Giới thiệu vi điều khiển AT89C51 pptx

Giới thiệu vi điều khiển AT89C51 Chương 1: GIỚI THIỆU AT89C51 I - TÓM TẮT PHẦN CỨNG: 1) Giới thiệu họ MCS51: MSC-51 là một họ IC vi điều khiển (microcontroller), được phát triển chế tạo và bán ở thò trường bởi hãng INTEL của Mỹ. Các nhà chế tạo IC khác như SIEMENS của Đức, ADVANCED MICRO DEVICES, FUJITSU của Nhật và PHILIPS của Hà Lan là các nhà cung cấp thiết bò trong họ MSC-51 được cấp giấy bản quyền thứ hai, hãng ALMEL cũng là một hãng được cấp bảng quyền và sản phẩm 8951, 8952 là hai IC tiêu biểu trong thiết kế của họ. Chúng có các đặt điểm chung như sau: - 4Kbyte ROM (đựơc lập trình bởi nhà sản xuất, chỉ có ở 8051 ). - 4Kbyte EPROM ( cho ta có thể lập trình được nhiều lần ”khoảng 1000 lần”, chỉ có ở 8951 ). - 128 byte RAM . - 4 port I/O 8 bit. - 2 bộ đònh thời 16 bit. - 64 K không gian bộ nhớ chương trình mở rộng. - 64 K không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng. - Một bộ xử lý luận lý (hoạt động trên bít đơn). - 210 bit được đòa chỉ hoá. - Bộ nhân / chia 4 µs. Vi Điều Khiển 8051 Lê Chí Thông – chithong@gmail.com 2 Sô doà khoái hoï MCS51. Int errupt Control Other Register 128 byte RAM 128 byte RAM 8052 ROM 0K:8031 8032 4K:8051 8951 8K:8952 Timer 0 Timer 1 Timer 2 8952 CPU Oscilator BUS Coltrol I/O Port Serial Port TXD RXD Address/Data EA RS T INT1 INT0 Timer 2 (8952) Timer 1 Timer 0 Serial port P0 P2 P1 P3 PSEN ALE RXD RXD T0 T1 Vi Điều Khiển 8051 Lê Chí Thơng – chithong@gmail.com 3 2) Sơ lược về các chân của 8951 : 8951 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập. Trong đó có 24 chân có công dụng kép, mỗi đường có thể hoạt động như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc là thành phần của bus dữ liệu và bus đòa chỉ. 32 33 34 35 36 37 38 39 P0.0 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 28 27 26 25 24 23 22 21 17 16 15 14 13 12 11 10 8 7 6 5 4 3 2 1 P1.0 P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P2.0 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P3.0 P3.7 P3.6 P3.5 P3.4 P3.3 P3.2 P3.1 29 30 31 9 PSEN ALE RST EA 20 40 VCC VSS 8951 Sơ đồ chân 8951 Vi Điều Khiển 8051 Lê Chí Thơng – chithong@gmail.com 4 a) PORT 0 : Port 0 là một port hai chức năng trên các chân 32 ÷ 39. Trong thiết kế cở nhỏ ( không dùng bộ nhớ mở rộng ) nó có chức năng như đường I/O. Đối với thiết bò lớn với bộ nhớ mở rộng, nó được hợp kênh giữa bus điạ chỉ và bus dữ liệu. b) PORT 1 : Port 1 là port I/O trên các chân 1 ÷ 8. Các chân được ký hiệu P1.0, P1.2, P1.3, …,P1.7 có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bò ngoài nếu cần. Port 1 không có chức năng khác, vì vậy chúng chỉ dùng cho giao tiếp với thiết bò ngoài. c) PORT 2 : Port 2 là một port có công dụng kép trên các chân 21 ÷ 28 được dùng như các đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus đòa chỉ đối với các thiết kế dùng bộ nhớ mở rộng. d) PORT 3: Port 3 là một port có công dụng kép trên các chân 10 ÷ 17. Các chân của port này có nhiều cức năng. Các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tính đặc biệt của 8951 như ở bảng sau: Bit Tên Cức năng chuyển đổi P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD Dữ liệu nhận cho port nối tiếp Dữ liệu phát cho port nối tiếp Ngắt 0 bên ngoài Ngắt 1 từ ngoài Ngõ vào Timer / Counter 0 Ngõ vào Timer / Counter 1 Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài Ta cần lưu ý rằng khi dùng những pin này vào những mục đích cá biệt thì cả port 3 không còn khả năng dùng làm I/O port nữa. e) XTAL 1 và XTAL 2: Trên chân 18 và 19 của vi mạch, được nối với bộ dao động thạch anh 12 MHz để tạo dao động trên Chip. Hai tụ 30pF được thêm vào để ổn đònh dao động. Vi Điều Khiển 8051 Lê Chí Thơng – chithong@gmail.com 5 f) PSEN (Program Store Enable ): Có 4 tín hiệu điều khiển. PSEN là tín hiệu ra trên chân 29. Nó là tín hiệu điều khiển để cho phép 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. PSEN sẽ ở mức thấp trong thời gian lấy lệnh. Các mã nhò phân của chương trình được đọc từ EPROM qua bus dữ liệu và được chốt vào thanh ghi lệnh để giải mã lệnh. Khi thi hành chươnh trình trong ROM nội PSEN ở mức thụ động (mức cao). g) ALE (Address Latch Enable ): Tín hiệura ALE trên chân 30 tương hợp với các thiết bò làm việc với các vi xử lý 8085, 8088, 8086, 8051, 8951 dùng ALE một cách tương tự cho việc giải kênh các bus điạ chỉ và dữ liệu.Khi Port 0 được dùng trong chế độ chuyển dổi của nó: vừa là bus dữ liệu vừa là bus thấp của bus điạ chỉ, ALE là tín hiệu để chốt đòa chỉ vào một thanh ghi ngoài trong suốt nửa chu kỳ nhớ đầu, trong nửa chu kỳ sau nó ở mức thấp cho phép xuất hoặc nhập dữ liệu khi dữ liệu đã di chuyển bus. Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể được dùng làm nguồn xung nhòp cho các phần khác của hệ thống. Nếu xung nhòp trên 8951 là 12MHz thì ALE có tần số 2MHz. Chỉ ngoại trừ khi thi hành lệnh MOVX, một xung ALE bò mất. Xung này cũng được làm ngõ vào cho xung lập trình cho EPROM trong 8951. h) EA ( Eternal Acess): Tín hiệu vào EA trên chân 31 thường được mắc lên mức cao (+5V) hoặc mức thấp (GND) . Nếu ở mức cao 8951 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng đòa chỉ thấp (4K). Nếu ở mức thấp chương trình chỉ được thi hành từ bộ nhớ mở rộng. Người ta còn dùng EA làm chân cấp điện áp 21V khi lập trình 8951. i) RST (Reset) : Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ Reset của 8951. Khi tín hiệu này được đưa lên mức cao ( trong ít nhất 2 chu kỳ máy) , các thanh ghi bên trong 8951 được tải những giá trò thích hợp để khởi động hệ thống. j) Các chân nguồn: 8951 vận hành với nguồn đơn +5V. V CC được nối vào chân 40 và V SS (GND) được nối vào chân 20. Vi Điều Khiển 8051 Lê Chí Thơng – chithong@gmail.com 6 3) Cấu trúc bộ nhớ của 8951 : 8951 có cấu trúc nhớ theo kiểu HARWARD : có vùng nhớ riêng cho chương trình và dữ liệu. Bộ nhớ ngoài có thể mở rộng đến 64KB code memory và 64KB data memory. RAM trên chip gồm 128 Byte ứng dụng cho các bộ lưu trữ mục đích chung, bộ lưu trữ có thể đònh vò bit, các dãy thanh ghi và thanh ghi chức năng đặc biệt. Hai đặc tính cần lưu ý là: + Các thanh ghi và các port xuất nhập đã được xếp trong bộ nhớ và có thể được truy xuất trực tiếp giống như các điạ chỉ bộ nhớ khác. + Ngăn xếp trong RAM nội nhỏ hơn so với RAM ngoài như trong các bộ vi xử lý khác. Bảng tóm tắt vùng nhớ 8951 : 30 General Purpose RAM 2F 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78 2E 77 76 75 74 73 72 71 70 2D 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68 2C 67 66 65 64 63 62 61 60 2B 5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58 2A 57 56 55 54 53 52 51 50 29 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48 28 47 46 45 44 43 42 41 40 27 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38 26 37 36 35 34 33 32 31 30 25 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 24 27 26 25 24 23 22 21 20 23 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18 21 17 16 15 14 13 12 11 10 20 0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08 1F 07 06 05 04 03 02 01 00 1817 BANK 3 100F BANK 2 0807 BANK 1 00 Default Register Bank for R0 ÷ R7 Bảng tóm tắt bản đồ vùng nhớ RAM trên chip Vi Điều Khiển 8051 Lê Chí Thơng – chithong@gmail.com 7 CÁC THANH GHI CHỨC NĂNG ĐẶT BIỆT Vùng nhớ có hai đặc điểm đáng chú ý là : Những thanh ghi làm port I/O được bộ nhớ sắp đặt và có thể được truy xuất như bất cứ vò trí nhớ nào khác.Vùng Stack ở bên trong RAM nội bộ và giống như các con vi xử lý. a. RAM đa dụng : Trong bản đồ bộ nhớ trên, 80 byte từ đòa chỉ 30H ÷ 7FH là RAM mục đích chung. Kể cả 32 byte phần dưới từ 00H ÷ 2FH cũng có thể sử dụng như 80 byte trên, tuy nhiên 32 byte này còn có mục đích khác sẽ đề cập sau.Bất cứ vò trí nào FF F0 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F 1 F0 B E0 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0 ACC D0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 - D0 PSW B8 - - - BC BB BA B9 B8 IP B0 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 P3 A8 AF - - AC AB AA A9 A8 IE A0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 P2 99 Not bit Addressable SBUF 98 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98 SCON 90 97 96 95 94 93 92 91 90 P1 8D Not bit Addressable TH1 8C Not bit Addressable TH0 8B Not bit Addressable TL1 8A Not bit Addressable TL0 89 Not bit Addressable TMOD 88 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88 TCON 87 Not bit Addressa ble PCON 83 Not bit Addressable DPH 82 Not bit Addressable DPL 81 Not bit Addressable SP 80 87 86 85 84 83 82 81 80 P0 Các thanh ghi chức năng đặc biệt Vi Điều Khiển 8051 Lê Chí Thơng – chithong@gmail.com 8 trong RAM cũng đều có thể được truy xuất tùy ý giống như việc sử dụng các mode để đònh đòa chỉ trực tiếp hay gián tiếp. Ví dụ, để đọc nội dung ở đòa chỉ 5FH của RAM nội vào thanh ghi tích lũy, lệnh sau sẽ được dùng : MOV A,5FH Lệnh này di chuyển 1 byte dữ liệu dùng cách đánh đòa chỉ trực tiếp để xác đònh “đòa chỉ nguồn” (5FH). Đích nhận dữ liệu được ngầm xác đònh trong mã lệnh là thanh ghi tích lũy A. RAM bên trong cũng có thể được truy xuất bằng cách đánh đòa chỉ gián tiếp qua Ri. Ví dụ, hai lệnh sau thi hành cùng nhiệm vụ như lệnh đơn ở trên : MOV R0,#5FH MOV A,R0 Lệnh đầu dùng đòa chỉ tức thời để di chuyển giá trò 5FH vào thanh ghi R0, và lệnh thứ hai dùng đòa chỉ trực tiếp để di chuyển dữ liệu “được trỏ bởi R0” vào thanh ghi tích lũy. b. RAM đòa chỉ hóa từng bit : 8951 chứa 210 bit được đòa chỉ hóa, trong đó 128 bit là các đòa chỉ byte từ 20H ÷ 2FH, và phần còn lại là trong các thanh ghi chức năng đặc biệt. Ý tưởng truy xuất từng bit riêng rẽ bằng phần mềm là một đặc tính thuận lợi của vi điều khiển nói chung. Các bit có thể được đặt, xóa, AND, OR … với một lệnh đơn. Đa số các vi xử lý đòi hỏi một chuỗi lệnh đọc-sửa-ghi để đạt được hiệu quả tương tự. Hơn nữa, các port I/O cũng được đòa chỉ hóa từøng bit làm đơn giản phần mềm xuất nhập từng bit. Có 128 bit được đòa chỉ hóa đa dụng ở các byte từ 20H ÷ 2FH. Các đòa chỉ này được truy xuất như các byte hoặc các bit tùy thuộc vào lệnh được dùng. Ví dụ, để đặt lại bit 67H, ta dùng lệnh sau : SETB 67H Chú ý rằng “đòa chỉ bit 67H” là bit có trọng số lớn nhất (MSB) ở “đòa chỉ byte 2CH”. Lệnh trên sẽ không tác động đến các bit khác ở cùng đòa chỉ byte này. Các vi xử lý phải thi hành nhiệm vụ tương tự như sau : MOV A,2CH ;đọc cả byte ORL A,#10000000B ;set MSB MOV 2CH,A ;ghi lại byte Vi Điều Khiển 8051 Lê Chí Thơng – chithong@gmail.com 9 c. Các bank thanh ghi : 32 byte thấp nhất của bộ nhớ nội dành cho các bank thanh ghi. Bộ lệnh của 8951 hỗ trợ 8 thanh ghi (R0 ÷ R7) và theo mặc đònh (sau khi RESET hệ thống) các thanh ghi này ở đòa chỉ 00H ÷ 07H. Lệnh sau đây sẽ đọc nội dung ở đòa chỉ 05H vào thanh ghi tích lũy : MOV A,R5 Đây là lệnh 1 byte dùng đòa chỉ thanh ghi. Tất nhiên, thao tác tương tự có thể được thi hành bằng lệnh 2 byte dùng đòa chỉ trực tiếp nằm trong byte thứ hai : MOV A,05H Các lệnh dùng thanh ghi từ R0 ÷ R7 thì sẽ ngắn hơn và nhanh hơn các lệnh tương ứng nhưng dùng đòa chỉ trực tiếp. Các thanh ghi dữ liệu được dùng thường xuyên nên dùng một trong các thanh ghi này . Bank thanh ghi tích cực có thể chuyển đổi bằng cách thay đổi các bit chọn bank thanh ghi trong từ trạng thái chương trình (Program Status Word). Giả sử rằng bank thanh ghi 3 được tích cực, lệnh sau sẽ ghi nội dung của thanh ghi A vào đòa chỉ 18H : MOV R0,A Ý tưởng dùng các “bank thanh ghi “ cho phép “chuyển hướng” chương trình nhanh và hiệu quả (từng phần riêng rẽ của phần mềm sẽ có một bộ thanh ghi riêng không phụ thộc vào các phần khác). 4) Các thanh ghi chức năng đặc biệt : Các thanh ghi nội của 8951 được truy xuất ngầm đònh 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 đònh trong mã lệnh. Các thanh ghi trong 8951 được đònh dạng như một phần của RAM trên chip. Vì vậy, mỗi thanh ghi sẽ có một đòa chỉ (ngoại trừ thanh ghi đếm chương trình và thanh ghi lệnh vì các thanh ghi này hiếm khi bò tác động trực tiếp). Đó là lý do tại sao trên 8951 có nhiều thanh ghi như vậy. Cũng như R0 ÷ R7, có 21 thanh ghi chức năng đặc biệt SFR (Special Function Register) ở vùng trên của đòa chỉ RAM trên chip, từ đòa chỉ 80H ÷ FFH. Chú ý rằng hầu hết 128 đòa chỉ từ 80H đến FFH không được đònh nghóa. Chỉ có 21 đòa chỉ SFR là được đònh nghóa. Ngoại trừ thanh ghi tích lũy A có thể truy xuất ngầm đònh như đã nói, đa số các SFR được truy xuất dùng đòa chỉ trực tiếp. Chú ý rằng một vài SFR có thể [...]... cho vi c điều khiển các timer trong chương trình Ví dụ: cho timer 0 chạy bằng lệnh: SETB TR0 và dừng lệnh: SETB TR0 25 Vi Điều Khiển 8051 Lê Chí Thơng – chithong@gmail.com Trình biên dòch sẽ thực hiện vi c biến đổi ký hiệu cần thiết từ “TR0” sang đòa chỉ bit đúng SETB TR0 chính xác giối như SETB 8CH Một phương pháp khác để điều khiển các timer là dùng bit GATE trong TMOD và ngõ vào bên ngoài INTx Vi c... 16 bit Chế độ tự động nạp lại giá trò đếm Timer 0 : TL0 là Timer 8 bit được điều khiển bằng các bit chế độ của Timer 0 TH0 tương tự nhưng được điều khiển bằng các bit của chế độ Timer 1 Chế độ tách đôi Timer Timer 0 : TL0 là bộ đònh thời Timer 8 bit được điều khiển bằng các bit của chế độ Timer 0 TH0 tương tự nhưng được điều khiển bằng các bit của chế độ Timer 1 Timer 1 : Ngưng hoạt động a Chế độ 0... cờ báo tràn là TF0 và TH0 có cờ là TF1 Xung nhòp Timer Xung nhòp Timer TL1 TH1 TL0 TF0 Cờ báo tràn ½ Tosc TH0 TF1 Cờ báo tràn 23 Vi Điều Khiển 8051 Lê Chí Thơng – chithong@gmail.com 4 ) Thanh ghi điều khiển Timer (TCON) : Thanh ghi này chứa các bit trạng thái và các bit điều khiển cho Timer 0 và Timer 1 Xem bảng bảng tóm tắt thanh ghi TCON Bit Bit đòa chỉ Mô tả TCON.7 Ký hiệu TF1 8FH TCON.6 TR1 8EH TCON.5... độ Timer 13 bit : - Để tương thích với 8084 (có trước 8051) - 3 bit cao của Tlx (TL0 và / hoặc TL1) không dùng Xung nhòp Timer Tlx (5 bit) Tlx (8 bit) TFx Cờ báo tràn 21 Vi Điều Khiển 8051 Lê Chí Thơng – chithong@gmail.com 22 Vi Điều Khiển 8051 Lê Chí Thơng – chithong@gmail.com b Chế độ 1- chế độ Timer 16 bit : - Hoạt động như Timer 16 bit đầy đủ - Cờ báo tràn là bit Tlx trong TCON có thể đọc hoặc ghi... đếm chương trình, nó được đặt lại 0000H Khi SRT trở lại mức thấp, vi c thi hành chương trình luôn luôn bắt đầu ở đòa chỉ đầu tiên trong bộ nhớ chương trình: đòa chỉ 0000H Nội dung của RAM trên chip không thay đổi bởi lệnh Reset 19 Vi Điều Khiển 8051 Lê Chí Thơng – chithong@gmail.com II – HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ ĐỊNH THỜI (Timer) : 1) Giới thiệu: Một đònh nghiã đơn giản của Timer là một chuỗi các Flip – Flop... đổi AD, những thanh ghi di chuyển, RAM …) Thanh ghi đệm dữ liệu nối tiếp SBUF ở đòa chỉ 99H giữ cả vi c phát dữ liệu lẫn thu dữ liệu Vi c ghi lên SBUF để LOAD dữ liệu cho vi c truyền và đọc SBUF để truy xuất dữ liệu cho vi c nhận, nhưng mode hoạt động khác nhau được lập trình thông qua thanh ghi điều khiển port nối tiếp SCON i) Các thanh ghi ngắt (Interrup Register) : 8951 có hai cấu trúc ngắt ưu tiên,... đệm Vi t vào SBUF để nạp dữ liệu sẽ được phát, và đọc SBUF để truy xuất dữ liệu thu được Đây là hai thanh ghi riêng biệt: thanh ghi chỉ ghi để phát và thanh ghi chỉ đọc để thu TXD (P3.1) CLR Xung nhòp tốc độ baud (phát) SBUF (chỉ ghi) RXD (P3.0) D Q Thanh ghi dòch CLR Xung nhòp tốc độ baud (thu) SBUF (chỉ đọc) Bus nội 8951 28 Vi Điều Khiển 8051 Lê Chí Thơng – chithong@gmail.com Thanh ghi điều khiển. .. tiếp (SCON) ở điạ chỉ 98H là thanh ghi có điạ chỉ bit chứa các bit trạng thái và các bit điều khiển Các bit điều khiển đặt chế độ hoạt động cho port nối tiếp, và các bit trạng thái báo kết thúc vi c phát hoạt thu ký tự Các bit trạng thái có thể kiểm tra bằng phần mềm hoặc có thể lập trình để tạo ngắt Tần số làm vi c của port nối tiếp, còn gọi là tốc độ baud có thể cố đònh (lấy từ bộ dao động trên chip)... để làm vi c là : trong suốt nữa đầu chu kỳ nhớ, byte thấp của đòa chỉ được cung cấp bởi port 0 và được chốt bởi vi c dùng tín hiệu ALE Một con chốt 74HC373 (hoặc tương đương) sẽ giữ byte thấp của đòa chỉ chỉ chốt lại trong khoảng thời gian của chu kỳ nhớ Trong nữa chu kỳ nhớ thứ hai, port 0 được sử dụng như bus dữ liệu và dữ liệu được đọc hoặc ghi tùy thuộc hoạt động đọc hay ghi 14 Vi Điều Khiển 8051... WR o CS NC RAM 17 Vi Điều Khiển 8051 Lê Chí Thơng – chithong@gmail.com d) Giải mã đòa chỉ cho 8951: Nếu có nhiều chip ROM hoặc RAM cùng giao tiếp với 8051, vấn đề được đặt ra là phải giải mã đòa chỉ cho chúng Vấn đề giải mã cũng tương tự như các vi xử lý Thông thường người ta dùng IC giải mã như 74HC138, nối các chân ra của nó với các đầu chọn chip (Chip Select CS) của ROM hoặc RAM Điều này được minh . Giới thiệu vi điều khiển AT89C51 Chương 1: GIỚI THIỆU AT89C51 I - TÓM TẮT PHẦN CỨNG: 1) Giới thiệu họ MCS51: MSC-51 là một họ IC vi điều khiển (microcontroller),. 2: Trên chân 18 và 19 của vi mạch, được nối với bộ dao động thạch anh 12 MHz để tạo dao động trên Chip. Hai tụ 30pF được thêm vào để ổn đònh dao động. Vi Điều Khiển 8051 Lê Chí Thơng – chithong@gmail.com . chithong@gmail.com 5 f) PSEN (Program Store Enable ): Có 4 tín hiệu điều khiển. PSEN là tín hiệu ra trên chân 29. Nó là tín hiệu điều khiển để cho phép bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được