ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ ĐỒNG HỒ VẠN NĂNG NỘI DUNG ĐỒ ÁN PHẦN A LÝ THUYẾT CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN 8051 I GIỚI THIỆU CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỌ MCS 51 MCS 51 là họ IC vi điều khiển do hãng Intel s[.]
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ ĐỒNG HỒ VẠN NĂNG NỘI DUNG ĐỒ ÁN PHẦN A: LÝ THUYẾT CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN 8051 I. GIỚI THIỆU CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỌ MCS-51: - MCS-51 họ IC vi điều khiển hãng Intel sản xuất Các IC tiêu biểu cho họ 8031, 8051, 8951 Những đặc điểm nguyên tắc hoạt động vi điều khiển khác không nhiều Khi sử dụng thành thạo loại vi điều khiển ta nhanh chóng vận dụng kinh nghiệm để làm quen làm chủ ứng dụng vi điều khiển khác Vì để có hiểu biết cụ thể vi điều khiển để phục vụ cho đề tài tốt nghiệp ta bắt đầu tìm hiểu vi điều khiển thơng dụng nhất, họ MCS-51 họ MCS-51 họ điển hình 8051 lại đại diện tiêu biểu Các đặc điểm 8051 tóm tắt sau : KB ROM bên 128 Byte RAM nội Port xuất /nhập I/O bit Giao tiếp nối tiếp 64 KB vùng nhớ mã 64 KB vùng nhớ liệu ngoại Xử lý Boolean (hoạt động bit đơn) 210 vị trí nhớ định vị bit ms cho hoạt động nhân chia Sơ đồ khối 8051 CPU: đơn vị xử lý trung tâm Timers: định thời Interrup control: điều khiển ngắt Serial port: port nối tiếp Address, data, and control buses: bus địa chỉ, liệu điều khiển RAM: nhớ đọc/ghi (128 byte RAM ) I/O port: port nhập/xuất Ocilator: mạch dao động Other register: ghi khác II. KHẢO SÁT SƠ ĐỒ TỪNG CHÂN 8051, CHỨC NĂNG TỪNG CHÂN: 1. Sơ đồ chân 8051: 2. Hình dạng: 3. Chức chân 8051: - IC 8051/8031 có tất 40 chân có chức đường xuất nhập Trong có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa chân có chức năng), đường hoạt động đường xuất nhập đường điều khiển thành phần bus liệu bus địa a. Các Port: - Port 0: port có chức chân 39 – 32 Trong thiết kế cỡ nhỏ khơng dùng nhớ mở rộng có chức các đường I/O Đối với các thiết kế cỡ lớn có nhớ mở rộng, kết hợp bus địa bus liệu đa hợp (Byte thấp bus địa địa chỉ) - Port1: có cơng dụng dùng làm Port xuất nhập I/O để giao tiếp với thiết bị bên chân - - Port 2: Từ chân 21 - 28 (P2.0, P2.1, , P2.7) dùng vào hai mục đích: làm Port xuất/nhập I/O byte cao bus địa thiết bị dùng nhớ mở rộng - Port 3: từ chân 10 - 17 (P3.0, P3.1, , P3.7) dùng vào hai mục đích: dùng Port xuất / nhập I/O chân giữ chức đặc biệt tóm tắt sơ sau : Bit Tên Địa Chỉ P3 P3 P3 RXT B0H TXD B1H P3 INT0\ B2H INT1\ B3H P3 T0 B4H T1 B5H P3 WR\ B6H RD\ B7H P3 P3 Chức chuyển đổi Ngõ vào liệu nối tiếp Ngõ xuất liệu nối tiếp Ngõ vào ngắt Ngõ vào ngắt Ngõ vào củaTIMER/COUNTER thứ Ngõ vào củaTIMER/COUNTER thứ Tín hiệu ghi liệu lên nhớ ngồi Tín hiệu đọc nhớ liệu ngồi b. Các ngõ tín hiệu điều khiển: + Ngõ tín hiệu PSEN (program store enable): - PSEN tín hiệu ngõ chân 29 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 Microcontroller 8051 lấy lệnh Các mã lệnh chương trình đọc từ Eprom qua bus liệu chốt vào ghi lệnh bên để giãi mã lệnh Khi thi hành chương trình ROM nội (8051) PSEN mức logic + Ngõ tín hiệu điều khiển ALE (address latch enable): - Khi truy xuất nhớ bên ngồi, port có chức bus địa bus liệu phải tách đường liệu địa IC 8051 sử dụng chân 30 dùng làm tín hiệu cho phép chốt ALE để giãi đa hợp bus địa bus liệu kết nối chúng với IC chốt - Chân ALE xuất tín hiệu để chốt địa (byte thấp địa 16 bit) vào ghi ngồi suốt ½ đầu chu kỳ nhớ Sau khi điều thực hiện, port xuất nhập liệu hợp lệ suốt ½ thứ hai chu kỳ nhớ - Các xung tín hiệu ALE có tốc độ 1/6 lần tần số dao động chip dùng làm tín hiệu clock cho phần khác hệ thống Chân ALE dùng làm ngõ vào xung lập trình cho Eprom 8051 + Ngõ tín hiệu AE\ (external access): - Chân 31 (EA : Eternal Acess) đưa xuống thấp cho phép chọn nhớ mã 8031 Đối với 8051 : EA = 5V : Chọn ROM nội EA = 0V : Chọn ROM ngoại EA = 21V : Lập trình EPROM nội + Ngõ tín hiệu RST (reset): - Ngõ vào RST chân ngõ reset 8051 Khi ngõ vào tín hiệu đưa lên cao chu kỳ máy, ghi bên nạp giá trị thích hợp để khởi đơng hệ thống Khi cấp điện mạch tự động reset + Các ngõ vào dao động XTAL1, XTAL2: - Các chân 18,19 8051 nối với dao động thạch anh 12 MHz để tạo dao động CHIP Hai tụ 30 pF thêm vào để ổn định dao động + Chân 20 (Vss) nối đất (Vss = 0) + Chân 40 (Vcc) nối lên nguồn 5V III. CẤU TRÚC BÊN TRONG VI ĐIỀU KHIỂN: 1. Tổ chức nhớ: (Bảng tóm tắt vùng nhớ 8051) 00 On – Chip Memory External On chip memory: nhớ chip External memory: nhớ ngồi Code memory: nhớ chương trình (mã) Data memory: nhớ liệu Enable via PSEN: cho phép PSEN Enable via RD & WR: cho phép RD &WR Bản đồ nhớ Data Chip sau: Địa byte Địa bit Địa byte Địa bit 7F 30 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 27 26 25 24 23 7F 77 6F 67 5F 57 4F 47 3F 37 2F 27 1F 7E 76 6E 66 5E 56 4E 46 3E 36 2E 26 1E RAM đa dụng 7D 7C 7B 7A 75 74 73 72 6D 6C 6B 6A 65 64 63 62 5D 5C 5B 5A 55 54 53 52 4D 4C 4B 4A 45 44 43 42 3D 3C 3B 3A 35 34 33 32 2D 2C 2B 2A 25 24 23 22 1D 1C 1B 1A 22 17 16 15 14 13 79 71 69 61 59 51 49 41 39 31 29 21 19 78 70 68 60 58 50 48 40 38 30 28 20 18 12 11 10 FF F0 E0 D0 B8 B0 A8 A0 99 98 90 8D 8C 21 0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08 8B 20 07 06 05 04 03 02 01 00 8A 1F Bank 89 18 88 17 Bank 87 10 0F Bank 83 08 82 07 Bank ghi 81 00 (mặc định cho R0 -R7) 88 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 B E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0 ACC D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 PSW - - BC BB BA B9 B8 IP B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 P.3 AF AC AB AA A9 A8 IE A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 P2 khơng địa hố bit SBUF 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98 SCON 97 96 95 94 93 92 91 90 P1 khơng địa hố bit TH1 khơng địa hố bit khơng địa hố bit khơng địa hố bit khơng địa hố bit 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88 khơng địa hố bit khơng địa hố bit khơng địa hố bit khơng địa hố bit 87 86 85 84 83 82 81 80 TH0 TL1 TL0 TMOD TCON PCON DPH DPL SP P0 RAM CÁC THANH GHI CHỨC NĂNG ĐẶC BIỆT - Bộ nhớ 8051 bao gồm ROM RAM RAM 8051 bao gồm nhiều thành phần: phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ địa hoá 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 64KB nhớ chương trình 64KB liệu. Hai đặc tính cần ý là: + Các ghi port xuất nhập định vị (xác định) nhớ truy xuất trực tiếp giống địa nhớ khác + Ngăn xếp bên Ram nội nhỏ so với Ram ngoại Microcotroller khác RAM bên 8051 phân chia sau: - Các bank ghi có địa từ 00H đến 1FH - RAM địa hố bit có địa từ 20H đến 2FH - RAM đa dụngtừ 30H đến 7FH - Các ghi chức đặc biệt từ 80H đến FFH Ram đa dụng: - Mặc dù hình vẽ cho thấy 80 byte đa dụng chiếm dịa từ 30H đến 7FH, 32 byte từ 00H đến 1FH dùng với mục đích tương tự (mặc dù địa có mục đích khác) - Mọi địa vùng Ram đa dụng truy xuất tự dùng kiểu địa trực tiếp gián tiếp qua ghi R0, R1 + Ram truy xuất bit: - 8051 chứa 210 bit địa hố, có 128 bit chứa byte có chứa địa từ 20H đến 2FH bit lại chứa nhóm ghi có chức đặc biệt. - Ý tưởng truy xuất bit phần mềm đặc tính mạnh vi điều khiển Các bit đặt, xố, AND, OR,…, lệnh đơn Đa số vi xử lý đòi hỏi chuổi lệnh đọc – sửa – ghi để đạt mục đích tương tự Ngồi port truy xuất bit - 128 bit truy xuất bit truy xuất byte bit phụ thuộc vào lệnh dùng + Các băng ghi (Register Banks) - 32 vị trí nhớ cuối nhớ từ địa byte 00H¸1FH tức dãy ghi Tập hợp lệnh 8051 cung cấp ghi từ R0¸R7 địa 00H¸07H máy tính chọn để thực thi Những lệnh tương đương dùng định vị trực tiếp Những giá trị liệu dùng thường xuyên chắn sử dụng ghi + Các ghi chức đặc biệt (Special Function Register) - Có 21 ghi chức đặc biệt SFR đỉnh RAM nội từ địa ghi chức đặc biệt định rõ, phần cịn lại khơng định rõ. - Mặc dù ghi A truy xuất trực tiếp, hầu hết ghi chức đặc biệt truy xuất cách sử dụng định vị địa trực tiếp Chú ý vài ghi SFR có bit định vị byte định vị Người thiết kế cẩn thận truy xuất bit mà không truy xuất byte Thanh ghi trạng thái chương trình (PSW: program status word): + Từ trạng thái chương trình địa D0H tóm tắt sau: Bit PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 SYMBOL CY AC F0 RS1 RS0 ADDRESS D7H D6H D5H D4H D3H DESCRIPTION Cary flag Auxiliary cary flag Flag Register bank select Register bank select 00 = bank 0; address 00H ÷ 07H 01 = bank 1;address 08H ÷ 0FH 10 = bank 2; address PSW.2 PSW.1 PSW.0 OV P D2H D1H D0H 10H ÷ 17H 11 = bank 3; address 18H ÷ 1Fh Overlow flag Resered Even parity flag + Chức bit trạng thái chương trình: - Cờ carry CY (cary flag): Cờ nhớ có tác dụng kép Thơng thường dùng cho lệnh toán học set phép tốn cộng có tràn phép trừ có mượn ngược lại C = phép tốn cộng khơng tràn phép tốn trừ khơng mượn - Cờ carry phụ AC (auxiliary carry flag): khi cộng giá trị BCD, cờ nhớ phụ AC set kết bit thấp nằm phạm vi điều khiển 0AH÷ 0FH Ngược lại AC = giá trị cộng giá trị BCD, lệnh cộng phải lệnh DAA (hiệu chỉnh thập phân chứa A) để đưa kết lớn hơn giá trị - Cờ (flag 0): là bit cờ đa dụng dùng cho ứng dụng người dùng + Những bit chọn ghi truy xuất: - RS1 RS0 dùng để xác định dãy ghi tích cực Chúng xố sau reset hệ thống thay đổi phần mềm cần thiết Tuỳ theo RS1, RS0 = 00, 01, 10, 11 chọn bank tích cực tương ứng bank 0, bank1, RS1 0 1 bank2, RS0 1 bank3 BANK - Cờ tràn OV (over flag): cờ tràn set sau hoạt động cộng trừ có tràn tốn học Khi số có dấu cộng trừ với nhau, phần mềm kiểm tra bit để xác định xem kết có nằm tầm xác định hay khơng Khi số không dấu cộng bit 0V bỏ qua Các kết lớn +127 nhỏ -127 bit 0V = + Bit parity (p): bit chẵn lẻ - Thanh ghi B: ở địa F0H dùng với ghi A cho phép toán nhân chia Thanh ghi B dùng ghi đệm trung gian đa mục đích - Con trỏ ngăn xếp SP (stack pointer): ghi bit địa 81H, chứa địa byte liệu hành đỉnh ngăn xếp - Con trỏ liệu DPTR (data pointer): dùng để truy xuất nhớ ngoài, ghi 16 bit địa 82H (byte thấp) 83H (byte cao) + Các ghi Port (Port Register) : - Các Port 0, Port 1, Port 2, Port có địa tương ứng 80H, 90H, A0H, B0H Các P0, P1, P2, P3 khơng cịn tác dụng xuất nhập nhớ ngồi dùng vài cá tính đặc biệt 8051 dùng (như Interrupt, Port nối tiếp ) Do cịn có P1 có tác dụng xuất nhập I/O - Tất Port có bit địa chỉ, có khả giao tiếp với bên mạnh mẽ + Các ghi Timer (Timer Register) : - 8051 có : Một Timer 16 bit Counter 16 bit, hai dùng để định lúc nghỉ chương trình đếm kiện quan trọng Timer có bit thấp TL0 địa 8AH có bit cao TH0 địa 8CH Timer có bit thấp địa 8BH bit cao TH1 địa 8DH Hoạt động định thời cho phép ghi mode định thời TMOD (Timer Mode Register) Ở địa 89H ghi điều khiển định thời TCON (Timer Control Register) địa 88H Chỉ có TCON có bit định vị + Các ghi Port nối tiếp (Serial Port Register) : - 8051 chứa Port nối tiếp Chip cho việc truyền thông tin với thiết bị nối tiếp thiết bị đầu cuối, modem, để giao tiếp IC khác với biến đổi A/D, ghi di chuyển, RAM ) Thanh ghi đệm liệu nối tiếp SBUF địa 99H giữ liệu phát lẫn liệu thu Việc ghi lên SBUF để LOAD liệu cho việc truyền đọc SBUF để truy xuất liệu cho việc nhận mode hoạt động khác lập trình thơng qua ghi điều khiển Port nối tiếp SCON + Các ghi ngắt (Interrupt Register) : - 8051 có hai cấu trúc ngắt ưu tiên, nguồn Những Interrupt bị tác dụng sau hệ thống reset (bị cấm) sau cho phép việc cho phép ghi lên ghi cho phép ngắt IE (Interrup Enable Register) địa A8H Mức ưu tiên đặt vào ghi ưu tiên ngắt IP (Interrupt Priority Level) địa B8H Cả ghi có bit địa + Thanh ghi điều khiển nguồn PCON (Power Control Register): - Thanh ghi PCON khơng có bit định vị Nó địa 87H bao gồm bit địa tổng hợp Các bit PCON tóm tắt sau : PBit (SMOD) : Bit có tốc độ Baud mode 1, 2, Port nối tiếp set PBit 6, 5, : Khơng có địa PBit (GF1) : Bit cờ đa PBit (GF0) : Bit cờ đa PBit (PD) : Set để khởi động mode Power Down thoát để reset PBit (IDL) : Set để khởi động mode Idle thoát ngắt mạch reset - Các bit điều khiển Power Down Idle có tác dụng tất IC họ MSC-51 thi hành biên dịch CMOS Họ vi điều khiển Mcs – 51 đời từ năm 1980 hãng Intel, với sản phẩm 8051 Các IC gọi vi điều khiển chúng bao gồm ROM, RAM, timer, cổng nối tiếp song song Đây đặc điểm để ta phân biệt vi điều khiển vi xử lý 8051 không sử dụng máy tính sử dụng rộng rãi công nghiệp sản phẩm máy móc tiêu dùng - Cùng họ với 8051 có số vi điều khiển khác Về chúng giống nhau, chúng khác vùng nhớ nội bao gồm vùng nhớ mã lệnh, vùng nhớ liệu số timer Sự khác mơ tả bảng đây: Vi điều khiển Vùng mã lệnh nội Vùng liệu nội Số timer 8051 8031 8751 8052 8032 8732 4K ROM 0K 4K EPROM 8K ROM 0K 4K EPROM 128 bytes 128 bytes 128 bytes 256 bytes 256 bytes 256 bytes 2 3 Bảng So sánh IC họ Msc-51 2. Bộ nhớ ngồi (external memory): - 8051 có khả mở rộng nhớ đến 64 k bytes nhớ chương trình 64 k bytes nhớ liệu ngồi Do dùng thêm Ram Eprom cần Khi dùng nhớ ngoài, Port khơng cịn chức I/O nữa, kết hợp bus địa (A0 – A7 ) bus liệu (D0 – D7 ) với tín hiệu ALE để chốt byte bus địa chỉ bắt đầu chu kì nhớ Port cho byte cao bus địa + Truy xuất nhớ mã ngoài : - Bộ nhớ chương trình bên ngồi nhớ Eprom cho phép tín hiệu PSEN\ Sự kết nối phần cứng nhớ Eprom sau : - Trong chu kì máy, tín hiệu ALE tích cực lần Lần đầu cho phép 74HC373 mở cổng chốt địa byte thấp, ALE xuống byte thấp byte cao đếm chương trình có Eprom chưa xuất PSEN\ chưa tích cực, tín hiệu lên trở lại port có liệu Opcode ALE tích cực lần thứ giải thích tương tự byte đọc từ nhớ chương trình Nếu lệnh hành lệnh byte CPU đọc Opcode, byte thứ bỏ + Truy xuất nhớ liệu (accessing external data memory) : - Bộ nhớ liệu nhớ Ram đọc ghi có tín hiệu RD\ WR\ Hai tín hiệu nằm hai chân p3.6 p3.7 Lệnh MOVX dùng để truy xuất liệu dùng đệm liệu 16 bit (DPTR), R0 R1 coi ghi địa - Các Ram giao tiếp với 8051 tương tự cách thức Eprom ngoại trừ chân RD\ 8051 nối với chân OE\ Ram chân WR\ 8051 nối với chân WE\ Ram.+ Sự giải mã địa (address decoding): - Đó yêu cầu tất yếu để chọn Eprom, Ram, … Sự giải mã địa 8051để chọn vùng nhớ Nếu Eprom Ram 8K dùng bus địa phải giải mã để chọn IC nhớ nằm phạm vi giới hạn 8K: 0000H – 1FFFH; 2000H – 3FFFH; … Cụ thể Ic 74LS138 dùng với ngõ nối với ngõ vào chọn chip CS IC nhớ Eprom, Ram, … + Sự đè lên vùng nhớ liệu ngồi : - Vì nhớ chương trình Eprom nên nảy sinh vấn đề bất tiện phát triển phần mềm cho vi điều khiển Một nhược điểm chung 8051 vùng nhớ liệu ngồi nằm đè lên nhau, tín hiệu PSEN\ dùng để đọc nhớ mã ngồi tín hiệu RD\ dùng để đọc nhớ liệu , nên nhớ Ram chứa chương trình liệu cách nối đường OE\ Ram nên ngõ cổng And có hai ngõ vào RD\ PSEN\ -Vậy chương trình tải vào Ram cách xem nhớ liệu thi hành chương trình cách xem nhớ chương trình Hoạt động Reset : - Ngõ vào RST ngõ vào xóa (master reset) 8051 dùng để thiết lập lại trạng thái ban đầu cho hệ thống hay gọi tắt reset hệ thống Khi ngõ vào treo logic tối thiểu 02 chu kì máy , ghi bên 8051 nạp giá trị thích hợp cho việc khởi động lại hệ thống Trạng thái tất ghi 8051 sau reseet hệ thống tóm tắt sau: Thanh ghi Nội dung 0000H 00H Đếm chương trình PC 00H Thanh ghi tích luỹ A 00H Thanh ghi B 00H Thanh ghi trạng thái PSW 07H SP 0000H DPTR FFH P0rt đến port XXX00000B IP 0X0X0000B IE 00H Các ghi định thời 00H SCON SBUF 00H PCON (MHOS) 0XXXXXXX PCON (CMOS) B 0XXX0000B Thanh ghi quan trọng ghi đếm chương trình PC reset tai địa 0000H ngõ vào RST xuống mức thấp, chương trình ln bắt đầu địa 0000h nhớ chương trình Nội dung cua RAM chip không bị thay đổi tác động ngõ vào reset IV. HOẠT ĐỘNG TIMER CỦA 8051: 1. Giới thiệu: - Bộ định thời timer chuỗi flip flop chia làm 2, nhận tín hiệu vào nguồn xung clock, xung clock đưa vào flip flop thứ xung clock flip flop thứ hai mà chia tần số clock cho tiếp tục - Vì tầng chia cho 2, nên timer n tầng phải chia tầng số clock ngõ vào cho 2n Ngõ tầng cuối clock flip flop tràn timer cờ mà kiểm tra phần mềm sinh ngắt Giá trị nhị phân flip flop timer có thể nghĩ đếm xung clock kiện quan trọng timer khởi động Ví dụ timer 16 bit đếm từ FFFFH sang 0000H - Các timer ứng dụng thực tế cho hoạt động định hướng 8051 có timer 16 bit, timer có mode hoạt động Các timer dùng để đếm giờ, đếm kiện cần thiết sinh tốc độ tốc độ baud gắn liền port nối tiếp - Mỗi định thời timer 16 bit, tầng cuối tầng thứ 16 chia tần số clock vào cho 216 = 65,537 - Trong ứng dụng định thời, timer lập trình để tràn khoảng thời gian đặn set cờ tràn timer Cờ dùng để đồng chương trình để thực hoạt động việc đưa tới tầng ngõ vào gởi liệu đến ngõ Các ứng dụng khác có sử dụng việc ghi đều timer để đo thời gian trôi qua hai trạng thái Việc đếm kiện dùng để xác định số lần xuất kiện tức thời gian trơi qua giửa kiện Các timer 8051 truy xuất việc dùng ghi chức đặc biệt sau: Timer SFR Purpose TCON Control TMOD Mode TL0 Timer low byte TL1 Timer low byte TH0 Timer high byte TH1 Timer high byte Address 88H 89H 8AH 8BH 8CH 8DH Bit addressable YES NO NO NO NO NO 2. Các ghi điều khiển timer: 2.1. Thanh ghi điều khiển chế độ timer TMOD (timer mode register): Thanh ghi mode gồm hai nhóm bit là: bit thấp đặt mode hoạt động cho timer bit cao đặt mode hoạt động cho timer bit ghi TMOD tóm tắt sau: BIT NAME GATE TIMER C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 1 0 0 Hai bit M0 M1 M0 MODE 0 0 1 1 DESERIPTION Khi gate = 1, timer làm việc INT1 =1 Bit cho đếm kiện hay ghi C/T =1; đếm kiện C/T =0;ghi đặng Bit chọn mode timer Bit chọn mode timer Bit cổng timer Bit chọn counter/timer timer Bit chọn mode timer Bit chọn mode timer M1 TMOD để chọn mode cho timer timer1 DESCRIPTION Mode timer 13 bit (mode 8048) Mode timer 16 bit Mode tự động nạp bit Timer 1: ngừng lại Timer 0: TL0 timer bit điều khiển bit timer TH0 tương tự điều khiển bởicác bit mode timer - TMOD khơng có bit định vị, thường Load lần phần mềm đầu chương trình để khởi động mode timer Sau định dừng lại, khởi động lại truy xuất ghi chức đặc biệt timer khác 2.2. Thanh ghi điều khiển timer TCON: - Thanh ghi điều khiển bao gồm bit trạng thái bit điều khiển timer timer Thanh ghi TCON có bit định vị Hoạt động bit tóm tắt sau: Bit Bit Symbol Address TCON TF1 TCON TR1 TCON TF0 TCON TR0 TCON IE1 TCON IT1 TCON IE0 TCON IT0 8FH 8EH Deseription Cờ tràn timer1 set phần cứng tràn, xoá phần mềm phần cứng vectơ xử lý đến thủ tục phục vụ cho ngắt ISR Bit điều khiển chạy timer set xoá phần mềm để chạy ngưng chạy timer 8DH Cờ tràn timer (hoạt động tương tự TF1) 8CH Bit điều khiển chạy timer (giống TR1) 8BH 8AH Cờ kiểu ngắt ngồi Khi cạnh xuống xuất INT1thì IE1 xoá phần mềm phần cứng CPU dịnh hướng đến thủ tục phục vụ ngắt Cờ kiểu ngắt ngồi set xố phần mềm cạnh kích hoạt ngắt ngồi 89H Cờ cạnh ngắt 88H Cờ kiểu ngắt ngồi 2.3. Các nguồn xung nhịp cho timer: - Có hai nguồn xung clock đếm định bên đếm kiện bên Bit C/T TMOD cho phép chọn timer khởi động + Sự đếm bên trong: - Nếu bit C/T =0 hoạt động timer liên tục chọn vào timer ghi từ dao động chip Một chia 12 thêm vào để giảm tần số clock đến một giá trị phù hợp với ứng dụng Các ghi TLx THx tăng tốc độ 1/12 lần tần số dao động Chip Nếu dùng thạch anh 12MHz đến tốc độ clock 1MHx - Các tràn Timer sinh sau số cố định nhữmg xung clock, phụ thuộc vào giá trị khởi tạo LOAD vào ghi THx TLx, đếm kiện (Event Counting): - Nếu bit C/T =1 Timer ghi từ nguồn bên nhiều ứng dụng, nguồn bên cung cấp định với xung xảy kiện Sự định đếm kiện - Nguồn xung clock bên đưa vào chân P3.4 ngõ nhập xung clock Timer (T0) P3.5 ngõ nhập xung clock Timer (T1) - Trong ứng dụng đếm ghi Timer tăng đáp ứng chuyển trạng thái từ sang ngõ nhập Tx Ngõ nhập bên thử suốt S5P2 chu kỳ máy: ngõ nhập đưa tới mức cao chu kỳ tới mức thấp chu kỳ đếm tăng lên Giá trị xuất ghi Timer suốt S5P1 chu kỳ theo sau chuyển đổi Bởi chiếm chu kỳ máy (2ms) để nhận chuyển đổi từ sang 0, nên tần số bên lớn 500 Khz dao động thạch anh 12 Mhz 2.4. Sự bắt đầu, kết thúc điều khiển timer: - Bit TRx ghi có bit định vị TCON điều khiển phần mềm để bắt đầu kết thúc timer Để bắt đầu timer ta set bit TRx để kết thúc timer ta Clear TRx - Thêm phương pháp để điều khiển timer dùng bit GATE ghi TMOD ngõ nhập bên INTx Điều dùng để đo độ rộng xung Giả sử xung đưa vào chân INT0 ta khởi động timer cho mode mode 16 bit voi TL0/TH0 = 0000H, GATE = 1, TR = Như INT0 = timer “được mở cổng” ghi với tốc độ tần số 1MHz Khi INT0 xuống thấp timer “đóng cổng” khoảng thời gian xung tính ms đếm ghi TL0/TH0 +Đặc điểm Dòng ngõ 1A Điện áp ngõ 5v Có bảo vể tải Có bảo vệ ngắn mạch Nếu thu nhận nung nóng thỏa đáng nơi cung cấp dự phịng phát với dịng ngõ 1A Tất đầu thiết kế điều chỉnh cố định điện áp Công suất tối đa tuyệt đối: Thông số Ký hiệu Điện áp vào( với V0=5-8V VI V0=24V) VI Vỏ tiếp giáp điện trở nhiệt Khe tiếp giáp điện trở nhiệt Tầm họat động nhiệt độ TOPR Giátrị 35 40 65 Đơn vị V V C/W C/W ~+125 C C Tầm lưu trữ nhiệt độ TSTG 65 ~+150 +Đặc trưng điện (MC7805/LM7805): Thông số Ký hiệu Điện áp V0 Vạch điều chỉnh MC7805/LM7805 Nhỏ Điển Lớn hình Đơn vị 4,75 5,25 V - 100 - 1,6 50 I0 = 5mA 5A I0=250mA-750A - 100 50 mV Điều kiện 5mA I0-1A, P0-15W VI = 7V-20V V0 = 7V-25V Reglin T = +125 C e J VI = 8V-12V mV Tải điều Regload chỉnh Dịng khơng có IQ tín hiệu vào TJ = +1250 C TJ = +250C - mA Dòng I0 = 5mA-1A - 0,03 0,5 mA - IQ khơng có tín hiệu vào thay đổi Sự trễ điện -V0/-T áp Sự nhiễu VN điện áp Lọai trừ RR gợn sóng Điện áp VDrop đồng Trở kháng ngõ r0 dòng ngắn ISC mạch Dòng đỉnh IPR VI = 7V-25V - 0,3 1,3 I0 = 5mA - -0,8 - mV/0C - 42 - - 62 73 - dB I0 = 1A, TJ = +250C - - V f = 1KHz VI = 35V, TA = +250C - 15 230 - mmA TJ = +250C - 22 - A f = 120Hz-100KHz T-= +25 0C f= 120Hz V0 = 8-18V PHẦN B: THI CÔNG CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG I. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ: - Nhiệm vụ cần thực thiết kế mạch đồng hồ vạn Nhiệm vụ đặt là: - Thiết kế mạch hiển thị giờ, phút, giây, ngày, tháng, năm led đoạn - Hiển thị đo nhiệt độ led đoạn - Phát tiếng bip sau II. SƠ ĐỒ KHỐI: III. NHIỆM VỤ TỪNG KHỐI: - Khối xử lý 8051: phần tử xử lý thơng tin nhập vào đưa định điều khiển - Khối hiển thị: gồm 15 led đoạn dùng để hiển thị số chữ số ( để dẫn phần sử dụng) Khối nhận lệnh từ khối xử lý 8051 đưa tới có nhiệm vụ lấy liệu để hiển thị thành số hay chữ số cho người sử dụng dễ quan sát Như hiển thị nhiệt độ môi truờng, hiển thị giờ, phút, giây, ngày, tháng, năm - Khối biến đổi ADC: ADC0804 kết nối với khối xử lý 8051 cảm biến LM35 có nhiệm vụ biến đổi điện áp tương tự sang số - Khối cảm biến: dùng LM35 dùng để khuếch đại tín hiệu đo lường nhiệt độ môi trường xung quanh - Khối điều chỉnh: gồm phím phím Up, Down, Mode, Enter +Phím Up, Down: dùng để tăng, giảm giá trị hiển thị led đoạn +Phím Mode: phím thay đổi hình, phím tác động chế độ chỉnh giờ, phút, giây chuyển sang chế độ chỉnh ngày, tháng, năm +Phím Enter: phím dùng để nhập liệu vào phím Enter tác động chế độ chỉnh giờ, phút, giây bắt đầu sau chỉnh ngày, tháng, năm sau lần nhấn Enter hình led quay lại chế độ hiển thị ban đầu sau chỉnh yêu cầu (với hình led thay đổi) - Khối chng báo: dùng để phát tiếng bit sau khối cho biết hành VD: phát tiếng v v - Khối nguồn: Khối nguồn phận thiếu thiết bị điện tử - Tùy theo lọai thiết bị mà yêu cầu nguồn ni có khác Tuy vậy, nguồn nuôi phải đảm bảo yêu cầu tối thiểu mặt chất lượng điện áp chiều lối ra: giá trị độ ổn định, độ gợn sóng, dịng điện tải… Đặt biệt mạch IC chất bán dẫn khác sử dụng khối chức khác số loại thiết bị, cần điện áp chiều thích hợp để chúng hoạt động Vì vậy, nguồn ni cần phải có: mạch chỉnh lưu, mạch lọc mạch ổn áp chiều hình vẽ Ngồi cịn có biến áp nguồn, mạch bảo vệ + Nhiệm vụ khối mạch nguồn: - Biến áp: có nhiệm vụ tăng hay giảm điện áp xoay chiều ngõ vào để có điện áp chiều thích hợp ngõ - Mạch chỉnh lưu: gồm hay nhiều diode, dùng để biến đổi điện áp xoay chiều ngõ vào thành điện áp chiều ngõ - Mạch lọc: mạch R, L, C dùng để làm phẳng điện áp chiều ngõ mạch chỉnh lưu -Mạch ổn áp: dùng để ổn định điện áp chiều lối có tác nhân bên ngồi thay đổi IV. SƠ ĐỒ VÀ HOẠT ĐỘNG: 1. Sơ đồ mạch nguồn: Sơ đồ nguyên lý: 3. Hoạt động: - Màn hình hiển thị gồm 15 led đoạn lập trình phương pháp quét từ led thứ đến led 15 để hiển thị giờ, phút, giây, ngày, tháng, năm đo hiển thị nhiệt độ theo yêu cầu người sử dụng Khi có tín hiệu điều khiển từ vi xử lý 8051 gởi qua p2.0-p2.3 , IC gải mã 74LS154 giải mã đường thành 16 đường địa ngõ để chọn led hiển thị thông qua chân B Transistor đệm A1015 ghép nối với điện trở 1K 10K (điện trở 1K dùng để hạn dòng điện trở 10K dùng để chống nhiễu) Dữ liệu gởi qua led thông qua IC giải mã 74LS47( với ngõ vào D0-D3 74LS47 kết nối với p2.4-p2.7 8051 sau 74LS47 giải mã để xuất liệu led đoạn hiển thị số từ - theo lập trình trước đó) Ds12887 đuợc kết nối với port0 8051 (từ chân AD0-AD7) chân R/W, IRQ\ kết nối với chân từ p3.6-p3.7 truy xuất giống RAM ngồi sau chế độ RTC thiết lập hiển thị đồng hồ lịch với thời gian thực cách xác với sai số (1 phút/tháng) Thơng tin đồng hồ lịch có cách đọc nhớ thích hợp thơng tin khởi tạo cách ghi lên byte nhớ thích hợp Ds12887 thực chu kỳ cập nhật giây lần bit Set ghi B Khi bit set=1, byte đồng hồ, lịch, báo động không cập nhật Sau hiển thị RTC phát tín hiệu cho ADC bắt đầu biến đổi với ADC0804 kết nối với port1 8051 phải đợi 100Ms để ADC biến đổi xong Bộ ADC biến đổi tín hiệu tương tự sang số sau thời gian biến đổi ADC báo cho vi xử lý biết thời gian biến đổi xong thông qua chân Start (WR\) nối với p3.5 8051 thời gian biến đổi cảm biến LM35 cảm nhận nhiệt độ môi trường xung quanh chuyển tín hiệu sang ADC biến đổi tín ... truy xuất giống RAM sau chế độ RTC thiết lập hiển thị đồng hồ lịch với thời gian thực cách xác với sai số (1 phút/tháng) Thơng tin đồng hồ lịch có cách đọc nhớ thích hợp thơng tin khởi tạo cách... thiết kế mạch đồng hồ vạn Nhiệm vụ đặt là: - Thiết kế mạch hiển thị giờ, phút, giây, ngày, tháng, năm led đoạn - Hiển thị đo nhiệt độ led đoạn - Phát tiếng bip sau II. SƠ ĐỒ KHỐI: III. NHIỆM... 0,03 0,5 mA - IQ khơng có tín hiệu vào thay đổi Sự trễ điện -V0/-T áp Sự nhiễu VN điện áp Lọai trừ RR gợn sóng Điện áp VDrop đồng Trở kháng ngõ r0 dòng ngắn ISC mạch Dòng đỉnh IPR VI = 7V-25V