Đồ án tốt nghiệp lập trình điều khiển mô hình Robot Dò đường dùng Pic

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

1
SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch


MSSV: 20662090



CHƯƠNG 1:
DẪN NHẬP

1. Đặt vấn đề:

Ngày nay với sự phát triển như vũ bão của công nghiệp điện tử, kỹ thuật số các hệ
thống đã và dang dần dần tự động hóa. Với kỹ thuật tiên tiến như vi xử lý, vi điều khiển, vi
mạch số, … được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, thì các hệ thống điều khiển cơ khí thô sơ,
với tốc độ xử lý chậm chạp ít chính xác được thay thế bằng các hệ thống điều khiển tự động
với các chương trình thiết lập trước.
Robot có mặt hầu hết trong mọi lĩnh vực của đời sống chúng ta, từ lau nhà đến y học,
quân sự, từ máy pha cafe tự động đến Asimo,…và cuộc thi Robocon là một sân chơi lý thú với
những ai yêu thích, đam mê với Robot, đó chính là cơ hội tốt để khẳng định chính mình trên
lĩnh vực tự động, củng cố bổ sung thêm kiến thức toàn diện về lĩnh vực này. Chính vì lẽ đó,
em quyết định làm đề tài tốt nghiệp: “LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH ROBOT DÒ
ĐƯỜNG DÙNG PIC 16F877A”.

2. Giới hạn đề tài:
Với thời gian mười hai tuần thực hiện đề tài cũng như trình độ chuyên môn có hạn, em đã

cố gắng hết sức để hoàn thành đồ án này nhưng chỉ giải quyết được những vấn đề sau:
o Manual trong lưới: Di chuyển trong lưới theo tín hiệu điều khiển từ Remote.
o Học đường: Di chuyển trong lưới theo tín hiệu điều khiển từ Remote đồng thời học tất
cả những vị trí đã đi qua.
o Chạy tự động: Di chuyển trong lưới theo những gì đã học trong chế độ học đường.

3. Mục đích nghiên cứu:
Mục đích trước hết khi thực hiện đề tài này là để hoàn tất chương trình môn học để đủ điều
kiện ra trường. Cụ thể khi nghiên cứu đề tài này là em muốn phát huy thành quả ứng dụng của
vi điều khiển để tạo ra sản phẩm có ích trong môt lĩnh vực nào đó của đời sống. Không những
thế nó còn là tài liệu để cho các bạn tham khảo.
Ngoài ra quá trình thực hiện đề tài là một cơ hội để chúng em tự kiểm tra lại những kiến
thức đã được học ở trường. Đồng thời phát huy sự sáng tạo, khả năng giải quyết vấn đề theo
yêu cầu đặt ra. Và đây cũng là dịp để chúng em khẳng định mình trước khi ra trường tham gia
vào các hoạt động sản xuất của xã hội.

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

2
SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch


MSSV: 20662090



CHƯƠNG 2:
GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A

VÀ CÁC LINH KIỆN DÙNG TRONG MẠCH

1. Giới Thiệu Chung Về Pic:
PIC bắt nguồn là chữ viết tắt của "Programmable Intelligent Computer" (Máy tính khả
trình thông minh) là một sản phẩm của hãng General Instruments đặt cho dòng sản phẩm đầu
tiên của họ là PIC1650. Lúc này, PIC1650 được dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi cho
máy chủ 16bit CP1600, vì vậy, người ta cũng gọi PIC với cái tên "Peripheral Interface
Controller" (Bộ điều khiển giao tiếp ngoại vi). CP1600 là một CPU tốt, nhưng lại kém về các
hoạt động xuất nhập, và vì vậy PIC 8-bit được phát triển vào khoảng năm 1975 để hỗ trợ hoạt
động xuất nhập cho CP1600. PIC sử dụng microcode đơn giản đặt trong ROM, và mặc dù,
cụm từ RISC chưa được sử dụng thời bây giờ, nhưng PIC thực sự là một vi điều khiển với
kiến trúc RISC, chạy một lệnh một chu kỳ máy (4 chu kỳ của bộ dao động).
Năm 1985, General Instruments bán bộ phận vi điện tử của họ, và chủ sở hữu mới hủy
bỏ hầu hết các dự án - lúc đó đã quá lỗi thời. Tuy nhiên PIC được bổ sung EEPROM để tạo
thành 1 bộ điều khiển vào ra khả trình. Ngày nay rất nhiều dòng PIC được xuất xưởng với
hàng loạt các module ngoại vi tích hợp sẵn (như USART, PWM, ADC ), với bộ nhớ chương
trình từ 512 Word đến 32K Word.
Họ vi điều khiển này có thể tìm mua dễ dàng tại thị trường Việt Nam. Giá thành không
quá đắt. Có đầy đủ các tính năng của một vi điều khiển khi hoạt động độc lập. Là một sự bổ
sung rất tốt về kiến thức cũng như về ứng dụng cho họ vi điều khiển mang tính truyền thống
như họ vi điều khiển 8051. Hiện nay tại Việt Nam cũng như trên thế giới có một số lượng lớn
người sử dụng họ vi điều khiển PIC, vì vậy họ vi điều khiển này được sử dụng khá rộng rãi.
Điều này tạo nhiều thuận lợi trong quá trình tìm hiểu và phát triển các ứng dụng, cũng như dễ
dàng trao đổi, học tập, dễ dàng tìm được sự chỉ dẫn khi gặp khó khăn,…đồng thời cũng được
sự hỗ trợ của nhà sản xuất về trình biên dịch, các công cụ lập trình, nạp chương trình từ đơn
giản đến phức tạp,… Do đó các tính năng đa dạng của vi điều khiển PIC không ngừng được
phát triển.
1.1. Các dòng Pic và cách lựa chọn Vi điều khiển Pic:
Các sản phẩm vi điều khiển PIC của Microchip có gần 100 loại sản phẩm từ họ 10Fxxx
đến các họ 12Cxxx, 12Fxxx, 16Cxx, 17Cxx, 16Fxx, 16Fxxx, 16FxxxA, 16LFxxxA, 18Fxxx,

18LFxxx, 18Fxxxx, 18LFxxxx,…
 Cách phân loại PIC theo chữ cái:
 Các họ PIC xxCxxx được đưa vào một nhóm, gọi là OTP (One Time
Programmable): chúng ta chỉ có thể lập trình và nạp chương trình cho nó được
một lần duy nhất.
 Nhóm thứ hai có chữ cái F hoặc LF: chúng ta gọi nhóm này là nhóm Flash,
nhóm này cho phép ghi xóa nhiều lần bằng các mạch điện thông thường.
 Cách phân loại theo hai con số đầu tiên của sản phẩm:
 Loại thứ nhất là dòng PIC cơ bản( Base – line ), gồm các PIC 12Cxxx, có độ
dài
12bit.
 Loại thứ hai là các dòng PIC 10F, 12F va 16F, gọi là dòng phổ thông ( Mid –
Range ), có dộ dài 14 bit.
 Loại thứ ba là dòng PIC 18( High – End ), có độ dài 16 bit.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

3
SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch


MSSV: 20662090



Ở Việt Nam phổ biến nhất là các họ vi điều khiển PIC do hãng Microchip sản xuất. Cách
lựa chọn một vi điều khiển PIC phù hợp: Trước hết cần chú ý đến số chân của vi điều khiển
cần thiết cho ứng dụng. Có nhiều vi điều khiển PIC với số lượng chân khác nhau, thậm chí có
vi điều khiển chỉ có 8 chân,ngoài ra còn có các vi điều khiển 18, 28, 40, 44, … chân. Cần chọn

vi điều khiển PIC có bộ nhớ flash để có thể nạp xóa chương trình được nhiều lần hơn. Tiếp
theo cần chú ý đến các khối chức năng được tích hợp sẵn trong vi điều khiển, các chuẩn giao
tiếp bên trong. Sau cùng cần chú ý đến bộ nhớ chương trình mà vi điều khiển cho phép.

