Xem mẫu
- Luaân vaên toát nghieäp
BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO
ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT
KHOA ÑIEÄN –ÑIEÄN TÖÛ
BOÄ MOÂN ÑIEÄN TÖÛ
LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP
ÑEÀ TAØI :
KHAÛO SAÙT VAØ ÖÙNG DUÏNG VI ÑIEÀU KHIEÅN- THIEÁT KEÁ-THI COÂNG
MAÏCH KHOÁNG CHEÁ NHIEÄT ÑOÄ PHOØNG
SVTH :NGUYEÃN HOAØNG VUÕ
NGUYEÃN THANH VUