Chương 4: Giới thiệu phần cứng 8051, TS Nguyễn Hồng Quang

Chương 4: Giới thiệu phần cứng 8051 TS Nguyễn Hồng Quang Electrical Engineering Tổng quan • • • • 44.11 Giới thiệu 8051 4.2 Kiến trúc hệ thống 4.3 Cấu trúc cổng I/O 4.5 Tổ chức nhớ giải mã địa Electrical Engineering 4.1.1 Vi điều khiển 8051(microcontroller) • • • • • 8031 hãng Intel chế tạo 8051 có 4kbyte Flash Ram 89C51, 52 hãng Intel chế tạo 87C51 d hãng hã Philip Phili chế hế tạo t 80515, 535 hãng Siemens chế tạo Electrical Engineering 4.1.2Vi điều khiển 89C51 Electrical Engineering 4.1.2Hình ảnh họ 89 Electrical Engineering Electrical Engineering 4.2 Đặc điểm chung AT89C51/52 •Do hãng Atmel chế tạo •4K/8K byte Flash, 128 byte RAM •32 đường xuất nhập, •Hai định thời / đếm 16 bit, •5 ngắt •Một port nối tiếp song công •Mạch dao động tạo xung nhịp chip Electrical Engineering 4.2.1 Làm việc với 89C51 • Bộ nạp Flash RAM – 8051 programmer • Chương trình dịch – Assembler AS5 – Chương trình C: Keil Keil, Read 51 • Phần mềm mô Proteus Electrical Engineering 4.2.2 Flash progammer Electrical Engineering 4.2.2 EZ downloader Electrical Engineering 10 4.2.3 Compiler Simulation 11 Electrical Engineering 4.3 Khối xử lý trung tâm CPU CPU -Central Processing Unit • Thanh a ghi g tích t c luỹ uỹ ((kýý hiệu ệu làà A ); • Thanh ghi tích luỹ phụ (ký hiệu B ) thường dùng cho phép nhân phép chia ; • Khối logic số học (ALU=Arithmetic Logical Unit) ; • Từ trạng thái chương trình (PSW= Program Status Word ); • Bốn băng ghi (R0-R7) • Con trỏ ngăn xếp (SP=Stack (SP Stack Point) trỏ liệu để định địa cho nhớ liệu bên ngoài; • Thanh ghi đếm chương trình (PC= Progam Counter ); Electrical Engineering 12 4.3.1 Các chân 8051 • • • • 40 chân Vcc Chân cung cấp điện, 5V DC, 40 GND Chân nối đất, 0V, 20 Chân thạch anh:18, 19, dùng đồng hồ thạnh anh với tần số lớn 24 Mhz 13 Electrical Engineering 4.3.1 Thạch anh • • • • • Electrical Engineering 12Mhz 11.0592 Mhz 8Mhz 24 MHz 3.96 Mhz 14 4.3.1 Ví dụ Hardware Electrical Engineering 15 4.3.2 Các cổng vào • cổng, 32 bít vào – Port 0, 1, 2, • Port – Chân – 8051, ký hiệu P1.0, P1.1 P1.7 – Dùngg làm đườngg xuất đường nhập, ghép nối với thiết bị ngoại vi Electrical Engineering 16 4.3.2 Các cổng vào ra(tiếp) • Port (chân 32-39) có công ô dụng d – Dùng nhiệm vụ xuất nhập – Khi ghép nối với thiết bị nhớ, port trở thành bus địa bus liệu đa hợp • byte thấp bus địa dùng địa Electrical Engineering 17 4.3.2 Các cổng vào (tiếp) • Port ((chân 21-28)) có công dụng – Dùng nhiệm vụ xuất nhập – Khi ghép nối với thiết bị nhớ, port trở thành bus địa • byte cao bus địa dùng địa Electrical Engineering 18 4.3.2 Các cổng vào (tiếp) • Port (chân 10 – 17) – Có thể làm chân vào trực tiếp – Tùy theo phần mềm làm chức riêng 19 Electrical Engineering 4.3.2 Port • • • • • • • • P3.0 P3.1 P3 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 Electrical Engineering RxD ( ngõ vào cổng nối tiếp ) TxD ( Ngõ port nối tiếp ) ( Ngõ N õ vào ngắt ài ) ( Ngõ vào ngắt ) T0 ( Ngõ vào bên định thời ) T1 ( Ngõ vào bên định thời ) (WR - Điều khiển ghi nhớ dư liệu ) (RD Điều khiển đọc ghi nhớ dư liệu ) 20 10 4.3.3 Các chân điều khiển • • • • PSEN ALE EA RESET 21 Electrical Engineering 4.3.3 RESET • Khởi động lại hệ thống • Tích cực mức HI C1 R3 100 R3 10K 89C51 Electrical Engineering 22 11 4.3.3 EA • Chân 31, 31 cần điều khiển người thiết kế • EA = 1, thực chương trình ROM nội • EA = 0, thực chương trình ROM Electrical Engineering 23 4.4 Kết cấu nhớ chương trình 8051 Electrical Engineering 24 12 4.4.1 Bộ nhớ RAM Electrical Engineering 25 4.4.2 Ghép nối nhớ (vào ra) • Ghép nối thiết bị vào – Khi giới hạn sổ cổng vào – Khi dungg lương g nhớ bổ xungg thêm • Về lý thuyết , 8051 có – 64k nhớ chương trình (code memory ) – 64K nhớ liệu • Việc ghép nối nhớ liên quan tới việc sử dụng tín hiệu địa để tạo tín hiệu chọn chip CE • Chân PSEN sử dụng cho vùng nhớ chương trình • Đường RD, WR cho vùng nhớ liệu • EA = Vcc dùng cho - on chip code rom • EA = GND dùng vùng nhớ Electrical Engineering 26 13 4.4.2 Ví dụ ghép nối nhớ RAM Electrical Engineering 27 4.4.2 PSEN (program store enable) • Điều khiển 8051 • Cho phép truy xuất nhớ chương trình • Thường nối với chân OE (output enable) EPROM O • Bình thường PSEN mức Electrical Engineering 28 14 4.4.3Nguyên tắc chung giải mã địa • Bộộ nhớ thiết t ết bị ngoại goạ vvi có đườ đườngg đđiều ều khiển ể ghép nối với vi xử lý – CS, CE : chip select or chip enable • Đường kết hợp với tín hiệu giải mã từ vi điều khiển • Thường tích cực thấp • Thương tín hiệu đọc RD nối với chân OE : output enable • Trong nhớ RAM thêm tín hiệu WR : write enable • Tín hiệu RD,WD điều khiển Vi xử lý Electrical Engineering 29 4.4.3ALE (address latch enable) • Chân 30, 30 cung cấp 8051 • Cho phép chốt địa liệu, giải mã bus địa bus liệu • ALE = 1, liệu • ALE = 0, địa thấp Electrical Engineering 30 15 4.4.3 74HC373 Electrical Engineering 31 4.4.3 Sử dụng ALE thực tế Electrical Engineering 32 16 4.4.4 Truy xuất nhớ Electrical Engineering Electrical Engineering 33 34 17 4.4.4 Giải mã địa với RAM 8051 27256 P ort D0 - D7 27256 D0 - D7 EA A0 - A7 A0 - A7 A LE 74H C 573/373 A 8-A 14 P ort A 15 PSEN ` OE Electrical Engineering A 8-A 14 OE 35 4.4.4 Ví dụ 4K Rom địa 1000 • 1000H = 0001 0000 0000 0000b • đường địa liên qua – – A15, A14, A13, A12 • Mục tiêu • Thiết kế mạch lô gic tạo tin hiệu tích cực thấp ấ [A15:A12] = 0001 and PSEN=0 • Địa 1000H to 1FFFH Electrical Engineering 36 18 4.4.4 Sơ đồ ROM Electrical Engineering 37 4.4.4 Sơ đồ 4K Ram 1000H Electrical Engineering 38 19 4.4.4 Vi mạch 74LS138 Giải mã từ 3-8 Trong trường hợp dùng làm mạch giải mã địa nhớ, vùng nhỡ chia làm phần Electrical Engineering 39 4.4.4 Mở rộng giải mã địa Electrical Engineering 40 20 4.4.4 Tìm địa Y4, Y7 Electrical Engineering Electrical Engineering 41 42 21 Bài tập 1: Ghép nối mạch thực tế có Rom, RAm Bộ nhớ chương trình 8K ROM chia làm hai vùng: • ROM (On-chip) có địa vật lý: 0000H  0FFFH • ROM (2732) có địa vật lý: 1000H  1FFFH • Bộ nhớ liệu mở rộng thêm 32K RAM có địa vật lý: 2000H  9FFFH • Mạch ghép nối vào/ sử dụng IC 8255 với địa cấu sau: • Địa cổng PA: A000H • Địa cổngg PB: A001H • Địa cổng PC: A002H • Địa từ điều khiển PSW: A003H 43 Electrical Engineering Bài tập Sử dụng vi mạch 74138 cổng cần thiết để thiết kế mạch giải mã địa tạo tín hiệu chọn chip tương ứng vùng địa sau: Electrical Engineering 44 22