1.2. Ngôn ngữ lập trình cho Pic:
Ngôn ngữ lập trình cho PIC rất đa dạng. Ngôn ngữ lập trình cấp thấp có MPLAB (được
cung cấp miễn phí bởi nhà sản xuất Microchip), các ngôn ngữ lập trình cấp cao hơn bao gồm
C, Basic, Pascal, … Ngoài ra còn có một số ngôn ngữ lập trình được phát triển dành riêng cho
PIC như PICBasic, MikroBasic,…

1.3. Mạch nạp Pic:
Đây cũng là một dòng sản phẩm rất đa dạng dành cho vi điều khiển PIC. Có thể sử dụng
các mạch nạp được cung cấp bởi nhà sản xuất là hãng Microchip như: PICSTART plus,
MPLAB ICD 2, MPLAB PM 3, PRO MATE II. Có thể dùng các sản phẩm này để nạp cho vi
điều khiển khác thông qua chương trình MPLAB. Dòng sản phẩm chính thống này có ưu thế
là nạp được cho tất cả các vi điều khiển PIC, tuy nhiên giá thành rất cao và thường gặp rất
nhiều khó khăn trong quá trình mua sản phẩm.

2. Cấu trúc tổng quát Pic 16F877A:

Hình 2.1: Vi điều khiển PIC16F877A các dạng sơ đồ chân.

Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx( 40 pin) với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài 14
bit. Mỗi lệnh đều được thực thi trong một chu kì xung clock. Tần số hoạt động tối đa là 20
MHz với một chu kì lệnh là 200ns. Bộ nhớ chương trình 8K Flash ROM, bộ nhớ dữ liệu 368
bytes RAM và bộ nhớ dữ liệu EEPROM với dung lượng 256 bytes. Số Port In/Out (I/O) là 5
Port( A, B, C, D, E) với 33 pin I/O với tính hiệu điều khiển độc lập.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

4
SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch


MSSV: 20662090




Hình 2.2: Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A.

 Các khối chức năng bên trong Pic16F877A:
 Timer0: bộ đếm 8 bit.
 Timer1: bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số, có thể họat động trong cả chế độ tiết
kiệm năng lượng (Sleep Mode) với nguồn xung clock ngoài.

 Timer2: bộ đếm 8 bit.
 2 bộ Capture/Compare/PWM.
 1 bộ biến đổi Analog –>Digital 10 bit, 8 ngõ vào.
 2 bộ so sánh tương tự (Compartor).
 1 bộ định thời giám sát (Watchdog Timer).
 15 nguồn ngắt (Interrupts)
 Cổng giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với các chân điều khiển RD,
WR, CS ở bên ngoài.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

5
SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch


MSSV: 20662090



 Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP (Synchronous Serial Port), SPI và I2C.
 Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ.
 Nạp được chương trình ngay trên mạch điện ICSP (In Circuit Serial
Programming)
thông qua 2 chân.

 Một vài đặc tính khác của vi điều khiển như:
 Được chế tao bằng công nghệ CMOS.
 Bộ nhớ flash với khả năng ghi xóa được 100.000 lần.
 Bộ nhớ EEPROM với khả năng ghi xóa được 1.000.000 lần.

 Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thể lưu trữ trên 40 năm.
 Khả năng tự nạp chương trình với sự điều khiển của phần mềm.
 Chức năng bảo mật mã chương trình.
 Chế độ Sleep.
 Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác nhau.
2.1. Sơ lược về các chân của Pic16F877A:
PIC16F877A là họ vi điều khiển có 40 chân, mỗi chân có một chức năng khác nhau.
Trong đó có một số chân đa công dụng( đa hợp): mỗi chân có thể họat động như một đường
xuất nhập ( I/O) hoặc là một chân chức năng đặc biệt dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại
vi.
Cổng xuất nhập (I/O port) chính là phương tiện mà vi điều khiển dùng để tương tác với
bên ngoài. Vi điều khiển PIC16F877A có 5 cổng xuất nhập, bao gồm PORTA, PORTB,
PORTC, PORTD và PORTE.

2.1.1. Port A và thanh ghi TRISA:
PortA gồm 6 chân từ RA0-RA5. Việc ghi các giá trị vào thanh ghi TRISA sẽ quy định
các chân của PortA là Input hay Output. Nếu là 0 thì là Output, 1 là Input.
Việc đọc thanh ghi PortA sẽ đọc trạng thái các chân PortA. Việc ghi giá trị vào thanh ghi
PortA sẽ thay đổi trạng thái của các chân PortA.
Riêng chân RA4 được tích hợp thêm chức năng là chân cung cấp xung Clock ngoài cho
Timer0 (RA4/TOCKI). Những chân khác của PortA được đa hợp với các chân ngõ vào
Analog của ADC và chân ngỏ vào điện thế so sánh của bộ so sánh (Comparator). Hoạt động
của những chân này được qui địng bằng những Bit tương ứng trong thanh ghi ADCCON1 và
CMCON1. Khi các chân của PortA được sử dụng là ngõ vào Analog thì các Bit của thanh ghi
TRISA phải luôn bằng 1.

Hình 2.3: Chức năng các chân PortA.

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

6
SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch


MSSV: 20662090



Các thanh ghi SFR liên quan đến PORTA bao gồm:
 PORTA (địa chỉ 05h) : chứa giá trị các pin trong PORTA.
 TRISA (địa chỉ 85h) : điều khiển xuất nhập.
 CMCON (địa chỉ 9Ch) : thanh ghi điều khiển bộ so sánh.
 CVRCON (địa chỉ 9Dh) : thanh ghi điều khiển bộ so sánh điện áp.
 ADCON1 (địa chỉ 9Fh) : thanh ghi điều khiển bộ ADC.



2.1.2. Port B và thanh ghi TRISB:
PortB gồm 8 chân từ RB0-RB7. Việc ghi các giá trị vào thanh ghi TRISB sẽ quy định
các chân của PortB là Input hay Output. Nếu là 0 thì là Output, 1 là Input.
Việc đọc thanh ghi PortB sẽ đọc trạng thái các chân PortB. Việc ghi giá trị vào thanh ghi
PortB sẽ thay đổi trạng thái của các chân PortB.
Ba chân của PortB được đa hợp với chức năng In-Circuit Debugger và Low Voltage
Programming fuction: RB3/PGM, RB6/PGC và RB7/PGD.
Mỗi chân của PortB có một transistor kéo lên Vdd, chức năng này hoạt động khi Bit
RPBU được xóa. Chứ năng này sẽ tự động tắt khi chân Port đựơc quy địng là Input.
Bốn chân của Portb từ RB7-RB4 có chức năng ngắt (Interrupt) khi trạng thái chân Port
thay đổi (Khi chân Port được quy định là Ouput thì chức na7ng ngắt không họat động). Giá trị

chân Port được so sánh với giá trị được lưu lại trước đó, khi có trạng thái sai lệch giữa 2 giá trị
này, ngắt sẽ xảy ra với cờ ngắt RBIF INTCON<0> bật lên. Ngắt có thể làm cho Vi điều khiển
thoát khỏi trạng thái “SLEEP”.
Bất cứ một họat động truy xuất nào trên PortB sẽ xóa trạng thái sai lệch, kết thúc ngắt và
cho phép xóa cờ RBIF.


Hình 2.4: Chức năng các chân PortB.

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

7
SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch


MSSV: 20662090



Các thanh ghi SFR liên quan đến PORTB bao gồm:
 PORTB (địa chỉ 06h,106h) : chứa giá trị các pin trong PORTB.
 TRISB (địa chỉ 86h,186h) : điều khiển xuất nhập.
 OPTION_REG (địa chỉ 81h,181h) : điều khiển ngắt ngoại vi và bộ Timer0.


2.1.3. Port C và thanh ghi TRISC:
PortC gồm 8 chân từ RC0-RC7. Việc ghi các giá trị vào thanh ghi TRISC sẽ quy định
các chân của PortC là Input hay Output. Nếu là 0 thì là Output, 1 là Input.

Việc đọc thanh ghi PortC sẽ đọc trạng thái các chân PortC. Việc ghi giá trị vào thanh ghi
PortC sẽ thay đổi trạng thái của các chân PortC.
Các chân của PortC được đa gợp với các chức năng ngọai vi.
Khi các hàm chức năng ngoại vi được cho phép, ta cần quan tâm chặt chẽ tới giá trị các
Bit của thanh ghi TRISC và mặt định các chân này là Ouput, ngoài ra một số chức năng ngoại
vi khác sẽ tự động mặt định các chân là ngõ vào.


Hình 2.5: Chức năng các chân PortC.

Các thanh ghi điều khiển liên quan đến PORTC:
 PORTC (địa chỉ 07h) : chứa giá trị các pin trong PORTC.
 TRISC (địa chỉ 87h) : điều khiển xuất nhập.



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

8
SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch


MSSV: 20662090



2.1.4. Port D và thanh ghi TRISD:
PortD gồm 8 chân từ RD0-RD7. Ngoài việc PortD được cấu trúc là một Port vừa xuất nhập nó

còn có thể họat động như một cổng song song bằng cách xét Bit PSPMODE, trong chế độ này
Buffer ngõ vào linh kiện TTL.


Hình 2.6: Chức năng các chân PortD.

Các thanh ghi liên quan đến PORTD bao gồm:
 Thanh ghi PORTD(địa chỉ 08h): chứa giá trị các pin trong PORTD.
 Thanh ghi TRISD(địa chỉ 88h): điều khiển xuất nhập.


2.1.5.
PortE và thanh ghi TRISE
:
PortE có 3 chân RE0/RD/AN5, RE1/WR/AN6 VÀ RE2/CS/AN7 có thể được cấu hình là
các chân xuất nhập.
Các chân của PortE có thể trở thành các chân điều khiển cho các cổng của Vi điều khiển
khi Bit PSPMODE được xét là 1. Trong chế độ này phải đảm bảo rằng các Bit từ 0 dến 2 cua
thanh ghi TRISE phải được xét bằng 1 để các chân này được cấu hình như các chân ngõ vào.
Ngoài ra các chân PortE còn được cấu hình như các ngõ vào Analog, tại chế độ này khi
đọc trạng thái các chân PortE sẽ cho ta giá trị 0.
Thanh ghi TRISE quy định chức năng xuất nhập của các chân PortE ngay cả khi nó được
sử dụng là các ngõ vào Analog.



Hình 2.7: Chức năng các chân PortE.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

9

SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch


MSSV: 20662090



Các thanh ghi liên quan đến PORTE bao gồm:
 PORTE(địa chỉ 09h) : chứa giá trị các chân trong PORTE.
 TRISE(địa chỉ 89h) : điều khiển xuất nhập và xác lập các thông số cho chuẩn
giao tiếp PSP.
 ADCON1(địa chỉ 9Fh) : thanh ghi điều khiển khối ADC.


2.2. MCLR( MASTER CLEAR):
Ngõ vào MCLR( Reset) trên chân số 1 của Vi điều khiển. Khi đưa MCLR xuống thấp,
các thanh ghi bên trong Vi điều khiển sẽ được tải những giá trị thích hợp để khởi động lại hệ
thống.

Hình 2.8: Cách kết nối với chân MCLR.
2.3. Các chân nguồn:
PIC 16F877A vận hành với nguồn đơn 5V. Chân VDD( chân nguồn dương ) được nối
vào chân số 11 và 32. Chân VSS( chân mass ) được nối vào chân số 12 và 31.
2.4. Tổ chức bộ nhớ:
Bộ nhớ chương trình( 8K Flash ROM), bộ nhớ dữ liệu( 368 bytes RAM) và bộ nhớ dữ
liệu EEPROM( 256 bytes).
2.4.1. Tổ chức của bộ nhớ chương trình:
Bộ nhớ chương trình của vi điều khiển PIC16F877A là bộ nhớ Flash, có bộ đếm chương
trình( Program Counter) dài 13 bit có thể định địa chỉ cho 8K không gian bộ nhớ, 8K không
gian bộ nhớ được chia làm 8 trang bộ nhớ. Mọi sự truy cập ngoài vùng không gian này sẽ
không có tác dụng.
Bộ nhớ chương trình còn bao gồm một ngăn xếp( Stack) 8 mức.
Khi vi điều khiển được reset, bộ đếm chương trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0000h (Reset
vector). Khi có ngắt xảy ra, bộ đếm chương trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0004h (Interrupt vector).
VCC
D5
1N4148
1
C7
104
VCC
R4
100
MCLR
0
SW1 RESET
R3
10K
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

10
SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch


MSSV: 20662090




Hình 2.9: Ngăn xếp và bản đồ bộ nhớ chương trình.
2.4.2. Tổ chức của bộ nhớ dữ liệu:
Bộ nhớ dữ liệu của PIC được chia ra làm nhiều bank. Đối với PIC16F877A bộ nhớ dữ
liệu được chia ra làm 4 bank: bank 0, bank 1, bank 2 và bank 3. Mỗi bank có dung lượng 128
byte, bao gồm các thanh ghi có chức năng đặc biệt SFR (Special Function Register) nằm ở các
vùng địa chỉ thấp và các thanh ghi mục đích chung GPR (General Purpose Register) nằm ở
vùng địa chỉ còn lại trong bank. Các thanh ghi SFR thường xuyên được sử dụng (ví dụ như
thanh ghi STATUS) sẽ được đặt ở tất cà các bank của bộ nhớ dữ liệu giúp thuận tiện trong quá
trình truy xuất và làm giảm bớt lệnh của chương trình.
Các bank được lựa chọn bằng bitb RP0 và bit RP1 ở thanh ghi Status.

RP1:RP0 Bank
00 0
01 1
10 2
11 3

 Vùng RAM đa mục đích GPR:

Vùng RAM đa mục đích có chiều rộng là 8 bit và được truy xuất trực tiếp hoặc gián tiếp
thông qua thanh ghi FSR. Đây là các thanh ghi dữ liệu thông thường, người sử dụng có thể tùy
theo mục đích chương trình mà có thể dùng các thanh ghi này để chứa các biến số, hằng số,
kết quả hoặc các tham số phục vụ cho chương trình.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

11
SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch


MSSV: 20662090



Hình 2.10: Ngăn xếp và bản đồ bộ nhớ chương trình.
Sơ đồ bộ nhớ dữ liệu PIC16F877A


 Vùng thanh ghi chức năng đặc biệt SFR:
Đây là các thanh ghi chức năng dặc biệt được sử dụng bởi bộ sử lý trung tâm và các hàm
chức năng ngoại vi để điều khiển họat động của các thiết bị. Có thể phân thanh ghi SFR làm
hai lọai: tloại thứ nhất dùng để thiết lập và điều khiển các khối chức năng bên ngoài (ví dụ như
ngắt, so sánh, PWM, …) và loại thứ hai dùng cho các chức năng bên trong của Vi điều khiển(
các phép tímh toán số học, truy xuất số liệu,…).
2.4.3. Thanh ghi đếm chương trình PC ( Program Counter):
Thanh ghi đếm chương trình( PC ) chứa địa chỉ của lệnh được thực hiện kế tiếp.
Bộ đếm
chương trình (PC) có độ rộng 13 bit. Byte thấp là thanh ghi PCL, nó có thể đọc và ghi.

Ba bit cao là thanh ghi
PCH
(PC<12:8>) không cho phép đọc nhưng nó cho phép ghi
gián tiếp thông qua thanh ghi PCLATH. Khi Reset thì ba bit cao của PC sẽ bị xoá.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

12
SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch


MSSV: 20662090



 Ngăn xếp stack:
Stack cho phép 8 lệnh gọi chương trình con và ngắt hoạt động. Stack chứa địa chỉ mà chương
trình chính sẽ quay trở về thực hiện từ chương trình con hay ngắt. Đối với dòng Pic phổ thông,
Stack có độ sâu là 8 lớp,
mỗi lớp có độ rộng 13 bit
. Vị trí của Stack không nằm trong cả bộ
nhớ chương trình hoặc bộ nhớ dữ liệu và
con trỏ ngăn xếp thì không cho phép đọc hoặc
ghi. Hoạt động của ngăn xếp giống như vùng đệm vòng . Điều này có nghĩa là sau khi
ngăn xếp đã cất vào 8 lần, lần cất vào thứ 9 sẽ được ghi chồng lên lần cất vào đầu tiên.
Lần cất vào thứ mười sẽ được ghi chồng lên lần cất vào thứ hai (và cứ như thế).

2.4.4. Sự phân trang bộ nhớ chương trình:
PIC16F877A có khả năng định vị một khối liên tục 8K từ của bộ nhớ chương

trình. Các lệnh CALL và GOTO chỉ cung cấp 11 bit địa chỉ và chỉ xác định được 2K
bộ nhớ chương trình. Khi thực hiện lệnh CALL hoặc GOTO, 2 bit cao nhất của địa chỉ
được cung cấp bởi PCLATH<4:3>. Khi thực hiện lệh CALL hoặc GOTO, người sử
dụng phải bảo đảm rằng trang chọn bit phải được lập trình để trang bộ nhớ chương
trình được định địa chỉ. Nếu lệnh CALL (hoặc ngắt) được thi hành, toàn bộ 13 bit của
PC sẽ được cất vào ngăn xếp. Vì vậy việc vận dụng các bit PCLATH<3:4> thì không
đòi hỏi lệnh Return để lấy địa chỉ từ ngăn xếp.

2.4.5. Định địa chỉ gián tiếp , các thanh ghi INDF và FSR:
Thanh ghi INDF không phải là thanh ghi vật lý. Địa chỉ của thanh ghi INDF sẽ
được định vị gián tiếp. Định vị gián tiếp có thể thực hiện được bằng cách sử dụng
thanh ghi INDF. Trên thực tế, bất kì lệnh nào sử dụng thanh ghi INDF để truy cập
thanh ghi con trỏ bằng thanh ghi FSR (File Select Register). Việc đọc chính thanh ghi
INDF, một cách gián tiếp (FSR = ‘0’) sẽ có giá trị 00h. Một địa chỉ 9 bit có hiệu quả
thu được bằng cách ghép 8 bit của thanh ghi FSR với bit IRP (STATUS<7>), như được
chỉ bên dưới. Một chương trình mẫu dùng để xoá vùng RAM từ 20h đến 2Fh sử dụng
cách định địa chỉ gián tiếp.
Hình 2.11: Sơ đồ ghi dữ liệu vào từng Bank.
2.5. Bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình:
2.5.1 Bộ nhớ dữ liệu EEPROM và bộ nhớ chương trình FLASH:
Bộ nhớ dữ liệu EEPROM và bộ nhớ chương trình FLASH cho phép đọc hoặc ghi trong
suốt hoạt động bình thường trong phạm vi VDD. Những thao tác này xảy ra trên một byte đơn
cho bộ nhớ dữ liệu EEPROM và trên một từ đơn cho bộ nhớ chương trình FLASH. Một thao
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

13
SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch

MSSV: 20662090



tác ghi gây ra sự xóa rồi ghi, thao tác này được thực hiện trên một byte hoặc một từ được chỉ
định. Sự truy cập vào bộ nhớ chương trình phải kể đến sự tính toán checksum. Ghi một byte
hoặc một word sẽ tự động xóa vùng nhớ và ghi lên giá trị mới (xóa trước khi ghi). Việc ghi
vào bộ nhớ dữ liệu EEPROM không ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị. Việc ghi vào bộ
nhớ chương trình sẽ dừng thực thi các lệnh cho đến khi quá trình ghi hoàn thành. Bộ nhớ
chương trình không thể được truy cập trong suốt quá trình ghi. Trong suốt quá trình ghi, bộ
dao động tiếp tục chạy, thiết bị ngoại vi vẫn tiếp tục hoạt động và những sự kiện về ngắt sẽ
được phát hiện và đợi cho đến khi quá trình ghi hoàn thành. Khi quá trình ghi hoàn thành, lệnh
tiếp theo trong hàng đợi lệnh sẽ được thực hiện và một rẽ nhánh đến vectơ ngắt sẽ xảy ra đến
ngắt được phép và gây ra trong suốt quá trình ghi. Việc đọc và ghi truy cập đến cả hai bộ nhớ
xảy ra gián tiếp thông qua việc đặt những thanh ghi mục đích chung (SFR). Có sáu thanh ghi
mục đích chung được sử dụng là:
 Thanh ghi EEDATA.
 Thanh ghi EEDATH.
 Thanh ghi EEADR.
 Thanh ghi EEADRH.
 Thanh ghi EECON1.
 Thanh ghi EECON2.
Bộ nhớ dữ liệu EEPROM cho phép những thao tác đọc và ghi byte không can thiệp đến
những thao tác bình thường của bộ vi điều khiển. Khi có sự trao đổi với bộ nhớ dữ liệu
EEPROM, thanh ghi EEADR giữ địa chỉ sẽ được truy cập. Phụ thuộc vào thao tác, thanh ghi
EEDATA giữ dữ liệu được ghi hoặc được đọc tại địa chỉ trong thanh ghi EEADR.
PIC16F877A có 256 byte cho bộ nhớ dữ liệu EEPROM và do đó nó sử dụng tất cả 8 bit của
EEADR. Bộ nhớ chương trình FLASH không cho phép truy cập vào quá trình đọc, nhưng quá
trình ghi sẽ dừng thực thi các lệnh cho đến khi quá trình ghi hoàn thành. Khi trao đổi với bộ

nhớ chương trình cặp thanh ghi EEADRH:EEADR sẽ tạo thành một từ hai byte, và sẽ chứa 13
bit địa chỉ của vùng nhớ được truy cập. Sự kết hợp hai thanh ghi EEDATH:EEDATA sẽ chứa
dữ liệu 14 bit cho việc ghi, hoặc phản ánh giá trị của bộ nhớ chương trình sau mỗi lần đọc.
Giống sự truy cập vào bộ nhớ dữ liệu EEPROM, giá trị của những thanh ghi
EEADRH:EEADR phải bên trong phạm vi hợp lệ của bộ nhớ chương trình, phụ thuộc vào linh
kiện (0000h đến 1FFFh đối với PIC16F873/874) từ 0000h đến 3FFFh đối với PIC16F877A.
2.5.2 Quá trình đọc bộ nhớ dữ liệu EEPROM:
Quá trình đọc bộ nhớ dữ liệu EEPROM chỉ yêu cầu địa chỉ cần truy cập phải được ghi
vào thanh ghi EEADR và xóa bit EEPGD. Sau khi bit RD được set, dữ liệu sẽ phải sẵn sàng
trong thanh ghi EEDATA trong chu kỳ lệnh kế tiếp. EEDATA sẽ giữ giá trị này cho đến khi
thao tác đọc kế tiếp được bắt đầu hoặc cho đến khi nó được ghi bởi vi chương trình.
Các bước trong quá trình đọc bộ nhớ dữ liệu EEPROM là:
1. Ghi địa chỉ cần truy cập vào thanh ghi EEADR và hãy chắc rằng địa chỉ này thì
không lớn hơn kích thước bộ nhớ của linh kiện PIC16F877A .
2. Xóa bit EEPGD để trỏ đến bộ nhớ dữ liệu EEPROM.
3. Set bit RD để bắt đầu thao tác đọc.
4. Đọc dữ liệu từ thanh ghi EEDATA.
2.5.3 Quá trình ghi vào bộ nhớ dữ liệu EEPROM:
Quá trình ghi dữ liệu vào bộ nhớ dữ liệu EEPROM được tiến hành qua vài bước. Cả địa
chỉ và giá trị dữ liệu cần phải được ghi vào những thanh ghi mục đích chung SFR. Bit EEPGD
cần phải được xóa, và bit WREN phải được set để cho phép ghi. Bit WREN phải bị xóa trong
suốt thời gian ngoại trừ trong quá trình ghi vào bộ nhớ dữ liệu EEPROM. Bit WR chỉ có thể
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

14
SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch

MSSV: 20662090



được set khi bit WREN đã được set trước đó, chúng không thể được set cùng lúc. Bit WREN
sau đó phải được xóa bằng vi chương trình sau khi ghi.
Các bước trong quá trình ghi vào bộ nhớ dữ liệu EEPROM:
1. Nếu bước thứ 10 chưa được thực hiện, hãy kiểm tra bit WR để xem việc ghi có
đang tiến hành.
2. Ghi địa chỉ cần truy cập vào thanh ghi EEADR và hãy chắc rằng địa chỉ này thì
không lớn hơn kích thước bộ nhớ của linh kiện PIC16F877A.
3. Ghi giá trị dữ liệu 8 bit được chương trình hóa vào thanh ghi EEDATA.
4. Xóa bit EEPGD để trỏ đến bộ nhớ dữ liệu EEPROM.
5. Set bit WREN để cho phép những thao tác lập trình.
6. Không cho phép những ngắt.
7. Thực hiện chuỗi 5 lệnh đặc biệt sau:
 Ghi giá trị 55h vào EECON2 qua hai bước (đầu tiên đưa vào W, sau đó mới
đưa EECON2).
 Ghi giá trị AAh vào EECON2 qua hai bước (đầu tiên đưa vào W, sau đó mới
đưa vào EECON2).
 Set bit WR.
8. Cho phép các ngắt (nếu sử dụng ngắt).
9. Xóa bit WREN để không cho phép các thao tác lập trình.
10. Tại thời điểm chu kỳ ghi hoàn thành, bit WR bị xóa và bit cờ ngắt EEIF được
set. Nếu bước 1 chưa được thực hiện, sau đó vi chương trình sẽ kiểm tra xem
EEIF được set hay chưa hoặc bit WR có bị xóa hay không để báo kết thúc chu
kỳ chương trình.
2.5.4 Quá trình đọc bộ nhớ chương trình FLASH
Quá trình đọc bộ nhớ chương trình FLASH cũng giống với quá trình đọc bộ nhớ dữ liệu
EEPROM, chỉ cần thêm vào hai lệnh NOP sau khi set bit RD. Hai chu kỳ lệnh được thực hiện

bởi lệnh NOP sẽ được bộ vi điều khiển sử dụng để đọc dữ liệu ra khỏi bộ nhớ chương trình và
chèn giá trị đó vào trong cặp thanh ghi EEDATH:EEDATA. Dữ liệu sẽ được sẵn sàng ở lệnh
thứ hai. EEDATH và EEDATA sẽ giữ giá trị này cho đến khi thao tác đọc tiếp theo được bắt
đầu, hoặc cho đến khi chúng được ghi bởi vi chương trình.
Các bước trong quá trình đọc bộ nhớ chương trình FLASH:
1. Ghi địa chỉ cần truy cập vào cặp thanh ghi EEADRH:EEADR. Hãy chắc rằng
địa chỉ đó không lớn hơn kích thước bộ nhớ của linh kiện PIC16F877A.
2. Set bit EEPGD để trỏ đến bộ nhớ chương trình FLASH.
3. Set bit RD để bắt đầu thao tác đọc.
4. Thực hiện hai lệnh NOP để cho phép bộ vi điều khiển đọc dữ liệu ra khỏi bộ
nhớ chương trình.
5. Đọc dữ liệu từ cặp thanh ghi EEDATH:EEDATA.
2.5.5 Quá trình ghi dữ liệu vào bộ nhớ chương trình FLASH
Các bước trong quá trình ghi dữ liệu vào bộ nhớ chương trình FLASH:
1. Ghi địa chỉ cần truy cập vào cặp thanh ghi EEADRH:EEADR. Chắc rằng địa
chỉ này thì không lớn hơn kích thước bộ nhớ của linh kiện PIC16F877A.
2. Ghi giá trị dữ liệu 14 bit đã được chương trình hóa vào cặp thanh ghi
EEDATH:EEDATA.
3. Set bit EEPGD để trỏ đến bộ nhớ chương trình FLASH.
4. Set bit WREN để cho phép những thao tác lập trình.
5. Không cho phép ngắt.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

15
SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch


MSSV: 20662090

6. Thực hiện chuỗi 5 lệnh đặc biệt sau:
 Ghi giá trị 55h vào EECON2 qua hai bước (đầu tiên đưa vào W, sau đó đưa vào
EECON2 ).
 Ghi giá trị AAh vào EECON2 qua hai bước ( đầu tiên đưa vào W, sau đó đưa
vào EECON2).
 Set bit WR.
7. Thực hiện hai lệnh NOP để cho phép bộ vi điều khiển thiết lập thao tác ghi.
8. Cho phép các ngắt (nếu sử dụng ngắt).
9. Xóa bit WREN để không cho phép các thao tác lập trình.
Tại thời điểm chu kỳ ghi hoàn thành, bit WR bị xóa và bit cờ ngắt EEIF được set. Khi bộ
vi điều khiển không thực hiện các lệnh trong suốt chu kỳ ghi, vi chương trình sẽ không nhất
thiết phải kiểm tra cả EEIF, hoặc WR, để xác định quá trình ghi đã hoàn thành hay chưa.
Vi điều khiển PIC16F877A có hai cơ chế bảo vệ mã, một bit dành cho bộ nhớ dữ liệu
EEPROM và hai bit dành cho bộ nhớ chương trình FLASH. Dữ liệu có thể được đọc và ghi
vào bộ nhớ dữ liệu EEPROM , bất chấp trạng thái của bit bỏa vệ mã CPD. Khi sự bảo vệ mã
được cho phép và bit CPD bị xóa thì sự truy cập ngoài thông qua bit ICSP không được cho
phép, bất chấp trạng thái của những bit bảo vệ mã bộ nhớ chương trình.
Trạng thái của những bit bảo vệ mã bộ nhớ chương trình CP0 và CP1 không ảnh hưởng
đến sự thực hiện những lệnh bên ngoài bộ nhớ chương trình. PIC16F87X có thể luôn luôn đọc
những giá trị trong bộ nhớ chương trình, bất chấp trạng thái của những bit bảo vệ mã. Tuy
nhiên, trạng thái của những bit bảo vệ mã và bit WRT sẽ có những ảnh hưởng khác nhau đến
quá trình ghi vào bộ nhớ chương trình. Bit WRT là bit dùng để bảo vệ quá trình ghi vào bộ
nhớ chương trình FLASH. Bit này chỉ có thể được truy cập khi PIC16F87X được lập trình qua
ICSP . Khi sự bảo vệ ghi được cho phép, bất kì lệnh ghi nào đến bộ nhớ chương trình FLASH
đều sẽ bị ngăn cản. Sự bảo vệ chế độ ghi không ảnh hưởng đến quá trình đọc bộ nhớ chương
trình.

Hình 2.
12: Trạng thái đọc ghi của bộ nhớ chương trình FLASH nội.
2.6 Bộ Các bộ định thời:
2.6.1 Bộ định thời Timer 0
:

Bộ định thời/bộ đếm Timer0 có các đặc tính sau:
 Bộ định thời / bộ đếm 8 bit.
 Cho phép đọc và ghi.
 Bộ chia 8 bit lập trình được bằng phần mềm.
 Chọn xung clock nội hoặc ngoại.
 Ngắt khi có sự tràn từ FFh đến 00h.
 Chọn cạnh cho xung clock ngoài.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

16
SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch


MSSV: 20662090



 Ngắt Timer0:
Ngắt TMR0 được phát ra khi thanh ghi TMR0 tràn từ FFh đến 00h. Sự tràn này sẽ set
bit T0IF (INTCON<2>). Ngắt này có thể được giấu đi bằng cách xóa đi bit T0IE
(INTCON<5>) . Bit T0IF cần phải được xóa trong chương trình bởi thủ tục phục vụ ngắt của
bộ định thời Timer0 trước khi ngắt này được cho phép lại.

 Sử dụng Timer0 với xung clock ngoại:
Khi bộ chia không được sử dụng, clock ngoài đặt vào thì giống như bộ chia ở ngõ ra.
Sự đồng bộ của chân T0CKI với clock ngoài được thực hiện bằng cách lấy mẫu bộ chia ở ngõ
ra trên chân Q2 và Q4. Vì vậy thưc sự cần thiết để chân T0CKI ở mức cao trong ít nhất 2 chu
kỳ máy và ở mức thấp trong ít nhất 2 chu kỳ máy.
 Bộ chia:
Thiết bị PIC16F87X chỉ có một bộ chia mà được dùng chung bởi bộ định thời 0 và bộ
định thời Watchdog. Một khi bộ chia được ấn định cho bộ đinh thời 0 thì không có bộ chia cho
bộ định thời Watchdog và ngược lại. Bộ chia không được đọc hoặc ghi.
Các bit PSA và PS2:PS0 trong thanh ghi OPTION_REG xác đinh bộ chia được ấn định
cho bộ định thời nào và tỉ số chia.


Hình 2.13: Sơ đồ khối của bộ định thời Timer0 và bộ chia dùng chung với WDT.

Các thanh ghi điều khiển liên quan đến Timer0 bao gồm:
 TMR0 (địa chỉ 01h, 101h) : chứa giá trị đếm của Timer0.
 INTCON (địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép ngắt hoạt động (GIE và
PEIE).
 OPTION_REG (địa chỉ 81h, 181h): điều khiển prescaler.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

17
SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch


MSSV: 20662090

2.6.2 Bộ định thời Timer 1:
Bộ định thời 1 là một bộ định thời/bộ đếm 16 bit gồm hai thanh ghi TMR1H (byte cao)
và TMR1L (byte thấp) mà có thể đọc hoặc ghi. Cặp thanh ghi này tăng số đếm từ 0000h đến
FFFFh và một tràn sẽ xuất hiện khi có sự chuyển số đếm từ FFFFh xuống 0000h. Ngắt, nếu
được phép có thể phát ra khi có số đếm tràn và được đặt ở bit cờ ngắt TMR1IF. Ngắt có thể
được phép hoặc cấm bằng cách đặt hoặc xóa bit cho phép ngắt TMR1IE.
Bộ định thời Timer1 có thể được cấu hình để hoạt động một trong hai chế độ sau:
 Định thời một khoảng thời gian (Timer)
 Đếm sự kiện (Counter).
Việc lựa chọn một trong hai chế độ được xác định bằng cách đặt hoặc xóa bit chọn clock
TMR1CS. Trong chế độ định một khoảng thời gian, bộ định thời tăng số đếm lên sau mỗi chu
kỳ lệnh. Trong chế độ đếm sự kiện, bộ định thời tăng sau mỗi cạnh lên của clock ngoài đặt
vào.
Bộ định thời 1 có thể được phép hoặc cấm bằng cách đặt hoặc xóa bit điều khiển
TMR1ON.
 Chế độ Timer:
Chế độ Timer được chọn bằng cách xóa bit TMR1CS. Trong chế độ này, nguồn clock
đặt vào Timer là mạch dao động FOSC/4. Bit điều khiển đồng bộ không bị tác động vì clock
ngoài luôn luôn đồng bộ.



Hình 2.14: Cạnh tăng Timer1.

 Chế độ counter:
Trong chế độ này, bộ định thời tăng số đếm qua nguồn clock ngoài. Việc tăng xảy ra sau
mỗi cạnh lên của xung clock ngoài. Bộ định thời phải có một cạnh lên trước khi việc đếm bắt
đầu.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

18
SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch


MSSV: 20662090



Có 2 chế độ đếm trong Timer 1:
 Chế độ đếm đồng bộ:
Chế độ được lựa chọn bởi việc Set bit TMR1CS ( T1CON<1>)và Clear bit T1SYNC.
Trong chế độ này, giá trị của Timer1 sẽ tăng khi có xung cạnh lên trên chân T1OSI/RC1( nếu
bit T1OSCEN được Set) hoặc trên chân T1OSO/RC0( nếu bit T1OSCEN được Clear).
Xung Clock ngoại sẽ được đồng bộ với xung Clock nội, hoạt động đồng bộ được thực
hiện ngay sau bộ tiền định tỉ lệ xung(presaler). Trong chế độ ngủ, hoạt động đồng bộ sẽ bị tắt
và do đó ngay cả khi có xung Clock ngoài thì TMR1 cũng sẽ không tăng. Điều này có ý nghĩa
chế độ đếm đồng bộ sẽ không hoạt động được trong chế độ ngủ(Sleep).
Khi chế độ sử dụng xung Clock ngoài được lựa chọn cho Timer1 ở chế độ đếm đồng,
chúng ta phải đảm bảo điều kiện: xung Clock ngoại phải được đồng bộ với xung Clock nội.
 Chế độ đếm không đồng bộ:
Nếu bit T1SYNC(T1CON<2>) được Set, xung Clock ngoại sẽ không được đồng bộ hoá.
Bộ định thời sẽ tiếp tục đếm trong suốt quá trình ngủ của Vi điều khiển và có khả năng tạo

một ngắt khi bộ định thời tràn và làm Vi điều khiển thoát khỏi trạng thái ngủ. Tuy nhiên cần
lưu ý khi đọc và ghi và Timer:
- Việc đọc thanh ghi TMR1H hoặc thanh ghi TMR1L trong khi bộ định thời đang chạy
từ một nguồn xung Clock ngoài không đồng bộ sẽ cho một kết quả tức thời (không phải ngưng
Timer lại làm mất độ chính xác). Tuy nhiên ta phải luôn nhớ rằng việc đọc một bộ Timer 16
bit sẽ bao gồm 2 lần đọc giá trị 8 bit, do đó có một vấn đề phát sinh là Timer có thể bị tràn
giữa 2 lần đọc.
- Để ghi vào Timer chúng ta tốt nhất nên dừng Timer lại và ghi giá tri mà ta mong
muốn vào. Chúng ta cũng có thể ghi giá trị vào Timer khi nó đang chạy nhưng việc này có thể
tạo ra một giá trị không như ta mong muốn.


Hình 2.15: Sơ đồ khối bộ định thời Timer1.

 Bộ dao động riêng của Timer1:
Chúng ta có thể xây dựng một bộ dao động độc lập cho Timer1 (độc lập với bộ dao động
của Vi điều khiển) bằng thạch anh vớii tần số tối đa lên đến 200KHz. Với bộ dao động này, bộ
đếm có thể hoạt động ngay cả khi Vi điều khiển rơi vào trạng thái ngủ.
 Ngắt Timer1:
Ngằt trong Timer1 xuất hiện khi giá trị trong thanh ghi TMR1 tràn từ FFFFh xuống
0000h. khi xảy ra tràn, cờ TMR1IF bật lên. Ngắt có thể được ngăn chận bằng việc xoá bit
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

19
SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch


MSSV: 20662090

TMR1IE. Cờ TMR1IE phải được xoá bằng phần mềm trước khi thoát khỏi trình phục vụ ngắt
và trở về chương trình chính. Ngắt của Timer1 trong chế độ định thời và đếm đồng bộ không
làm cho Vi điều khiển thoát khỏi trạng thái ngủ, chỉ có chế độ đếm không đồng bộ mới làm
cho Vi điều khiển thoát khỏi trạng thái ngủ.
Các thanh ghi liên quan đến Timer1 bao gồm:
 INTCON (địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép ngắt hoạt động (GIE và
PEIE).
 PIR1 (địa chỉ 0Ch): chứa cờ ngắt Timer1 (TMR1IF).
 PIE1( địa chỉ 8Ch): cho phép ngắt Timer1 (TMR1IE).
 TMR1L (địa chỉ 0Eh): chứa giá trị 8 bit thấp của bộ đếm Timer1.
 TMR1H (địa chỉ 0Eh): chứa giá trị 8 bit cao của bộ đếm Timer1.
 T1CON (địa chỉ 10h): xác lập các thông số cho Timer1.


2.6.3 Bộ định thời Timer 2:
 Môdun Timer2 là 1 bộ định thời 8 bit bao gồm 1 bộ tiền định (prescaler), 1 bộ hậu định
tỉ lệ (postcaler) và một thanh ghi chu kỳ viết tắt là PR2. việc kết hợp Timer2 với 2 bộ định tỉ lệ
cho phép nó hoạt động như một bộ định thời 16 bit. Môdun Timer2 cung cấp thời gian hoạt
động cho chế độ điều biến xung PWM nếu môdun CCP được chọn.
 Nguồn xung Clock của Timer2: Timer2 chỉ có một nguồn xung Clock đó là xung
Clock của Vi điều khiển. Một bộ tiền định tỉ lệ được lựa chọn bởi các bit T2CKPS1 :
T2CKPS0.
 Thanh ghi TMR2 và PR2: là 2 thanh ghi ghi/đọc được. Timer2 sẽ tăng từ giá trị 00h
lên tới giá trị nằm trong thanh ghi PR2, sau đó nó sẽ được Reset về 00h cho chu kỳ đếm kế
tiếp.
 Tín hiệu báo trạng thái cân bằng: khi giá trị trong thanh ghi TMR2 bằng với giá trị
trong PR2, bô so sánh sẽ tạo ra một xung báo hiệu, xung này có thể được dùng cho bộ hậu

định tỉ lệ (postcaler) hoặc được dùng làm xung Clock cho môdun truyền nối tiếp (Shift Clock).
Ngoài ra nó còn được dùng làm tín hiệu Reset cho Timer2.
 Xóa các bộ tỉ lệ:
Các bộ tỉ lệ được xoá khi:
- Ghi một giá trị vào thanh ghi TMR2.
- Ghi một giá trị vào thanh ghi T2CON.
- Bất cứ một dạng Reset thiết bị nào.
 Chế độ ngủ: trong chế độ ngủ Timer2 không hoạt động. Giá trị của bộ định tỉ lệ sẽ
được lưu lại và phục hồi sau khi thoát khỏi trạng thái ngủ.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

20
SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch


MSSV: 20662090




Hình 2.16: Sơ đồ khối của bộ định thời Timer 2.

Các thanh ghi liên quan đến Timer2 bao gồm:
 INTCON (địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép toàn bộ các ngắt (GIE và
PEIE).
 PIR1 (địa chỉ 0Ch): chứa cờ ngắt Timer2 (TMR2IF).
 PIE1 (địa chị 8Ch): chứa bit điều khiển Timer2 (TMR2IE).
 TMR2 (địa chỉ 11h): chứa giá trị đếm của Timer2.

 T2CON (địa chỉ 12h): xác lập các thông số cho Timer2.
 PR2 (địa chỉ 92h): thanh ghi hỗ trợ cho Timer2.

2.7 Hoạt động của các bô ngoại vi:
2.7.1 Bộ Capture/Compare/PWM:
Họ PIC16F87X có hai bộ CCP, mỗi bộ là một thanh ghi 16 bit mà có thể hoạt động như
là :
 Thanh ghi Capture 16 bit.
 Thanh ghi Compare 16 bit.
 Thanh ghi chu trình làm việc chủ/tớ PWM.
Cả hai bộ CCP1 và CCP2 cơ bản hoạt động giống nhau, ngoại trừ trong khi hoạt động
với sự kiện trigger đặt biệt.
 Bộ CCP1 :
Thanh ghi CCPR1 bao gồm hai thanh ghi: CCPR1L (byte thấp) và CCPR1H (byte cao).
Thanh ghi điều khiển CCP1CON điều khiển hoạt động của bộ CCP1.
 Bộ CCP2 :
Thanh ghi CCPR2 bao gồm hai thanh ghi: CCPR2L (byte thấp) và CCPR2H (byte
cao).Thanh ghi điều khiển CCP2CON điều khiển hoạt động của bộ CCP2.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

21
SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch


MSSV: 20662090

Hình 2.17: Thanh ghi CCP1CON/CCP2CON ( địa chỉ 17h/1Dh ).

Chế độ CCP – Timer Resource

Sự ảnh hưởng của hai bộ CCP


 Chế độ Capture:
Trong chế độ này, cặp thanh ghi CCPR1H : CCPR1L giữ giá trị 16 bit của thanh ghi
TMR1 khi có một sự kiện xảy ra trên chân RC2/CCP1. Sự kiện được định nghĩa như là một
trong các yếu tố sau:
 Sau mỗi cạnh lên của xung clock.
 Sau mỗi cạnh xuống của xung clock.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

22
SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch


MSSV: 20662090



 Sau mỗi canh lên thứ tư.
 Sau mỗi cạnh lên thứ 16.
Việc lựa chọn sự kiện nào được cấu hình bởi các bit điều khiển CCP1M3:CCP1M0. Nếu
một sự kiện mới xảy ra trước khi giá trị trong thanh ghi CCPR1 được đọc, giá trị mới sẽ đè lên

giá trị cũ.
 Chế độ Compare:
Trong chế độ này, hằng giá trị 16 bit trong thanh ghi CCPR1 được so sánh với giá trị
trong cặp thanh ghi TMR0. Khi hai giá trị này bằng nhau, trên chân RC2/CCP1 sẽ là :
 Mức cao.
 Mức thấp.
 Giữ nguyên không đổi.
Việc lựa chọn mức cao, mức thấp hay giữ nguyên không đổi bằng cách nạp giá trị thích
hợp vào các bit điều khiển CCP1M3:CCP1M0. Tại một thời điểm, cờ ngắt CCP1IF có thể
được bật.
 Chế độ PWM ( Điều biến độ rộng xung ) :
Trong chế độ này, một xung vuông 10 bit được tạo ra trên chân CCPx. Vì chân này đa
hợp với chân chốt của PORTC nên bit TRISC<2> phải được xóa để cấu hình cho chân CCP1
ở trạng thái xuất dữ liệu.
Các bước sau được yêu cầu để thiết lập cho bộ CCP hoạt động trong chế độ PWM:
 Thiết lập chu kỳ cho PWM bằng cách ghi lên thanh ghi PR2.
 Thiết lập chu trình họat động bằng cách ghi lên thanh ghi.
 CCPR1L và bit4 bit5 trong thanh ghi CCP1CON.
 Cấu hình cho chân CCP1 ở trạng thái xuất dữ liệu.
 Cấu hình cho bộ CCP1 hoạt động trong chế độ PWM.


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

23
SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch

MSSV: 20662090




Hình 2.18: .Sơ đồ khối của bộ PWM.



Hình 2.19: Các thanh ghi liên quan đến chế Capture , Compare và Timer1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

24
SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch


MSSV: 20662090




Hình 2.20: Những thanh ghi liên quan đến PWM và Timer2

2.7.2 Bộ chuyển đổi tương tự sang số A/D:
Bộ chuyển đổi tương tự - số có năm ngõ vào đối với thiết bị 28 chân và tám đối với các

thiết bị khác. Ngõ vào tương tự được lấy mẫu, ngõ ra của mẫu được đặt vào bộ biến đổi. Bộ
biến đổi phát một giá trị nhị phân tương ứng với ngõ vào tương tự.Giá trị tương tự được bộ
biến đổi cho một kết quả số tương ứng với 10 bit nhị phân.Bộ biến đổi có các thế ngưỡng cao
và thấp đặt vào mà phần mềm có thể lựa chọn trên chân RA2 ,RA3.
Bộ biến đổi A/D có đặt điểm duy nhất là hoạt động có thể hoạt động trong khi thiết bị
đang ở chế độ nghỉ.
Bộ biến đổi A/D có 4 thanh ghi , chúng là :
 Thanh ghi kết quả cao (ADRESH).
 Thanh ghi kết quả thấp (ADRESL).
 Thanh ghi điều khiển 0 (ADCON0).
 Thanh ghi điều khiển 1 (ADCON1).
Sau đây là các bước được yêu cầu trước khi làm việc với bộ biến đổi A/D:
 Cấu hình cho bộ biến đổi:
 Cấu hình cho thanh ghi ADCON 1.
 Chọn kênh tương tự đặt vào bộ biến đổi.
 Chọn clock cho bộ biến đổi.
 Khởi động bộ biến đổi.
 Cấu hình ngắt:
 Xóa cờ nhắt ADIF.
 Đặt cờ cho phép ngắt bộ biến đổi.
 Đặt cờ cho phép ngắt ngoại vi.
 Đặt cờ cho phép ngắt toàn cục.

2.7.3 Đặc điểm chính của CPU:
Tất cả các vi điều khiển thuộc họ PIC16F87X đều có một đặc điểm chung là tăng tối ưu
độ tin cậy của hệ thống, nguồn năng lượng cung cấp ít, giảm thiểu nhiễu và cho phép mã bảo
vệ bao gồm:
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: ThS. Trần Quang Thuận

25

SVTH: Hoàng Trung Thạch MSSV: 20662090

SVTH: Hoàng Trung Thạch


MSSV: 20662090



 Chọn mạch dao động thích hợp.
 Hoạt động Reset.
 Nguồn Reset.
 Nguồn định thời.
 Dao động định thời.
 Reset ngoài.
 Hoạt động ngắt.
 Wathdog timer.
 Mã bảo vệ.
Hoạt động ngắt:
 Các Vi điều khiển họ PIC có rất nhiều nguồn ngắt. Cứ mỗi môdun ngoại vi thì có một
nguồn ngắt, tuy nhiên một số môdun lại có rất nhiều nguồn ngắt. Sau đây là một số nguồn ngắt
tiêu biểu:
- Ngắt trên chân INT (ngắt ngoài).
- Ngắt tràn Timer0.
- Ngắt tràn Timer1.
- Ngắt tràn Timer2.
- Ngắt thay đổi trạng thái trên các chân PortB.
- Ngắt so sánh điện thế.
- Ngắt Port song song.
- Ngắt USART.

- Ngắt nhận dữ liệu.
- Ngắt truyền dữ liệu.
- Ngắt chuyển đổi A/D.
- Ngắt màn hình LCD.
- Ngắt hoàn tất ghi vào EEPROM.
- Ngắt môdun CCP.
- Ngắt môdun SSP.
 Các thanh ghi chức năng của ngắt:


 Thời gian ngắt được thự thi:
Là thời gian tính từ khi sự kiện ngắt xuất hiện cho đến khi lệnh tại địa chỉ 0004h được
thực thi.
Đối với ngắt đồng bộ thời gian này vào khoản: 3T (chu kỳ lệnh).
Đối với ngắt không đồng bộ (ngắt ngoài) thời gian này vào khoản: 3 – 3.75T (chu kỳ
lệnh).
 Lưu dữ liệu trong quá trình ngắt: