Xem mẫu
- Đồ án môn học 1
BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỦ
- Đồ án môn học 2
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
- Đồ án môn học 3
MỤC LỤC
A - PHẦN GIỚI THIỆU
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
I/ LỜI NÓI ĐẦU
II/ GIỚI THIỆU
III/ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
B - PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG 2: VI ĐIỀU KHIỂN 8051 - ĐO NHIỆT ĐỘ
VÀ CHUYỂN ĐỔI ADC
I/ VĐK 89C51
II/ ĐO LƯỜNG
III/ CHUYỂN ĐỔI
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
I/ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
II/ SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI
III/ THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TỪNG
KHỐI
IV/ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ GIẢI THUẬT CHƯƠNG TRÌNH
V/ THI CÔNG
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
C – PHỤ LỤC – TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Đồ án môn học 4
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
I/ LỜI NÓI ĐẦU
- Đồ án môn học 5
II/ GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI
- Đồ án môn học 6
III/ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
- Đồ án môn học 7
CHƯƠNG II: VI ĐIỀU KHIỂN 8051 - ĐO NHIỆT ĐỘ
VÀ CHUYỂN ĐỔI ADC
I / VI ĐIỀU KHIỂN 8051
1 / GIỚI THIỆU CHUNG VỀ 8051:
VĐK 8051 là sản phẩm của Intel ra đời năm 1981. Hiện nay được
dùng khá phổ biến vì tính kinh tế và khả năng ứng dụng nhiều trong thực
tiễn. Họ VĐK MCS – 51 có một số phiên bản sau:
+> VĐK 80C31 có 126 byte nhớ RAM, không có ROM bên
trong mà phải dùng ROM ngoài.
+> VĐK 80C51 có 126 byte nhớ RAM, 4KB nhớ ROM chỉ lập
trình một lần, không lập trình lại được, có 2 bộ timer 0, 1.
+> VĐK 80C52 có 8 Kb nhớ ROM, 256 byte RAM và 3 bộ
timer : 0, 1, 2.
+> VĐK 87C51 có 256 byte nhớ RAM, 8 Kb nhớ EPROM có
thể xóa bằng tia cực tím và ghi lại nhiều lần.
+> VĐK 89C51 có 256 byte RAM, 4Kb nhớ FLASH ROM có
thể xóa và nạp bằng điện nhiều lần.
- Đồ án môn học 8
EXTERNAL
INTERRUPTS
ETC
COUNTER
TIMER
INPUTS
INTERRUP ON
other 0
TIMER
T CHIP
1
CPU
OSC BUS 4 I/O SERIAL
CONTROL PORTS PORT
B¶ng 1.1.B¶ng th«ng sè c¬ b¶n cñaPc¸c hä P
P P
V§K TXD RXD
ADDRESS/DAT
A
Hình 1. Sơ đồ khối của họ VĐK 8051
2 / Bảng thông số cơ bản của các họ VĐK
Đặc tính 8051 8052 8031
ROM trên chíp 4K byte 8K byte OK
RAM 128 byte 256 byte 128 byte
Bộ định thời 2 3 2
Chân vào ra 32 32 32
Cổng nối tiếp 1 1 1
Nguồn ngắt 6 8 6
- Đồ án môn học 9
3/ Mô tả chân của 8051.
3.1/ Sơ đồ chân:
- Đồ án môn học 10
- Đồ án môn học 11
Hình 2. Sơ đồ chân của 8051
3.2/ Chức năng các chân VĐK:
- Port 0: Có 2 chức năng ở trên chân từ 32 39 trong các thiết kế cỡ nhỏ
(Không dùng bộ nhớ mở rộng), có 2 chức năng như các đường I/O. Đối với
các thiết kế cỡ lớn ( với bộ nhớ mở rộng ) nó được kết hợp kênh giữa các
bus.
- Đồ án môn học 12
- Port 1: Là cổng I/O trên các chân 18. Có thể dùng cho các thiết bị ngoài
nếu cần. Cổng này không có chức năng khác, vì vậy chúng ta chỉ được
dùng trong giao tiếp với các thiết bị ngoài.
- Port 2: Là một cổng có công dụng kép trên các chân từ 21 28 được
dùng như các đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các
thiết kế dùng bộ nhớ mở rộng.
- Port 3: Cũng là một cổng công dụng kép trên các chân 1017. Các chân
của cổng này có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có lien hệ với
các đặc tính đặc biệt của 8051 như bảng sau:
Bit Tên Chức năng chuyển đổi
P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho port nối tiếp
P3.1 TXD Dữ liệu phát cho port nối tiếp
P3.2 INT0 Ngắt 0 bên ngoài
P3.3 INT1 Ngắt 1 bên ngoài
P3.4 T0 Ngõ vào của timer / counter 0
P3.5 T0 Ngõ vào của timer / counter 1
P3.6 WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài
P3.7 RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài
- Đồ án môn học 13
Bảng chức năng của các chân trên Port 3.
- PSEN : ( Program store Enable ) : 8051 có 4 tín hiệu điều khiển . Psen
là tín hiệu điều khiển ở chân số 29. Nó là tín hiệu điều khiển cho phép bộ
nhớ chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE ( Out put
Enable ) của một EPROM để cho phép đọc các byte mã 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 (8051)
Psen sẽ ở mức thụ động ( mức cao ).
- ALE: ( Address Latch Enable ):
Tín hiệu ra ALE trên chân 30 cho phép chốt địa chỉ, là chân đầu ra và
được tích cực ở mức cao. Chân ALE được sử dụng để phân kênh địa chỉ
và dữ liệu bằng cách nối tới chân G của chip 74LS373.
- RST .
Chân số 9 là chân tái lập RESET. Nó là một đầu vào và có mức tích cực
cao ( bình thường ở mức thấp ). Khi cấp xung cao tới chân này thì bộ VĐK
sẽ tái lập và kết thúc mọi hoạt động. Điều này thường được coi như là sự
tái bật nguồn. Khi kích hoạt tái bật nguồn sẽ làm mất mọi giá trị trên các
thanh ghi. Nhằm làm cho đầu vào RESET có hiệu quả thì nó phải có tối
thiểu 2 chu kỳ máy. Hay nói cách khác, xung cao phải kéo dài tối thiểu 2
- Đồ án môn học 14
chu kỳ máy trước nó xuống thấp. Trong 8051 một chu kỳ máy được định
nghĩa bẳng 12chu kỳ dao động của thạch anh.
- EA : Các thành viên họ 8051 như 8751, 89C51 hoặc DS5000 đều có ROM
trên chip lưu cất chương trình. Trong các trường hợp như vậy thì chân EA
được nối tới Vcc. Đối với các thành viên của họ như 8031 và 8032 mà
không có ROM trên chip thì mã chương trình được lưu cất ở trên bộ nhớ
ROM ngoài và chúng được nạp cho 8031/8032. Do vậy, đối với 8031 thì
chân EA phải được nối đất để báo rằng chương trình được cất ở ngoài.
EA có nghĩa là truy cập ngoài ( External Acess ) là chân số 31 trên vỏ kiểu
DIP. Nó là một chân đầu vào và phải được nối với Vcc hoặc GND. Hay nói
cách khác là nó không được để hở.
- Chân Vcc: Chân số 40 là chân Vcc cấp điện áp nguồn cho chip, nguồn
điện áp là +5V.
- Chân GND: Chân số 20
- Chân XTAL 1 và XTAL 2: 8051 có một bộ dao động trên chip nhưng nó
yêu cầu một xung đồng hồ ngoài để chạy nó. Bộ dao động thạch anh
thường xuyên nhất được nối tới chân đầu vào XTAL 1 ( chân 19 ) và
XTAL 2 ( chân 18 ). Bộ dao động thạch anh này cũng cần 2 tụ điện giá trị
30PF. Một phía của tụ điện được nối xuống đất như hình a.
