Tài liệu luận văn Điện năng kế điện tử giao tiếp máy tính, chương 1 doc

Chương 1: VI ĐIỀU KHIỂN 8951
I . MÔ TẢ CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA VI ĐIỀU
KHIỂN 8951.
1/ Giới thiệu họ MCS51:
MCS51 là một họ IC vi điều khiển (Microcontroller ) do hãng
Intel sản xuất. Các IC tiêu biểu cho họ MCS51 là
8051 và 8031.
Đặc biệt, vi điều khiển
8951 được sản xuất gần đây mang các
đặc điểm sau:
 4 Kbytes EEPROM.
 128 bytes RAM.
 4 ports I/O (Input/Output).
 2 bộ đònh thời (timer) 16 bits.
 Giao tiếp nối tiếp.
 64 Kbytes không gian bộ nhớ chương trình mở rộng.
 64 Kbytes không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng.
 Một bộ xử lí luận lí (thao tác trên các bit đơn).
 210 bits được đòa chỉ hóa.
 Bộ nhân chia 4 s.
2/ Sơ lược về các chân của 8951:
C 8951 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất
nhập. Trong đó có 24 chân có công dụng kép, mỗi đường có thể
hoạt động như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc
là thành phần của bus dữ liệu và bus đòa chỉ.
2.1/ Hệ thống giao tiếp port:
a/ Port 0:
Port 0 là một port hai chức năng trên các chân 32 – 39. Trong
các thiết kế cỡ nhỏ (không dùng bộ nhớ mở rộng) nó có chức
năng như các đường I/O. Đối với các thiết kế lớn với bộ nhớ
mở rộng, nó được hợp kênh giữa bus dữ liệu và byte thấp của

bus đòa chỉ.
b/ Port 1:
Port 1 là một port I/O trên các chân 1 – 8. Các chân được kí
hiệu:
P1.0 ; P1.1 ; P1.2 … có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bò
ngoài nếu cần. Port 1 không có chức năng khác, vì vậy chúng
chỉ được dùng cho giao tiếp với các thiết bò ngoài.
c/ Port 2:
Port 2 là một port công dụng kép trên các chân 21 – 28 được
dùng như các đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus đòa chỉ
đối với các thiết kế dùng bộ nhớ mở rộng.
d/ Port 3:
Port 3 là một port công dụng kép trên các chân 10 – 17. Các
chân của port này có nhiều chức năng, các công dụng chuyển
đổi có liên hệ với các đặc tính đặc biệt của 8951 như ở bảng
sau:
Bit Tên Chức năng chuyển đổi
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7
RXD
TXD
INT0\
INT1\
T0

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
Ngõ vào của
Timer/counter 0
Ngõ vào của
Timer/counter 1
Xung ghi bộ nhớ dữ liệu
ngoài
Xung đọc bộ nhớ dữ liệu
ngoài
2.2/ Các tín hiệu điều khiển:
C 8951 có 4 tín hiệu điều khiển:
a/ PSEN\ (Program Store Enable):
PSEN\
là tín hiệu ra trên chân 29. Nó là tín hiệu điều khiển
cho phép bộ nhớ chương trình mở rộng,
PSEN\ thường được
nối đến chân OE (Output Enable) của một EPROM để cho
phép đọc các byte mã lệnh.
PSEN\ sẽ ở mức thấp trong thời gian lấy lệnh. Các mã nhò
phân của chương trình được đọc từ EPROM qua bus dữ liệu và
được chốt vào thanh ghi lệnh của
8951 để giải mã lệnh. Nếu

thi hành chương trình trong ROM nội (
8951) thì PSEN\ sẽ ở
mức thụ động (mức cao).
b/ ALE (Address Latch Enable):
Tín hiệu ra ALE trên chân 30 tương hợp với các thiết bò làm
việc với các vi xử lí 8085, 8088, 8086.
C 8951 dùng ALE một cách tương tự cho việc giải kênh các
bus đòa chỉ và dữ liệu.
Khi port 0 được dùng trong chế độ chuyển đổi: vừa là bus dữ
liệu vừa là byte thấp của bus đòa chỉ,
ALE là tín hiệu để chốt
byte thấp đòa chỉ vào một thanh ghi bên ngoài trong nửa đầu
chu kì bộ nhớ. Sau đó, các đường port 0 dùng để xuất nhập dữ
liệu trong nửa sau của chu kì 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 làm nguồn xung nhòp cho
các phần khác của hệ thống. Nếu xung nhòp trên
8951 là 12
Mhz thì
ALE có tần số 2 Mhz. Chỉ ngoại trừ khi thi hành lệnh
MOVX, một xung ALE sẽ bò mất. Trong trường hợp là
8051
thì chân này cũng được làm ngõ vào cho xung lập trình cho
EPROM trong chip.
c/ 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,
8951 thi hành
chương trình từ ROM nội trong khoảng đòa 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 8031 không
có bộ nhớ chương trình trên chip. Nếu
EA\ được nối mức thấp
thì bộ nhớ chương trình bên trong
8951 sẽ bò cấm và chương
trình chỉ được thi hành từ EPROM mở rộng.
Người ta còn dùng
EA\ làm chân cấp điện áp 21V khi lập
trình cho EEPROM trong
8051.
d/ RST (Reset):
Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của 8951. Khi tín hiệu
này được đưa lên mức cao (trong ít nhất 2 chu kì máy), các
thanh ghi bên trong
8951 được tải những giá trò thích hợp để
khởi động hệ thống.
e/ Các ngõ vào bộ dao động trên chip:
Như đã thấy trong các hình trên, 8951 có một bộ dao động
trên chip. Nó thường được nối với một thạch anh giữa hai chân
18 và 19. Các tụ giữ cũng cần thiết như đã vẽ. Tần số thạch
anh thông thường là 12 Mhz.
f/ Các chân nguồn:
8951
hoạt động với nguồn đơn +5V. Vcc được nối vào chân
40 và Vss (GND) được nối vào chân 20.
3/ Tổ chức bộ nhớ:
3.1/ Khảo sát tổ chức bộ nhớ 8951:
C 8951 có bộ nhớ được tổ chức theo cấu trúc Harvard : có

những vùng bộ nhớ riêng biệt cho chương trình và dữ liệu.
Như đã nói ở trên, cả chương trình và dữ liệu có thể ở bên
trong (
8951); dù vậy chúng có thể được mở rộng bằng 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 (
8951) và RAM trên chip
bao gồm nhiều thành phần: Phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ
đòa chỉ hóa từng bit, các bank thanh ghi và các thanh ghi chức
năng đặc biệt.
FFFF
FFFF
F
F

00

0000
Bộ nhớ
chương
trình
được chọn
qua PSEN\


0000
Bộ nhớ
dữ liệu
được chọn

qua WR\
và RD\
Bộ nhớ trên chip Bộ nhớ mở
rộng


Tóm tắt các vùng bộ nhớ của 8951.
Hai đặc tính cần lưu ý là:
 Các thanh ghi và các port xuất nhập đã được xếp trong bộ
nhớ và có thể được truy xuất trực tiếp giống như các đòa
chỉ bộ nhớ khác.
 Ngăn xếp bên trong RAM nội nhỏ hơn so với RAM ngoài so
với bộ xử lí khác.
3.2/ Chi tiết về bộ nhớ RAM trên chip:
Như sẽ thấy trong hình sau, RAM bên trong 8951 được phân
chia thành các bank thanh ghi (00H – 1FH), RAM đòa chỉ hóa
bit (20H – 2FH), RAM đa dụng (30H – 7FH) và các thanh ghi
chức năng đặc biệt trong khoảng (80H – FFH).
 RAM đa dụng: