đồ án vi điều khiển

Chương 2GIỚI THIỆU CÁC VI MẠCH LIÊN QUAN 2.1 Tổng quan về kỹ thuật vi điều khiển: xem chi tiết ở phụ lục I 2.1.1 Khái quát chung về bộ vi điều khiển: Bộ vi điều khiển viết tắt là Micr

Luận văn

Đồ án vi điều khiển

LỜI NÓI ĐẦU

Ngaøy nay ñái ña soâ caùc lónh vöïc sạn xuaât, ñieău khieơn, giaùm saùt, ño löôøng…ñeău ñöôïc trang bò heô thoâng töï ñoông hoùa Moôt trong soâ vi mách ñöôïc söû dúng ñoù laø kyõ thuaôt vi ñieău khieơn Nhôø tính naíng öu vieôt cụa boô vi ñieău khieơn nhö: khạ naíng laôp trình phuø hôïp vôùi thieât keâ nhoû vaø lôùn cuõng nhö giao tieâp vôùi caùc thieât bò ngoái vi vaø maùy tính ñaõ ñem lái söï hoaøn hạo, ñoô chính xaùc vaø tính meăm dẹo cao thođng qua giao tieâp giöõa ngöôøi vaø maùy

Vi ñieău khieơn quạn lyù vaø ñieău khieơn hoát ñoông cụa heô thoâng thođng qua phaăn meăm, nhôø vaôy maø ta coù theơ môû roông vaø thay ñoơi hoát ñoông moôt caùch deê daøng baỉng caùch thay ñoơi moôt soâ thođng soâ cụa chöông trình Vi ñieău khieơn hoát ñoônh theo chöông trình ñaõ náp saün,ñóc caùc tín hieôu töø beđn ngoaøi ñöa vaøo sau ñoù löu tröõ vaø xöû lyù, tređn cô sôû ñoù ñöa ra caùc thođng baùo, tín hieôu ñieău khieơn caùc thieât bò beđn ngoaøi hoát ñoông theo ñuùng thođng soâ vaø yeđu caău cụa heô thoâng

Heô thoâng ñieôn töû soâ söû dúng boô vi ñieău khieơn vaø maùy tính trong caùc dađy chuyeăn sạn xuaât cođng nghieôp, thöïc hieôn nhieôm vú ñieău khieơn vaø giaùm saùt heô thoâng Ngoaøi ra vi ñieău khieơn cuõng coù maịt trong caùc sạn phaơm cođng nghieôp vaø tieđu duøng nhö: loø vi ba, loø söôõi, maùy giaịt, heô thoâng cạnh baùo vaø giaùm saùt cụa caùc phöông tieôn giao thođng… vaø trong nhieău thieât bò cođng nghieôp khaùc

Trong taôp ñoă aùn naøy em xin pheùp ñöôïc giôùi thieôu moôt heô thoâng điều khiển máy giặt söû dúng chip vi ñieău khieơn 8051

Vieôc ñònh höôùng xađy ñöïng ñeă taøi naøy xuaât phaùt töø nhu caău thöïc teâ trong ñôøi soâng hiện đại Noôi dung cụa ñoă aùn coù 2 phaăn:

+ Phaăn I : Cô sôû lyù thuyeât Bao goăm kieân truùc cụa chip vi ñieău khieơn 8051

+ Phaăn II: Tính toaùn vaø thieât keââ trình baøy veă thieât keâ phaăn cöùng vaø phaăn meăm heô thoâng Qua noơ löïc nghieđn cöùu, tìm hieơu cụa bạn thađn cuøng vôùi söï höôùng daên taôn tình chu ñaùo cụa Thaăy giaùo Th.S Leđ Xöùng em ñaõ hoaøn thaønh ñoă aùn naøy

Vôùi khoạng thôøi gian coù hán cuõng nhö trình ñoô kieân thöùc em coøn hán cheâ neđn em tin chaĩc raỉng heô thoâng naøy hoát ñoông chöa ñöôïc toâi öu vaø cuõng sẹ khođng traùnh khoûi nhöõng thieâu soùt

Em kính mong Thaăy Cođ thođng cạm, giuùp ñôõ vaø chư bạo theđm cho em nhöõng kinh nghieôm quyù baùu

Em xin chađn thaønh cạm ôn

Ch ơng 1:GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu:

Trong rất nhiều ứng dụng , như máy in , máy ATM , robotíc , Cd player ,disk driver , … cần đến động cơ điện một chiều Trong da sô các úng dụng đó , động cơ đồi hỏi phải có bộ điều khiển tốt như : điều chỉnh được tốc độ , ổn định được tốc độ , đảo chiều quay , độ ổn định tốt , hiệu suất cao , nhỏ gọn Đó là những đòi hỏi hết sưc phức tạp Chính vì vạy trong đề tài này em xin đua ra phương pháp “ điiêù chỉnh tốc độ động cơ bàng phương pháp băm xung , sử dụng vi điều khiển AT89C51 và vi mạch LMD 18200 “ nhàm đật được tối đa những đòi hoi trên Nếu giải quết được vấn đề thì sẽ cải thiện đến chất lượng của các máy móc có sử dụng động cơ dc rất lớn Như : điều khiẻn máy CNC , máy đĩa , robot , …

1.2Cơ bản về điều khiển động cơ :

Có rất nhiều phương pháp để điều khiển động cơ dc , nhưng người ta thường dùng phương pháp điều khiển cầu Cấu trúc mạch như hình vẽ :

Với mạch này có thể vừa điều chỉnh tốc độ động cơ bằng xung , vừa đảo được chiều quay , hiệu suất cao Vi mạch LMD18200 tích hợp sẵn mạch cầu điều khiển động cơ có thể hoạt động với tần số 1Khz Nếu có thêm tụ 10nF chân Bootstrap thì có thể hoạt động lên tới tần số 500Khz Sử dụng vi điều khiển 89C51 để tạo xung điều khiển LMD18200

1.3 Phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM):

Đây là phương pháp đưa ra độ rộng xung thay đổi từ đó điều khiển được công suất trên tải thay đổi

KHỐI VĐK 89C51

KHỐI ĐIỀU CHỈNH

KHỐI HIỂN THỊ

KHỐI ĐK ĐCƠ

CẢM BIẾN

MÁY TÍNH

ĐC

1.4 Giới thiệu các chức năng chính của mạch:

-Khối hiển thị gồm 8 led, 4led hiển thị tốc độ thực, 4led hiển thị tốc độ cài đặt, có các led biểu thị trạng thái chạy, dừng, quay thuận , quay nghịch, và có loa báo quả tải -Khối điều chỉnh gồm 4 công tắc làm các công việc :start/stop, chiều thuận , chiều nghịch, tăng tốc , giảm tốc

-Khối động cơ: là vi mạch LDM18200 nhận các tín hiệu điều khiển từ vi điều khiển dể điều chỉnh động cơ

-Khối cảm biến: là bộ thu phát tin hồng ngoại để nhận biết tốc độ quay của động cơ và phản hồi về vi điều khiển để hiệu chỉnh động cơ đòng với tốc độ đặt

Chương 2

GIỚI THIỆU CÁC VI MẠCH LIÊN QUAN

2.1 Tổng quan về kỹ thuật vi điều khiển:( xem chi tiết ở phụ lục I)

2.1.1 Khái quát chung về bộ vi điều khiển:

Bộ vi điều khiển viết tắt là Micro-controller, là mạch tích hợp trên một chip có thể lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động của một hệ thống, theo chương trình điều khiển đã nạp sẵn bên trong chip

2.1.2 Lịch sử phát triển của vi điều khiển:

Bộ vi điều khiển thực ra là một loại vi xử lí trong tập hợp các bộ vi xử lý nói chung Bộ

vi điều khiển được phát triển từ bộ vi xử lí, từ những năm 1970 do sự phát triển và hoàn thiện về công nghệ vi điện tử dựa trên kỹ thuật MOS (Metal-Oxide-Semiconductor), mức độ tích hợp của các linh kiện bán dẫn trong một chip ngày càng cao

2.1.3 Sơ đồ khối của một bộ vi điều khiển:

Sơ đồ khối chung của hầu hết các bộ vi điều khiển bao CPU, bộ nhớ ROM hay EPROM và RAM, mạch giao tiếp, mạch giao tiếp song song, bộ định thời gian, hệ thống ngắt và các BUS được tích hợp trên cùng một chip

Nguồn đồng Ngắt ngoài

Đồng hồ nội

Bus dữ liệu, địa chỉ, điều khiển

2.2 Kiến trúc của bộ vi điều khiển 8051:

CPU

ngắt

Giao tiếp nối tiếp

Giao tiếp song

Thiết bị nối tiếp

Thiết bị song

Hình 1.1: Sơ đồ khối của bộ vi điều khiển

IC vi điều khiển 8051/8031 thuộc họ MCS51 có các đặt điểm sau :

- 4 kbyte ROM (được lập trình bởi nhà sản xuất chỉ có ở 8051)

- 128 byte RAM

- 4 port I/0 8 bit

- Hai bộ định thời 16 bits

- Giao tiếp nối tiếp

- 64KB không gian bộ nhớ chương trình ngoài

- 64 KB không gian bộ nhớ dữ liệu ngoài

- bộ xử lí luận lí (thao tác trên các bit đơn)

- 210 bit được địa chỉ hóa

- bộ nhân / chia 4μs

Hình 2.1 : Sơ Đồ Khối 8051

Phần chính của vi điều khiển 8051 là bộ xử lí trung tâm (CPU: central processing unit ) bao gồm :

- Thanh ghi tích lũy A

- Thanh ghi tích lũy phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia

- Đơn vị logic học (ALU : Arithmetic Logical Unit )

- Từ trạng thái chương trình (PSW : Prorgam Status Word)

- Bốn băng thanh ghi

- Con trỏ ngăn xếp

- Ngoài ra còn có bộ nhớ chương trình, bộ giải mã lệnh, bộ điều khiển thời gian và

Đ Điều

khiển ngắt

CPU

Điều khiển bus

Port nối tiếp Các port I\O

Tạo dao động

Trong vi điều khiển 8051 / 8031 có hai thành phần quan trọng khác đó là bộ nhớ và các thanh ghi :

Bộ nhớ gồm có bộ nhớ Ram và bộ nhớ Rom (chỉ có ở 8031) dùng để lưu trữ dữ liệu và mã lệnh

Các thanh ghi sử dụng để lưu trữ thông tin trong quá trình xử lí Khi CPU làm việc nó làm thay đổi nội dung củ ác thanh ghi

2.2.2 Chức năng các chân của vi điều khiển:

18

19 12MHz

40

29 30

31 9

Hình 2.2 : Sơ Đồ Chân 8051

Vi điều khiển 8051 có 32 trong 40 chân có chức năng như là các cổng I/O, trong đoa 24 chân được sử dụng với hai mục đích Nghĩa là ngoài chức năng cổng I/O, mỗi chân có công dụng kép này có thể là một đường điều khiển của Bus địa chỉ hay Bus dữ liệu hoặc là mỗi chân hoạt động một cách độc lập để giao tiếp với các thiết đơn bit như là công tắc, LED, transistor…

a.Port0 : là port có 2 chức năng ở trên chân từ 32 đến 39 của MC 8051 Trong các thiết

kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ ngoài, PO được sử dụng như là những cổng I/O Còn trong các thiết kế lớn có yêu cầu một số lượng đáng kể bộ nhớ ngoài thì PO trở thành các đường truyền dữ liệu và 8 bit thấp của bus địa chỉ

AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0

P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0

P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0

Vss

b.Port1 : Port1 là một port I/O chuyên dụng trên các chân 1-8 của MC8051 Chúng được

sử dụng với một múc đích duy nhất là giao tiếp với các thiết bị ngoài khi cần thiết

c.Port2 : Port2 là một cổng có công dụng kép trên các chân 21 – 28 của MC 8051

Ngoài chức năng I/O, các chân này dùng làm 8 bit cao của bus địa chỉ cho những mô hình thiết kế có bộ nhớ chương trình ROM ngoài hoặc bộ nhớ dữ liệu RAM có dung lượng lớn hơn 256 byte

d.Port3 : Port3 là một cổng có công dụng kép trên các chân 10 – 17 của MC 8051 Ngoài

chức năng là cổng I/O, những chân này kiêm luôn nhiều chức năng khác nữa liên quan đến nhiều tính năng đặc biệt của MC 8051, được mô tả trong bảng sau :

P3.6 WR Tín hiệu ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài

Bảng 2.1 : Chức năng của các chân trên port3

e.PSEN (Program Store Enable ) : 8051 có 4 tín hiệu điều khiển PSEN là tín hiệu ra trên

chân 29 Nó là tín hiệu điều khiển để cho phép truy xuất bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE (Output Enable) của một EPROM để cho phép đọc các byte mã lệnh của chương trình Tín hiệu PSEN ở mức thấp trong suốt phạm vi quá trình của một lệnh PSEN sẽ ở mức thấp trong thời gian lấy lệnh Các mã nhị phân của chương trình được đọc từ EPROM qua bus và được chốt vào thanh ghi lệnh của 8051 để giải mã lệnh Khi thi hành chương trình trong ROM nội PSEN sẽ ở mức cao

f.ALE (Address Latch Enable ) :

ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một thanh ghi bên ngoài trong nữa đầu của chu kỳ bộ nhớ Sau đó, các đường Port 0 dùng để xuất hoặc nhập dữ liệu trong nữa sau chu kỳ của chu kỳ bộ nhớ

Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể được dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống Nếu xung trên 8051 là 12MHz thì ALE có tần số 2MHz Chân này cũng được làm ngõ vào cho xung lập trình cho EPROM trong 8051

g.EA (External Access) :

Tín hiệu vào EA trên chân 31 thường được nối lên mức cao (+5V) hoặc mức thấp (GND)

h.RST (Reset) :

Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của 8051 Khi tín hiệu này được đưa lên mức cao (trong ít nhất 2 chu kỳ máy ), các thanh ghi trong 8051 được đưa vào những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống

2.2.3.Tổ chức bộ nhớ của bộ vi điều khiển 8051 :

8051 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard : có những vùng bộ nhớ riêng biệt cho chương trình và dữ liệu Như đã nói ở trên, cả chương trình và dữ liệu có thể ở bên trong 8051, dù vậy chúng có thể được mở rộng bằèng các thành phần ngoài lên đến tối đa 64 Kbytes bộ nhớ chương trình và 64 Kbytes bộ nhớ dữ liệu

Bộ nhớ bên trong bao gồm ROM (8051) và RAM trên chip RAM trên chip bao gồm nhiều phần : phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ địa chỉ hóa từng bit, các bank thanh ghi và các thanh ghi chức năng đặc biệt

Chi tiết về bộ nhớ RAM trên chip :

RAM bên trong chip 8051 được phân chia như sau:

• bank thanh ghi (00H – 1FH)

• RAM địa chỉ hóa từng bit (20H – 2FH)

• RAM đa dụng (30H – 7FH)ø

• Các thanh ghi chức năng đặc biệt (80H – FFH)

a RAM đa dụng

Địa chỉ byte Địa chỉ bit

30 2F 2E 2D 2C 2B 2A

18

17

10 0F

08

07

00

Default register Bank for RO÷R7

Hình 2.3 Bảng tóm tắt bản bản đồ vùng nhớ dữ liệu trên chip 8051

Địa chỉ byte Địa chỉ bit

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

B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 P3

AF - - AC AB AA A9 A8 IE A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 P2

Not bit addressable Not bit addressable Not bit addressable Not bit addressable

FF F0 E0 D0 B8 B0 A8 A0

99

98

90

8D 8C 8B 8A

89

Not bit addressable

TH1 TH0

TL1 TL0 TMOD 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88 TCON

Not bit addressable

Not bit addressable Not bit addressable Not bit addressable

PCON

DPH DPL

Hình 2.4 Tóm tắt bộ nhớ dữ liệu trên chip

Mọi địa chỉ trong vùng RAM đa dụng đều có thể được truy xuất tự do dùng cách đánh địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp Ví dụ, để đọc nội dung ở địa chỉ 5FH của RAM nội vào thanh ghi tích lũy lệnh sau sẽ được dùng :

MOV A, 5FH

Lệnh này di chuyển một byte dữ liệu dùng cách đánh địa chỉ trực tiếp để xác định “địa chỉ nguồn” (5FH) Đích nhận dữ liệu được ngầm xác định trong mã lệnh là thanh ghi tích lũy

b.RAM địa chỉ hóa từng bit :

8051 chứa 210 bit được địa chỉ hóa, trong đó 128 bit là ở các địa chỉ byte 20H đến 2FH, và phần còn lại trong các thanh ghi chức năng đặc biệt

Có 128 bit được địa chỉ hóa đa dụng ở các byte 20H đến 2FH Các địa chỉ này được truy xuất như các byte hoặc các bit phụ thuộc vào lệnh được dùng Ví dụ, để đặt bit 67H, ta dùng lệnh sau :

SETB 67H

Ở đây địa chỉ bit 67H là bit có trọng số lớn nhất (MSB) ở địa chỉ byte 2CH, lệnh trên sẽ không tác động đến các bit khác của byte này

c.Các bank thanh ghi :

