Giáo trình Vi xử lý (Nghề Điện tử công nghiệp Cao đẳng)

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRẦN VĂN NAM (Chủ biên) TRƯƠNG VĂN HỢI – NGUYỄN THANH HÀ GIÁO TRÌNH VI XỬ LÝ Nghề: Điện tử cơng nghiệp Trình độ: Cao đẳng (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2018 LỜI NÓI ĐẦU Để cung cấp tài liệu học tập cho học sinh - sinh viên tài liệu cho giáo viên giảng dạy, Khoa Điện tử Trường CĐN Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội chỉnh sửa, biên soạn giáo trình “VI XỬ LÝ” dành riêng cho học sinh sinh viên nghề Điện tử công nghiệp Đây mơn học kỹ thuật sở chương trình đào tạo nghề Điện tử cơng nghiệp trình độ Cao đẳng Nhóm biên soạn tham khảo tài liệu: Giáo trình “Vi xử lý” tác giả Trần Văn Trọng Trường ĐHSPKT TP HCM, Giáo trình “Microprocessors and Interfacing” , Doulas V Hall nhiều tài liệu khác Mặc dù nhóm biên soạn có nhiều cố gắng khơng tránh thiếu sót Rất mong đồng nghiệp độc giả góp ý kiến để giáo trình hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 09 năm 2018 Chủ biên: Trần Văn Nam MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Bài 1Tổng quan hệ vi xử lý 1.1 Các hệ đếm 1.2 Chuyển đổi lẫn hệ đếm 1.3 Mã hóa thơng tin 11 1.4 Các phép toán số học số hệ nhị phân 18 1.5 Cấu trúc hệ vi xử lý máy vi tính 29 Bài 2Các đơn vi vi xử lý trung tâm 39 2.1 Trung tâm vi xử lý P 8085: 39 2.2 Các trung tâm vi xử lý họ 80x86 81 2.3 Cấu trúc tính số chíp vi xử lý đại 130 Bài 3Bộ nhớ hệ vi xử lý 143 3.1 Bộ nhớ hệ vi xử lý 143 3.2 Tổ chức nhớ cho hệ vi xử lý 152 Bài 4Thiết bị vào hệ vi xử lý 158 4.1 Bàn phím HEX (keyboard) 158 4.2 Màn hình (Monitor) 171 TÀI LIỆU THAM KHẢO 178 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: Vi xử lý Mã số mô đun: MĐ 21 Thời gian mô đun: 120 (LT: 30 giờ; BT: 85 giờ; KT: giờ) I Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun Vị trí mơ đun: Mơ đun bố trí dạy cuối chương trình sau học xong mơn học linh kiện điện tử, đo lường điện tử, kỹ thuật xung số, điện tử cơng suất Tính chất mô đun: Là mô đun bắt buộc Ý nghĩa mô đun: sau học xong mô đun Vi xử lý, người học phải biết lập trình số ứng dụng từ đơn giản đến phức tạp xử lý kết nối máy tính với thiết bị ngoại vi Vai trị mơ đun: Giáo trình mơ đun “Vi xử lý” nhằm cung cấp cho người học kiến thức lập trình giao tiếp với máy tính vi xử lý II Mục tiêu mơ đun + Về kiến thức: Trình bày hệ đếm mã hóa máy tính, tương tác máy tính vi xử lý, vi xử lý intel ứng dụng Giải thích nguyên lý làm việc hệ điều khiển ứng dụng vi xử lý + Về kỹ năng: Lập trình hợp ngữ số tập cách thành thạo Xử lý số dạng kết nối máy tính với vi xử lý thiết bị ngoại vi Phát triển hệ điều khiển sở khối trung tâm vi xử lý + Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác an tồn vệ sinh cơng nghiệp III Nội dung mơ đun Thời gian Mã Tên mô đun Tổng Lý số thuyết Thực Hành Kiểm tra MĐ21-01 Tổng quan hệ vi xử lý 10 1 Các hệ đếm 1,2 0,8 Chuyển đổi lẫn hệ đếm 0,5 Mã hóa thơng tin Các phép tính hệ đếm nhị phân 0,8 1,7 Cấu trúc hệ vi xử lý máy vi tính 0,5 0,5 MĐ21-02 Các đơn vi vi xử lý trung tâm 40 10 29 Trung tâm vi xử lýP 8085 15 11 Các trung tâm vi xử lý họ 15 80x86 11 Cấu trúc tính 10 số chíp vi xử lý đại MĐ21-03 Bộ nhớ hệ vi xử lý 30 23 1 Bộ nhớ hệ vi xử lý 15 12 Tổ chức nhớ cho hệ vi xử 15 lý 11 MĐ21-04 Thiết bị vào hệ vi xử 40 10 28 Bàn phím HEX (keyboard) Ghép nối bàn phím với hệ vi 12 xử lý Mạch điều khiển lập trình thị 1,5 5,5 Màn hình 12 2,5 8,5 120 30 85 Tổng cộng 0,5 0,5 Bài Tổng quan hệ vi xử lý Mục tiêu - Trình bày số hệ đếm, mã thường dùng hệ vi xử lý - Tính tốn, chuyển đổi phép tốn nhị phân - Trình bày cách biểu diễn thông tin hệ vi xử lý - Rèn luyện tính tư duy, tác phong cơng nghiệp 1.1 Các hệ đếm Mục tiêu: Trình bày số hệ đếm, mã thường dùng hệ vi xử lý Nguyên lý việc viết số Một số viết cách đặt kề ký hiệu, chọn tập hợp xác định Mỗi ký hiệu số gọi số mã (số hạng, digital) Ví dụ: Trong hệ thống thập phân (cơ số 10) tập hợp gồm 10 ký hiệu quen thuộc, số từ đến 9: S10= {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9} Khi số gồm nhiều số mã viết, giá trị số mã tùy thuộc vị trí số Giá trị gọi trọng số số mã Trong triển khai, số mũ đa thức vị trí ký hiệu số với quy ước vị trí hàng đơn vị 0, vị trí liên tiếp phía trái 1, 2, 3, Nếu có phần lẻ, vị trí sau dấu phẩy -1, vị trí liên tiếp phía phải -2, -3, Ta thấy, số (sau số 1) có trọng số 900 số thứ hai 90 Với ký hiệu giống hệ 10, ký hiệu đứng trước có trọng số gấp 10 lần ký hiệu đứng sau Điều hồn tồn cho hệ khác Ví dụ, hệ nhị phân ( số 2) tỉ lệ Có nhiều hệ thống số sử dụng kỹ thuật số, hệ đếm thông dụng là: hệ thập phân (decimal number system), nhị phân (binary number system), thập lục phân (hexadecimal number system)… 1.1.1 Hệ thập phân (Decimal Number System) Đây hệ đếm mà sử dụng hàng ngày Hệ đếm sử dụng mười chữ số ‘0’ ’9’để biểu diễn số hệ 10 Chữ số ‘0’ biểu diễn số 0, chữ số ‘1’ biểu diễn số 1,… Khi đếm đến 10 hết số nên phải thêm sang hàng bên trái để thành ‘10’ (mười) lại tiếp tục đếm ‘11’, ‘12’, ‘13’, Một số hệ 10 có giá trị tổng giá trị chữ số nhân với trọng số tương ứng chữ số Trọng số chữ số thứ i 10i Ví dụ: 12345,67 = 1x104+ 2x103 + 3x102 + 4x101 + 5x100 + 6x10-1 + 7x10-2 Khi làm việc với nhiều hệ đếm số hệ 10 có thêm chữ D cuối để số hệ 10 Ví dụ: 12,25D Tổng quát hóa cho hệ đếm số a (a ≥ 2, a ∈ N): Sử dụng a chữ số để biểu diễn số hệ a Chữ số có giá trị nhỏ ‘0’, chữ số có giá trị lớn tùy thuộc vào hệ đếm có giá trị a-1 Giá trị (lượng) số hệ a tổng giá trị chữ số nhân với trọng số tương ứng chữ số Trọng số số thứ i Ví dụ: Số 5346,72 biểu diễn sau: 5346,72 = 5.103 + 3.102 + 4.10 + + 7.10-1 + 2.10-2 Tuy nhiên, mạch điện tử, việc lưu trữ phân biệt 10 mức điện áp khác khó khăn việc phân biệt hai mức điện áp lại dễ dàng Do đó, người ta sử dụng hệ nhị phân để biểu diễn giá trị hệ thống số Trong số thập phân thì: Số tận bên trái số có giá trị lớn MSD ( Most Significant Digit) Số tận bên phải số có giá trị nhỏ LSD ( Least Significant Digit) 1.1.2 Hệ nhị phân (Binary Number System) Hệ nhị phân gồm có chữ số: 1, ký số nhị phân gọi bit (binary digit) Cơ số hệ nhị phân hay gọi số Một số nhị phân (binary digit) thường gọi bit Một chuỗi gồm bit nhị phân gọi nibble, chuỗi bit gọi byte, chuỗi 16 bit gọi word chuỗi 32 bit gọi double word Bit tận bên trái bit có giá trị lớn MSB ( Most Significant bit), bit tận bên phải bit có giá trị nhỏ LSB ( Least Significant bit) Một số hệ nhị phân biểu diễn theo số mũ Ta thường dùng chữ B cuối chuỗi bit để xác định số nhị phân Các linh kiện điện tử cấu tạo nên máy tính có hai trạng thái: có điện khơng có điện Hai trạng thái biểu diễn Chính lý mà hệ đếm số hệ đếm dùng máy tính Trong kỹ thuật máy tính, chữ số nhị phân gọi bit (viết tắt từ tiếng anh binary digit) Một cụm bit tạo thành nible, cụm bit tạo thành byte, cụm 16 bit tạo thành từ (word), cụm 32 bit tạo thành từ kép (double word) Bit bên trái số nhị phân gọi bit có trọng số lớn (Most Significant Bit, MSB), bit tận bên phải gọi bit có trọng số nhỏ (Least Significant Bit, LSB) Ví dụ 1: Số 101110.01b biểu diễn giá trị số: 101110.01b = 1x25 + 0x24 + 1x23 +1x22 + 1x21 + + 0x2-1 + 1x2-2 Ví dụ 2: cho số nhị phân 1100,1102 minh hoạ hình vẽ: 23 1 MSB 22 21 0, 20 2-1 2-2 2-3 dấu phẩy nhị phân LSB 1100,1102 = 1x 23 +1x22 + 0x21 + 0x20 + 1x2-1 + 1x2-2 + 0x2-3 Cách đếm số nhị phân: ta dùng số nhị phân bit Vậy với số nhị phân n bit thì: + Số thập phân tương ứng lớn 2n -1 + Số trạng thái 2n 1.1.3 Hệ thập lục phân (Hexadecimal Number System) Nếu dùng hệ nhị phân cần số lượng lớn bit để biểu diễn Trong thực tế để viết kết biểu diễn số cho gọn lại người ta tìm cách nhóm số hệ hai (1 nibble) thành số hệ mười sáu Khác với hệ BCD hệ 16 dùng hết tổ hợp bit để biểu diễn giá trị số Để làm điều người ta sử dụng chữ số sẵn có hệ mười (0 9) để biểu diễn giá trị số ứng với dùng thêm chữ A F để biểu diễn giá trị lại ứng với 10 15 Để phân biệt số hệ mười sáu với số hệ khác ta kèm thêm chữ H cuối Ta dễ nhận thấy số mười phận hệ mười sáu A biểu diễn cho 10 B biểu diễn cho 11 C biểu diễn cho 12 D biểu diễn cho 13 E biểu diễn cho 14 F biểu diễn cho 15 Khi đếm đến 16 khơng cịn chữ số nên phải thêm sang bên trái để tạo thành ‘10’,… Giá trị số hệ 16 tổng tích giá trị chữ số nhân với trọng số Trọng số chữ số thứ i số hệ 16 16i: S16={0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F } Ví dụ 1: Để biểu diễn số 255 ta cần đến bit viết sau: 255 = 111111112 Ví dụ 2: 2AE4H = 2x163 + Ax162 + Ex161 + 4x160 = 10980D 1.1.4 Mã BCD (Binary Coded Decimal) Trong thực tế, số ứng dụng đếm tần, đo điện áp, … ngõ dạng số thập phân, ta dùng mã BCD Mã BCD dùng bit nhị phân để mã hóa cho số thập phân Như vậy, số hex A F không tồn mã BCD Vì tầm quan trọng số BCD nên vi xử lý thường có lệnh thao tác với chúng Ví dụ: Số thập phân Số BCD 0101 0010 1001 1.1.5 Mã hiển thị Led (7-segment display) Đối với ứng dụng dùng hiển thị số liệu Led đoạn, ta dùng mã hiển thị Led đoạn (bảng 1.1) Bảng 1.1: Bảng mã led