BÀI GIẢNG MÔN VI ĐIỀU KHIỂN 8051

Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
Đặt vấn đề
1.1. Ứng dụng của vi điều khiển
1.2. Cấu trúc chung của vi điều khiển
1.3. Hoạt động của vi điều khiển
Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
Đặt vấn đề
•
Những ưu điểm chính của vi điều khiển so với vi xử lý?
- Cấu trúc đơn giản
-
Không yêu cầu lượng kiến thức lớn
-
Giao tiếp với các thiết bị khác dễ dàng
-
Giá thành hạ
Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
1.2. Cấu trúc chung của vi điều khiển
ROM (Read Only Memory)
RAM (Random Access Memory)
EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM )
Các thanh ghi chức năng đặc biệt (SFRs: Special Function Registers)
Bộ đếm chương trình (PC:Program Counter)
Khối xử lý trung tâm CPU (Central Processor Unit )
Các cổng vào/ra ( I/O Port )
Bộ dao động (Oscillator)
Bộ định thời/Bộ đếm (Timers/Counters)
Truyền thông nối tiếp (Serial Communication)
Chương trình

Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
1.2. Cấu trúc chung của vi điều khiển
ROM (Read Only Memory)
Là một loại bộ nhớ được sử dụng để lưu vĩnh viễn các chương trình được thực thi.
Kích cỡ của chương trình có thể được viết phụ thuộc vào kích cỡ của bộ nhớ này. ROM
có thể được tích hợp trong vi điều khiển hay thêm vào như là một chip gắn bên ngoài,
tùy thuộc vào loại vi điều khiển.
Kích thước của dãy ROM từ 512B đến 64KB
Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
1.2. Cấu trúc chung của vi điều khiển
RAM (Random Access Memory)
là một loại bộ nhớ sử dụng cho các dữ liệu lưu trữ tạm thời và kết quả trung gian
được tạo ra và được sử dụng trong quá trình hoạt động của bộ vi điều khiển. Nội dung
của bộ nhớ này bị xóa một khi nguồn cung cấp bị tắt.
Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
1.2. Cấu trúc chung của vi điều khiển
EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM )
là một kiểu đặc biệt của bộ nhớ chỉ có ở một số loại vi điều khiển. Nội dung của nó
có thể được thay đổi trong quá trình thực hiện chương trình (tương tự như RAM), nhưng
vẫn còn lưu giữ vĩnh viễn, ngay cả sau khi mất điện (tương tự như ROM).
Nó thường được dùng để lưu trữ các giá trị được tạo ra và được sử dụng trong
quá trình hoạt động mà cần phải được lưu sau khi nguồn cung cấp ngắt.
Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
1.2. Cấu trúc chung của vi điều khiển
Các thanh ghi chức năng đặc biệt (SFRs) (Special Function Registers)
là một phần của bộ nhớ RAM. Mục đích của chúng được định trước bởi nhà sản
xuất và không thể thay đổi được. Các bit của chúng được liên kết vật lý tới các mạch
trong vi điều khiển như bộ chuyển đổi A/D, modul truyền thông nối tiếp,…
Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
1.2. Cấu trúc chung của vi điều khiển

Bộ đếm chương trình (PC:Program Counter)
Bộ đếm chương trình chứa địa chỉ chỉ đến ô nhớ chứa câu lệnh tiếp theo sẽ được
kích hoạt. Sau khi thực hiện 1 lệnh, giá trị của bộ đếm được tăng thêm 1. Vì lý do đó nên
chương trình chỉ thực hiện được được từng lệnh trong một thời điểm.
Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
1.2. Cấu trúc chung của vi điều khiển
Khối xử lý trung tâm CPU (Central Processor Unit )
Đây là một đơn vị có nhiệm vụ điều khiển và giám sát tất cả các hoạt
động bên trong vi điều khiển và người sử dụng không thể tác động vào hoạt
động của nó. Nó bao gồm một số đơn vị con nhỏ hơn, trong đó quan trọng
nhất là:
Bộ giải mã lệnh có nhiệm vụ nhận dạng câu lệnh và điều khiển các
mạch khác theo lệnh đã giải mã.
Arithmetical Logical Unit (ALU) Thực thi tất cả các thao tác tính toán số
học và logic.
Thanh ghi tích lũy (Accumulator) là một thanh ghi SFR lưu trữ tất cả
các dữ liệu cho quá trình tính toán và lưu giá trị kết quả để chuẩn bị cho các
tính toán tiếp theo.
Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
1.2. Cấu trúc chung của vi điều khiển
Các cổng vào/ra
( I/O Port )
Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
1.2. Cấu trúc chung của vi điều khiển
Các cổng vào/ra ( I/O Port )
Là nơi nhận hoặc truyền dữ liệu. Các cổng này có thể làm cổng vào hoặc
cổng ra tùy theo mục đích người sử dụng.
Có thể lập trình làm cổng vào nhận dữ liệu từ các cảm biến, nút ấn, ADC,
truyền thông nối tiếp, …
Có thể lập trình làm cổng ra truyền dữ liệu tới rơle, Led, DAC, LCD,

