Chuong 1 gioi thieu ve 8051 pdf

08/08/14 Giáo Viên: Đặng Văn Hiếu 1 CHƯƠNG I TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÀNH ĐÔ KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Giáo viên : ĐẶNG VĂN HIẾU 08/08/14 Giáo Viên: Đặng Văn Hiếu 2 I. Một số khái niệm cơ bản Vi xử lý (VXL): là thuật ngữ chung để đề cập đến kỹ thuật ứng dụng các công nghệ vi điện tử, công nghệ tích hợp và xử lý theo chương trình với các chíp (vi xử lý) được chế tạo chỉ tích hợp những phần cứng thiết yếu như CPU cùng với các giao tiếp với CPU và các phần cứng khác. Trong giai đoạn này các phần cứng khác (kể cả bộ nhớ) thường không được tích hợp trên chíp mà phải ghép nối thêm bên ngoài, các phần cứng này được gọi là phần ngoại vi (Peri pherals). Vi điều khiển (VĐK): Là thuật ngữ dùng để chỉ các chíp xử lý được tích hợp các ngoại vi lên trên cùng một IC, việc tích hợp thêm các ngoại vi vào trong cùng một IC với CPU tạo ra nhiều lợi ích như làm giảm thiểu các ghép nối bên ngoài làm giảm thiểu các linh kiện điện tử phụ, giảm chi phí cho thiết kế hệ thống, đơn giản hóa việc thiết kế hệ thống, nâng cao hiệu xuất và tính linh hoạt. CHƯƠNG I: GIỚI HIỆU CHUNG 08/08/14 Giáo Viên: Đặng Văn Hiếu 3 Phương pháp lựa chọn một bộ VĐK: Có 4 bộ vi điều khiển 8 bit chính. Đó là 6811 của Motorola, 8051 của Intel z8 của Xilog và Pic 16 × của Microchip Technology. Mỗi một kiểu loại trên đây đều có một tập lệnh và thanh ghi riêng duy nhất, nếu chúng đều không tương thích lẫn nhau. Cũng có những bộ vi điều khiển 16 bit và 32 bit được sản xuất bởi các hãng sản xuất chíp khác nhau. Với tất cả những bộ vi điều khiển khác nhau như thế này thì lấy gì làm tiêu chuẩn lựa chọn mà các nhà thiết kế phải cân nhắc? Có ba tiêu chuẩn để lựa chọn các bộ vi điều khiển là: 1) Đáp ứng nhu cầu tính toán của bài toán một cách hiệu quả về mặt giá thành và đầy đủ chức năng có thể nhìn thấy được (khả dĩ). 2) Có sẵn các công cụ phát triển phần mềm chẳng hạn như các trình biên dịch, trình hợp ngữ và gỡ rối. 3) Nguồn các bộ vi điều khiển có sẵn nhiều và tin cậy. CHƯƠNG I: GIỚI HIỆU CHUNG 08/08/14 Giáo Viên: Đặng Văn Hiếu 4 1) Tiêu chuẩn đầu tiên và trước hết tronglựa chọn một bộ vi điều khiển là nó phải đáp ứng nhu cầu bài toán về một mặt công suất tính toán và giá thành hiệu quả. Trong khi phân tích các nhu cầu của một dự án dựa trên bộ vi điều khiển chúng ta trước hết phải biết là bộ vi điều khiển nào 8 bit, 16 bit hay 32 bit có thể đáp ứng tốt nhất nhu cầu tính toán của bài toán mộ tcách hiệu quả nhất? Những tiêu chuẩn được đưa ra để cân nhắc là: - Tốc độ: Tốc độ lớn nhất mà bộ vi điều khiển hỗ trợ là bao nhiêu. - Kiểu đóng vỏ: Đó là kíểu 40 chân DIP hay QFP hay là kiểu đóng vỏ khác (DIP -đóng vỏ theo 2 hàng chân. QFP là đóng vỏ vuông dẹt)? - Công suất tiêu thụ: Điều này đặc biệt khắt khe đối với những sản phẩm dùng pin, ắc quy. - Dung lượng bộ nhớ RAM và ROM trên chíp. - Số chân vào - ra và bộ định thời trên chíp -Khả năng dễ dàng nâng cấp cho hiệu suất cao hoặc giảm công suất tiêu thụ. - Giá thành cho một đơn vị: Điều này quan trọng quyết định giá thành cuối cùng của sản phẩm mà một bộ vi điều khiển được sử dụng. CHƯƠNG I: GIỚI HIỆU CHUNG 08/08/14 Giáo Viên: Đặng Văn Hiếu 5 2) Tiêu chuẩn thứ hai trong lựa chọn một bộ vi điều khiển là khả năng phát triển các sản phẩm xung quanh nó dễ dàng như thế nào? Các cân nhắc chủ yếu bao gồm khả năng có sẵn trình lượng ngữ, gỡ rối, trình biên dịch ngôn ngữ C hiệu quả về mã nguồn, trình mô phỏng hỗ trợ kỹ thuật và khả năng sử dụng trong nhà và ngoài môi trường. Trong nhiều trường hợp sự hỗ trợ nhà cung cấp thứ ba (nghĩa là nhà cung cấp khác không phải là hãng sản xuất chíp) cho chíp cũng tốt như, nếu không được tốt hơn, sự hỗ trợ từ nhà sản xuất chíp. CHƯƠNG I: GIỚI HIỆU CHUNG 08/08/14 Giáo Viên: Đặng Văn Hiếu 6 3) Tiêu chuẩn thứ ba trong lựa chọn một bộ vi điều khiển là khả năng sẵn sàng đáp ứng về số lượng trong hiện tại và tương lai. Đối với một số nhà thiết kế điều này thậm chí còn quan trong hơn cả hai tiêu chuẩn đầu tiên. Hiện nay, các bộ vi điều khiển 8 bit dấu đầu, họ 8051 là có số lương lớn nhất các nhà cung cấp đa dạng (nhiều nguồn). Nhà cung cấp có nghĩa là nhà sản xuất bên cạnh nhà sáng chế của bộ vi điều khiển. Trong trường hợp 8051 thì nhà sáng chế của nó là Intel, nhưng hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất nó (cũng như trước kia đã sản xuất). CHƯƠNG I: GIỚI HIỆU CHUNG 08/08/14 Giáo Viên: Đặng Văn Hiếu 7 Tổng quan về họ VĐK 8051: Vào năm 1981. Hãng Intel giới thiệu một số bộ vi điều khiển được gọi là 8051. Bộ vi điều khiển này có 128 byte RAM, 4K byte ROM trên chíp, hai bộ định thời, một cổng nối tiếp và 4 cổng (đều rộng 8 bit) vào ra tất cả được đặt trên một chíp. 8051 là một bộ xử lý 8 bit có nghĩa là CPU chỉ có thể làm việc với 8 bit dữ liệu tại một thời điểm. Dữ liệu lớn hơn 8 bit được chia ra thành các dữ liệu 8 bit để cho xử lý. 8051 đã trở nên phổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất khác sản xuất và bán bất kỳ dạng biến thế nào của 8051 với các tốc độ khác nhau và dung lượng ROM trên chíp khác nhau nhưng tất cả chúng đều tương thích với 8051 ban đầu về các lệnh. Điều này có nghĩa là nếu ta viết chương trình của mình cho một phiên bản nào đó thì nó cũng sẽ chạy với mọi phiên bản bất kỳ khác mà không phân biệt nó từ hãng sản xuất nào. CHƯƠNG I: GIỚI HIỆU CHUNG 08/08/14 Giáo Viên: Đặng Văn Hiếu 8 Các phiên bản của 8051: Bộ vi điều khiển 8051 các rất nhiều phiên bản với tên gọi, kí hiệu khác nhau tùy thuộc vào kiểu bộ nhớ chương trình, công nghệ chế tạo và tần số làm việc. VD: Phiên bản 8051 có bộ nhớ UV-PROM được ký hiệu là 8751. Phiên bản Flash-ROM cũng được bán với nhiều hãng khác nhau như của Atmel với tên gọi AT89C51, còn phiên bản NV-RAM của 8051 của Dalas Semiconductor cung cấp thì được gọi là DS5000. Ngoài ra còn có phiên bản OTP (lập trình được 1 lần) cũng được sản xuất bởi rất nhiều hãng. CHƯƠNG I: GIỚI HIỆU CHUNG 08/08/14 Giáo Viên: Đặng Văn Hiếu 9 Bộ vi điểu khiển 8751: Chíp 8751 chỉ có 4K byte bộ nhớ UV-EPROM trên chíp. Để sử dụng chíp này để phát triển yêu cầu truy cập đến một bộ đốt PROM cũng như bộ xoá UV- EPROM để xoá nội dung của bộ nhớ UV- EPROM bên trong 8751 trước khi ta có thể lập trình lại nó. Do một thực tế là ROM trên chíp đối với 8751 là UV-EPROM nên cần phải mất 20 phút để xoá 8751 trước khi nó có thể được lập trình trở lại. Điều này đã dẫn đến nhiều nhà sản xuất giới thiệu các phiên bản Flash Rom và UV-RAM của 8051. Ngoài ra còn có nhiều phiên bản với các tốc độ khác nhau của 8751 từ nhiều hãng khác nhau. CHƯƠNG I: GIỚI HIỆU CHUNG 08/08/14 Giáo Viên: Đặng Văn Hiếu 10 Bộ vi điều khiển AT8951 của Atmel: Chíp 8051 phổ biến này có ROM trên chíp ở dạng bộ nhớ Flash. Điều này là lý tưởng đối với những phát triển nhanh vì bộ nhớ Flash có thể được xoá trong vài giây trong tương quan so với 20 phút hoặc hơn mà 8751 yêu cầu. Vì lý do này mà AT89C51 để phát triển một hệ thống dựa trên bộ vi điều khiển yêu cầu một bộ đốt ROM mà có hỗ trợ bộ nhớ Flash. Tuy nhiên lại không yêu cầu bộ xoá ROM. Lưu ý rằng trong bộ nhớ Flash ta phải xoá toàn bộ nội dung của ROM nhằm để lập trình lại cho nó. Việc xoá bộ nhớ Flash được thực hiện bởi chính bộ đốt PROM và đây chính là lý do tại sao lại không cần đến bộ xoá. Để loại trừ nhu cầu đối với một bộ đốt PROM hãng Atmel đang nghiên cứu một phiên bản của AT 89C51 có thể được lập trình qua cổng truyền thông COM của máy tính IBM PC . CHƯƠNG I: GIỚI HIỆU CHUNG [...]... 80 31/ 32 Do vậy, đối với 80 31 thì chân phải được nối đất để báo rằng mã chương trình được cất ở ngoài có nghĩa là truy cập ngoài (External Access) là chân số 31 trên vỏ kiểu DIP Nó là một chân đầu vào và phải được nối hoặc với VCC hoặc GND Hay nói cách khác là nó không được để hở VD: Hãy tìm chu kỳ máy đối với XTAL = 11 .0592MHz Giải: 11 .0592MHz /12 = 9 21. 6kHz Chu kỳ máy = 1/ 9 21. 6kHz = 1. 085µs 08/08 /14 ... 74xx573/574 08/08 /14 Giáo Viên: Đặng Văn Hiếu 21 CHƯƠNG I: GIỚI HIỆU CHUNG Sơ đồ chân của AT98C 51/ AT89S 51: 08/08 /14 Giáo Viên: Đặng Văn Hiếu 22 CHƯƠNG I: GIỚI HIỆU CHUNG Sơ đồ chân của AT98C 51/ AT89S 51: 08/08 /14 Giáo Viên: Đặng Văn Hiếu 23 CHƯƠNG I: GIỚI HIỆU CHUNG Sơ đồ chân của AT98C 51/ AT89S 51: 08/08 /14 Giáo Viên: Đặng Văn Hiếu 24 CHƯƠNG I: GIỚI HIỆU CHUNG Sơ đồ chân của AT98C52/AT89S52: 08/08 /14 Giáo Viên:... bản của 80 51 từ Atmel (Flash ROM): Chữ C trong ký hiệu AT89C 51 là CMOS Cũng có những phiên bản đóng vỏ và tốc độ khác nhau của những sản phẩm trên đây Ví dụ để ý rằng chữ “C” đứng trước số 51 trong AT 89C 51 – 12 PC là ký hiệu cho CMOS 12 ” ký hiệu cho 12 MHZ và “P” là kiểu đóng vỏ DIP và chữ “C” cuối cùng là ký hiệu cho thương mại (ngược với chữ “M” là quân sự ) 08/08 /14 Giáo Viên: Đặng Văn Hiếu 11 CHƯƠNG... dựa trên 80 312 thì cổng P2 phải được dùng cùng với P0 để tạo ra địa chỉ 16 bít đối với bộ nhớ ngoài Cổng P2 cũng được chỉ định như là A8 - A15 báo chức năng kép của nó Vì một bộ 80 51/ 31 có khả năng cung cấp 64kbyte bộ nhớ ngoài, nó cần một đường địa chỉ 16 bít Trong khi P.0 cung cấp 8 bit thấp qua A0 – A7 Công việc của P2 là cung cấp các bít địa chỉ A8 - A15 Hay nói cách khác khi 80 51/ 31 ược nối tới... cho phép cất chương trình Trong 8 chân này thì 6 chân VCC , GND, XTAL1, XTAL2, RST và được các họ 80 31 và 80 51 sử dụng Hay nói cách khác là chúng phải được nối để cho hệ thống làm việc mà không cần biết bộ vi điều khiển thuộc họ 80 51 hay 80 31 Còn hai chân khác là EA và ALE được sử dụng chủ yếu trong các hệ thống dựa trên 80 31 08/08 /14 Giáo Viên: Đặng Văn Hiếu 28 CHƯƠNG I: GIỚI HIỆU CHUNG Chân VCC: Chân... Chân XTAL1 và XTAL2: 80 51 có một bộ giao động trên chíp nhưng nó yêu cầu có một xung đồng hồ ngoài để chạy nó Bộ giao động thạch anh thường xuyên nhất được nối tới các chân đầu vào XTAL1 (chân 19 ) và XTAL2 (chân 18 ) Bộ giao động thạch anh được nối tới XTAL1 và XTAL2 cũng cần hai tụ điện giá trị 30pF Một phía của tụ điện được nối xuống đất Cần phải lưu ý rằng có nhiều tốc độ khác nhau của họ 80 51 Tốc độ... được nối tới một điện trở kéo bên ngoài 10 k Ω Điều này là do một thực tế là cổng P0 là một màng mở khác với các cổng P1, P2 và P3 08/08 /14 Giáo Viên: Đặng Văn Hiếu 33 CHƯƠNG I: GIỚI HIỆU CHUNG Ngoài ra cổng P0 được gán AD0 - AD7 cho phép nó được sử dụng vừa cho địa chỉ, vừa cho dữ liệu Khi nối 80 51/ 31 tới bộ nhớ ngoài thì cổng 0 cung cấp cả địa chỉ và dữ liệu 80 51 dồn dữ liệu và địa chỉ qua cổng P0 để... 4 .1 cung cấp một cách liệt kê các thanh ghi của 80 51 và các giá trị của chúng sau khi tái bật nguồn 08/08 /14 Giáo Viên: Đặng Văn Hiếu 30 CHƯƠNG I: GIỚI HIỆU CHUNG Chân EA : Các thành viên họ 80 51 như 87 51, 98C 51 hoặc DS5000 đều có ROM trên chíp lưu cất chương trình Trong các trường hợp như vậy thì chân được nối tới VCC Đối với các thành viên củ họ như 80 31 và 8032 mà không có ROM trên chíp thì mã chương... Cổng P1: Cổng P1 cũng chiếm tất cả 8 chân (từ chân 1 đến chân 8) nó có thể được sử dụng như đầu vào hoặc đầu ra So với cổng P0 thì cổng này không cần đến điện trở kéo vì nó đã có các điện trở kéo bên trong Trong quá trình tái lập thì cổng P1 được cấu hình như một cổng đầu ra Cổng P1 như đầu vào: Để biến cổng P1 thành đầu vào thì nó phải được lập trình ở mức logic cao đến tất cả các bit của nó 08/08 /14 ... AT98C52/AT89S52: 08/08 /14 Giáo Viên: Đặng Văn Hiếu 26 CHƯƠNG I: GIỚI HIỆU CHUNG Sơ đồ chân của AT98C52/AT89S52: 08/08 /14 Giáo Viên: Đặng Văn Hiếu 27 CHƯƠNG I: GIỚI HIỆU CHUNG Chức năng các chân: Nhìn vào sơ đồ bố trí chân của 80 51 Ta thấy có 32 chân dành cho các cổng P0, P1, P2 và P3 với mỗi cổng có 8 chân Các chân còn lại được dành cho nguồn VCC, đất GND, các chân giao động XTAL1 và XTAL2 tái lập RST . HIỆU CHUNG 08/08 /14 Giáo Viên: Đặng Văn Hiếu 7 Tổng quan về họ VĐK 80 51: Vào năm 19 81. Hãng Intel giới thiệu một số bộ vi điều khiển được gọi là 80 51. Bộ vi điều khiển này có 12 8 byte RAM, 4K. HIỆU CHUNG 08/08 /14 Giáo Viên: Đặng Văn Hiếu 3 Phương pháp lựa chọn một bộ VĐK: Có 4 bộ vi điều khiển 8 bit chính. Đó là 6 811 của Motorola, 80 51 của Intel z8 của Xilog và Pic 16 × của Microchip. việc. VD: Phiên bản 80 51 có bộ nhớ UV-PROM được ký hiệu là 87 51. Phiên bản Flash-ROM cũng được bán với nhiều hãng khác nhau như của Atmel với tên gọi AT89C 51, còn phiên bản NV-RAM của 80 51 của Dalas