vi xử lý hệ thống điều khiển ngắt

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP T T À À I I L L I I Ệ Ệ U U H H Ư Ư Ớ Ớ N N G G D D Ẫ Ẫ N N T T H H Í Í N N G G H H I I Ệ Ệ M M - - T T H H Ự Ự C C H H À À N N H H J. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NGẮT (INTERRUPT). Giáo trình thực hành vi xử lý. 2 Biên soạn: Phạm Quang Trí A. MỤC ĐÍCH: • Thực hành lập trình ứng dụng trên máy tính, biên dịch chương trình, nạp vào vi điều khiển và sử dụng mô hình thí nghiệm để kiểm chứng. • Điều khiển thiết bị ngoại vi bằng các port của vi điều khiển. • Thiết kế các ứng dụng điều khiển thực tế có sử dụng ngắt (Interrupt). • So sánh ưu và nhược điểm của các chương trình điều khiển có sử dụng ngắt và không sử dụng ngắt. B. YÊU CẦU: • Nắm vững tập lệnh của vi điều khiển MCS-51. • Tham khảo trước hoạt động của ngắt (Interrupt) ở các chế độ khác nhau. • Nắm được phương pháp lập trình và điều khiển có sử dụng các ngắt. J. H THNG IU KHIN NGT (INTERRUPT). Bi 1: Chng trỡnh iu khin to súng vuụng tun hon cú tn s 10 Hz (s dng ngt Timer) ti chõn P0.0 v hin th mc logic ti chõn ny lờn LED0 (LED0 c ni vi P0.0) cú s dng b m o. Giỏo trỡnh thc hnh vi x lý. 3 Biờn son: Phm Quang Trớ 1 Trỡnh t tin hnh thớ nghim: 1.1 Kt ni thit b thớ nghim. Tt ngun cp cho mụ hỡnh thớ nghim. Dựng dõy bus 8 ni J64 (PORT0 / DATA) khi vi iu khin vi J12 (BAR LED 2) khi dóy LED. Dựng dõy bus 3 ni J103 (POWER) khi dóy LED vi ngun +5V khi ngun. PORT 0PORT 1PORT 3PORT 2 PORT 1PORT 3 40 PINS 20 PINS 1.2 S nguyờn lý ca h thng: D7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 AD7 AD7 AD0 D0AD0 AD0 AD1 AD1 AD2 AD2 AD3 AD3 AD4 AD4 AD5 AD5 AD6 AD6 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D0 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U1 AT89C51 C1 33p C2 33p X1 12MHz C3 10uF R1 10k +5V D1 R2 330 +5V D2 R3 330 +5V D3 R4 330 +5V D4 R5 330 +5V D5 R6 330 +5V D6 R7 330 +5V D7 R8 330 +5V D8 R9 330 +5V 1B 1 2B 2 3B 3 4B 4 5B 5 6B 6 7B 7 8B 8 1C 18 2C 17 3C 16 4C 15 5C 14 6C 13 7C 12 8C 11 COM 10 U2 ULN2803 +5V 2 3 4 5 6 7 8 9 1 RP1 10K +5V MAẽCH ẹIEU KHIEN NGAẫT (NGAẫT TIMER) MAẽCH ẹIEU KHIEN NGAẫT (NGAẫT TIMER)MAẽCH ẹIEU KHIEN NGAẫT (NGAẫT TIMER) MAẽCH ẹIEU KHIEN NGAẫT (NGAẫT TIMER) 2 3 4 5 6 7 8 9 1 RP2 10K +5V A B J. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NGẮT (INTERRUPT). Bài 1: Chương trình điều khiển tạo sóng vuông tuần hoàn có tần số 10 Hz (sử dụng ngắt Timer) tại chân P0.0 và hiển thị mức logic tại chân này lên LED0 (LED0 được nối với P0.0) có sử dụng bộ đệm đảo. Giáo trình thực hành vi xử lý. 4 Biên soạn: Phạm Quang Trí 1.3 Vẽ lưu đồ giải thuật và viết chương trình điều khiển. BEGIN (ORG 30H) KHỞI ĐỘNG TIMER (TIMER 0, MODE 1) (TMOD) = 01H NẠP GIÁ TRỊ CHO TIMER (T DELAY = 50000.T MÁY ) (TH0/TL0) = -50000 = 3CB0H CHO TIMER HOẠT ĐỘNG (TR0) = 1 CHO PHÉP NGẮT TIMER0 (IE) = 10000010B = 82H MAIN: J1 END T0ISR (ORG 0BH) T0ISR: TẠO XUNG (ĐẢO TRẠNG THÁI) CPL P0.0 RETI ;*************************************************** ;CHUONG TRINH DIEU KHIEN TAO SONG VUONG TAI P0.0 CO SU DUNG NGAT TIMER0 ;*************************************************** ;KET NOI: 8 LED -> PORT0 ;*************************************************** ORG 00H ;DIEM NHAP RESET SJMP MAIN ORG 0BH ;DIEM NHAP ISR TIMER0 T0ISR: CPL P0.0 ;DAO TRANG THAI P0.0 (TAO XUNG) RETI ORG 30H ;DIEM NHAP CHUONG TRINH CHINH MAIN: MOV TMOD,#01H ;TIMER0 -> TIMER 16 BIT MOV TH0,#(-50000) ;THOI GIAN TRE = 50 MS (THOI GIAN XUNG O MUC THAP HOAC MUC CAO) MOV TL0,#(-50000) ;CHU KY = 2 x 50 = 100 MS -> F = 10 Hz SETB TR0 ;CHO TIMER BAT DAU CHAY MOV IE,#82H ;CHO PHEP NGAT TIMER0 HOAT DONG SJMP $ ;DUNG YEN END 1.4 Lưu chương trình và biên dịch chương trình. 1.5 Kiểm tra lỗi và hiệu chỉnh lỗi nếu có. 1.6 Gắn chip vi điều khiển thí nghiệm vào socket tương ứng trên khối nạp chip và bật nguồn cho khối nạp chip hoạt động. 1.7 Nạp chương trình vào vi điều khiển. 1.8 Sử dụng vi điều khiển vừa nạp gắn vào socket tương ứng trên khối vi điều khiển. 1.9 Bật nguồn cho mô hình thí nghiệm. Quan sát kết quả hoạt động, nếu kết quả hoạt động không đúng yêu cầu của đề bài thì phải quay lại kiểm tra việc kết nối mạch, hiệu chỉnh chương trình và làm lại các bước từ bước 3 đến bước 9. 2 Bài tập: (xem thêm trong phần hướng dẫn và phần bài tập của Bài 2) J. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NGẮT (INTERRUPT). Bài 2: Chương trình điều khiển đếm số xung tại chân INT0 (sử dụng ngắt ngồi) và hiển thị số xung này (tối đa là 255 lần) lên ba LED 7 đoạn (LED7 – LED4 được nối với Port0, SEL IN1 được nối với Port1, PULSE được nối với chân INT0). Giáo trình thực hành vi xử lý. 5 Biên soạn: Phạm Quang Trí 1 Trình tự tiến hành thí nghiệm: 1.1 Kết nối thiết bị thí nghiệm. • Tắt nguồn cấp cho mơ hình thí nghiệm. • Dùng dây bus 4 nối J64 (PORT1) ở khối vi điều khiển với J1 (SEL IN1) ở khối LED 7 đoạn (chú ý là ta chỉ nối 4 bit thấp của J64 với J1) • Dùng dây bus 8 nối J63 (PORT0 / DATA) ở khối vi điều khiển với J4 (7SEG IN MUL) ở khối giải mã. • Dùng dây bus 1 nối J33 (PULSE) ở khối tạo xung với J66 (PORT3 / FUNCTION) ở khối vi điều khiển (chú ý là ta chỉ nối bit 2 (chân INT0\) của J66 và J33 lại với nhau). • Dùng dây bus 3 nối J113 (POWER) ở khối tạo xung và J110 (POWER) ở khối LED 7 đoạn với nguồn +5V ở khối nguồn. 1.2 Sơ đồ ngun lý của hệ thống: AD7 AD0 AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 A B C D E F G A B C D E F G AD0 A AD1 B AD2 C AD3 D AD4 E AD5 F AD6 G A B C D E F G A B C D E F G P1.3 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.0 P1.1 P1.2 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U1 AT89C51 C1 33p C2 33p X1 12MHz 2 3 4 5 6 7 8 9 1 RP1 10K +5V MẠCH ĐIỀU KHIỂN NGẮT (NGẮT NGOÀI) MẠCH ĐIỀU KHIỂN NGẮT (NGẮT NGOÀI)MẠCH ĐIỀU KHIỂN NGẮT (NGẮT NGOÀI) MẠCH ĐIỀU KHIỂN NGẮT (NGẮT NGOÀI) LED7 Q1 A1015 +5V LED6 Q2 A1015 +5V R2 1K R3 1K R4 56 R5 56 R6 56 R7 56 R8 56 R9 56 R10 56 LED5 Q3 A1015 +5V LED4 Q4 A1015 +5V R11 1K R12 1K C3 10uF R1 10k +5V U1(P3.2/INT0) A B J. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NGẮT (INTERRUPT). Bài 2: Chương trình điều khiển đếm số xung tại chân INT0 (sử dụng ngắt ngoài) và hiển thị số xung này (tối đa là 255 lần) lên ba LED 7 đoạn (LED7 – LED4 được nối với Port0, SEL IN1 được nối với Port1, PULSE được nối với chân INT0). Giáo trình thực hành vi xử lý. 6 Biên soạn: Phạm Quang Trí 1.3 Vẽ lưu đồ giải thuật và viết chương trình điều khiển. ;*************************************************** ;CHUONG TRINH DIEU KHIEN DEM SO XUNG TAI CHAN INT0 (SU DUNG NGAT NGOAI INT0) ;*************************************************** ;KET NOI: 7 SEG -> PORT0 SEL LED -> PORT1 PULSE -> INT0 ;*************************************************** ORG 00H ;DIEM NHAP RESET SJMP MAIN ORG 03H ;DIEM NHAP ISR NGOAI 0 EX0ISR: INC 40H ;TANG GIA TRI XUNG KICH RETI ORG 30H ;DIEM NHAP CHUONG TRINH CHINH MAIN: MOV 40H,#0 ;NAP GIA TRI XUNG KICH BAN DAU MOV IE,#81H ;CHO PHEP NGAT NGOAI 0 HOAT DONG SETB IT0 ;DAT CHE DO NGAT NGOAI KICH KHOI CANH MP1: MOV R7,40H ;SO LUONG XUNG KICH ACALL BIN8TOBCD ;CHUYEN DOI BIN SANG BCD ACALL BCD4TO7SEG ;CHUYEN DOI BCD SANG 7 DOAN ACALL DISP7SEGMUL4 ;HIEN THI SJMP MP1 ;*************************************************** BIN8TOBCD: ;CTC CHUYEN DOI SO BINARY 8 BIT (<= 255) SANG SO BCD. PUSH ACC PUSH B MOV B,#10 MOV A,R7 DIV AB ;LAY R7 CHIA CHO 10 PUSH B ;CAT SO HANG DON VI MOV B,#10 DIV AB ;LAY KET QUA TREN CHIA TIEP CHO 10 MOV R7,A ;R7 = TRAM MOV A,B ;LAY SO HANG CHUC SWAP A ;DUA SO HANG CHUC LEN 4 BIT CAO POP B ;LAY SO HANG DON VI TU STACK ORL A,B ;KET HOP SO HANG CHUC VA SO HANG DON VI MOV R6,A ;R6 = CHUC - DON VI POP B POP ACC J. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NGẮT (INTERRUPT). Bài 2: Chương trình điều khiển đếm số xung tại chân INT0 (sử dụng ngắt ngoài) và hiển thị số xung này (tối đa là 255 lần) lên ba LED 7 đoạn (LED7 – LED4 được nối với Port0, SEL IN1 được nối với Port1, PULSE được nối với chân INT0). Giáo trình thực hành vi xử lý. 7 Biên soạn: Phạm Quang Trí RET ;*************************************************** BCD4TO7SEG: CTC GIAI MA TU SO BCD NEN SANG MA 7 DOAN (2 SO BCD NEN). PUSH DPH ;CAT TAM THOI GIA TRI CAC THANH GHI PUSH DPL PUSH ACC MOV DPTR,#CODE7SEG ;DIA CHI VUNG MA 7 DOAN MOV A,R6 ;LAY SO BCD CAN GIAI MA ANL A,#0FH ;XOA 4 BIT CAO MOVC A,@A+DPTR ;LAY MA 7 DOAN TUONG UNG MOV 60H,A ;CAT BCD HANG DON VI VAO O NHO MOV A,R6 ;LAY SO BCD CAN GIAI MA ANL A,#0F0H ;XOA 4 BIT THAP SWAP A ;HOAN CHUYEN CAO - THAP MOVC A,@A+DPTR ;LAY MA 7 DOAN TUONG UNG MOV 61H,A ;CAT BCD HANG CHUC VAO O NHO MOV A,R7 ;LAY SO BCD CAN GIAI MA ANL A,#0FH ;XOA 4 BIT CAO MOVC A,@A+DPTR ;LAY MA 7 DOAN TUONG UNG MOV 62H,A ;CAT BCD HANG TRAM VAO O NHO MOV A,R7 ;LAY SO BCD CAN GIAI MA ANL A,#0F0H ;XOA 4 BIT THAP SWAP A ;HOAN CHUYEN CAO - THAP MOVC A,@A+DPTR ;LAY MA 7 DOAN TUONG UNG MOV 63H,A ;CAT BCD HANG NGAN VAO O NHO POP ACC ;PHUC HOI GIA TRI CHO CAC THANH GHI POP DPL POP DPH RET CODE7SEG: ;VUNG CHUA MA 7 DOAN (0 -> 9) DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H ;*************************************************** DISP7SEGMUL4: ;CTC QUET HIEN THI LED 7 DOAN (4 LED 7 DOAN) PUSH ACC ;CAT TAM THOI GIA TRI CAC THANH GHI PUSH 00H MOV A,#0F7H ;MA QUET MOV R0,#63H ;DIA CHI VUNG MA HIEN THI DISP: MOV P0,@R0 ;XUAT MA HIEN THI MOV P1,A ;XUAT MA QUET LCALL DELAYLED MOV P1,#0FFH ;CHONG LEM DEC R0 ;LAY MA HIEN THI KE TIEP RR A ;CHUYEN SANG LED KE TIEP CJNE R0,#5FH,DISP ;KIEM TRA DA QUET XONG CHUA POP 00H ;PHUC HOI GIA TRI CHO CAC THANH GHI POP ACC RET ;*************************************************** DELAYLED: ;CHUONG TRINH CON TAO THOI GIAN TRE 2.5MS PUSH 00H PUSH 01H MOV R1,#5 DEL: MOV R0,#250 DJNZ R0,$ DJNZ R1,DEL POP 01H POP 00H RET END J. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NGẮT (INTERRUPT). Bài 2: Chương trình điều khiển đếm số xung tại chân INT0 (sử dụng ngắt ngoài) và hiển thị số xung này (tối đa là 255 lần) lên ba LED 7 đoạn (LED7 – LED4 được nối với Port0, SEL IN1 được nối với Port1, PULSE được nối với chân INT0). Giáo trình thực hành vi xử lý. 8 Biên soạn: Phạm Quang Trí 1.4 Thực hiện lần lượt các bước từ 1.3 đến 1.8 tương tự như bài trên. 2 Bài tập: • Bài 1: Hãy viết chương trình điều khiển đếm số lần nhấn nút nhấn KEY1 (sử dụng ngắt ngoài) và hiển thị số lần nhấn nút này (tối đa là 255 lần) lên ba LED 7 đoạn (LED4, LED5 và LED6). Tự lựa chọn phương pháp kết nối nút nhấn và LED 7 đoạn. • Bài 2: Hãy viết chương trình điều khiển đếm số lần nhấn nút nhấn KEY1 và KEY2 (sử dụng hai ngắt ngoài) và hiển thị số lần nhấn nút KEY1 (tối đa là 255 lần) lên ba LED 7 đoạn (LED0, LED1 và LED2), hiển thị số lần nhấn nút KEY2 (tối đa là 255 lần) lên ba LED 7 đoạn (LED5, LED6 và LED7). Tự lựa chọn phương pháp kết nối nút nhấn và LED 7 đoạn. • Bài 3: Hãy viết chương trình điều khiển tạo sóng vuông tuần hoàn có tần số 5 Hz (sử dụng ngắt Timer) tại chân P1.0 và hiển thị mức logic tại chân này lên LED0. Tự lựa chọn phương pháp kết nối LED. • Bài 4: Hãy viết chương trình điều khiển tạo sóng vuông tuần hoàn có tần số 1 Hz (sử dụng ngắt Timer) tại chân P1.0 và hiển thị mức logic tại chân này lên LED0. Tự lựa chọn phương pháp kết nối LED. • Bài 5: Hãy viết chương trình điều khiển đồng thời tạo hai sóng vuông tuần hoàn có tần số 1 Hz và 5 Hz (sử dụng ngắt Timer) tại chân P1.0 và P1.1, hiển thị mức logic tại các chân này lên LED0 và LED1. Tự lựa chọn phương pháp kết nối LED. • Bài 6: Sinh viên tự mình suy nghĩ và phát triển thêm chương trình. 3 Hướng dẫn: Chế độ Counter: o Sử dụng ngắt ngoài 0. Mỗi lần nhấn nút là một lần tác động cho ngắt. o Chương trình phục vụ ngắt ngoài 0 sẽ làm công việc tăng nội dung ô nhớ chứa kết quả lên 1 đơn vị. o Chương trình chính sẽ liên tục lấy nội dung của ô nhớ chứa kết quả đổi sang mã BCD nén và hiển thị lên LED 7 đoạn. . G A B C D E F G A B C D E F G P1.3 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.0 P1.1 P1.2 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U1 AT89C51 C1 33p C2 33p X1 12MHz 2 3 4 5 6 7 8 9 1 RP1 10K +5V MẠCH ĐIỀU KHIỂN NGẮT (NGẮT NGOÀI) MẠCH ĐIỀU KHIỂN NGẮT (NGẮT NGOÀI)MẠCH ĐIỀU KHIỂN NGẮT (NGẮT NGOÀI) MẠCH ĐIỀU KHIỂN NGẮT (NGẮT NGOÀI) LED7 Q1 A1015 +5V LED6 Q2 A1015 +5V R2 1K R3 1K R4 56 R5 56 R6 56 R7 56 R8 56 R9 56 R10 56 LED5 Q3 A1015 +5V LED4 Q4 A1015 +5V R11 1K R12 1K C3 10uF R1 10k +5V U1(P3.2/INT0) A B . nạp vào vi điều khiển và sử dụng mô hình thí nghiệm để kiểm chứng. • Điều khiển thiết bị ngoại vi bằng các port của vi điều khiển. • Thiết kế các ứng dụng điều khiển thực tế có sử dụng ngắt (Interrupt) VA SO HANG DON VI MOV R6,A ;R6 = CHUC - DON VI POP B POP ACC J. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NGẮT (INTERRUPT). Bài 2: Chương trình điều khiển đếm số xung tại chân INT0 (sử dụng ngắt ngoài) và