Giáo trình vi điều khiển cơ bản (nghề điện tử dân dụng trình độ cao đẳng)

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Vi điều khiển bản mô đun sở của nghề Điện tử dân dụng biên soạn dựa theo chương trình khung đã xây dựng và ban hành năm 2017 của trường Cao đẳ ng nghề Cầ n Thơ dành cho nghề Điện tử dân dụng hệ Cao đẳ ng Giáo trình biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình xây dựng mức độ đơn giản dễ hiểu, ho ̣c có thí dụ tập tương ứng để áp dụng và làm sáng tỏ phầ n lý thuyết Khi biên soạn, nhóm biên soạn dựa kinh nghiệm thực tế giảng dạy, tham khảo đồng nghiệp, tham khảo các giáo trình có và cập nhật kiến thức có liên quan để phù hợp với nội dung chương trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung biên soạn gắn với nhu cầu thực tế Nội dung giáo trình biên soạn với lượng thời gian đào tạo 90 gồm có: Bài MĐ21-01: Tổng quan hệ vi xử lý Bài MĐ21-02: Các đơn vi vi xử lý trung tâm Bài MĐ21-03: Bộ nhớ hệ vi xử lý Bài MĐ21-04: Thiết bị vào hệ vi xử Bài MĐ21-05: Sơ lược lịch sử hướng phát triển vi điều khiển BàiMĐ21-06: Cấu trúc họ vi điều khiển 8051 Bài MĐ21-07: Phần mềm hợp ngữ Bài MĐ21-08: Tập lệnh 8051 Bài MĐ21-09: Bộ định thời Bài MĐ21-10: Cổng nối tiếp Bài MĐ21-11: Ngắt Bài MĐ21-12: Lập trình mơ số chương trình ứng dụng Giáo trình tài liệu giảng da ̣y tham khảo tốt cho nghề điện tử dân dụng, điện tử, điện công nghiệp và điện dân du ̣ng Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng mục tiêu đào tạo không tránh thiế u sót Rất mong nhận sự đóng góp ý kiến thầy, cơ, bạn đọc để nhóm biên soạn điề u chỉnh hoàn thiện Cầ n Thơ, ngày tháng năm 2018 Tham gia biên soạn Chủ biên: Đỗ Hữu Hâ ̣u Nguyễn Thanh Nhàn MỤC LỤC TRANG TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ VI XỬ LÝ 10 Biểu diễn thông tin hệ vi xử lý: 10 Cấu trúc hệ vi xử lý máy vi tính: 13 BÀI 2: CÁC ĐƠN VỊ VI XỬ LÝ TRUNG TÂM 20 Trung tâm vi xử lý P 8085: 20 Các trung tâm vi xử lý họ 80x86: 30 BÀI 3: BỘ NHỚ TRONG CỦA HỆ VI XỬ LÝ 40 Tổ chức nhớ cho hệ vi xử lý 41 BÀI 4: THIẾT BỊ VÀO RA CỦA HỆ VI XỬ LÝ 43 1.Bàn phím HEX (keyboard): 43 2.Ghép nối bàn phím với hệ vi xử lý 45 Màn hình (Monitor) 47 BÀ I 5: SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA VI ĐIỀU KHIỂN 50 1.Lịch sử phát triển 50 Vi điều khiển (microcontroller) 51 4.Hướng phát triển 55 BÀ I 6: CẤU TRÚC CỦA HỌ VI ĐIỀU KHIỂN 8051 56 1.Tổng quan 56 2.Sơ đồ chân vi điều khiển 8051 57 Cấu trúc Port I/O 60 Tổ chức nhớ 61 Các ghi chức đặc biệt (SFR) 63 Bộ nhớ 65 Hoạt động Reset 66 BÀ I 7: PHẦ N MỀ M HỢP NGỮ 68 Hoạt động Assembler 68 Cấu trúc chương trình liệu 70 3.Tính biểu thức hợp dịch 72 Các điều khiển ASSEMBLER 75 Hoạt động liên kết (Linker) 76 Macro 77 BÀ I 8: TẬP LỆNH 8051 79 1.Các cách định địa 79 2.Các nhóm lênh ̣ 82 BÀ I 9: BỘ ĐỊNH THỜI 101 1.Thanh ghi SFR củ a timer 102 2.Các chế đô ̣ làm viê ̣c 103 3.Nguồ n cung cấ p xung cho Timer 105 4.Khởi đô ̣ng, dừng và điề u khiể n Timer 105 Khởi ta ̣o và truy xuấ t ghi Timer 105 6.Timer 8052 106 BÀ I 10: CỔ NG NỐ I TIẾ P (SERIAL PORT) 112 Thanh ghi điề u khiể n 112 Chế đô ̣ là m viê ̣c 116 Khởi tạo truy xuất ghi PORT nối tiếp 120 Truyền thông đa xử lý (Multiprocessor Communications) 121 Tốc độ baud 122 BÀ I 11:NGẮT 127 Xử lý ngắt 132 Thiết kế chương trình dùng ngắt 134 Ngắt cổng nối tiếp 135 Các cổng ngắt 136 Đồ thị thời gian ngắt 137 BÀI 12: LẬP TRÌNH VÀ MƠ PHỎNG MỘT SỐ CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG 140 Lập trình giao tiếp với LED đơn 140 Lập trình giao tiếp với LED đoạn 141 Lập trình giao tiếp với ma trận phím bấm 143 Lập trình giao tiếp với LCD 145 5.Lập trình giao tiếp với động bước 147 6.Lập trình giao tiếp điều khiển van từ, xi lanh 149 TÀI LIỆU THAM KHẢO 151 GIÁO TRÌ NH MÔ ĐUN Tên mô đun: VI ĐIỀU KHIỂN CƠ BẢN Mã mô đun: MĐ 21 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị mơ đun: - Vị trí mơ đun: Mơ đun bố trí dạy sau học xong mô đun linh kiện điện tử, đo lường điện – điê ̣n tử, kỹ thuật xung - số, mạch điện tử nâng cao học trước mô đun chun mơn nghề - Tính chất mơ đun: Là mô đun kỹ thuật sở - Ý nghĩa mô đun: giúp người học nắm bắt phương pháp lập trình điều khiển ứng dụng họ vi xử lý vi điều khiển - Vai trị Mơ-đun: Lập trình điều khiển ứng dụng công nghiệp, dân dụng tảng để học mô đun chuyên môn nghề Mục tiêu mô đun: - Về kiến thức: + Trình bày hệ đếm mã hóa máy tính, tương tác máy tính vi xử lý, vi xử lý intel ứng dụng + Trình bày cấu trúc họ vi xử lý vi điều khiển + Giải thích nguyên lý làm việc hệ điều khiển ứng dụng vi xử lý vi điều khiển - Về kỹ năng: + Lập trình hợp ngữ số tập cách thành thạo + Xử lý số dạng kết nối máy tính với vi xử lý thiết bị ngoại vi + Phát triển hệ điều khiển sở khối trung tâm vi xử lý + Vận hành thiết bị dây chuyền sản xuất dùng vi điều khiển + Xác định nguyên nhân gây hư hỏng xảy thực tế + Lập trình cho hệ vi điều khiển 89C51với Assembly + Nạp chương trình vào vi điều khiển - Năng lực tự chủ trách nhiệm: + Có sáng kiến, tìm tịi, khám phá q trình học tập cơng việc + Có khả tự định hướng, chọn lựa phương pháp tiếp cận thích nghi với học + Có lực đánh giá kết học tập nghiên cứu + Tự học tập, tích lũy kiến thức, kinh nghiệm để nâng cao trình độ chuyên môn Nội dung mô đun: Thời gian (giờ) Số TT Tên mô đun Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập Bài 1: Tổng quan hệ vi xử lý 1 Biểu diễn thông tin hệ vi 0.5 0.5 Kiểm tra xử lý Cấu trúc hệ vi xử lý máy vi tính 0.5 0.5 Bài 2: Các đơn vi vi xử lý trung tâm 0.5 1.5 Trung tâm vi xử lý mP 8085 0.25 0.25 Các trung tâm vi xử lý họ 80x86 1.75 0.25 1.5 Bài 3: Bộ nhớ hệ vi xử lý Bộ nhớ hệ vi xử lý 0.5 1.5 Tổ chức nhớ cho hệ vi xử lý 0.5 1.5 Bài 4: Thiết bị vào hệ vi xử lý Bàn phím HEX (keyboard) 1.25 0.25 Ghép nối bàn phím với hệ vi xử lý 1.25 0.25 Màn hình 1.5 0.5 1 1 Lịch sử phát triển 0.25 0.25 Vi điều khiển 0.25 0.25 Lĩnh vực ứng dụng 0.25 0.25 Hướng phát triển 0.25 0.25 Tổng quan 0.25 0.25 Sơ đồ chân 0.25 0.25 Bài 5: Sơ lược lịch sử hướng phát triển vi điều khiển Bài 6: Cấu trúc họ vi điều khiển 8051 1 Cấu trúc Port I/O 0.25 0.25 Tổ chức nhớ 0.5 0.5 Các ghi chức đặc biệt 0.25 0.25 Bộ nhớ 0.75 0.25 0.5 Hoạt động Reset 0.75 0.25 0.5 Kiểm tra Bài 7: Phần mềm hợp ngữ 1.Hoạt động ASSEMBLER 