Ngày nay, trong thời đại thế giới bước vào thời kỳ kỷ nguyên số thì việc ứng dụng những thành tựu khoa học công nghệ vào cuộc sống là điều thật sự cần thiết. Với sự phát triển vượt bậc của các ngành kỹ thuật điện tử đã cho ra đời hàng loạt các thành tựu là các sản phẩm, thiết bị có sự chính xác cao cùng với tốc độ vượt bậc trong khi kích cỡ nhỏ gọn, vừa phải đã đáp ứng được những yêu cầu phức tạp, bức thiết của con người, làm chất lượng cuộc sống xã hội ngày càng trở nên thuận tiện, hiện đại, phong phú hơn. Và trong số các thành tựu đó, không thể không nhắc đến đó là các bộ vi điều khiển những phát minh tuyệt diệu và cũng là những thiết bị không thể thiếu trong thời kỳ kỷ nguyên số hiện nay.
Lập trình vi điều kiển 8051 sử dụng ngơn ngữ lập trình C giao tiếp ngắt truyền thơng Danh sách thành viên tham gia viết báo cáo STT Nội dung Người thực Nhận xét giáo viên Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 GVHD: TS Phạm Văn Khoa Lập trình vi điều kiển 8051 sử dụng ngơn ngữ lập trình C giao tiếp ngắt truyền thông Mục lục A MỞ ĐẦU .3 B NỘI DUNG .5 Chương 1: Tổng quan .5 1.1 Đối tượng nghiên cứu 1.2 Công cụ hỗ trợ .6 1.3 Khái quát vi điều khiển 1.4 Họ vi điều khiển 8051 Chương 2: Tìm hiểu vi điều khiển 8051 2.1 Sơ đồ khối, sơ đồ chân vi điều khiển 8051 2.2 Tổ chức nhớ bên 8051 13 2.3 Kiến trúc vi điều khiển 8051 17 Chương 3: Truyền thông nối tiếp UART 21 3.1 Các sở truyền thông nối tiếp 21 3.2 Truyền thông nối tiếp 8051 24 Chương Ngắt 8051 29 4.1 Sơ lược ngắt .29 4.2 Các ngắt vi điều khiển 8051 30 4.3 Quy trình thực ngắt 32 4.4 Các bước cho phép cấm ngắt .32 4.5 Lập trình ngắt định thời 33 4.6 Lập trình ngắt phần cứng bên ngồi 33 4.7 Các ghi điều khiển ngắt 35 4.8 Ưu tiên ngắt 35 4.9 Lập trình ngắt truyền thơng nối tiếp 35 GVHD: TS Phạm Văn Khoa Lập trình vi điều kiển 8051 sử dụng ngơn ngữ lập trình C giao tiếp ngắt truyền thơng C Kết Quả Và Mô Phỏng 37 CHƯƠNG 1: LẬP TRÌNH VÀ MÔ PHỎNG .37 1.1 Lập trình cho 8501 37 1.2 Mô kết 40 D HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 50 Tài liệu tham khảo 51 GVHD: TS Phạm Văn Khoa Lập trình vi điều kiển 8051 sử dụng ngơn ngữ lập trình C giao tiếp ngắt truyền thơng A MỞ ĐẦU Ngày nay, thời đại giới bước vào thời kỳ kỷ nguyên số việc ứng dụng thành tựu khoa học công nghệ vào sống điều thật cần thiết Với phát triển vượt bậc ngành kỹ thuật điện tử cho đời hàng loạt thành tựu sản phẩm, thiết bị có xác cao với tốc độ vượt bậc kích cỡ nhỏ gọn, vừa phải đáp ứng yêu cầu phức tạp, thiết người, làm chất lượng sống xã hội ngày trở nên thuận tiện, đại, phong phú Và số thành tựu đó, khơng thể khơng nhắc đến vi điều khiển - phát minh tuyệt diệu thiết bị thiếu thời kỳ kỷ nguyên số Vi điều khiển thiết bị thiếu cấu thành nên thiết bị, máy móc quen thuộc xung quanh Hằng ngày, ta tiếp xúc với thiết bị gia dụng loại máy lạnh, máy ảnh, lị vi sóng,…hay đến thiết bị thu phát, liên lạc tivi thông minh, điện thoại di động, máy tính xách tay, laptop… hay thiết bị văn phịng máy fax, máy in, ta cịn có hệ thống tưới tiêu tự động nông nghiệp hay cánh tay robot tự động nhà máy… chí thiết bị vệ tinh vũ trụ… Tất gắn vào vi điều khiển nhỏ bé phục vụ sống người Vi điều khiển ứng dụng nhiều vô sống nhà sản xuất ưa chuộng dễ sử dụng, bảo trì đơn giản quan trọng thực nhiều cơng việc nhiệm vụ mà người lập trình định hướng Chính vi điều khiển có nhiều ứng dụng tiện ích nên việc ứng dụng vi điều khiển vào máy tính phát triển nâng cao theo Vi điều khiển dung máy tính thơng dụng vi điều khiển 8051 dùng để giao tiếp thiết bị ngoại vi, ngắt truyền thông Tuy nhiên, vi điều khiển đơn giản để vận hành lại phức tạp chất vi điều khiển máy tính đa thực nhiệm vụ khác Chính mà nhóm em lựa chọn đề tài: “Lập trình vi điều khiển 8051 sử dụng ngơn ngữ lập trình C giao tiếp ngắt truyền thông” làm đề tài tiểu luận cuối kỳ Mặc dù cố gắng tìm hiểu hoàn thành báo cáo hạn cịn hạn chế thiếu sót nên chúng em GVHD: TS Phạm Văn Khoa Lập trình vi điều kiển 8051 sử dụng ngơn ngữ lập trình C giao tiếp ngắt truyền thơng mong thầy tận tình góp ý, bảo để chúng em có thêm nhiều kiến thức khắc phục lỗi sai để việc học tập tốt Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nội dung báo cáo bao gồm chương sau: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Vi điều khiển 8051 Chương 3: Truyền thông nối tiếp UART Chương 4: Ngắt 8051 Chương : Kết mô GVHD: TS Phạm Văn Khoa Lập trình vi điều kiển 8051 sử dụng ngơn ngữ lập trình C giao tiếp ngắt truyền thơng B NỘI DUNG Chương 1: Tổng quan 1.1 Đối tượng nghiên cứu 1.1.1 Vi điều khiển 8051 Vi điều khiển 8051 Intel thiết kế vào năm 1981 Đây vi điều khiển bit, xây dựng với 40 chân DIP (gói nội tuyến kép), 4kb nhớ ROM 128 byte nhớ RAM, định thời 16 bit Nó bao gồm bốn cổng bit song song, lập trình định địa theo yêu cầu Một dao động tinh thể chip tích hợp vi điều khiển có tần số tinh thể 12 MHz 1.1.2 Ngôn ngữ lập trình C Khi sử dụng ngơn ngữ C người lập trình khơng cần hiểu sâu sắc cấu trúc vi điều khiển Một người chưa quen với vi điểu khiển cho trước xây dựng chương trình cách nhanh chóng hơn, khơng phải thời gian tìm hiểu kiến trúc vi điều khiển Và việc sử dụng lại chương trình xây dựng trước dễ dàng hơn, sử dụng toàn sửa chữa phần Chương trình viết ngơn ngữ bậc cao phần mềm máy tính gọi trình biên dịch (Compiler) chuyển sang dạng hợp ngữ trước chuyển sang mã máy 1.1.3 Hoạt động ngắt Ngắt (Interrupt), số kiện khẩn cấp bên bên vi điều khiển xảy ra, buộc vi điều khiển tạm dừng thực chương trình tại, phục vụ nhiệm vụ mà ngắt yêu cầu - nhiệm vụ gọi trình phục vụ ngắt (ISR: Interrupt Service Routine) 1.1.4 Truyền thông Trong truyền thông nối tiếp liệu gửi bit một, so với truyền song song nhiều byte truyền lúc Truyền thông liệu nối tiếp sử dụng hai phương pháp đồng không đồng GVHD: TS Phạm Văn Khoa Lập trình vi điều kiển 8051 sử dụng ngơn ngữ lập trình C giao tiếp ngắt truyền thông 