Thiết kế mạch đo nhiệt độ dùng vi điều khiển ,nhằm ứng dụng vào thực tế để đo nhiệt độ tầm nhỏ

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI
THIẾT KẾ MẠCH ĐO NHIỆT ĐỘ
Ngành: Công Nghệ Kĩ Thuật Điện Tử - Truyền Thông
Chuyên ngành: Công Nghệ Kĩ Thuật Điện Tử
Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN ANH DŨNG
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN TÍNH
MSSV: 0741050137
Lớp: ĐIỆN TỬ 2


BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI
THIẾT KẾ MẠCH ĐO NHIỆT ĐỘ
Ngành: Công Nghệ Kĩ Thuật Điện Tử - Truyền Thông
Chuyên ngành: Công Nghệ Kĩ Thuật Điện Tử
Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN ANH DŨNG
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN TÍNH
MSSV: 0741050137

LỜI MỞ ĐẦU
Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành
điện tử đã ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp. Trong lĩnh vực điều khiển,
từ khi công nghệ chế tạo loại vi mạch lập trình phát triển đã đem đến các kỹ
thuật điều khiển hiện đại có nhiều ưu điểm hơn so với việc sử dụng các mạch
điều khiển lắp ráp bằng các linh kiện rời như kích thước nhỏ, giá thành rẻ, độ
làm việc tin cậy, công suất tiêu thụ nhỏ.
Ngày nay, trong lĩnh vực điều khiển đã được ứng dụng rộng rãi trong
các thiết bị, sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hàng ngày của con
người như máy giặt, đồng hồ báo giờ….. đã giúp cho đời sống cuả chúng ta
ngày càng hiện đại và tiện nghi hơn.
Với đề tài ”Thiết kế mạch đo nhiệt độ” dùng vi điều khiển ,nhằm ứng
dụng vào thực tế để đo nhiệt độ tầm nhỏ. Nó chỉ là một phần ứng dụng nhỏ
của vi điều khiển. Đề tài chỉ dừng lại ở mức độ tìm hiểu chưa nghiên cứu sâu
và còn nhiều sai sót mong thầy cô và các bạn đóng góp để cuốn đồ án hoàn
thiện hơn.
Em xin chân thành Thầy Nuyễn Anh Dũng trong khoa Điện tử, cũng
như các thầy cô giáo đã giảng dạy em trong suốt quá trình học. Nhờ các thầy
cô giáo đã cho em những kiến thức cơ sở, các kiến thức chuyên ngành cũng
như tạo mọi điều kiện thuận lợi để em có thể hoàn thành thực tập và hoàn
thiện đề tài này.
Hà Nội, tháng 04 /2016
Sinh viên
Nguyễn Văn Tính

3

MỤC LỤC

4


DANH MỤC HÌNH

5


DANH MỤC BẢNG

6


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN
1.1 Giới thiệu khái quát về vi điều khiển
Bộ Vi xử lý có khả năng vượt bậc so với các hệ thống khác về khả năng
tính toán, xử lý, Và thay đổi chương trình linh hoạt theo mục đích người
dùng, đặc biệt hiệ u quả đối với các bài toán và hệ thống lớn.Tuy nhiên đối
với các ứng dụng nhỏ, tầm tính toán không đòi hỏi khả năng tính toán lớn thì
việc ứng dụng vi xử lý cần cân nhắc. Bởi vì hệ thống dù lớn hay nhỏ, nếu
dùng vi xử lý thì cũng đòi hỏi các khối mạch điện giao tiếp phức tạp như
nhau. Các khối này bao gồm bộ nhớ để chứa dữ liệu và chương trình thực
hiện, các mạch điện giao tiếp ngoại vi để xuất nhập và điều khiển trở lại, các
khối này cùng liên kết với vi xử lý thì mới thực hiện được công việc. Để kết
nối các khối này đòi hỏi người thiết kế phải hiểu biết tinh tường về các thành
phần vi xử lý, bộ nhớ, các thiết bị ngoại vi. Hệ thống được tạo ra khá phức
tạp, chiếm nhiều không gian, mạch in phức tạp và vấn đề chính là trình độ
người thiết kế. Kết quả là giá thành sản phẩm cuối cùng rất cao, không phù

hợp để áp dụng cho các hệ thống nhỏ.
Vì một số nhược điểm trên nên các nhà chế tạo tích hợp một ít bộ nhớ và
một số mạch giao tiếp ngoại vi cùng với vi xử lý vào một IC duy nhất được
gọi là Microcontroller-Vi điều khiển.
Một số đặc điểm khác nhau giữa vi xử lí và vi điều khiển.
Về phần cứng: VXL cần được ghép thêm các thiết bị ngoại vi bên ngoài
như bộ nhớ , và các thiết bị ngoại vi khác, … để có thể tạo thành một bản
mạch hoàn chỉnh. Đối với VĐK thì bản thân nó đã là một hệ máy tính hoàn
chỉnh với CPU, bộ nhớ, các mạch giao tiếp, các bộ định thời và mạch điều
khiển ngắt được tích hợp bên trong mạch.
Về các đặc trưng của tập lệnh: Do ứng dụng khác nhau nên các bộ VXL
và VĐK cũng có những yêu cầu khác nhau đối với tập lệnh của chúng. Tập
lệnh của các VXL thường mạnh về các kiểu định địa chỉ với các lệnh cung
cấp các hoạt động trên các lượng dữ liệu lớn như 1byte, ½ byte, word, double
7


word,... Ở các bộ VĐK, các tập lệnh rất mạnh trong việc xử lý các kiêu dữ
liệu nhỏ như bit hoặc một vài bit.
Do VĐK cấu tạo về phần cứng và khả năng xử lí thấp hơn nhiều so với
VXL nên giá thành của VXL cũng rẻ hơn nhiề u. Tuy nhiên nó vẫn đủ khả
năng đáp ứng được tất cả các yêu cầu của người dùng.
Vi điều khiển được ứng dụng trong các dây chuyền tự động loại nhỏ,
các robot có chức năng đơn giản, trong máy giặ t, ôtô v.v...
1.2 Phân loại
1.2.1 Độ dài thanh ghi
Dựa vào độ dài của các thanh ghi và các lệnh của VĐK mà người ta chia
ra các loại VĐK 8bit, 16bit, hay 32bit.... Các loại VĐK 16bit do có độ dài
lệnh lớn hơn nên các tập lệnh cũng nhiều hơn, phong phú hơn. Tuy nhiên bất
cứ chương trình nào viết bằng VĐK 16bit chúng ta đều có thể viết trên VDK

8bit với chương trình thích hợp
1. 2.2 Kiến trúc CISC và RISC
VXL hoặc VDK CISC là VDK có tập lệnh phức tạp. Các VDK này có
một số lượng lớn các lệnh nên giúp cho người lập trình có thể linh hoạt và dễ
dàng hơn khi viết chương trình. VDK RISC là VDK có tập lệnh đơn giản.
Chúng có một số lượng nhỏ các lệnh đơn giản. Do đó, chúng đòi hỏi phần
cứng ít hơn, giá thành thấp hơn, và nhanh hơn so với CISC. Tuy nhiên nó đòi
hỏi người lập trình phải viết các chương trình phức tạp hơn, nhiều lệnh hơn.
1.2.3 Kiến trúc Harvard và kiến trúc Vonneumann
Kiến trúc Harvard sử dụng bộ nhớ riêng biệt cho chương trình và dữ
liệu. Bus địa chỉ và bus dữ liệu độc lập với nhau nên quá trình truyền nhận dữ
liệu đơn giản hơn
Kiến trúc Vonneumann sử dụng chung bộ nhớ cho chương trình và dữ
liệu. Điều này làm cho VĐK gọn nhẹ hơn, giá thành nhẹ hơn.
Một số loại VDK có trên thị trường:
- VDK MCS-51: 8031, 8032, 8051, 8052, ...
8


- VDK ATMEL: 89Cxx, AT89Cxx51..
- VDK AVR AT90Sxxxx
- VDK PIC 16C5x, 17C43, 18f4520...
1.3. Cấu trúc tổng quan của vi điều khiển:
1.3.1 CPU:
Là trái tim của hệ thống. Là nơi quản lí tất cả các hoạt động của VĐK.
Bên trong CPU gồm:
+ ALU là bộ phận thao tác trên các dữ liệu
+ Bộ giải mã lệnh và điều khiển, xác định các thao tác mà CPU cần thực
hiện
+ Thanh ghi lệnh IR, lưu giữ opcode của lệnh được thực thi

+Thanh ghi PC, lưu giữ địa chỉ của lệnh kế tiếp cần thực thi
+ Một tập các thanh ghi dùng để lưu thông tin tạm thời
1.3.2 ROM:
ROM là bộ nhớ dùng để lưu giữ chương trình. ROM còn dùng để chứa
số liệu các bảng, các tham số hệ thống, các số liệu cố định của hệ thống.
Trong quá trình hoạt động nội dung ROM là cố định, không thể thay đổi, nội
dung ROM chỉ thay đổi khi ROM ở chế độ xóa hoặc nạp chương trình.
1.3.3 RAM:
RAM là bộ nhớ dữ liệu. Bộ nhớ RAM dùng làm môi trường xử lý thông
tin, lưu trữ các kết quả trung gian và kết quả cuối cùng của các phép toán, xử
lí thông tin. Nó cũng dùng để tổ chức các vùng đệm dữ liệu, trong các thao
tác thu phát, chuyển đổi dữ liệu.
1.3.4 BUS:
BUS là các đường dẫn dùng để di chuyển dữ liệu. Bao gồm: bus địa chỉ ,
bus dữ liệu, và bus điều khiển .
3.5 Bộ định thời
Được sử dụng cho các mục đích chung về thời gian.

9


3.6 Watchdog:
Bộ phận dùng để reset lại hệ thống khi hệ thống gặp “bất thường”.
3.7 ADC:
Bộ phận chuyển tín hiệu analog sang tín hiệu digital. Các tín hiệu bên
ngoài đi vào VDK thường ở dạng analog. ADC sẽ chuyển tín hiệu này về
dạng tín hiệu digital mà vi điều khiển có thể hiểu được.

10

CHƯƠNG II.
TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC 18f4520
2.1 Giới Thiệu về PIC.
2.1.1 Pic là gi?
PIC là viết tắt của “Programable Intelligent Computer”, có thể tạm dịch
là “máy tính thông minh khả trình” do hãng Genenral Instrument đặt tên cho
vi điều khiển đầu tiên của họ.PIC1650 được thiết kế để dùng làm các thiết bị
ngoại vi cho vi điều khiển CP1600. Vi điều khiển này sau đó được nghiên cứu
phát triển thêm và từ đó hình thành nên dòng vi điều khiển PIC ngày nay.
2.1.2 Tại sao là pic mà không là các họ vi điều khiển khác?
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều họ vi điều khiển như 8051,
Motorola 68HC, AVR, ARM,... Ngoài họ 8051 được hướng dẫn một cách căn
bản ở môi trường đại học, bản thân người viết đã chọn họ vi điều khiển PIC
để mở rộng vốn kiến thức và phát triển các ứng dụng trên công cụ này vì các
nguyên nhân sau:
•

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: họ vi điều khiển 8051.

•

Số lượng người sử dụng họ vi điều khiển PIC. Hiện nay tại Việt Nam cũng
như trên thế giới, 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 như:
số lượng tài liệu, số lượng các ứng dụng mở đã được phát triển thành công, dễ
dàng trao đổi, học tập, dễ dàng tìm được sự chỉ dẫn khi gặp khó khăn,…

•

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,…

•

Các tính năng đa dạng của vi điều khiển PIC, và các tính năng này không
ngừng được phát triển.
11


2.1.3 ngôn ngữ lập trình cho pic
Ngôn ngữ lập trình cho PIC rất đa dạng. Ngôn ngữ lập trình cấp thấp có
MPLAB (được cungcấp 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,…
2.1.4 mạch nạp pic

Microchip cung cấp 3 dòng sản phẩm bao gồm: MPLAP ICD2,
MPLAPICD3 và MPLAP REAL ICE.
Có thể dùng các sản phẩm này để nạp cho vi điều khiển khác thông qua
chương trình nạp MPLAP. Dòng sản phẩm chình thống này có ưu thế là nạp
được cho tất cả các vi điều khiển PIC, tuy nhiên giá thành cao.
Một số tính năng của MPLAP ICD2:
•
•
•
•
•
•

Giao tiếp USB (Full speed 2M bits/s) và RS-232.
Gỡ nối tiếp theo thời gian thực.
Bảo vệ quá áp/dòng.
Nguồn cung cấp từ 2 đến 6 VDC.
Hiển thị chức năng báo nguồn, bận, lỗi bằng led.
Đọc /ghi/xóa Flash, EEPROM.

Hình 2.1 Bộ nạp MPLAP ICD2 và ICD3
Một số tính năng của MPLAP ICD3:
•
•
•

Giao tiếp USB (Full speed 2M bits/s) và RS-232.
Gỡ nối tiếp theo thời gian thực.
Bảo vệ quá áp/dòng.
12

•
•
•
•

Nguồn cung cấp từ 2 đến 6 VDC.
Hiển thị chức năng báo nguồn, bận, lỗi bằng led.
Đọc /ghi/xóa Flash, EEPROM.
Xóa phần trống của bộ nhớ.

Ngoài ra do tính năng cho phép nhiều chế độ nạp khác nhau, còn có rất
nhiều mạch nạp được thiết kế dành cho vi điều khiển PIC. Có thể sơ lược một
số mạch nạp cho PIC như sau:
JDM programmer: mạch nạp này dùng chương trình nạp Icprog cho
phép nạp các vi điều khiển PIC có hỗ trợ tính năng nạp chương trình điện áp
thấp ICSP (In Circuit Serial Programming). Hầu hết các mạch nạp đều hỗ trợ
tính năng nạp chương trình này.
WARP-13A và MCP-USB: hai mạch nạp này giống với mạch nạp
PICSTART PLUS do nhà sản xuất Microchip cung cấp, tương thích với trình
biên dịch MPLAB, nghĩa là ta có thể trực tiếp dùng chương trình MPLAB để
nạp cho vi điều khiển PIC mà không cần sử dụng một chương trình nạp khác,
chẳng hạn như ICprog.
P16PRO40: mạch nạp này do Nigel thiết kế và cũng khá nổi tiếng. Ông
còn thiết kế cả chương trình nạp, tuy nhiên ta cũng có thể sử dụng chương
trình nạp Icprog.
Mạch nạp Universal của Williem: đây không phải là mạch nạp chuyên
dụng dành cho PIC như P16PRO40.
Các mạch nạp kể trên có ưu điểm rất lớn là đơn giản, rẻ tiền, hoàn toàn

có thể tự lắp ráp một cách dễ dàng, và mọi thông tin về sơ đồ mạch nạp, cách
thiết kế, thi công, kiểm tra và chương trình nạp đều dễ dàng tìm được và
download miễn phí thông qua mạng Internet. Tuy nhiên các mạch nạp trên có
nhược điểm là hạn chế về số vi điều khiển được hỗ trợ, bên cạnh đó mỗi mạch
nạp cần được sử dụng với một chương trình nạp thích hợp.
2.2. Kiến trúc phần cứng của PIC 18F4520
2.2.1. Sơ Đồ khối
Các khối chính trên PIC 18f4520 gồm:
13



•
•
•
•
•
•

Bộ xử lý trung tâm CPU (central Processing Unit):
Tần số làm việc tối đa 40MHz, sản xuất bằng công nghệ Nano Watt.
Thiết kế theo cấu trúc Havard, tập lệnh RISC.
Sử dụng kĩ thuật đường ống lệnh (Intruction Pipelining).
Đơn vị logic học (ALU: Arithmetic Logical Unit).
Thanh ghi làm việc (WREG: work regster).
Bộ nhân bằng phần cứng (8x8 Multiply), kết quả được chứa trong cặp thanh

•

ghi (PRODH, PRODL).

Thanh ghi đếm chương trình (PC: Program Counter),có 21 bit thanh ghi PCL
(PC-Low) chứa các bit từ 7-0, thanh ghi PCH (PC- High) chứa các bit từ 15-

•
•
•
•

8, thanh ghi CPU (PC-Upper) chứa các bit từ 20-16.
Thanh ghi con trỏ ngăn xếp STKPTR (Stack Pointer).
31 mức ngăn xếp (31 level stack).
Thanh ghi lựa chon băng (BSR: Bank select Register).
Thanh ghi con trỏ dữ liệu dán tiếp FSR (Indirect Data memory Address


•

Pointer).
Bộ nhớ (Memory
Bộ nhớ chương trình (Program Memory) bao gồm 32 Kbytes bộ nhớ ROM

•

(Read-Only Memory) kiểu Flash.
Bộ nhớ dữ liệu (Data Memory) bao gồm 1536 byte SRAM (Static Random
Access Memory), 256 byte EEPROM.

14

Hình 2.2 sơ đồ khối pic 18F4520


Bộ phát Xung hệ thống (Oscillator): Nguồn xung từ bên ngoài hoặc từ bộ
phát xung hệ thống sẽ đi qua bộ nhân hoặc chia tần số để lựa chọn lấy tần số

•
•
•
•


thích hợp để làm xung hê thống
Nguồn xung chính được đưa vào chip qua chân OSC1 va OSC 2
Nguồn xung phụ được đưa vào chíp qua chân T1OSI, T1OSO.
Bộ phát xung nội INTRC tần số 31 kHz.
Bộ phát xung nội trên chip tần số 8 MHz
Watchdog Timer (WDT): WDT là một bộ timer có chức năng đặc biệt. Nếu
được “cho phép” WDT sẽ và khi tràn sẽ khởi động lại hệ thống. Thời gian
khởi động lại hệ thống có thể lựa chọn từ 4ms đến 131,072s. WDT sẽ được
khởi tạo ở đầu chương trình, trong thân chương trình sẽ đươc “chèn” các lệnh
15


reset WDT sao cho khi MC thực hiện đúng tuần tự các lệnh, WDT chưa bị
tràn. Mục đích chính của việc sử dụng WDT là tránh cho vi điều khiển thực
hiện phải một vòng lặp chết (dead loop) mà không thoát ra được. Khi đó, do
không thực hiện được các lệnh reset WDT nên MC tràn, tựn động reset, thoát
khỏi tình trạng “bị treo” trong vòng lặp chết. Ngoài ra, do có thể hoạt động
trong khi MC “ngủ” (sleep Mode) nên WDT còn được sử dụng trong các ứng



dụng tiết kiệm năng lượng.
Bộ nạp chương trình: Bộ nạp chương trình nối tiếp trên chip(Single-Supply
In-Circuit Serial Programming ) sẽ giúp nạp chương trình từ mạnh nạp vào bộ



nhớ ROM qua các chân PGM, PGC và PGD.
Bộ Debuger (In-Circuit Debugger): Mạch Debugger trên chip sẽ giúp người
lập trình kiểm soát lỗi chương trình bằng cách cho vi điều khiển hoạt động ở



chế độ chạy từng lệnh, nhóm lệnh hay toàn bộ chương trình.
Khối phát hiện tín hiệu reset: Mạch tín hiệu reset có khả năng phát hiện 03



nguồn reset:
• Reset từ chân MCLR.
• Reset khi bật nguồn (POR: Power-on Reset).
• Reset khi nguồn yếu (BOR: Brown-out Reset).
Khối quản lý lỗi bộ phát xung(Fail-Safe Clock Monitor): Khối này được sử



dụng để quản lý an toàn bộ phát xung hệ thống
Khối định thời khởi động bộ phát xung(Oscillator Start Up-Timer):khối này



sử dụng để tạo thời gian trễ chờ cho bộ phát xung ổn định.
Thiết bị ngoại vi (Peripheral):PIC 18f4520 được tích hợp các thiết bị ngoại

•
•
•
•
•

vi sau:
Bộ phát hiện điện áp cao/thấp HLVD (High/low-Voltage detect).
Bộ nhớ lưu dữ liệu khi tắt nguồn EEPROM.
04 bộ đếm, định thời 16 bit: Timer0, Timer1, Timer2 và Timer3
01 bộ so sánh tín hiệu tương tự (comparator).
02 bộ CCP1, CCP2 (Capture , Compare, Pwm: chụp, so sánh,Pwm); 01 bộ

•

ECCP (Enhanced CCP).
01 cổng truyền thông nối tiếp đồng bộ (Master Synchronous Serial Port) có

•

thể hoạt động được ở chế độ SPI hoặc 12C.
01 cổng truyền thông nối tiếp đồng bộ//không đồng bộ tăng EUSART
(Enhanced Universal Synchoronous Asynchronous Receiver Transmitter),
16

giúp vi điều khiển PIC có thể giao tiếp với nhau hoặc giao tiếp với cổng COM
•


của máy tính.
13 kênh biến đổi tương tự - số (ADC) độ phân giải 10 bit.
Khối giao tiếp vào/ra số:
Vi điều khiển PIC18F4520 có 5 cổng vào ra A, B, C, D và E. mỗi cổng
có một thanh ghi đệm dữ liệu tương ứng là PORTA, PORTB, PORTC,
PORTD và PORTE, các thanh ghi này được định địa theo địa chỉ byte theo
bit.

•
•
•
•
•

PORTA: RA7-RA0.
PORTB: RB7-RB0.
PORTC: RC7-RC0.
PORTD: RD3-RD0.
PORTE: RE3-RE0.
2.2.2 Sơ đồ chân

•

Sơ đồ chân dạng PDIP (Lead Plastic Dual In-Line Package) hai hàng chân
cắm 2 bên.

17


Hình 2.3 Sơ đồ chân PIC 18F4520 dạng PDIP
Sau đây là giới thiệu cấu tạo chân loại 40 chân (40 Pin PDIP):
• Chân 1(MCLR /VPP/RE3) :
- MCLR là đầu vào Master Clear (reset) hoạt động ở mức thấp dể reset
toàn bộ thiết bị.
- VPP dùng để thay đổi điện áp đầu vào.
- RE3 đầu vào số .
Các chân thuộc cổng vào ra Port A
• Chân 2(RA0/AN0):với RA0 là cổng vào ra số , AN0 là đầu vào tương
tự Input0.
18


• Chân 3(RA1/AN1): RA1 là cổng vào ra số , AN1 là đầu vào tương tự
Input1.
• Chân 4(RA2/AN2/VREF-): RA2 là cổng vào ra số, AN2 là đầu vào
tương tự Input2. VREF-: đầu vào tương tự chuyển đổi A/D điện áp tham
chiếu(mức thấp),còn CVREF là đầu ra tương tự để so sánh điện áp chuẩn.
• Chân 5(RA3/AN3/VREF+): RA3 là cổng vào ra số, AN3 là đầu vào
tương tự Input3. VREF+ đầu vào tương tự chuyển đổi A/D điện áp tham chiếu
(mức cao).
• Chân 6 (RA4/T0CKI/C1OUT): RA4 là đầu vào ra số ,T0CKI đầu vào
xung bên ngoài của Timer0, C1OUT là đầu ra bộ so sánh 1.
• Chân 7(RA5/AN4/ /HLVDIN/C2OUT): trong đó RA5 là cổng vào ra
số, AN4 là đầu vào tương tự Input 4,

chọn đầu vào phụ thuộc SPI,

HLVDIN đầu vào tương tự để dò điện áp, C2OUT đầu ra bộ so sánh 2.
• Chân 13(OSC1/CLKI/RA7): với OSC1 là đầu vào bộ dao động thạch
anh hoặc là đầu vào nguồn xung từ bên ngoài, khi ta nối dây với các thiết bị
tương tự

thì đầu vào này dạng ST( Schmitt Trigger input ưith CMOS

levels).CLKI là đầu vào CMOS cho nguồn xung bên ngoài và luôn được ghép
nối với chân OSC1. Còn RA7 là chân vào ra sử dụng chung .
• Chân 14(OSC2/CLKO/RA6): OSC2 là đầu ra bộ dao động thạch anh
được nối với thạch anh hoặc bộ cộng hưởng để lựa chọn dạng bộ dao động
thạch anh. CLK0 có tần số bằng ¼ t ần số của OSC1 độ rộng chu kì lệnh,
RA6 là đầu vào ra chung. Các chân cổng vào ra hai chiều Port B. Port B có
thể lập trình bằng phần mềm khi cho kéo đầu vào bên trong yếu lên trên toàn
bộ đầu vào.
• Chân 33(RB0/INT0/FLT0/AN12): Với RB0 là cổng vào ra số, INT0 là
đầu vào ngắt ngoài Interrup 0, FLT0 là đầu vào báo lỗi PWM được tăng
cường CCP1, AN12 đầu vào tương tự Input 12.
• Chân 34(RB1/INT1/AN10): RB1 là đầu vào ra số , INT1 đầu vào ngắt
ngoài Interrup1, AN10 đầu tương tự Input 10.
19


• Chân 35(RB2/INT2/AN8): RB2 là đầu vào ra số , INT2 đầu vào nắt
ngoài Interrup2, AN8 đầu tương tự Input 8.
• Chân 36 (RB3/AN9/ccp2): RB3 là đầu vào ra số, AN9 đầu tương tự
Input 9, CCP2 ( Capture 2 input/Compare 2 output/PWM2 output.)
• Chân 37(RB4/KBI0/AN11): RB4 là đầu vào ra số , KBI0 thay đổi mở

