Bài giảng vi xử lý chương 2 phần cứng 8051

Đại Học Giao Thông Vận Tải Tp.HCM Khoa Điện – Điện Tử Viễn Thông Học phần: Vi Xử Lý Chương 2: Phần cứng 8051 Giảng viên: TS NGUYỄN HỮU CHÂN THÀNH Chương bao gồm nội dung: Giới thiệu chung VĐK Cấu trúc VĐK 8051 Sơ lược chân 8051 Cấu trúc port I/O Tổ chức nhớ Các ghi chức đặc biệt Bộ nhớ Hoạt động RESET Các cải tiến 8052 Giới thiệu chung VĐK Giới thiệu chung VĐK Quá trình phát triển nhanh loại vi xử lý cho phép ứng dụng chúng trình sản xuất điều khiển Khác với loại vi xử lý sử dụng để xử lý thơng tin (các máy tính PC xử lý văn bản, sở liệu, tính tốn khoa học kỹ thuật), vi điều khiển (microcontroller) thiết kế để lắp đặt trực tiếp vào ứng dụng cụ thể Trong suốt q trình vận hành vi điều khiển thực chức Việc ứng dụng rộng rãi vi điều khiển dẫn đến yêu cầu sản xuất tất vi mạch vỏ Việc tích hợp nhiều vi mạch vỏ làm giảm giá thành làm tăng tính tin cậy vi điều khiển Giới thiệu chung VĐK Yêu cầu tăng cao tốc độ xử lý dẫn đến cấu trúc vi điều khiển khác với cấu trúc vi xử lý Z80, 8086 vi xử lý dùng cho máy tính PC Cấu trúc vi điều khiển cho phép truy cập nhanh nhớ liệu, truy cập xử lý nhanh liệu, truy cập nhanh thiết bị (phép nhân chia dấu phẩy động, phép toán đại số Boole với bit … ) Giới thiệu chung VĐK Tổng quát ta nói vi điều khiển máy tính chip (monolithic microcomputer) Trong bao gồm CPU, nhớ, thiết vị vào/ra phổ biến Cấu trúc vi điều khiển thiết kế để phục vụ mục đích cụ thể mà cần tối thiểu mạch phụ trợ Chức vi điều khiển xác định chương trình lưu nhớ ROM EPROM Chương trình nạp lần không thay đổi suốt trình hoạt động Giới thiệu chung VĐK Bộ nhớ vi điều khiển có cấu trúc khác với nhớ vi xử lý Z80 loại Tại họ vi xử lý ta dùng cấu trúc nhớ Neuman, đồ nhớ dùng chung cho chương trình (thường ROM- Read only memory) liệu (RWM – read write memory) Các vi điều khiển sử dụng cấu trúc Harvard Tại nhớ chia làm hai loại: nhớ chương trình (ROM) nhớ liệu (RWM) Giới thiệu chung VĐK Giới thiệu chung VĐK Việc phân biệt suy từ thực tế nhớ ROM dùng để lưu chương trình khơng thể ghi vào được, nhớ thường có độ dài vài kB (yêu cầu 10 đến 16 bit địa chỉ) CPU truy cập nhớ chủ yếu để đọc lệnh Bộ nhớ liệu để lưu kết tạm thời thông thường bé hơn, cần bit địa chí bit địa Với địa nhớ liệu nhỏ, tốn hạng có địa ngắn nhiều lọt vào vào mã lệnh (object code) có độ dài bit Cấu trúc nhớ Harvard sở cho việc xử lý nhanh thông tin ứng dụng điều khiển Giới thiệu chung VĐK Cấu trúc không đổi loại vi điều khiển lại giới hạn việc áp dụng thực tế Tuy thị trường có nhiều loại vi điều khiển cho loại ứng dụng cụ thể khác nhau, loại tự phân biệt lượng tối thiểu thiết bị tích hợp bên 10 Mạch RESET - Mạch reset tiêu biểu: 77 X Các cải tiến 8052 Tăng RAM Các vi mạch 8032/8052 có hai cải tiến so với 8031/8051 Một có thêm 128 byte RAM chip Các địa trùng với ghi chức đặc biệt, nhiên không xảy xung đột byte RAM truy xuất cách dùng kiểu định địa gián tiếp Ví dụ: MOV A,0F0H ; chép nội dung ghi B vào ghi A MOV R0,#0F0H MOV A,@R0 ; chép nội dung địa RAM F0H vào ghi A 79 Tăng thêm TIMER Cải tiến thứ hai có thêm định thời 16-bit Bộ định thời lập trình nhờ vào ghi chức đặc biệt thêm vào 80 Questions ??? Bài tập chương Bài tập chương 2.1 Giá trị trỏ stack (SP) 8051 sau khởi động hệ thống bao nhiêu? Vùng stack đâu? 2.2 Mơ tả cách để chọn bank ghi tích cực bank 3? 2.3 Nếu tần số dao động thạch anh cấp cho 8051 4MHz thời gian chu kỳ máy (TM ) bao nhiêu? 2.4 Nếu tần số dao động thạch anh cấp cho 8051 10MHz tần số tín hiệu chân ALE (nếu không dùng lệnh MOVX)? 83 Bài tập chương 2.5 Nếu tần số dao động thạch anh cấp cho 8051 8MHz thời gian tối thiểu mà chân RST phải mức cao để tạo tín hiệu reset hệ thống? 2.6 Kể tên tín hiệu điều khiển 8051 dùng để truy xuất EPROM RAM 2.7 Địa bit bit MSB địa byte 25H RAM nội 8051 gì? 2.8 Nêu khác chế độ nguồn nghỉ chế độ nguồn giảm 8051? 84 Bài tập chương 2.9 Xác định bảng phân vùng địa cho chip nhớ hệ thống sau (ghi rõ địa bắt đầu địa kết thúc) : ROM 16 KB địa 0000H RAM KB địa 4000H ROM KB địa 8000H RAM KB địa A000H RAM KB địa C000H 85 Bài tập chương 2.10 Xác định bảng phân vùng địa cho tín hiệu chọn chip ( /CSx) ứng với mạch giải mã địa sau: U1 A10 A11 A12 A15 A14 A13 Y0 A Y1 B Y2 C Y3 Y4 G1 Y5 G2A Y6 G2B Y7 15 CS0 14 CS1 13 CS2 12 CS3 11 CS4 10 CS5 CS6 CS7 74LS138 Hình a 86 Bài tập chương 2.11 Thiết kế kit 8031 với chip ROM chương trình ngồi KB chip RAM liệu 8KB: Vẽ sơ đồ mạch giải mã địa tạo tín hiệu chọn chip (tích cực mức thấp) bảng phân vùng địa tương ứng Vẽ sơ đồ kết nối hoàn chỉnh kit 2.12 Thiết kế kit 8051 với chip RAM 16KB: Vẽ sơ đồ mạch giải mã địa tạo tín hiệu chọn chip (tích cực mức thấp) bảng phân vùng địa tương ứng Vẽ sơ đồ kết nối hoàn chỉnh kit 87 Bài tập chương 2.13 Thiết kế kit 8031 với chip ROM chương trình ngồi KB, chip RAM KB, I/O xuất (2 IC 74373) I/O nhập (IC 74244): Vẽ sơ đồ mạch giải mã địa tạo tín hiệu chọn chip (tích cực mức thấp) bảng phân vùng địa tương ứng Vẽ sơ đồ kết nối hoàn chỉnh kit 88 Bài tập chương 89 Bài tập chương 2.14 Thiết kế mạch giải mã xác định bảng phân vùng địa cho nhớ gồm: ROM KB, ROM KB RAM KB 2.15 Thiết kế mạch giải mã địa tạo tín hiệu chọn chip (tích cực mức thấp) cho nhớ RAM theo bảng phân vùng địa chỉ: Tín hiệu chọn chip - Vùng địa /CS0 0000H 0FFFH /CS1 1000H 2FFFH /CS2 3000H 6FFFH /CS3 7000H EFFFH 90 Bài tập chương 2.16 Sử dụng IC 74138 cổng logic cần thiết để thiết kế mạch giải mã địa tạo tín hiệu chọn chip (tích cực mức thấp) theo bảng phân vùng địa sau (khơng quan tâm đến đặc tính truy xuất): Tín hiệu chọn chip /CS0 /CS1 /CS2 /CS3 Vùng địa F000H F3FFH F400H F7FFH F800H FBFFH FC00H FFFFH 91