1.1.5 Cách kết nối 8051 với RS232 Để kết nối chuẩn RS232 đến hệ vi điều khiển 8051 ta phải sử dụng biến đổi điện áp (như MAX232) để chuyển đổi mức điện áp RS232 mức điện áp TTL chấp nhận chân TxD RxD 8051 ngược lại 1.2 Công cụ hỗ trợ 1.2.1 KeilC µvision4 Là trình biên dịch C, mơi trường phát triển tích hợp tạo chương trình tự động thiết kế cho họ vi điều khiển ARM, 8051, STM Atmel 1.2.2 Proteus - Phần mềm cho phép thiết kế, kiểm tra bố trí bảng mạch in chuyên nghiệp cách nhanh chóng 1.2.3 Virtual Serial Driver - Phần mềm để tạo cổng nối tiếp ảo kết nối chúng theo cặp thông qua dây cáp null-modem ảo 1.2.4 Hercules SETUP - Mô thiết bị đầu cuối cổng nối tiếp (thiết bị đầu cuối RS-485 RS232), thiết bị đầu cuối UDP / IP thiết bị đầu cuối máy chủ máy khách TCP / IP 1.3 Khái quát vi điều khiển Vi điều khiển (MCU – viết tắt cho cụm từ: Micro Control Unit) máy tính chip điều khiển đối tượng, quy trình kiện Bất điều lưu trữ, kiểm sốt, tính tốn hiển thị thơng tin có vi điều khiển Khơng giống vi xử lý, đòi hỏi thành phần khác, nhớ, để hoạt động, vi điều khiển tự máy tính sử dụng hệ thống nhỏ Một số thiết bị có vi điều khiển là: điều khiển từ xa TV, điện thoại di động, máy tính thành phần máy tính bàn phím, chuột, modem máy in,… GVHD: TS Phạm Văn Khoa Lập trình vi điều kiển 8051 sử dụng ngơn ngữ lập trình C giao tiếp ngắt truyền thông 1.3.1 Kiến trúc vi điều khiển Thực với điều khiển cấu trúc nhỏ gồm linh kiện điện tử kích thước micro nano, tình trạng kết hợp với nối với thiết bị bên qua chân vi điều khiển Kiến trúc máy tính hay kiến trúc vi điều khiển tương tự Do bạn tìm hiểu kiến trúc máy tính để hiểu rõ kiến trúc vi điều khiển Hai kiến trúc phổ biến kiến trúc Von Neumann kiến trúc Harvar Sự khác biệt chủ yếu hai kiến trúc việc tổ chức nhớ liệu vào nhớ chương trình kiến trúc Von Neumann tổ chức nhớ liệu nhớ chương trình chung với nhau, đường truyền (bus) kiến trúc Von Neumann đường truyền chung, kiến trúc Harvard tách rời nhớ liệu vào nhớ chương trình Mỗi kiến trúc có đặc điểm riêng rẽ khác kiến trúc Von Neumann tận dụng tài nguyên nhớ kiến trúc Harvard đạt tốc độ xử lý cao hơn, mặt khác đường truyền liệu đường truyền lệnh điều khiển chương trình có dung lượng khác 1.4 Họ vi điều khiển 8051 1.4.1 Tóm tắt lịch sử 8051 Vào năm 1981, hãng Intel giới thiệu số vi điều khiển gọi 8051 Bộ vi điều khiển có 128 byte RAM, 4K byte ROM chip, hai định thời, cổng nối tiếp cổng (đều rộng bit) vào tất đặt chip Lúc coi “hệ thống chip” 8051 xử lý bit có nghĩa CPU làm việc với bit liệu thời điểm Dữ liệu lớn bit chia thành liệu bit xử lý 8051 có tất cổng vào - I/O cổng rộng bit Mặc dù 8051 có ROM chip cực đại 64 K byte, nhà sản xuất lúc cho xuất xưởng với 4K byte ROM chip 8051 trở nên phổ biến sau Intel cho phép nhà sản xuất khác sản xuất bán dạng biến 8051 mà họ thích với điều kiện họ phải để mã lại tương thích với 8051 Điều dẫn đến đời nhiều phiên 8051 với tốc độ khác dung lượng