Giáo trình Kỹ thuật vi điều khiển (Nghề Điện tử dân dụng Trung cấp)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: KỸ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN NGHỀ: ĐIỆN TỬ DÂN DỤNG TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: / QĐ-CĐCG ngày … tháng… năm Trường Cao đẳng Cơ giới Quảng Ngãi (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun 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 Lập trình vi điều khiển mơ đun chun mơn mang tính đặc trưng cao thuộc nghề Điện tử dân dụng Mơ đun có ý nghĩa định đến kỹ kiến thức người học Sau học tập mô đun này, học viên có đủ kiến thức để học tập tiếp mô đun nâng cao PLC Kỹ thuật lập trình Giáo trình thiết kế theo mơ đun thuộc hệ thống mơ đun/ mơn học chương trình đào tạo nghề Điện tử dân dụng dùng làm giáo trình cho học viên khóa đào tạo chun ngành Ngồi ra, tài liệu sử dụng cho đào tạo ngắn hạn cho kỹ thuật viên, công nhân kỹ thuật tham khảo Mô đun triển khai sau môn học, mô đun điện tử bản, kỹ thuật xung – số Các kỹ lắp ráp, lập trình hay sửa chữa mạch điện tử khả trình máy dân dụng yêu cầu bắt buộc kỹ thuật viên nghề Điện tử dân dụng Mặc dù cố gắng, song sai sót khó tránh Tác giả mong nhận ý kiến phê bình, nhận xét bạn đọc để giáo trình hoàn thiện Quảng Ngãi Biên Soạn Hồ Văn Tịnh - Chủ biên MỤC LỤC Bài 1: Sơ lược lịch sử hướng phát triển vi điều khiển……………….13 1.Giới thiệu chung .14 Thuật ngữ… …………………………………… …………………………14 Bộ nhớ bán dẫn RAM, ROM……………………….…………………….14 5.Các Bus, địa chỉ, liệu điều khiển……………………… …………… 15 6.Các thiết bị xuất/ Nhập……………………………………………… 16 Bài 2: Cấu trúc vi điều khiển 8051………………………………………… 21 Giới thiệu chung 21 Sơ đồ chân chức chân 23 2.1 Port 24 2.2 Port 24 2.3 Port 24 2.4 Port 24 2.5 Ngõ tín hiệu PSEN 25 2.6 Ngõ tín hiệu điều khiển ALE… 25 2.7 Ngõ tín hiệu EA……………… 25 2.8 Ngõ tín hiệu RST……………… 25 2.9 Ngõ vào dao động X1,X2……… 25 2.10 Chân VCC, GND…………… 25 Tổ chức nhớ ………………… 26 3.1 RAM đa dụng…………………………………………………………… 26 3.2 RAM truy xuất bit…………………………………………….28 3.3 Các bank ghi…………………………………………………….… 28 Các ghi chức đặc biệt……………………………………………29 4.1 Thanh ghi trạng thái chương trình …………………………………… …29 4.2 Thanh ghi B……………………………………………………………… 31 4.3 Con trỏ Ngăn xếp SP (Stack Pointer)…………………… ………………31 4.4 Con trỏ liệu DPTR (Data Pointer)…………………………………… 31 4.5 Các ghi Port (Port Register)……………………………………… 31 4.6 Các ghi Timer (Timer Register)…………………………………….31 4.7 Các ghi Port nối tiếp (Serial Port Register)…………………………32 4.8 Các ghi ngắt (Interrupt Register)……………………………………32 4.9 Thanh ghi điều khiển nguồn PCON (Power Control Register)……………33 Bộ nhớ ngoài……………………………………………………………… 33 5.1 Truy xuất nhớ chương trình ngồi 34 5.2 Truy xuất nhớ liệu …………………………………… ……35 Hoạt động reset …………………………………………………………… 36 Bài 3: Tập lệnh vi điều khiển 8051…………………………………… …… 40 Các cách định địa ………………………………………………………40 1.1 Định địa ghi ……… 41 1.2 Định địa trực tiếp 42 1.3 Định địa gián tiếp………………………………………………….… 43 1.4 Định địa tức thời ………………………………………………………36 1.5 Định địa tương đối.………………… 44 1.6 Định địa tuyệt đối 44 1.7 Định địa dài 45 1.8 Định địa chỉ số 46 Các nhóm lệnh …………………………………………………………… 46 2.1 Nhóm lệnh số học.…………………………………………………………48 2.2 Nhóm lệnh logic ………………………………………………………49 2.3 Nhóm lệnh di chuyển liệu…………………………………………… 50 2.4 Nhóm lệnh xử lý bit ………………………………………………………56 2.5 Nhóm lệnh rẽ nhánh chương trình ………………………………….58 Bài 4: Bộ định thời (TIME )trong vi điều khiển……………………………….68 Hoạt động định thời ……… 68 Các ghi định thời …………………… .69 2.1 Thanh ghi điều khiển chế độ timer TMOD.………………………… … 69 2.2 Thanh ghi điều khiển timer TCON …………………………… .70 Các chế độ làm việc ……………………………………………….……….71 3.1 Chế độ 13-bit (chế độ 0) …………………………………………… … 73 3.2 Chế độ 16-bit (chế độ 1) ……………………………… ………… …74 3.3 Chế độ tự nạp 8-bit (chế độ 2) ………………………… …… …….74 3.4 Chế độ chia xẻ (chế độ 3) ……………………………… ……….…….75 Bộ định thời 8052 ……………………………………………… ….76 4.1 Chế độ tự nạp lại ………………………………………………………….77 4.2 Chế độ thu nhận …………………………………………………………78 Bài 5: Cổng nối tiếp…… ……………………………………………….…….112 Giới thiệu ……………………………………………………………… 112 Các ghi cổng nối tiếp ……………………………………… 112 2.1 Thanh ghi đệm cổng nối tiếp (SBUF)…………………………………….113 2.2 Thanh ghi điều khiển cổng nối tiếp (SCON)……………………….… 114 Khởi động truy xuất ghi ………………………….……… 114 3.1 Cho phép thu, phát liệu ………………………………………… 114 3.2 Bit liệu thứ …………………………………………………… 115 3.3 Thêm bit chẵn lẻ …………………………………………………………116 3.4 Các cờ ngắt ……………………………………………………… … 116 Tốc độ baud ……………………………………………………………….117 Các chế độ làm việc cổng nối tiếp …………………………………….118 5.1 Chế độ 0_ Thanh ghi dịch bit ………………………………… ……119 5.2 Chế độ 1_UART bit tốc độ baud thay đổi ……………………………120 5.3 Chế độ 2_UART bit tốc độ baud cố định ………………………………121 5.4 Chế độ 3_UART bit tốc độ baud thay đổi…………………… ………123 Bài 6: Ngắt……………………………………………………………………124 Mở đầu 124 Tổ chức ngắt 125 2.1 Thanh ghi cho phép không cho phép ngắt 126 2.2 Thanh ghi ưu tiên ngắt………………………………………… ……… 126 2.3 Chuỗi Pooling 127 2.4 Vector ngắt……………………………………………………………….128 Thiết kế ngắt…………………………………………….………………….129 Ngắt Timer…………………………………………………………………131 Ngắt ngoài………………………………………………………………….131 Ngắt cổng nối tiếp……………………………………………………… 132 MƠ ĐUN: LẬP TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN Mã mơ đun: MĐ 15 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun - Mơ đun lập trình vi điều khiển học sau môn học Kỹ thuật số, Linh kiện điện tử mạch điện tử - Là mô đun đào tạo chuyên ngành - Mô đun có vai trị cung cấp cho người học kiến thức vi điều khiển họ 8051 từ giải thích ngun lý hoạt động hệ dùng vi điều khiển viết chương trình ứng dụng dùng vi điều khiển Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: A1: Hiểu kiến thức vi điều khiển họ 8051 A2: Giải thích nguyên lý hoạt động hệ dùng vi điều khiển - Kỹ năng: B1: Kiểm tra viết chương trình ứng dụng dùng vi điều khiển B2: Vận hành thiết bị dây chuyền sản xuất dùng vi điều khiển - Năng lực tự chủ tự chịu trách nhiệm: C1 Chủ động, nghiêm túc học tập công việc C2 Giữ gìn vệ sinh dân dụng , đảm bảo an tồn cho người thiết bị Chương trình khung nghề điện tử dân dụng Mã MH/ MĐ/ Thời gian đào tạo (giờ) Tên môn học, mô đun Các môn chung/đại cương MH 01 Chính trị MH 02 Pháp luật MH 03 Giáo dục thể chất I học Số tín Trong 12 255 94 Thực hành/thực tập/Thí nghiệm/bài tập 148 1 30 15 30 15 13 24 Tổng Lý số thuyết Kiểm tra 13 2 Giáo dục quốc phòng An ninh MH 05 Tin học MH 04 2 45 45 21 15 21 29 90 30 56 77 1645 524 1053 68 MH 07 Kỹ thuật an toàn điện 30 15 13 MH 08 Điện kỹ thuật 70 43 24 Tín hiệu phương thức truyền dẫn 45 38 MĐ 10 Đo lường Điện- Điện tử 60 27 30 MĐ 11 Linh kiện điện tử 75 25 47 MĐ 12 Kỹ thuật mạch điện tử I 120 42 73 MĐ 13 Kỹ thuật mạch điện tử II MĐ 14 Kỹ thuật số MĐ 15 Kỹ thuật vi điều khiển 4 90 90 90 30 30 30 56 57 57 3 MĐ 16 Thiết kế mạch điện tử 75 22 50 MH 17 Điện tử công suất MĐ18 Điện tử nâng cao Hệ thống âm thanh- máy MĐ 19 thu hình Sửa chữa nguồn máy MĐ 20 tính Sửa chữa thiết bị điện MĐ 21 gia dụng 60 90 28 27 30 59 120 40 77 90 30 56 120 40 77 MĐ 22 PLC- Cơ Bản 120 47 67 MĐ 23 Thực tập sản xuất Tổng cộng 11 89 300 1900 10 618 275 1201 15 81 MH 06 Ngoại ngữ (Anh văn) II MH 09 Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề Chương trình chi tiết mơ đun: Số TT Tên mô đun Bài mở đầu vi điều khiển Tổng số Cấu trúc phần cứng vi điều khiển 8051 Tập lệnh vi điều khiển 8051 Bộ định thời vi điều khiển 8051 Giới thiệu port nối tiếp vi điều khiển 8051 Ngắt vi điều khiển 8051 Cộng Thời gian(giờ) Lý Thực thuyết hành Kiểm tra* 30 15 22 10 15 20 14 90 30 57 3 Điều kiện thực mơn học: 3.1 Phịng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn 3.2 Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn, tranh vẽ 3.3 Học liệu, dụng cụ, mơ hình, phương tiện: Giáo trình, mơ hình thực hành, dụng cụ nghề điện, điện tử,… 3.4 Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế mạch vi điều khiển nhà máy, xí nghiệp dân dụng Nội dung phương pháp đánh giá: 4.1 Nội dung: - Kiến thức: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kỹ - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu trước đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học + Nghiêm túc trình học tập 4.2 Phương pháp: Người học đánh giá tích lũy mơn học sau: 4.2.1 Cách đánh giá 10