ngắt, AN11 đầu tương tự Input 9.
• Chân 38(RB5/KBI1/PGM): RB5 đầu vào ra số , KBI1 thay đổi mở
ngắt, PGM cho phép có thể lập trình ISCPTM ở điện áp thấp.
• Chân 39(RB6/KBI2/PGC): RB6 là đầu vào ra số , KBI2 thay đổi mở
ngắt, PGC chân dùng trong mạch chạy và xung lập trình ICSP.
• Chân 40(RB7/KBI3/PGD): RB7 đầu vào ra số, KBI3 thay đổi mở
ngắt, PGD chân dùng trong mạch chạy và xung lập trình ICSP.
Các chân công Port C
• Chân 15(RC0/T1O SO/T13CKI):RC0 đầu vào ra số, T1OSO đầu ra bộ
dao động Timer1, T13CKI đầu vào xung bên ngoài Timer1/Timer3.
• Chân 16(RC1/T1OSI/CCP2): RC1 đầu vào ra số, T1OSI đầu vào bộ
dao động Timer1, CCP2(Capture 2 input/Compare 2 output/PWM2 output.).
• Chân 17(RC2/CCP1/P1A): RC2 lầ đầu vào ra số, CCP1(Capture1
input/Compare 1 output/PWM1 output.), P1A đầu ra tăng cường CCP1.
• Chân 18(RC3/SCK/SCL): RC3 là đầu vào ra số , SCK đầu vào ra đưa
chuỗi xung vào ra cho SPI lựa chọn, SCL đầu vào ra đưa chuỗi xung vào ra
cho I2CTM lựa chọn.
• Chân 23(RC4/SDI/SDA): RC4 là đầu vào ra số , SDI đầu vào dữ liệu
API, SDA đầ u vào ra dữ liệu cho I2C.
• Chân 24(RC5/SDO): RC5 đầu vào ra số , SDO đầu ra dữ liệu SPI.
• Chân 25(RC6/TX/CK): RC6 đầu vào ra số , TX đầu ra chuyển đổi dị
bộ EUSARRT, CK đầu vào ra xung đồng bộ EUSART.
• Chân 26(RC7/RX/DT): RC7 đầu vào ra số , RX đầu vào nhận dị bộ
EUSART, DT đầu vào ra dữ liệu đồng bộ EUSART.
20


Các chân cổng Port D( Port D có thể vào ra hai hướng hoặc cổng song
song phụ thuộc(PSP) cho giao diện vi xử lý và khi đó các đầu vào phải là
TTL..

• Chân 19(RD0/PSP0): RD0 đầu vào ra số, PSP0 cổng dữ liệu song
song phụ thuộc.
• Chân 20(RD1/PSP1): RD1 đầu vào ra số, PSP1cổ ng dữ liệu song
song phụ thuộc
• Chân 21(RD2/PSP2): RD2 đầu vào ra số , PSP2 cổng dữ liệu song
song phụ thuộc
• Chân 22(RD3/PSP3): RD3 đầu vào ra số , PSP3 cổng dữ liệu song
song phụ thuộc
• Chân 27(RD4/PSP4): RD4 đầu vào ra số , PSP4 cổng dữ liệu song
song phụ thuộc
• Chân 28(RD5/PSP5/P1B): RD5 đầu vào ra số, PSP5 cổng dữ liệu
song song phụ thuộc, P1B đầu ra được tăng cường CCP1.
• Chân 29(RD6/PSP6/P1C): RD6 đầu vào ra số , PSP6 cổng dữ liệu
song song phụ thuộc, P1C đầu ra được tăng cường CCP1.
• Chân 30(RD7/PSP7/P1D): RD7 đầu vào ra số, PSP7 cổng dữ liệu
song song phụ thuộc, P1D đầu ra được tăng cường CCP1.
Các chân cổ ng Port E
• Chân 8(RE0/RD /AN5): RE0 đầu vào ra số, RD đầu vào điều khiển
đọc cho cổng PSP, AN5 đầu vào tương tự Input5.
• Chân 9(RE1/WR/AN6): RE1 đầu vào ra số , WR đầu vào điều khiển
viết dữ liệu cổng PSP, AN6 đầu vào tương tự Input6.
• Chân 10(RE2/ CS/AN7): RE2 đầu vào ra số, CS điều khiển chọn Chip
cho cổng PSP, AN7 đầu vào tương tự Input7.
- Đầu RE3 nằm ở chân 1
Các chân khác
• Chân 12,31(VSS): nối đất chuẩn cho I/O và logic.
21


• Chân 11,32(VDD): cung cấp nguồn dương cho I/O và logic.

Loại 44 chân có thêm một số chân phụ khác khi cần thiết ta có thể dễ
dàng tra trong DataSheet. Chi tiết hơn chúng ta có thể thấy qua sơ đồ khối của
Pic18F4420/4520 trong tài liệu do microchip cung cấp sẽ có hoàn toàn đầy đủ
thông tin. đặc điểm cấu tạo.
2.2.3 Tố chức bộ nhớ
Bộ nhớ vi điều khiển PIC 18f4520 bao gồm 3 loại:
•
•
•

Bộ nhớ chương trình (Program memory).
Bộ nhớ dữ liệu RAM (Data RAM).
Bộ nhớ EEPROM (Data EEPROM).

Bộ nhớ vi điều khiển PIC 18F4520 được thiết kế theo kiến trúc Havard,
bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu được thiết kế riêng đường Bus, cho
phép CPU truy cập cùng lúc tới bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu. Bộ
nhớ dữ liệu EEPROM được sử dụng để lưu trữ dữ liệu khi mất điện, nó coi
như là một ngoại vi của PIC 18F4520 bởi việc truy cập bộ nhớ này thông qua
các thanh ghi điều khiển.