0.25 0.75 Cấu trúc chương trình liệu 0.5 0.5 Tính biểu thức hợp dịch 0.5 0.5 Các điều khiển ASSEMBLER 0.25 1.75 Hoạt động liên kết 0.25 1.75 MACRO 0.25 0.75 Bài 8: Tập lệnh 8051 0.5 7.5 Các cách định địa 3.5 0.25 3.25 Các nhóm lệnh 4.5 0.25 4.25 1.5 5.5 1.Thanh ghi SFR timer 0.25 0.25 Các chế độ làm việc 0.25 0.25 Nguồn cung cấp xung cho Timer 0.25 0.25 0.25 1.75 0.25 1.75 Bài 9: Bộ định thời Khởi động, dừng, điều khiển Timer Khởi tạo truy xuất ghi Timer - Đọc thời gian hoạt động 1 Timer 8052 10 2.25 Bài 10: Cổng nối tiếp 1.5 Thanh ghi điều khiển 0.25 0.25 Chế độ làm việc 0.25 0.25 2.75 0.25 2.5 2.75 0.25 2.5 Tốc độ BAUD 0.5 1.5 Bài 11: Ngắt 1.5 6.5 Tổ chức ngắt 8051 0.25 0.25 Xử lý ngắt 1.25 0.25 Thiết kế chương trình dùng ngắt 1.25 0.25 Ngắt cổng nối tiếp 1.25 0.25 Các cổng ngắt 1.25 0.25 Đồ thị thời gian ngắt 2.75 0.25 2.5 Bài 12: Lập trình mơ số chương trình ứng dụng 18 1.5 15.5 Lập trình giao tiếp với LED đơn 0.25 2.75 Lập trình giao tiếp với LED đoạn 0.25 2.75 Lập trình giao tiếp với ma trận phím bấm 0.25 2.75 Lập trình giao tiếp với LCD 0.25 2.75 2.5 0.25 2.25 PORT nối tiếp Truyền thông đa xử lý 12 Kiểm tra Khởi tạo truy suất ghi 11 0.25 Lập trình giao tiếp với động 6.5 bước Lập trình giao tiếp điều khiển van từ, xi lanh Kiểm tra 2.5 0.25 2.25 Cộng 75 15 57 03 BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ VI XỬ LÝ Mã bài: MĐ21-01 Giới thiệu Hiện kỹ thuật vi xử lý giảng dạy rộng rãi trường Đại học Cao đẳng nước, nhiên lĩnh vực vi xử lý chưa khai thác triệt để hệ thống điều khiển, đo lường điều khiển dây chuyền công nghiệp Mục tiêu: - Trình bày số hệ đếm, mã thường dùng hệ vi xử lý - Tính tốn, chuyển đổi phép tốn nhị phân - Trình bày cách biểu diễn thơng tin hệ vi xử lý - Rèn luyện tính tư duy, tác phong công nghiệp Biểu diễn thông tin hệ vi xử lý: 1.1 Mã hóa thơng tin khơng số 1.1.1 Mã hóa chữ liệu kiểu văn Đơn vị sở liệu văn chữ Chữ hiểu theo nghĩa rộng, không chữ Latinh mà kể chữ số, dấu tả, dấu tốn học, kí hiệu để trình bày Mặt khác dân tộc dùng chữ Latinh nên số dân tộc có chữ riêng Chúng ta dùng thuật ngữ ký tự (character) với ý nghĩa ký hiệu dùng văn Nếu dùng vùng nhớ k bit để mã hóa chữ biểu diễn tối đa 2k ký tạo 2k mã nhị phân khác Điều giải thích người Mỹ cần bit để mã hóa cho chữ họ; để có thêm mặt chữ Châu Âu, chữ Hy Lạp hay người Nhật phải dùng mã 16 bit Các văn hình dung chuỗi ký tự Nội dung sách, thơ đưa vào máy tính ví dụ cụ thể thông tin văn Hầu hết máy tính mơi trường lập trình sử dụng byte để mã hóa chữ Về nguyên tắc mã hóa giá trị sai hay không bit 0, giá trị hay không bit1 Tuy nhiên người ta sử dụng tới mức bit chế địa hóa thường mức byte Khi người ta dùng byte để mã hóa giá trị logic 1.1.2 Các liệu logic: Dữ liệu loại logic hai trạng thái đối lập sai, có khơng Các thơng tin kiểu logic chịu tác động phép toán so sánh, phép toán nhân logic “và”, cộng logic hay phủ định logic “khơng” Về ngun tắc mã hóa giá trị sai hay không bit 0, giá trị hay có bit Tuy nhiên người ta sử dụng tới mức bit chế địa hóa thường mức byte Khi người ta dùng byte để mã hóa giá trị logic 1.1.3 Hình ảnh: 10