đoạn Số thập phân Số thập lục Số nhị phân phân Mã Led đoạn 0 0000 1111110 1 0001 0110000 2 0010 1101101 3 0011 1111011 4 0100 0110011 5 0101 1011011 6 0110 1011111 7 0111 1110000 8 1000 1111111 9 1001 11110 11 10 A 1010 1110111 A 11 B 1011 1111111 B 12 C 1100 1001110 C 13 D 1101 1111110 D 14 E 1110 1001111 E 15 F 1111 1000111 F Hiển thị abcdefg 1.2 Chuyển đổi lẫn hệ đếm 1.2.1 Hệ nhị phân hệ thập phân Chuyển số nhị phân thành số thập phân Để chuyển số nhị phân thành số thập phân, ta cần nhân chữ số số nhị phân với giá trị thập phân cộng tất giá trị lại Ví dụ: 1011.11 = 1x23 + 0x22 + 1x21 + 1x20 + 1x2-1 + 1x2-2 = 11.75 Chuyển số thập phân thành số nhị phân: Để chuyển số thập phân thành số nhị phân, ta dùng phương pháp sau: Phương pháp 1: Ta lấy số thập phân cần chuyển trừ 2i 2i số lớn nhỏ hay số thập phân cần chuyển Sau đó, ta lại lấy kết thực tương tự 20 dừng Trong trình thực hiện, ta ghi lại 4.1.1.Ghép nối bàn phím với hệ vi xử lý Bàn phím thiết bị ngoại vi cho phép đưa thông tin vào máy tính dạng mã ký tự Bàn phím thực chức chuyển thơng tin dạng lực nhấn phím vị trí phím nhấn thành mã phím chuyển cho máy tính Bàn phím gồm hai phận ma trận phím mạch điện tử quét phím Ma trận phím tổ hợp phím nhấn xếp theo hàng cột Bình thường phím ln trạng thái nhả, phím nhả hai tiếp điểm khơng nối với nhau, Ngõ có mức điện áp dương tương ứng với mức logic "là Khi phím nhấn hai tiếp điểm với qua cơng tắc phím Ngõ có mức điện áp 0V tương ứng mức logic "0" Đề lần nhấn phím có mã phím tương ứng tạo ra, cần xếp hệ thống phím dạng ma trận phím Ma trận phím gồm dây hàng dây cột giao khơng tiếp xúc với Các cơng tắc phím đặt chỗ giao hàng cột Hai tiếp điểm công tắc nằm hàng cột chỗ giao Mỗi phím nhấn hai dây hàng cột nối với qua hai tiếp điểm công tắc chỗ giao 4.1.2 Hệ thống bàn phím máy vi tính Hệ thống bàn phím máy vi tính gồm hai phần bàn phím thiết bị giao diện phím, kết nối trao đổi thơng tin theo kiểu "chủ' Bàn phím tổ hợp ma trận 8x13 phím mạch vi điều khiển µP8048 Mạch µC8048 hệ vixử lý nhỏ tích hợp đơn chip Mạch 8048 bao gồm CPU, nhớ ROM chứa chương trình điều khiển quét tạo mã phím, RAM chứa liệu chương trình điều khiển, hai cổng vào/ra P1 P2, cổng liệu bit Mạch 8048 đưa mã nhị phân bit cổng P2, qua giải mã 3/8 tạo tín hiệu quét bàn phím Tại thời điểm mã bit đưa ra, mạch µP8048 thực đọc tín hiệu 13 bit từ ma trận, phím vào cổng P1, từ tạo mã phím (mã quét) phím nhấn Khi phím nhả mã phím (mã quét) tạo cách cộng mã phím nhấn với 80H Mạch µP8048, ni nguồn từ máy tính, thực trao đổi thơng tin với thiết bị giao diện bàn phím KC 8042 theo kiểu nối tiếp đồng KC 8042 có cấu trúc tương tự mạch µP8048 KC 8042 đóng vai trị “chủ”, 8048 đóng vai trị "thợ" q trình truyền tin thơng qua hai dây tín hiệu: dây "DATA" dây "CLOCK" 164 Dây " DATA" truyền tín hiệu liệu nối tiếp µP8048 KC 8042 Tín hiệu nối tiếp bao gồm: bit START, liệu, bit PARITY, bit STOP Quá trình trao đổi thơng tin µP8048 KC 8042 đồng tín hiệu dây "CLOCK" Hình 4.7 Sơ đồ ghép nối bàn phím (keyboard) với hệ thống máy tính 4.1.3 Q trình truyền liệu từ bàn phím cho CPU Mạch µP8048 ln phải kiểm tra trạng thái truyền tin qua hai dây “DATA” "CLOCK" trước phát mã phím Khi KC 8042 đặt "DATA" = "CLOCK" = l 8048 phải nhận lệnh từ KC 8042 Khi KC 8042 đặt "DATA" = "CLOCK" = µP8048 quyền truyền mã phím cho máy tính Q trình truyền liệu đồng dãy xung đồng µP8048 phát dây "CLOCK" Khi KC 8042 nhận mã phím dạng nối tiếp, loại bỏ bit tạo khung liệu truyền, chuyển mã phím vào ghi tạm phát yêu cầu ngắt IRQ1 cho hệ hống ngắt cứng Hệ thống ngắt cứng kích hoạt chương trình phục vụ bàn phím 09H (chương trình phục vụ ngắt 09H) nằm BIOS Chương trình phục vụ bàn phím 09H có chức dịch mã phím thành mã hai byte chứa vào vùng đệm bàn phím 165 Chương trình phục vụ bàn phím 09H trước hết kiểm tra (mã) phím trượt (Shift, Alt, Ctrl) phím đặc biệt (Scrolllock, Numlock, Capslock, Insert) trước dịch mã phím sang mã hai byte Mã hai byte chương trình phục vụ bàn phím 09H tạo có cấu trúc tuỳ thuộc mã phím tổ hợp mã phím nhận Nếu nhận mã phím ký tự byte thấp mã hai byte chứa mã ASCII ký tự tương ứng, byte cao chứa mã phím (mã qt phím) Khi chương trình phục vụ bàn phím 09H nhận mã phím khơng phải ký tự byte thấp mã hai byte có giá trị 0, byte cao chứa mã phím mở rộng Vùng đệm bàn phím có kích thước 32 byte nằm nhớ địa 0000H:041EH Trạng thái phím trượt phím đặc biệt chứa hai ô nhớ 0000H:0417H 0000H:0418H Có thể truy nhập vùng đệm bàn phím để đọc thơng tin bàn phím nhờ chương trình ngắt 16H BIOS Chương trình phục vụ bàn phím 09H xử lý trường hợp đặc biệt như: Khi phím nhấn lâu (ví dụ 0.5 giây) KC 8042 khơng nhận mã phím nhả, gửi cho đơn vị xử lý trung tâm mã phím nhấn Khi nhận tổ hợp phím Ctrl+Alt+Del khởi động lại máy tính Khi nhận mã phím Printscreen kích hoạt ngắt 05H BIOS Khi nhận mã phím Ctrl+Break kích hoạt ngắt IBH BIOS Ví dụ: Dùng phần mềm Emu8086 viết chương trình nhập vào ký tự từ bàn phím, sau hiển thị ký tự đả nhập hình mơ ;COUNT NUMBER OF KEYPRESSES.THE RESULT IS IN BX REGISTER ; YOU MUST TYPE INTO THE EMULATOR'S SCREEN, ; IF IT CLOSES, PRESS SCREEN BUTTON TO RE-OPEN IT NAME "KEYCOUNT" ORG 100H ; PRINT WELCOME MESSAGE: MOV DX, OFFSET MSG 166 MOV AH, INT 21H XOR BX, BX ; ZERO BX REGISTER WAIT: MOV AH, ; WAIT FOR ANY KEY INT 16H CMP AL, 27 ; IF KEY IS 'ESC' THEN EXIT JE STOP MOV AH, 0EH ; PRINT IT INT 10H INC BX ; INCREASE BX ON EVERY KEY PRESS JMP WAIT ; PRINT RESULT MESSAGE: STOP: MOV DX, OFFSET MSG2 MOV AH, INT 21H MOV AX, BX CALL PRINT_AX ; WAIT FOR ANY KEY PRESS: MOV AH, INT 16H RET ; EXIT TO OPERATING SYSTEM MSG DB "I'LL COUNT ALL YOUR KEYPRESSES PRESS 'ESC' TO STOP ", 0DH,0AH, "$" MSG2 DB 0DH,0AH, "RECORDED KEYPRESSES: $" PRINT_AX PROC CMP AX, JNE PRINT_AX_R 167 PUSH AX MOV AL, '0' MOV AH, 0EH INT 10H POP AX RET PRINT_AX_R: PUSH A MOV DX, CMP AX, JE PN_DONE MOV BX, 10 DIV BX CALL PRINT_AX_R MOV AX, DX ADD AL, 30H MOV AH, 0EH INT 10H JMP PN_DONE PN_DONE: POP A RET END 4.1.4 Mạch điều khiển lập trình thị 7-segment Hiển thị (7-segment Light Emitting Diode - LED Display) loại đơn giản nhận tín hiệu hiển thị dạng phát sáng Có thể sử dụng vi mạch để hiển thị ký tự số từ đến Khi có dịng điện chạy qua, diode phát sáng 168 Hình 4.8 sơ đồ mạch hiển thị digits sử dụng vi mạch hiển thị segment sử dụng cổng PPI-8255 theo phương pháp điều khiển hiển thị đa công Multiplexing) đồng Các sáng a, b, c, , g mạch hiển thị nối song song với nối với ngõ giải mã BCD-7segment SN7447 Việc cấp nguồn nuôi cho mạch hiển thị (1 digit) đóng ngắt transistor PNP làm việc chế độ khóa đóng mở nhờ xung điều khiển từ ngõ cổng A PPI- 8255 Như vậy, thời điểm, cách lập trình cho PPI-8255, ta điều khiển để mạch hiển thị phát sáng Nếu tần số trình phát đạt đến khoảng 15 đến 20 lần/sec, không xảy tượng nhấp nháy theo dõi Hình 4.8 Sơ đồ mạch hiển thị segment Dữ liệu cần hiển thị dạng mã BCD (4-bit) đưa mạch giả mã hiển thị SN7447 qua dây.tương ứng cổng.B, đồng thời vị trí digit cần hiển thị điều khiển phát sáng cách đưa điện áp mức "0" lên ngõ tương ứng A để làm thông Transistor cấp nguồn cho mạch segment tương ứng Như cách lập trình qt vịng qua tất digit, điều khiển hiển thị liệu gồm tối đa chữ số (hình 4.9) 169 Hình 4.9 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển bảng hiển thị ký tự số sử dụng PPI8255 theo phương pháp quét động 170 4.2 Màn hình (Monitor) 4.2.1 Màn hình ống tia âm cực CRT (Cathode Ray Tube) Màn hình ống tia âm cực CRT thiết bị hiển thị thơng dụng Màn hình CRT có cấu tạo hình 4.10 Hình 4.10 Màn hình CRT Màn hình CRT ống thủy tinh chân không với phận: cathode phát xạ điện tử, ống phóng tia điện tử, cuộn lái tia hiển thị Cathode kim loại nối với điện áp âm, đốt nóng tạo điện tử tự Màn hiển thị phủ lớp chất liệu phát quang dẫn điện, nối với điện áp dương đóng vai trị anode Dưới tác dụng điện trường cường độ cao 171 ống phóng, điện tử rời khỏi cathode, hội tụ thành chùm tia hướng phía hiển thị Cuộn lái tia có tác dụng lái chùm tia điện tử dịch chuyển theo hai chiều dọc ngang hình Khi chùm tia điện tử dập vào hiển thị tạo nên điểm phát sáng Cường độ điểm sáng phụ thuộc vào cường độ chùm tia chất liệu phát sáng Khi chùm tia chuyển hướng điểm lưu sáng khoảng thời gian ngắn sau đó, thời gian lưu sáng phụ thuộc vào chất liệu phát sáng cường độ chùm tia Hình 4.11 Các điểm ảnh Ảnh hình CRT tạo từ điểm ảnh Điểm ảnh tạo cường độ chùm tia điện tử tăng lên, điểm ảnh không xuất chùm tia bị tắt Các điểm ảnh tạo theo dòng, từ xuống Một ảnh hoàn chỉnh tạo hiển thị dòng chứa điểm ảnh Các điểm ảnh tồn thời gian ngắn Để quan sát ảnh cần làm tươi điểm ảnh theo chu kỳ xác định Các điểm ảnh làm tươi theo dòng, dòng thứ Các dòng làm tươi từ xuống Khi dòng cuối quét xong, trình làm tươi bắt đầu lại từ dịng (hình 4.11) 4.2.2 Ghép nối hình với hệ Vi xử lý Các thiết bị hiển thị sử dụng máy vi tính PC loại ánh xạ nhớ Bộ nhớ đơn vị xử lý trung tâm thiết bị điều khiển hình truy nhập gọi nhớ hiển thị Thông tin cần hiển thị đưa