thiết kế bộ điều khiển pid số trên nền vi điều khiển pic

Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa hμ néi
Khoa ®iÖn
Bé m«n ®iÒu khiÓn tù ®éng
X\[]^W






ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài:Thiết kế bộ điều khiển PID số trên nền
vi điều khiển PIC


Giáo viên hng dn : PGS.TS Phan Xuân Minh
Sinh viên thc hin : Phm Vn Cng
Hoàng Vn Quân
Lp : KT1
Khoá : 49





Hà Ni 5 - 2009

Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49

1
Mục lục
Li m u 5
Li cm n 6
Chng 1 : H vi iu khin PIC và vi iu khin PIC18F4520 7
1.1 Gii thiu chung 7
1.2 . Vi iu khin Pic18F4520 8
1.2.1. T chc b nh (Memory Organization) 13
1.2.2. 8 x 8 HARDWARE MULTIPLIER 22
1.2.3. Ngt (Interrupts) 23
1.2.4. Cng vào ra (I/O Port) 32
1.2.5. B nh thi (Timer) 33
1.2.6. B truyn nhn d liu ng b (EUSART-Enhanced Universal
Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter)
37
1.2.7. Module chuyn i tong t sang s 10 bit (A/D) 50
Chng 2 : Thit k b iu khin PID s 57
2.1 Thit k mô hình phn cng mch iu khin 57
2.1.1. Yêu cu thit k 57
2.1.2. Các khi chc nng trên kit iu khin 58
a) Khi vi iu khin trung tâm 58
b) Khi giao tip máy tính qua cng ni tip 59
c) Khi bàn phím 60
d) Khi hin th LCD 2x16(2 dòng, 16ct) 61
e) Khi mch ng lc iu khin 62
f) Khi ngun 12V/5V 62
g) Các khi khác 63
2.2 Thit k phn mm trên nn vi iu khin PIC 64
2.2.1. Yêu cu phn mm 64
2.2.2. Gii thut chng trình 65

a) Loop iu khin 65
b) Thut toán PID s 66
2.2.3. Thit k phn mm iu khin và giám sát trên máy tính 69
2.3 Kit iu khin 71
Chng 3 : ng dng b iu khin PID s iu khin ng c mt chiu 72
3.1 i tng iu khin 72
3.1.1. Thông s k thut 72
Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49
2
3.1.2. Nhn dng mô hình ng hc ca ng c in mt chiu 72
3.1.3. Thu thp d liu vào/ra ca ng c in mt chiu t thcnghim. 72
3.1.4. Nhn dng ng c iên mt chiu bng Toolbox Identification cu
Matlab
74
3.1.5. ánh giá cht lng mô hình 76
3.2 Thit k lut iu khin PID 77
3.2.1. Phng pháp Ziegler-Nichols1 77
3.2.2. Phng pháp IMC 77
3.2.3. Mô phng và ánh giá cht lng b iu khin 78
3.3 Thit b chp hành(IC L298) 78
3.4 Cm bin (Encoder) 81
3.5 H thng iu khin 84
3.6 Mt s hình nh v Kit iu khin ng c s dng vi iu khin PIC 86
3.7 :Kt qu thc nghim 87
3.8 So sánh kt qu mô phng và thc t 88
Kt lun 89
Tài liu tham kho 91
Ph lc Code phn mm 92

Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49
3
MỤC LỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 S  khi kin trúc vi iu khin PIC18F4520 9
Hình 1.2 S  chân vi iu khin Pic18F4520 10
Hình 1.3: T chc b nh chng trình 13
Hình 1.5: Clock/Instruction Cycle 15
Hình 1.6 Instruction Pipeline Flow 15
Hình 1.7 Instruction In Program Memory 16
Hình 1.8 S  cu trúc b nh d liu Pic18F4520 16
Hình 1.9 S  cu trúc thanh ghi ca Pic18F4520 17
Hình 1.10 Pic 18 Interrup logic 23
Hình 2.1 Mô hình khi mch iu khin 57
Hinh 2.2.S  khi vi iu khin trung tâm 58
Hinh 2.3 Mch np cho vi iu khin trung tâm 58
Hinh 2.4 Khi giao tip máy tính Max232 59
Hình 2.5 : Cu to cng COM 59
Hinh 2.6 Modul bàn phím 60
Bng s lc chc nng LCD 2x16 61
Hình 2.7 Khi hin th LCD 62
Hinh 2.8 Khi thit b chp hành 62

Hình 2.9 S  khi ngun 62
S  nguyên lý kit iu khin 63
S  mch in hai lp 64
Hình 2.10 Lu  loop iu khin 65
Hình 2.11 Lu  hàm ngt dùng to chu lì trích mu 66
Hình 2.12 S  b iu khin PID s 67
Hình 2.13 Chng bão hào tích phân 68
Hình 2.14. Giao din giao tip PC 69
Hình 3.1 ng c s dng trong  án 72
Hinh 3.2 S  thu thp d liu nhn dng 72
Hình 3.2 c tính thu thp d liu nhn dng 73
Hình 3.3Chn u vào và mô hình nhn dng ca i tng 75
Hình 3.4Phng thc nhn dng và ánh giá mô hình thu c 75
Hình 3.5 c tính quá  i tng sau khi nhn dang 76
Hình 3.6 Sai lch mô hình nhn dng 76
Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49
4
Hình 3.7 Mô phng trên Simulink các phng pháp iu khin 78
Hình 3.9 c tính mô phng 78
Hình 3.10 S  chân L298 79
Hình 3.11: Các ch  ca L298 80
Hình 3.12 : S  gii pháp 81
Hình 3.13 : Mô hình1 - En coder quang tng i 81
Hình 3.14 : Phng thc hot ng Encoder quang tng i 82
Hình 3.15 : Mô hình 2 -En coder quang tng i 82
Hình 3.16 : S  xung ca En coder quang tng i(mô hình 2) 83
Hình 3.17 S  h thngiu khin ng c 84
Hình 3.18 Cu trúc h thng iu khin 84
Hình 3.19 Cu trúc khi iu khin ng c 85
Mt s hình nh mch iu khin ng c mt chiu 86

Hình 3.20 c tính vi b iu khin PI 87
Hình 3.21 c tính vi b ièu khin PID 87
Hình 3.22 H thng khi có nhiu 88
Hình 3.23 c tính khi h thng có thay i giá tr t 88


















Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49
5
Lời mở đầu
Khoa hc công ngh hin i ã có nhng bc tin nhanh và xa i theo ó là
nhng thành tu ng dng trong mi lnh vc di sng, công nghip. K thut iu
khin trong tin trình hoàn thin lý thuyt cng to cho mình nhiu phát trin có ý
ngha. Bây gi khi nhc ti iu khin con ngi dòng nh hình dung n s chính
xác, tc  x lý và thut toán thông minh

ng ngha là lng cht xám cao hn.
Có th nói trong lnh vc iu khin và trong công nghip thì b iu khin PID
có ng dng kha rng rãi, mt gi pháp a nng chocác ng dng c Analog cng nh
Digital. Thng kê cho thy có ti hn 90% các b iu khin s dng trong thc t là
PID. Rõ ràng nu có thit k và chn la các thông s hp lý cho b 
iu khin PID
thì vic t c các ch tiêu cht lng mong mun là kh thi B iu khin PID
cng giúp ngi s dng d dàng tích hp cng nh chn các lut iu khin nh : t
l(P), tích phân(I), t l tích phân(PI), t l vi phân(PD)… sao cho phù hp i vi các
i tng iu khin. Nhiu quá trình trong công nghip vic s dng b 
iu khin
PID là không th thay th nh khng ch nhit , mc, tc …? Ngay c nhng lý
thuyt iu khin hin i cng không cho ta nhng hiu qu cao nh b iu khin
PID mang li.Ngoài ra b iu khin PID còn ng dng nhiu trong iu khin thích
nghi,bn vng vn mang li hiu qu cao trong các c cu ch
nh nh.
Bài toán thit k và iu khin ng c mt chiu là bài toán c bn và quen thuc
trong ngành iu khin t ng. Có th thit k iu khin cho i tng ngc in
mt chiu theo nhiu phng pháp nh :dùng PLC & bin tn, in t công sut, vi
iu khin… Mi phng pháp có u và nhc
im khác nhau nhng u có mc
ích n nh và iu khin c tc  ng c. Ngày nay vi iu khin phát trin sâu
rng và ngày càng ng dng nhiu trong cài t thit k b iu khin cho các i
tng công nghip. Trên c s mun tìm hiu v lnh vc vi iu khin chúng em
chn  tài: Thiết kế bộ
điều khiển PID số trên nền vi điều khiểnPIC. Vì kh nng
và thi gian có hn nên không th tránh khi nhng thiu sót trong  án. Do vy
chúng em rt mong c thy cô và bn bè óng góp xây dng   án ca chúng em
c hoàn thin hn.
Hà Ni, ngày tháng nm 2009

Sinh viên
Phm Vn Cng
Hoàng Vn Quân
Lp KT1 - K49

Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49
6
Lời cảm ơn
u tiên chúng em xin chân thành gi li cm n ti nhà trung, khoa in, b
môn KT, các thy cô ã dy d và dìu dt chúng em trong sut 5 nm hc va qua
 có c nhng kin thc chuyên môn c s sau này chúng em có th vào i làm
vic, s dng có ích cho xã hi.
 thc hin thành công  án là s hng dn, ch bo tn tình ca PGS.TS Phan
Xuân Minh, Ngi ã hng dn t
n tình , giúp chúng em nh hng, góp ý và cung
cp ý tng cng nh ch dn tài liu và các tin trình thc hin  án .S hng dn
ca cô là mt yu t quan trng  chúng em có th hoàn thành  án này .
Cui cùng chúng em xin chân thành gi nhng li cm n sâu sc n cha m và
gia ình, nhng ngi luôn sát cánh cùng chúng em, nuôi dng chm sóc chúng em
to iu kin tt nht cho chúng em hc tp  có k
t qu nh ngày hôm nay.
Chúng em xin chân thành cm n

Vi điều khiển Pic
Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49
7
Chương 1: Họ vi điều khiển PIC và vi điều
khiển PIC18F4520
1.1 Giới thiệu chung
Ngày nay, nhng ng dng ca vi iu khin ã i sâu vào i sng sinh hot và
sn xut ca con ngi. Thc t hin nay là hu ht các thit b in hin nay u có
s góp mt ca vi iu khin và vi x lí. ng dng vi iu khin trong thit k h
thng làm gim chi phí thit k và h giá thành sn ph
m ng thi nâng cao tính n
nh ca thit b và h thng.
Trên th trng hin nay có nhiu h vi iu khin  la chn nh: 8051,
Motola68HC, AVR, ARM, Pic…và có l 8051 là dòng mà chúng ta c làm quen
nhiu nht trong môi trng i hc nhng ti sao chúng ta chn dòng vi iu khin
Pic  thc hin ng dng và phát trin không ngoài nhng nguyên nhân sau:
- H vi iu khin Pic phát trin và s

dng ph bin  nc ta => vic tìm
mua và trao i kinh nghim là ht sc thun li.
- Giá thành các dòng Pic là không quá mc.
- Các dòng Pic có y  tính nng  hot ng c lp.
- Là s b sung hp lý v kin thc cng nh ng dng cho h vi iu khin
8051
- Có s h tr cao ca nhà sn xut v các công c l
p trình, trình biên dch,
mch np Pic t n gin ti phc tp. Không nhng vy các tính nng a
dng ca các òng Pic không ngng c phát trin.
- Có nhiu b phn ngoi vi ngay trên chip, bao gm: Cng và/ra s, b bin
i ADC, b nh EEFROM, b nh thi, b iu ch  rng xung
(PWM)…
- B nh chng trình và b nh d
 liu c tích hp ngay trên chip.
ây là h VK c ch to theo kin trúc RISC (Reduced Intruction Set
Computer) có cu trúc khá phc tp. Ngoài các tính nng nh các h VK khác, nó
còn tích hp nhiu tính nng mi rt tin li cho ngi thit k và lp trình.
Pic18F4520 nm trong dòng sn phm PIC18F2420/2520/4420/4520 ca nhà sn
xut Microchip vi c im 28/40/44 -Pin Enhanced Flash Microcontrollers with 10-
Bit A/D and nanoWatt Technology. Dòng sn phm này có nhiu ci tin áng k v
tính n
ng so các dòng Pic trc ó nh :
- B nh chng trình c tng cng (16Kbytes for PIC18F2420/4420
devices and 32Kbytes for PIC18F2520/4520 devices).
Vi điều khiển Pic
Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49
8
- I/O ports (3 bidirectional ports on 28-pin devices, 5 bidirectional ports on
40/44-pin devices).

- Tng cng modul CCP.
- S dng công ngh nanoWatl
Dòng sn phm này nói chung có nhiu s tng ng v tính nng nhng có th
chia làm hai nhóm Pic18F2420/2520 vi 28 chân và Pic 18F4420/4520 vi 40 hoc 44
chân ghép ni. Phn này ch yu chúng ta tìm hiu Pic18F4520 nhng nhng c
im các Pic khác thuc dòng này s hoàn toàn tng t vi các kí hiu tng ng.
Trong  án chúng ta quan tâm ch yu Pic18F4520 loi PDIP s dng trong m
ch
thit k.
1.2 . Vi điều khiển Pic18F4520
Vi iu khin Pic18F4520 có các c im c bn:
- S dng công ngh nanoWatl: Hiu nng cao, tiêu th nng lng ít
- Kin trúc RISC
¾ 75 lnh mnh, hu ht các lnh thc hin trong bn chu kì xung.
¾ Tc  thc hin lên ti 10 triu lnh trong 1s vi tn s 40Mhz
¾ Có b nhân cng .
- Các b nh chng trình và d liu c
 nh
¾ 32 Kbytes b nh flash có kh nng t lp trình trong h thng có
th thc hin c 100.000 ln ghi/xóa
¾ 256 bytes EEPROM có th thc hin c 1.000.000 ln ghi/xóa-
¾ 256 bytes SRAM
- Nhng ngoi vi tiêu biu
¾ 4 b nh thi/b m 8 bit vi các ch  t l t trc và ch 
so sánh.
¾ B m thi gian thc v
i b to dao ng riêng bit
¾ 2 kênh PWM
¾ 13 kênh ADC 10 bit
¾ B truyn tin ni tip USART kh trình

¾ Watchdog Timer kh trình vi b to dao ng bên trong riêng bit
¾ B so sánh tng t
- Các c im c bit khác
¾ Power on Reset và dò Brown out kh trình
Vi điều khiển Pic
Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49
9
¾ B to dao ng RC c nh c bên trong
¾ Các ngun ngt bên trong và bên ngoài
- I/O và các kiu óng gói
¾ 32 ng I/O kh trình
¾ óng gói 40-pin PDIP, 44-lead TQFP, và 44-pad MLF

Hình 1.1 Sơ đồ khối kiến trúc vi điều khiển PIC18F4520
Vi điều khiển Pic
Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49
10
S  chân ca các vi iu khin Pic18F4420/4520

Hình 1.2 Sơ đồ chân vi điều khiển Pic18F4520
Sau ây là gii thiu cu to chân loi 40 chân (40 Pin PDIP):
• Chân 1( MCLR /V
PP
/RE3) :
- MCLR là u vào Master Clear (reset) hot ng  mc thp d reset toàn b
thit b.
- V
PP
dùng  thay i in áp u vào.
- RE3 u vào s.

Các chân thuc cng vào ra Port A
• Chân 2(RA0/AN0):vi RA0 là cng vào ra s, AN0 là u vào tng t Input0.
• Chân 3(RA1/AN1): RA1 là cng vào ra s, AN1 là u vào tng t Input1.
• Chân 4(RA2/AN2/V
REF+
): RA2 là cng vào ra s, AN2 là u vào tng t
Input2. V
REF+
u vào tng t chuyn i A/D in áp tham chiu(mc thp),
còn CV
REF
là u ra tng t  so sánh in áp chun.
• Chân 5(RA3/AN3/V
REF-
/CV
REF
): RA3 là cng vào ra s, AN3 là u vào tng
t Input3. V
REF-
u vào tng t chuyn i A/D in áp tham chiu(mc cao).
• Chân 6(RA4/T0CKI/C1OUT): RA4 là u vào ra s,T0CKI du vào xung bên
ngoài ca Timer0, C1OUT là u ra b so sánh 1.
• Chân 7(RA5/AN4/
SS /HLVDIN/C2OUT): trong ó RA5 là cng vào ra só, AN4
là u vào tng t Input 4,
SS chn u vào ph thuc SPI, HLVDINu vào
tng t  dò in áp, C2OUT u ra b so sánh 2.
Vi điều khiển Pic
Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49
11

• Chân 13(OSC1/CLKI/RA7): vi OSC1là u vào b dao ng thch anh hoc là
u vào ngun xung t bên ngoài, khi ta ni dây vi các thit b tng t thì u
vào này dng ST( Schmitt Trigger input ith CMOS levels).CLKI là u vào
CMOS cho ngun xung bên ngoài và luôn c ghép ni vi chân OSC1. Còn
RA7 là chân vào ra s dng chung .
• Chân 14(OSC2/CLKO/RA6): OSC2 là u ra b dao ng thch anh c ni
vi thch anh hoc b công hng d la chn dng b dao ng thch anh.
CLK0 có tn s b
ng ¼ tn s ca OSC1  rng chu kì lnh, RA6 là u vào ra
chung.
Các chân cng vào ra hai chièu Port B. Port B có th lp trình bng phn mm khi
cho kéo u vào bên trong yu lên trên toàn b u vào.
• Chân 33(RB0/INT0/FLT0/AN12): Vi RB0 là cng vào ra s, INT0 là u vào
ngt ngoài Interrup 0, FLT0 là u vào báo li PWM c tng cng CCP1,
AN12 u vào tng t Input 12.
• Chân 34(RB1/INT1/AN10): RB1 là u vào ra s, INT1 u vào ngt ngoài
Interrup1, AN10 u tng t Input 10.
• Chân 35(RB2/INT2/AN8): RB2 là u vào ra s, INT2 u vào ngt ngoài
Interrup2, AN8 
u tng t Input 8.
• Chân 36 (RB3/AN9/ccp2): RB3 là u vào ra s, AN9 u tng t Input 9,
CCP2 ( Capture 2 input/Compare 2 output/PWM2 output.)
• Chân 37(RB4/KBI0/AN11):): RB4 là u vào ra s, KBI0 thay i m ngt,
AN11 u tng t Input 9.
• Chân 38(RB5/KBI1/PGM): RB5 u vào ra s, KBI1 thay i m ngt, PGM
cho phép có th lp trình ISCP
TM
 in áp thp.
• Chân 39(RB6/KBI2/PGC): RB6 là u vào ra s, KBI2 thay i m ngt, PGC
chân dùng trong mch chy và xung lp trình ICSP.

• Chân 40(RB7/KBI3/PGD): RB7 u vào ra s, KBI3 thay i m ngt, PGD
chân dùng trong mch chy và xung lp trình ICSP.
Các chân công Port C
• Chân 15(RC0/T1OSO/T13CKI):RC0 u vào ra s, T1OSO u ra b dao ng
Timer1, T13CKI u vào xung bên ngoài Timer1/Timer3.
• Chân 16(RC1/T1OSI/CCP2): RC1 u vào ra s, T1OSI u vào b dao ng
Timer1, CCP2(Capture 2 input/Compare 2 output/PWM2 output.).
• Chân 17(RC2/CCP1/P1A): RC2 l u vào ra s, CCP1(Capture1 input/Compare
1 output/PWM1 output.), P1A u ra tng cng CCP1.
• Chân 18(RC3/SCK/SCL): RC3 là
u vào ra s, SCK u vào ra  chui xung
vào ra cho SPI la chn, SCL u vào ra a chui xung vào ra cho I
2
C
TM
la
chn.
Vi điều khiển Pic
Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49
12
• Chân 23(RC4/SDI/SDA): RC4 là u vào ra s, SDI u vào d liu API, SDA
u vào ra d liu cho I
2
C.
• Chân 24(RC5/SDO): RC5 u vào ra s, SDO u ra d liu SPI.
• Chân 25(RC6/TX/CK): RC6 u vào ra s, TX u ra chuyn i d b
EUSARRT, CK du vào ra xung ng b EUSART.
• Chân 26(RC7/RX/DT): RC7 u vào ra s, RX u vào nhn d b EUSART, DT
u vào ra d liu ng b EUSART.
Các chân cng Port D( Port D có th vào ra hai hng hoc cng song song ph

thuc(PSP) cho giao diên vi x lý và khi ó các u vào phi là TTL
• Chân 19(RD0/PSP0): RD0 u vào ra s, PSP0 cng d liu song song ph

thuc.
• Chân 20(RD1/PSP1): RD1 u vào ra s, PSP1cng d liu song song ph thuc
• Chân 21(RD2/PSP2): RD2u vào ra s, PSP2 cng d liu song song ph thuc
• Chân 22(RD3/PSP3): RD3 u vào ra s, PSP3 cng d liu song song ph thuc
• Chân 27(RD4/PSP4): RD4 u vào ra s, PSP4 cng d liu song song ph thuc
• Chân 28(RD5/PSP5/P1B): RD5 u vào ra s, PSP5 cng d liu song song ph
thuc, P1B u ra c tng cng CCP1.
• Chân 29(RD6/PSP6/P1C): RD6
u vào ra s, PSP6 cng d liu song song ph
thuc, P1C u ra c tng cng CCP1.
• Chân 30(RD7/PSP7/P1D): RD7 u vào ra s, PSP7 cng d liu song song ph
thuc, P1D u ra c tng cng CCP1.
Các chân cng Port E
• Chân 8(RE0/
R
D
/AN5): RE0 u vào ra s,
R
D
u vào iu khin c cho cng
PSP, AN5 u vào tng t Input5.
• Chân 9(RE1/
WR
/AN6): RE1 u vào ra s,
WR
u vào iu khin vit d liu
cng PSP, AN6 u vào tng t Input6.

• Chân 10(RE2/
CS /AN7): RE2 u vào ra s, CS iu khin chn Chip cho cng
PSP, AN7 u vào tng t Input7.
- u RE3 nm  chân 1
Các chân khác
• Chân 12,31(V
SS
): ni t chun cho I/O và logic.
• Chân 11,32(V
DD
): cungcp ngun dng cho I/O và logic.
Loi 44 chân có thêm mt s chân ph khác khi cn thit ta có th d dàng tra
trong DataSheet. Chi tit hn chúng ta có th thy qua s  khi ca
Pic18F4420/4520 trong tài liu do microchip cung cp s có hoàn toàn y  thông
tin. c im cu to.
Vi điều khiển Pic
Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49
13
1.2.1. Tổ chức bộ nhớ (Memory Organization)
Dòng Pic18Fxxxx c t chc b nh thành ba loi:
• B nh chng trình (Program Memory).
• B n d liu RAM (Data RAM).
• B nh d liu EEPROM (Data EEPROM ).
T chc các b nh chng trình theo kin trúc Harvard c sp xp theo s :

Hình 1.3: Tổ chức bộ nhớ chương trình
Tổ chức bộ nhớ chương trình(Program Memory Organization)
Dòng vi iu khin Pic18xxxx là thit b vi 21bit b m chng trinh PC
(Program counter) có th qun lý 2Mbyte b nh chng trình. Vi Pic18F4520 có
32Kbytes b nh Flash có th lu tr lên ti 16,384 câu lnh n, dòng Pic này có

hai vector ngt: Reset vector có a ch 0000h và Interrupt vector  a ch 0008h
và 0018h.
• Bộ đếm chương trình – PC (Program Counter)
PC có  rng 21 bits phân chia trên 3 thanh ghi 8 bits: thanh ghi PCL, thanh ghi
PCH, thanh ghi PCU. D liu bytes a ch ca PC
c lu trong b nh chng
trình. Khi s dung cn lu ý ti cu trúc lnh có làm thay i giá tr PC hay không.
Vi điều khiển Pic
Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49
14
• Khôi phục dịa chỉ ngăn xếp (RETURN ADDRESS STACK)
 ây ta có th cho phép lu tr gi 31 chng trình và các ngt xy ra. Trong
thc thi ngn xp cu trúc lnh CALL và RCALL là c quan tâm. S  ngn
xp dng:

Hình 1.4: Sơ đồ địa chỉ ngăn xếp
Trong vùng ngn xp này cn quan tâm ti::
- Top-of-Stack Access
- Return Stack Pointer (STKPTR)
- Stack Full and Underflow Resets
Khi chúng ta lp trình cn thit chính xác khi gi chng trình qua lnh Call và
Rcall nên khi tác ng cn quan tâm s thay i các ngn xp cng nh qun lý
con tr (Pointer). Ta có th dùng các lnh Push và Pop  iu khin con tr. Mt
quan tâm khác na ó là Stack Pointer Register (STKPTR) - thanh ghi con tr
ngn xp:

Bit 7 (STKFUL): bit c báo ngn xp y
− Giá tri 1 có ngha là ngn xp ã y hoc tràn
− Giá tr 0 thì ngn xp vn cha b y hoc tràn
Bit 6 (STKUNF): bit c báo tràn di

− Giá tr 1: xy ra tràn di
− Giá tr 0: không có tràn di
Bit 5 (Unimplementad): mang giá tr “0”
Bit 4-0 (SP<4:0>:Các bit xác nh con tr ngn xp
Chúng ta có th xóa bit 6 và bit 7 nh phn mm hoc bi mt POR
• FAST REGISTER STACK
Nhóm thanh ghi này gm có các thanh ghi: Status, WREG, BSR giúp vic khôi
ph
c nhanh lu chn cho các ngt. Ví d mt chng trình:
Vi điều khiển Pic
Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49
15

Vic qun lý tt b nh chng trình s giúp ta thc hin chng trình tt hn
cng nh ti u câu lnh.
• Chu kì lệnh Pic 18Fxxx
Bt kì mt vi iu khin Pic nào khi nhn mt xung t bên trong hay bên ngoài
u x lý theo mt chu kì gm 4 bc. H 18Fxxxx cng vy chu kì lnh c x
lý song song (Pipelining) qua 4 bc Q1,Q2,Q3,Q4.

Hình 1.5: Clock/Instruction Cycle

Hình 1.6 Instruction Pipeline Flow

Vi điều khiển Pic
Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49
16
Hình 1.7 Instruction In Program Memory
Tổ chức dữ liệu bộ nhớ(Data Memory Organization)
Pic18Fxxxx là h Statis Ram mi thanh ghi b nh d liu có 12 bit a ch,

cho phép truy nhp ti 4096 bytes d liu b nh. Không gian b nh chia làm
16 bank gm 256 byte mi bank Pic18F4520 nh s  phía sau.
B nh d liu bao gm : thanh ghi chc nng c bit (SFRs), thanh ghi mc
ích chung (GPRs). Thanh ghi SFR dùng  iu khin trng thái và chc nng
thit b
ngoi vi, trong khi thanh ghi GPR dùng  lu tr hoc làm vùng nh tm
thi ang hot ng ca các ng dng.

Hình 1.8 Sơ đồ cấu trúc bộ nhớ dữ liệu Pic18F4520
Theo cu trúc lnh và kin trúc dòng Pic18Fxxxx cho phép các bank hot ng
ng thi. Toàn b b nh d liu có th cho phép truy nhp có hng, vô hng hay
a ch có ch s, c im chung ca các thanh ghi là cho phép x lý trong mt chu kì
Vi điều khiển Pic
Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49
17
n. Pic 18Fxxxx cung cp mt AccesBank gm 256 byte b nh cho phép truy cp
nhanh ti SFRs và phn Bank0 ca GPR nu không s dng BSR.
Chi tit các bank thanh ghi và chc nng ta có th theo dõi k hn trong
dataSheet
Sau ây là mt s cu trúc các thanh ghi in hình:

Hình 1.9 Sơ đồ cấu trúc thanh ghi của Pic18F4520
Thanh ghi Status (Status Register)

Bit 7-5 (Unimplemented): mang giá tr “0”
Bit 4 (N): bit xác nh du(Negative bit) dc s dng cho s có du(s bù 2), nó
c xác dnh khi kt qu mang du âm(ALU MSB=1)
− Giá tr 1: kt qu là âm
− Giá tr 0: kt qu là dng
Bit 3 (OV): bít báo tràn(overflow bit) c s dng cho s có du (s bù 2), nó

xác nh báo tràn cho  dài 7 bit cái là nguyên nhân thayi trng
thái và du bit 7.
− Giá tr 1: xy ra tràn
− Giá tr 0 : không xáy ra tràn
Bit 2 (Z): bít không (Zero bit)
− Giá tr 1: kt qu các phép toán s h
c và logic là bng “0”
− Giá tr 0 : kt qu các phép toán khác “0”
Bit 1 (DC): Digit Carry/
borrow
bit. S dng cho các lnh ADDWF, ADDLW,
SUBLW và SUBWF
− Giá tr 1: xy ra vic thao tác 4 bit thp.
Vi điều khiển Pic
Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49
18
− Giá tr 0 : không xy ra vic thao tác 4 bit thp.
Bit 1 (DC): Carry/
borrow bit. S dng cho các lnh ADDWF, ADDLW,
SUBLW và SUBWF
− Giá tr 1: xy ra vic thao tác bit quan trng.
− Giá tr 0 : không xy ra vic thao tác vi bit quan trng.
• Các kiểu địa chỉ dữ liệu(Data Addressing Modes)
Có bn kiu  ch nh sau:
• a ch có sn (Inherent addressing)
• a ch bng ch (Literal addressing)
• a ch có hng (Direct addressing)
• a ch vô hng (Indirect addressing)
Các ch  này có ch  a ch theo hng khi s dng có liên h thanh ghi
FSR

• Bộ nhớ dữ liệu và cấu trúc lệnh được mở rộng(Data Memory and the
Extended Instruction Set)
Pic 18 có kh nng cho ta m rng cu trúc lnh nh Access Bank và cho ta gp
dôi lnh khi la chon a ch không gian b nh. Nó có th mang li nhiu ý ngha v
kích thc b nh. Vi ch  này ch yu thay i cu trúc kiu a ch có hng và
vô hng còn hai ch  a ch
 bàng ch và có sn là không thay i, c th ta có th
theo õi nh hình v

Vi điều khiển Pic
Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49
19
Bộ nhớ chương trình Flash (Flash Program Memory)
c im b nh Flash là có kh nng c vit và xoá trong thi gian hot ng
da vào khong in áp V
DD
mt cách d dàng.
Ti mt thi im chúng ta có th thc hin c mt byte, Vit mt khi 32 byte,
xoá mt khi 64 byte. Hot ng xoá mt khi ln không có kh nng t mã ngi
s dng.
Khi ta xoá hoc vit vào b nh chng trình s ngng ch dn cho khi hoàn
thành hot ng.Và không có s truy nhp trong sut quá trình vit hoc xoá d
liu. S có m
t b m thi gian khi có hot ng xoá hoc vit.
Sau ây chúng ta s tìm hiu mt s thuc tính c bn khi thao tác b nh Flash.
• Table Reads and Table Writes
Theo th t c và vit d liu cho phép vi x lý di chuyn các byte gia không
gian b nh chng trình và d liu trong RAM thông qua: Table Reads and Table
Writes. Nhng do b nh chng trình có  rông 16bit còn b nh Ram ch là 8

bit nên  di chuyn d liu gia chúng cn thanh ghi 8bit (TABLAT):
Bng c hot ng ly ra d liu t b nh chng trình a chúng ti khong
nh ca RAM.:

Bng vit hot ng lu tr d liu t b nh d liu htông qua ó gi trong b
nh chng trình:

Vi điều khiển Pic
Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49
20
• Control Registers
Có bn thanh ghi iu khin:
• EECON1 register
• EECON2 register
• TABLAT (TABLE LATCH ) register
• TBLPTR(TABLE POINTER) registers
Ta a ra thanh ghi EECON1 ví d:

Bit 7 (EEPGD): bit la chn b nh Flash và b nh d liu EEPROM
− Giá tr 1:Cng vào cho b nh Flash.
− Giá tr 0: Cng vào cho b nh EEPROM.
Bit 6 (CFGS): bit la chn b nh Flash , b nh d liu EEPROM hoc thanh
ghi cu hình (Configuration register):
− Giá tr 1:Cng vào cho thanh ghi cu hình.
− Giá tr 0: Cng vào cho b nh EEPROM hoc b nh Flash .
Bit 5 (Unimplemented): mang giá tr “0”
Bit 4 (FREE): bit cho phép xóa b nh Flash theo hàng:
− Giá tr 1: Xoá b
 nh chng trình theo a ch hàng bi
TBLPTR trên c s lnh WR k tip.

− Giá tr 0: Ch thc hin hot ng vit.
Bit 3 (WRERR): bit c  báo li trren b nh Flash và b nh d liu
EEPROM.
− Giá tr 1: Mt hot ng vit kt thúc sm.
− Giá tr 0: Hot ng vit c hoàn tt.
Bit 2 (WREN): bít cho phép hot ng vit trên b nh
 Flash và b nh d liu
EEPROM.
− Giá tr 1: Cho phép vit theo chu k trên b nh Flash và b nh
d liu EEPROM.
− Giá tr 1: Ngn cn vit theo chu k trên b nh Flash và b nh
d liu EEPROM.
Bit 1 (WR): bit iu khin hot ng vit.
− Giá tr 1: Bt u chu k xóa/vit d liu trên b nh d liu
EEPROM hoc b
nh chng trình.
− Giá tr 0: Chu k vit trên b nh EEPROM hoàn tt.
Bit 0 (RD): Bit iu khin hot ng c.
− Giá tr 1: Bt u hot ng c d liu EEPROM.
− Giá tr 0: Cha bt u hot ng c d liu.
Ta có th xác nh hoc iu khin các bit 0 và bit 1 nh phn mm.
Vi điều khiển Pic
Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49
21
• Reading the Flash Program Memory
Khi c d liu chúng ta s dng cu trúc lnh TBLRD  ly d liu t b nh
ti b nh RAM. Hot ng theo hình sau:

• Erasing Flash Program Memory
Vic thc hin xoá d liu có th thông qua ngi lp trình hoc thông qua iu

khin ISCP. Chúng ta có th xoá khi nh nht 32 t ti 64 byte, có kh nng cho
ta xoá khi ln nhng thông qua cng iu khin. Hot ông này c h tr t
thanh ghi EECON1.
• Writing to Flash Program Memory
Ta có th thc hin vit d liu t bên trong  ti d liu c
n thit ti b nh.
kh nng vit có th t 16 t ti 32 byte và thông qua bng vit vi h tr khong
32 thanh ghi cho lp trình.

• Flash Program Operation During Code Protection
Vi điều khiển Pic
Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49
22
Bộ nhớ dữ liệu EEPROM (Data EEPROM Memory)
D liu EEPROM là mt mng b nh bt bin c phân chia t b nh RAM
và b nh chng trình, dc dùng  lu tr lâu dài d liu chng trình. Nó coi là
ánh x có hng ti không gian b nh chng trình nhng li là a ch vô hng
thong qua thanh ghi SFRs. B nh EEPROM có kh nng c và vit trong quá trình
hot ông thông qua khong iên áp V
DD
.
Nm thanh ghi SFRs c s dng  c và vit d liu b nh EEPROM gm:
EECON1, EECON2, EEDATA, EEADR.
Khi có giao din ti khi d liu b nh thì EEDATA nhim v gi d liu 8bit 
c vit còn thanh ghi EEADR là  cht a ch EEPROM cho phép truy nhp
Mt byte c vit ngay lp tc xoá tai v trí ó và vit d liu mi, quá trình này
c iu khin bi b
 m thi gian on-Chip.
• Thanh ghi EEADR (EEADR Register)
Chc nng thanh ghi này dùng d a a ch d liu trong hot ng c/vit.

Thanh ghi này  rng 8 bit có kh nng qun lý bnh rng 256byte(00h-FFh).
• EECON1 and EECON2 Registers
C hai thanh ghi này dùng  iu khin truy nhp d liu EEPROM, hot ng
thanh ghi này hoàn toàn tng t nh các thanh gi iu khin truy nhp b nh
chng trình nhng 
ây là  iu khin truy nhp d liu EEPROM. Chúng có
cu trúc tng t nhau, cu trúc thanh ghi EECON1 chúng ta có phn b nh Flash.
• Reading the Data EEPROM Memory
Quá trình c d liu nh thanh ghi EEDATA, thanh ghi này s gi giá tr cn c
ti khi nó c vit bi ngi s dng. Nhng  c dc d liu ngi s dng
phi vit d liu lên thanh ghi EEADR, xoá bit i
u khin EEPGD Thuc thanh gi
EECON1<7>, sau dó set bit iu khin EECON<0>.
• Writing to the Data EEPROM Memory
Quá trình vit d liu vào b nh EEPROM trc tiên là np a ch vào thanh ghi
EEADR, sau ó vit d liu lên thanh ghi EEDATA.
• Kiểm tra lại quá trình viết dữ liệu (Write Verify)
Hot ông này ph thuc vào tng ng dng và nó m bo ta có bài lp trình tt.
• Operation During Code-Protect
• Protection Against Spurious Write
• Using the Data EEPROM
1.2.2. 8 x 8 HARDWARE MULTIPLIER
Tt c các thit b Pic 18Fxxxx u có b nhân phn cng ging nh mt phn ALU.
B nhân có hình thc nhân không u và cho kt qu 16 bit lu tr trong thanh ghi kt
qu PRODH:PRODL. Hot ng b nhân không nh hng gì ti các c ca thanh ghi
trng thái STATUS.
Hot ng b nhân cho phép trong mt chu kì lnh góp phn nâng cao tc  tính
toán và gim bt kích thc thut toán giúp Pic18 s dng nhiu ng dng h
n trong
phn cng và phn mm.

Vi điều khiển Pic
Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49
23
1.2.3. Ngắt (Interrupts)
Dòng Pic18Fxxxx này cung cp cho ngi s dng nhiu ngun ngt và mt c
trng u tiên ngt là hu ht các ngt u có c mc u tiên cao và thp. Ngt u tiên
cao  a ch 0008h, ngt u tiên thp  a ch 0018h. Nhng ngt u tiên cao thc
hin ngt còn các ngt u tiên thp phi c gi trong chng trình.
Có tt c mi thanh ghi s d
ng d iu khin hot dng ngt gm:
• RCON
• INTCON
• INTCON2
• INTCON3
• PIR1, PIR2
• PIE1, PIE2
• IPR1, IPR2
Nói chung các ngun ngt có 3 bit d iu khin hot ng ngt;
• Flag bit :  xác nh s kin ngt xy ra.
• Enable bit : Cho phép thc hin ngt ti a ch Flag bit tr ti.
• Priority bit :  chn mc u tiên cho ngt
Ngoài ra  các thanh ghi chc nng c th phc v cho các ngt thì có các bit riêng
vi các ch
c nng giúp ngi lp trình có th qun lý và s dng các ngt hiu qu.
S  trng thái Logic các ngt có th mô t :

Hình 1.10 Pic 18 Interrup logic
Vi điều khiển Pic
Phm Vn Cng - Hoàng Vn Quân. Lp KT1-K49
24

Bây gi chúng ta s tìm hiu cu trúc mt s thanh ghi in hình s dng phc v
hot ng ngt:
• INTCON Registers
Thanh ghi này cho phép dc ghi các ngt và cho phép u tiên ngt có c Flag bit.
INTCON 1 Registers

bit 7 (GIE/GIEH): bit cho phép ngt toàn cc.
• Khi IPEN = 0:
− Giá tr 1: Cho phép toàn b hot ng ngt.
− Giá tr 0: Không thc hin toàn b hot ng ngt.
• Khi IPEN = 1:
− Giá tr 1: Cho phép toàn b hot ng ngt vi mc u tiên
cao.
− Giá tr 0: Không thc hin toàn b hot ng ngt t ngoi vi.
bit 6 (PEIE/GIEL): bit cho phép các ngt t ngoi vi thc hin.
• Khi IPEN = 0:
− Giá tr
1: Cho phép toàn b hot ng ngt t ngoi vi.
− Giá tr 0: Không thc hin toàn b hot ng ngt t ngoi vi.
• Khi IPEN = 1:
− Giá tr 1: Cho phép toàn b hot ng ngt t ngoi vi vi
mc u tiên thp.
− Giá tr 0: Không thc hin toàn b hot ng ngt t ngoi vi
vi mc u tiên thp.
bit 5 (TMR0IE): bit cho phép ngt báo tràn TMR0
− Giá tr 1: Cho phép ng
t báo tràn TMR0.
− Giá tr 0: Không cho phép ngt báo tràn TMR0.
bit 4 (INT0IE): bit cho phép ngt ngoài INT0
− Giá tr 1: Cho phép ngt ngoài INT0 .

− Giá tr 0: Không cho phép ngt ngoài INT0
bit 3 (RBIE): bit cho phép thay i RB Port
− Giá tr 1: Cho phép ngt thay i RB Port .
− Giá tr 0: Không cho phép ngt thay i RB Port .
bit 2 (TMR0IF): bit c ngt báo trànTMR0
− Giá tr 1: thanh ghi TMR0 xy ra tràn (có th xoá bng phn
mm).
− Giá tr 0: Không xy ra tràn thanh ghi TMR0.
bit 1 (INT0IF): bit c báo ngt ngoài INT0