Luận văn tốt nghiệp điện tử mạch vi điều khiển đếm sản phẩm

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ Mạch vi ĐIỀU KHIỂN ĐẾM SẢN PHẨM, thuyết minh Mạch vi ĐIỀU KHIỂN ĐẾM SẢN PHẨM, NGUYÊN LÝ Mạch vi ĐIỀU KHIỂN ĐẾM SẢN PHẨM PHẦN I LÝ THUYẾT CHƯƠNG I DẪN NHẬP I ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày[.]

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ Mạch vi ĐIỀU KHIỂN ĐẾM SẢN PHẨM, thuyết minh Mạch vi ĐIỀU KHIỂN ĐẾM SẢN PHẨM, NGUYÊN LÝ Mạch vi ĐIỀU KHIỂN ĐẾM SẢN PHẨM PHẦN I LÝ THUYẾT CHƯƠNG I DẪN NHẬP I ĐẶT VẤN ĐỀ: Ngày với phát triển ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử màtrong kỹ thuật số đóng vai trị quan trọng lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, cơng nghiệp tự động hóa, cung cấp thơng tin… phải nắm bắt vận dụng cách có hiệu nhằm góp phần vào phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điện tử nói riêng Xuất phát từ đợt thực tập tốt nghiệp nhà máy tham quan doanh nghiệp sản xuất, chúng em thấy nhiều khâu tự động hóa q trình sản xuất Một khâu đơn giản dây chuyền sản xuất tự động hóa số lượng sản phẩm làm đếm cách tự động Tuy nhiên doanh nghiệp vừa nhỏ việc tự động hóa hồn tồn chưa áp dụng khâu đếm sản phẩm, đóng bao bì mà cịn sử dụng nhân cơng Từ điều thấy khả chúng em, chúng em muốn làm điều nhỏ để góp phần vào giúp người lao động bớt phần mệt nhọc chân tay mà cho phép tăng hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời đảm bảo độ xác cao Nên chúng em định thiết kế mạch đếm sản phẩm gần gũi với thực tế thật có ý nghĩa chúng em làm phần nhỏ đóng góp cho xã hội Để làm mạch cần thiết kế hai phần là: phận cảm biến phận đếm * Bộ phận cảm biến: gồm phần phát phần thu Thông thường người ta sử dụng phần phát led hồng ngoại để phát ánh sáng hồng ngoại mục đích để chống nhiễu so với loại ánh sáng khác, phần thu transistor quang để thu ánh sáng hồng ngoại * Bộ phận đếm có nhiều phương pháp thực thi la: -Lắp mạch dùng kỹ thuật số với IC đếm, chốt, so sánh ghép lại -Lắp mạch dùng kỹ thuật vi xử lí -Lắp mạch dùng kỹ thuật vi điều khiển II CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ: Với mạch đếm sản phẩm dùng IC rời có: Các ưu điểm sau: -Cho phép tăng hiệu suất lao động -Đảm bảo độ xác cao -Tần số đáp ứng mạch nhanh, cho phép đếm với tần số cao -Khoảng cách đặt phần phát phần thu xa cho phép đếm sản phẩm lớn -Tổn hao cơng suất bé, mạch sử dụng pin accu -Khả đếm rộng -Giá thành hạ -Mạch đơn giản dễ thực Với việc sử dụng kỹ thuật số khó đáp ứng việc thay đổi số đếm Muốn thay đổi yêu cầu mạch buộc lịng phải thay đổi phần cứng.Do lần phải lắp lại mạch dẫn đến tốn kinh tế mà nhiều yêu cầu không thực phương pháp Với phát triển mạnh nghành kỹ thuật số đặc biệt cho đời họ vi xử lí vi điều khiển đa chức việc dùng kỹ thuật vi xử lí, kỹ thuật vi điều khiển giải bế tắc kinh tế mà phương pháp dùng IC rời kết nối lại không thực Với mạch đếm sản phẩm dùng kỹ thuật vi xử lí: Ngồi ưu điểm liệt kê phương pháp dùng IC rời mạch đếm sản phẩm dùng kỹ thuật vi xử lí cịn có ưu điểm sau: -Mạch thay đổi số đếm cách linh hoạt việc thay đổi phần mềm, phần cứng không cần thay đổi mà mạch dùng IC rời thực mà thực cứng nhắc mà người cơng nhân khó tiếp cận, dễ nhầm - Số linh kiện sử dụng mạch -Mạch đơn giản so với mạch đếm sản phẩm dùng IC rời có phần cài đặt số đếm ban đầu -Mạch lưu lại số liệu ca sản xuất -Mạch điều khiển đếm nhiều dây chuyền sản xuất lúc phần mềm -Mạch kết nối giao tiếp với máy tính thích hợp cho người quản lí phịng kỹ thuật nắm bắt tình hình sản xuất qua hình máy vi tính Nhưng thiết kế người ta thường chọn phương pháp tối ưu kinh tế chúng em chọn phương pháp đếm sản phẩm dùng kỹ thuật vi điều khiển Phương pháp đếm sản phẩm dùng vi điều khiển: Ngồi ưu điểm có hai phương pháp trên, phương pháp cịn có ưu điểm : -Trong mạch sử dụng nhớ chương trình có quy mơ nhỏ, tiện lợi mà vi xử lí khơng thực -Nó giao tiếp nối tiếp trực tiếp với máy tính mà vi xử lí giao tiếp với máy tính giao tiếp song song nên cần có linh kiện chuyển đổi liệu từ song song sang nối tiếp để giao tiếp với máy tính III MỤC ĐÍCH U CẦU CỦA ĐỀ TÀI: Trong đồ án chúng em thực mạch đếm sản phẩm phương pháp đếm xung Như sản phẩm qua băng chuyền phải có thiết bị để cảm nhận sản phẩm, thiết bị gọi cảm biến Khi sản phẩm qua cảm biến nhận tạo xung điện đưa khối xử lí để tăng dần số đếm Tại thời điểm tức thời, để xác định số đếm cần phải có phận hiển thị Tuy nhiên khu vực sản xuất hay ca sản xuất lại yêu cầu với số đếm khác phải có linh hoạt việc chuyển đổi số đếm Bộ phận chuyển đổi trực quan bàn phím Khi cần thay đổi số đếm người sử dụng cần nhập số đếm ban đầu vào mạch tự động đếm Khi số sản phẩm đếm với số đếm ban đầu mạch tự động dừng Từ suy mục đích yêu cầu đề tài: -Số đếm phải xác, thay đổi việc cài đặt số đếm ban đầu cách linh hoạt -Bộ phận hiển thị phải rõ ràng -Mạch điện không phức tạp, bảo đảm an tồn,dễ sử dụng -Giá thành khơng q mắc IV GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI: -Các sản phẩm đa dạng với nhiều chủng loại: đặc; rỗng, kích cỡ khác Nhưng với khả thiết bị lắp mạch đếm sản phẩm có khả che ánh sáng có kích thước từ 10cm3 đến 30cm3 -Đếm số sản phẩm thùng phạm vi thay đổi từ ® 999 Còn số thùng sản phẩm phạm vi thay đổi từ 1®9999 -Lưu số sản phẩm, số hộp sau ca sản xuất cho phép xem số sản phẩm số hộp ca sản xuất Từ mục đích yêu cầu đề tài chúng em đưa sơ đồ khối tổng quát mạch điện sau: V XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁt CHƯƠNG II LÝ THUYẾT THIẾT KẾ I CÁC KHỐI TRONG MẠCH ĐIỆN: Cảm biến: a Giới thiệu sơ lược mạch cảm biến: Để cảm nhận lần sản phẩm qua cảm biến phải có phần phát phần thu Phần phát phát ánh sáng hồng ngoại phần thu hấp thụ ánh sáng hồng ngoại ánh sáng hồng ngoại có đặc điểm bị nhiễu so với loại ánh sáng khác Hai phận phát thu hoạt động với tần số Khi có sản phẩm qua phần phát phần thu, ánh sáng hồng ngoại bị che phận thu hoạt động với tần số khác tần số phát tạo xung tác động tới phận xử lí Vậy phận phát phận thu phải có nguồn tạo dao động Bộ phận dao động tác động tới cơng tắc đóng ngắt nguồn phát nguồn thu ánh sáng Có nhiều linh kiện phát thu ánh sáng hồng ngoại chúng em chọn led hồng ngoại transitor quang linh kiện phát thu transistor quang linh kiện nhạy với ánh sáng hồng ngoại Bộ phận tạo dao động dùng mạch LC, cổng logic, IC dao động Với việc sử dụng IC chuyên dùng tạo dao động, tạo dao động trở nên đơn giản với tần số phát thu Vì tín hiệu ngõ trasitor quang nhỏ nên cần có mạch khuyếch đại trước đưa đến tạo dao động Chúng em chọn IC khuếch khuếch đại tín hiệu lên đủ lớn Vậy sơ đồ khối phần phát phần thu là: b Các linh kiện mạch cảm biến: b1 Cấu tạo, nguyên lí hoạt động led hồng ngoại: _Led cấu tạo từ GaAs với vùng cấm có độ rộng 1.43eV tương ứng xạ 900nm Ngoài pha tạp Si với nguyên vật liệu GaAlAs, độ rộng vùng cấm thay đổi Với cách này, người ta tạo dải sóng 800 900nm tạo điều hưởng cho led hồng ngoại phát bước sóng thích hợp cho điểm cực đại độ nhạy thu _Hoạt động: mối nối p - n phân cực thuận dịng điện qua nối lớn dẫn điện hạt tải đa số, mối nối phân cực nghịch có dịng rỉ di chuyển hạt tải thiểu số Nhưng chiếu sáng vào mối nối, dòng điện nghịch tăng lên gần tỷ lệ với quang thông lúc dịng thuận khơng tăng Đặc tuyến volt – ampere led b2 Photon transistor Photon Transistor tương tự transistor thơng thường khác chỗ khơng có cực bazơ, thay cho tác dụng khống chế dòng vào cực bazơ khống chế chùm sáng dịng colector transitor có cực bazơ, khống chế tín hiệu ánh sáng Cấu tạo transistor quang _ Ký hiệu _Hình thức bên ngồi khác với transistor thơng thường chỗ vỏ có cửa sổ suốt cho ánh sáng chiếu vào Ánh sáng qua cửa sổ chiếu lên miền bazơ transistor Chuyển tiếp PN emitor chế tạo transistor thông thường, chuyển tiếp PN colector, miền bazơ cần chiếu sáng, có nhiều hình dạng khác nhau, có dạng hình trịn nằm tâm miền bazơ Khi sử dụng transistor quang mắc mạch tương tự transistor mắc chung emitor (CE) Chuyển tiếp emitor phân cực thuận cịn chuyển tiếp colector phân cực nghịch Có nghĩa transistor quang phân cực chế độ khuyếch đại Dịng điện transistor: Vì nối thu phân cực nghịch nên có dịng rỉ Ico chạy thu – nối - phát phân cực thuận nên dòng thu (b + 1)Ico dòng tối quang transistor Khi chiếu ánh sáng vào miền bazơ, miền bazơ có phát xạ cặp điện tử lỗ trống làm xuất dòng IL Do ánh sáng khiến dòng thu trở thành: Ic = (b + 1) (Ico + IL) Đặc tuyến transistor quang Trong H mật độ chiếu sáng (mW/cm2 ) Đặc tuyến transistor quang giống đặc tuyến Volt- ampere transistor thông thường mắc EC Điều khác tham số dòng Ib mà lượng chiếu sáng Đặc tuyến Volt ampere transistor quang ứng với khoảng Uce nhỏ gọi miền bão hịa tích tụ điện tích coi chuyển tiếp colector phân cực thuận Cũng tương tự trường hợp transistor thông thuờng, độ dốc đặc tuyến miền khuyếch đại b3 IC dao động 555 Sơ đồ chân:Sơ đồ khối bên IC 555 Chức chân Đây vi mạch định thời chuyên dùng, mắc thành dạng mạch đơn ổn hay bất ổn Điện áp cung cấp từ 3V đến 18V Dòng điện đến 200mA (loại vi mạch BJT) hay 100mA (loại CMOS) Chân 1: Nối với masse Chân 2: Nhận tín hiệu kích thích (trigger) Chân 3: Tín hiệu (output) Chân 4: Phục nguyên trạng thái ban đầu (preset) Chân 5: Nhận điện áp điều khiển (control voltag) Chân 6: Mức ngưỡng ( threshold ) Chân 7: Tạo đường phóng điện cho tụ Chân 8: Cấp nguồn Vcc * IC khuyếch đại LM 324 ( QUAD OPERATIONAL AMPLIFIER) LM 324 IC có tầng khuếch đại thuật toán, IC làm việc với loại nguồn đơn Độ lợi 100dB, nhiên băng thông hẹp LM 3900 Chú ý: không để ngã chạm vào nguồn V+ hay chạm thẳng vào masse, điều làm hư IC  IC 567 (TONE DECODER): IC 567 Bộ giải mã âm sắc IC chứa vòng khóa pha Khi tần số phù hợp với tần số trung tâm chân có mức áp thấp Do tín hiệu từ transistor qua tầng khuyếch đại đưa đến ngõ vào IC 567 Tần số xác lập theo mạch định thời R C hay 1,1/(RC) R lấy khoảng 2K đến 20K 567 tách dò tần số ngã vào từ 0,01Hz đến 500KHz Ghi chú: ngã vào mạch lọc thấp qua tính theo mF xác định n/F0 Trong n khoảng 1300 đến 62000 Tụ ngã lấy trị số gấp đôi tụ mạch lọc thấp qua ngã vào Khối xử lí: Với khối xử lí người ta dùng IC rời khối vi xử lí Nếu sử dụng vi xử lí khối xử lý, người ta thiết kế mạch điện giao tiếp với máy tính nên dễ dàng cho việc điều khiển từ xa việc thay đổi phần mềm mở rộng chương trình điều khiển mạch điện đếm nhiều dây chuyền thời điểm hay lưu lại số liệu ca sản xuất, lí chúng em sử dụng vi xử lí khối xử lí Cùng với thời gian, người cho đời nhiều loại vi xử lí từ bit đến 64 bit với cải tiến ngày ưu việt tùy theo mục đích sử dụng mà vi xử lí bit tồn Trong đồ án chúng em sử dụng vi điều khiển 8051 8051 vi xử lí bit có chứa nhớ bên có thêm định thời ngồi giao tiếp nối tiếp trực tiếp với máy tính mà vi xử lí bit 8085 giao tiếp với máy tính giao tiếp song song nên cần có IC chuyển đổi liệu từ song song sang nối tiếp để giao tiếp với máy tính Với nhớ 8051 thích hợp cho chương trình có quy mơ nhỏ,tuy nhiên 8051 kết hợp với nhớ ngồi cho chương trình có quy mơ lớn Sau giới thiệu chúng em vi điều khiển 8051: a Giới thiệu cấu trúc phần cứng 8051 a1 Sơ đồ chân 8051 8051 IC vi điều khiển (Microcontroller) hãng Intel sản xuất IC có đặc điểm sau:          4k byte ROM,128 byte RAM Port I/O bit đếm/ định thời 16 bit Giao tiếp nối tiếp 64k byte khơng gian nhớ chương trình mở rộng 64k byte không gian nhớ liệu mở rộng Một xử lý luận lý (thao tác bít đơn) 210 bit địa hóa Bộ nhân / chia Sơ lược chân 8051 a2 Chức chân 8051: Port 0: từ chân 32 đến chân 39 (P0.0 _P0.7) Port có chức năng: thiết kế cỡ nhỏ khơng dùng nhớ mở rộng có chức đường IO, thiết kế lớn có nhớ mở rộng kết hợp bus địa bus liệu Port 1: từ chân đến chân (P1.0 _ P1.7) Port port IO dùng cho giao tiếp với thiết bị cần Port 2: từ chân 21 đến chân 28 (P2.0 _P2.7) Port port có tác dụng kép dùng đường xuất nhập byte cao bus địa thiết bị dùng nhớ mở rộng Port 3: từ chân 10 đến chân 17 (P3.0 _ P3.7) Port port có tác dụng kép Các chân port có nhiều chức năng, có cơng dụng chuyển đổi có liên hệ đến đặc tính đặc biệt 8051 bảng sau : Chức n Bit Tên ăng chuyển đổi Ngõ vào liệu nối tiếp P3.0 RXD Ngõ xuất liệu nối tiếp P3.1 TXD Ngõ vào ngắt cứng thứ P3.2 INT0\ Ngõ vào ngắt cứng thứ P3.3 INT1\ Ngõ vào TIMER/ COUNTER thứ P3.4 T0 Ngõ vào TIMER/ COUNTER thứ P3.5 T1 P3.6 WR\ Tín hiệu ghi liệu lên nhớ P3.7 RD\ ngồi Tín hiệu đọc nhớ liệu ngồi PSEN (Program store enable): PSEN tín hiệu ngõ có tác dụng cho phép đọc nhớ chương trình mở rộng thường nối đến chân OE\ Eprom cho phép đọc byte mã lệnh PSEN mức thấp thời gian 8051 lấy lệnh Các mã lệnh chương trình đọc từ Eprom qua bus liệu, chốt vào ghi lệnh bên 8051 để giải mã lệnh Khi 8051 thi hành chương trình ROM nội PSEN mức cao ALE (Address Latch Enable): Khi 8051 truy xuất nhớ bên ngồi, Port có chức bus địa liệu phải tách đường liệu địa Tín hiệu ALE chân thứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp đường địa liệu kết nối chúng với IC chốt Tín hiệu chân ALE xung khoảng thời gian port đóng vai trị địa thấp nên chốt địa hoàn toàn tự động EA\ (External Access): Tín hiệu vào EA\ chân 31 thường mắc lên mức mức Nếu mức 1, 8051 thi hành chương trình từ ROM nội Nếu mức 0, 8051 thi hành chương trình từ nhớ mở rộng Chân EA\ lấy làm chân cấp nguồn 21V lập trình cho Eprom 8051 RST (Reset): Khi ngõ vào tín hiệu đưa lên mức cao chu kỳ máy, ghi bên nạp giá trị thích hợp để khởi động hệ thống Khi cấp điện mạch phải tự động reset Các ngõ vào dao động X1, X2: Bộ tạo dao động tích hợp bên 8051 Khi sử dụng 8051, người ta cần nối thêm tụ thạch anh tụ Tần số tụ thạch anh thường 12 Mh b Cấu trúc bên 8051 b1 Sơ đồ khối bên 8051: b2 Khảo sát khối nhớ bên 8051: 7F RAM ĐA DỤNG 30 2F 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78 2E 77 76 75 74 73 72 71 70 2D 2C 2B 2A 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 1F 6F 67 5F 57 4F 47 3F 37 2F 27 1F 17 0F 07 6E 66 5E 56 4E 46 3E 36 2E 26 1E 16 0E 06 6D 65 5D 55 4D 45 3D 35 2D 25 1D 15 0D 05 6C 64 5C 54 4C 44 3C 34 2C 24 1C 14 0C 04 6B 63 5B 53 4B 43 3B 33 2B 23 1B 13 0B 03 6A 62 5A 52 4A 42 3A 32 2A 22 1A 12 0A 02 69 61 59 51 49 41 39 31 29 21 19 11 09 01 68 60 58 50 48 40 38 30 28 20 18 10 08 00 BANK 18 17 BANK 10 0F BANK 08 07 Bank ghi ( mặc định cho R0-R7) 00 CẤU TRÚC RAM NỘI F0 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 E0 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0 D0 D7 D6 6D 6C 6B 6A 69 68 B8 - - - BC BB BA B9 B8 B0 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 A8 AF AE AD AC AB AA A9 A8 A0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 99 98 Khơng có địa hóa bit 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98 90 97 8D 8C 8B 8A 89 88 87 83 82 81 80 96 95 94 93 92 91 Không địa Không địa Không địa Không địa Không địa 8F 8E 8D 8C Không địa hóa hóa hóa hóa hóa 8B hóa từng từng 8A bit bit bit bit bit 89 bit Không địa Không địa Không địa 87 86 85 84 hóa hóa hóa 83 từng 82 bit bit bit 81 90 88 80 THANH GHI CHỨC NĂNG ĐẶC BIỆT *Tổ chức nhớ: Bộ nhớ bên 8051 bao gồm ROM RAM RAM bao gồm nhiều thành phần: phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ địa hóa bit, bank ghi ghi chức đặc biệt 8051 có nhớ theo cấu trúc Harvard: có vùng nhớ riêng biệt cho chương trình liệu Chương trình liệu chứa bên 8051 8051 kết nối với 64 k byte nhớ chương trình 64 k byte nhớ liệu mở rộng Ram bên 8051 phân chia sau:     Các bank ghi có địa từ 00H đến 1Fh Ram địa hóa bit có địa từ 20H đến 2FH Ram đa dụng từ 30H đến 7FH Các ghi chức đặc biệt từ 80H đến FFH -Ram đa dụng: Mọi địa vùng ram đa dụng truy xuất tự dùng kiểu địa trực tiếp hay gián tiếp Ví dụ để đọc nội dung nhớ địa 5FH ram nội vào ghi tích lũy A : MOV A,5FH Hoặc truy xuất dùng cách địa gián tiếp qua R0 hay R1 Ví dụ lệnh sau thi hành nhiệm vụ lệnh trên: MOV R0, #5FH MOV A , @R0 -Ram truy xuất bit: 8051 chứa 210 bit địa hóa bit, 128 bit chứa byte có địa từ 20H đến 2FH, bit cịn lại chứa nhóm ghi chức đặc biệt Ýtưởng truy xuất bit phần mềm đặc tính mạnh vi điều khiển nói chung Các bit đặt, xóa, and, or,… với lệnh đơn Ngồi port truy xuất bít làm đơn giản phần mềm xuất nhập bit Ví dụ để đặt bit 67H ta dùng lệnh sau: SETB 67H -Các bank ghi: Bộ lệnh 8051 hỗ trợ ghi có tên R0 đến R7 theo mặc định (sau reset hệ thống), ghi nàyở địa 00H đến 07H lệnh sau đọc nội dung địa 05H vào ghi tích lũy: MOV A, R5 Đây lệnh byte dùng địa ghi Tuy nhiên thi hành lệnh byte dùng địa trực tiếp nằm byte thứ 2: MOV A, 05H Lệnh dùng ghi R0 đến R7 ngắn nhanh nhiều so với lệnh tương ứng dùng địa trực tiếp Bank ghi tích cực cách thay đổi bit từ trạng thái chương trình (PSW) Giả sủ ghi thứ truy xuất, lệnh sau di chuyển nội dung ghi A vào ô nhớ ram có địa 18H: MOV R0, A * Các ghi có chức đặc biệt: 8051 có 21 ghi chức đặc biệt (SFR: Special Funtion Register) vùng RAM nội từ địa 80H đến FFH Chú ý: tất 128 địa từ 80H đến FFH khơng định nghĩa, có 21 ghi chức đặc biệt định nghĩa sẵn địa -Thanh ghi trạng thái chương trình: Thanh ghi trạng thái chương trình PSW (Program Status Word ) địa DOH chứa bít trạng thái bảng sau: Bit Ký hiệu Địa Ý nghĩa Cờ nhớ Cờ nhớ phụ Cờ PSW.7 CY D7H Bit chọn bank ghi PSW.6 AC D6H Bit chọn bank ghi PSW.5 F0 D5H 00=bank 0: địa 00H – PSW.4 RS1 D4H 07H PSW.3 RS0 D3H 01=bank 1: địa 08H – 0FH 10=bank 2: địa 10H – 1FH 11=bank 3: địa 18H – PSW.2 0V D2H 1FH PSW.1 _ D1H Cờ tràn PSW.0 P D0H Dự trữ Cờ parity chẵn lẽ + Cờ nhớ: C = phép tốn cộng có tràn phép tốn trừ có mượn ngược lại C = Ví dụ ghi A có giá trị FF lệnh sau: ADD A, #1 Phép cộng có tràn nên bit C = kết ghi A = 00H Cờ nhớ xem ghi bit cho lệnh luận lý thi hành bit ANL C, 25H + Cớ nhớ phụ: Khi cộng số BCD, cờ nhớ phụ AC = kết bit thấp khoảng 0AH đến 0FH Ngược lại AC = + Cờ 0: Cờ bit cờ đa dụng dành cho ứng dụng người dùng + Các bit chọn bankthanh ghi truy xuất: Các bit chọn bank ghi (RS0 RS1) xác định bank ghi truy xuất Chúng xóa sau reset hệ thống thay đổi phần mềm cần Ví dụ lệnh sau cho phép bank ghi di chuyển nội dung bank ghi R7 (địa bye 1FH) vào ghi A: SETB RS1 SETB RS0 MOV A,R7 -Thanh ghi B: Thanh ghi B địa F0H dùng với ghi tích lũy A cho phép tốn nhân chia Lệnh MUL AB nhân giá trị không dấu bit A B trả kết 16 bit A (byte thấp) B (byte cao) Lệnh DIV AB chia A cho B trả kết nguyên A phần dư B ghi xem ghi đệm đa dụng -Con trỏ ngăn xếp: Con trỏ ngăn xếp SP ghi bit địa 18H Nó chứa địa byte liệu hành đỉnh ngăn xếp Các lệnh ngăn xếp bao gồm lệnh cất liệu vào ngăn xếp lấy liệu khỏi ngăn xếp Lệnh cất liệu vào ngăn xếp làm tăng SP trước ghi liệu lệnh lấy liệu khỏi ngăn xếp làm giảm SP Ngăn xếp 8051 giữ ram nội giới hạn địa truy xuất địa gián tiếp, chúng 128 byte đầu 8051 Để khởi động SP với ngăn xếp bắt đầu địa 60 H, lệnh sau dùng: MOV SP,#5FH Khi reset 8051, SP mang giá trị mặc định 07H liệu cất vào nhớ ngăn xếp có địa 08 H Ngăn xếp truy xuất trực tiếp lệnh PUSH POP để lưu trữ tạm thời lấy lại liệu truy xuất ngầm lệnh gọi chương trình ACALL,LCALL lệnh trở (RET RETI) để lưu trữ giá trị đếm chương trình bắt đầu thực chương trình lấy lại kết thúc chương trình -Con trỏ liệu Con trỏ liệu DPTR dùng để truy xuất nhớ ghi 16 bit địa 82H (DPL: byte thấp) 83H (DPH: byte cao) lệnh sau ghi 55H vào ram địa 1000H: MOV A,#55H MOV DPTR, #1000H MOVX @DPTR,A -Các ghi port xuất nhập: Các port 8051 bao gồm port địa 80H, port địa 90H, port địa A0H, port3 địa B0H tất port truy xuất bit nên thuận tiện khả giao tiếp -Các ghi timer: 8051 có chứa định thời/ đếm 16 bit dùng cho việc định thời đếm kiện Timer địa 8AH (TL0: byte thấp) 8CH (TH0: byte cao) Timer địa 8BH (TL1: byte thấp) 8DH (TH1: byte cao) Việc khởi động timer Set Timer Mode (TMOD) địa 89H ghi điều khiển timer (TCON) địa 88H, có TCON địa hóa bit nhớ liệu bên ngồi Bộ nhớ chương trình nhớ Rom nhớ liệu nhớ Ram _ Bộ nhớ Ram chia làm loại Sram Dram Dram chế tạo dùng kỹ thuật MOS, có dung lượng nhớ lớn, cơng xuất tiêu tán thấp tốc độ hoạt động trung bình Ơ Sram liệu lưu trữ vào Flip- Flop Dram liệu lưu trữ mức tương đương với trình nạp xả tụ điện khoảng vài pF Bởi điện áp tụ suy giảm dần Dram địi hỏi chu kỳ nạp lại không muốn liệu gọi trình làm tươi Ram, khuyết điểm Dram so với Sram Bộ nhớ Rom có nhiều loại: PROM, EPROM, EEPROM EPROM lập trình người dùng, xóa lập trình lại nhiều lần nên đồ án chúng em dùng EPROM 2764 dùng SRAM 6264 Đặc điểm, sơ đồ chân bảng thật 2764 6264 hình SRAM 6264: nhớ chế tạo theo công nghệ CMOS, có dung lượng 65536 bit tổ chức thành 8192x8 bit (8KByte), điện áp cung cấp +5V, thời gian truy cập khoảng 150ns Ngõ vào/ra liệu dùng chung, ngõ vào/ra tương thích TTL Cơng suất tiêu tán trạng thái chờ thấp khoảng 0,1mW so với hoạt động bình thường 200mW Sơ đồ chân sơ đồ logic 6264 sau: Từ sơ đồ chân cho ta thấy cá chân chia thành nhóm: + Vcc, GND : chân nguồn + Do đến D7 : chân liệu + Ao đến A12 : chân địa EPROM 2764: nhớ đọc chế tạo theo công nghệ NMOS, dùng nguồn đơn +5V, dung lượng nhớ 65536 bit, tổ chức thành 8192x8 bit (8KByte) 2764 loại EPROM xóa tia cực tím ghi lại nhiều lần Có hai kiểu họat động: bình thường chờ Ở trạng thái chờ, công suất tiêu thụ 132mW so với 525mW trạng thái đọc liệu, thời gian truy xuất 200ns Sơ đồ chân sơ đồ logic 2764 sau: Mode (chế độ) Đọc Chờ Lập trình Kiểm tra CE\ L H L L OE\ L x x L PGM\ H x L H VPP Vcc Vcc Vpp Vpp Ra (Output) Dout Hi-Z Din Do ut Cấm lập trình H x x Vpp Hi-Z Bảng trạng thái - EPROM lập người lập trình sử dụng xóa để lập trình lại muốn -EPROM dùng mạch chứa sẵn chương trình điều khiển, tức xuất Data CPU tham khảo đến, ta quan tâm đến chế độ đọc chờ Dựa vào Mode hoạt động EPROM điều khiển chân sau:    PGM = Volt (Vcc ) OE\ nối chân PSEN CPU CE\ nối xuống CSO + Chế độ đọc (Read Mode ): Chế độ thiết lập CE\ OE\ mức thấp, PGM mức cao Có hai ngõ vào điều khiển dùng để truy xuất Data từ ROM CE\ OE\ dùng để kiểm soát ngõ Data, đưa Data lên Data bus + Chế độ chờ (Stanby Mode ): Chế độ làm giảm công suất tiêu thụ thiết lập CE\ mức cao, chế độ Data trạng thái trở kháng cao độc lập *Giải mã địa chỉ: Do 8051 thiết kế cần quản lý nhiều thiết bị ngoại vi, nhiều ô nhớ, muốn làm việc người ta phải cung cấp cho ô nhớ thiết bị ngoại vi tầm địa cho thiết bị Vì cần có mạch giải mã địa mạch điện Người ta thường dùng IC giải mã 74HC138 với ngõ nối tới ngõ vào chọn chip (CS\) IC nhớ Sau sơ đồ chân, bảng thật đặc điểm 74138: INPUTS OUTPUTS ENABLE SELECT G1 G2 C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 x H x x x H H H H H H H H L x x x x H H H H H H H H H L L L L L H H H H H H H H L L L H H L H H H H H H H L L H L H H L H H H H H H L L H H H H H L H H H H H L H L L H H H H L H H H H L H L H H H H H H L H H H L H H L H H H H H H L H H L H H H H H H H H H H L G2 = G2A + G2 Bảng trạng thái sơ lược chân: - Ngõ vào A,B,C chân ngõ vào số nhị phân bit C bit có trọng số lớn nhất, A bit có trọng số nhỏ - Các chân ngõ ra: Yo ® Y7, tích cực mức thấp - Các chân điều khiển: G1,G2A, G2B IC hoạt động giải mã chân điều khiển đồng thời tích cực G1 tích cực mức cao; G2A\ G2B\ tích cực mức thấp Khi chân khơng tích cực ngõ từ Yo ® Y7 mức cao *Giải đa hợp đường liệu đường địa chỉ: Khi dùng nhớ ngồi, port khơng cịn port IO túy Nó kết hợp bus địa bus liệu nên dùng tín hiệu ALE IC chốt để chốt byte thấp bus địa bắt đầu chu kỳ nhớ Port2 cho byte cao bus địa Ơ chúng em dùng IC chốt 74373 Sơ đồ chân, đặc điểm bảng trạng thái 74373 Sơ đồ chân Bảng trạng thái Output Control (OC) L L L H Enable G H H L x D OUTPUT H L x x H L Q0 HI-Z Đặc điểm _ 74LS373 gồm D-FF có ngõ trạng thái điều khiển chốt xuất liệu chân G OC Trong ứng dụng chân G nối với chân ALE 8051, chân OC nối mass _ IC chốt bit _ Các đệm ngõ trạng thái _ Tín hiệu điều khiển ngõ trạng thái chung *Xếp chồng vùng nhớ chương trình liệu bên ngồi: Vì nhớ chương trình Rom nên xảy vấn đề bất tiện phát triển phần mềm cho 8051 tổ chức nhớ để sửa đổi chương trình ghi trở lại chứa nhớ Rom Cách giải xếp chồng vùng liệu chương trình Một nhớ Ram chứa chương trình liệu cách nối đường OE\ Ram đến ngõ cổng AND có ngõ vào PSEN\ RD\ Sơ đồ mạch hình sau cho phép nhớ Ram có chức vừa nhớ chương trình vừa nhớ liệu Vậy chương trình tải vào Ram (bằng cách ghi nhớ liệu) thi hành chương trình (bằng cách truy xuất nhớ chương trình) Khối hiển thị: a.Sơ đồ khối mạch hiển thị: Bộ phận hiển thị gồm led đoạn anod chung Vì vi xử lí xử lí liệu số nhị phân (1,0 ) nên cần có giãi mã từ số nhị phân sang số thập phân Sự giải mã dùng giải mã phần cứng (IC giải mã) Tuy nhiên với phần mềm quét led người ta giảm bớt IC giải mã giảm giá thành mạch điện Nhưng để kết nối với mạch hiển thị phải cần có IC giao tiếp vào port 8051 dùng cho mục đích khác 8255 IC giao tiếp vào song song thông dụng điều khiển phần mềm nên chúng em sử dụng 8255 để giao tiếp với thiết bị ngoại vi (phần hiển thị…) Vì dịng port 8255 nhỏ (lớn port A khoảng 5mA) nên cần có IC đệm dịng để nâng dòng lên đủ kéo cho led sáng Chúng em chọn IC đệm 74245 Khi đưa liệu để hiển thị tất led nhận thời điểm cho phép led nhận liệu nên phải có mạch giải mã để chọn led b Giới thiệu linh kiện mạch b1.Cổng xuất nhập 8255: Trong hệ thống Vi xử lý hay máy vi tính giao tiếp với nhớ ROM, RAM chưa đủ, máy tính phải giao tiếp với thiết bị ngoại vi bàn phím, hình, máy in, để người đối thoại máy tính dùng máy tính để điều khiển thiết bị khác Để giao tiếp với nhiều thiết bị vậy, máy tính giao tiếp qua nhiều đường giao tiếp với nhiều hình thức khác giao tiếp nối tiếp, giao tiếp song song Vì vai trị cổng xuất nhập 8255 để giao tiếp máy tính với thiết bị ngồi điều cần thiết giúp máy mở rộng khả làm việc *Sơ đồ chân 8255 Sơ đồ chân sơ đồ logic A1 L L H L L H H x H x A0 L H L L H L H x H x RD\ L L L H H H H x L H WR\ H H H L L L L x H H CS\ L L L L L L L H L L Hoạt động Port A Bus liệu Port Bà Bus liệu Port Cà Bus liệu Bus liệu Port A Bus liệu Port B Bus liệu Port C Bus liệu Từ điều khiển Bus liệu trạng thái Hi-Z Cấm Bus liệu trạng thái Hi-Z Tính linh hoạt vi mạch thể khả lập trình Qua ghi điều khiển, người sử dụng xác định chế độ hoạt động cổng cần sử dụng lối vào lối Các chân D0 D7 tạo nên bus liệu hai chiều có độ rộng bit 8255 chọn tín hiệu mức thấp ngõ vào chọn chíp CS\ Khi 8255 không chọn, đệm bus liệu nối 8255 với hệ thống thả Khi chọn, ngõ vào A0 A1 dùng để chọn ghi điều khiển cổng vào/ra để trao đổi liệu Các hoạt động 8255 tóm tắt bảng sau: A1 L L H L L H H x H x A0 L H L L H L H x H x RD\ L L L H H H H x L H WR\ H H H L L L L x H H CS\ L L L L L L L H L L Hoạt động Port A Bus liệu Port Bà Bus liệu Port Cà Bus liệu Bus liệu Port A Bus liệu Port B Bus liệu Port C Bus liệu Từ điều khiển Bus liệu trạng thái Hi-Z Cấm Bus liệu trạng thái Hi-Z * Các trạng thái làm việc 8255: Qua bảng trạng thái 8255, ta thấy ghi điều khiển đặt địa bên A1 = [1], A0 = [1] Trong chu kỳ ghi lên ghi điều khiển, xác định cổng vào/ra chế độ hoạt động Khi chân RESET mức [H], ghi điều khiển đặt lại định nghĩa toàn 24 đường dẫn ngõ vào.Trạng thái kéo dài tới chương trình ứng dụng viết từ điều khiển vào ghi điều khiển để xác định chế độ làm việc 8255 Các cổng A, B, C phân thành hai nhóm Nhóm A gồm cổng A nửa cao cổng C, nhóm B gồm cổng B nửa thấp cịn lại cổng C Có chế độ hoạt động khác nhau: - Chế độ 0: vào/ra thông thường - Chế độ 1: chốt vào/ra - Chế độ 2: bus hai chiều Chế độ 0: Từ điều khiển: Chế độ xác lập hai cổng bit (A B) hai cổng bit (nửa cao nửa thấp C) Bất kỳ cổng nhập xuất liệu cách độc lập tùy theo bit D4, D3, D1 D0 Có 24 = 16 khả vào/ra chế độ Khởi động truy xuất ghi timer: Thông thường ghi khởi động lần đầu chương trình để đặt chế độ làm việc Sau đó, thân chương trình, ghi timer cho chạy, dừng, bit kiểm tra xóa, ghi timer đọc cập nhật… theo đòi hỏi ứng dụng TMOD ghi thứ khởi động đặt chế độ hoạt động Ví dụ, lệnh sau khởi động Timer timer 16 bit (chế độ 1) có xung nhịp từ dao động tên chip cho việc định khoảng thời gian: MOV TMOD, #1B Lệnh đặt M1 = M0 = cho chế độ 1, C/ T= GATE = cho xung nhịp nội xóa bit chế độ Timer Dĩ nhiên, timer không thật bắt đầu định thời bit điều khiển chạy TR1 đặt lên Nếu cần số đếm ban đầu, ghi TL1/TH1 phải khởi động Một khoảng 100ms khởi động cách khởi động giá trị cho TH1/TL1 FF9CH: MOV TL1, #9CH MOV TH1, #0FFH Rồi timer cho chạy cách đặt bit điều khiển chạy sau: SETB TR1 Cờ báo tràn tự động đặt lên sau 100ms Phần mềm đợi 100 ms cách dùng lệnh rẽ nhánh có điều kiện nhảy đến cờ báo tràn chưa đặt lên 1: WAIT: JNB TF1, WAIT Khi timer tràn, cần dừng timer xóa cờ báo tràn phần mềm: CLR TR1 CLR TF1 d Ngắt ( INTERRUPT) Một ngắt xảy điều kiện, kiện mà gây treo tạm thời thời chương trình điều kiện phục vụ chương trình khác Các ngắt đóng vai trị quan trọng thiết kế cài đặt ứng dụng vi điều khiển Chúng cho phép hệ thống đáp ứng bất đồng với kiện giải kiện chương trình khác thực thi Tổ chức ngắt 8051: Có nguồn ngắt 8031: ngắt ngoài, ngắt từ timer ngắt port nối tiếp Tất ngắt theo bị cấm sau reset hệ thống cho phép phần mềm Khi có hai nhiều ngắt đồng thời, ngắt xảy ngắt khác phục vụ, có hai hỏi vịng sơ đồ ưu tiên hai mức dùng để xác định việc thực ngắt Việc hỏi vòng cố định ưu tiên ngắt lập trình - Cho phép cấm ngắt : Mỗi nguồn ngắt cho phép cấm ngắt qua ghi chức đặt biệt có định địa bit IE ( Interrupt Enable : cho phép ngắt ) địa A8H Bit Ký hiệu Địa bit Mô tả IE.7 EA AFH Cho phép / Cấm tồn IE.6 _ AEH Khơng mơ tả Cho phép ngắt từ Timer (8052) IE.4 ES ACH Cho phép ngắt port nối tiếp IE.3 ET1 ABH Cho phép ngắt từ Timer IE.2 EX1 AAH Cho phép ngắt IE.1 ET0 A9H Cho phép ngắt từ Timer IE.0 EX0 A8H Cho phép ngắt ngồi Tóm tắt ghi IE - Các cờ ngắt : Khi điều kiện ngắt xảy ứng với loại ngắt mà loại cờ đặt lên để xác nhận ngắt IE.5 ET2 Ngắt Bên Bên Timer Timer Port nối tiếp Port nối tiếp ADH Cờ Thanh ghi SFR vị trí bit IE0 TCON.1 IE1 TCON.3 TF1 TCON.7 TF0 TCON.5 TI SCON.1 RI SCON.0 Các lọai cờ ngắt - Các vectơ ngắt : Khi chấp nhận ngắt, giá trị nạp vào PC gọi vector ngắt Nó địa bắt đầu ISR cho nguồn tạo ngắt, vector ngắt cho bảng sau : Ngắt Cờ Địa vector Reset hệ thống RST 0000H Bên IE0 0003H Timer TF0 000BH