ROM chip khác bán nửa nhà sản xuất Điều quan trọng có nhiều biến thể khác 8051 GVHD: TS Phạm Văn Khoa Lập trình vi điều kiển 8051 sử dụng ngơn ngữ lập trình C giao tiếp ngắt truyền thơng tốc độ dung lương nhớ ROM chip, tất chúng tương thích với 8051 ban đầu lệnh Điều có nghĩa ta viết chương trình cho phiên chạy với phiên khác mà khơng phân biệt từ hãng sản xuất 1.4.2 Thành viên họ 8051 Bộ vi điều khiển 8051 có nhiều họ khác nhau, điều khiển cịn gọi thành viên khác họ 8051, ví dụ 8052, 8031 Bảng 1.1: giới thiệu sơ thành viên khác họ 8051 Đặc tính 8051 8052 8031 ROM chip 4K byte 8K byte OK RAM 128 byte 256 128 Bộ định thời Chân vào 32 32 32 Cổng nối tiếp 1 Nguồn ngắt byte byte Các họ 8051 có đặc tính chuẩn 8051 ngồi có thêm 128 byte RAM định thời Hay nói cách khác 8052 có 256 byte RAM định thời Nó có 8K byte ROM Trên chip thay 4K byte 8051 Do tất chương trình viết cho 8051 chạy 8052 điều ngược lại không Một thành viên khác 8051 chip 8031 Chip thường coi 8051 khơng có ROM chip có OK byte ROM chip Để sử dụng chip ta phải bổ xung ROM ngồi cho ROM ngồi phải chứa chương trình mà 8031 nạp thực So với 8051 mà chương trình chứa ROM chip bị giới hạn 4K byte, cịn ROM ngồi chứa chương trinh gắn vào 8031 lớn đến 64K byte Khi bổ xung cổng, lại cổng để thao tác Để giải vấn đề ta bổ xung cổng vào - cho 8031 Phối ghép 8031 với nhớ cổng vào - chẳng hạn với chip 8255 Ngoài cịn có phiên khác tốc độ 8031 từ hãng sản xuất khác GVHD: TS Phạm Văn Khoa Lập trình vi điều kiển 8051 sử dụng ngơn ngữ lập trình C giao tiếp ngắt truyền thơng Chương 2: Tìm hiểu vi điều khiển 8051 2.1 Sơ đồ khối, sơ đồ chân vi điều khiển 8051 2.1.1 Giới thiệu sơ lược Hình 2.1 Vi điều khiển 8051 8051 xử lý bit có nghĩa CPU làm việc với bit liệu thời điểm Dữ liệu lớn bit chia thành liệu bit xử lý 8051 có tất cổng vào - I/O cổng rộng bit Các nhà sản xuất cho xuất xưởng với 4K byte ROM chip Bảng 2.1: Các đặc tính sơ lược 8051 Đặc tính Số lượng ROM chip 4K byte RAM 128 byte Bộ định thời Các chân vào – 32 Cổng nối tiếp Nguồn ngắt 8051 - vi điều khiển đơn tinh thể kiến trúc Harvard, lần sản xuất Intel năm 1980, để dùng hệ thống nhúng Trong năm 1980 đầu năm 1990 tiếng Tuy nhiên cũ thay thiết bị đại hơn, với lõi phối hợp 8051, sản xuất 20 nhà sản xuất độc lập Atmel, Maxim IC (công ty GVHD: TS Phạm Văn Khoa 10 ... khiển 8051 GVHD: TS Phạm Văn Khoa 11 Lập trình vi điều kiển 8051 sử dụng ngơn ngữ lập trình C giao tiếp ngắt truyền thông VCC: Điện áp cung c? ??p cho nguồn ni VĐK Dịng ? ?8051 sử dụng điện áp 5VDC Chú... Lập trình vi điều kiển 8051 sử dụng ngơn ngữ lập trình C giao tiếp ngắt truyền thông t? ?c độ dung lương nhớ ROM chip, tất chúng tương thích với 8051 ban đầu lệnh Điều c? ? nghĩa ta vi? ??t chương trình. .. mà c? ? 21 địa định nghĩa GVHD: TS Phạm Văn Khoa 18 Lập trình vi điều kiển 8051 sử dụng ngơn ngữ lập trình C giao tiếp ngắt truyền thông 2.3 Kiến tr? ?c vi điều khiển 8051 8051 c? ? 21 ghi ch? ?c đặc