Bộ nhớ chương trình
Thanh ghi đếm chương trinh PC (Program Counter) của PIC 18F4520 có
21 bit nên có thể địa chỉ hóa 2 Mbyte bộ nhớ chương trình. Bộ nhớ Flash của
PIC 18F4520 có dung lượng 32 Kbyte nên chứa được 16384 lệnh từ đơn
(Single – Word intructions), với dải địa chỉ từ 0000h đến 7FFFh. Nếu đọc ở
vùng nhớ ngoài 32 Kbyte của PIC 18f4520 và trong khoảng 2 Mbyte mà nó
có thể quản lý thì dữ liệu sẽ trả về là “0”. Pic 18f4520 có 31 mức ngăn xếp.

•

Vector Reset của PIC 18f4520 được đặt ở địa chỉ 0000h, khi reset nội dung
của thanh ghi đếm chương trình PC sẽ được xóa về “0”. Các thanh ghi của

•

PIC 18f4520 sẽ được tải lại giá trị mặc định.
Vector ngắt ưu tiên cao (High – Priority Interrup Vector) được đặt ở địa chỉ
0008h, Vector ngắt ưu tiên thấp (Low – Priority Interrup Vector) được đặt ở
địa chỉ 0018h. khi xảy ra ngắt thì thanh ghi đếm chương trình PC sẽ được gắn
địa chỉ theo ngắt tương ứng để gọi chương trình con phục vụ ngắt.
22


Hình 2.4 Sơ đồ tổ chức bộ nhớ chương trình và ngăn xếp
•

Thanh ghi đếm chương trình PC 21 bit chứa trong 3 thanh ghi 8 bit riêng biệt,
8 bit thấp chứa trong thanh ghi PCL, 8 bit tiếp theo chứa trong thanh ghi PCH
, 5 bit cao chứa trong thanh ghi PCU. Thanh ghi PCH và PCU không cho
phép truy cập trực tiếp mà phải truy cập thông qua 2 thanh ghi PCLATH và
PCLATU tương ứng. Thanh ghi đếm chương trình PC được sử dụng để chứa
địa chỉ của lệnh cần thực hiện. PIC 18f4520 được thiết kế theo kĩ thuật đường
ống lệnh nên việc thực hiện lệnh PC-2 và đọc mã lệnh PC được diễn ra tại
cùng một thời điểm. Mỗi lệnh chiếm 2 byte bộ nhớ chương trình nên thanh



ghi đếm chương trình sẽ được cộng thêm 2 sau mỗi lệnh.

Bộ nhớ dữ liệu RAM
Bộ nhớ dữ liệu RAM 1536 byte (SRAM) được chia thành 2 vùng chức
năng riêng biệt, vùng RAM đa dụng GPR (General Purpose Registers) sử
23


dụng để chứa dữ liệu, vùng các thanh ghi chức năng đặc biệt SFR ( Special
Function Registers) chứa thanh ghi chức năng điều khiển ngoại vi và CPU.
Bộ nhớ dữ liệu RAM được chia thành 16 Bank từ Bank 0 đến Bank 15, vùng
RAM đa dụng nằm từ Bank 0 đến Bank 2, các thanh ghi SFR nằm ở Bank 15.
Vùng địa chỉ từ 300h đến EFFh không được sử dụng. Đọc ở vùng này sẽ trả
về giá trị 00h. Bốn bit thấp của thanh ghi lựa chọn băng BSR (Bank Select
Register) được sử dụng để lựa chọn truy cập băng.

Hình 2.5 Sơ đồ tổ chức bộ nhớ dữ liệu RAM

24


Hình 2.6 Phân bổ địa chỉ của các thanh ghi chức năng đặc biệt SFR


Bộ nhớ dữ liệu EEPROM
Bộ nhớ dứ liệu EEPROM của PIC 18f4520 là bộ nhớ mảng không bị
mất dữ liệu khi mất điện, độc lập với bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu
RAM, được sử dụng để lưu trữ dữ liệu lâu dài. Nó có thể ghi/đọc dữ liệu .
1000.000 lần, dữ liệu có thể lưu trữ trong bộ nhớ 100 năm. Điều khiển và
đọc/ghi bộ nhớ dữ liệu EEPROM không truy cập trực tiếp vào tập thanh ghi
hay khoảng trống bộ nhớ chương trình mà được truy cập, điều khiển gián tiếp
qua các thanh ghi chức năng SFR.

25