Bài giảng về môn Điều khiển Vi Xử Lý

05/27/16

1


VI ĐIỀU KHIỂN LÀ GÌ
Là bước đột phá mới trong công nghệ điện tử khi công ty
Intel cho ra đời bộ vi xử lý đầu tiên.
Đột phá ở chỗ: "Đó là một kết cấu logic mà có thể thay
đổi chức năng của nó bằng chương trình chứ không phát triển
theo hướng tạo một cấu trúc phần cứng chỉ thực hiện theo một số
chức năng nhất định như trước đây"
Tức là phần cứng chỉ đóng vai trò thứ yếu, phần mềm
(chương trình) đóng vai trò chủ đạo đối với các chức năng cần
thực hiện. Nhờ vậy vi xử lý có sự mềm dẻo hóa trong các chức
năng của mình. Ngày nay vi xử lý có tốc độ tính toán rất cao và
khả năng xử lý rất lớn
05/27/16

2


VI ĐIỀU KHIỂN LÀ GÌ
Vi điều khiển có các khối chức năng cần thiết để lấy dữ
liệu, xử lý dữ liệu và xuất dữ liệu ra ngoài sau khi đã xử lý. Và
chức năng chính của Vi điều khiển chính là xử lý dữ liệu, chẳng
hạn như cộng, trừ, nhân, chia, so sánh.v.v.....
Chương trình là tập hợp các lệnh do người lập trình viết ra
để thực hiện các công việc, chẳng hạn điều khiển động cơ, hiển
thị kí tự trên màn hình .... đòi hỏi phải kết hợp vi điều khiển với
các mạch điện giao tiếp với bên ngoài, được gọi là các thiết bị

I/O (nhập/xuất) hay còn gọi là các thiết bị ngoại vi
05/27/16

3


MỤC LỤC
Chương 1: Giới thiệu hệ thống vi xử lý
Chương 2: Cấu trúc phần cứng vi điều khiển 8051
Chương 3: Tổ chức bộ nhớ và các thanh ghi chức năng
đặc biệt
Chương 4: Tập lệnh họ vi điều khiển 8051
Chương 5: Hoạt động của bộ định thời
Chương 7: Kỹ thuật ngắt
05/27/16

4


CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU HỆ THỐNG VI XỬ LÝ

05/27/16

5


1.1 Các khái niệm về hệ vi xử lý:
Bộ phận chính của vi xử lý là CPU (Central Processing
Unit)

CPU sẽ thực hiện các công việc do người sử dụng lập
trình cho nó, các lệnh chương trình được lưu trong bộ nhớ
Xung nhịp: phần lớn các vi xử lý cần các tín hiệu xung
nhịp để hoạt động vì chúng là các mạch tuần tự đồng bộ
Tín hiệu xung nhịp có thể được tạo ra từ bộ tạo xung nhịp
bên ngoài, hoặc có sẵn trong CPU và chỉ cần gắn thêm thạch anh
hoặc tụ - trở bên ngoài
05/27/16

6


1.2 Bộ nhớ
Bit, byte
- Bit: đơn vị cơ bản của thông tin nhị phân, có giá trị 0
hoặc 1
- Byte: là đơn vị lớn hơn, 1 byte có 8 bit

05/27/16

7


1.2 Bộ nhớ
Little Endian và Big Endian:
- Little Endian: địa chỉ ô nhớ được đánh thứ tự từ phải
sang trái (sẽ gặp trong 8051)
- Big Endian: địa chỉ ô nhớ được đánh thứ tự từ trái sang
phải

05/27/16

8


1.3 Khái niệm về địa chỉ
Các ô nhớ, thanh ghi hay các ngõ vào, ngõ ra đều có địa
chỉ
Địa chỉ thường được biễu diễn ở dạng số HEX
VD: 00H, 50H
Ta cũng có thể biễu diễn ở dạng số nhị phân
VD: 0000 0000B, 0101 0000 B

05/27/16

9


05/27/16

10


1.4 Chương trình
Chương trình là danh sách các lệnh hay phát biểu để điều
khiển CPU thực hiện công việc xử lý dữ liệu mong muốn.
Có nhiều loại ngôn ngữ lập trình:
- Ngôn ngữ máy (machine language):
+ Mã nhị phân
+ Mã bát phân hay thập luc phân

- Hợp ngữ (assembly language): Các ký hiệu
- Ngôn ngữ cấp cao
05/27/16

11


1.4 Chương trình
Ngôn ngữ máy: Một chuỗi các mã nhị phân biễu diễn các
công việc mà vi xử lý sẽ thực thi, ngôn ngữ này khó lập trình
VD:

05/27/16

0000 0100:

Cộng

0000 1001:

Trừ

12


1.4 Chương trình
Hợp ngữ: dùng các từ gợi nhớ có 2 đến 4 chữ cái để biễu
diễn 1 loại lệnh (sẽ học trong 8051)
VD:
ADD

Cộng

SUB

Trừ

Các chương trình sẽ được dịch thành ngôn ngữ máy bởi
phần mềm hỗ trợ (Assembler)
Assembler: nhận dữ liệu vào là chương trình bằng hợp
ngữ và dữ liệu ra là chương trình bằng ngôn ngữ máy (nhị phân)
05/27/16

13


CHƯƠNG 2
CẤU TRÚC PHẦN CỨNG
VI ĐIỀU KHIỂN 8051


1.1 Giới thiệu tổng quát về vi điều khiển 8051
8051 là bộ vi điều khiển đầu tiên của họ MCS-51, gồm
4KB ROM và 128 Byte RAM
Chip thuộc họ 8051 tiêu biểu là AT89C51

05/27/16

15

1.2 Khảo sát phần cứng
Trong chương trình sẽ khảo sát vi điều khiển 89C51 có 40
chân

05/27/16

16


1.2 Khảo sát phần cứng
1.2.1 Các chân cấp nguồn
Vi điều khiển 8051 hoạt động với khoảng điện áp 2V –
6V, tần số xung nhịp thường dùng là 12 Mhz
- Chân 40 (Vcc): là chân được cấp nguồn điện áp dương
- Chân 20 (GND): là chân được nối đất (tương ứng 0V)
Thường ta sẽ cấp nguồn 5V cho 8051

05/27/16

17


1.2 Khảo sát phần cứng
1.2.1 Các chân cấp nguồn
Ví dụ về 1 mạch cấp nguồn

05/27/16

18

1.2 Khảo sát phần cứng
1.2.2 Các chân tạo dao động:
2 chân 18 và 19 (ký hiệu tương ứng XTAL1 và XTAL2)
chính là 2 chân tạo dao động
Tần số bộ dao động có thể lên đến 24 Mhz

05/27/16

19


1.2 Khảo sát phần cứng

05/27/16

20


1.2 Khảo sát phần cứng
1.2.3 Chân Reset
Chân số 9 là chân Reset, nhằm kích hoạt vi điều khiển
quay lại trạng thái ban đầu
Dòng vi điều khiển 8051 nói chung và AT89C51 nói riêng
thì chân reset tích cực mức cao

05/27/16

21

1.2 Khảo sát phần cứng
1.2.4 Các chân xuất nhập
Họ vi điều khiển 8051 loại 40 chân có:
- 32 chân xuất nhập (Input/Output) gồm 4 Port
- 24 chân trong số 32 chân đó có tác dụng kép (nghĩa là 1 chân
có hơn 1 chức năng)
- Có 4 port: Port 0, Port 1, Port 2, Port 3. Mỗi Port có 8 chân

05/27/16

22


1.2 Khảo sát phần cứng
1.2.4 Các chân xuất nhập

05/27/16

23


1.2 Khảo sát phần cứng
1.2.4 Các chân xuất nhập
Port 0: các chân 32 đến 39, có 2 chức năng:
- Nếu sử dụng bộ nhớ mở rộng, Port 0 vừa đóng vai trò
byte thấp của bus địa chỉ, vừa đóng vai trò bus dữ liệu
- Nếu không sử dụng bộ nhớ mở rộng, Port 0 có chức
năng như các đường xuất nhập thông thường

Port 1: chỉ có chức năng xuất nhập thông thường ở các
chân 1-8

05/27/16

24


1.2 Khảo sát phần cứng
1.2.4 Các chân xuất nhập
Port 2: có 2 chức năng trên các chân 21-28, vừa được
dùng như các đường xuất nhập và vừa là byte cao của bus địa chỉ
trong các thiết kế có sử dụng bộ nhớ mở rộng

05/27/16

25