C2
XTAL2
NC XTAL2
C1 EXTERRNAL
XTAL1 OSCILLATA XTAL1
30pF OR
SIGNAL
GND GND
- Đồ án môn học 15
a, Nối XTAL tới 8051 b, Nối XTAL tới nguồn đồng bộ
ngoài
Hình 3. sơ đồ đấu nối thạch anh
4/ Các thanh ghi, bộ time/counter và ngắt
4.1/ Các thanh ghi
Trong CPU các thanh ghi được dùng để lưu cất thong tin tạm thời,
những thong tin này có thể là một byte dữ liệu cần được xử lý hoặc là một
địa chỉ đến dữ liệu cần được nạp. Phần lớn các thanh ghi của 8051 là các
thanh ghi 8 bit. Trong 8051 chỉ có một kiểu dữ liệu: Loại 8 bit, 8 bit của
một thanh ghi được trình bày như sau:
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
Với MSB là bit có giá trị cao nhất D7 cho đến LSB là bít có giá trị
thấp nhất D0. ( MSB – Most sigtican bit và LSB – Leart sigtician Bit ). Với
một kiểu dữ liệu 8 bít thì bất kỳ dữ liệu nào lớn hơn 8 bit đều phải được
chia thành các đoạn 8 bit trước khi được xử lý.
A
B
DPTR DPH DPL
R0
R1
PC PC (program counter)
R2
R3
R4
R5
R6
R7
a)Một số thanh ghi 8 bít của 8051 b) Một số thanh ghi 16 bít của
- Đồ án môn học 16
SFR Mục đích Địa chỉ Địa chỉ từ hóa từng bít
TCON Điều khiển timer 88H Có
TMOD Chế độ timer 89H Không
TL0 Byte thấp của timer 0 8AH Không
TL1 Byte thấp của timer 1 8BH Không
TH0 Byte cao của timer 0 8CH Không
TH1 Byte cao của timer 1 8DH Không
Hình 4. Cấu trúc của một số thanh ghi
Các thanh ghi được sử dụng rộng rãi nhất của 8051 là A ( thanh ghi
tích lũy ), B, R0 R7, DPTR ( Con trỏ dữ liệu ) và PC ( Bộ đếm chương
trình ). Tất cả các dữ liệu trên đều là thanh ghi 8 bit trừ DPTR và PC 16 bit.
Thanh ghi tích lũy A được sử dụng cho tất cả mọi phép toán số học và
logic.
4.2/ Hoạt động của bộ định thời timer.
B
ả
- Đồ án môn học 17
4.2. Bảng các thanh ghi chức năng đặc biệt dùng timer
4.3/ Bộ ngắt của VĐK 8051.
Ngắt Cờ Địa chỉ vector
Reset hệ thống SRT 0000H
Ngắt ngoài 0 IEO 0003H
Timer 0 IFO 000BH
Ngắt ngoài 1 IE1 0013H
Timer 1 IF1 001BH
Port nối tiếp TI hoặc RI 0023H
Timer 2 TF2 hoặc IE2 002BH
Bảng 4.3. Các vector ngắt
- Thanh ghi cho phép ngắt IE: Đây là thanh ghi 8 bít cho phép truy nhập ở
mức bít.
EA X X ES ET1 EX1 ETO EXO
+ EA ( Enable add ): EA = 1 Lúc này một trong các náy xảy ra
EA = 0 Cấm tất cả các ngắt
+ EX0: Cho phép ngắt ngoài. EX0 = 0 Cho phép ngắt ngoài hoạt
động
EX1 = 1 Cấm ngắt ngoài hoạt động
+ ET0: Cho phép ngắt trong timer 0. ET0 = 1 Cho phép ngắt
ET1 = 0 Cấm ngắt
+ EX1: Cho phép ngắt ngoài 1. EX1 = 0 Cho phép
EX1 = 1 Cấm ngắt
- Đồ án môn học 18
+ ET1: Cho phép ngắt trong timer 1. ET1 = 0 Cho phép ngắt
ET1 = 1 Cấm ngắt
+ES: Cho phép ngắt nối tiếp. ES = 0 Cho phép ngắt
ES = 1 Cấm ngắt
- Thanh ghi ưu tiên ngắt IP ( Interupst priority )
PS PT1 PX1 PTO PXO
+ PXo: Ưu tiên ngắt ngoài. PXo = 1 Ưu tiên trước
PX1 = 0 Ưu tiên sau
+ PTo: Ưu tiên ngắt timer 0. PTo = 1 Ưu tiên trước
PTo = 0 Ưu tiên sau
+ PS (Priority senial ): Ưu tiên ngắt nối tiếp, PS = 1 Ưu tiên ngắt
Nếu để mặc định thì sẽ tuần tự từ PX0 PT0 PX1 PT1 PS
- Thanh ghi điều khiển trạng thái TCON
IE1 IT1 IEO ITO
+ ITx: Xác lập kiểu ngắt của timer 0 hoặc 1
*> ITo = 0 Xác lập kiểu ngắt ở mức xung
*> ITo = 1 Xác lấp kiểu ngắt ở cạnh xung
+ IEx: Cờ ngắt.
4/ Các tập lệnh của họ VĐK 8051
4.1/ Các chế dộ định địa chỉ
4.1.1/ Chế độ điịnh địa chỉ tức thời.
- Đồ án môn học 19
- Cú pháp : Mov a,#Data; Di chuyển giá trị data vào thanh ghi a
- Ví dụ:
+.Mov R0,#10H; Di chuyển giá trị 20 hệ hecxa vào thanh ghi R0
+.Mov DPTR,#50; Di chuyển giá trị 50 vào con trỏ dữ liệu DPTR
4.1.2/ Chế độ định địa chỉ trực tiếp.
Đây là chế độ có thể truy nhập toàn bộ không gian nhớ của RAM, áp
dụng cho RAM trong và SFR ( thanh ghi chức năng đặc biệt )
VD:
Mov a,4 ; Di chuyển nội dung ô nhớ 4 trong RAM trong vào
thanh ghi A
Mov 50H,A ; Di chuyển nọi dung thanh ghi A vào ô nhớ có địa
chỉ là 50H trong RAM trong
4.1.3. Chế độ định địa chỉ thanh ghi
Chế độ này toán hạng phải là một trong các thanh ghi từ R0R7, A,
B, DPTR
VD:
Mov A,R0 ; Di chuyển nội dung thanh ghi R0 vào thanh ghi A
Mov R2, A ; Di chuyển nội dung thanh ghi A vào thanh ghi R0
Chế độ này yêu cầu toán hạng nguồn và toán hạng đích phải có cùng
kích thước.
4.1.4. Chế độ này các thanh ghi dùng để trỏ đến dữ liệu có trong bộ nhớ.
Chỉ dùng các thanh ghi R0, R1 còn định địa chỉ gián tiếp.
- Chế độ các thanh ghi từ R2R7 không dùng đến.
- Đồ án môn học 20
- R0, R1 đều có dấu @ đứng trước. Nếu không có @ thì đó là lệnh
chuyển nội dung R0 và R1 chứ không phải là di chuyển nội dung ngăn nhớ
có trong R0, R1.
VD: Mov a,@R0 ; Di chuyển nội dung ô nhớ có trong ROM có địa chỉ
xác định bởi thanh ghi R0 vào thanh ghi A
- Đối với RAM ngoài ta phải MovX ( X : Extenal )
4.1.5. Chế độ định địa chỉ chỉ số thanh ghi.
Chế độ này được sử dụng rộng rãi khi truy cập các phần tủ dữ liệu
của bảng trong không gian ROM của 8051.
VD: MovC A,@A+DPTR ; Di chuyển nội dung ô nhớ trong ROM có
địa chỉ xác định bởi tổng nội dung của thanh ghi DPTR và thanh ghi A vào
trong thanh ghi A.
4.2. TẬP LỆNH CỦA 8051
4.2.1. Nhóm lệnh di chuyển dữ liệu.
*> Lệnh Mov dạng byte:
Cú pháp : Mov ( dest – byte ),( src – byte )
Chức năng: Lệnh sao chép nội dung của toán hạng nguồn cào
toán hạng đích, nội dung của toán hạng nguồn không thayh đổi. Lệnh này
không làm ảnh hưởng đến các cờ.
*> Lệnh Mov dạng word.
Cú pháp : Mov dptr,#data
Chức năng: Giá trị 16 bít chính là toán hạng thứ 2 trực tiếp
trong câu lệnh được nạp vào thanh ghi con trỏ dữ liệu byte cao
của dữ liệu được nạp vào thanh ghi , còn byte thấp được nạp vào
nguon tai.lieu . vn