Tài liệu Luận văn tốt nghiệp - Giao tiếp máy tính với VXL 8085 doc

LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP 1 Chương I: CHƯƠNG DẪN NHẬP LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP 2 I. ĐẶT VẤN ĐỀ: Khi nhu cầu học tập ngày càng cao thì thiết bò, phương tiện dạy học càng đóng vai trò quan trọng, nó giúp người thầy dỡ vất vả trong việc truyền thụ kiến thức, giúp người học nhanh chóng tiếp thu, ngoài ra còn để minh họa, chứng thực môt cách cụ thể những bài học mơ hồ trừu tượng. Trong bài này, người thực hiện muốn đề cập đến môn học vi xử lý, lập trình vi xử lý, một môn học mang ý nghóa thiết thực trong xã hội mà quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa diễn ra từng ngày. Khi học môn này, người học không chỉ được học về cấu trúc vi xử lý cả phần cứng lẫn phần mềm, cách kết nối với các IC ngoại vi 8255, 8279, … mà còn phải sử dụng thành thạo Kit vi xử lý 8085,… Khi viết một chương trình trên Kit vxl 8085 và để kiểm nghiệm chương trình đó thì ngưòi học phải qua các bước : Bước 1: Xác đònh mục đích yêu cầu của chương trình. Mục đích, yêu cầu được xác đònh từ đề bài, hoặc một nhu cầu thực tế, đây là mục đích chung của chương trình. Để thực hiện mục đích chung này, có thể sẽ phải qua nhiều bước, mà mỗi bước là một mục đích cụ thể mới, được giải quyết bằng một chương trình nhỏ hơn, phát sinh trong giai đoạn viết lưu đồ. Bước 2: Vẽ lưu đồ Lưu đồ dùng để trình bày cách giải quyết vấn đề, thường thì ngôn ngữ dùng trong lưu đồ không phải là một ngôn ngữ máy xác đònh nào, lưu đồ thực chất để giúp người thảo chương chia nhỏ một chương trình lớn. Từ lưu đồ tổng quát, có thể vẽ ra lưu đồ chi tiết. Bước 3: Viết chương trình bằng ngôn ngữ gợi nhớ(ngôn ngữ Assembler). Bước 4: Chuyển sang mã máy. Bước 5: Nhập mã máy vào Kit bằng phím. Bước 6: Chạy thử chương trình và kiểm tra kết quả. Một chương trình được viết phải được chạy thử và kiểm tra kết quả, kết quả phải đúng trong mọi trường hợp cho phép (điều kiện đặt ra trước) của chương trình, và từ kết quả kiểm tra mà phán đoán, nhận đònh lỗi để sửa chương trình từ đâu, có khi phải sửa lại cả lưu đồ. Trong cách làm trên, ta nhận thấy có những khó khăn riêng sau: − Quá trình dòch từ ngôn ngữ gợi nhớ sang mã máy (bước 4), đòi hỏi sự quen thuộc bảng tra mã, nếu không việc này chiềm nhiếu thời gian, và việc kiểm tra lại cũng chiếm không ít thời gian. Tại những lệnh jump, những lệnh call, cần phải xác đònh đòa chỉ cụ thể, chính xác của ô nhớ rồi mới xác đònh được lệnh jump. Việc này chỉ hoàn tất khi chương trình được dòch sang mã máy gần như đầy đủ. − Ở giai đoạn nhập mã máy (bước 5), để nhập nhanh thì phải nhớ vò trí phím, phải nhập chính xác để tránh thời gian dò để sửa một chương trình nhập sai. Để nhập một byte cần gõ 3 phím và phải đối chiếuqua lại giữa bản dòch chương trình, nội dung hiển thò trên các led 7 đoạn cùng với đòa chỉ ô nhớ và bàn phím. LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP 3 − Đối với những ai trong giai đoạn khởi đầu học lập trình vi xử lý, thì 2 việc trên luôn xẩy ra nhầm lẫn gây mất nhiều thời gian vô ích. − Khi cần thêm hoặc xóa, hoặc sửa chương trình thì mất nhiều thời gian để dò lại chương trình, nhập lại khó khăn, thậm chí phải nhập lại phần lớn chương tình. − Sau khi bò mất điện thì dữ liệu lưu trong RAM không có nguồn dự trữ sẽ bò mất hết, phải nhập lại toàn bộ chương trình. Đối với những chương trình nhỏ thì thời gian nhập không đáng kể, nhưng đối với những chương trình lớn thì đây là công việc mất nhiều thời gian, và gây phiền hà cho người học cũng như người lập trình vi xử lý. Bên cạnh đó, thực tế đã có những thiết bò nạp EPROM rất tiện lợi, mà có thể đem ý tưởng đó vào việc học lập trình vi xử lý nhất là việc giao tiếp với thiết bò khác từ vi xử lý là một điều khá dễ dang. Ngoài ra, chương trình đại học rất bao quát, thời gian và điều kiện chỉ cho phép sinh viên đi hết bề nổi của chương trình mà chưa có hoặc ít có dòp tìm hiểu về chiều sâu. Do đó, đồ án tốt nghiệp là một cơ hội tốt cho sinh viên đào sâu vào chương trình học, ứng dụng bài học vào thực tế, chứng minh được sự hữu ích của những kiến thức đã học được trong môi trường sư phạm. Từ những lý do trên, người viết quyết đònh chọn đề tài “GIAO TIẾP MÁY TÍNH VỚI VI XỬ LÝ 8085”. Đề tài đưa ra một chương trình như một công cụ hỗ trợ việc học lập trình vi xử lý trên Kit8085 với một thứ tự sau: 1) Xác đònh mục đích yêu cầu của chương trình cần viết. 2) Vẽ lưu đồ. 3) Viết chương trình bằng ngôn ngữ Assembly (ngôn ngữ gợi nhớ). 4) Nhập chương trình bằng ngôn ngữ Assembly vào máy (dùng Norton). 5) Gọi chương trình dòch Assembler để dòch từ ngôn ngữ Assembly sang một file có phần mở rộng “prn” chứa mã máy. 6) Trong chương trình Giao tiếp, gọi file dòch để nạp vào RAM. 7) Chạy thử và kiểm tra kết quả. Cách làm này có những ưu điểm sau: − Dòch từ ngôn ngữ Assembly (ngôn ngữ gợi nhớ) tốn rất ít thời gian vì việc này do máy tính đảm trách, với độ chính xác tuyệt đối. − Cũng vậy, việc nạp dữ liệu vào RAM cũng chỉ trong vài giây, và được kiểm tra trong khi nạp nên độ chính xác cũng tuyệt đối. − Ngoài ra, chương trình được lưu trữ, quản lý dể dàng, dể xem lại, dể kiểm tra. Khi cần thêm, hoặc xóa hoặc sửa hoặc chép lại một đoạn chương trình, ngay cả thay đổi đòa chỉ bắt đầu, cũng rất đơn giản. − Về độ chính xác và thời gian cần thiết thì đối với chương trình các lớn càng có lợi, càng phải nạp chương trình nhiếu thì càng có lợi. II. TẦM QUAN TRỌNG CỦA VẤN ĐỀ. Trong xã hội ngày càng phát triển, lượng kiến thức cần truyền tải trong nhà trường ngày càng tăng, mà thời gian cho phép ngày càng bò giảm đi, thì sự LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP 4 nổ lực của cả người dạy lẫn người học đều rất cần thiết. Bên cạnh đó, phương tiện ít nhiều sẽ góp phần quan trọng trong quá trình học tập. Trước đây, việc học lập trình vi xử lý đã diễn ra một cách tự nhiên, có thể coi như đã đầy đủ về phương tiện học tập. Nhưng nay, nếu có thêm một chương trình mô phỏng các họ vi điều khiển, hay vi xử lý, giao tiếp máy tính với vi xử lý để truyền file… thì tất nhiên sẽ có mặt tích cực, mang thêm nhiều lợi ích cho việc học. “Giao tiếp máy tính với vi xử lý” còn là một chứng thực về giao tiếp _ những gì đã được học _ trên chính kit thực tập, điều đó sẽ kích hoạt sự tìm tòi, sự ham thích hiểu biết của sinh viên. III. GIỚI HẠN VẤN ĐỀ Đây là một chuyên đề thú vò, có nhiều vần đề đáng quan tâm, nhưng do những giới hạn về thời gian và kiến thức, nên trong đồ án này, người viết chỉ có thể trình bày những phần sau: − Khái quát Kit 8085 sử dụng, các linh kiện có liên quan trực tiếp đến giao tiếp. − Cách thức sử dụng kit, những hoạt động bên trong kit về lệnh, dữ liệu … mà sau đó sẽ được thay thế bằng cách nạp từ máy tính. − Giao tiếp máy tính. − Một số điểm cần lưu ý khi viết một chương trình bằng ngôn ngữ gợi nhớ cho chương trình dòch Assembler để tạo ra một file có phần mở rộng .prn. − Cấu trúc một file .prn, những số liệu nào cần xuất. − Đôi nét về ngôn ngữ C, chương trình Download − Chương trình nhận dữ liệu. IV. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Trước mắt: đây là một vấn đề hay, đã thu hút người viết từ lâu mà nay mới có dòp thực hiện, và cũng là nhu cầu cần thiết trong thực tế. Lâu dài: tuy chỉ là một thiết kế đơn giản, nhưng là một cơ sở ban đầu có thể phát triển thêm ra hướng tổng quát. V. XÁC ĐỊNH THUẬT NGỮ Tựa đề tài là “Giao tiếp máy tính với kit vi xử lý 8085”. Thực chất, vấn đề giao tiếp chỉ là một cơ sở, phương tiện chủ yếu. Còn sản phẩm của đề tài là một giao diện trên màn hình vi tính mà trong đó, người dùng cho thể chọn fie cần truyền, và truyền xuống kit qua một port nào đó để nạp dữ liệu vào RAM. Đề tài này chỉ thực hiện việc nạp dữ liệu vào RAM mà sau đó sẽ có những phát triển khác. Thực tế đề ra là việc thực hành lập trình vi xử lý trên kit, chương trình chỉ là để thực tập, chủ yếu chỉ nạp vào RAM, mà việc nạp dữ liệu vào Kit mất nhiều thời gian, và mục đích của đề tài trước tiên là để giải quyết vấn đề đó, sau đó có thể phát triển lên để đọc các vùng RAM, EPROM. LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP 5 Chương II: CƠ SỞ LÝ LUẬN LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP 6 Từ vấn đề đặt ra như ở chương 1 đã trình bày, người thực hiện đề tài đã tiến hành giải quyết theo hướng sau: − Xác đònh thiết bò giao tiếp: Kit vi xử lý 8085 đã có sẵn các IC ngoại vi 8255 làm nhiệm vụ giao tiếp, chỉ cần chọn IC, xác đònh đòa chỉ của IC đó, đòa chỉ của các port vào ra, mode hoạt động của các port, xác đònh các điểm nối kết phần cứng với máy tính và viết chương trình nhận, phát dữ liệu. − Xác đònh cổng giao tiếp: đối với máy tính: chọn cổng LPT1 (mà sau này có thể phát triển để có thể sử dụng cả LPT2, COM1, COM2) với phướng pháp giao tiếp song song bất đồng bộ. − Xây dựng giao diện trên màn hình máy tính:Yêu cầu cần có …… và phù hợp với người sử dụng. Sau đó tiến hành viết giải thuật, và bắt tay vào viết chương trình. Ở đây, người thực hiện đã viết chương trình truyền dữ liệu trong môi trường Borland C 3.1. Trong quá trình viết, phải giải quyết những khó khăn phát sinh một cách cụ thể. − Viết chương trình truyền, nhận dữ liệu với Kit. − Ghép nối các phần lại. − Thử nghiệm. − Sửa lỗi. − Phương pháp chủ yếu là tham khảo tài liệu và thực nghiệm LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP 7 Chương III: KIT THỰC TẬP VI XỬ LÝ 8085 LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP 8 I. KIT THỰC TẬP VI XỬ LÝ 8085: Kit thực tập vi xử lý 8085 là một loại máy tính chủ yếu phục vụ cho mục đích học tập và nghiên cứu thiết kế về lónh vực vi xử lý. Kit này, xuất phát tại trường ĐH Sư phạm kỹ thuật – Trung tâm Việt-Đức, và do nhu cầu học tập và nhu cầu thực tế, các giáo viên trong bộ môn Điện-Điện tử của trường đã cải tiến cho phù hợp. Mặt khác, sinh viên thuộc khoa, trong các đề tài tốt nghiệp, đồ án môn học, cùng với sự hứng thú, đã tham khảo, tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động, và mở rộng thêm một số chức năng cho kit. Một Kit thực tập vi xử lý thường có các phần chính được trình bày trong sơ đồ khối ở (Hình 1). Với mục đích của đề tài này là giao tiếp song song nên trong Kit 8085, chỉ cần quan tâm đến 8085 và bộ lệnh 8085, 8255, 8279. I.1. SƠ LƯC VI XỬ LÝ 8085: Vi xử lý (microprocessor) là một thiết bò bán dẫn chứa các mạch logic điện tử có khả năng xử lý các dữ liệu, chương trình từ ngoài đưa vào để điều khiển các IC, thiết bò kết nối theo mục đích đònh trước. I.1.1. Cấu trúc phần cứng: I.1.1.1. Cấu trúc bên ngoài: 8085 là một bộ vi xử lý 8 bit do Intel sản xuất, đầu tiên vào năm 1977. Nó có khả năng đònh đòa chỉ cho bộ nhớ tới 64 Kbyte, IC này có 40 chân, dạng DIP, sử dụng nguồn đơn + 5V. Chức năng, dạng tín hiệu, trạng thái các chân của 8085 được cho ở bảng sau: Bảng 1: Chân Ký hiệu In/out 3 stat e Ý nghóa 1,2 X1, X2 I X1, X2 là 2 ngõvào của mạch dao động. Tần số ngõ vào được chia cho 2 bởi mạch chia bên trong. Tần số làm việc cực đạicủa: 8085A: 6MHz 8085A-2: 10MHz LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP 9 8085A-1:12MHz 3 Reset Out O Cho biết CPU đang reset. Tín hiệu này có thể dùng để reset các thành phần khác trong mạch. 4 SOD O Serial Output: ngõ ra dữ liệu nối tiếp được xác đònh bởi lệnh SIM. 5 SID I Serial Input: ngõ vào dữ liệu nối tiếp, dữ liệu này được nạpàobit thứ 7 của thanh ghi Accumulator khi thực hiện lệnh RIM. 6 TRAP I Trap: tín hiệu không ngăn được. Ngõ vào trap được kích bởi cạnh lên. 7,8,9 RST 7.5, 6.5, 5.5 I Restart Intrerupt Repuest: là các tín hiệu ngắt có thể ngăn được. RST 7.5 có thể được kích bằng cạnh, RST 6.5 và 5.5 có thể được kích bằng mức. 10 INTR I Interrupt: là tín hiệu ngắt thôngdụng có thể che được lệnh kích bằng mức. 11 INTA\ O Interrupt Acknowledge: tín hiwệu dùng để báo cho thiết bò yêu cầu ngắt INTR biết rằng microprocessor đã chấp nhận yêu cầu ngắt và thiết bò yêu cầu ngắt hãy đặt lệnh lên bus dữ liệu. 19-12 AD7-AD0 I/O-3 Address/Data bus: các đường dữ liệu và các đường đòa chỉ được tích hợp chung với nhau. trạng thái T1 của chu kỳ máy, cá ngõ này đóng vai trò là các ngõ ra đòa chỉ. Các trạng thái còn lại của chu kỳ máy, nó đóng vai trò là các đường dữ liệu. 20 Vss Ground. 28-22 A15-A8 O-3 Address bus:các ngõ này được dùng LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP 10 để xuất 8 bit đòa chỉ cao. 30 ALE O Address Latch Ennable: ngõ này tạ ra một xungở trạng thái T1 của chu kỳ máy để xác đònh A15-A8 và AD7- AD0 là các đường đòa chỉ. 31 WR\ O-3 Write: dùng để xác đònh icroprocessor đang thực hiện lệnh ghi dữ liệu lên bộ nhớ hay IO. 32 RD\ O-3 Read: dùng để xác đònh microprocessor đang thực hiện lệnh đọc dữ liệu từ bộ nhớ hay IO. 29,33,34 S0,S1, IO/M\ O,O-3 Machine Cycle Status: 3 bit này cho biết trạng thái chu kỳ máy. IO/M\ S1 S0 Trạng thái 0 0 1 Memory Write 0 1 0 Memory Read 0 1 1 Op-code fetch. 1 0 1 IO write. 1 1 0 IO read. 1 1 1 Interrupt Ackowledge. trạng thái dừng (halt), S1=S2=0 và IO/M\ ở trạng thái tổng trở cao. Trong khoảng thời gian Hold và reset thì trạng thái của S0 và S1 không xác đònh,IO/M\ ở trạng thái tổng trở cao. Thường thì các bit WR\, RD\ và IO/M\ dùng để xác đònh trạng thái làm việc của bus như: memory read, memory write, IO read, IO write. [...]... rãnh dữ liệu, rãnh dự trữ, … II GIAO TIẾP BẰNG CỔNG MÁY IN: Mọi máy tính đều có cổng máy in đặt phía sau máy Cổng máy in không chỉ để kết nối với máy in mà còn có thể kết nối với nhiếu loại thiết bò ngoại vi khác cho mục đích đo lường và điều khiển,… Cổng máy in là loại cổng 25 chân, dữ liệu truyền song song, dễ kết nối, các đòa chỉ của cổng của các máy tính hầu như giống nhau Giao tiếp bằng cổng máy in... TẬP VI XỬ LÝ 8085 27 LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP 28 Giao tiếp giữa máy tính và thiết bò ngoại vi có thể bằng một trong các cách sau: I GIAO TIẾP BẰNG SLOT-CARD: Trong máy tính, trên main board hoặc IO-card, thường chế tạo sẵn các rãnh cắm (slot) cho phép mở rộng bộ nhớ, cài đặt thêm phần cứng, mở rộng phạm vi ứng dụng cho máy tính Để sử dụng được các rãnh cắm này, cần phải có tài liệu chính xác về các thông... dạng mã máy, vào những đòa chỉ yêu cầu của người thảo chương Vàsau đó, kết quả kiểm tra, chạy thử chương trình sẽ cho biết chương trình đúng hay sai Mục đích chủ yếu của đề tài là rút ngắn thời gian dòch sang mã máy và thời gian nhập liệu, nghóa là phải nạp được dữ liệu vào bộ nhớ RAM mà không tốn thời gian nhập liệu LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP Chương IV: GIAO TIẾP MÁY TÍNH VỚI KIT THỰC TẬP VI XỬ LÝ 8085 27... Đường dữ liệu được in D0 Đường dữ liệu được in Đường dữ liệu được in Đường dữ liệu được in Đường dữ liệu được in Đường dữ liệu được in Đường dữ liệu được in Đường dữ liệu được in Acknowledge 1 :máy in bận Hết giấy Select Autofeet Error 0: đặt lại máy in Select in Nối đât Cổng máy in LPT1 có đòa chỉ cơ bản là 378Hex và cổng LPT2 có đòa chỉ cơ bản là 78Hex Các thanh ghi trong máy tính kết nối với cổng máy. .. thích TTL Giao tiếp nối tiếp còn chia ra nối tiếp bất đồng bộ và nối tiếp đồng bộ (sử dụng các chuẩn UART dùng CMOS 6402, USART dùng ngoại vi 8251, chuẩn ACIA dùng NMOS 6850 …) IV CHỌN PHƯƠNG PHÁP GIAO TIẾP VÀ CỔNG KẾT NỐI: Trong đề tài này, vì lý do thời gian có hạn, nên người thực hiện đề tài chỉ có thể sử dụng một phương pháp truyền dữ liệu, đó là truyền dữ liệu song song bất đồng bộ qua cổng máy in... đất, từ máy tính đi ra là loại phích cắm nhiều chân khác với cổng song song Cổng COM, còn gọi là cổng nối tiếp theo chuẩn RS-232 Chuẩn RS-232 từ năm 1969 được chấp nhận chuyên dùng cho truyền số liệu và các đường nối kiểm tra giữa terminal và moderm, tốc độ cực đại là 20Kbps, với khoảng các tối đa không quá 15m Đây là lại giao tiếp không cân bằng có driver Mức áp tín hiệu trên đường dây là +15V /-1 5V Trên... ghi trạng thái sẽ nhận tín hiệu báo trạng thái hiện tại của Kit về máy tính Để kết nối giữa Kit và máy tính trong trường hợp này, phải sử dụng IC giao tiếp ngoại vi 8255 để xuất và nhận dữ liệu Còn về phía máy tính, có thể dùng ngôn ngữ lập trình C để đọc và xuất các thanh ghi dữ liệu Để kết nối đơn giản, có thể khởi tạo 8255 ở mode 0 với port A đọc thanh ghi data, port B xuất trạng thái trả về cho thanh... cho phép 8279 thực hiện các chức năng kết nối với CPU để truyền và nhận dữ liệu A0 1 Buffer address: đường đòa chỉ này thương được kết nối với đ5a chỉ A0 của vi xử lý dùng để phân biệt lệnh hay dữ liệu A0=[1]: tín hiệu vào ra là lệnh 20 LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP A0=[0]:tín hiệu vào ra là dữ liệu RD\, WR\ 2 Read, Write:ch phép đọc hay ghi dữ liệu lên bus dữ liệu, thanh ghi điều khiển hay bộ nhớ RAM hiển... song bất đồng bộ qua cổng máy in LPT1 Cổng LPT1 là một cổng song song, dữ liệu được truyền với tốc độ khá cao từ máy tính, do đó tốc độ truyền dữ liệu chung chỉ còn phụ thuộc vào Kit 29 LUÂÄN VĂN TỐT NGHIỆP Hình dạng một cổng LPT1 được cho trong hình sau: 13 25 1 14 Hình 11: Cổng LPT (DB25) Bảng 5: Bố trí chân ở cổng LPT ở máy tính: Chân 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24... Giao tiếp bằng cổng máy in gọi là giao tiếp song song bất đồng bộ Trong kiểu giao tiếp này, nới phát tín hiệu và nới nhận tín hiệu đều có xung báo phát và xung báo nhận, tần số xung clock tại nơi phát và tần số xung clock tại nơi thu không cần quan tâm III GIAO TIẾP BẰNG CỔNG COM: Cổng COM được sử dụng khá phổ biến Dữ liệu truyền ở cổng này thuộc dạng dữ liệu nối tiếp Tín hiệu truyền ở cổng này có . đề tài là Giao tiếp máy tính với kit vi xử lý 8085 . Thực chất, vấn đề giao tiếp chỉ là một cơ sở, phương tiện chủ yếu. Còn sản phẩm của đề tài là một giao. xử lý, giao tiếp máy tính với vi xử lý để truyền file… thì tất nhiên sẽ có mặt tích cực, mang thêm nhiều lợi ích cho việc học. Giao tiếp máy tính với vi