nhớ hiển thị, thiết bị điều khiển hình CRTC liên tục đọc nhớ để đưa hình Hình 4.11 sau minh họa nguyên tắc ánh xạ từ nhớ hiển thị hình chế độ văn bản: 172 Hình 4.12- Hiển thị ký tự hình CRT theo nguyên tắc ánh xạ nhớ Mỗi ký tự hình ánh xạ ô nhớ hai byte nhớ hiển thị Byte đầu chứa mã ASCII ký tự, byte thứ hai chứa thuộc tính (màu nền, màu chữ, có/khơng nhấp nháy) ký tự Vị trí mã ký tự nhớ xác định vị trí ký tự hình Mã ký tự nhớ hiển thị (ví dụ: mã 41H) ánh xạ thành ký tự (ký tự A) lên góc trái hiển thị, mã ký tự ánh xạ thành ký tự v.v Phương pháp ánh xạ nhớ cho phép chương trình máy tính dễ dàng thay đổi nội dung hiển thị cách thay đổi nội dung nhớ hiển thị Mỗi ký tự hiên thị hình dạng ma trận 8x8 điểm ảnh sáng/tối hình 4.13: Hình 4.13 Matrix 8x8 173 Phương pháp hiển thị ánh xạ nhớ khơng hồn tồn phù hợp với việc hiển thị đối tượng có hình dạng khơng bình thường chuyển động nhanh, đáp ứng thời gian thực bị chậm cần phải thao tác nhiều điểm ảnh để dịch chuyển đối tượng 4.2.3 Bộ điều khiển hình CRTC Thiết bị giao diện hình (bộ điều khiển hình) CRTC thực việc chuyển mã ký tự nhớ hiển thị thành ký tự hình Ở chế độ văn mẫu ký tự hiển thị vị trí hàng cột cố định (25 hàng x 80 cột) Sơ đồ nguyên lý thiết bị giao diện hình chế độ văn hình 4.14 Hình 4.14 Sơ đồ khối điều khiển hiển thị CRTC Mỗi ký tự hình chứa nhiều hàng điểm ảnh CRTC có nhiệm vụ chuyển mã ASCII nhớ hiển thị thành chuỗi mẫu điểm ảnh, đưa mẫu nằm lên dòng hình Điều thực nhờ ROM tạo ký tự ROM tạo ký tự chứa hộp mẫu ký tự, hộp mẫu ký tự có kích thước byte mang thông tin ma trận điểm ảnh ký tự Ví dụ hộp mẫu ký tự A có dạng sau: 174 00110000 01111000 11001100 11001100 11111100 Nếu cần hiển thị 256 ký tự ASCII cần ROM 2kbyte, đủ chứa 256 hộp mẫu ký tự, hộp mẫu chiếm ô nhớ liền Các hộp mẫu ký tự ROM tạo ký tự định vị địa 11 bit, bit địa cao xác định vị trí hộp ROM, địa thấp xác định vị trí byte mẫu điểm ảnh hộp Các mẫu ký tự đặt ROM theo trật tự bảng mã ASCII Nguyên lý hoạt động thiết bị giao diện hình chế độ văn sau: Giả sử cần hiển thị hai ký tự A B vị trí hàng cột hàng cột hình Mã ASCII hai ký tự đặt hai vị trí tương ứng nhớ hiển thị (xem hình vẽ mục 2.2) CRTC gửi địa hàng cột hình cho nhớ hiển thị (hàng=0, cột=0) Bộ nhớ hiển thị gửi mã ASCII ký tự (ký tự A) cho ROM, mã ASCII ký tự mang thông tin địa hộp mẫu ký tự ROM (8 bit địa cao) Tại thời điểm CRTC gửi địa dòng mẫu điểm ảnh (dòng mẫu điểm 0) cho ROM (3 bit địa thấp) Hai địa kết hợp lại tạo thành địa (11 bit) cho phép truy nhập vào dòng mẫu điểm ảnh ký tự (ký tự A) ROM xuất ghi dịch ảnh Từ ghi dịch ảnh, bit mẫu ảnh đưa hình Khi tất bit mẫu ảnh từ ghi dịch đẩy hình, CRTC tiếp tục gửi địa hàng-cột (hàng=0, cột=1) cho nhớ hiển thị gửi địa dòng mẫu điểm ảnh (dòng mẫu điểm 0) cho ROM, nhớ hiển thị gửi mã ASCII ký tự (ký tự B) cho ROM Dòng mẫu điểm ảnh ký tự (ký tự B) xuất ghi dịch ảnh Tương tự dòng mẫu điểm tất ký tự hàng hình hiển thị, ký tự cuối hàng CRTC tiếp tục gửi địa hàng-cột (hàng=0, cột=0) đến nhớ hiển thị, địa dòng mẫu điểm ảnh (dòng mẫu điểm 1) cho ROM Bộ nhớ hiển thị gửi mã ASCII ký tự A cho ROM, ROM xuất dòng mẫu điểm ảnh ký tự A Dòng ký tự B xuất theo cách tương tự Các dòng điểm ảnh ký tự hiển thị lên hình tất dòng điểm ảnh hàng văn (hàng 0) hiển thị hình 175 Các hàng văn hiển thị theo phương pháp nói Trên thực tế hoạt động CRTC phức tạp CRTC phải có khả hiển thị chế độ đồ họa CRTC phải theo dõi thơng tin thuộc tính ký tự hiển thị, phải tạo điểm nháy CRTC phải.tạo hai tín hiệu đồng ảnh ngang - dọc làm tươi hình Tần số làm tươi tốithiếu 50 Hz Bài tập Bài 1: Viết chương trình đếm từ đến 65535 hiển thị led đoạn Gợi ý: ; THIS EXAMPLE SHOWS HOW TO ACCESS VIRTUAL PORTS (0 ;TO 65535) ; THESE PORTS ARE EMULATED IN THIS FILE: ;C:\EMU8086.IO ;THIS TECHNOLOGY ALLOWS TO MAKE EXTERNAL ADD-ON ;DEVICES ; FOR EMU8086, SUCH AS LED DISPLAYS ; C:\EMU8086\DEVICES\LED_DISPLAY.EXE #START=LED_DISPLAY.EXE# #MAKE_BIN# NAME "LED" MOV AX, 1234 ; AX = 1234 OUT 199, AX ; XUấT GIÁ TRị CủA AX RA PORT 199 MOV AX, -5678 OUT 199, AX ; ETERNAL LOOP TO WRITE VALUES TO PORT: MOV AX, X1: OUT 199, AX INC AX JMP X1 HLT ; 176 Bài 2: VIếT CHƯƠNG TRÌNH ĐếM Từ ĐếN 255 HIểN THị TRÊN LED ĐOạN Gợi ý: ; THIS EXAMPLE SHOWS HOW TO ACCESS VIRTUAL PORTS (0 ;TO 65535) ; THESE PORTS ARE EMULATED IN THIS FILE: ;C:\EMU8086.IO ;THIS TECHNOLOGY ALLOWS TO MAKE EXTERNAL ADD-ON ;DEVICES ; FOR EMU8086, SUCH AS LED DISPLAYS ; C:\EMU8086\DEVICES\LED_DISPLAY.EXE #START=LED_DISPLAY.EXE# #MAKE_BIN# NAME "LED" MOV AX, 1234 ; AX = 1234 OUT 199, AX ; XUấT GIÁ TRị CủA AX RA PORT 199 MOV AX, -5678 OUT 199, AX ; ETERNAL LOOP TO WRITE VALUES TO PORT: MOV AX, X1: OUT 199, AX INC AX CPM AX,255 JAE THOAT ; NHÃY ĐếN THOAT KHI AX ≥ 255 JMP X1 THOAT: HLT CMP ; AL, 10H ;so sanh AL voi 10H JAE THOI ;nhay den THOI neu AL cao hon hoac bang 177 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đề cương môđun/môn học nghề “Sửa chữa thiết bị điện tử công nghiệp”, Dự án Giáo dục kỹ thuật Dạy nghề (VTEP), Tổng cục Dạy Nghề, Hà Nội, 2003 [2] “Giáo trình vi xử lý”, Trần Văn Trọng Trường ĐHSPKT TP HCM [4] “Kỹ thuật vi xử lý”, Văn Thế Minh Trường ĐHSPKT TP HCM [5] “Bugruppen der mikroelektronik III” , Plaum Verlag Muenchen [6] “Programmierrung des z80”, Rodnay Zaks [7] “Microprocessors and IC Families”, Walter H Buchbaums, Sc.D [8] “Microprocessors and Interfacing”, Doulas V Hall 178 ... trúc hệ vi xử lý máy vi tính 0,5 0,5 MĐ21-02 Các đơn vi vi xử lý trung tâm 40 10 29 Trung tâm vi xử lý? ??P 8085 15 11 Các trung tâm vi xử lý họ 15 80x86 11 Cấu trúc tính 10 số chíp vi xử lý đại... 1.5 Cấu trúc hệ vi xử lý máy vi tính 1.5.1 Lịch sử phát triển trung tâm vi xử lý Bộ vi xử lý thành phần thiếu để tạo nên máy vi tính hệ vi xử lý Trước tìm hiểu cấu trúc hệ vi xử lý ta lướt qua... vi xử lý II Mục tiêu mô đun + Về kiến thức: Trình bày hệ đếm mã hóa máy tính, tương tác máy tính vi xử lý, vi xử lý intel ứng dụng Giải thích nguyên lý làm vi? ??c hệ điều khiển ứng dụng vi xử lý