tài liệu hướng dẫn thí nghiệm kỹ thuật vi xử lý

TR NG Đ I H C NỌNG NGHI P HÀ N I KHOA C B MỌN T ĐI N Đ NG HịA *********o O o********* TÀI LI U H NG DẪN THệ NGHI M KỸ THU T VI X HÀ N I ậ 2018 Lụ BÀI THI T K VÀ MỌ PHỎNG M CH ĐI N T -S B NG PH N M M PROTEUS D NG PH N M M KEIL C L P TRÌNH VI ĐI U KHI N 89C51 I M c đích Bài trang bị cho sinh viên số phần mềm thiết kế, mô code lĩnh vực vi xử lý, vi điều khiển Hai phần mềm giới thiệu Proteus Keil C Vi điều khiển sử dụng nội dung thực hành 89C51 II Tóm t t lỦ thuy t 2.2 S d ng ph n m m Keil C l p trình vi u n Bước 1: Khởi động phần mềm Keil C, giao diện sau: Hình 1.7 Bước 2: Mở New project: Hình 1.8 Đặt tên lưu Project mới: Bước 3: Lựa chọn vi điều khiển sử dụng: Ví dụ chọn vi điều khiển AT89C51 hãng Atmel B c 4: Mở New File Save New file với đuôi c s/.scr/.a tùy vào ngôn ngữ sử dụng để lập trình C hay Assembly Add file vào project thực hiện: Chọn loại file nguồn (đuôi c viết C đuôi s/.src/.a viết Assembly)  click vào file muốn Add  click button Add Newfile xuất project viết chương trình Bước 5: Viết chương trình Bước 6: Biên dịch sang File hex Các File nguồn viết ngôn ngữ C hay Assembly phải biên dịch sang file có hex vi xử lý hiểu thực thi chương trình Q trình thực sau: - Chọn Option for Target  cửa sổ Option for Target xuất  chọn mục Output  click vào mục Create hex file hinh  OK  chọn Build target để biên dịch chương trình Khi chương trình khơng có lỗi File hex tạo lưu thư mục chứa project thực Trong trường hợp chương trình có lỗi, trình biên dịch báo lỗi  Quay lại bước để tìm sửa lỗi  Biên dịch lại III N i dung th c hƠnh: Sử dụng phần mềm Proteus thiết kế sơ đồ mơ hình sau: Sử dụng phần mềm KeilC tạo project mới, sau viết lại đoạn chương trình sau, biên dịch nạp vào vi điều khiển file mô trên: Đoạn chương trình 1: ORG 0000h Main: JNB P1.0,ON JB P1.0, TAT ON: CLR P0.0 CLR P0.1 Ret TAT: SETB P0.0 SETB P0.1 Ret end Main Đoạn chương trình 2:Tạo xung nhấp nháy LED D1 ORG 0000h MOV P0,#0FFh Repeat: CLR P0.0 MOV R0,#200 MOV R3,#200 LCALL DELAY MOV P3,R0 SETB P0.0 LCALL DELAY SJMP Repeat DELAY:MOV R0,#200 LOOP: DJNZ R0, LOOP RET end BÀI TH C HÀNH S T P L NH C A AT89C51 VÀ PORT XU T NH P I Tóm t t lỦ thuy t 2.1 Gi i thi u vi u n 89C51 a Đặc m chung - 4kByte nhớ FLASH ROM bên dùng để lưu chương trình điều khiển Độ bền: 1000 chu kỳ viết/ xóa - 128 bytes RAM nội - Có 32 đường xuất nhập bit - Có Timer/Counter 16 bit - Có nguồn ngắt b C u trúc c Các Port xu t/ nh p c a vi u n 89C51: Port Có chức năng: - Khi dùng nhớ bên trong: P0 làm đường xuất nhập - Khi dùng nhớ bên ngoài: P0 làm bus địa liệu thấp (AD7 – AD0) Port Chỉ có chức làm đường xuất nhập Port Có nhiều chức (Xem bảng 2.1) Sơ đồ chân AT89C51 Port Có chức năng: -Khi dùng nhớ bên trong: P0 làm đường xuất nhập -Khi dùng nhớ bên ngoài: P0 làm bus địa liệu cao (AD15 – AD8) - Port dùng làm Port xuất nhập cần phải sử dụng điện trở kéo lên bên ngồi Port0 hình H.2.2 Hình H.2.2 Điện trở kéo lên Port - Port P1, P2, P3 cấu hình làm port xuất nhập mà khơng cần dùng điện trở kéo lên bên tích hợp sẵn điện trở - Port P0, P2, P3 ngồi chức làm Port xuất nhập cịn có thêm chức khác Chức chân PORT 3: • PORT giữ vai trị Port xuất nhập thơng thường • Các chức khác: Chức chân khác vi điều khiển: • Chân RST(Chân 9): - Reset vi điều khiển điện áp mức cao - Quá trình Reset thực điện áp mức cao trì hai chu kỳ máy - Sơ đồ nối chân Reset: • Chân XTAL1 XTAL2 : dùng để tạo tần số làm việc cho vi điều khiển Có phương pháp tạo tần số làm việc cho vi điều khiển: Phương pháp 1: Dùng tạo dao động tích hợp bên vi điều khiển  Cần nối thêm dao động thạch anh cộng hưởng sứ tụ khác hình Chú ý: + Tụ thạch anh chọn từ 3-24MHz + Các tụ C1, C2 chọn sau: C1, C2 = 30 pF±10pF dùng dao động thạch anh C1,C2 = 40pF±10pF dùng cộng hưởng sứ Phương pháp 2: Dùng tạo dao động bên ngồi: Tín hiệu dao động đưa vào chân XTAL1; chân XTAL2 không sử dụng  Chân Vcc (40) nối lên nguồn 5V chân GND (20) nối mass  Chân : - Chức tín hiệu ngõ cho phép đọc nhớ chương trình mở rộng thường nối với chân nhớ EPROM bên cho phép đọc mã lệnh - Tích cực mức thấp - Chỉ dùng có sử dụng thêm nhớ bên ngồi, khơng có giao tiếp với nhớ ngồi bỏ trống : Xác định chương trình vi điều khiển thực thi Cụ thể:  Chân - Khi nối với mức logic 1(+5V): vi điều khiển thực thi chương trình nhớ nội - Khi nối với mức logic (0V) : Vi điều khiển thực thi chương trình nhớ ngoại  ALE/PROG (Address Latch Enable/Program): - Chốt byte thấp Bus địa thực truy xuất vào nhớ - Cấp xung clock cho phần cứng khác hệ thống( =1/6 xung dao động thạch anh) - Nhận xung từ bên ngồi chế độ lập trình song song lưu vào nhớ Flash ROM d Tổ chức b nh : AT89C51 có nhớ nội bên (Internal memory) giao tiếp với nhớ bên ngồi nhớ bên khơng đủ khả lưu giữ chương trình Bộ nhớ nội AT89C51có kiến trúc kiểu Harvard gồm: - Một nhớ chương trình (Flash Rom): có dung lượng 4Kbyte cho phép xóa lập trình lại xung điện - Một nhớ liệu (RAM) có dung lượng 128 byte Bộ nhớ RAM nội Gồm 128 byte chia thành vùng: - Vùng bank ghi có địa từ 00H đến 1FH Được chia thành bank: Register bank  register Bank Mỗi bank ghi gồm ghi: Ký hiệu từ R0  R7 Chức năng: Nếu hệ thống có nhiều chương trình chương trình phải sử dụng ghi để xử lý liệu bank sử dụng để lưu trữ liệu chương trình  liệu chương trình khơng bị liệu chương trình khác xử lý Truy xuất đến vùng nhớ bank ghi: + Truy xuất qua địa ghi: Truy xuất bank chọn không chọn + Chọn bank sử dụng truy xuất qua ghi R0  R7 Bank chọn bit RS0, RS1 ghi trạng thái chương trình PSW qui định RS1 RS0 0 1 1 Bank - RAM truy xuất bit có địa từ 20H đến 2FH Kích thước: Gồm 16byte nhớ tương ứng với 128 bit Các byte nhớ có địa từ 20H  2FH Các bit ô nhớ định địa từ 0078 Truy xuất: Cho phép truy xuất bit truy xuất byte Chức năng: Dùng lưu trữ liệu phải xử lý bit - Vùng RAM đa dụng: Gồm 80 byte có địa từ 30H đến 7FH, cho phép truy xuất trực tiếp, gián tiếp Mọi địa vùng RAM đa dụng truy xuất tự dùng kiểu định địa trực tiếp gián tiếp e Các ghi chức đặc bi t T p l nh c a AT89C51 Lệnh AT89C51 có độ dài 8bit, tương ứng có 256 câu lệnh, chia thành nhóm sau: • • • • • Nhóm lệnh di chuyển liệu Nhóm lệnh số học Nhóm lệnh logic Nhóm lệnh nhảy Nhóm lệnh xử lý bit Chi tiết lệnh tham khảo Phụ lục II N i dung th c hƠnh: Sử dụng file sodomophong có Hãy thực cơng việc sau: Sử dụng lệnh nhảy lặp viết chương trình để led chân P0.0 nhấp nháy Viết chương trình để Led Port sáng xen kẽ nhau: led 1,3,5,7 sáng – 2,4,6,8 tắt ngược lại Quá trình lặp lặp lại Viết chương trình để led Port sáng từ 1-8 Q trình lặp lại khơng ngừng BÀI GIAO TI P VI ĐI U KHI N V I LED7 THANH I.Tóm t t lỦ thuy t Gi i thi u v Led Hình 3.1 Led đoạn Led gồm loại: loại có anot chung loại có catot chung, thực chất đèn led nối với sau: a) Loại nối anot chung b) Loại nối catot chung Hình 3.2 Phân loại Led đoạn Đ i v i lo i có anot chung, chân COM phải đưa lên mức logic muốn led sáng phải đặt chân tương ứng từ a-f xuống mức thấp Ví dụ: Muốn hiển thị số Led đoạn có anot chung, led a – f – g – c – d phải sáng Để thực điều chân a – f – g – c – d phải đặt mức logic Do ta có mã hiển thị số sau: S dp g f e d c b a Mã hex 0 0 92h Tương tự số khác Đ i v i Led7 có catot chung ta làm ngược lại, chân COM đặt mức muốn led sáng phải đặt chân tương ứng với Led lên mức cao Ví dụ muốn hiển thị số led có catot chung, ta phải đặt chân a – f – g – c – de lên mức cao Tương ứng có mã hiển thị sau: S dp g f e d c b a Mã hex 1 1 1 7Dh Bảng 3.1 Bảng mã hiển thị Led có anot chung: Bảng 3.2 Bảng mã hiển thị Led có catot chung: Hi n th nhi u Led đo n: Trong ứng dụng thực tế thường phải sử dụng nhiều Led đoạn để hiển thị số liệu, Led đoạn địi hỏi phải có đường liệu, số port xuất nhập vi xử lý có hạn Để tiết kiệm đường truyền liệu vi xử lý người ta thường sử dụng Port truyền liệu chung cho tất led (Hình 3.3, Hình 3.4) Điều làm xuất vấn đề làm để gửi xác liệu cần hiển thị đến led Có hai phương pháp phổ biến sử dụng phương pháp quét Led phương pháp chốt led a Ph ng pháp quét Led: Phương pháp dựa tượng lưu ảnh võng mạc, tức hình ảnh xuất tối thiểu 24 lần/s tạo cho người quan sát cảm giác hình ảnh liên tục Khi nhiều led dùng chung đường liệu Hình 3.3, liệu từ vi xử lý đồng thời gửi đến tất Led, ta khơng thể để Led sáng lúc Tại thời điểm có led sáng, led cịn lại tắt Sau thời gian trì, Led tắt Led sáng Do tượng lưu ảnh mắt nên người quan sát nhìn thấy led hiển thị đồng thời với số khác Quá trình quét LED hiển thị sau: Bật led sáng – Hiển thị liệu  Trễ  Tắt Led xóa liệu Việc lựa chọn Led sáng/tắt thực cách đóng mở Tranzitor (xem Hình 3.3) Thơng thường chọn tần số sáng/tối cho led 25Hz (Tức led hiển thị 25 lần/s) Hình 3.3 Phương pháp quét Led Do tính thời gian trì cho led sáng sau: Giả sử có n Led cần hiển thị -Tần số cho chu kỳ quét n led = 25hz X n -Thời gian trì cho lần sáng led = 1/Tần số chu kỳ quét led Phương pháp tiện dụng phần cứng lẫn phần mềm, nhiên số lượng led nhiều thời gian sáng trung bình dành cho led giảm Điều kéo theo led suy giảm độ sáng Mặt khác phải tích hợp thêm IC giải mã, nhiều việc phát sinh cho thiết kế mạch lẫn lập trình Phương pháp ứng dụng cho hiển thị thơng tin ít, khoảng 20 led bảy đoạn trở xuống thông tin nhiều bảng tỉ giá ngoại tệ cần vài trăm led khơng b Ph ng pháp ch t Led: Vẫn chia sẻ bus liệu cho tất led phương pháp quét , đồng thời led có chân A (hoặc C) chung nối sẵn lên nguồn (hoặc đất) nghĩa Led lúc sẵn sàng hiển thị Mỗi led bảy đoạn kết hợp với IC chốt, vi xử lý điều khiển chốt liệu cho xác Dữ liệu cho led đưa lên Bus, ứng với liệu led IC chốt led chốt liệu lại, động tác vi xử lý thực Sau lượt liệu xuất đầy đủ tất led bảy đoạn, kể từ vi xử lý khơng cần cơng hiển thị nữa, led sáng liên tục khơng phương pháp qt Như hình ảnh phương pháp chốt sáng không nhấp nháy Hạn chế phương pháp tốn nhiều IC chốt, mạch điều khiển chốt phức tạp (có thể dùng IC giải mã 74138, 74154 phương pháp quét) II N i dung thí nghi m Hãy viết chương trình đếm số xung đưa vào chân P1.0 hiển thị lên Led đoạn Khi đếm đến reset Quá trình lặp lặp lại Vẽ sơ đồ mơ hình 3.3 thực cơng việc sau: - Viết chương trình đếm từ 0-99 - Viết chương trình giảm từ 99-0 Vẽ sơ đồ mơ hình 3.4 thực công việc tương tự câu