truyền thông nối tiếp, …
Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
1.2. Cấu trúc chung của vi điều khiển
Bộ dao động
(Oscillator)
Bộ dao động làm nhiệm vụ đồng bộ hóa hoạt động của tất cả các mạch
bên trong vi điều khiển. Nó thường được tạo bởi thạch anh hoặc gốm để ổn
định tần số.
Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
1.2. Cấu trúc chung của vi điều khiển
Bộ định thời/Bộ đếm (Timers/Counters)
Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
1.2. Cấu trúc chung của vi điều khiển
Bộ định thời/Bộ đếm (Timers/Counters)
Một vi điều khiển có thể có thể có nhiều bộ định thời / bộ đếm. Chúng
thường là các thanh ghi SFR 8 hoặc 16 bit có thể được lập trình tùy theo mục
đích người sử dụng.
Khi được lập trình làm định thời, chúng sẽ nhận xung điều khiển từ bộ
dao động trong chíp. Sau mỗi xung dao động clock, giá trị của chúng được
tăng lên. Ngay khi thanh ghi tràn, một ngắt sẽ được phát sinh.
Ứng dụng định thời trong việc tạo xung, sóng, truyền thông nối tiếp, …
Khi được lập trình làm bộ đếm, chúng nhận xung cấp từ nguồn dao động
bên ngoài qua các chân đặc biệt có sẵn.
Ứng dụng để đếm tốc độ, sản phẩm , …
Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
1.2. Cấu trúc chung của vi điều khiển
Truyền thông nối tiếp (Serial Communication)
Thực hiện truyền nhận dữ liệu giữa vi điều khiển với các thiết bị khác
như vi điều khiển, máy tính,…phục vụ mục đích trao đổi thông tin hoặc điều
khiển giám sát.

Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
1.2. Cấu trúc chung của vi điều khiển
Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
1.2. Cấu trúc chung của vi điều khiển
Chương trình
Là một tập hợp các câu lệnh theo một trình tự logic tùy theo mục đích
người sử dụng. Chương trình quyết định toàn bộ quá trình hoạt động của vi
điều khiển khi được cấp nguồn.
Để viết một chương trình (lập trình) cho vi điều khiển, có thể sử dụng
ngôn ngữ lập trình bậc thấp như Assembly, hoặc các ngôn ngữ lập trình bậc
cao như C, C#, C++ hay Basic.
Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
1.3. Hoạt động của vi điều khiển.
Bộ giao động
Bộ định thời
Biến đổi tương tự/số
(Analog/ Digital)
lệnh
Bộ giải mã lệnh
Địa chỉ
Bộ đếm chương
trình
Bộ $nh toán số
học
Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
1.3. Hoạt động của vi điều khiển.
1. Khi không có nguồn điện cung cấp, vi điều khiển chỉ là một con chip có
chương trình nạp sẵn vào trong đó và không có hoạt động gì xảy ra.
2. Khi có nguồn điện, mọi hoạt động bắt đầu được xảy ra với tốc độ cao.
Đơn vị điều khiển logic có nhiệm vụ điều khiển tất cả mọi hoạt động. Nó khóa

tất cả các mạch khác, trừ mạch dao động thạch anh. Sau mini giây đầu tiên
tất cả đã sẵn sàng hoạt động.
Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
1.3. Hoạt động của vi điều khiển.
3. Điện áp nguồn nuôi đạt đến giá trị tối đa của nó và tần số dao động trở
nên ổn định. Các bit của các thanh ghi SFR cho biết trạng thái của tất cả các
mạch trong vi điều khiển. Toàn bộ vi điều khiển hoạt động theo chu kỳ của
chuỗi xung chính.
4. Thanh ghi bộ đếm chương trình (Program Counter) được xóa về 0.
Câu lệnh từ địa chỉ này được gửi tới bộ giải mã lệnh sau đó được thực thi
ngay lập tức.
5. Giá trị trong thanh ghi PC được tăng lên 1 và toàn bộ quá trình được
lặp lại vài triệu lần trong một giây.
Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
Nội dung tóm lược
Đời
sống
Y tế
Y tế
Công nghiệp
Ứng dụng của vi điều khiển
Ứng dụng của vi điều khiển
Máy chơi game
Nhà thông minh
Máy dân dụng
…
Máy chơi game
Nhà thông minh
Máy dân dụng
…

Máy chụp X quang
Máy siêu âm
…
Máy chụp X quang
Máy siêu âm
…
Điều khiển động cơ
Đo lường
Đếm sản phẩm
…
Điều khiển động cơ
Đo lường
Đếm sản phẩm
…
Nội dung tóm lược
Cấu trúc
chung của
vi
điều khiển
Cấu trúc
chung của
vi
điều khiển
PC
OSC
TIMER
SFR
UART
CPU
ROM

RAM
I/O
BUS
Nội dung tóm lược
Kết thúc
Kết thúc
Bắt đầu
Bắt đầu
Cấp nguồn
Cấp nguồn
Bộ dao động làm việc
Bộ dao động làm việc
Giải mã lệnh
Giải mã lệnh
Tăng bộ đếm chương trình
Thực hiện lệnh
Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
Câu hỏi ôn tập chương 1
Câu 1: Trình bày hoạt động của vi điều khiển.
Câu 2: Nêu cấu trúc chung của vi điều khiển.
Câu 3: Phân biệt bộ nhớ ROM và EEPROM.
Câu 4: Trình bày vai trò của CPU.
Chương 1. Giới thiệu chung về vi điều khiển
1.3. Hoạt động của vi điều khiển.
Giải thích:
OSC : Bộ dao động
Timer : Bộ định thời
A/D :Biến đổi tương tự/số (Analog/ Digital)
Control Logic : Bô điều khiển logic
Decoder Instruction : Bộ giải mã lệnh

Instruction : lệnh
Address : địa chỉ
Program Counter: Bộ đếm chương trình
ALU : Bộ tính toán số học