiệu chuông để cấp cho thuê bao khi cần Thực chất là tín hiệu của điện thoạikhi cung cấp nguồn điện xoay chiều 75  90Vrms Hoặc đối với một số điện thoạitrước kia thì ta phải cung cấp mạch điện tạo chuông riêng

1.3 CÁC LOẠI TRUNG KẾ SỬ DỤNG TRONG TỔNG ĐÀI:

Trung kế là đường liên lạc giữa hai tổng đài Có các loại trung kế sau:

- Kết nối trên hai dây cáp

- Sử dụng đường dây thuê bao của tổng đài khác làm trung kế của tổng đàimình

- Có chức năng như một máy điện thoại (nhận chuông, quay số)

- Một dây để phát tín hiệu trao đổi

- Một dây để thu tín hiệu trao đổi

- Các tín hiệu trao đổi gồm: Quay số, xác nhận, thiết lập cuộc gọi, tính cước…

- Tín hiệu thoại và tín hiệu trao đổi giữa hai tổng đài là tín hiệu số

1.4 CÁC ÂM HIỆU VÀ TÍN HIỆU CHUÔNG BÁO :

Các âm hiệu (Tone): Là các tín hiệu âm thanh mà tổng đài gởi đến cho các thuêbao để thông báo tình trạng hoạt động của tổng đài Một tổng đài phải có các âm hiệu

cơ bản sau:

1.4.1 ÂM HIỆU MỜI QUAY SỐ (DIAL TONE):

Âm hiệu này báo cho thuê bao biết tổng đài sẵn sàng nhận số quay từ thuê bao

Âm hiệu này là tín hiệu hình sin có tần số f = 425 ± 25 Hz, nhịp là liên

tục, méo hài < 1%, biên độ 1÷ 5V

1.4.2 ÂM HIỆU BÁO BẬN (BUSY TONE):

Âm hiệu này được tổng đài báo cho thuê bao gọi biết thuê bao bị gọi đang bận,trung kế bận, hết thời gian quay số…

Âm hiệu này là tín hiệu hình sin có tần số f = 425 ± 25 Hz, nhịp 0.5s có, 0.5skhông, méo hài < 1%

Hình 1.7: Dạng sóng âm hiệu mời quay số (Dial Tone)

1.4.3 ÂM HIỆU HỒI ÂM CHUÔNG (RING BACK TONE):

Khi thuê bao gọi quay số,nếu thuê bao bị gọi rỗi tổng đài sẽ đổ chuông cho thuê bao bị gọi và cấp hồi âm chuông cho thuê bao gọi , âm hiệu này có tần số f = 425 ± 25

Hz, cùng nhịp với dòng chuông ( 1s có, 2s không)

1.4.4 TÍN HIỆU CHUÔNG (RING):

Dùng để rung chuông cho thuê bao bị gọi( nếu rỗi) Tín hiệu chuông là tín hiệu

cung cấp trực tiếp điện áp AC 75 ÷ 90 Vrms là chuông kêu Với ngắt nhịp 1s có và 2skhông

Hình 1.9: Dạng sóng âm hiệu hồi âm chuông Hình 1.8: Dạng sóng âm hiệu báo bận (Busy Tone)

Hình 1.10: Dạng sóng tín hiệu chuông

1.5 CHUYỂN MẠCH TỔNG ĐÀI:

Tổng đài 8 số là một tổng đài dung lượng nhỏ , có kết cấu đơn giản nên rất phù hợp với chuyển mạch không gian Với phương pháp chuyển mạch này chất lượng thông thoại cao vì tín hiệu được truyền đi trực tiếp mà không phải qua một hình thức điều chế nào Còn phương pháp chuyển mạch thời gian rất phức tạp chỉ phù hợp với tổngđài có dung lượng lớn ( ít nhất là vài trăm số ) Do đó với tổng đài này , nếu ta sử dụng chuyển mạch thời gian thì rất lãng phí và khả năng thực thi lại rất kém

1.6 PHƯƠNG THỨC LÀM VIỆC GIỮA TỔNG ĐÀI VÀ CÁC THUÊ BAO:

- Nhận dạng thuê bao gọi nhấc máy: tổng đài nhận dạng trạng thái của thuê baothông qua sự biến đổi tổng trở mạch vòng của đường dây Bình thường thuê bao ởtrạng thái gác máy thì tổng trở đường dây vô cùng lớn ( hở mạch) Khi thuê bao nhấc

vào của điện thoại) Tổng đài nhận biết sự thay đổi này thông qua bộ cảm biến trạngthái đường dây thuê bao

- Khi thuê bao nhấc máy thì tổng đài sẽ cấp tín hiệu Dial tone trên đường dâyđến thuê bao, chỉ khi nhận được tín hiệu này thì thuê bao mới được quay số, có thểquay số dưới dạng DTMF hoặc PULSE

- Tổng đài nhận các số do thuê bao gởi đến và kiểm tra, nếu số đầu nằm trongtập thể số thuê bao của tổng đài thì tổng đài sẽ phục vụ cuộc gị nội đài Ngược lại nóphục vụ cuộc gọi liên đài thông qua trung kế, nếu số đầu là mã dịch vụ thì tổng đài sẽthực hiện các chức năng đặc biệt để phục vụ cho thuê bao

- Nếu thuê bao bị gọi đang thông thoại hoặc các đường dây trung kế bị bận thìtổng đài cấp tín hiệu Busy tone ngược về cho thuê bao gọi

- Khi thuê bao gọi nhấc máy thì tổng đài iết tín hiệu này và cắt dòng chuông kịpthời để tránh hư hao cho thuê bao, đồng thời cắt Ring_back tone của thuê bao gọi vàkết nối thông thoại cho hai thuê bao

- Khi hai thuê bao đang thông thoại mà có một thuê bao gác máy, thì tổng đài sẽngắt thông thoại 2 thuê bao và cấp Busy tone cho thuê bao còn lại, giải tỏa các thiết bịphục vụ thông thoại Khi thuê bao còn lại gác máy tổng đài ngắt Busy tone và kết thúcchương trìng phục vụ thuê bao

1.7 CHẾ ĐỘ QUAY SỐ:

Quay số bằng đĩa quay số, mạch vòng được ngắt đóng bởi một công tắt nối với cơcấu quay số Các chuỗi xung đồng nhất được tạo ra tương ứng với số quay Mỗi chu kỳxung thường là 100ms, khỏang cách giữa 2 chuỗi xung lớn hơn 500ms

Khi sử dụng DTMF để quay số, các xung được biểu diễn bởi cặp số (Tone).Khi bấm số, cặp Tone tương ứng với số đó sẽ được phát đi mà không cần phải ngắtmạch vòng thuê bao

thiểu giữa các Tone là 60ms Như vậy quay số bằng DTMF nhanh hơn so với quay số

tonetone

PHẦN 2 : GIỚI THIỆU MỘT SỐ LINH KIỆN SỬ DỤNG

TRONG MẠCH

GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN 8051

1 GIỚI THIỆU HỌ MCS-51:

MCS-51 là họ IC vi điều khiển do hãng Intel sản xuất Các IC tiêu biểu cho họ là

8051 và 8031 Các sản phẩm MCS-51 thích hợp cho những ứng dụng điều khiển Việc

xử lý trên Byte và các toán số học ở cấu trúc dữ liệu nhỏ được thực hiện bằng nhiềuchế độ truy xuất dữ liệu nhanh trên RAM nội Tập lệnh cung cấp một bảng tiện dụngcủa những lệnh số học 8 Bit gồm cả lệnh nhân và lệnh chia Nó cung cấp những hổ trợ

mở rộng trên Chip dùng cho những biến một Bit như là kiểu dữ liệu riêng biệt chophép quản lý và kiểm tra Bit trực tiếp trong điều khiển và những hệ thống logic đòi hỏi

xử lý luận lý

Các đặc điểm của 8051 được tóm tắt như sau:

Bảng mô tả sự khác nhau của các IC trong họ MSC-51:

Bảng 2.1: Mô tả bộ nhớ bên trong của VDK

2 CẤU TRÚC VI ĐIỀU KHIỂN 8051, CHỨC NĂNG TỪNG CHÂN:

Chức năng hoạt động của từng chân được tóm tắt như sau:

Hình2.1 : Sơ đồ chân VĐK 8051

Vcc XTAL.1 XTAL.2PSEN\

ALE EA\

RST

Vss

P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0

17 16 15 14 13 12 11 10

RD WR T1 T0 INT1 INT0 TXD RXD

8051

2930319

Vi điều khiển 8051 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập Trong đó

có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa 1 chân có 2 chức năng), mỗi đường có thể hoạtđộng như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc là thành phần của các bus

dữ liệu và bus địa chỉ

P3.1 TXD Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp.

Ngõ vào ngắt ngoài thứ 0

Ngõ vào ngắt ngoài thư 1

Ngõ vào củaTIMER/COUNTER thứ0.Ngõ vào củaTIMER/COUNTER thứ1.Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài.Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

Bảng 2.2: Đặc tính của các chân Port3

b.Các ngõ tín hiệu điều khiển:

 Ngõ tín hiệu PSEN (Program store enable):

- PSEN là tín hiệu ngõ ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở

rộng thường được nói đến chân 0E\ (output enable) của Eprom cho phép đọc các byte

mã lệnh

- PSEN ở mức thấp trong thời gian Microcontroller 8051 lấy lệnh Các mã lệnh củachương trình được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu và được chốt vào thanh ghi lệnh bêntrong 8051 để giải mã lệnh Khi 8051 thi hành chương trình trong ROM nội PSEN sẽ ởmức logic 1

 Ngõ tín hiệu điều khiển ALE (Address Latch Enable):

- Khi 8051 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, port 0 có chức năng là bus địa chỉ và bus dữliệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ Tín hiệu ra ALE ở chân thứ 30 dùnglàm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối chúngvới IC chốt

- Tín hiệu ra ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian port 0 đóng vai trò là địachỉ thấp nên chốt địa chỉ hoàn toàn tự động

Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể đượcdùng làm tín hiệu clock cho các phần khác của hệ thống Chân ALE được dùng làmngõ vào xung lập trình cho Eprom trong 8051

 Ngõ tín hiệu EA\(External Access) :

Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 thường được mắt lên mức 1 hoặc mức 0 Nếu ở mức 1,

8051 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp 8 Kbyte Nếu ở mức

0, 8901 sẽ thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng Chân EA\ được lấy làm chân cấpnguồn 21V khi lập trình cho Eprom trong 8051

có những vùng nhớ riêng biệt cho chương trình và dữ liệu Chương trình và dữ liệu

có thể chứa bên trong 8051, nhưng 8051 vẫn có thể kết nối với 64k byte chương trình

và 64k byte dữ liệu

Hai đặc tính cần chú ý khi dùng họ Atmel 8051 là:

xác định) trong bộ nhớ và có thể truy xuất trực tiếp giống như các bộ nhớ địa chỉ khác

khác

 Các Bank thanh ghi có địa chỉ 00H  1FH.

3.1 RAM MỤC ĐÍCH CHUNG:

a RAM đa dụng:

Mặc dù trên hình vẽ cho thấy 80 byte đa dụng chiếm các địa chỉ từ 30H7FH, 32địa chỉ dưới từ 00H1FH cũng có thể được dùng với mục đích tương tự (mặc dù cácđịa chỉ này cũng đã định với mục đích khác)

Mọi địa chỉ trong vùng RAM đa dụng đều có thể truy xuất tự do dùng kiểu địa chỉgián tiếp hoặc trực tiếp Ví dụ: để đọc nội dung ở địc chỉ 5FH của RAM nội vào thanhghi tích lũy A, có thể dùng một trong hai cách sau:

b RAM địa chỉ hóa từng bit:

8051 chứa 210 bit được địa chỉ hóa, trong đó có 128 bit chứa các byte có địa chỉ

từ 20H2FH và các bit còn lại chức trong nhóm thanh ghi có chứa năng đặc biệt

Ý tưởng truy xuất từng bit bằng phần mềm là một đặc tính mạnh của vi điều khiển nóichung Các bit có thể được đặt, xóa, And, OR…, với một lệnh đơn Mà điều này đốivới vi xử lý đòi hỏi phải có một chuỗi lệnh đọc - sửa - ghi để đạt được mục đích tương

tự như vi điều khiển Ngoài ra các port cũng có thể truy xuất được từng bit làm đơngiản đi phần mềm xuất nhập từng bit 128 bit truy xuất từng bit này cũng có thể truyxuất như các byte hoặc các bit phụ thuộc vào lệnh được dùng

Ví dụ: để đặt bit thứ 67 ta dùng lệnh sau:

SETB 67H

c Các Bank thanh ghi:

Ram đa dụng7F7E7D7C7B7A797877767574737271706F6E6D6C6

6D5D4D3D2D1D0 -được địa chỉ hóa bít9f9e9d9c9b9a99989796959493929190Không được địa chỉ hóa bítKhông được địa chỉ hóa bítKhông được địa chỉ hóa bítKhông được địa chỉ hóa bítKhông được địa chỉ hóa

bít8F8E8D8C8B8A8988Không được địa chỉ hóa bítKhông được địa chỉ hóa bítKhông được địa chỉ hóa bítKhông được địa chỉ hóa

bít8786858483828180

FF F0 E0 D0 B8 B0 A8 A0 99 98 90

8D 8C 8B 8A 89

87

83 82

81 80

FF B ACC PSW IP P3 IE P2 SBUF SCON P1

TH1 TH0 TL1 TL0 TMOD TCON PCON

DPH DPL

SP P0

Hình 2.2: Bảng phân vùng địa chỉ 8051

32 byte thấp của bộ nhớ RAM nội được dùng cho các bank thanh ghi Bộ lệnh

8031 hỗ trợ 8 thanh ghi nói trên có tên là R0  R7 và theo mặc định khi reset hệthống, các thanh ghi này có địa chỉ từ 00H  07H

Ví dụ: lệnh sau đây sẽ đọc nội dung của ô nhớ có địa chỉ 05H vào thanh ghi A.MOV A, R5

Đây là lệnh 1 byte dùng địachỉ thanh ghi Tuy nhiên yêu cầu trên có thể thihành bằng lệnh 2 byte dùng địa chỉ trực tiếp nằm trong byte thứ hai:

MOV A,05HCác lệnh dùng các thanh ghi R0  R7 sẽ ngắn hơn và nhanh hơn so với cáclệnh có chức năng tương tự dùng kiểu địa chỉ trực tiếp Các dữ liệu được dùng thườngxuyên nên dùng một trong các thanh ghi này Do có 4 bank thanh ghi nên tại một thờiđiểm chỉ có một bank thanh ghi được truy xuất bởi các thanh ghi R0  R7 Để chuyểnđổi việc truy xuất các bank thanh ghi ta phải thay đổi các bit chọn bank trong thanh ghitrong thanh ghi trạng thái Giả sử bank thanh ghi thứ 3 đang được truy xuất lệnh sauđây sẽ chuyển nội dung của thanh ghi A vào ô nhớ RAM có địa chỉ 18H:

MOV R0, ATóm lại ý tưởng dùng các bank thanh ghi cho phép ta chuyển hướng chươngtrình nhanh và hiệu quả hơn

3.2 CÁC THANH GHI CHỨC NĂNG ĐẶC BIỆT:

Các thanh ghi trong 8051 được định dạng như một phần của RAM trên chip Vìvậy mỗi thanh ghi sẽ có một địa chỉ (ngoại trừ thanh ghi đếm bộ nhớ chương trình vàthanh ghi lệnh vì các thanh ghi này hiếm khi bị tác động trực tiếp) Cũng như R0 R7, 8031 có 21 thanh ghi có chức năng đặc biệt ở vùng trên của RAM nội có địa chỉ từ80HFFH

Chú ý: tất cả 128 địa chỉ từ 80H  FFH không được định nghĩa chỉ có 21 thanh ghi

có chức năng đặc biệt được định nghĩa sẳn các địa chỉ

Ngoại trừ thanh ghi A có thể được truy xuất ngầm như đã nói, đa số các thanh ghi

có chức năng đặc biệt SFR có địa chỉ hóa từng bit hoặc byte

Chú ý: một vài thanh ghi SFR có thể địa chỉ hóa từng bit hoặc byte nên người lậptrình phải thận trọng khi truy xuất bit hoặc byte

3.2.1 Từ trạng thái chương trình (PSW: Program Status Word):

Thanh ghi trạng thái chương trình PSW (Program Status Word) ở địa chỉ D0Hchứa các bit trạng thái được tóm tắt như sau:

Cờ nhớ Carry có tác dụng kép Thông thường nó được dùng cho các lệnh toánhọc: C = 1 nếu phép toán cộng có tràn hoặc phép trừ có mượn và ngược lại C = 0 nếuphép toán cộng không tràn và phép trừ không có mượn.

Ví dụ: lệnh sau sẽ trả về thanh ghi tích lũy kết quả 00H và set cờ nhớ trongPSW nếu thanh ghi tích lũy A chứa FFH

Khi cộng các số BCD, cờ nhớ phụ AC = 1 nếu kết quả 4 bit thấp trong khoảng0A0F và ngược lại cờ nhớ phụ AC = 0

Cờ 0 là một bit cờ đa dụng dùng cho các ứng dụng cho người dùng

Các bit chọn bank thanh ghi nhằm để xác định bank thanh ghi được truy xuất.Chúng được xoá sau khi Reset hệ thống và được thay đổi bằng phần mềm nếu cần

Ví dụ: 3 lệnh sau đây cho phép bank thanh ghi 3 được chọn và di chuyển nội

dung thanh ghi R7 (có địa chỉ byte 1FH) vào thanh ghi A

SETB RS0MOV A, R7

Cờ tràn có tác dụng như sau: 0V = 1 sau một lệnh cộng hoặc trừ nếu có phéptoán bị tràn Khi các số có dấu được cộng hay trừ với nhau, phần mềm có thể kiểm trabit này để kiểm tra xem kết quả có trong tầm xác định hay không Khi có số không dấuđược cộng, bit 0V có thể được bỏ qua Các kết quả lớn hơn +127 hoặc nhỏ hơn –128thì bit 0V=1

Ví dụ: phép cộng sau bị tràn và bit 0V sẽ được set: 0FH + 7FH = 8EH Kết

quả là một số có dấu 8E được xem như –116, không phải là kết quả đúng 142 vì vậybit 0V = 1

3.2.2 Thanh ghi B:

Thanh ghi B ở địa chỉ F0H được dùng cùng với thanh ghi tích lũy A cho cácphép toán nhân và chia Lệnh MUL AB sẽ nhân các giá trị không dấu 8 bit trong A và

B rồi trả về kết quả 16 bit A (byte thấp) và B (byte cao) Lệnh DIV AB sẽ chia A cho B

và trả kết quả phần nguyên trong A và phần dư trong B Thanh ghi có thể được xem làmột thanh ghi đệm đa dụng Nó được địa chỉ hóa từng bit với các địa chỉ từ F0H F7H

3.2.3 Con trỏ ngăn xếp:

Con trỏ ngăn xếp SP là một thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 81H Nó chứa địa chỉ củabyte dữ liệu hiện hành trên đỉnh ngăn xếp Các lệnh trên ngăn xếp bao gồm các lệnhcất dữ liệu vào ngăn xếp và lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp Lệnh cất dữ liệu vào ngănxếp sẽ làm tăng SP trước khi ghi dữ liệu và lệnh lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp sẽ làmgiảm SP Ngăn xếp của 8051 được giữ trong RAM ngoại và giới hạn các địa chỉ có thểtruy xuất bằng địa chỉ gián tiếp, chúng là 128 byte đầu của 8051

Ví dụ: Để khởi động SP với ngăn xếp bắt đầu tai địa chỉ 60H, thì dùng lệnh

sau đây:

MOV SP, #5F

Con trỏ dữ liệu (DPTR) được dùng để truy xuất bộ nhớ ngoài là một thanh ghi

16 bit ở địa chỉ 82H (DPL: byte thấp) và 83H (DPH: byte cao) 3 lệnh sau đây sẽ ghiđịa chỉ 55H vào RAM ngoại ở địa chỉ 1000H:

MOV A,#55H

MOV DPRT,#1000H

MOVX@ DPTR,A

3.2.5 Các thanh ghi port xuất nhập:

Các Port của 8031 gồm port 0 ở địa chỉ 80H, port 1 ở địa chỉ 90H, port 2 ở địachỉ A0H và port 3 ở địa chỉ B0H Tất cả các port này có thể truy xuất từng bit nên rấtthuận tiện trong chức năng giao tiếp

Ví du: Nếu một motor được nối với cuộn dây có transitor lái đến bit 7 của port

3.2.6 Các thanh ghi Timer:

8051 có chứa hai bộ định thời/ đếm 16 bit được dùng cho việc định thời hoặcđếm sự kiện Timer 0 ở địa chỉ 8AH (TLO: byte thấp) và 8CH (THO: byte cao) Timer

1 ở địachỉ 8BH (TL1: byte thấp)và 8DH (TH1: byte cao) việc khởi động Timer đượcset bởi Timer mode (TMOD) ở địa chỉ 89 và thanh ghi điều khiển Timer (TCON) ở địachỉ 88H Chỉ có TCON được địa chỉ hóa từng bit

3.2.7 Các thanh ghi port nối tiếp:

8051 chứa 1 port nối tiếp dùng cho việc trao đổi thông tin với các thiết bị nốitiếp như máy tính moderm hoặc giao tiếp với các IC khác (các bộ chuyển đổi A\D, cácthanh ghi dịch…) Một thanh ghi gọi là bộ đếm dữ liệu nối tiếp (SBUF) ở địa chỉ 99H

sẽ giữ cả hai dữ liệu phát và dữ liệu nhận Khi truyền dữ liệu thì ghi lên SUBF, khinhận dữ liệu thì đọc SUBF Các mode vận hành khác nhau được lập trình qua thanhghi điều khiển port nối tiếp (SCON: được địa chỉ hóa từng bit ở địa chỉ 98H)

3.2.8 Các thanh ghi ngắt:

8051 có cấu trúc 5 nguồn ngắt và 2 mức ưu tiên Các ngắt bị cấm sau khiReset hệ thống và sẽ được cho phép bằng việc thanh ghi cho phép ngắt (LE) ở địa chỉA8H Cả hai thanh ghi được địa chỉ hóa từng bit

3.2.9 Thanh ghi điều khiển công suất:

Thanh ghi điều khiển công suất (PCON) ở địa chỉ 97H chứa nhiều bit điềukhiển chúng được tóm tắt ở bảng sau:

3.3.1 Thanh ghi điều khiển port nối tiếp SCON (Serial port control register):

Mode hoạt động của port nối tiếpdựa trên việc set bởi thanh ghi SCON như sau :

truyền ký tự và được xóa bởi phần mềm

thu và được xóa bởi phần mềmBảng 2.4: Các bít của thanh ghi SCON

3.3.2 Các mode hoạt động :

Chú ý: trước khi sử dụng port nối tiếp phải khởi động SCON cho đúng chế độ

3.3.3 Tốc độ Baud của port nối tiếp:

Tốc độ Baud của Port nối tiếp cố định ở mode 0 và mode 2 Trong hai loại modenày nó luôn luôn có tần số dao động trên chip chia cho 12 Thông thường thạch anh12Mhz lái dao động trên chip 8051 nên tốc độ baud của hai moade này là 1Mhz

Còn mode1 và mode 3 được xác định bởi việc dùng Timer1 Công thức chung

để xác định tốc độ Baud trong mode 1 và mode 3 là:

Sau đây là bảng tóm tắt tốc độ Baud phổ biến ứng với 2 loại thạch anh 12 Mhz

và 11,059 Mhz:

Baud

Rate

CrytalFrequency

Value

ActuaBaud Rate

3.4 HOẠT ĐỘNG CỦA TIMER :

8051 có hai timer 16 bit, mỗi timer có 4 cách làm việc Đối với họ MCS52 thì có

ba Timer Người ta sử dụng các timer để:

a Định khoảng thời gian

b Đếm sự kiện

c Tạo tốc độ baud cho port nối tiếp trong 8051 Trong các ứng dụng định nghĩa khoảng thời gian, người ta sử dụng lập trình timer ởmột khoảng đều đặn và đặt cờ tràn timer Cờ được sử dụng để đồng bộ hóa chươngtrình để thực hiện một tác động như kiểm tra trạng thái của các ngõ vào hoặc gởi sựkiện ra các ngõ ra Các ứng dụng khác có thể sử dụng việc tạo xung nhịp đều đặn củatimer để đo thời gian trôi qua giữa hai sự kiện (Ví dụ: đo độ rộng xung)

Đếm sự kiện dùng để xác định số lần xảy ra của một số sự kiện Một “sự kiện” làbất cứ tác động ngoài nào có thể cung cấp một chuyển trạng thái trên một chân của8051.Truy xuất các timer của 8051 dùng 6 thanh ghi chức năng đặc biệt như bảng:

TH0 Byte cao của timer 0 8CH Không

3.4.1 Thanh ghi Mode Timer TMOD:

Thanh ghi TMOD chứa hai nhóm 4 bit là :4 bít thấp đặt mode hoạt động choTimer 0, 4 bít cao dùng để đặt chế độ làm việc cho Timer1

B

it

1 = Bộ đếm sự kiện

0 = Bộ định khoảng thời gian

00: Chế độ 0: timer 13 bit 01: Chế độ 1: timer 16 bit 10: Chế độ 2: tự động nạp lại 8 bit 11: Chế độ 3: tách timer

Bảng 2.7: Các bít của thanh ghi TMOD

3.4.2 Thanh ghi điều khiển Timer TCON:

Thanh ghi TCON chứa các bit trạng thái và các bit điều khiển cho timer0 và timer1

xóa bởi phần mềm hoặc phần cứng khi bộ xử lí chỉđến chương trình phục vụ ngắt

Bảng 2.6: Các thanh ghi liên quan đến Timer

TCON.6 TR1 8EH Bit điều khiển timer1 chạy Đặt/ xóa bằng timer để

cho phần mềm chạy/ ngưng

phát hiện một cạnh xuống ở INT1:xóa bằng phần mềmhoặc phần cứng khi CPU chỉ đến chương trình phục

vụ ngắt

để ngắt ngoài tích cực cạnh xuống/mức thấp

Bảng 2.8: Các bít của thanh ghi TCON

3.4.3 Các chế độ Timer:

không dùng

mềm

của TLx Các thanh ghi timer (TLx/THx) có thể đọc hoặc ghi bất cứ lúc nào bằng phần

TLx

Xung nhịp timer

Cờ báo tràn

 Chế độ 2: Là chế độ tự động nạp lại 8 bit:

Mode 2 là mode tự động nạp lại, byte thấp TLx của Timer hoạt động như mộtTimer 8 bit, trong khi byte cao THx của Timer giữ nguyên giá trị Reload Khi bộ đếmtràn từ FFH sang 00h, Không chỉ cờ tràn được set mà giá trị trong THx cũng được nạpvào TLx

TF0 và TH0 có cờ báo tràn là TF1

Có hai nguồn tạo xung nhịp có thể có, là sự định giờ bên trong và sự đếm sựkiện bên ngoài Bít C/T trong thanh ghi TMOD cho phép chọn 1 trong 2 khi Timerkhởi động

TLx(8 bit)

THx(8 bit)

TFxXung nhịp timer

Cờ báo tràn

 12

Bộ dao động trong

0: (lên) định khoảng thời gian

3.4.4 Hoạt động của ngắt:

Một interrupt (ngắt) là sự xảy ra một điều kiện – một sự kiện, mà nó gây treotạm thời chương trình trong điều kiện có được phục vụ bởi một chương trình khác.Hình ảnh các ngắt được mô tả trong hình sau:

Thực thi chương trình không có ngắt

Thật sự tất cả các nguồn ngắt ở 8051 gồm : 2 ngắt ngoài, 2 ngắt từ timer và mộtngắt Port nối tiếp Tất cả các ngắt theo mặc nhiên đều bị cấm sau khi Reset hệ thống

và được cho phép bằng phần mềm

3.4.4.1 Cho phép và cấm các ngắt (Enabling and Daibling Interrupt):

Mỗi nguồn Interrup được cho phép hoặc cấm từng ngắt qua một thanh ghi chứcnăng đặt biệt có địa chỉ bit IE (Interrupt Enable) ở địa chỉ A8H Cũng như xác định bitcho phép riêng biệt cho mỗi nguồn ngắt, có một bit cho phép/cấm toàn bộ được xóa đểcấm hoàn toàn các ngắt được xét (đặt lên 1) để cho phép tất cả các ngắt

CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH

IE.5 ET2 ADH Cho phép ngắt từ timer 2(8052)

Bảng2.9 : Tóm tắt thanh ghi IEHai bit phải được đặt lên một để cho phép bất kỳ ngắt nào: bit cho phép riêng vàbit cho phép toàn bộ.Ví dụ các ngắt từ timer được cho phép như sau:

SETB ET1 ; Cho phép ngắt từ timer 1

SETB EA ; Đặt bit cho phép toàn bộ

Hoặc : MOV IE,#10001000B

3.4.4.2 Ưu tiên ngắt (IP: Interrupt Priority):

Mỗi nguồn ngắt được lập trình riêng vào một trong hai mức ưu tiên qua thanh ghichức năng đặc biệt được địa chỉ bit IP ở địa chỉ B8H

Bảng2.10: Tóm tắt thanh ghi IP

IP bị xóa sau khi reset hệ thống để (mặc nhiên) đặt tất cả các ngắt ở mức ưu tiênthấp hơn Ý tưởng “ưu tiên” cho phép một ISR sẽ bị ngắt bởi một ngắt có độ ưu tiêncao hơn ngắt đang phục vụ Điều này thì rõ ràng trên C8051/8031, vì chỉ có hai mức

ưu tiên Nếu một ISR có mức ưu tiên thấp đang thực thi khi một ngắt có ưu tiên caoxảy ra thì ISR bị ngắt ISR cao hơn không bị ngắt.

3.4.4.3 Việc xử lý các ngắt ( Processing Interrupt):

Khi ngắt xảy ra và CPU chấp thuận, chương trình chính ngắt quãng nhữnghoạt động sau đây xảy ra:

+ Lệnh hiện hành hoàn tất việc thực thi

Các vector ngắt (Interrupt Vectors):

Khi chấp nhận ngắt, giá trị được nạp vào PC được gọi là vector ngắt Nó là địachỉ bắt đầu của ISR cho nguồn tạo ngắt Các vector ngắt được cho bảng sau:

Vì các vector ngắt nằm ở dưới cùng trong vùng mã nhớ, nên lệnh đầu tiên củachương trình chính là lệnh nhảy đến vị trí cao hơn vị trí này như LJMP 0030H.

4 KHẢO SÁT TẬP LỆNH 8051:

4.1 Các nhóm lệnh:

Lệnh có thể chia thành nhiều nhóm theo nhiều cách Cơ bản có 4 cách sau:

- Nhóm lệnh xử lý dữ liệu: tác động lên dữ liệu theo nhiều cách bao gồm:

- Nhóm lệnh kiểm soát trạng thái: nhằm thay đổi tình trạng của mạch thiết kế

mà không ảnh hưởng đến dữ liệu hay thứ tự thực hiện lệnh

4.2 Các lệnh số học:

a Lệnh cộng:

ADD A,7FH ( định vị trực tiếp)

ADD A,@R0 ( định vị gián tiếp)

AND A,55H (định vị trực tiếp)

AND A,@R0 (định vị gián tiếp)

AND A,R6 (định vị thanh ghi)

AND A,#33H (định vị tức thời)

Ngoài ra còn gồm các lệnh luận lý tương tự như: OR, XOR, NOT Tất cả cáclệnh này đều được thực hiện trên các byte dữ liệu cơ sở và các bit của từng byte

e Nhóm lệnh truyền dữ liệu:

Truyền bên trong bộ nhớ:

Dạng lệnh: MOV < đích > , < nguồn >

Các lệnh luận lý xử lý trên bit:

Lệnh SETB P1.7 ( lập mức logic1 ở bit 7 cổng 1)Lệnh CLR P1.7 ( lập mức logic 0 ở bit 7 cổng 1)Lệnh di chuyển dữ liệu một thanh ghi cờ đến cổng

MOV C, FLAGMOV P1.0,CNhóm lệnh rẽ nhánh chương trình:

Lệnh nhảy không điều kiện

Lệnh RETI trở về từ chuơng trình phục vụ ngắt

IC MT 8870

MT8870 là IC nhận tín hiệu DTMF được tích hợp cả chức năng của bộ lọc thôngdải và giải mã số phát đi, số phát đi đã được mã hoá dưới dạng một tín hiệu là tổ hợpcủa hai tín hiệu có hai tần số khác nhau IC này gồm nhiều chức năng:

-Lọc tín hiệu DTMF làm hia nhóm tone cao và tone thấp

-Giải mã 16 cặp tín hiệu DTMF (trên bàn phím điện thoại) thành 4 bít

-IC còn cung cấp thêm phần khuyếch đại vi sai ở ngõ vào, có thể điều chỉnhđược độ lợi

-IC hoạt động với dao động thạch anh 3.5795Mhz

-IC có phần chốt ba trạng thái ở ngõ ra giao tiếp với Bus dữ liệu

Q1, Q2, Q3, Q4 là các đầu ra 4 bít biểu diễn số thu được dưới dạng số nhị phânBCD Chân STD là chân ra, khi IC nhận được một cặp tone và giải mã xong chân này

sẽ lên mức cao và trở xuống mức thấp sau một thời gian trễ, Thời gian trễ này là một

thay đổi theo công thức sau:

5,

hiệu đến lúc giải mã xong và xuất ra dưới dạng số BCD là khoảng 14ms cộng với thờigian

Một số ứng dụng của IC MT8870:

- Điều khiển từ xa

- Mạch thu cho tổng đài

- Mạch tính cước điện thoại…

Tên và chức năng của các chân IC MT8870: IC MT8870 là vi mạch được đóng gói

Hình 2.3 : Sơ đồ chân của MT8870