Vi dieu khien trong khong che nhiet do

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.04 MB, 93 trang )

(1)Luaân vaên toát nghieäp. BỘ GIÁO DỤC VAØ ĐAØO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA THAØNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ. LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP. ĐỀ TAØI :. KHẢO SÁT VAØ ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN- THIẾT KẾ-THI CÔNG MẠCH KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ PHÒNG. SVTH :NGUYỄN HOAØNG VŨ. NGUYEÃN THANH VUÕ GVHD:LÊ THANH ĐẠO. TP.HOÀ CHÍ MINH 3-2000. Trang 1.

(2) Luaân vaên toát nghieäp. LỜI CẢM TẠ Chuùng em xin chaân thaønh cảm ơn Thầy Lê Thanh Đạo đã tận tình hướng dẫn và giúp đơ chúng em trong suốtthờigian thực hiện luận văn . Xin caûm ôn quùi thaày coâKhoa Ñieän vaø caùc baïn sinh vieân cuøng khóa đã đóng góp những ý kiến qúi báo để tập luậnvănnàyhoàn thành đúng thời gian. Nhóm sinh viên thực hieän.. Trang 2.

(3) Luaân vaên toát nghieäp. LỜI NÓI ĐẦU Trong nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp hiện nay, nhất là ngành công nghiệp luyện kim, chề biến thực phẫm… vấn đề đo và khống chế nhiệt độ đặc biệt được chú trọng đến vì nó là một yếu tố quyết định chất lượng sản phẫm. Nắm được tầm quan trọng của vấn đề trên nhóm thực hiện tiến hành nghiên cứu và thiết kế một hệ thống đo và khống chế nhiệt độ tự động, với mong muốn là giải quyết những yêu cầu trên, và lấy đó làm đề tài tốt nghiệp cho mình. Những kiến thức năng lực đạt được trong quá trình học tập ở trường sẽ được đánh giá qua đợt bảo vệ luận văn cuối khóa. Vì vậy chúng em cố gắng tận dụng tất cả những kiến thức đã học ở trường cùng với sự tìm tồi nghiên cứu, để có thể hoàn thành tốt luận văn này. Những sản phẫm những kết quả đạt được ngày hôm nay tuy không có vì lớn lao. Nhưng đó là những thành quả của năm học tập. Là thành công đầu tiên của chúng em trước khi ra trường . Mặt dù chúng em rất cố gắng để hoàn thành tập luận văn này đúng thời hạn, nên không tránh khỏi những thiếu sót mong quí thầy cô thông cảm. Chúng em mong được đón nhận những ý kiến đóng góp. Cuối cùng xin chân thành cảm ơn quí thầy coâ vaø caùc baïn sinh vieân.. Nhóm sinh viên thực hiện NGUYỄN HOAØNG VŨ NGUYEÃN THANH VUÕ. Trang 3.

(4) Luaân vaên toát nghieäp. NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN. Trang 4.

(5) Luaân vaên toát nghieäp. NHAÄN XEÙT CUÛA GIAÙO VIEÂN PHAÛN BIEÄN. Trang 5.

(6) Luaân vaên toát nghieäp BỘ GIÁO DỤC VAØ ĐAØO TẠO COÄNG HOØA XAÕ HOÄI CHUÛ NGHÓA VIEÄT NAM ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM ĐỘC LẬP_ TỰ DO _HẠNH PHÚC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN _ĐIỆN TỬ. NHIEÄM VUÏ LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP. Họ và tên sinh viên thực hiện : Nguyễn Hoàng Vũ__Nguyễn Thanh Vũ Lớp : 95 KĐĐ Ngành : điện _điện tử 1.Tên đề tài : KHẢO SÁT VAØ ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN_THIẾT KẾ_THI CÔNG MẠCH KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ PHÒNG. 2. Các số liệu ban đầu :. 3.Nội dung các phần thuyết minh và tính toán :. 4.Caùc baûn veõ :. 5.Giáo viên hướng dẫn : LÊ THANH ĐẠO 6. Ngaøy giao nhieäm vuï : 7.Ngày hoàn thành nhiệm vụ : Thoâng qua boä moân. Ngaøy___thaùng___naêm___ Chuû nhieäm boä moân. Giáo viên hướng dẫn. Trang 6.

(7) Luaân vaên toát nghieäp. MUÏC LUÏC Trang A_PHẦN GIỚI THIỆU . TRANG TỰA NHIEÄM VUÏ CUÛA LUAÄN VAÊN BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN BAÛNG NHAÄN XEÙT CUÛA GIAÙO VIEÂN PHAÛN BIEÄN LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN. B_PHAÀN NOÄI DUNG. 1. Chöông 1: DAÃN NHAÄP. 1. I.ĐẶT VẤN ĐỀ II.GIỚI THIỆU ĐỀ TAØI III.MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU. 1 1 1. Chương 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI ĐIỀU KHIỂN. 3. I.GIỚI THIỆU II.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA VI ĐIỀU KHIỂN III.KHAÛO SAÙT BOÄ VI ÑIEÀU KHIEÅN 8051/8031. 3 3 4. Chương 3: KHẢO SÁT IC GIAO TIẾP NGOẠI VI 8255A I.CẤU TRÚC PHẦN CỨNG II.CAÁU TRUÙC PHAÀN MEÀM III.GIAO TIẾP GIỮA VI XỬ LÝ VỚI 8255A Chương 4: KHẢO SÁT BỘ NHỚ BÁN DẪN. 38 40 42 43. I.BỘ NHỚ CHỈ ĐỌC (ROM : READ ONLY MEMORY) II.BỘ NHỚ RAM (RANDOM ACCESS MEMORY) Chương 5: ĐO NHIỆT ĐỘ. I.HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG II.CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO NHIỆT ĐỘ Chương 6: CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ SANG SỐ Trang 7. 38. 43 46 48. 48 49 51.

(8) Luaân vaên toát nghieäp I.KHAÙI NIEÄM CHUNG II. NGUYÊN TẮC THỰC HIỆN CHUYỂN ĐỔI AD III.CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN ĐỔI ADC Chöông 7: THIEÁT KEÁ VAØ THI COÂNG. 51 51 52 56. I.NHIEÄM VUÏ THIEÁT KEÁ II.SƠ ĐỒ KHỐI VAØ CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI III.THIẾT KẾ VAØ PHÂN TÍCH NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG TỪNG KHỐI IV.SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ VAØ GIẢI THUẬT CHƯƠNG TRÌNH V.THI COÂNG CHÖÔNG KEÁT LUAÄN C_PHUÏ LUÏC – TAØI LIEÄU THAM KHAÛO. I.PHUÏ LUÏC II.TAØI LIEÄU THAM KHAÛO. 56 56 56 71 89. 83 85. 85. Trang 8.

(9) Luaân vaên toát nghieäp. Chöông 1:DAÃN NHAÄP. I.ĐẶT VẤN ĐỀ : Ngày nay với sự phát triển của công nghiệp vi điện tử, kỹ thuật số các hệ thống điều khiển dần dần được tự động hóa. Với những kỹ thuật tiên tiến như vi xử lí, vi mạch số … đựơc ứng dụng vào lỉnh vực điều khiển, thì các hệ thống điều khiển cơ khí thô sơ, với tốc độ xử lí chậm chạp ít chính xác được thay thế bằng các hệ thống điều khiển tự động với các lệnh chương trình đã được thiết lập trước. Trong quá trình sản xuất ở các nhà máy, xí nghiệp hiện nay, việc đo và khống chế nhiệt độ tự động là một yêu cầu hết sức cần thiết và quan trọng. Vì nếu nắm bắt được nhiệt độ làm việc cuả các hệ thống. Dây chuyền sản xuất … giúp ta biết được tình trạng làm việc của c ác yêu cầu. Và có những xử lý kịp thời tránh được những hư hỏng và sự cố có thể xảy ra. Để đáp ứng được yêu cầu đo và khống chế nhiệt độ tự động, thì có nhiều phương pháp để thực hiện, nghiên cửu khảo sát vi điều khiển 8051 nhóm thực hiện nhận thấy rằng: ứng dụng vi điều khiển 8051 vào việc đo và khống chế nhiệt độ tự động là phương pháp tối ưu nhất. Đồng được sự đồng ý của khoa Điện Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật. Nhóm chúng em tiến hành thực hiện đề tài “Khảo sát và ứng dụng vi điều khiển thiết kế thi công mạch khống chế nhiệt độ phòng” . II.GIỚI HẠN ĐỀ TAØI : Với thời gian gần mười tuần thực hiện đề tài, cũng như trình độ chuyên môn có hạn, chúng em đã cố gắng hết sức để hoàn thành tập luận văn này, nhưng chỉ giải quyết được những vấn đề sau : • Thiết kế mạch đo nhiệt độ trong dải từ 00C – 1000C hiển thị số . • Khống chế nhiệt độ ở mức 200C . • Viết chương trình (phần mềm) để đáp ứng các yêu cầu trên . • Do thời gian quá hạn hẹp nên chúng em chỉ thiết kế một đầu đo và chỉ khống chế ở một mức nhiệt độ 200C . III.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 thực hiện đề tài là chúng em muốn phát huy những thành quả ứng dụng của vi điều khiển nhằm tạo ra những sản phẩm, những thiết bị tiên tiến hơn, và đạt hiệu quả sản xuất cao hơn. • Maët khaùc taäp luaän vaên naøy cuõng coù theå laøm taøi lieäu tham khaûo cho những sinh viên khóa sau. Giúp họ hiểu rõ hơn về những ứng dụng của vi điều khieån . • Ngòai ra quá trình nghiên cứu 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 tính sáng tạo, khả năng giải quyết một vấn đề theo yêu cầu đặt ra. Và đây cũng là Trang 9.

(10) Luaân vaên toát nghieäp dịp để chúng em tự khẳng định mình trước khi ra trường để tham gia vào các hoạt động sản xuất của xã hội.. Trang 10.

(11) Luaân vaên toát nghieäp. Chöông 2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ VI ĐIỀU KHIỂN I.GIỚI THIỆU : Bộ vi điều khiển viết tắt là Micro-controller, là mạch tích hợp trên một chip có thể lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động của một hệ thống. Theo các tập lệnh của người lập trình, bộ vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ thông tin, xử lý thông tin, đo thời gian và tiến hành đóng mở một cơ cấu nào đó. Trong các thiếh bị điện và điện và điện tử dân dụng, các bộ vi điều khiển, điều khiển hoạt động của TV, máy giặt, đầu đọc laser, điện thọai, lò vi-ba … Trong hệ thống sản xuất tự động, bộ vi điều khiển được sử dụng trong Robot, dây chuyền tự động. Các hệ thống càng “thông minh” thì vai trò của hệ vi điều khiển càng quan troïng. II.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA C ÁC BỘ VI ĐIỀU KHIỂN : Bộ vi điều khiển thực ra, là một loại vi xử lí trong tập hợp các bộ vi xử lý nói chung. Bộ vi điều khiển được phát triển từ bộ vi xử lí, từ những năm 70 do sự phát triển và hoàn thiện về công nghệ vi điện tử dựa trên kỹ thuật MOS (Metal-OxideSemiconductor) , mức độ tích hợp của các linh kiện bán dẫn trong một chip ngày caøng cao. Năm 1971 xuất hiện bộ vi xử lí 4 bit loại TMS1000 do công ty texas Instruments vừa là nơi phát minh vừa là nhà sản xuất. Nhìn tổng thể thì bộ vi xử lí chỉ có chứa trên một chip những chức năng cần thiết để xử lí chương trình theo một trình tự, còn tất cả bộ phận phụ trợ khác cần thiết như : bộ nhớ dữ liệu , bộ nhớ chương trình , bộ chuển đổi AID, khối điều khiển, khối hiển thị, điều khiển máy in, hối đồng hồ và lịch là những linh kiện nằm ở bên ngoài được nối vào bộ vi xử lí. Mãi đến năm 1976 công ty INTEL (Interlligen-Elictronics). Mới cho ra đời bộ vi điều khiển đơn chip đầu tiên trên thế giới với tên gọi 8048. Bên cạnh bộ xử lí trung tâm 8048 còn chứa bộ nhớ dữ liệu, bộ nhớ chương trình, bộ đếm và phát thời gian caùc coång vaøo vaø ra Digital treân moät chip. Các công ty khác cũng lần lược cho ra đời các bộ vi điều khiển 8bit tương tự nhö 8048 vaø hình thaønh hoï vi ñieàu khieån MCS-48 (Microcontroller-sustem-48). Đến năm 1980 công ty INTEL cho ra đời thế hệ thứ hai của bộ vi điều khiển đơn chip với tên gọi 8051. Và sau đó hàng loạt các vi điều khiển cùng loại với 8051 ra đời và hình thành họ vi điều khiển MCS-51 . Đến nay họ vi điều khiển 8 bit MCS51 đã có đến 250 thành viên và hầu hết các công ty hàng dẫn hàng đầu thế giới chế tạo. Đứng đầu là công ty INTEL và rất nhieàu coâng ty khaùc nhö : AMD, SIEMENS, PHILIPS, DALLAS, OKI … Ngoài ra còn có các công ty khác cũng có những họ vi điều khiển riêng như: Hoï 68HCOS cuûa coâng ty Motorola Hoï ST62 cuûa coâng ty SGS-THOMSON Hoï H8 cuûa coâng ty Hitachi Hoï pic cuaû coâng ty Microchip Trang 11.

(12) Luaân vaên toát nghieäp III.KHAÛO SAÙT BOÄ VI ÑIEÀU KHIEÅN 8051 VAØ 8031: IC vi ñieàu khieån 8051/8031 thuoäc hoï MCS51 coù caùc ñaët ñieåm sau : - 4kbyte ROM (được lập trình bởi nhà sản xuất chỉ có ở 8051) - 128 buùyt RAM - 4port I10 8bit - Hai bộ định thời 16bit - Giao tieáp noái tieáp - 64KB không gian bộ nhớ chương trình mở rộng - 64 KB không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng - một bộ xử lí luận lí (thao tác trên các bit đơn) - 210 bit được địa chỉ hóa - boä nhaân / chia 4µs 1.CAÁU TRUÙC BEÂN TRONG CUÛA 8051 / 8031 :. INT\*1 INT\*0 TIMER2 TIMER1 PORT noái tieàp Ñieàu khieån ngaét. Caùc ùthanh ghi khaùc. 128 byte Ram. Rom 4K-8051 OK-8031. Timer1 Timer2. CPU. Taïo dao động. Ñieàu khieån bus. EA\ RST PSEN ALE. Caùc port I\O. P0 P 1. P2. Port noái tieáp. P3 TXD* RXD*. Hình 2.1 : Sơ Đồ Khối 8051 / 8031 Trang 12. T1* T2*.

(13) Luaân vaên toát nghieäp Phần chính của vi điều khiển 8051 / 8031 là bộ xử lí trung tâm (CPU: central processing unit ) bao goàm : - Thanh ghi tích luõy A - Thanh ghi tích luõy phuï B, duøng cho pheùp nhaân vaø pheùp chia - Ñôn vò logic hoïc (ALU : Arithmetic Logical Unit ) - Từ trạng thái chương trình (PSW : Prorgam Status Word) - Boán baêng thanh ghi - Con troû ngaên xeáp - Ngoài ra còn có bộ nhớ chương trình, bộ giải mã lệnh, bộ điều khiển thời gian vaø logic. Đơn vị xử lí trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ giao động, ngoài ra còn có khả năng đưa một tín hiệu giữ nhịp từ bên ngoài. Chương trình đang chạy có thể cho dừng lại nhờ một khối điều khiển ngắt ở bên trong. Các nguồn ngắt có thể là : các biến cố ở bên ngoài , sự tràn bộ đếm định thời hoặc cũng có thể là giao diện nối tiếp. Hai bộ định thời 16 bit hoạt động như một bộ đếm. Các cổng (port0, port1, port2, port3 ). Sử dụng vào mục đích điều khiển. Ơû cổng 3 có thêm các đường dẫn điều khiển dùng để trao đổi với một bộ nhớ bên ngoài, hoặc để đầu nối giao diện nối tiếp, cũng như các đường ngắt dẫn bên ngoài. Giao diện nối tiếp có chứa một bộ truyền và một bộ nhận không đồng bộ, làm việc độc lập với nhau. Tốc độ truyền qu ổng nối tiếp có thể đặt trong vảy rộng và được ấn định bằng một bộ định thời. Trong vi điều khiển 8051 / 8031 có hai thành phần quan trọng khác đó là bộ nhớ và các thanh ghi : Bộ nhớ gồm có bộ nhớ Ram và bộ nhớ Rom (chỉ có ở 8031) dùng để lưu trữ dữ lieäu vaø maõ leänh. Các thanh ghi sử dụng để lưu trữ thông tin trong quá trình xử lí. Khi CPU làm việc nó làm thay đổi nội dung củ ác thanh ghi. 2.CHỨC NĂNG CÁC CHÂN VI ĐIỀU KHIỂN :. Trang 13.

(14) Luaân vaên toát nghieäp. 30p. 40 19 XTAL1. 12MHz 30p. 18. 29 30 31 9 RD\ WR\ T1 T0 INT1 INT0 TXD RXD. Vcc. XTAL2. PSEN\ ALE EA\ RET. 17 16 15 14 13 12 11 10. Vss. Po.7 Po.6 Po.5 Po.4 Po.3 Po.2 Po.1 Po.0 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0. 32 33 34 35 36 37 38 39 8 7 6 5 4 3 2 1 28 27 26 25 24 23 22 21. AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0. A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8. 20. Hình 2.2 : Sơ Đồ Chân 8051 a.port0 : là port có 2 chức năng ở trên chân từ 32 đến 39 trong các thiết kế cỡ nhoû ( không dùng bộ nhớ mở rộng ) có hai chức năng như các đường IO. Đối với các thiết kế cỡ lớn ( với bộ nhớ mở rộng ) nó được kết hợp kênh giữ a các bus ) b.port1 : port1 là một port I/O trên các chân 1-8. Các chân được ký hiệu P1.0, P1.1, P1.2 … có thể dùng cho các thiết bị ngoài nếu cần. Port1 không có chức năng khác, vì vậy chúng ta chỉ được dùng trong giao tiếp với các thiết bị ngoài. c.port2 : port2 là một port công dụng kép trên các chân 21 – 28 được dùng như các đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết kế dùng bộ nhớ mở rộng. d.Port3 : port3 laø moät port coâng duïng keùp treân caùc chaân 10 – 17. Caùc chaân cuûa port này có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tín đặc biệt của 8051 / 8031 như ở bảng sau :. Trang 14.

(15) Luaân vaên toát nghieäp. Bit. Teân. Chức năng chuyển đổi. P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7. RXD TXD INTO INT1 TO T1 WR RD. Dữ liệu nhận cho port nối tiếp Dữ liệu phát cho port nối tiếp Ngắt 0 bên ngoài Ngắt 1 bên ngoài Ngoõ vaøo cuûa timer/counter 0 Ngoõ vaøo cuûa timer/counter 1 Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài. Bảng 2.1 : Chức năng của các chân trên port3 e.PSEN (Program Store Enable ) : 8051 / 8031 coù 4 tín hieäu ñieàu khieån PSEN là tín hiệu ra trên chân 29. Nó là tín hiệu điều khiển để cho phép bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE (Output Enable) của một EPROM để cho phép đọc các bytes mã lệnh. PSEN sẽ ở mức thấp trong thời gian lấy lệnh. Các mã nhị phân của chương trình được đọc từ EPROM qua bus và được chốt vào thanh ghi lệnh của 8051 để giải mã lệnh. Khi thi hành chương trình trong ROM nội (8051) PSEN sẽ ở mức thụ động (mức cao). f.ALE (Address Latch Enable ) : tín hiệu ra ALE trên chân 30 tương hợp với các thiết bị làm việc với các xử lí 8585, 8088, 8086, 8051 dùng ALE một cách tương tự cho làm việc giải các kênh các bus địa chỉ và dữ liệu khi port 0 được dùng trong chế độ chuyển đổi của nó : vừa là bus dữ liệu vừa là búyt thấp của địa chỉ, ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một thanh ghi bên ngoài trong nữa đầu của chu kỳ bộ nhớ. Sau đó, các đường port 0 dùng để xuất hoặc nhập dữ liệu trong nữa sau chu kỳ của bộ nhớ. Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể được dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống. Nếu xung trên 8051 là 12MHz thì ALE có tần số 2MHz. Chỉ ngoại trừ khi thi hành lệnh MOVX, một xung ALE sẽ bị mất. Chân này cũng được làm ngõ vào cho xung lập trình cho EPROM trong 8051. g.EA (External Access) : Tín hiệu vào EA trên chân 31 thường được mắc lên mức cao (+5V) hoặc mức thấp (GND). Nếu ở mức cao, 8051 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp (4K). Nếu ở mức thấp, chương trình chỉ được thi hành từ bộ nhớ mở rộng. Khi dùng 8031, EA luôn được nối mức thấp vì không có bộ nhớ chương trình Trang 15.

(16) Luaân vaên toát nghieäp trên chip. Nếu EA được nối mức thấp bộ nhớ bên trong chương trình 8051 sẽ bị cấm và chương trình thi hành từ EPROM mở rộng. Người ta còn dùng chân EA làm chân caáp ñieän aùp 21V khi laäp trình cho EPROM trong 8051. h.SRT (Reset) : Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của 8051. Khi tín hiệu này được đưa lên múc cao (trong ít nhất 2 chu kỳ máy ), các thanh ghi trong 8051 được tải những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống. i.Các ngõ vào bộ dao động trên chip : Như đã thấy trong các hình trên , 8051 có một bộ dao động trên chip. Nó thường được nối với thạch anh giữa hai chân 18 và 19. Các tụ giữa cũng cần thiết như đã vẽ. Tần số thạch anh thông thường là 12MHz. j.Caùc chaân nguoàn : 8051 vận hành với nguồn đơn +5V. Vcc được nối vào chân 40 và Vss (GND) được nối vào chân 20. 3.Tổ chức bộ nhớ : 8051 / 8031 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard : có những vùng cho bộ nhớ riêng biệt cho chương trình dữ liệu. Như đã nói ở trên, cả chương trình và dữ liệu có thể ở bên trong 8051, dù vậy chúng có thể được mơ ûrộng bằèng các thành phần ngoài lên đến tối đa 64 Kbytes bộ nhớ chương trình và 64 Kbytes bộ nhớ dữ liệu. Bộ nhớ bên trong bao gồm ROM (8051) và RAM trên chip, RAM trên chip bao gồm nhiều phần : phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ địa chỉ hóa từng bit, các bank thanh ghi và các thanh ghi chức năng đặc biệt. FFFF. FF. 00. Bộ nhớ chöông trình. FFFF. được chọn qua PSEN 0000. 0000. Bộ nhớ dữ liệu. được chọn qua WR Vaø RD. Hình 2.3 : Tóm tắt các vùng bộ nhớ của 8031 / 8051 Hai ñaëc tính caàn löu yù laø : - Các thanh ghi và các port xuất nhập đã được xếp trong bộ nhớ và có thể được truy xuất trực tiếp như các địa chỉ bộ nhớ khác. - Ngăn xếp bân trong RAM nội nhỏ hơn so với RAM ngoài như trong các bộ vi xử lí khác. • Chi tiết về bộ nhớ RAM trên chip :. Trang 16.

(17) Luaân vaên toát nghieäp Như ta đã thấy trên hình sau, RAM bên 8051/ 8031 được phân chia giữa các bank thanh ghi (00H – 1FH), RAM địa chỉ hóa từng bit (20H – 2FH), RAM đa dụng (30H – 7FH) và các thanh ghi chức năng đặc biệt (80H – FFH). a. RAM ña duïng. Ñòa chæ byte Ñòa chæ bit 7F RAM ña duïng 30 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 1F 18 17 10 0F 08 07 00. 7F 77 6F 67 5F 57 4F 47 3F 37 2F 27 1F 17 0F 07. 7E 76 6E 66 5E 56 4E 46 3E 36 2E 26 1E 16 0E 06. 7D 75 6D 65 5D 55 4D 45 3D 35 2D 25 1D 15 0D 05. 7C 74 6C 64 5C 54 4C 44 3C 34 2C 24 1C 14 0C 04. 7B 73 6B 63 5B 53 4B 43 3B 33 2B 23 1B 13 0B 03. 7A 72 6A 62 5A 52 4A 42 3A 32 2A 22 1A 12 0A 02. 79 71 69 61 59 51 49 41 39 31 29 21 19 11 09 01. 78 70 68 60 58 50 48 40 38 30 28 20 18 10 08 00. BANK 3 BANK 2 BANK 1 Default register Bank for RO÷R7. Bảng tóm tắt bản bản đồ vùng nhớ trên chip data 8051. Trang 17.

(18) Luaân vaên toát nghieäp Ñòa chæ byte FF F0 F7. Ñòa chæ bit F6. F5. F4. F3. F2. F1. F0. B. E6. E5. E4. E3. E2. E1. E0. ACC. D0 D7 D6 D5. D4. D3. D2. D1. D0. PSW. B8. -. -. BC. BB. BA. B9. B8. IP. B0. B7. B6 B5. B4. B3. B2. B1. B0. P3. -. AC. AB. AA. A9. A8. IE. A7 A6 A5. A4. A3. A2. A1. A0. P2. E0. E7. A8 AF A0. 99 98. 9F. 90. 97. -. -. 9E. 99. 98. SCON. 96. 95. 91. 90. P1. 8D 8C 8B 8A 89 88 87 83 82 81 80. SBUF. Not bit addressable 9D 9C 9B 9A 94. 93. 92. TH1 TH0. Not bit addressable Not bit addressable Not bit addressable Not bit addressable Not bit addressable 8F. 87. 8E. 86. 8D 8C 8B 8A Not bit addressable Not bit addressable Not bit addressable Not bit addressable 85 84 83 82. 89. 81. 88. 80. TL1 TL0 TMOD TCON PCON DPH DPL SP PO. Tóm tắt bộ nhớ dữ liệu trên chip Mọi địa chỉ trong vùng RAM đa dụng đều có thể được truy xuất tự do dùng cách đánh địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp. Ví dụ, để đọc nội dung ở địa chỉ 5FH của RAM nội vào thanh ghi tích lũy lệnh sau sẽ được dùng : MOV A, 5FH Trang 18.

(19) Luaân vaên toát nghieäp Lệnh này di chuyển một búyt dữ liệu dùng cách đánh địa chỉ trực tiếp để xác định “địa chỉ nguồn” (5FH). Đích nhận dữ liệu được ngầm xác định trong mã lệnh là thanh ghi tích luõy A. RAM bên trong cũng có thể được truy xuất dùng cách đánh địa chỉ gián tiếp qua RO hay R1. Ví dụ, sau khi thi hành cùng nhiệm vụ như lệnh đơn ở trên : MOV R0, #5FH MOV A, @R0 Lệnh đầu dùng đị hỉ tức thời để di chuyển giá trị 5FH vào thanh ghi R0 và lệnh thứ hai dùng địa trực tiếp để di chuyển dữ liệu “được trỏ bởi R0” vào thanh ghi tích luõy. b.RAM địa chỉ hóa từng bit : 8051 / 8031 chứa 210 bit được địa chỉ hóa, trong đó 128 bit là ở các địa chỉ byte 20H đến 2FH, và phần còn lại trong các thanh ghi chức năng đặc biệt . Y tưởng truy xuất từng bit riêng rẽ bằng mềm là một đặc tín tiện lợi của vi điều khiển nói chung. Các bit có thể được đặt, xóa, AND,OR …với một lệnh đơn. Đa số các chi xử lí đòi hỏi một chuổi lệnh đọc – sữa – ghi để đạt được hiệu quả tương tự. Hơn nữa, các port I/0 cũng được địa chỉ từng bit làm đợn giản phần mềm xuất nhập từng bit. Có 128 bit được địa chỉ hóa đa dụng ở các byte 20H đến 2FH. Các địa chỉ này được truy xuất như các byte hoặc các bit phụ thuộc vào lệnh được dùng . ví dụ, để ñaët bit 67H, ta duøng leänh sau : SETB 67H Chú ý rằng “địa chỉ bit 67H” là bit có trọng số lớn nhất (MSB) ở “địa chỉ byte 2CH” lệnh trên sẽ không tác động đến các bit khác của địa chỉ này. c.Caùc bank thanh ghi : 32 byte thấp nhất của bộ nhớ nội là dành cho các bank thanh ghi. Bộ lệnh của 8051 / 8031 hổ trợ 8 thanh ghi (RO đến R7) và theo mặc định (sau khi Reset hệ thống) các thanh ghi này ở các địa chỉ 00H-07H. Lệnh sau đây sẽ đọc nội dung ở địa chæ 05H vaøo thanh ghi tích luõy. MOV A,R5 Đây là lệnh một byte dùng địa chỉ thanh ghi. Tất nhiên, thao tác tương tự có thể được thi hành bằng lệnh 2 byte dùng địa chỉ trực tiếp nằm trong byte thứ hai: MOV A,05H Các lệnh dùng các thanh ghi R0 đến R7 thì sẽ ngắn hơn và nhanh hơn các lệnh tương ứng nhưng dùng địa chỉ trực tiếp. Các giá trị dữ liệu được dùng thường xuyeân neân duøng moät trong caùc thanh ghi naøy. Bank thanh ghi tích cực có thể chuyển đổi bằng cách thay đổi các bit chọn bank thanh ghi trong từ trạng thái chương trình (PSW). Giả sử rằng bank thanh ghi 3 được tích cực, lệnh sau sẽ ghi nội dung của thanh ghi tích lũy vào địa chỉ 18H: MOV R0,A. Trang 19.

(20) Luaân vaên toát nghieäp Yù tưởng dùng “các bank thanh ghi” cho phép “chuyển hướng” chương trình nhanh và hiệu qủa (từng phần riêng rẽ của phần mềm sẽ có một bộ thanh ghi riêng khoâng phuï thuoäc vaøo caùc phaàn khaùc). 4./ Các thanh ghi chức năng đặc biệt: Các thanh ghi nội của 8051/8031 được truy xuất ngầm định bởi bộ lệnh. Ví dụ lệnh “INC A” sẽ tăng nội dung của thanh ghi tích lũy A lên 1. Tác động này được ngầm định trong mã lệnh. Các thanh ghi trong 8051/8031 được định dạng như một phần của RAM trên chip. Vì vậy mỗi thanh ghi sẽ có một địa chỉ (ngoại trừ thanh ghi trực tiếp, sẽ không có lợi khi đặt chúng vào trong RAM trên chip). Đó là lý do để 8051/0831 có nhiều thanh ghi. Cũng như R0 đến R7, có 21 thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR: Special Funtion Rgister) ở vùng trên của RAM nội, từ địa chỉ 80H đến FFH. Chú ý rằng hầu hết 128 địa chỉ từ 80H đến FFH không được định nghĩa. Chỉ có 21 địa chỉ SFR là được định nghĩa. Ngoại trừ tích lũy (A) có thể được truy xuất ngầm như đã nói, đa số các SFR được truy xuất dùng địa chỉ trực tiếp. chú ý rằng một vài SFR có thể được địa chỉ hóa bit hoặc byte. Người thiết kế phải thận trọng khi truy xuất bit và byte. Ví dụ leänh sau: SETB 0E0H Sẽ Set bit 0 trong thanh ghi tích lũy, các bit khác không thay đổi. Ta thấy rằng E0H đồng thời là địa chỉ byte của thanh ghi tích lũy và là địa chỉ bit có trọng số nhỏ nhất trong thanh ghi tích lũy. Vì lệnh SETB chỉ tác động trên bit, nên chỉ có địa chỉ bit laø coù hieäu quaû. a. Từ trạng thái chương trình: Từ trạng thái chương trình (PSW: Program Status Word) ở địa chỉ D0H chứa các bit traïng thaùi nhö baûng toùm taét sau: Bit PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3. Kyù hieäu CY AC F0 RS1 RS0. PSW.2 PSW.1 PSW.0. OV P. Ñòa chæ D7H D6H D5H D4H D3H. Yù nghóa Cờ nhớ Cờ nhớ phụ Cờ 0 Bit 1 choïn bank thanh ghi Bit choïn bank thanh ghi. 00=bank 0; ñòa chæ 00H-07H 01=bank 1: ñòa chæ 08H-0FH 10=bank 2:ñòa chæ 10H-17H 11=bank 3:ñòa chæ 18H-1FH Cờ tràn D2H Dự trữ D1H Cờ Parity chẵn. D0H Bảng 21: Từ trạng thái chương trình Trang 20.

(21) Luaân vaên toát nghieäp • Cờ nhớ (CY) có công dụng kép. Thông thường nó được dùng cho các lệnh toán học: nó sẽ được set nếu có một số nhớ sinh ra bởi phép cộng hoặc có một số mượn phép trừ . Ví dụ, nếu thanh ghi tích lũy chứa FFH, thì lệnh sau: ADD A,#1 Sẽ trả về thanh ghi tích lũy kết qủa 00H và set cờ nhớ trong PSW. Cờ nhớ cũng có thể xem như một thanh ghi 1 bit cho các lệnh luận lý thi hành trên bit. Ví dụ, lệnh sẽ AND bit 25H với cờ nhớ và đặt kết qủa trở vào cờ nhớ: ANL C,25H • Cờ nhớ phụ: Khi cộng các số BCD, cờ nhớ phụ (AC) được set nếu kết qủa của 4 bit thấp trong khoảng 0AH đến 0FH. Nếu các giá trị cộng được là số BCD, thì sau lệnh cộng cần có DA A( hiệu chỉnh thập phân thanh ghi tích lũy) để mang kết qủa lớn hơn 9 trở về tâm từ 0÷9. • Cờ 0 Cờ 0 (F0)là một bit cờ đa dụng dành các ứng dụng của người dùng. • Caùc bit choïn bank thanh ghi Các bit chọn bank thanh ghi (RSO và RS1) xác định bank thanh ghi được tích cực. Chúng được xóa sau khi reset hệ thống và được thay đổi bằng phần mềm nếu caàn. Ví duï, ba leänh sau cho pheùp bank thanh ghi 3 vaø di chuyeån noäi dung cuûa thanh ghi R7 (địa chỉ byte IFH) đến thanh ghi tích lũy: SETB RS1 SETB RSO MOV A,R7 Khi chương trình được hợp dịch các địa chỉ bit đúng được thay thế cho các ký hieäu “RS1” vaø “RS0”. Vaäy leänh SETB RS1 seõ gioáng nhö leänh SETB 0D4H. • Cờ Tràn Cờ tràn (OV) được set một lệnh cộng hoặc trừ nếu có một phép toán bị tràn. Khi các số có dấu được cộng hoặc trừ với nhau, phần mềm có thể kiểm tra bit này để xác định xem kết qủa của nó có nằm trong tầm xác định không. Khi các số không dấu được cộng, bit OV có thể được bỏ qua. Các kết qủa lớn hơn +127 hoặc nhoû hôn –128 seõ set bit OV. b. Thanh ghi B: Thanh ghi B ở địa chỉ F0H được dùng cùng với thanh ghi tích lũy A cho các phép toán nhân và chia. Lệnh MUL AB sẽ nhân các giá trị không dấu 8 bit trong A vaø B roài traû veà keát quûa 16 bit trong A (byte thaáp) vaø B (byte cao). Leänh DIV AB seõ chia A cho B roài traû veà keát quûa nguyeân trong A vaø phaàn dö trong B. Thanh ghi B cũng có thể được xem như thanh ghi đệm đa dụng. Nó được địa chỉ hóa ttừng bit bằng các địa chỉ bit FOH đến F7H. c. Con troû ngaên xeáp: Con trỏ ngăn xếp (SP) là một thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 81H. Nó chứa địa chỉ của byte dữ liệu hiện hành trên đỉnh của ngăn xếp. Các lệnh trên ngăn xếp bao gồm các thao tác cất dữ liệu vào ngăn xếp và lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp. Lệnh cất dữ Trang 21.

(22) Luaân vaên toát nghieäp liệu vào ngăn xếp sẽ làm tăng SP trước khi ghi dữ liệu, và lệnh lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp sẽ dọc dữ liệu và làm giảm SP. Ngăn xếp của 8051/8031 được giữ trong RAM nội và được giới hạn các địa chỉ có thể truy xuất bằng địa chỉ gián tiếp. chúng là 128 byte đầu của 8051/8031. Để khởi động lại SP với ngăn xếp bắt đầu tại 60H, các lệnh sau đây được dùng: MOV SP,#%FH Trên 8051/8031 ngăn xếp bị giới hạn 32 byte vì địa chỉ cao nhất của RAM trên chip là 7FH. Sở dĩ cùng giá trị 5FH vì SP sẽ tăng lên 60H trước khi cất byte dữ lệu đầu tiên. Người thiết kế có thể chọn không phải khởi động lại con trỏ ngăn xếp mà để nó lấy giá trị mặc định khi reset hệ thống. Giá trị măc định đó là 07H và kết qủa là ngăn đầu tiên để cất dữ liệu có địa chỉ 08H. Nếu phần mềm ứng dụng không khởi động lại SP , bank thanh ghi 1 (có thể cả 2 và 3) sẽ không dùng được vì vùng RAM này đã được dùng làm ngăn xếp. Ngăn xếp được truy xuất trực tiếp bằng các lệnh PUSH và POP để lưu giữ tạm thời và lấy lại dữ liệu hoặc được truy xuất ngầm bằng các lệnh gọi chương trình con (ACALL, LACALL) và các lệnh trở về (RET,RETI) để cất và lấy lại bộ đếm chöông trình. d. Con trỏ dữ liệu: Con trỏ dữ liệu (DPTR) được dùng để truy xuất bộ nhớ ngoài là một thanh ghi 16 bit ở địa chỉ 82H(DPL: byte thấp) và 83H (DPH:byte cao). Ba lệnh sau sẽ ghi 55H vào RAM ngoài ở địa chỉ 1000H: MOV A,#55H MOV DPTR,#1000H MOVX @DPTR,A Lệnh đầu tiên dùng địa chỉ tức thời để tải dữ liệu 55H vào thanh ghi tích lũy, lệnh thứ hai cũng dùng địa chỉ tức thời, lần này để tải dữ liệu 16 bit 1000H vào con trỏ dữ liệu. Lệnh thứ ba dùng địa chỉ gián tiếp để di chuyển dữ liệu trong A (55H) đến RAM ngoài ở địa chỉ được chứa trong DPTR (1000H) e. Caùc thanh ghi port xuaát nhaäp: Các port của 8051/8031 bao gồm Port 0 ở địa chỉ 80H, Port 1 ở địa chỉ 90 H, Port 2 ở địa chỉ A0H và Port 3 ở địa chỉ B0H. Tất cả các Port đều được địa chỉ hóa từng bit. Điều đó cung cấp một khả năng giao tiếp thuận lợi. f. Caùc thanh ghi timer: 8051/8031 chứa 2 bộ định thời đếm 16 bit được dùng trong việc định thời hoặc đếm sự kiện. Timer 0 ở địa chỉ 8AH (TL0:byte thấp) và 8CH (TH0:byte cao).Timer 1 ở địa chỉ 8BH (TL1:byte thấp) và 8DH (TH1: byte cao). việc vận hành timer được set bởi thanh ghi Timer Mode (TMOD) ở địa chỉ 89H và thanh ghi điều khiển timer (TCON) ở địa chỉ 88H. Chỉ có TCON được địa chỉ hóa từng bit. g. Caùc thanh ghi port noái tieáp: 8051/8031 chức một port nối tiếp trên chip dành cho việc trao đổi thông tin với các thiết bị nối tiếp như máy tính, modem hoặc cho việc giao tiếp với các IC khác Trang 22.

(23) Luaân vaên toát nghieäp có giao tiếp nối tiếp (có bộ chuyển đổi A/D, các thanh ghi dịch..). Một thanh ghi gọi là bộ đệm dữ liệu nối tiếp (SBUF) ở địa chỉ 99H ssẽ giữ cả hai giữ liệu truyền và nhận. Khi truyền dữ liệu thì ghi lên SBUf, khi nhận dữ liệu thì đọc SBUF. Các mode vận hành khác nhau được lập trình qua thanh ghi điều khiển port nối tiếp (SCON) (được địa chỉ hóa từng bit) ở địa chỉ 98H. h. Caùc thanh ghi ngaét: 8051/8031 có cấu trúc 5 nguồn ngắt, 2 mức ưu tiên. Các ngắt bị cấm sau khi reset hệ thống và sẽ được cho phép bằng việc ghi thanh ghi cho phép ngắt (IE) ở địa chỉ 8AH. Cả hai thanh ghi được địa chỉ hóa từng bit. i. Caùc thanh ghi ñieàu khieån coâng suaát: Thanh ghi điều khiển công suất (PCON) ở địa chỉ 87H chứa nhiều bit điều khiển. Chúng được tóm tắt trong bảng sau: Bit. Kyù hieäu SMOD. Yù nghóa Bit gấp đôi tốc độ baud, nếu được set thì tốc độ baud sẽ tăng gấp đôi trong các mode 1,2 vaø 3 cuûa port noái tieáp Khoâng ñònh nghóa 6 Khoâng ñònh nghóa 5 Khoâng ñònh nghóa 4 Bit cờ đa dụng 1 GF1 3 Bit cờ đa dụng 0 GF0 2 Giảm công suất, được set để kích hoạt mode PD 1 giảm công suất, chỉ thoá khi reset Mode chờ, set để kích hoạt mode chờ, chỉ IDL 0 thoát khi có ngắt hoặc reset hệ thống. Baûng 2.2 :Thanh ghi ñieàu khieån coâng suaát (PCON) 5/. Bộ nhớ ngoài. 8051/8031 có khả năng mở rộng bộ nhớ đến 64K bộ nhớ chương trình và 64K bộ nhớ dữ liệu bên ngoài. Do đó có thể dùng thêm ROM và RAM nếu cần. Khi dùng bộ nhớ ngoài, port 0 không còn là một port I/O thuần túy nữa. Nó được hợp kênh giữa bus địa chỉ (A0-A7) và bus dữ liệu (D0-D7) với tín hiệu ALE để chốt byte thấp của địa chỉ khi bắt đầu mỗi chu kỳ bộ nhớ. Port 2 thông thường được duøng cho byte cao cuûa bus ñòa chæ. Trong nửa đầu của mỗi chu kỳ bộ nhớ, byte thấp của địa chỉ được cấp trong port 0 và được chốt bằng xung ALE. Một IC chốt 74HC373 (hoặc tương đương) sẽ giữ byte địa chỉ thấp trong phần còn lại của chu kỳ bộ nhớ. Trong nửa sau của chu kỳ bộ nhớ port 0 được dùng như bus dữ liệu và được đọc hoặc ghi tùy theo lệnh. a/ Truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài: Bộ nhớ chương trình ngoài là mộ IC ROM được phép bởi tín hiệu PSEn. Hình sau moâ taû caùch noái moät EPROM vaøo 8051/8031: Trang 23.

(24) Luaân vaên toát nghieäp Port 0. D0-D7 D Q 74HC373 G. EA 8051 ALE. A0-A7 EPROM. Port 2. A8-A15. PSEN. OE. Hình 2.5 Giao tiếp giữa 8051/8031 và EPROM Một chu kỳ máy của 8051/8031 có 12 chu kỳ xung nhịp. Nếu bộ dao động trên chip được lái bởi một thạch anh 12MHz thì chu kỳ máy kéo dài 1µs. Trong một chu kỳ máy sẽ có 2 xung ALE và 2 byte được đọc từ bộ nhớ chương trình (nếu lệnh hiện hành là một byte thì byte thứ hai sẽ được loại bỏ). Giản đồ thời gian của một lần lấy lệnh được vẽ ở hình sau: Moä t chu kyø maù y S2. S1 P1. P2. P1. P2. P1. S5. S4. S3 P2. P1. P2. P1. S6 P2. P1. S1 P2. OSC ALE. PSEN. Port 2 Port 1. PCH. PCH. PCL. Opcode. PCL. Hình 2.6: Giản đồ thời gian đọc bộ nhớ chương trình ngoài. b/ Truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài:. Trang 24. P1. P2.

(25) Luaân vaên toát nghieäp Port 0 8051 EA ALE. 74HC373. O. D. D0-D7 RAM A0-A7. G. A8-A15. Port 2 RD WR. OE WE. Hình 2.7: Giao tiếp giữa 8051/8031 và RAM Bộ nhớ dữ liệu ngoài là một bộ nhớ RAM được cho phép ghi/đọc bằng các tín hệu WR và RD (các chân P3.6 và P3.7 thay đổi chức năng). chỉ có một cách truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài là với lệnh MOVX dùng con trỏ dữ liệu (DPTR) 16 bit hoặc R0 và R1 xem như thanh ghi địa chỉ. Kết nối bus địa chỉ và bus dữ liệu giữa RAM và 8051/8031 cũng giống EPROM và do đó cũng có thể lên đến 64 byte bộ nhớ RAM. Ngoài ra, chân RD của 8051/8031 được nối tới chân cho phép xuất (OE) của RAM và chân WR được nối tới chaân ghi (WR) cuûa RAM. Giản đồ thời gian cho lệnh đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài được vẽ trên hình sau đối với lệnh MOVX A, @DPTR: Moät chu kyø maùy. Moät chu kyø maùy. S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 ALE PSEN. RD. PCH. Port 2 Port 0. PCL. Opcode. DPH. DPL. DATA. Hình 2.8: Giản đồ thời gian của lệnh MOVX Giản đồ thời gian cho lệnh ghi (MOVX @DPTR, A) cũng tương tự chỉ khác đường WR sẽ thay vào đường RD và dữ liệu được xuất ra trên port 0 (RD vẫn giữ mức cao). Trang 25.

(26) Luaân vaên toát nghieäp 6/. Leänh reset. 8051/8031 được reset bằng cách giữ chân RST ở mức cao ít nhất trong 2 chu kỳ máy và trả nó về múc thấp. RST có thể được kích khi cấp điện dùng một mạch R-C. +5V. +5V. 100. 10UF. 8,2K. Hình 2.9: Maïch reset heä thoáng. Traïng thaùi cuûa taát caû caùc thanh ghi cuûa 8051/8031 sau khi reset heä thoáng được tóm tắt trong bảng sau: Thanh ghi Đếm chương trình Tích luõy B PSW SP DPTR Port 0-3 IP IE Các thanh ghi định thời SCON SBUF PCON(HMOS) PCON(CMOS). Noäi dung 0000H 00H 00H 00H 07H 0000H FFH XXX00000B 0XX00000B 00H 00H 00H 0XXXXXXB 0XXX0000B. Baûng 2.3: Traïng thaùi caùc thanh ghi sau khi reset Quan trọng nhất trong các thanh ghi trên là thanh ghi đếm chương trình, nó được đặt lại 0000H. Khi RST trở lại mức thấp, việc thi hành chương trình luôn bắt đầu ở địa chỉ đầu tiên trong bộ nhớ trong chương trình: địa chỉ 0000H. Nội dung của RAM trên chip không bị thay đổi bởi lệnh reset. 7. Hoạt động của bộ định thời (timer) 7.1 Giới thiệu. Moät ñònh nghóa ñôn giaûn cuûa timer laø moät chuoãi caùc flip-flop chia ñoâi taàn soá nối tiếp với nhau, chúng nhận tín hiệu vào làm nguồn xung nhịp. Ngõ ra của tần số Trang 26.

(27) Luaân vaên toát nghieäp cuối làm nguồn xung nhịp cho flip-flop báo tràn của timer (flip-flop cờ). Giá trị nhị phân trong các flip-flop của timer có thể xem như số đếm số xung nhịp (hoặc các sự kiện) từ khi khởi động timer. Ví dụ timer 16 bit sẽ đếm lên từ 0000H đến FFFFH. Cờ báo tràn sẽ lên 1 khi số đếm tràn từ FFFFH đến 0000H. 8051/8031 có 2 timer 16 bit, mỗi timer có bốn cách làm việc. Người ta sử dụng các timer để : a) định khoảng thời gian, b) đếm sự kiện hoặc c) tạo tốc độ baud cho port noái tieáp trong 8051/8031. Trong các ứng dụng định khoảng thời gian, người ta lập trình timer ở một khoảng đều đặn và đặt cờ tràn timer. Cờ được dùng để đồng bộ hóa chương trình để thực hiện một tác động như kiểm tra trạng thái của các cửa ngõ vào hoặc gửi các sự kiện ra các ngõ ra. Các ứng dụng khác có thể sử dụng việc tạo xung nhịp đều đặn của timer để đo thời gian trôi qua giữa hai sự kiện (ví dụ : đo độ rộng xung). Đếm sự kiện dùng để xác định số lần xẩy ra của một sự kiện. Một “sự kiện” là bất cứ tác động ngoài nào có thể cung cấp một chuyển trạng thái trên một chân của 8051/8031. Các timer cũng có thể cung cấp xung nhịp tốc độ baud cho port nối tieáp trong 8051/8031. Truy xuất timer của 8051/8031 dùng 6 thanh ghi chức năng đặc biệt cho trong baûng sau: SFR MUÏC ÑÍCH ĐỊA CHỈ Địa chỉ hóa từng bit TCON TMOD TL0 TL1 TH0 TH1. Ñieàu khieån timer Chế độ timer Byte thaáp cuûa timer 0 Byte thaáp cuûa timer 1 Byte cao cuûa timer 0 Byte cao cuûa timer 1. 88H 89H 8AH 8BH 8CH 8DH. Coù Khoâng Khoâng Khoâng Khoâng Khoâng. Bảng 2.4: Thanh ghi chức năng đặc biệt dùng timer. 7.2 Thanh ghi chế độ timer (TMOD) Thanh ghi TMOD chứa hai nhóm 4 bit dùng để đặt chế độ làm việc cho timer 0 và timer 1.. Trang 27.

(28) Luaân vaên toát nghieäp Bit 7. Teân GATE. 6. C/T. Timer 1 1. 5 4. M1 M0. 1 1. 3 2 1 0. GATE C/T M1 M0. 0 0 0 0. Moâ taû Bit (Mở) cổng, khi lên 1 timer chỉ chạy khi INT1 ở mức cao. Bit chọn chế độ counter/timer 1=bộ đếm sự kiện 0=bộ định khoảng thời gian Bit 1 của chế độ(mode) Bit 0 của chế độ 00: chế độ 0 : timer 13 bit 01: chế độ 1 : timer 16 bit 10: chế độ 2 : tự động nạp lại 8255A bit 11: chế độ 3 : tách timer Bit (mở) cổng Bit choïn counter/timer Bit 1 của chế độ Bit 0 của chế độ. Baûng 2.5: Toùm taét thanh ghi TMOD 7.3 Thanh ghi ñieàu khieån timer (TCON) Thanh ghi TCON chứa các bit trạng thái và các bit điều khiển cho timer 0 và timer 1. Bit Kyù hieäu Ñòa chæ Moâ taû TCON.7 TF1 8FH Cờ báo tràn timer 1. Đặt bởi phần cứng khi tràn, được xóa bởi phần mềm hoặc phần cứng khi bộ xử lý chỉ đến chương trình phục vụ ngắt. TCON.6. TR1. TCON.5 TCON.4 TCON.3 TCON.2. TF0 TR0 IE1 IT1. TCON.1 TCON.0. IE0 IT0. 8EH. Bit ñieàu khieån timer 1 chaïy. Ñaët/xoùa baèng phaàn meàm cho timer chaïy/ngöng. 8DH Cờ báo tràn timer 0 8CH Bit ñieàu khieån timer 0 chaïy 8BH Cờ cạnh ngắt 1 bên ngoài, đặc bởi 8AH Cờ kiểu ngắt một bên ngoài. phần cứng khi phát hiện một cạnh xuống ở INT1, xóa bằng phần mềm hoặc phần cứng khi CPU chỉ đến chöông trình phuïc vuï ngaét. Đặt/xóa bằng phần mềm đề ngắt ngoài tích cực cạnh xuống/mức thấp 89H Cờ cạnh ngắt 0 bên ngoài 88H Cờ kiểu ngắt 0 bên ngoài Baûng 2.6: Toùm taét thanh ghi TCON Trang 28.

(29) Luaân vaên toát nghieäp 7. 4 Các chế độ timer. a) Chế độ 0, chế độ timer 13 bit. Để tương thích với 8048 (có trứớc 8051) Ba bit cao cuûa TLX (TL0 vaø/hoaêc TL1) khoâng duøng. Xung nhòp timer. TLx (5 bit). THx (8 bit). TFx. Cờ báo tràn. b) Chế độ 1- chế độ timer 16 bit. Hoạt động như timer 16 bit đầy đủ. Cờ báo tràn là bit TFx trong TCON có thể đọc hoặc ghi bằng phầm mềm. MSB cuûa giaù trò trong caùc thanh ghi timer laø bit 7 cuûa THx vaø LBS laø bit 0 của TLx. Các thanh ghi timer (Tlx/THx) có thể được đọc hoặc ghi bất cứ lúc nào baèng phaàm meàm.. Xung nhòp timer. TLx (5 bit). THx (8 bit). TFx. Cờ báo tràn. c) Chế độ 0- chế độ tự động nạp lại 8 bit. TLx hoạt động như một timer 8 bit, trong khi đó THx vẫn giữ nguyên giá trị được nạp. Khi số đếm tràn tứ FFH đến 00H, không những cờ timer được set mà giá trị trong THx đồng thời được nạp vào TLx. Việc đếm tiếp tục từ giá trị này lên đến FFH xuống 00H và nạp lại... chế độ này rất thông dụng vì sự tràn timer xảy ra trong những khoảng thời gian nhất định và tuần hoàn một khi đã khởi động TMOD và THx.. Xung nhòp timer. TLx (8 bit). TFx. Naïp laïi THx (8 bit). Trang 29. Cở báo tràn.

(30) Luaân vaên toát nghieäp d) Chế độ 3- chế độ tách timer Timer 0 tách thành hai timer 8 bit (TL0 và TH0), TL0 có cờ báo tràn là TF0 và TH0 có cờ báo tràn là TF1. Timer 1 ngưng ở chế độ 3, nhưng có thể được khởi động bằng cách chuyển sang chế độ khác. Giới hạn duy nhất là cờ báo tràn TF1 không còn bị tác động khi timer 1 bị tràn vì nó đã được nối tới TH0. Khi timer 0 ở chế độ 3, có thể cho timer 1 chạy và ngưng bằng cách chuyển nó ra ngoài và vào chế độ 3. Nó vẫn có thể được sử dụng bởi port nối tiếp như bộ tạo tốc độ baund hoặc nó có thể được sử dụng bằng bất cứ cách nào không cần ngắt (vì nó không còn được nối với TF1).. Xung nhòp Timer. TL1. Xung nhòp Timer. TH1. TL0. TF0 Cờ báo tràn. TF1. TH0. I/12 Fosc. Cờ báo tràn. 7.5 Nguoàn taïo xung nhòp. Có hai nguồn tạo xung nhịp có thể có, đượ chọn bằng cách ghi vào bit C/T (counter/timer) trong TMOD khi khởi động timer. Một nguồn tạo xung nhịp dùng cho định khoảng thời gian, cái khác cho đếm sự kiện.. Crytal. T0 or T1 pin. On chip Osillato r. ÷12. −. C/T. 0=Up (Internal Timing) 1=Down (Event Counting) Nguoàn xung taïo nhòp - Định khoảng thời gian (interval timing). Trang 30. Timer Clock.

(31) Luaân vaên toát nghieäp Nếu C/T =0 hoạ t động timer liên tục được chọn và timer được dùng cho việc định khoảng thời gian. Lúc đó, timer lấy xung nhịp từ bộ dao động trên chip. Bộ chia 12 được thêm vào để giảm tần số xung nhịp đến giá trị thích hợp cho phần lớn các ứng dụng. Như vậy thạch anh 12 MHz sẽ cho tốc độ xung nhịp timer 1 MHz. Bóa tràn timer xảy ra sau một số (cố địng) xung nhịp, phụ thuộc vào giá trị ban đầu được nạp vào các thanh ghi timer TLx/THx. - Đếm sự kiện (Event counting) - Nếu C/T=1, timer lấy xung nhịp từ nguồn bên ngoài. Trong hầu hết các ứng dụng nguồn bên ngoài này cung cấp cho timer một xung kh xảy ra một “sự kiện “, timer dùng đếm sự kiện được xác định bằng phần mềm bằng cách đọc các thanh ghi TLx/THx vì giaù trò 16 bit trong caùc thanh ghi naøy taêng theâm 1 cho moãi sự kiện. Nguồn xung nhịp ngoài có từ thay đổi chú7c năng của các chân port 3. Bit 4 của port 3 (P3.4) dùng làm ngõ vào tạo xung nhịp bên trong timer 0 và được gọi là “T0”. Vaø p3.5 hay “T1” laø ngoõ vaøo taïo xung nhòp cho timer 1. 7.6. Bắt đầu dừng và điều khiển các timer. Phương pháp mới đơn giản nhất để bắt đầu (cho chạy) và dừng các timer là duøng caùc bit ñieàu khieån chaïy :TRx trong TCON, TRx bò xoùa sau khi reset heä thoáng. Như vậy, các timer theo mặc nhiên là bị cấm (bị dừng). TRx được đặt lên 1 bằng phần mềm để cho các timer chạy. Xung nhòp Timer. TRx. Caùc thanh ghi timer 0=lên : timer dừng 1=xuoáng : timer chaïy. Cho chạy và dừng timer Vì TRx ở trong thanh ghi TCON có địa chỉ bit, nên dễ dàng cho việc điều khiển các timer trong chương trình. Ví dụ : cho timer 0 chạy bằng lệnh : SETB TR0 và dừng baèng leänh SETB TR0 Trình biên dịch sẽ thực hiện việc chuyển đổi ký hiệu cần thiết từ “TR0” sang địa chỉ bit đúng. SETB TR0 chính xác giống như SETB 8CH. 7.7. Khởi động và truy xuất các thanh ghi timer. Thông thường các thanh ghi được khởi động một lần ở đầu chương trình để đặt chế độ làm việc cho đúng. Sau đó trong thân chương trình các timer được cho chạy, dừng , các bit cờ được kiểm tra và xóa, các thanh ghi timer được đọc và cạp nhật... theo đòi hỏi của các ứng dụng. TMOD là thanh ghi thứ nhất được khởi động vì nó đặt chế độ hoạt động. Ví dụ các lệnh sau khi khởi động timer 1 như timer 16 bit (chế độ 1) có xung nhịp từ bộ dao động trên chíp cho việc địng khoảng thời gian. Trang 31.

(32) Luaân vaên toát nghieäp MOV TMOD,#00010000B Lệnh nàyy sẽ đặt M1=0 vả M0=1 cho chế độ 1, C/T=0 và GATE=0 cho xung nhịp nội và xóa các bit chế độ timer 0. Dĩ nhiên timer thật sự không bắt đầu định thời cho đến khi bit điều khiển chạyy TR1 được đặt lên 1. Nếu cần số đếm ban đầu, các thanh ghi timer TL1/TH1 cũng phải được khởi động. Nhớ lại là các timer đếm lên và đặt cờ báo tràn khi có sự truyển tiếp. FFFFH sang 0000H. - Đọc timer đang chạy. Trong một số ứng dụng cần đọc giá trị trong các thanh ghi timer đang chạy. Vì phải đọc 2 thanh ghi timer “sai pha” có thể xẩy ra nếu byte thấp tràn vào byte cao giữa hai lần đọc. Giá trị có thể đọc được không đúng. Giải pháp là đọc byte cao trước, kế đó đọc byte thấp rồi đọc byte cao lại một lần nữa. Nếu byte cao đã thay đổi thì lập lại các hoạt động đọc. 7.8 Các khoảng ngắn và các khoảng dài. Dãy các khoảng thời gian có thể định thời là bao nhiêu ? vấn đề này được khảo sát với 8051/8031 hoạt động với tần số 12MHz. như vậy xung nhịp của các timer coù taàn soá laù 1 MHz. Khoảng thời gian ngắn nhất có thể có bị giới hạn không chỉ bởi tần số xung nhịp của timer mà còn bởi phần mềm. Do ảnh hưởng của thời khoảng thực hiện một lệnh. Leäng ngaén nhaát 8051/8031 laø moät chu kyø maùy hay 1µs. Sau ñaây laø baûng toùm taét caùc kỹ thuật để tạo những khoảng thời gian có chiều dài khác nhau (với giả sử xung nhòp cho 8051/8031 coù taàn soá 12 MHz) Khoảng thời gian tối đa Kyõ thuaät ≈10 - Baèng phaàn meàm 256 - Timer 8 bit với tự động nạp lại 65535 - Timer 16 bit Không giới hạn - Timer 16 bit cộng với các vòng laäp phaàn meàm Các kỹ thuật để lập trình các khoảng thời gian (FOSC=12 MHz) 8. Hoạt động port nối tiếp. 8.1. Giới thiệu. 8051/8031 có một port nối tiếp trong chip có thể hoạt động ở nhiều chế độ khác trên một dãy tần số rộng. Chức năng chủ yếu của một port nối tiếp là thực hiện chuyển đổi song song sang nối tiếp với dữ liệu xuất và chuyển đồi nối tiếp sang song song với dữ liệu nhập. Truy xuất phần cứng đến port nối tiếp qua các chân TXD và RXD. Các chân này có các chức năng khác với hai bit của port 3. P3 ở chân 11 (TXD) và P3.0 ở chaân 10 (RXD). Port nối tiếp cho hoạt động song công (full duplex : thu và phát đồng thời) và đệm lúc thu (receiver buffering) cho phép một ký tự sẽ được thu và được giữ trong. Trang 32.

(33) Luaân vaên toát nghieäp khi ký tự thứ hai được nhận. Nếu CPU đọc ký tự thứ nhất trước khi ký tự thứ hai được thu đầy đủ thì dữ liệu sẽ không bị mất. Hai thanh ghi chức năng đặc biệt cho phép phần mềm truy xuất đến port nối tiếp là : SBUF và SCON. Bộ đếm port nối tiếp (SBUF) ở đại chỉ 99H thật sử là hai bộ đếm. Viết vào SBUF để truy xuất dữ liệu thu được. Đây là hai thanh ghi riêng biệt thanh ghi chỉ ghi để phát và thanh ghi để thu. TXD (P3.1) RXD (P3.0) CLK. Xung nhòp toác Độ baud (thu). SUBF (Chæ ghi). Q. D. CLK Xung nhòp toác Độ baud (thu). Thanh ghi dòch. SBUF (chỉ đọc) SBUF (chỉ đọc). BUS noäi 8051/8031 Hình 2.9: Sơ đồ port nối tiếp. Thanh ghi điều khiển port nối tiếp (SCON) ở địa chỉ 98H là thanh ghi có địa chỉ bit chứa các bit trạng thái và các bit điều khiển. Các bit điều khiển đặt chế độ hoạt động cho port nối tiếp, và các bit trạng thái báo cáo kết thúc việc phát hoặc thu ký tự. Các bit trạng thái có thể được kiểm tra bằng phần mềm hoặc có thể được lập trình để tạo ngắt. Tần số làm việc của port nối tiếp còn gọi là tốc độ baund có thể cố định (lấy từ bộ giao động của chip). Nếu sử dụng tốc độ baud thay đổi, timer 1 sẽ cung cấp xung nhịp tốc độ baud và phải được lập trình. 8.2 Thanh ghi ñieàu khieån port noái tieáp. Chế độ hoạt động của port nối tiếp được đặt bằng cách ghi vào thanh ghi chế độ port nối tiếp (SCON) ở địa chỉ 98H. Sau đây các bảng tóm tắt thanh ghi SCON và các chế độ của port nối tiếp :. Trang 33.

(34) Luaân vaên toát nghieäp Bit SCON.7 SCON.6 SCON.5. Kyù hieäu SM0 SM1 SM2. Ñòa chæ 9FH 9EH 9DH. SCON.4. REN. 9CH. SCON.3. TB8. 9BH. SCON.2 SCON.1. RB8 TI. 9AH 99H. SCON.0. RI. 98H. Moâ taû Bit 0 của chế độ port nối tiếp Bit 1 của chế độ port nối tiếp Bit 2 của chế độ 2 nối tiếp. cho phép truền thông đã xử lý trong các chế độ 2 và 3 ;RI sẽ không bị tác động nếu bit thứ 9 thu được là 0 Cho pheùp boä thu phaûi ñaët leân 1 để thu (nhận) các ký tự Bit 8 phát, bit thứ 9 được phát các chế độ 2 và 3; được đặt vaø xoùa baèng phaàn meàm Bit 8 thu, bit thứ 9 thu được Cờ ngắt phát. Đặt lên 1 khi kết thúc phát ký tự; được xóa phaàn meàm Cờ ngắt thu. Đặt lên 1 khi Kết thúc thu ký tự; được xóa Baèng phaàn meàm. Bảng 2.7:Tóm tắt thanh ghi chế độ port nối tiếp SCON. SM0 0 0 1 1. SM1 0 1 0 1. Chế độ 0 1 2 3. Moâ taû Thanh ghi dòch UART 8 bit UART 9 bit UART 9 bit. Tốc độ baud Coá ñònh (Fosc/12) Thay đổi (đặt bằng timer) Cố định (Fosc/12 hoặc Fosc/64) Thay đổi (đặt bằng timer). Bảng 2.8: Các chế độ port nối tiếp. Trước khi sử dụng port nối tiếp, phải khởi động SCON cho đúng chế độ. Ví duï ,leänh sau: MOV SCON,#01010010B Khởi động port nối tiếp cho chế độ 1 (SM0/SM1=0/1), cho phép bộ thu (REN=1) và đặt cờ ngắt phát (TP=1) để chỉ bộ phát sẵn sàng hoạt động. 8.3 Khởi động và truy xuất các thanh ghi cổng nối tiếp. a. Cho pheùp thu: Bit cho phép bộ thu (REN = Receiver Enable) trong SCON phải được đặt lên 1 bằng phần mềm để cho phép thu các ký tự. Thông thường thực hiện việc này ở. Trang 34.

(35) Luaân vaên toát nghieäp đầu chương trình khi khởi động cổng nối tiếp, timer...Có thể thực hiện việc này theo hai caùch. Leänh : SETB REN Sẽ đặt REN lên 1, hoặc lệnh : MOV SCON,#xxx1xxxxB Sẽ đặt REN 1 và đặc hoặc xóa đi các bit khác trên SCON khi cần (các x phải là 0 hoặc 2 để đặc chế độ làm việc). b. Bit dữ liệu thứ 9: Bit dữ liệu thứ 9 cần phát trong các chế độ 2 và 3, phải được nạp vào trong TB8 bằng phần mềm. Bit dữ liệu thứ 9 thu được đặt ở RBS. Phần mềm có thể cần hoặc không cần bit dữ liệu thứ 9, phụ thuộc vào các đặc tính kỹ thuật của thiết bị nối tiếp sử dụng (bit dữ liệu thứ 9 cũng đóng vai một trò quan trọng trong truyền thông đa xử lý). c. Theâm 1 bit parity: Thường sử dụng bit dữ liệu thứ 9 để thêm parity vào ký tự. Như đã xét ở các chương trước, pit P trong từ trạng thái chương trình (PSW) được đặt lên 1 hoặc bị xóa bởi chu kỳ máy để thiết lập kiểm tra chẵn với 8 bit trong thanh tích lũy. d. Các cờ ngắt: Hai cờ ngắt thu và phát (RI và TI) trong SCON đóng một vai trò quan trọng truyền thông nối tiếp dùng 8051/8031. Cả hai bit được đặt lên 1 bằng phần cứng, nhưng phải được xóa bằng phần mềm. 8.4 . Tốc độ baud port nối tiếp. Như đã nói, tốc độ baud cố định ở các chế độ 0 và 2. Trong chế độ 0 nó luôn luôn là tần số dao động trên chip được chia cho 12 . Thông thường thạch anh ấn định tần số dao động trên chip của 8051/8031 nhưng cũng có thể sử dụng nguồn xung nhịp khác. Giả sử với tần số dao động danh định là 12 MHz, tìm tốc độ baud chế độ 0 laø 1 MHz. Dao động treân chip. Xung nhòp tốc độ baud. ÷12 a. Chế độ 0 ÷64 SMOD=0. Dao động treân chip. SMOD=1. ÷32 b. Chế độ 2. Trang 35. Xung nhòp tốc độ baud.

(36) Luaân vaên toát nghieäp ÷32. SMOD=0. Dao động treân chip. SMOD=1. ÷16 ÷16. Xung nhòp tốc độ baud. c. Chế độ 1 và 3. Hình 2.10. Caùc nguoàn taïo xung nhòp cho port noái tieáp. Mặc nhiên, sau khi reset hệ thống, tốc độ baud chế độ là 2 tần số bộ dao động chia cho 64. Tốc độ baud cũng ảnh hưởng bởi 1 bit trong thanh ghi điều khiển nguoàn cung caáp (PCON). Bit 7 cuûa PCON laø bit SMOD. Ñaët bit sMOD leân moät laøm gấp đôi tốc độ baud trong chế độ 1,2 và 3. Trong chế độ 2, tốc độ baud có thể bị gấp đôi từ giá trị mặc nhiên của 1/64 tần số dao động (SMOD=0) đến 1/32 tần số dao động (SMOD=1) Vì PCON không được định địa chỉ theo bit, nên để đặt bit SMOD lên 1 cần phaûi theo caùc leänh sau: MOV A,PCON lấy giá trị hiện thời của PCON SETB ACC.7 ñaët bit 7 (SMOD) leân 1 MOV PCON,A ghi giá trị ngược về PCON Các tốc độ baud trong các chế độ 1 và 3 được xác định bằng tốc độ tràn của timer 1. Vì timer hoạt động ở tần số tương đối cao, tràn timer được chia thêm cho 32 (hay 16 nếu SMOD=1) trước khi cung cấp xung nhịp tốc độ baud cho port nối tiếp. 9. Hoạt động ngắt. Ngắt là hoạt động ngừng tạm thời một chương trình này để tji hành một chöông trình khaùc. Caùc ngaét coù moät vai troø quan troïng trong thieát keá vaø khaû naêng thực thi của vi điều khiển. Chúng cho phép hệ thốn đáp ứng không cùng lúc tới một công việc và giải quyết một công việc đó trong khi một chương trình khác đang thực thi. Một hệ thống được điều khiển bằng ngắt cho ảo giác là làm nhiều việc đồng thời. Dĩ nhiên CPU mỗi lần không thể thực thi một chương trình để thực thi một chương trình khác, rồi quay về chương trình đầu. khi có yêu cầu ngắt. Chương trình giải quyết ngắt được gọi lả chương trình phục vụ ngắt (ISR : Interrupt Sevice Reutine). 9.1 Tổ chức ngắt. Ơû 8051 có 5 nguồn ngắt: - 2 ngắt ngoài - 2 ngắt từ timer. - 1 ngaét port noái tieáp.. Trang 36.

(37) Luaân vaên toát nghieäp Tất cả các ngắt sẽ không được đặt sau khi reset hệ thống và cho phép ngắt riêng rẽ bởi phần mềm. a. Cho pheùp vaø khoâng cho pheùp ngaét. Mỗi nguồn ngắt được cho phép hoặc không cho phép từng ngắt một qua thanh ghi chức năng đặt biệt cố định địa chỉ bit IE (Interrupt Enable : cho phép ngắt) ở địa chỉ A8H. Cũng như các bit cho phép mỗi nguồn ngắt, có một bit cho phép hoặc cấm toàn bộ được xóa để cấm tất cả các ngắt hoặc được đặt lên 1 để cho phép tất cả các ngaét. Bit IE.7 IE.6 IE.5 IE.4 IE.3 IE.2 IE.1 IE.0. Kyù hieäu EA EA ET5 E5 ET1 EX1 ET0 EX0. Ñòa chæ bit AFH AEH ADH ACH ABH AAH A9H A8H. Moâ taû (1=cho pheùp,0=caám) Cho phép hoặc cấm toàn bộ Không được định nghĩa Cho phép ngắt từ timer 2 (8052) Cho pheùp ngaét Port noái tieáp Cho phép ngắt từ timer 1 Cho phép ngắt ngoài 1 Cho phép ngắt từ timer 0 Cho phép ngắt ngoài 0. Toùm taét thanh ghi IE. b. Öu tieân ngaét. Mỗi nguồn ngắt đuợc lập trình riêng vào một trong hai mức ưu tiên qua thanh ghi chức năng đặc biệt được địa chỉ bit Ip (Interrupt priority : ưu tiên ngắt) ở địa chỉ B8H. Bit IP.7 IP.6 IP.5 IP.4 IP.3 IP.2 IP.1 IP.0. Kyù hieäu. Ñòa chæ bit. PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0. BDH BCH BBH BAH B9H B8H. Mô tả (1=mức cao hơn,0=mức thấp) Không được định nghĩa Không được định nghĩa Ưu tiên cho ngắt từ timer 2 (8052) Öu tieân cho ngaét Port noái tieáp Ưu tiên cho ngắt từ timer 1 Ưu tiên cho ngắt ngoài Ưu tiên cho ngắt từ timer 0 Ưu tiên cho ngắt ngoài 0. Toùm taét thanh ghi IP. Các ngắt ưu tiên được xóa sau khi reset hệ thống để đặ ttất cả các ngắt ở mức öu tieân thaáp hôn. 9.2 Xử lý ngắt. Trang 37.

(38) Luaân vaên toát nghieäp Khi có một ngắn xẩy ra và được CPU chấp nhận, chương trình chính bị ngắt quãng. Những hoạt động sau xẩy ra: - Thi hành hoàn chỉnh lệnh đang hiện hành. - Caùc DC vaøo ngaét xeáp. - Trạng thái ngắt hiện hành được cất bên trong. - Các ngắt được chặn tại mức của ngắt. - Nap vaøp DC ñòa chæ Vector cuûa ISR. - ISR thực thi. ISR thực thi và đáp ứng ngắt. ISR hoàn tất bằng lệnh RET1. Điều này làm lấy lại giá trị cũ của PC từ ngăn xếp và lấy lại trạng thái ngắt cũ. Chương trình lại tiếp tục thi hành tại nơi mà nó dừng. • Caùc Vector ngaét. Khi chấp nhận ngắt, giá trị được nạp vào PC được gọi là Vector ngắt. Nó là địa chỉ bắt đầu của ISR cho nguồn tạo ngắt. Các Vector ngắt được cho ở bảng sau: Ngaét Reset heä thoáng Bên ngoài 0 Timer 0 Bên ngoài 1 Timer 1 Port noái tieáp. Cờ Ñòa chæ Vector 0000H RST 0003H IE0 000BH TF0 0013H IE1 001BH TF1 TI hoặc RI 0023H Caùc Vector ngaét. Vector reset hệ thống (RST ở địa chỉ 0000H) nó giống như một ngắt. Nó ngắt chương trình chính và tải vào PC một giá trị mới. Khi chỉ đến một ngắt “cờ gây ngắt tự động bị xóa bởi phần cứng, trừ ra R1, T1 cho các ngắt cổng nối tiếp. Vì có hai nguồn có thể có cho ngắt này, không thực tế để CPU xóa cờ ngắt này. Các bit phải được kiểm tra trong ISR để xác định nguồn ngắt và cờ tạo ngắt sẽ được xóa bằng phần mềm. 9.3 Caùc ngaét cuûa 8051. a. Caùc ngaét timer. Caùc ngaét timer coù ñòa chæ Vector ngaét laø 000BH (timer 0) vaø 001BH (timer 1). Ngắt timer xẩy ra khi các thanh ghi timer (TLx ITHx) tràn và set cờ báo tràn (TFx) lên 1. Các cờ timer (TFx) không bị xóa bằng phần mềm. Khi cho phép các ngắt, TFx tự động bị xóa bằng phần cứng khi CPU chuyển đến ngắt. b. Caùc ngaét coång noái tieáp. Ngắt cổng nối tiếp xẩy ra khi hoặc cờ phát (TI) hoặc cờ ngắt thu (KI) được đặt lên 1. Ngắt phát xẩy ra khi một ký tự đã được nhận xong và đang đợi trong SBUP để được đọc. Các ngắt cổng nối tiếp khác với các ngắt timer. Cờ gây ra ngắt cổng nối tiếp không bị xóa bằng phần cứng khi CPU chuyển tới ngắt. Do có hai nguồn ngắt cổng nối tiếp Ti và RI. Nguồn ngắt phải được xác định trong ISR và cờ tạo ngắt sẽ được Trang 38.

(39) Luaân vaên toát nghieäp xóa bằng phần mềm. Các ngắt timer cờ ngắt cờ ngắt được xóa bằng phần cứng khi CPU hướng tới ISR. c. Các ngắt ngoài. - Các ngắt ngoài xẩy ra khi có một mức thấp hoặc cạnh xuống trên chân INT0 hoặc INT1 của vi điều khiển. Đây là chức năng chuyển đổi của các bit Port 3.(Port 3.2 vaø Port 3.3). Các cờ tạo ngắt này là các bit IE0 vá IE1 trong TCON. Khi quyền điều khiển đã chuyển đến ISR, cờ tạo ra ngắt chỉ được xóa nếu ngắt được tích cực bằng cạnh xuống. Nếu ngắt được tích cực theo mức, thì nguồn yêu cầu ngắt bên ngoài sẽ điều khiển mức của cờ thay cho phần cứng. Sự lựa chọn ngắt tích cực mức thấp hay tích cực cạnh xuống được lập trình qua các bit IT0 và IT1 trong TCON. Nếu IT1 = 0, ngắt ngoài 1 được tác động bằng múc thấp ở chân IT1. Nếu IT1 = 1 ngắt ngoài 1 sẽ được tác động bằng cạnh xuống. trong chế độ này, nếu các mẫu liên tiếp trên chân INT1 chỉ mức cao trong một chu kỳ và chỉ mức thấp trong chu kỳ kế, cờ yêu cầu ngắt IE1 trong TCON được đặt lên 1, roài bit IEÙ yeâu caàu ngaét. Nếu ngắt ngoài được tác động bằng cạnh xuống thì nguồn bên ngoài phải giữ chân tác động ở mức cao tối thiểu một chu kỳ và giữ nó ở mức thấp thêm một chu kỳ nữa để đảm bảo phát hiện được cạnh xuống. Nếu ngắt ngoài được tác động theo mức thì nguồn bên ngoài phải giữ tín hiệu yêu cầu tác động cho đến khi ngắt được yêu cầu được thật sự tạo ra và không tác động yêu cầu ngắt trước khi ISR được hoàn tất . Nếu không một ngắt khác sẽ được lặp lại. 10. Taäp leänh cuûa 8051/8031. Taäp leänh 8051/8031 coù 255 leänh goàm 139 leänh 1 byte, 92 leänh 2 byte vaø 24 leänh 3 byte. 10.1. Các chế độ đánh địa chỉ: trong tập lệnh có 8 chế độ đánh địa chỉ: a. Thanh ghi ñòa ghi: 8051/8031 có 4 bank thanh ghi, mỗi bank có 8 thanh ghi đ1nh số từ R0 đến R7. Tại mỗi thời điểm chỉ có một bank thanh ghi được tích cực. Muốn chọn bank thanh ghi nào ta chỉ cần gán các bit nhị phân thích hợp vào RSI (PSW.4) và RS0(PSW.3) trong thanh ghi traïng thaùi chöông trình (PSW). Maõ leä nh. n n n. Ñòa chæ thanh ghi. Ngoài ra, một số thanh ghi đặc biệt như thanh ghi tích lũy, con trỏ dữ liệu.. cũng được xác định trong các lệnh nên không cần các bit địa chỉ. Trong các lệnh này thanh ghi tích lũy được xác định là “A”, con trỏ dữ liệu là “DPTR”, thanh ghi đếm chương trình là “PC”, cờ nhớ là “C”, cặp thanh ghi tích lũy B là “AB”. b. Địa chỉ trực tiếp. Trang 39.

(40) Luaân vaên toát nghieäp Trong chế độ này, các thanh ghi bên trong 8051/8031 được đánh địa chỉ trực tiếp bằng 8 bit địa chỉ nằm trong byte thứ hai của mã lệnh. Maõ leä nh. Địa chỉ trự c tiế p. Địa chỉ trực tiếp. Dù vậy, trình hợp dịch cho phép gọi tên các thanh ghi chức năng đặc biệt (có địa chỉ trực tiếp từ 80H đến FFH) ví dụ :P0 cho port 0, TMOD cho thanh ghi chế độ timer... c. Ñòa chæ giaùn tieáp. R0 và R1 được dùng để chứa địa chỉ ô nhớ mà lệnh tác động đến. người ta quy ước dùng dấu @ trước R0 hoặc R1. Maõ leä nh. i. Ñòa chæ giaùn tieáp. d. Địa chỉ tức thời: Người ta dùng # trước các toán hạng tức thời. Các toán hạng đó có thể là một hằng số, một ký số hay một biểu thức toán học... Trường hợp dịch sẽ tự động tính toán và thay thế dữ liệu trực tiếp vào mã lệnh. Maõ leä nh. Dư liệ u tứ c thờ i. Địa chỉ tức thời. e. Địa chỉ tương đối: Địa chỉ tương đối được dùng trong các lệnh nhảy 8051/8031 dùng giá trị 8 bit có dấu để cộng thêm vào thanh ghi đếm chương trình (PC). Tầm nhảy của lệnh này trong khoảng từ –128 đến 127 ô nhớ. Trước khi cộng , thanh ghi PC sẽ tăng đến địa chỉ theo sau lệnh nhảy rồi tính toán địa chỉ offset cần thiết để nhảy đến địa chỉ yêu cầu. Như vậy địa chỉ mới là địa chỉ tương đối so với lệnh kế tiếp chứ không phải là bản thân lệnh nhảy. Thường lệnh này có liên quan đến nhãn được định nghĩa trước. Maõ leä nh. Offset tương đố i. Địa chỉ tương đối. f. Địa chỉ tuyệt đối: Địa chỉ tuyệt đối chỉ dùng trong các lệnh ACALL và JIMP. Các lệnh 2 byte này dùng để rẽ nhánh vào một trang 2 Kbyte của bộ nhớ trương trình bằng cách cấp 11 bit địa chỉ thấp (A0-A10) để xác định địa chỉ đích trong trang mã. Còn 5 bit cao của địa chỉ đích (A11-A15) chính là 5 bit cao hiện hành trong thanh ghi đếm chương trình. Vì vaäy ñòa chæ cuûa leänh theo sau leänh reõ nhaùnh vaø ñòa chæ ñích cuûa leänh reõ Trang 40.

(41) Luaân vaên toát nghieäp nhaùnh vaø ñòa chæ ñích cuûa leänh reõ nhaùnh caàn phaûi cuøng trang maõ 2 Kbyte (coù cuøng 5 bit ñòa chæ cao). A15. A11 A10. A0. xaùc ñònh trang maõ A10-A8. xaùc ñònh ñòa cchæ trong trang maõ. Maõ. Offset tương đố i. Địa chỉ tuyệt đối. g. Ñòa chæ daøi: Ñòa chæ daøi chæ duøng cho leänh LCALL vaø LJIMP. Caùc leänh naøy chieám 3 byte vaø dùng 2 byte sau (byte 2 và byte 3) để định địa chỉ đích của lệnh (16 bit). Ưu điểm của lệnh này có thể sử dụng trong toàn bộ vùng nhớ 64 Kbyte. Tuy nhiên, lệnh này chiếm nhiều byte và lệ thuộc vào vị trí vùng nhớ. Maõ leä nh. A15-A8. A7-A0. Ñòa chæ daøi. h. Ñòa chæ tham chieáu: Địa chỉ tham chiếu dùng một thanh ghi cơ bản (hoặc thanh ghi đếm chương trình PC hoặc thanh ghi con trỏ dữ liệu DPTR) và địa chỉ offset (trong thanh ghi tích lũy A) để tạo địa chỉ được tác động cho các lệnh JMP hoặc MOVC. Các bảng nhảy và bảng tìm kiếm dễ dàng được tạo ra để sử dụng địa chỉ tham chiếu. Offset. ñòa chæ cô baû n PC hoặ c DPTR. +. ACC. địa chỉ đượ c tá c độ ng =. Ñòa chæ tham chieáu. 10.2/ Caùc nhoùm leänh cuûa 8051/8031. Tập lệnh của 8051/8031 được chia thành 5 nhóm: - Soá hoïc. - Luaän lyù. - Chuyển dữ liệu. - Chuyeån ñieàu khieån. Caùc chi tieát thieát laäp leänh: Rn :Thanh ghi R0 đến R7 của bank thanh ghi được chọn.. Trang 41.

(42) Luaân vaên toát nghieäp Data. : 8 bit địa chỉ vùng dữ liệu bên trong. Nó có thể là vùng RAM dữ liệu trong (0-127) hoặc các thanh ghi chức năng đặc biệt. @Ri : 8 bit vùng RAM dữ liệu trong (0-125) được đánh giá địa chỉ gián tiếp qua thanh ghi R0 hoặc R1. #data : Hằng 8 bit chức trong câu lệnh. #data 16 : Hằng 16 bit chứa trong câu lệnh. Addr16 : 16 bit địa chỉ đích được dùng trong lệnh LCALL và LJMP. Addr11 : 11 bit địa chỉ đích được dùng trong lệnh LCALL và AJMP. Rel : Byte offset 8 bit có dấu được dùng trong lệnh SJMP và những lệnh nhaûy coù ñieàu kieän. Bit : Bit được định địa chỉ trực tiếp trong RAM dữ liệu nội hoặc các thanh ghi chức năng đặc biệt. a. Nhóm lệnh xử lý số học: ADD A,Rn (1byte, 1 chu kyø maùy) : coäng noäi dung thanh ghi Rn vaøo thanh ghi A. ADD A,data (2,1): Cộng trực tiếp 1 byte vào thanh ghi A. ADD A,@Ri (1,1): Cộng gián tiếp nội dung RAM chứa tại địa chỉ được khai baùo trong Ri vaøo thanh ghi A. ADD A,#data (2,1):Cộng dữ liệu tức thời vào A. ADD A,Rn (1,1): Cộng thanh ghi và cờ nhớ vào A. ADD A,data (2,1): Cộng trực tiếp byte dữ liệu và cờ nhớ vào A. ADDC A,@Ri (1,1): Cộng gián tiếp nội dung RAM và cờ nhớ vào A. ADDC A,#data (2,1): Cộng dữ liệu tức thời và cờ nhớ vào A. SUBB A,Rn (1,1): Trừ nội dung thanh ghi A cho nội dung thanh ghi Rn và cờ nhớ. SUBB A,data (2,1): Trừ trực tiếp A cho một số và cờ nhớ. SUBB A,@Ri (1,1): Trừ gián tiếp A cho một số và cờ nhớ. SUBB A,#data (2,1): Trừ nội dung A cho một số tức thời và cờ nhớ. INC A (1,1): Taêng noäi dung thanh ghi A leân 1. INC Rn (1,1): Taêng noäi dung thanh ghi Rn leân 1. INC data (2,1): Tăng dữ liệu trực tiếp lên 1. INC @Ri (1,1): Taêng giaùn tieáp noäi dung vuøng RAM leân 1. DEC A (1,1): Giaûm noäi dung thanh ghi A xuoáng 1. DEC Rn (1,1): Giaûm noäi dung thanh ghi Rn xuoáng 1. DEC data (2,1): Giảm dữ liệu trực tiếp xuống 1 DEC @Ri (1,1): Giaûm giaùn tieáp noäi dung vuøng RAM xuoáng 1. INC DPTR (1,2): Tăng nội dng con trỏ dữ liệu lên 1. MUL AB (1,4): Nhân nội dung thanh ghi A với nội dung thanh ghi B. DIV AB (1,4): Chia noäi dung thanh ghi A cho noäi dung thanh ghi B. DA A (1,1,): hieäu chænh thaäp phaân thanh ghi A. b. Nhoùm leänh luaän lyù: ANL A,Rn (1,1): AND nội dung thanh ghi A với nội dung thanh ghi Rn. Trang 42.

(43) Luaân vaên toát nghieäp ANL A,data ANL A,@Ri. (2,1):AND nội dung thanh ghi A với dữ liệu trực tiếp. (1,1): AND nội dung thanh ghi A với dữ liệu gián tiếp trong RAM. ANL A,#data (2,1): AND nội dung thanh ghi với dữ liệu tức thời. ANL data,A (2,1): AND một dữ liệu trực tiếp với A. ANL data,#data (3,2): AND một dữ liệu trực tiếp với A một dữ liệu tức thời. ANL C,bit (2,2):AND cờ nhớ với 1 bit trực tiếp. ANL C,/bit (2,2): AND cờ nhớ với bù 1 bit trực tiếp. ORL A,Rn (1,1): OR thanh ghi A với thanh ghi Rn. ORL A,data (2,1): OR thanh ghi A với một dữ liệu trực tiếp. ORL A,@Ri (1,1): OR thanh ghi A với một dữ liệu gián tiếp. ORL A,#data (2,1):OR thanh ghi A với một dữ liệu tức thời. ORL data,A (2,1): OR một dữ liệu trực tiếp với thanh ghi A. ORL data,#data (3,1):OR một dữ liệu trực tiếp với một dữ liệu tức thời. ORL C,bit (2,2): OR cờ nhớ với một bit trực tiếp. ORL C,/bit (2,2): OR cờ nhớ với bù của một bit trực tiếp. XRL A,Rn (1,1): XOR thanh ghi A với thanh ghi Rn. XRL A,data (2,1): XOR thanh ghi A với mộ dữ liệu trực tiếp. XRL A,@Ri (1,1): XOR thanh ghi A với một dữ liệu gián tiếp. XRL A,#data (2,1): XOR thanh ghi A với mộ dữ liệu tức thời. XRL data,A (2,1): XOR một dữ liệu trực tiếp với thanh ghi A. XRL dara,#data (3,1): XOR một dữ liệu trực tiếp với một dữ liệu tức thời. SETB C (1,1): Đặt cờ nhớ. SETB bit (2,1): Đặt một bit trực tiếp. CLR A (1,1): Xoùa thanh ghi A. CLR C (1,1): Xóa cờ nhớ. CPL A (1,1): Buø noäi dung thanh ghi A. CPL C (1,1): Bù cờ nhớ. CPL bit (2,1): Bù một bit trực tiếp. RL A (1,1): Quay traùi noäi dung thanh ghi A. RLC A (1,1): Quay trái nội dung thanh ghi A qua cờ nhớ. RR A (1,1): Quay phaûi noäi dung thanh ghi A. RRC A (1,1): Quay phải nội dung thanh ghi A qua cờ nhớ. SWAP (1,1): Quay traùi noäi dung thanh ghi A 1 nibble (1/2byte). c. Nhóm lệnh chuyển dữ liệu: MOV A,Rn (1,1):Chuyeån noäi dung thanh ghi Rn vaøo thanh ghi A. MOV A,data (2,1): Chuyển dữ liệu trực tiếp vào thanh ghi A. MOV A,@Ri (1,1): Chuyển dữ liệu gián tiếp vào thanh ghi A. MOV A,#data (2,1): Chuyển dữ liệu tức thời vào thanh ghi A. MOV Rn,data (2,2): Chuyển dữ liệu trực tiếp vào thanh ghi Rn. MOV Rn,#data (2,1): Chuyển dữ liệu tức thời vào thanh ghi Rn. MOV data,A (2,1): Chuyển nội dung thanh ghi A vào một dữ liệu trực tiếp. Trang 43.

(44) Luaân vaên toát nghieäp MOV data,Rn (2,2): Chuyển nội dung thanh ghi Rn vào một dữ liệu trực tiếp. MOV data,data (3,2): Chuyển một dữ liệu trực tiếp vào một dữ liệu trực tiếp. MOV data,@Ri (2,2): Chuyển một dữ liệu gián tiếp vào một dữ liệu gián tiếp. MOV data,#data (3,2): Chuyển một dữ liệu tức thời vào một dữ liệu trực tiếp. MOV @Ri,A (1,1): Chuyển nội dung thanh ghi A vào một dữ liệu gián tiếp. MOV @Ri,data (2,2): Chuyển một dữ liệu trực tiếp vào một dữ liệu gián tiếp. MOV @Ri,#data (2,1): Chuyển dữ liệu tức thời vào dữ liệu gián tiếp. MOV DPTR,#datá6 (3,2): Chuyển một hằng 16 bit vào thanh ghi con trỏ dữ liệu. MOV C,bit (2,1): Chuyển một bit trực tiếp vào cờ nhớ. MOV bit,C (2,2): Chuyển cờ nhớ vào một bit trực tiếp. MOV A,@A+DPTR (1,2): Chuyển byte bộ nhớ chương trình có địa chỉ là @A+DPRT vaøo thanh ghi A. MOVC A,@A+PC (1,2): Chuyển byte bộ nhớ chương trình có địa chỉ là @A+PC vaøo thanh ghi A. MOV A,@Ri (1,2): Chuyển dữ liệu ngoài (8 bit địa chỉ) vào thanh ghi A. MOVX A,@DPTR (1,2): Chuyển dữ liệu ngoài (16 bit địa chỉ) vào thanh ghi A. MOVX @Ri,A (1,2): Chuyển nội dung A ra dữ liệu ngoài (8 bit địa chỉ). MOVX @DPTR,A (1,2): Chuyển nội dung A ra dữ liệu bên ngoài (16 bit địa chỉ). PUSH data (2,2) : Chuyển dữ liệu trực tiếp vào ngăn xếp và tăng SP. POP data (2,2) : Chuyển dữ liệu trực tiếp vào ngăn xếp và giảm SP. XCH A,Rn (1,1) : Trao đổi dữ liệu giữa thanh ghi Rn v2 thanh ghi A. XCH A,data (2,1) : Trao đổi giữa thanh ghi A và một dữ liệu trực tiếp. XCH A,@Ri (1,1) : Trao đổi giữa thanh ghi A và một dữ liệu gián tiếp. XCHD A,@R (1,1) : Trao đổi giữa nibble thấp (LSN) của thanh ghi A và LSN của dữ liệu gián tiếp. d. Nhoùm leänh chuyeàn ñieàu khieån: ACALL addr11 (2,2): Gọi chương trình con dùng địa chì tuyệt đối. LCALL addr16 (3,2): Goïi chöông trình con duøng ñòa chæ daøi. RET (1,2): Trở về từ lệnh gọi chương trình con. RET1 (1,2): Trở về từ lệnh gọi ngắt. AJMP addr11 (2,2): Nhảy tuyệt đối. LJMP addr16 (3,2): Nhaûy daøi. SJMP rel (2,2):Nhaûy ngaén. JMP @A+DPTR (1,2): Nhảy gián tiếp từ con trỏ dữ liệu. JZ rel (2,2): Nhaûy neáu A=0. JNZ rel (2,2): Nhaûy neáu A khoâng baèng 0. JC rel (2,2): Nhảy nếu cờ nhớ được đặt. JNC rel (2,2): Nhảy nếu cờ nhớ không được đặt. JB bit,rel (3,2): Nhảy tương đối nếu bit trực tiếp được đặt. JNB bit,rel (3,2):Nhảy tương đối nếu bit trực tiếp không được đặt. JBC bit,rel (3,2): Nhảy tương đối nếu bit trực tiếp được đặt , rồi xóa bit. CJNE A,data,rel (3,2): So sánh dữ liệu trực tiếp với A và nhảy nếu không bằng. Trang 44.

(45) Luaân vaên toát nghieäp CJNE A,#data,rel (3,2): So sánh dữ liệu tức thời với A và nhảy nếu không bằng. CJNE Rn,#data,rel (3,2): So sánh dữ liệu tức thời với nội dung thanh ghi Rn và nhaûy neáu khoâng baèng. CJNE @Ri,#data,rel (3,2): So sánh dữ liệu tức thời với dữ liệu gián tiếp và nhảy nếu khoâng baèng. DJNZ Rn,rel (2,2): Giaûn thanh ghi Rn vaø nhaûy neáu khoâng baèng. DJNZ data,rel (3,2): Giảm dữ liệu trực tiếp và nhảy nếu không bằng.. Trang 45.

(46) Luaân vaên toát nghieäp. Chương 3 : KHẢO SÁT VI MẠCH GIAO TIẾP NGOẠI VI 8255. I CẤU TRÚC PHẦN CỨNG 8255A: 8255A là IC ngoại vi được chế tạo theo công nghệ LSI dùng để giao tiếp song song giữa Microprocrssor và thiết bị điều khiển bên ngoài. Sơ đồ chân. 8255A (PDIP) TOP VIEW. PIN OUTS. Sơ đồ Logic. 1. 40. PA4. PA2 PA1. 2. 39. PA5. 3. 38. PA6. PA0. 4. 37. PA7. RD\. 5. 36. WR\. CS\. 6. 35. RESET. GND. 7. 34. DO. A1. 8. 33. D1. A0. 9. 32. D2. PC7. 10. 31. D3. PA3. 8255A. D4 29 D5. PC6 11. 30. PC5 12 PC4. 13. 28. D6. PC0 14. 27. D7. PC1 PC2. 15. 26. VCC. 16. 25. PB7. PC3. 17. 24. PC6. PB0. 18. 23. PC5. PB1. 19. 22. PC4. PB2. 20. 21 PC3. PA7-PA0. D0-D7. PC7-PC4 RD\ WR\ RESET. PC3-PC0. A0 A1. PB7-PB0. CS\. Hình 3.1: Sơ đồ chân và sơ đồ logic 8255A. Teân caùc chaân 8255A: D7-D0 Data bus (Bi-Direction). RESET Reset input. CS\ Chip select RD\ Read input WR\ Write input A0A1 Prot Address PA7-PA0 Port A PB7-PB0 Port B PC7-PC0 Port C Trang 46.

(47) Luaân vaên toát nghieäp 8255A giao tiếp với Microprocrssor thông qua 3 bus : bus dữ liệu bit D7-D0 bus địa chæ A1A0, bus ñieáu khieån RD\,WR\.SC\.Reset. Mã lệnh, thông tin trạng thái và dữ liệu đều đượ truyền trên 8 đường dữ liệu D7-D0. Microprocrssor gởi dữ liệu đến 8255A hoặc Microprocrssor đọc dữ liệu từ 8255A tùy thuộc vào lệnh diều khiển. Các đường tín hiệu RD\,WR\ của 8255A được kết nối với các đường RD\, WR\ của Microprocrssor. Tín hiệu Reset dùng để khởi động 8255A khi cấp điện, khi bị Reset các thanh ghi bên trong của 8255A đều bị xóa và 8255A ở trạng thái sẵn sàng làm việc. Khi giao tiếp với Microprocrssor, ngõ vào tín hiệu Reset này được kết nối tín hiệu Reset Out cuûa Microprocrssor. Tín hiệu Chip select CS\ dùng để lựa chọn 8255A khi Microprocrssor, giao tiếp với nhiều 8255A. 8255A coù 3 Port xuaát nhaäp (I/O) coù teân laø Port A,Port B, Port C, moãi Port 8255A bit. Port A goàm PA0-PA7, Port B goàm PB0-PB7, Port C goàm caùc bit PC0-PC7. Caùc Port naøy coù theå laø caùc Port Input hay Output tuøy thuoäc vaøo leänh ñieàu khieån, leänh điều khiển do Microprocrssor gởi đến chứa trong thanh ghi lệnh (còn gọi là thanh ghi điều khiển) để điều khiển 8255A . các đường địa chỉ A1A0 của 8255A dùng để lựa chọn các Port và thanh ghi A1A0=002 dùng để chọn Port A, A1A0=012 dùng để chọn Port B, A1A0=102 dùng để chọn Port C, A1A0=112 dùng để chọn thanh ghi điều khiển. Trong sơ đồ khối của 8255A , các Port I/O của 8255A chia ra làm 2 nhóm : nhoùm A goàm Port A vaø bit cao cuûa Port C,nhoùm B goàm Port B vaø 4 bit thaáp cuûa Port C. Để sử dụng các Port của 8255A người lập trình phải gởi từ điều khiển ra thanh ghi điều khiển để 8255A định cấu hình cho các Port đúng theo yêu cầu mà người laäp trình mong muoán.. Trang 47.

(48) Luaân vaên toát nghieäp Cấu trúc từ điều khiển của 8255A. D7 D6 D5 D4 D3 D2. D1 D0 GROUP B PORT C(LOWER) 1=INPUT 0=OUTPUT PORT B 1=INPUT 0=OUTPUT MODE SELECTION 1=MODE 1 0=MODE 0. GROUP A PORT C(UPPER) 1=INPUT 0=OUTPUT PORT A 1=INPUT 0=OUTPUT. MODE SELECTION 00=MODE 0 01=MODE 1 1X=MODE 2 MODE SET FLAG 1=ACTIVE. II. CAÁU TRUÙC PHAÀN MEÀM CUÛA 8255. Do các Port ra của 8255A được chia ra làm 2 nhóm A và nhóm B tách rời nên từ điều khiển của 8255A cũng được chia làm 2 nhóm. Các bit D2D1D0 dùng để định cấu hình cho nhóm B: ♦ Bit D0 dùng để thiết lập 4 bit thấp của Port C, D0=0 Port C xuất dữ liệu (output), D0=1 – Port thấp là port nhập dữ liệu (Input). ♦ Bit D1 dùng để thiết lập Port B , D1=0- Port B là Port xuất dữ liệu (output), D1=1 –Port B là Port nhập dữ liệu (input). ♦ Bit D2 dùng để thiết lập Mode điều khiển của nhóm B: D2=0: nhóm B hoạt động ở modem 0. Trang 48.

(49) Luaân vaên toát nghieäp D2=1: nhóm B hoạt động ở modem 1. Các bit D6D5D4D3 dùng để định cấu hình cho nhóm A: ♦ Bit D3 dùng để thiết lập 4 bit cao của Port C, D3=0-Port C là Port xuất dữ liệu (output),D3=1 Port C là Port nhập dữ liệu (input). ♦ Bit D4 dùng để thiết lập Port A, D4=0- Port A là Port xuất dữ liệu (output), D4=1-Port A là Port nhập dữ liệu (input). ♦ Bit D6D5 dùng để thiết lập Mode điều khiển của nhóm B: D6D5=00:nhóm A hoạt động ở modem 0. D6D5=01: nhóm A hoạt động ở modem 1. D6D5=1x: nhóm A hoạt động ở modem 2. III. GIAO TIẾP GIỮA VI XỬ LÍ VỚI 8255A . - Vi mạch 8255A có thể giao tiếp với vi xử lý theo hai kiểu xuất nhập (I/O) và kiểu bộ nhớ. - Khi vi xử lý giao tiếp với 8255A. Theo kiểu I/O thì nó chỉ dùng 8255A đường địa chỉ từ A0 đến A7, còn khi giao tiếp theo kiểu bộ nhớ thì nó dùng 16 đường A0 đến A15 để giao tiếp, vì vậy dung lượng giao tiếp theo kiểu I/O thấp hơn dung lượng giao tiếp theo kiểu bộ nhớ. 1. Giao tieáp kieåu I/O. Khi thiết kế vi xử lýgiao tiếp với 8255A theo kiểu I/O thì việc giao tiếp thông qua hai lệnh: In addr – Port và Out addr – Port. Dữ liệu giao tiếp luôn chứa trong thanh ghi A, địa chỉ port(addr port) có độ dài 8255A bit. Cũng giống như bộ nhớ. Vi xử lý có thể giao tiếp với nhiều vi mạch 8255A. Với 8255A bit địa chỉ, nếu xem mỗi một địa chỉ truy xuất một ô nhớ thì vi xử lý có khả năng truy xuất 255 ô nhớ(với 256 địa chỉ). Mỗi vi mạch 8255A chiếm 4 địa chỉ 93 port và 1 thanh ghi điều khiển, nên số lượng vi mạch 8255A có thể giao tiếp với vi xử lý là 64. - khi kết nối giữa vi xử lý và vi mạch 8255A thì đường địa chỉ A0 và A1 dùng để lựa chọn các cổng và thanh ghi điều khiển, còn các đường A2-A7 dùng để lựa chọn vi mạch hoạt động, thông thường các đường địa chỉ này được đưa vào vi maïch giaûi maõ roài caùc ngoõ ra cuûa vi maïch giaûi maõ seõ ñöa chaân CS\ cuûa caùc vi maïch 8255A. - Ví dụ: thiết kế 2 vi mạch 8255 A giao tiếp với vi xử lý theo kiểu I/O. Ta có bảng ñòa chæ caùc vi maïch 8255A. IC 8255I. A7 0 0. A6 0 0. A5 A4 0 0 0 0. A3 0 0. A2 0 0. A1 0 1. A0 0 1. HEX 00 03. 8255II. 0 0. 0 0. 0 0. 0 0. 1 1. 0 1. 0 1. 04 07. 0 0. Trang 49.

(50) Luaân vaên toát nghieäp -. -. -. DATA. -. 8255I chiếm 1 vùng địa chỉ từ 00H đến 03H địa chỉ của port A=00H, port B=01H ,port C=02H vaø ñòa chæ cuûa thanh ghi ñieàu khieån =03H. 8255-I chiếm một vùng địa chỉ từ 04H đến 07H, địa chỉ của: port A=04H, port B=05H, port C=06H vaø ñòa chæ cuûa thanh ghi ñieàu khieån=07H. 2. Giao tiếp kiểu bộ nhớ. Khi thiết kế giao tiếp 8255 với vi xử lý theo kiểu bộ nhớ; về chức năng của 8255 không có gì thay đổi chỉ thay đổi về địa chỉ truy xuất. Kiểu I/O, địa chỉ của port hay thanh ghi có độ dài 8255A bit, kiểu bộ nhớ, địa chỉ của port hay thanh ghi sẽ có độ dài 16 bit giống như bộ nhớ nên gọi là kiểu bộ nhớ. Khi thiết kế IO theo kiểu bộ nhớ thì mỗi port hay thanh ghi điều khiển của 8255, được xem là từng ô nhớ. Khi đó vi xử lý giao tiếp với 8255 giống như bộ nhớ và 2 leänh IN vaø OUT khoâng coøn taùc duïng. Kiểu bộ nhớ chỉ sử dụng trong các hệ thống nhỏ đơn giản. A B C. +5V. O0 O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7. MicroProcessor. E0 E1 E2. Đưa đế n ngõ và o CS\ củ a cá c 8255A. A1-A0 CS\ 8255A 1 WR\. CS\ 8255A 2 WR\. CS\ 8255A 8 WR\. RD\. RD\. RD\. D7-D0 CONTROL BUS. Hình 3.2: Giao tiếp IC8255A với Microprocessor. 3. Ứng dụng của 8255: IC giao tiếp IO 825 có rất nhiều ứng dụng trong các hệ thống điều khiển dùng MicroProcessor, 8255 đóng vai trò là IC giao tiếp giữa MicroProcessor và đối tượng ñieàu khieån. Các ứng dụng của 8255 là truyền dữ liệu, giải mã hiển thị, giải mã bàn phím, giao tieáp ñieàu khieån tuøy theo yeâu caàu.. Trang 50.

(51) Luaân vaên toát nghieäp. Chương4:KHẢO SÁT BỘ NHỚ BÁN DẪN Vi điều khiển (Microcontroller) là IC chuyên về xử lý dữ liệu điều khiển theo một chương trình, muốn vi điều khiển thực hiện một công việc gì thì người sử dụng phải lập trình. Chương trình phải được lưu trữ ở một bộ phận nào đó, để vi điều khiển nhận lệnh và thi hành, đôi khi trong lúc xử lý,chương trình của vi điều khiển cần nơi để lưu trữ tạm thời dữ liệu chính của bộ nhớ. Các bộ nhớ của vi điều khiển là các IC, các IC nhớ này có thể đọc dữ liệu ra, ghi dữ liệu vào hoặc chỉ đọc dữ liệu ra. Đôi khi bộ nhớ của vi đều khiển không đủ để lưu trữ những thông tin cần thiết khi chạy chương trình, khi đo phải dùng kỹ thuật mỡ rộng bộ nhớ. Ι BỘ NHỚ CHỈ ĐỌC(ROM:Read Only Memory) Loại bộ nhớ này được thiết kế để lưu trữ các dữ liệu cố định. Trong lúc hoạt động bình thường dữ liệu mới không thể nào ghi được vào ROM, mã dữ liệu chỉ đọn ra từ ROM. ROM dùng để lưu trữ các chương trình của máy tính do không bị mất dữ lieäu khi maát ñieän Sơ đồ ROM có dung lượng 32 x4bit Ao D0 Add Bus. A1 A2 A3. Data. D1. ROM. D7. CS\ RD\ WR\ Control. ROM có 3 bus:bus dữ liệu,bus địa chỉ,bus điều khiển.Với bộ nhớ ROM ở trên bus địa chỉ có 4 đường nên có dung lượng bộ nhớ là 24=16.Bus dữ liệu có 8 đường,từ dữ liệu là 8bit hay 1byte,vậy bộ nhớ ROM này có dung lượng là 16byte.Bus điều khiển cho phép ROM hoạt động đọc hay viết,để đọc dữ liệu của ô nhớ nào phải cung cấp địa chỉ của ô nhớ đó tới các ngõ vào địa chỉ tác động đến ngõ vào cho phép CS\. 1. Caáu truùc beân trong cuûa ROM A0 A1. D7. D0 CS A2 A3. 1of 4 dec. Row0. R. R. R. R1. R. R. R. R1. R. R. R1. R1. R. R. R1. R1. Row3. Ou t put buf Column 0. 1of 4 deco Column 3 d-er Hình 4.1 Sơ đồ cấu trúc đơn giản của ROM16 x8. Trang 51.

(52) Luaân vaên toát nghieäp. Cấu trúc của ROM rất phức tạp,từ sơ đồ trên thì cấu trúc của ROM gồm có 4 phaàn chính + Giaûi maõ haøng + Giaûi maõ coät + Ma traän thanh ghi +Đệm ngõ ra - Ma trận thanh ghi: Lưu trữ dữ liệu đã được lập trình từ ROM,mỗi thanh ghi chứa một từ dữ liệu,như trong trường hợp trên mỗi thanh ghi lưu trữ bốn từ dữ liệu bit. Ngõ ra của từ dữ liệu 8 bit được kết nối với bit dữ liệu bên trong. Moãi thanh ghi coù hai ngoõ vaøo cho pheùp.Thanh ghi naøo coù hai ngoõ vào cho phép ở mức cao thì dữ liệu sẽ gởi là bus dữ liệu. - Giải mã địa chỉ: mã địa chỉ A3A2A1A0 dùng để xác định thanh ghi nào trong ma trận được phép đặt từ dữ liệu 8bit lên bus dữ liệu .Hai bit địa chỉ A0A1 được đưa đến bộ giải mã hai đường sang bốn đường để lựa chọn một trong bốn dòng,hai bit địa chỉ A2A3 được đưa đến bộ giải mã thứ hai để chọn một trong bốn cột. Chỉ duy nhất một thanh ghi ở trong một hàng và một cột được chọn bởi một địa chỉ ở ngõ vào,và thanh ghi nầy được phép gửi dữ lieäu leân bus. - Đệm ngõ ra: dữ liệu do thanh ghi gữi ra sẽ được đưa vào bộ đệm,bộ đệm sẽ gữi dữ liệu ra các đường dữ liệu bên ngoài,khi tín hiệu điều khiển CS ở mức cao. Nếu CS ở mức thấp thì bộ đệm ngõ ra ở trạng thái tổng trở cao và các đường dữ liệu D0 – D7 sẽ được thã nổi 2.Thời hằng truy xuất bộ nhớ ROM Có một khoảng thời gian từ lúc áp đặt địa chỉ tới các ngõ vào địa chỉ của ROM đến lúc dữ liệu xuất hiện ở ngõ ra(trong lúc ROM hoạt động) thời gian nầy gọi là thời gian trễ hay thời gian truy xuất.Khoảng thời gian từ lúc ngõ vào cho phép CS\ đến lúc dữ liệu xuất hiện gọi là thời gian cho phép xuất dữ liệu. Giản đồ thời hằng truy xuất của Rom 1. Add input Old address. Data output. tacc. 0. CS. New. toe. 0 1. High-Z. Data output 0. t0. t1. t2. t3. 3.Các loại bộ nhớ ROM Trang 52.

(53) Luaân vaên toát nghieäp Maskable Programmed ROM(ROMmặt nạ): đây là loại ROM do nhà sản xuất nạp sẳn chương trình,khi đã nạp chương trình thì các bit tring ROM này không được thay đổi nữa. Programmable ROM(PROM): loại ROM này người sử dụng có thể nạp chương trình và chỉ nạp một lần không thể xóa được. ErasableProrammable ROM(EPROM): loại ROM này có thể lập trình bởi người sử dụng và có thể xóa nạp nhiều lần .Để xóa dữ liệu trong EPROM phải dùng ánh sáng cực tím để xóa,để lập trình cho ROM phải dùng mạch nạp EPROM. EPROM có hai điểm bất lợi: phải lấy EPROM ra khổi soket để xóa và lập trình lại khi muốn thay đổi chương trình .Khi muốn thay đổi dữ liệu ô nhớ thì phải xóa dữ liệu của ô nhớ đó,nhưnng khi dùng ánh sáng cực tím thì tất cả dữ liệu trong EPROM bị xóa sạch và phải nạp lại toàn bộ dữ liệu. 4. Khảo sát bộ nhớ EPROM 2764 Trong các mạch điều khiển dùng vi xử lý PROM được sử dụng rất phổ biến vì nó cho phép người sử dụng có thể nạp và xóa các chương trình dễ dàng theo yêu cầu của mỗi người. EPROM 2764 có dung lượng 8kbyte có sơ đồ chân và sơ đồ logic nhö sau: Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D. •. 2764. Vcc PGM NC A8 A9 A11 OE\ A10 CE\ D7= D6 D5 D. A0. •. 2764 A12 CE\. OE\ PGM\ VPP. D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D. Hình 4.2 Sơ đồ chân và sơ đồ logic EPROM 2764 – EPROM 2764 có 13 đường địa chỉ và 8 đường dữ liệu nên dung lượng của 2764 là 213=8192byte dữ lệu hay 8kbyte ,có 2 nguồn cung cấpVcc và Vpp ngõ vào Vcc luôn nối tới nguồn 5v ngõ vào Vpp được nối tới nguồn+5v khi EPROM đang làm việc ở chế độ đọc dữ liệu và nối tới nguồn 26v khi lập trình cho EPROM Hai ngoõ vaøo ñieàu khieån: OE\ được dùng để điều khiển bộ đệm cho phép dữ liệu của EPROM xuất ra ngoài hay không . CE\ là ngõ vào cho phép có hai chức năng :khi hoạt động bình thườngCE\ là it1n hiệu cho phép để dọc dữ liệu từ EPROM,CE\ phải ở mức thấp để mạch điện bên tronglựa chọn dữ liệu và chuyển nó đến output buffer kết hợp với tín hiệu cho OE\ ở mức thấp,thì dữ liệu mới xuất ở các ngõ raD0-D7.Khi CE\ ở mức cao thì EPROM ở trạng thái chờ(Standby).công suất tiêu tán lúc này 132mw. Baûng traïng thaùi laøm vieäc cuûa EPROM. Trang 53.

(54) Luaân vaên toát nghieäp MODE. CE\. OE\. PGM\. Vpp Vcc. Output. READ STANDBY PROGAM PROGRAM VERYFY PROGRAM INHIBIT. Vil Vih Vil Vil. Vil X X Vil. Vih X Vil Vih. Vcc Vcc Vpp Vpp. Vcc Vcc Vcc Vcc. Dout HighZ Din Dout. Vih. X. X. Vpp. Vcc. HighZ. II.BỘ NHỚ RAM -Ram là bộ nhớ truy xuất ngẩu nhiên, có nghĩa là bất kì ô nhớ nào cũng dễ dàng truy xuất như những ô nhớ khác. -Khuyết điểm của Ram là ødữ liệu lưu trữ trong Ram sẽ mất khi mất điện. -Ưu điểm chính của Ram là có thể đọc và ghi nhanh chóng 1.Caáu Truùc Cuûa Ram Tương tự như bộ nhó Rom,bộ nhớ Ram cũng gồm có một số thanh ghi .mổi thanh ghi lưu trữ 1 từ dữ liệu duy nhất và một dữ liệu duy nhất.Dung lượng của bô nhớ Ram là 1K,2K ,8K, 16K ,32K, 64K, 128K, 256K, 512K, và 1024K.và từ 72 dữ liệu là 8 hoặc 4 bit. Data INPUT BUFFER. •. RW. Register. Address. Register. A5 A4 A3 A2 A1 A0. Register 2. Dec oder Selects One. Register Register Output Oo O1 O2 O3. Data. Hình 4.3 Sơ đồ cấu trúc bên trong Ram 64x4 Trang 54. CS\.

(55) Luaân vaên toát nghieäp a.Hoạt động đọc dữ liệu từ Ram Mã địa chỉ của ô nhớ cần đọc dữ liệu đươcï đưa đến ngõ vào địa chỉ cuả Ram đồng thời ngõ tín hiệu điều khiển R/W phải ở mức logic 1 và ngõ vào cho phép(CS) phải ở mức logic1.khi đó dữ liệu mới xuất hiện ở ngõ ra dữ liệu. Khi R/W=1 sẽ không cho phép bộ đệm ngõ vào, do đó dữ liệu ngõ vào không ảnh hưởng gì đến ô nhớ đang truy xuất. b. Hoạt động ghi dữ liệu lên Ram Để ghi dữ liệu vào thanh ghi đã được lựa chọn bởi các ngõ vào địa chỉ của bộ nhớ Ram,đòi hỏi ngõ vàoR/W=0 và CS=1.Tổ hợp hai mức logic này sẽ cho phép bộ đệm ngõ vào để đưa từ dữ liệu (4bit) ở các ngõ vào sẽ được nạp thanh ghi được choïn KhiR/W ở mức thấp sẽ không cho phép bộ đệm ngõ ra và ngõ ra ở trạng thái tổng trở cao(trong lúc ghi dữ liệu).Khi ghi dữ liệu vào ô nhớ thì dữ liệu trước đó sẽ maát ñi . c.Chip selet (cs) Hầu hết các bộ nhớ đều có hoặt nhiều ngõ vào CS ,đựơc dùng để cho phép hoacë không cho phép bộ nhớ hoạt động trong nhiều trường hợp kết nối nhiều bộ nhớ.Khi không cho tất cả các ngõ váo dữ liệu và ngõ ra dữ liệu ở trạng thái tổng trở cao. d.Những chân data input-output Để giảm số chân cho một Icnhà chế tạo kết hợp 2 chức năng data input và data output thành một chân Input/output, chúng có chức năng của các chân I/O.Khi hoạt động đọc,cá chân I/O hoạt động như lá các chân xuất dữ liệu.Khi ghi dữ liệu, các chân I/o hoạt động như là các chân dữ liệu. 2.Các loại Ram Ram đựơc chia làm 2 loại: -SRAM(Static RAM);là một loại linh kiện mà việc lưu trữ dữ liệu dựa vào nguyên tắc hoạt động của flip flop D.Dữ liệu vào tồn tại ở một trong haitrạng thái logic cuûa maïch soá. DRAM(Dynamic Ram):là loại linh kiện nhớ mà dữ liệu lưu trữ như điện tích trữ trong tụ điện.. Trang 55.

(56) Luaân vaên toát nghieäp. Chương 5: ĐO NHIỆT ĐỘ. I. Hệ Thống Đo Lường 1. Giới thiệu Để thực hiện phép đo của một đại lượng nào đó thì tuỳ thuộc vào đặc tính của đại lượng cần đo,điều kiện đo,cũng như độ chính xác theo yêu cầu của một phép đo mà ta có thể thực hiện đo bằng nhiều cách khác nhau trên cơ sỡ của các hệ thống đo lường khác nhau. Sơ đồ khối của một hệ thống đo lường tổng quát Maïch ño. Chuyeån. Chæ thò. _ Khối chuyển đổi: làm nhiệm vụ nhận trực tiếp các đại lượng vật lý đặc trưng cho đối tượng cần đo biến đổi các đại lượng thành các đại lượng vật lý thống nhất(dòng điện hay điện áp) để thuận lợi cho việc tính toán. _ Mạch đo: có nhiệm vụ tính toán biến đổi tín hiệu nhận được từ bộ chuyển đổi sao cho phù hợp với yêu cầu thể hiện kết quả đo của bộ chỉ thị. _ Khối chỉ thị:làm nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điện nhận được từ mạch đo để theå hieän keát quaû ño. 2. Hệ thống đo lường số Hệ thống đo lường số được nhóm áp dụng để thực hiện luận văn nầy vì có các ưu điểm:các tín hiệu tương tự qua biến đổi thành các tín hiệu số có các xung rỏ ràng ở trạng thái 0,1 sẽ giới hạn được nhiều mức tín hiệu gây sai số .Mặt khác ,hệ thống này tương thích với dữ liệu của máy tính,qua giao tiếp với máy tính ứng dụng roäng raõi trong kyõ thuaät. a. Sơ đồ khối Đại lượng. Đại lượng. Caû m. Caû m. á. á. Cheá bieán Tín hieäu. Doàn keânh töông tự. Cheá bieán Tín hieäu. ADC. Vi xử lyù. Hieånthò. Sử dung. Ñieàu khieån choïn. Chöông trình Hình 5.1 Sơ đồ khối của hệ thống đo lường số b. Nguyên lý hoạt động Đối tượng cần đo là đại lượng vật lý,dựa vào các đặc tính của đối tượng cần đo mà ta chọn một loại cảm biến phù hợp để biến đổi thông số đại lượng vật lý Trang 56.

(57) Luaân vaên toát nghieäp cần đo thành đại lượng điện ,đưa vào mạch chế biến tín hiệu(gồm:bộ cảm biến,hệ thống khuếch đại,xử lý tín hiệu). Bộ chuyển đổi tín hiệu sang số ADC(Analog Digital Converter) làm nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số và kết nối với vi xử lý. Bộ vi xử lý có nhiệm vụ thực hiện những phép tính và xuất ra những lệnh trên cơ sở trình tự những lệnh chấp hành đã thực hiện trước đó. Bộ dồn kênh tương tự (multiplexers) và bộ chuyển ADC được dùng chung tất cả các kênh . Dữ liệu nhập vào vi xử lý sẽ có tín hiệu chọn đúng kênh cần xử lý đê đưa vào bộ chuyển đổi ADC và đọc đúng giá trị đặc trưng của nó qua tính toán để có kết quả của đại lượng cần đo. II. Các Phươg Pháp Đo Nhiệt Độ Đo nhiệt độ là một phương thức đo lường không điện,đo nhiệt độ được chia thaønh nhieàu daõi: + Đo nhiệt độ thấp + Đo nhiệt độ trung bình + Đo nhiệt độ cao. Việc đo nhiệt độ được tiến hành nhờ các dụng cụ hổ trợ chuyên biệt như: + Caëp nhieät ñieän + Nhiệt kế điện kế kim loại + Nhiệt điện trở kim loại + Nhiệt điện trở bán dẫn + Caûm bieán thaïch anh. Việc sử dụng các IC cảm biến nhiệt để đo nhiệt độ là một phương pháp thông dụng được nhóm sử dụng trong tập luận văn nầy,nên ở đây chỉ giới thiệu về IC cảm bieán nhieät. Nguyên lý hoạt động chung của IC đo nhiệt độ IC đo nhiệt độ là một mạch tích hợp nhận tín hiệu nhiệt độ chuyển thành tín hiệu điện dưới dạng dòng điện hay điện áp.Dựa vào đặc tính rất nhạy của các bán dẫn với nhiệt độ,tạo ra điện áp hoặc dòng điện,tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.Đo tín hiệu điện ta biết được giá trị của nhiệt độ cần đo.Sự tác động của nhiệt độ tạo ra điện tích tự do và các lổ trống trong chất bán dẫn . Bằng sự phá vỡ các phân tư û, bứt các electron thành dạng tự do di chuyển qua vùng cấu trúc mạng tinh thể tạo sự xuất hiện các lỗ trống . Làm cho tỉ lệ điện tử tự do và lổ trống tăng lên theo qui luật hàm mũ với nhiệt độ . Đặc tính của một số IC đo nhiệt độ thông dụng +AÏD590 Ngoõ ra laø doøng ñieän. Độ nhạy 1A/0K. Độ chính xác +40C. Nguoàn cung caáp Vcc = 4 – 30V. Phạm vi sử dụng –55oc đến 150oc + LX5700 Trang 57.

(58) Luaân vaên toát nghieäp Ngoõ ra laø ñieän aùp. Độ nhạy –10mv/0K. Phạm vi sử dụng –550C – 1500C. + LM135,LM335 Ngoõ ra laø ñieän aùp. Độ nhạy 10mv/0C. Sai số cực đại 1,50C khi nhiệt độ lớn hơn 1000C. Phạm vi sử dụng –550C – 1500C.. Trang 58.

(59) Luaân vaên toát nghieäp. Chương 6 : CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ – SỐ I KHAÙI NIEÄM CHUNG Ngày nay việc truyền đạt tín hiệy cũng như quá trình điều khiển và chỉ thị phần lớn được thực hiện theo phương pháp số. Trong khi đó tín hiệu tự nhiên có dạng tương tự như:nhiệt độ,áp suất ,cường độ ánh sáng,tốc độ quay,tín hiệu âm thanh…Để kết nối giữa nguồn tín hiệu tượng tự với các hệ thống xử lý số người ta dùng các mạch chuyển đổi tương tự sang số(ADC) nhằm biến đổi tín hiệu tương tự sang số hoặc trong trừơng hợp ngược lại cần biến đổi tín hiệu số sang tương tự thi duøng caùc maïch DAC (Digital Analog Converter). II NGUYÊN TẮT THỰC HIỆN CHUYỂN ĐỔI ADC Mạch chuyển đổi tin hiệu tương tự sang số,chuyển một tín hiệu ngõ vào tương tự (dòng điện hay điện áp) thành dạng mã số nhị phân có giá trị tương ứng. Chuyển đổi ADC có rất nhiều phương pháp.Tuy nhiên,mỗi phương pháp điều có những thông số cơ bản khác nhau: +Độ chính xác của chuyển đổi AD. + Tốc độ chuyển đổi . + Dãi biến đổi của tín hiệu tương tự ngõ vào VA V’A. Startcommand. +. Control Unit. clock. Comparator D/A converter. Register. Digital output. Hình 6.1 Sơ đồ khối tổng quát của mạch ADC Hoạt động -Đầu tiên kích xung start để bộ ADC hoạt động -Tại một tần số được xác định bằng xung clock bộ điều khiển làm thay đổi thành số nhị phân được lưu trữ trong thanh ghi(Register).-Số nhị phân trong thanh ghi được chuyển thành dạng điện áp V’a bằng bộ chuyển đổi DA. -Bộ so sánh,so sánh V’a với điện áp ngõ vào Va .Nếu V’a < Va thì ngõ ra của bộ so sánh vẫn giữ mức cao. Khi V’a > Va ngõ ra của bọâ so sánh xuống mức thấp và quá trình thay đổi số của thanh ghi ngưng. Lúc này V’a gần bằng Va , những số trong thanh ghi là những số cần chuyển đổi . Trang 59.

(60) Luaân vaên toát nghieäp III.CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN ĐỔI AD 1. Phöông phaùp tích phaân (Intergration method) Phương pháp tích phân cũng giống như phương pháp chuyển đổi ADC duøng tín hieäu doác ñoâi (Dual-Slope-ADC). Caáu truùc maïch ñieän ñôn giaûn hôn nhöng tốc độ chuyển đổi chậm. C Vin. R Vref. Ñieän aùp chuaån. Clock. _. _. +. +. Maïch tích h â. Maïch so saùnh. Maïch logic ñieàu khieån. Start. Bộ đếm •. •. •. •. Ngoõ ra á Hình 6.2 Sơ đồ nguyên lý cơ bản của mạch chuyển đổi AD dùng phương pháp tích phaân * Hoạt động -Khi có xung start mạch đếm đưa về trạng thái reset. Mạch logic điều khiển khóa K ở vị tri 1, điện áp tương tự Vin được nạp vào tụ điện C với thời hằng t1 tín hiệu ngõ ra của mạch tích phân giảm dần,và cho đến khi nhỏ hơn 0V thì ngõ ra của bộ so sánh lên mức 1,do đó mạch logic điều khiển mở cổng cho xung clock vào mạch đếm. Sau khoảng thời gian t1 mạch đếm tràn mạch logic điều khiển khóa K ở vị trí 0,khi đó điện áp âm Vref được đưa vào ngõ vào của mạch tích phân,tụ điện C xả điện với tốc độ không đổi, sau khoảng thời gian t2 tín hiệu ngõ ra của mạch tích phân tăng dần,do đó ngõ ra của mạch so sánh xuống ,mức thấp làm cho mạch logic điều khiển đống cổng và báo kết thúc chuyển đổi. Trong suốt khoảng thời gian xả điện t2 mạch đếm vẫn tiếp tục đếm kết quả của mạch đếm cũng chính là tín hiệu số cần chuyển đổi tương ứng với điện áp tương tự ngõ vào Vin .. Trang 60.

(61) Luaân vaên toát nghieäp Mối quan hệ giữa điện áp ngõ vào Vin và điện áp chuẩn Vref với t1,t2 t2=t1.vin/vref. t1=2n/fck :thời gian mạch đếm từ 0 đến khi tràn t2=N/fck : thời gian mạch đếm từ khi tràn đến kết quả sau cùng -Biểu thức nầy không phụ thuộc vào thời hằng RC,cũng như số xung clock(neáu maïch laøm vieäc oån ñònh). -Các tín hiệu tương tự Vin qua mạch tích phân nên các tín hiệu nhiểu đều bị loại bỏ. -Nhược điểm của mạch nầy là thời gian chuyển đổi chậm,giừa 2n chu kỳ xung clock trong lần lấy tích phân trong thời gian t1 va øN chu kỳ trong lần lấy tích phân trong thời gian t2. Thời gian chuyển đổi lớn nhất khi t1=t2. Thời gian chuyển đổi: T = t1+t2 2.Phöông phaùp ADC xaáp xæ lieân tieáp(Successive- Approximation ADC) Đây là một trong những phương pháp d9uo75c sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên,mạch điện có phức tạp nhưng thời gian chuyển đổi ngắn hơn. Phương pháp chuyển đổi ADC xấp xỉ liên tiếp có thời gian chuyển đổi cố định không phụ thuộc vaøo ñieän aùp ngoõ vaøo. VA. + V’A. _. Logic ñieàu khieån MSB LSB. Clock Start EOC. Thanh ghi ñieàu khieån. DAC. Hình 6.3 Sơ đồ khối chuyển đổi ADC dùng phương pháp xấp xỉ liên tiếp. * Hoạt động Khi tác động cạnh xuống của xung start thì ADC bắt đầu chuyển đổi . -Mạch logic điều khiển đặt bit có nghĩa lớn nhất(Most Signifi cant Bit )của thanh ghi điều khiển lên mức cao và tất cả các bit còn lại ở mức thấp.Số nhị phân ra ở mạch thanh ghi điều khiển đượ cqua mạch DAC để tạo ra điện áp tham chiếu V’a. Nếu V’a >Va thì ngõ ra bộ so sánh xuống mức thấp ,làm cho mạch logic điều khiển xóa bit MSB xuống mức thấp. Nếu V’a<Va thì ngõ ra của bộ so sánh vẫn ở mức cao và làm cho mạch logic điều khiển giữ bit MSB ở mức cao. Trang 61.

(62) Luaân vaên toát nghieäp Tiếp theo mạch logic điều khiển đưa bit có nghĩa kế bit MSB lên mức cao và tạo ở ngõ ra khối DAC một điện áp tham chiếu v’a rồi đem so sánh tương tự như bit MSB ở trên .Quá trình này cứ tiếp tục cho đến bit cuối cùng trong thanh ghi điều khiển. Lúc đó v’a gần bằng Va ngõ ra của mạch logic điều khiển báo kết thúc chuyển đổi. Như vậy mạch đổi ra n bit chỉ mất n chu kỳ xung clock nên có thể đạt tốc độ rất cao. Tuy nhiên mạch ADC xấp xỉ liên tiếp lại không thể đáp ứng với tín hiệu tương tự vào biến đổi cực nhanh . 3.Phöông phaùp song song (paralled method) Mạch ADC dùng nguyên tắc chuyển đổi song song hay còn gọi là phương pháp ADC nhanh, có cấu trúc mạch điện phức tạp nhưng tốc độ chuyển đổi rất cao . Trong vài trường hợp người ta cần mạch chuyển đổi ADC có tốc độ rất cao vì những tín hiễu biến đổi nhanh nên khi chuyển sang dạng số người ta cầ mạch ADC có tốc độ cao .. Vref +. R/2. 13 ULSB 2. +. 11. ULS +. 9 ULSB 2 7 ULSB 2. +. 1D C1. X1. 1D C1. X2. 1D C1. X3. 1D C1. X4. •. +. 55 ULSB 22. +. 3 ULSB 2. +. 1 ULSB 2 R/2. Vin. • D2 • D1. 1D C1. X5. 1D C1. X6. 1D C1. X7. D0. G. Hình 6.4 Sơ đồ khối mạch chuyển đổi AD dùng phương pháp song song * Hoạt đông. Trang 62.

(63) Luaân vaên toát nghieäp Mạch bao gồm: khối so sánh song song và mạch mã hoá. Tín hiệu tương tự được vào các mạch so sánh cùng một lúc, các trạng thái ra của mạch so sánh được đưa vào các flip flop D để đưa đến bộ mã hóa,đầu ra của mạch mã hóa chính là đầu ra cuûa maïch ADC. Mạch so sánh và mạch mã hóa là loại mạch có tốc độ xử lý rất cao nên tổng thời gian trễ chỉ vài chục ns,nhờ vậy sự chuyển đổi xẩy ra rất nhanh. Tuy nhiên với mạch ADC nhanh ở 3 bit thì nó đồi hỏi bảy bộ so sánh khi ở 6 bit thì cần đến 63 bộ so sánh đó là nhược điểm của mạch ADC dùng phương pháp so sánh . Bảng sự thật của mạch chuyển đổi Ñieän aùp Ngoõ ra boä so saùnh Tín hieäu soá vaøo ngoõ ra Vin/VLSB K7 K6 K5 K4 K3 K2 K1 D1 D2 D3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 2 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 3 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 4 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 5 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 6 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1. Trang 63.

(64) Luaân vaên toát nghieäp. Chöông 7: THIEÁT KEÁ-THI COÂNG. I. NHIEÄM VUÏ THIEÁT KEÁ: Nhiệm vụ cần thực hiện là thiết kế một mạch đo nhiệt độ từ 0oC – 99oC và khống chế nhiệt độ ở 20oC. Vậy yêu cầu đặt ra ở đây là: + Thiết kế bộ cảm biến nhiệt độ. + Thiết kế bộ chuyển đổi tương tự sang số. + Thiết kế bộ nhớ. + Thieát keá boä giao tieáp. + Vieát chöông trình ñieàu khieån. II. SƠ ĐỒ VAØ CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI: Vi xử lý. ADC. Giao tieáp vaø taïo tín. Caûm bieán. Thieát bò. ROM. Hieån thò. Sơ đồ khối mạch đo lường và khống chế nhiệt độ phòng dùng 8051 Nhiệm vụ từng khối: - Khối vi xử lý: điều hành mọi hoạt động của hệ thống. - Khối ROM: lưu trữ chương trình điều hành hoạt động. - Khoái giao tieáp vaø taïo tín hieäu ñieàu khieån: Khối này có nhiệm vụ là nhận tín hiệu từ ngoài để đưa vào xử lý và nhận tín hiệu từ vi xử lý để điều khiển đóng ngắt các thiết bị. - Khối cảm biến: có nhiệm vụ là đo lường nhiệt độ từ môi trường xung quanh. - Khối ADC: chuyển đổi tín hiệu từ tương tự sang số. - Khối hiển thị: hiển thị nhiệt độ môi trường. - Khối thiết bị: là các dụng cụ được diều khiển như máy sưởi, máy lạnh.... Trang 64.

(65) Luaân vaên toát nghieäp III. THIẾT KẾ VAØ PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG TỪNG KHỐI: 1. Boä caûm bieán: Để đo nhiệt độ được chính xác, tất nhiên cần có một đầu dò thích hợp. Đầu dò là một cảm biến nhiệt độ có nhiệm vụ vận chuyển từ nhiệt độ qua tín hiệu điện. Có rất nhiều loại cảm biến như giới thiệu ở chương V. Nhưng dựa vào lý thuyết và thực tế của mạch cần thiết kế ta dùng phương pháp đo bằng IC cảm biến nhiệt độ. Các IC cảm biến nhiệt độ có độ chính xác cao, dễ tìm và giá thành rẽ. Một trong số đó là IC LM35, là loại thông dụng trên thị trường hiện nay, đồng thời nó có những đặc tính làm việc phù hợp với thiết kế chi tiết của mạch. a. Moät soá tính chaát cô baûn cuûa LM35: - LM35 có độ biến thiên theo nhiệt độ: 10mV / 1oC. - Độ chính xác cao, tính năng cảm biến nhiệt độ rất nhạy, ở nhiệt độ 25oC nó có sai số không quá 1%. Với tầm đo từ 0oC – 128oC, tín hiệu ngõ ra tuyến tính liên tục với những thay đổi của tín hiệu ngõ vào. - Thoâng soá kyõ thuaät: Tieâu taùn coâng suaát thaáp. Dòng làm việc từ 400µA – 5mA. Dòng ngược 15mA. Doøng thuaän 10mA. Độ chính xác: khi làm việc ở nhiệt độ 25oC với dòng làm việc 1mA thì điện áp ngõ ra từ 2,94V – 3,04V. - Ñaëc tính ñieän: Theo thông số của nhà sản xuất LM35, quan hệ giữa nhiệt độ và điện áp ngõ ra nhö sau: Vout = 0,01×ToK = 2,73 + 0,01ToC. Vậy ứng với tầm hoạt động từ 0oC – 100oC ta có sự biến thiên điện áp ngõ ra là: Ở 0oC thì điện áp ngõ ra Vout = 2,73 (V). Ở 5oC thì điện áp ngõ ra Vout = 2,78 (V). …………………………………… o Ở 100 C thì điện áp ngõ ra Vout = 3,73 (V). Tầm biến thiên điện áp tương ứng với nhiệt độ từ 0oC - 100oC là 1V. b. Thieát keá cuï theå maïch caûm bieán duøng LM35: + Sơ đồ mạch : +5V. Vout LM35. VR. Trang 65.

(66) Luaân vaên toát nghieäp + Tính toán và chọn linh kiện: Ta coù: 400µA < IR < 5mA.. 5 − V0 < 5 mA R 5 − V0 5 − V0 <R< 400 µA 5mA. 400µA <. ⇔ ⇔. Vì: 2,73V ≤ Vo ≤ 3,73 Neân: 254 < R < 5,7 k (1) Maët khaùc, theo thoâng soá cuûa nhaø saûn xuaát ñieän aùp treân LM35 taïi Tc = 25oC, IR = 1mA thì Vo = 2,98 (V), ta coù: 400µA <. 5 − 2,98 < 5mA R. Từ (1) và (2): chọn R = 2,2 kΩ chọn biến trở chỉnh offset VR = 15 kΩ. c. Thiết kế mạch khuếch đại: Đây là mạch trung gian giữa bộ cảm biến và mạch ADC. Với mạch này thì đầu vào là cảm biến cơ Vo = 2,73 V + 0,01ToC. Khoảng biến thiên điện áp trong dải nhiệt độ từ 0oC – 100oC là 1 volt. Trong khi đó, yêu cầu mạch dùng bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số ADC 0809 có mức điện áp từ 0V – 5V. Ta sử dụng mạch khuếch đại để khuếch đại điện áp với thiết kế như sau: R5. +5V. R1. IF R3. D1 VR1. V1. -. ADC. +. VR2. Caûm bieán. Vo. Vcc. R2 V2. R4. Hình 7.1 Sơ đồ mạch khuếch đại. Trang 66.

(67) Luaân vaên toát nghieäp Theo hình 7.1 thì V- và V+ được tính: R4 .V2 R2 + R4 R3 − V1 V- = (V0 − V1 ) R3 + R5. V+ =. Theo tính chaát cuûa Op-Amp. V+ = VSuy ra :. R4 R3 + V1 .V2 = (V0 − V1 ). R2 + R4 R3 + R5. V1 : điện áp ngõ vào đảo của Op-Amp và V1 = 2,73 volt. V2 : tín hieäu ra cuûa caûm bieán vaø V2 = 2,73 + 0,01ToC. V0 : ñieän aùp ngoõ ra cuûa Op-Amp vaø V0 = K.(V2 – V1) K : hệ số khuếch đại. Ta xét ở nhiệt độ TC = 0oC thì V2 = V1; V0 = 0 volt. (3) ⇒. R4 R5 = R2 + R4 R3 + R5. Để đơn giản chọn R2 = R3 ; R4 = R5 Nhö vaäy: V0 =. R5 .(V2 − V1 ) R3. Chọn hệ số khuếch đại K = R5 / R3 = 5. Maët khaùc: doøng cuûa Op-Amp I0 < 20mA Neân: doøng hoài tieáp IF << 20mA. IF =. V0 − V1 R3 + R5. R3 + R5 >> Maø V0max = 5V V1 = 2,73V. << 20mA. V0 − V1 20mA. 2,27 20mA 2,27 6R3 >> 20mA. Suy ra R3 + R5 >>. R3 >> 18,40Ω Choïn R3 = 1 kΩ; R5 = 5 kΩ; VR1 = 15 kΩ Vz = 3V; Iz = 20 mA. Suy ra: R1 = = 100 Ω VR2 là biến trở chỉnh offset. Choïn VR2 = 10 kΩ.. Trang 67.

(68) Luaân vaên toát nghieäp 2. Thiết kế bộ chuyển đổi ADC: 2.1 Giới thiệu ADC 0809: Bộ ADC 0809 là một thiết bị CMOS tích hợp với một bộ chuyển đổi từ tương tự sang số 8 bit, bộ chọn 8 kênh và một bô logic điều khiển tương thích. Bộ chuyển đổi AD 8 bit này dùng phương pháp chuyển đổi xấp xỉ tiếp. Bộ chọn kênh có thể truy xuất bất kềnh nào trong các ngõ vào tương tự một cánh độc lập. Thiết bị này loại trừ khả năng cần thiết điều chỉnh điểm 0 bên ngoài và khả năng điều chỉnh tỉ số làm tròn ADC 0809 dễ dàng giao tiếp với các bộ vi xử lý. * Sơ đồ chân ADC 0809: IN2 IN1 IN0. A. B. C. ALE 2-1 2-2. 2-3. 28. 2-4. 2-8 REF 2-6. 15. ADC0809 1 IN3 IN4 IN5 IN6. 14 IN7. START. EOC 2-5 OE. CLK VCC REF GND 2-7. * YÙ nghóa caùc chaân: . IN0 đến IN7 : 8 ngõ vào tương tự. . A, B, C : giaûi maõ choïn moät trong 8 ngoõ vaøo -1 -8 . Z đến Z : ngoõ ra song song 8 bit . ALE : cho pheùp choát ñòa chæ . START : xung bắt đầu chuyển đổi . CLK : xung đồng hồ . REF (+): ñieän theá tham chieáu (+) . REF (-) : ñieän theá tham chieáu (-) . VCC : nguoàn cung caáp * Caùc ñaëc ñieåm cuûaADC 0809: . Độ phân giải 8 bit . Toång sai soá chöa chænh ñònh ± ½ LSB; ± 1 LSB . Thời gian chuyển đổi: 100µs ở tần số 640 kHz . Nguoàn cung caáp + 5V . Ñieän aùp ngoõ vaøo 0 – 5V . Taàn soá xung clock 10kHz – 1280 kHz . Nhiệt độ hoạt động - 40oC đến 85oC . Dễ dàng giao tiếp với vi xử lý hoặc dùng riêng . Không cần điều chỉnh zero hoặc đầy thang * Nguyên lý hoạt động:. Trang 68.

(69) Luaân vaên toát nghieäp ADC 0809 có 8 ngõ vào tương tự, 8 ngõ ra 8 bit có thể chọn 1 trong 8 ngõ vào tương tự để chuyển đổi sang số 8 bit. Các ngõ vào được chọn bằng cách giải mã. Chọn 1 trong 8 ngõ vào tương tự được thực hiện nhờ 3 chân ADDA , ADDB , ADDC như bảng trạng thái sau: A 0 0 0 0 1 1 1 1. B C 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1. Ngõ vào được chọn IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7. Sau khi kích xung start thì bộ chuyển đổi bắt đầu hoạt động ở cạnh xuống của xung start, ngõ ra EOC sẽ xuống mức thấp sau khoảng 8 xung clock (tính từ cạnh xuống của xung start). Lúc này bit cơ trọng số lớn nhất (MSB) được đặt lên mức 1, tất cả các bit còn lại ở mức 0, đồng thời tạo ra điện thế có giá trị Vref/2, điện thế này được so sánh với điện thế vào in. + Nếu Vin > Vref/2 thì bit MSB vẫn ở mức 1. + Nếu Vin < Vref/2 thì bit MSB vẫn ở mức 0. Tương tự như vậy bit kế tiếp MSB được đặt lên 1 và tạo ra điện thế có giá trị Vref/4 và cũng so sánh với điện áp ngõ vào Vin. Quá trình cứ tiếp tục như vậy cho đến khi xác định được bit cuối cùng. Khi đó chân EOC lên mức 1 báo cho biết đã kết thúc chuyển đổi. Trong suốt quá trình chuyển đổi chân OE được đặt ở mức 1, muốn đọc dữ liệu ra chân OE xuống mức 0. Trong suốt quá trình chuyển đổi nếu có 1 xung start tác động thì ADC sẽ ngưng chuyển đổi. Maõ ra N cho moät ngoõ vaøo tuøy yù laø moät soá nguyeân. N=. 256.(VIN − Vref ( − ) ) Vref ( + ) − Vref ( − ). Trong đó Vin : ñieän aùp ngoõ vaøo heä so saùnh. Vref(+): ñieän aùp taïi chaân REF(+). Vref(-): ñieän aùp taïi chaân REF(-). Neáu choïn Vref(-) = 0 thì N = 256.. -. Vin Vref (+ ). Vref(+) = Vcc = 5V thì đầy thang là 256. Giá trị bước nhỏ nhất Trang 69.

(70) Luaân vaên toát nghieäp 1 LSB =. 5 = 0,0196 V/byte 2 −1 8. Vậy với 256 bước Vin = 5V. Aùp vào lớn nhất của ADC 0809 là 5V. • Biểu đồ thời gian của ADC 0809.. Hình 7.2.1 Biểu đồ thời gian của ADC 0809. 2.2 Maïch taïo xung clock cho ADC 0809: Sử dụng mạch dao động dùng các cổng not để tạo dao động cho ADC như sau: Vcc IK. IK 10K. 560. Tần số dao động của mạch là f =. 1 3RC. Tần số dao động chuẩn là 600 kHz Suy ra 640 =. 1 3RC. Với R từ 100Ω đến vài kΩ chọn R =1 kΩ ⇒ C = 500 PF. • Sơ đồ kết nối mạch như sau:. Trang 70.

(71) Luaân vaên toát nghieäp Vcc Vcc • Vref + IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7. Vcc IK. IK. Start. 0809. 10K. Vref _ GND. 560. OE ALE. C B A D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0. PC5 PC4. 8255. PC2 PC1 PC0 PB7 PB6 PB5 PB4 PB3 PB2 PB1 PB0. 8255. Hình 7.2.2 Sơ đồ kết nối mạch chuyển đổi ADC 0809. Để thực hiện các việc chuyển đổi nhận dữ liệu từ ADC ta thực hiện các bước sau: • Khởi tạo 8255. • Chọn ngõ vào tương tự, ví dụ như chọn Ino bằng cách gửi giá trị 0000 = 00H ra 4 bit thaáp cuûa portc. • Chốt địa chỉ đồng thời kích xung clock bằng cách gửi giá trị 0001 = 01H ra 4 bit cao cuûa portc. • Trì hoãn trong khoảng thời gian 200µs để ADC thực hiện xong hoàn toàn việc chuyển đổi. • Nhận dữ liệu từ ADC vào port tương ứng. 3. Thiết Kế Bộ Nhớ: 3.1 Giải đa hợp các đường PA0 – PA7 của 8051: Khi sử dụng bộ nhớ ngoài, port0 không còn là một port I/0 thuần túy. Nó được kết hợp giữa bus địa chỉ A7 = A0 và bus dữ liệu D7 = D0 với tín hiệu ALE để chốt byte thất của bus địa chỉ khi bắt đầu mỗi chu kỳ bộ nhớ. Port2 được dùng cho byte cao của bus địa chỉ. Do đó cần phải giải đa hợp các đường này rời nhau.. Trang 71.

(72) Luaân vaên toát nghieäp. Hình 7.3.1 Sơ đồ kết nối giữa 8051 với IC chốt 74LS373 Tín hiệu ngõ vào E của IC 74LS373 là tín hiệu chốt khi E ở mức logic 1: dữ liệu đến ngõ vào D được đưa đến ngõ ra Q nếu tín hiệu ngõ vào thay đổi thì tín hiệu ngõ ra thay đổi. Khi E ở mức logic 0 dữ liệu ngõ vào không được đưa đến ngõ ra,dữ liệu xuất hiện ở ngõ ra Q chính là dữ liệu trước đó của D. Tại thời điểm này dữ liệu ngõ vào D thay đổi cũng không ảnh hưởng đến dữ liệu ngõ ra. Do đó tín hiệu ALE được lấy làm tín hiệu chốt đưa đến ngõ vào chốt E của IC chốt 74LS373. 3.2 Kết nối tổng quát Micsocontroller với bộ nhớ: Bộ nhớ có một vai trò quan trọng trong máy tính dùng để lưu trữ dữ liệu, là nơi để Misocontroller xử lý dữ liệu. Bộ nhớ của máy tính bao gồm các bộ nhớ ROM, RAM, chúng kết nối với nhau thông qua các bus: bus địa chỉ (Address bus), bus dữ liệu (Databus), bus điều khiển (Control bus). Add bus. Microcontroller. Memory IC. Memory IC Data bus. Control bus. Hình 7.3.2 Sơ đồ kết nối tổng quát giữa vi điều khiển với bộ nhớ • Hoạt động của Micsocontroller ghi dữ liệu vào bộ nhớ và đọc dữ liệu ra từ bộ nhớ. + Hoạt động ghi dữ liệu: Trang 72.

(73) Luaân vaên toát nghieäp Vi điều khiển tạo địa chỉ của ô nhớ cần lưu trữ dữ liệu, đặt địa chỉ này lên bus địa chæ. Vi điều khiển đặt dữ liệu lên bus dữ liệu. Vi điều khiển tác động đến tín hiệu điều khiển ghi ở bus điều khiển. IC nhớ sẽ giải mã địa chỉ này để xác định ô nhớ nào sẽ lưu trữ dữ liệu này. Dữ liệu trên bus sẽ được truyền vào ô nhớ đã được lựa chọn. + Hoạt động đọc dữ liệu: Vi điều khiển sẽ tạo ra một địa chỉ của ô nhớ cần đọc dữ liệu đặt địa chỉ này lên bus ñòa chæ. Vi điều khiển tác động đến tín hiệu điều khiển đọc ở bus điều khiển. IC nhớ sẽ giải mã địa chỉ này để xác định ô nhớ nào được lựa chọn lên bus dữ liệu để truyền vào vi điều khiển. 3.3 Trình tự thiết kế bộ nhớ: 8051 có khả năng mở rộng bộ nhớ đến 64 kbyte bộ nhớ chương trình và 64 kbyte bộ nhớ dữ liệu bên ngoài. Tuy nhiên để phù hợp với nhu cầu thiết kế và thi công đòi hỏi đơn giản. Vi mạch được sử dụng là EPROM 2764 và Ram 6264 các cổng vào ra dùng 8255 cũng được xem là vùng nhớ khi ở chế độ giao tiếp vào ra cũng tương tự như ROM và RAM, có 16 kbyte từ kbyte đầu tiên đến kbyte 16, và 16 kbyte vùng nhớ dành cho 2 IC 8255 như đã trình bày ở trên. Còn phần còn lại sẽ bỏ troáng. 3.3.1 Thiết kế bộ nhớ chương trình: Do EPROM trong yêu cầu sử dụng có dung lượng là 8 kbyte, nên IC này có 13 đường địa chỉ A12 − A0. Địa chỉ của ô nhớ đầu tiên là 00004 và địa chỉ của ô nhớ cuối là 1 FFFH. Như vậy nếu gắn EPROM vào vùng nhớ của vi điều khiển thì nó sẽ chiếm một vùng nhớ bắt đầu từ 00004 − 1 FFFH. Ta có bảng đồ nhớ như sau: IC A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 RO 0 0 0 0 0 0 0 0 0 M 0 0 0 1 1 1 1 1 1. A6 0. A5 0. 1. 1. A4 A3 A2 A1 A0 hex 0 0 0 0 0 000 0 1 1 1 1 1 1FF F. 3.3.2 Thiết kế bộ nhớ dữ liệu: Tương tự như ROM, RAM cũng có dung lượng 8 kbyte do phải thiết kế tiếp theo bộ nhớ ROM nên RAM. Có địa chỉ đầu là 2000H và địa chỉ cuối là 3 FFF. Ta có bản đồ nhớ của RAM như sau: IC A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 hex RA 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 200 M 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3FF F Trang 73.

(74) Luaân vaên toát nghieäp • Bảng đồ nhớ toàn mạch: IC RO M RA M 825 5 (I) 825 5 (II). A1. A1. A1. A1. A1. A1. 5. 4. 3. 2. 1. 0. A9. A7. A6. A5. A4. A3. A2. A1. A0. hex. 0 0 0 0 0 0. 0 0 0 0 1 1. 0 0 1 1 0 1. 0 1 0 1 0 1. 0 1 0 1 0 1. 0 1 0 1 0 1. 0 1 0 1 0 1. 0 1 0 1 0 1. 0 1 0 1 0 1. 0 1 0 1 0 1. 0 1 0 1 0 1. 0 1 0 1 0 1. 0 1 0 1 0 1. 0 1 0 1 0 1. 0 1 0 1 0 1. 0000 1FFF 2000 3FFF 4000 5FFF. 0 0. 1 1. 1 1. 0 1. 0 1. 0 1. 0 1. 0 1. 0 1. 0 1. 0 1. 0 1. 0 1. 0 1. 0 1. 6000 7FFF. Mỗi bộ nhớ đều có 8 kbyte để vi điều khiển ttruy xuất hết 8 kbyte này thì đòi hỏi phải kết nối 13 đường địa chỉ từ A12 đến A0 của vi điều khiển với 13 đường địa chỉ A12 − A0 của bộ nhớ. 8 đường dữ liệu D7 − D0 của vi điều khiển kết nối với 8 đường dữ liệu D7 − D0 của bộ nhớ. Đường tín hiệu điều khiển RDà được kết nối với ngõ vào OE của EPROM và RAM, đường WR\được kết nốiới ngõ vào WR\ của RAM. Đến đây vi điều khiển chỉ giao tiếp với bộ nhớ thông qua 3 bus: bus địa chỉ, bus dữ liệu và bus điều khiển. Nếu dựng lại ở đây thì khi vi điều khiển tạo ra một địa chỉ để truy xuất một ô nhớ thì cả ROM, và RAM đều nhận địa chỉ vì cùng gửi dữ liệu ra bus dữ liệu, khi đó dữ liệu vi điều khiển nhận vào không biết là của ô nhớ nào. Để vi điều khiển nhận đúng dữ liệu của ô nhớ cần truy xuất thì phải thiết kế thêm phần giaûi maõ ñòa chæ. 3.3.3 Thieát keá maïch giaûi maõ ñòa chæ: Mỗi mạch kết nối với Micsocontroller cần phải được vi điều khiển qui chiếu tới một cách chính xác. Khi thực hiện các thao tác ghi đọc thì điều đó có nghĩa là mỗi mạch nhớ phải được gán cho một vùng riêng biệt có địa chỉ chính xác nằm trong không gian địa chỉ tổng thể của bộ nhớ. Việc gán địa chỉ cụ thể cho mạch nhớ được thực hiện nhờ một xung chọn vỏ lấy từ mạch giải mã địa chỉ vùng nhớ. Về nguyên tắc một mạch giải mã địa chỉ thường có cấu tạo như sau:. Tín hieäu ñòa chæ. Maïch giaûi maõ ñòa chæ. Tín hieäu ñieàu khieån. CS1\ CS2\ CSn\. Hình 7.3.3.3a. Maïch giaûi maõ ñòa chæ toång quaùt. Trang 74.

(75) Luaân vaên toát nghieäp. Đầu vào của mạch giải mã là các tín hiệu địa chỉ và tín hiệu điều khiển. Các tín hiệu địa chỉ gồm có các bit địa chỉ có quan hệ nhất định với các tín hiệu chọn vỏ ở đầu ra. Dựa theo nguyên tắc giải mã như trên, ta thấy trong bảng đồ nhớ có 3 bit địa chỉ A15 A14 A13 có các trạng thái tương đương với các vùng nhớ của mỗi IC nhớ. IC nhớ thứ nhất tương đương với 0002, IC nhớ thứ hai có trạng thái 0012 … Từng trạng thái của 3 bit địa chỉ A15 A14 A13 sẽ cho phép từng bộ nhớ truy xuất. Khi bộ nhớ này được phép truy xuất thì bộ nhớ khác K0 được phép. Mỗi bộ nhớ có 1 ngõ vào cho phép CS\, khi ngõ vào CS\ ở mức 0 thì bộ nhớ đó được phép, khi ngõ vào CS\ ở mức 1 thì bộ nhớ đó k0 được phép. Các ngõ vào địa chỉ và dữ liệu ở trạng thái tổng trở cao. Do đó phải dùng IC giải mã 3 đường sang 8 đường để có thể điều khiển được 8 ngõ vào CS\. Sơ đồ mạch giải mã 3 đường sang 8 đường dùng IC 74LS138. A13 A14 A15. A B C. 74LS138. O0\ O1\ O2\ O3\ O4\ O5\ O6\ O7\. Đưa đến ngõ vào CS\của EFROM Đưa đến ngõ vào CS\của RAM Đưa đến ngõ vào CS\của 8255 (I) Đưa đến ngõ vào CS\của 8255 (II). Sơ đồ mạch kết nối giữa bộ nhớ với Microcontroller.. Hình 7.3.3.3.b. Sơ đồ kết nối giữa bộ nhớ với Microcontroller Trang 75.

(76) Luaân vaên toát nghieäp 4. Thieát Keá Boä Giao Tieáp: 4.1 Thieát keá baøn phím: 4.1.1 Nguyeân lyù chung: - Bàn phím là một thiết bị ngoại vi rất thông dụng trong các hệ thống vi xử lý, dùng để giao tiếp giữa người và máy, người sử dụng có thể gõ chương trình vào máy qua caùc phím. - Giao tiếp bàn phím sử dụng vi mạch giao tiếp song song 8255A ở vùng ô nhớ từ 4000 đến 8 FFF. Bàn phím không phải là một linh kiện điện tử mà nó là các công tắc nhấn, do đó bàn phím đòi hỏi có cấu trúc vững vàng, cũng như khả năng chịu lực toát. • Nguyeân taéc laøm vieäc cuûa baøn phím: - Các công tắc được tổ chức thành một ma trận giữa nhiều hàng nhiều cột. Các đường của cột được nối với một cổng ra của IC giao tiếp. Các đường của hàng được nối với cổng thứ 2 và qua một điện trở nối lên mức logic 1 (Vcc). Dùng một phần meàm tieán haønh queùt leân caùc phím, khi aán moät phím thì coù moät haøng moät coät ngaén mạch và phím này được chuyển đổi thành mã tương ứng thông qua phần mềm. Ưu điểm của loại bàn phím này là mạch đơn giản, độ linh hoạt cao. Tuy nhiên độ đáp ứng không cao. +5V. +5V. +5V. +5V. PA0. haøng 0. PA1. haøng 1. PA 2. haøng 2. 8235A Coät 7. Coät 2 Coät 1 Coät 0 haøng 7. PA7 PC 0 PC 1 PC 2 PC 7. Hình 7.4.a Sơ đồ mạch kết nối bàn phím Ngoài ra hệ giao tiếp bàn phím cũng có thể thiết kế theo nguyên tắc khác là: các công tắc được nối chung một đầu đưa lên mức logic 1 qua một điện trở, các đầu còn lại đưa qua mạch giải mã nhị phân. Khi một công tắc được nhấn ngõ ra của mạch giải mã sẽ xuất hiện một số nhị phân tương ứng. Dữ liệu này sẽ được gửi ra bus data của vi xử lý thông qua port I/0. Vi xử lý sẽ xử lý và thi hành công việc tương ứng. Nguyên tắc này tuy đơn giản, độ tin cậy cao nhưng cấu trúc phức tạp. Trang 76.

(77) Luaân vaên toát nghieäp. DATA BUS. Do trong mạch này chỉ sử dụng có 3 phím để điều khiển chương trình nên không dùng ma trận quét phím mà chỉ sử dụng nguyên tắc này.. GIAÛI MAÕ. Hình 7.4.b Sơ đồ tổ chức bàn phím 4.1.2 Cấu tạo và hoạt động của bàn phím hệ thống: Giao tiếp bàn phím dùng vi mạch giao tiếp 8255A ta sử dụng port B làm giao tiếp baøn phím.. Ở trạng thái bình thường (không ấn phím) giá trị của port C 8255A là 00H, khi có một phím nào được ấn thì giá trị của bit tương ứng lên mức cao và giá trị của port C đọc vào khác 00H và vi xử lý sẽ thực hiện chương trình tương ứng với phím đã ấn.. D0 : D7. Port A. Vi Xử Lý. 8255A. A0. A0. A1. A1. WR. WR. R. R Reset. CS Hình 7.4.c Maïch baøn phím cho heä thoáng. Trang 77. +5V.

(78) Luaân vaên toát nghieäp 4.2 Thieát keá maïch hieån thò: Trong hệ thống vi xử lý, bộ hiển thị đóng vai trò rất quan trọng: dùng để giao tiếp với máy tính và người sử dụng, cho phép người sử dụng quan sát, cảm nhận quá trình laøm vieäc cuûa heä thoáng. Ở đây bộ hiển thị chỉ có chức năng là hiển thị nhiệt độ ngoài ra không có chức năng khác. ..ể đơn giản được phần cứng thì chỉ cho phép nhiệt độ hiển thị từ 00C – 990C từ port 1 của vi điều khiển. Bộ hiển thị hằng Led 7 đoạn là loại được sử dụng phổ bieán.. Vcc. a. a. b. b. c. c. d. d. e. e. f. f. g. g. Hình 7.4.d . a: Bộ hiển thị Led 7 đoạn, b: Loại anode chung, c: Loại Cathod chung.. Hình 7.4.e Sơ đồ nguyên lý mạch hiển thị Led 7 đoạn 4.3 Thieát keá maïch giao tieáp coâng suaát:. Trang 78.

(79) Luaân vaên toát nghieäp -. Mạch giao tiếp công suất có nhiệm vụ nhận tín hiệu điều khiển từ hệ thống xuất ra port điều khiển thông qua 8255A để đóng mở tải công suất. Ở đây port A, port B và port C của 8255A sẽ xuất ra các tín hiệu điều khiển để đóng ngắt tải. Mạch công suất có rất nhiều dạng nhưng để có sự cách ly tuyệt đối về phương diện điện giữa ngõ vào và ngõ ra, nhóm đã sử dụng loại optotriac.Loại này sử dụng được nguồn xoay chiều công xuất lớn, có độ cách ly cao. Mạch gồm 1 diode phát quang (Led) một triac quang. Khi có dòng điện chạy qua môi trường taùc duïng leân triac quang laøm triac thoâng maïch.. TAÛI. Hình 7.4.f Sơ đồ kết nối mạch giao tiếp công suất Ñaëc tính cuûa OPTO. Aùp vaøo 4 – 39 VDC Aùp ra 230 VAC Doøng ra 10 A Neáu nhö taûi coù coâng suaát 500W thì doøng taûi laø I =. 520 = 2,3 A nhoû hôn 10A. 220. Với điều kiện này mạch sẽ hoạt động tốt. Hoạt động của mạch khi các bit ở port A, port B của 8255A xuất tín hiệu ở mức thấp, sẽ phân cực thuận cho transitor làm Led phát sáng, sẽ tác động làm triac dẫn, sẽ kích đưa dòng qua cấp cho tải. Ngược lại khi các bit ở port A, port B ở mức cao làm phân cực nghịch transitor, led tắt, triac ngưng dẫn do đó tải hở mạch.. Trang 79.

(80) Luaân vaên toát nghieäp IV. Sơ đồ nguyên lý và thuật giải chương trình: 1. Sơ đồ nguyên lý:. Trang 80.

(81) Luaân vaên toát nghieäp 2. Thuaät giaûi chöông trình: a. Giới thiệu: Hệ thống vi xử lý hiện nay được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực. Tuy nhiên để một hệ thống hoạt động được thì hệ thống đó phải có chương trình cụ thể cho nó hoạt động. Thật vậy trong phần ứng dụng này cũng cần phải có một chương trình để hoạt. Chương trình được trình bày như sau. b. Lưu đồ giải thuật cho chương trình: • Lưu đồ giải thuật cho chương trình chính: START Khởi tạo 8255. Kieåm tra phím aán. N. Y Y Goïi chöông trình aán phím N Phím”0”. Phím”1”. Y. Goïi chöông trình phím 1. Y. Goïi chöông trình phím 0. N END. • Lưu đồ giải thuật cho chương trình kiểm tra phím ấn:. Trang 81.

(82) Luaân vaên toát nghieäp Start. Sosaùnh(por tB)với#01h. Y. N N. Sosaùnh(por tB)với#02h Y Thực hiện chương trình phím “1”. Thực hiện chương trình phím “0”. END. • Lưu đồ giải thuật cho chương trình ấn phím “0”: Start Xuaát #00h ra port c1( I ) Xuaát #10h ra port c1( I ) Xuaát #00h ra port c1( I ) Delay 200µs Y. N. Xuaát #20h ra port c1( I ) Đọc nội dung từ port A1 (I ) Giaûi maõ hieån thò. END. Trang 82.

(83) Luaân vaên toát nghieäp • Lưu đồ giải thuật chương trình ấn phím “1”: Start Xuaát 00h ra portC1 (I) Xuaát 10h ra portC1 (I) Xuaát 00h ra portC1 (I) N. Delay 200µs. Y. Xuaát 20h ra portC1 (I) Đọc (protC1)I vào A. Xuaát 00h ra portA (II). (A)>. (A) so saùnh #14h. (A)<. (A)=. Goïi chuông hieån thò. trình. END. Trang 83. Xuaát 00h ra portB (II).

(84) Luaân vaên toát nghieäp c. Chương trình đo và khống chế nhiệt độ phòng: ; Chương trình khởi tạo 8255 X2: MOV DPTR, # 4003 H MOV A , # 92 H MOV X @ DPTR, A MOV DPTR, # 6003 H MOV A, # 89 H MOV X @ DPTR, A ; Chöông trình kieåm tra phím aán MOV RO , # 01 H MOV DPTR, # 4001 H MOV X A, @ DPTR ANL A, RO JMZ X1 MOV RO , # 02 H MOV DPTR, # 4001 H MOV X A, @ DPTR ANL A, RO JZ X2 ; Chöông trình khi aán phím “1” X3: MOV A, #4002H MOV A,#00H MOVX @DPTR,A MOV X @DPTR, # 4002 H MOV A, # 10 H MOV X @ DPTR, A MOV DPTR, # 4002 H MOV A, # 00 H MOV X @ DPTR, A LCALL Dlay 0.2 giaây MOV DPTR, # 4002 H MOV A, # 20 H MOV X @ DPTR, A MOV DPTR, # 4000 H MOV X A, @ DPTR CJNE A, # 14H , HOT MOV DPTR, # 00D0 H MOV A,@ A + DPTR MOV 90 H , A LCa delay 1-1 MOV 90 H, # 00 H LCa delay 1-1 Trang 84.

(85) Luaân vaên toát nghieäp LJMP X3 HOT: JC COOL MOV DPTR, # 6000 H MOV A, # 00 H MOV X @ DPTR, A LJMP X3 COOL:MOV DPTR, # 6001 H MOV A, # 00 H MOV X @ DPTR, A LJMP X3 ; Chöông trình khi aán phím “0” X1: MOV DPTR, # 4002 H MOV A,# 00 H MOV X @ DPTR,A MOV DPTR, # 4002 H MOV A, # 10 H MOV X @ DPTR, A MOV DPTR, # 4002 H MOV A, # 00 H MOV X @ DPTR, A LCALL delay 0.2 giaây MOV DPTR, # 4002 H MOV A, # 20 H MOV X @ DPTR, A MOV DPTR, # 4000 H MOV X A, @ DPTR MOV DPTR, # 00D0 H MOV C A, @ A + DPTR MOV 90 H, A LJMP X1 ; Chöông trình delay 0.2 giaây push 00H push 82H push 83H MOV R7, # OC8 Y1: DJNZ R7, Y1 pop 83H pop 82H pop 00H RET ; Chöông trình delay 1-1 push 00H Trang 85.

(86) Luaân vaên toát nghieäp push 82H push 83H MOV R7, # 10H Y4: MOV R6, # OFF h Y3: MOV R5, # OFF h Y2: DJNZ R5, Y2 DJNZ R6, Y3 DJNZ R7, Y4 pop 83H pop 82H pop 00H RET. Chương trình hiển thị cho EPROM từ 0oC – 99oC xem phụ lục 2 d. Giaûi thích chöông trình: Trong chương trình này sử dụng 2 IC 8255A. Với 8255 thứ nhất có địa chỉ từ 4000, trong đó port A nhận dữ liệu từ 8 đường data cuûa ADC. PB0, PB1: laøm caùc phím aán ñieàu khieån. PC0, PC1, PC2, PC4, PC5: duøng laøm tín hieäu ñieàu khieån cho ADC. Với 8255 thứ hai có địa chỉ từ 6000 dùng để xuất tín hiệu điều khiển thiết bị đóng ngaét. - Đầu tiên khởi tạo 8255 bằng cách gởi giá trị 92H ra thanh ghi điều khiển của 8255I. Có địa chỉ 4003H và gửi giá trị 89H ra thanh ghi điều khiển của 8255II có địa chæ 6003H, thoâng qua thanh ghi A. - Sau đó, kiểm tra chương trình ấn phím. Nạp giá 01H vào thành ghi R0, đọc nội dung từ PB của 8255I ghi A AND với nội dung trong thanh ghi R0. • Nếu phép AND = 1 thì bt Zero = 0 và chương thực hiện tại X1 tức là phím “o” bị tác động. • Nếu phép AND = 0 thì bit Zero = 1 và chương trình sẽ thực hiện tiếp theo, là nạp giá trị 02H vào R0 đồng thời đọc nội dung từ PB vào thanh ghi A, dùng phép AND, AND nội dung trong A với nội dung trong R0, tương tự: • Nếu phép AND = 0 thì chương trình quay lại từ đầu. • Nếu phép AND = 1 thì bit Zero = 0 tức là phím “1” bị tác động và chương trình thực hiện tại X3. - Khi phím “1” bị tác động và chương trình thực hiện tại X3. Đầu tiên, nạp giá trị 00H vào thanh ghi A và chuyển nội dung trong thanh ghi A ra địa chỉ 4002 của port C để chọn ngõ vào tương tự là INO. Kế tiếp nạp giá trị 10H vào A, chuyển nội dung trong A ra địa chỉ 4002 của port C, để đưa chân Start của ADC lên mức 1. Nạp 00H vào A và đưa nội dung trong A ra địa chỉ 4002 để đưa Start xuống mức 0 tạo thành một xung Clock. Sau đó gọi chương trình delay 200µs để bộ ADC thực hiện chuyển đổi.. Trang 86.

(87) Luaân vaên toát nghieäp Nạp giá trị 20H vào A, chuyển nội dung chứa trong A ra địa chỉ 4002 để Pc5 của 8255I lên mức 1 và đọc dữ liệu từ PA có địa chỉ 4000 vào thanh ghi A. So sánh nội dung trong A với giá trị 14H: Nếu bằng nhau thì nạp giá trị 00D0H vào DPTR, sau đó lấy nội dung của ô nhớ có địa chỉ chứa trong A cộng với trong DPTR chuyển vào A. Lấy nội dung trong A chuyển ra port 1 của vi điều khiển để hiển thị. Nếu nội dung trong A lớn hơn thì nhảy đến nhãn HOT và nạp giá trị 00H vào A, sau đó chuyển nội dung chứa trong ra port A của 8255II có địa chỉ là 6000H để điều khiển thiết bị đóng mạch. Nếu nội dung trong A nhỏ hơn thì nhảy đến nhãn COOL và nạp giá trị 00H vào A, sau đó chuyển nội dung trong A ra port B của 8255II có địa chỉ 6001H để điều khiển thiết bị đóng mạch. - Khi phím “0” bị tác động và chương trình thực hiện tại X1: Nạp giá trị 4002H vào DPTR, và 00H vào thanh ghi A, sau đó chuyển nội dung trong A, vào ô nhớ có địa chỉ chứa trong DPTR để chọn ngõ vào tương tự INO. Nạp giá trị 10H vào A, chuyển nội dung trong vào ô nhớ có địa chỉ chứa trong DPTR, để choát ñòa chæ ngoõ vaøo vaø ñöa chaân Start leân 1. Naïp giaù trò 00H vaøo A. - Chuyển nội dung trong A vào ô nhớ có địa chỉ chứa trong DPTR, để đưa chân START xuống mức 0 và gọi chương trình delay 200 µs để thực hiện chuyển đổi. Sau khi chuyển đổi xong, nạp giá trị 20H vào thanh ghi A, chuyển nội dung trong vào ô nhớ có địa chỉ chứa trong DPTR, để cho phép ADC xuất dữ liệu ra đường dữ liệu. Nạp giá trị 4000H vào DPTR, sau đó lấy nội dung của ô nhớ có địa chỉ chứa trong DPTR chuyển vào thanh ghi A (tức đọc dữ liệu từ ADC vào A). Nạp giá trị 00D0H vào DPTR, lấy nội dung ô nhớ có địa chỉ chứa trong A + DPTR chuyển vào A, đồng thời lấy nội dung trong A chuyển ra post 1 của vi điều khiển có địa chỉ là 90H. Sau đó quay lại nhãn X1. V. THI COÂNG: - Sau khi đã tính toán thiết kế trên cơ sở lý thuyết, nhóm chúng em tiến hành thi công hệ thống. Công việc thi công được thực hiện qua các bước sau: 1. Thieát keá maïch in: Vì cấu trúc của mạch khá phức tạp, nhiều đường kết nối, nên chúng sử dụng mạch in hai lớp để thi công. Để thiết kế mạch in đã dùng phần mềm vẽ mạch chuyên dùng EAGLE để thiết kế. 2. Chuaån bò: Trong thời gian chờ gia công mạch in giải quyết các vấn đề sau: Laäp baûng lieät keâ vaø mua linh kieän. Thiết kế hộp đựng mach điều khiển Lắp thử một số mạch trên testboard để kiểm tra một số linh kiện trong hệ thống. Vieát vaø naïp chöông trình ñieàu khieån vaøo EBROM. 3. Laép raùp linh kieän vaø kieåm tra.. Trang 87.

(88) Luaân vaên toát nghieäp Để đảm bảo không gặp sự cố khi lắp ráp toàn bộ linh kiện lên mạch in, nhóm chọn phương pháp lắp và kiểm tra từng bộ phận, sau khi bộ phận đó hoạt động tốt rồi mới tiến hành lắp ráp bộ phận kế tiếp. 4. Sơ đồ mạch in:. Trang 88.

(89) Luaân vaên toát nghieäp. Sơ đồ mạch in. Trang 89.

(90) Luaân vaên toát nghieäp 5. Sơ đồ bố trí linh kiện. Trang 90.

(91) Luaân vaên toát nghieäp. CHÖÔNG KEÁT LUAÄN Sau gần mười tuần thực hiện với nhiều cố gắng và nổ lực của bản thân cùng với sự tận tình hướng dẫn của thầy Lê Thanh Đạo, tập luận văn này đã hòan thành đúng thời gian qui định theo yêu cầu đặt ra là thiết kế một mạch đo và khống chế nhiệt độ phòng dùng vi điều khiển. Để thực hiện được yêu cầu trên chúng em đã nghiên cứu, tìm hiểu những vấn đế về vi điều khiển, vi xử lí, các phương pháp đo nhiệt độ, các phương pháp chuyển đổi từ tương tự sang sồ và các vấn đề khác có liên quan đến đề tài. Nội dung chính của đề tài này bao gồm những phần chính sau: *Phần kiến thức. -Khaûo saùt boä vi ñieàu khieån 8051/8031.. -Khảo sát IC giai tiếp ngoại vi 8255A.. naøy.. -Khảo sát các bộ nhớ thông dụng . -Các phương pháp chuyển đổi từ tương tự sang số. -Hệ thống đo nhiệt độ và các phương pháp đo nhiệt độ. *Phaàn thieát keá thi coâng . -Xây dựng sơ đồ khối toàn mạch . -Xây dưng lưu đồ giải thuật . -Vieát chöông trình. -Thi coâng laép raùp vaø kieåm tra. Trên đây là những nội dung mà nhóm đã thực hiện được trong tập luận văn. Theo nhận định chủ quan của nhóm thực hiên thì tập luận văn này đã trình bày tương đối đầy đủ các nội dung, những kiến thức liên quan, giải quyết đươcï những yeâu caøu ñaët ra. Tuy nhiên do thời gian cũng như trình độ chuyên môn có hạn vẫn còn nhiều thiếu sót . Ở đây chỉ giải quyết được các yêu cầøu là : đo nhiệt độ từ 0oc đến 99oc và chỉ khống chế được ở một mức nhiệt độï cố định, đây là một mặt hạn chế của đề tài naøy. Để đề tài này thêm phong phú và tăng hiệu quả sử dụng thì cần đáp ứng được những yêu cầu sau: -Khống chế được ở nhiều mức nhiệt độ khác nhau. -Có thể điềuá chỉnh được ở nhiều mức nhiệt độ cầùn khống chế. -Có thể giao tiếp vơí máy tính để điều khiển khống chế nhiệt độ. Đó là nhũng yêu cầu mà nhóm chưa có điều kiện thực hiện, Mong rằng đề tài này sẽ được các bạn sinh viên khoá sau tiếp tục thực hiện những yêu cầu trên và khắc phục được những hạn chế của đề tài này, để tạo ra một sản phẩm có chất lượng cao phục vụ cho sản xuất và đời sống xã hội.. Trang 91.

(92) Luaân vaên toát nghieäp Sau cùng một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Thanh Đạo cùng qúi thầy cô khoa điện đã tận tình hướùøng dẫn và dẫn dắt chúng em trong suốt những năm học vừa qua.. Xin chân thành cảm ơn các bạn sinh viên đã đóng góp những ý kiến quí báo để đề tài này hoàn thành tốt đẹp.. Trang 92.

(93) Luaân vaên toát nghieäp. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 1.Kyõ thuaät vi ñieàu khieån-Leâ vaên Doanh -Phaïm Khaéc Chöông-NXB khoa hoïc kyõ thuaät. 2. Đo lường và đièu khiển bằng máy tính –Ngô Diên Tập-NXB khoa học kỹ thuaät 3.Giáo trình vi mạch số-Nguyễn Hữu Phương-Trường ĐH KH Tự Nhiên TP HCM 4.The 8051 Microcontroller –University of Guelph-I.SCOTT MACKENZIE. 5.Digital Systems Principles andApplications-RONALD J. TOCCI. 6. Microcomputer for engineer and Scientists-Glenn A. Gibson,Ya Cheng Liu. 7.Electronics Course III :Modules In Micro –Electronics-Deutsche Gesellschaft-fur Technische-Zusammenarbeit(GTZ)Gmbh. 8. The TTL Data book:for Design Engineer,Texas Instrumebts.. Trang 93.

(94)

Vi dieu khien trong khong che nhiet do

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về