MC 8051 cung cấp 32 byte thấp nhất của bộ nhớ dữ liệu nội là dành cho các bank thanh ghi 8 thanh ghi (RO đến R7) ở vị trí cuối cùng của RAM và theo mặc định (sau khi Reset hệ thống) các thanh ghi này ở các địa chỉ 00H-07H, tiếp đó là bank 1, bank 2 và bank 3 Lệnh sau đây sẽ đọc nội dung ở địa chỉ 05H vào thanh ghi tích lũy:

2.2.4 Các thanh ghi chức năng đặc biệt SFR:

Các thanh ghi nội của 8051 được truy xuất ngầm định bởi bộ lệnh Ví dụ lệnh “INC A” sẽ tăng nội dung của thanh ghi tích lũy A lên 1 Tác động này được ngầm định trong mã lệnh

Cũng như R0 đến R7, có 21 thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR: Special Funtion

Rgister) ở vùng trên của RAM nội, từ địa chỉ 80H đến FFH Chú ý rằng hầu hết 128 địa chỉ từ 80H đến FFH không được định nghĩa, chỉ có 21 địa chỉ SFR là được định nghĩa

Ngoại trừ tích lũy (A) có thể được truy xuất ngầm như đã nói, đa số các SFR được truy xuất dùng địa chỉ trực tiếp chú ý rằng một vài SFR có thể được địa chỉ hóa bit hoặc byte Khi thiết kế phải thận trọng khi truy xuất bit và byte Ví dụ lệnh sau:

SETB 0E0H

Sẽ Set bit 0 trong thanh ghi tích lũy, các bit khác không thay đổi Ta thấy rằng E0H đồng

thời là địa chỉ byte của thanh ghi tích lũy và là địa chỉ bit có trọng số nhỏ nhất trong thanh ghi

tích lũy Vì lệnh SETB chỉ tác động trên bit, nên chỉ có địa chỉ bit là có hiệu quả

a Từ trạng thái chương trình(PWS):

Từ trạng thái chương trình (PSW: Program Status Word) ở địa chỉ D0H chứa các bit trạng thái như bảng tóm tắt sau:

OV

P

D7H D6H D5H D4H D3H

D2H D1H D0H

Cờ nhớ Cờ nhớ phụ Cờ 0

Bit 1 chọn bank thanh ghi Bit chọn bank thanh ghi

00=bank 0; địa chỉ 00H-07H 01=bank 1: địa chỉ 08H-0FH 10=bank 2:địa chỉ 10H-17H 11=bank 3:địa chỉ 18H-1FH Cờ tràn

Dự trữ Cờ Parity chẵn

Hình 21: Từ trạng thái chương trình

• Cờ nhớ (CY) có công dụng kép Thông thường nó được dùng cho các lệnh toán học: nó sẽ được set nếu có một số nhớ sinh ra bởi phép cộng hoặc có một số mượn phép trừ Ví dụ, nếu thanh ghi tích lũy chứa FFH, thì lệnh sau:

ADD A,#1

Sẽ trả về thanh ghi tích lũy kết qủa 00H và set cờ nhớ trong PSW

Cờ nhớ cũng có thể xem như một thanh ghi 1 bit cho các lệnh luận lý thi hành trên bit

Ví dụ, lệnh sẽ AND bit 25H với cờ nhớ và đặt kết qủa trở vào cờ nhớ: ANL C,25H

• Cờ nhớ phụ AC :

Khi cộng các số BCD, cờ nhớ phụ (AC) được set nếu kết qủa của 4 bit thấp trong khoảng 0AH đến 0FH Nếu các giá trị cộng được là số BCD, thì sau lệnh cộng cần có DA A( hiệu chỉnh thập phân thanh ghi tích lũy) để mang kết qủa lớn hơn 9 trở về tâm từ 0÷9

• Cờ zero F0: Cờ F0 là một bit cờ đa dụng dành các ứng dụng của người dùng

• Các bit chọn bank thanh ghi

Các bit chọn bank thanh ghi (RSO và RS1) xác định bank thanh ghi được tích cực Chúng được xóa sau khi reset hệ thống và được thay đổi bằng phần mềm nếu cần Ví dụ, ba lệnh sau cho phép bank thanh ghi 3 và di chuyển nội dung của thanh ghi R7 (địa chỉ byte 1FH) đến thanh ghi tích lũy:

SETB RS1

SETB RSO

MOV A,R7

Khi chương trình được hợp dịch các địa chỉ bit đúng được thay thế cho các ký hiệu

“RS1” và “RS0” Vậy lệnh SETB RS1 sẽ giống như lệnh SETB 0D4H

• Cờ Tràn

Cờ tràn (OV) được set một lệnh cộng hoặc trừ nếu có một phép toán bị tràn Khi các số có dấu được cộng hoặc trừ với nhau, phần mềm có thể kiểm tra bit này để xác định xem kết qủa của nó có nằm trong tầm xác định không Khi các số không dấu được cộng, bit OV có thể được bỏ qua Các kết qủa lớn hơn +127 hoặc nhỏ hơn –128 sẽ set bit OV

b Thanh ghi B:

Thanh ghi B ở địa chỉ F0H được dùng cùng với thanh ghi tích lũy A cho các phép toán nhân và chia Lệnh MUL AB sẽ nhân các giá trị không dấu 8 bit trong A và B rồi trả về kết qủa 16 bit trong A (byte thấp) và B (byte cao) Lệnh DIV AB sẽ chia A cho B rồi trả về kết qủa nguyên trong A và phần dư trong B Thanh ghi B cũng có thể được xem như thanh ghi đệm

đa dụng Nó được địa chỉ hóa ttừng bit bằng các địa chỉ bit FOH đến F7H

c Con trỏ ngăn xếp:

Con trỏ ngăn xếp (SP) là một thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 81H Nó chứa địa chỉ của byte dữ liệu hiện hành trên đỉnh của ngăn xếp Các lệnh trên ngăn xếp bao gồm các thao tác cất dữ liệu vào ngăn xếp và lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp Lệnh cất dữ liệu vào ngăn xếp sẽ làm tăng

SP trước khi ghi dữ liệu, và lệnh lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp sẽ dọc dữ liệu và làm giảm SP Ngăn xếp của 8051 được giữ trong RAM nội và được giới hạn các địa chỉ có thể truy xuất bằng địa chỉ gián tiếp chúng là 128 byte đầu của 8051

Để khởi động lại SP với ngăn xếp bắt đầu tại 60H, các lệnh sau đây được dùng:

MOV SP,#5FH

d Con trỏ dữ liệu:

Con trỏ dữ liệu (DPTR) được dùng để truy xuất bộ nhớ ngoài, đây là một thanh ghi 16 bit ở địa chỉ 82H( byte thấp) và 83H (byte cao) Ba lệnh sau sẽ ghi 55H vào RAM ngoài ở địa chỉ 1000H:

e Các thanh ghi port xuất nhập:

Các port của 8051/8031 bao gồm Port 0 ở địa chỉ 80H, Port 1 ở địa chỉ 90 H, Port 2 ở địa chỉ A0H và Port 3 ở địa chỉ B0H Tất cả các Port đều được địa chỉ hóa từng bit Điều đó cung cấp một khả năng giao tiếp thuận lợi

f Các thanh ghi timer:

8051 chứa 2 bộ định thời đếm 16 bit được dùng trong việc định thời hoặc đếm sự kiện Timer 0 ở địa chỉ 8AH (TL0:byte thấp) và 8CH (TH0:byte cao).Timer 1 ở địa chỉ 8BH (TL1:byte thấp) và 8DH (TH1: byte cao)

Việc vận vậnhành timer được set bởi thanh ghi Timer Mode (TMOD) ở địa chỉ 89H và thanh ghi điều khiển timer (TCON) ở địa chỉ 88H Chỉ có TCON được địa chỉ hóa từng bit

g Các thanh ghi port nối tiếp:

8051 chứa một port nối tiếp trên chip dành cho việc trao đổi thông tin với các thiết bị nối tiếp như máy tính, modem hoặc cho việc giao tiếp với các IC khác có giao tiếp nối tiếp (có bộ chuyển đổi A/D, các thanh ghi dịch ) Một thanh ghi gọi là bộ đệm dữ liệu nối tiếp (SBUF) ở địa chỉ 99H sẽ giữ cả hai dữ liệu truyền và nhận Khi truyền dữ liệu thì ghi lên SBUf, khi nhận dữ liệu thì đọc từ SBUF Các mode vận hành khác nhau được lập trình qua thanh ghi điều khiển port nối tiếp (SCON) được địa chỉ hóa từng bit ở địa chỉ 98H

h Các thanh ghi ngắt:

8051 có cấu 5 nguồn ngắt, 2 mức ưu tiên Các ngắt bị cấm sau khi reset hệ thống và sẽ được cho phép bằng việc ghi vào thanh ghi cho phép ngắt (IE) ở địa chỉ 8AH một giá trị phù hợp Cả hai thanh ghi được địa chỉ hóa từng bit

i Các thanh ghi điều khiển công suất:

Thanh ghi điều khiển công suất (PCON) ở địa chỉ 87H chứa nhiều bit điều khiển Chúng được tóm tắt trong bảng sau:

PD IDL

Bit gấp đôi tốc độ baud, nếu được set thì tốc độ baud sẽ tăng gấp đôi trong các mode 1,2 và 3 của port nối tiếp

Không định nghĩa Không định nghĩa Không định nghĩa Bit cờ đa dụng 1 Bit cờ đa dụng 0 Giảm công suất, được set để kích hoạt mode giảm công suất, chỉ thoá khi reset

Mode chờ, set để kích hoạt mode chờ, chỉ thoát khi có ngắt hoặc reset hệ thống

Hình 2.5 : Thanh ghi điều khiển công suất (PCON) 2.2.6 Lệnh reset.

8051 được reset bằng cách giữ chân RST ở mức cao ít nhất trong 2 chu kỳ máy và trả nó về múc thấp RST có thể được kích khi cấp điện dùng một mạch R-C

Trạng thái của tất cả các thanh ghi của 8051 sau khi reset hệ thống được tóm tắt trong bảng sau:

Đếm chương trình Tích lũy

B PSW

SP DPTR Port 0-3

IP

IE Các thanh ghi định thời

SCON SBUF PCON(HMOS) PCON(CMOS)

0000H 00H 00H 00H 07H 0000H FFH XXX00000B 0XX00000B 00H 00H 00H 0XXXXXXB 0XXX0000B

Hình 2.9 : Trạng thái các thanh ghi sau khi reset

Quan trọng nhất trong các thanh ghi trên là thanh ghi đếm chương trình, nó được đặt lại 0000H Khi RST trở lại mức thấp, việc thi hành chương trình luôn bắt đầu ở địa chỉ đầu tiên trong bộ nhớ trong chương trình: địa chỉ 0000H Nội dung của RAM trên chip không bị thay đổi bởi lệnh reset

2.2.7 Hoạt động của bộ định thời (timer):

a Giới thiệu

Một định nghĩa đơn giản của timer là một chuỗi các flip-flop chia đôi tần số nối tiếp với nhau, chúng nhận tín hiệu vào làm nguồn xung nhịp Ngõ ra của tần số cuối làm nguồn xung nhịp cho flip-flop báo tràn của timer (flip-flop cờ) Giá trị nhị phân trong các flip-flop của timer có thể xem như số đếm số xung nhịp (hoặc các sự kiện) từ khi khởi động timer Ví dụ timer 16 bit sẽ đếm lên từ 0000H đến FFFFH Cờ báo tràn sẽ lên 1 khi số đếm tràn từ FFFFH đến 0000H

8051 có 2 timer 16 bit, mỗi timer có bốn cách làm việc Người ta sử dụng các timer để : định khoảng thời gian, đếm sự kiện hoặc tạo tốc độ baud cho port nối tiếp trong 8051

Trong các ứng dụng định khoảng thời gian, người ta lập trình timer ở một khoảng đều đặn và đặt cờ tràn timer Cờ được dùng để đồng bộ hóa chương trình để thực hiện một tác động như kiểm tra trạng thái của các ngõ vào hoặc gửi các sự kiện ra các ngõ ra Các ứng dụng khác có thể sử dụng việc tạo xung nhịp đều đặn của timer để đo thời gian trôi qua giữa hai sự kiện (ví dụ : đo độ rộng xung)

Đếm sự kiện dùng để xác định số lần xảy ra của một sự kiện Một sự kiện là bất cứ tác động ngoài nào có thể cung cấp một chuyển trạng thái trên một chân của 8051 Các timer cũng có thể cung cấp xung nhịp tốc độ baud cho port nối tiếp trong 8051

Truy xuất timer của 8051 dùng 6 thanh ghi chức năng đặc biệt cho trong bảng sau:

88H 89H 8AH 8BH 8CH 8DH

Có Không Không Không Không Không

Hình 2.10 : Thanh ghi chức năng đặc biệt dùng timer

b Thanh ghi chế độ timer (TMOD:

Thanh ghi TMOD chứa hai nhóm 4 bit dùng để đặt chế độ làm việc cho timer 0 và timer 1

Bit Tên Timer Mô tả

7 GATE 1 Bit (Mở) cổng, khi lên 1 timer chỉ chạy khi INT1

ở mức cao

6 C/T 1 Bit chọn chế độ counter/timer

1=bộ đếm sự kiện 0=bộ định khoảng thời gian

00: chế độ 0 : timer 13 bit 01: chế độ 1 : timer 16 bit 10: chế độ 2 : tự động nạp lại 8255A bit 11: chế độ 3 : tách timer

Hình 2.11:Tóm tắt thanh ghi TMOD

c Thanh ghi điều khiển timer (TCON):

Thanh ghi TCON chứa các bit trạng thái và các bit điều khiển cho timer 0 và timer 1

16

phần

d Các chế độ timer:

Hình 2.12: Tóm tắt thanh ghi TCON

* Chế độ 0, chế độ timer 13 bit

Để tương thích với 8048 (có trứớc 8051)

Ba bit cao của TLX (TL0 và/hoăc TL1) không dùng

Cờ báo tràn Xung nhịp timer

* Chế độ 1- chế độ timer 16 bit

Hoạt động như timer 16 bit đầy đủ Cờ báo tràn là bit TFx trong TCON có thể đọc hoặc ghi bằng phầm mềm

MSB của giá trị trong các thanh ghi timer là bit 7 của THx và LBS là bit 0 của TLx Các thanh ghi timer (TLx/THx) có thể được đọc hoặc ghi bất cứ lúc nào bằng phầm mềm

TFx Xung nhịp

timer

Cờ báo tràn

* Chế độ 2- chế độ tự động nạp lại 8 bit

TLx hoạt động như một timer 8 bit, trong khi đó THx vẫn giữ nguyên giá trị được nạp Khi số đếm tràn tứ FFH đến 00H, không những cờ timer được set mà giá trị trong THx đồng thời được nạp vào TLx Việc đếm tiếp tục từ giá trị này lên đến FFH xuống 00H và nạp lại chế độ này rất thông dụng vì sự tràn timer xảy ra trong những khoảng thời gian nhất định và tuần hoàn một khi đã khởi động TMOD và THx

ÌCờbáo tràn Xung nhịp timer

Cờ báo tràn

Cờ báo tràn

Timer 0 tách thành hai timer 8 bit (TL0 và TH0), TL0 có cờ báo tràn là TF0 và TH0 có cờ báo tràn là TF1

Timer 1 ngưng ở chế độ 3, nhưng có thể được khởi động bằng cách chuyển sang chế độ khác Giới hạn duy nhất là cờ báo tràn TF1 không còn bị tác động khi timer 1 bị tràn vì nó đã được nối tới TH0

8 Hoạt động port nối tiếp

8.1 Giới thiệu

8051/8031 có một port nối tiếp trong chip có thể hoạt động ở nhiều chế độ khác trên một dãy tần số rộng Chức năng chủ yếu của một port nối tiếp là thực hiện chuyển đổi song song sang nối tiếp với dữ liệu xuất và chuyển đồi nối tiếp sang song song với dữ liệu nhập

Truy xuất phần cứng đến port nối tiếp qua các chân TXD và RXD Các chân này có các chức năng khác với hai bit của port 3 P3 ở chân 11 (TXD) và P3.0 ở chân 10 (RXD) Port nối tiếp cho hoạt động song công (full duplex : thu và phát đồng thời) và đệm lúc thu (receiver buffering) cho phép một ký tự sẽ được thu và được giữ trong khi ký tự thứ hai được nhận Nếu CPU đọc ký tự thứ nhất trước khi ký tự thứ hai được thu đầy đủ thì dữ liệu sẽ không bị mất

Hai thanh ghi chức năng đặc biệt cho phép phần mềm truy xuất đến port nối tiếp là : SBUF và SCON Bộ đếm port nối tiếp (SBUF) ở đại chỉ 99H thật sử là hai bộ đếm Viết vào SBUF để truy xuất dữ liệu thu được Đây là hai thanh ghi riêng biệt thanh ghi chỉ ghi để phát và thanh ghi để thu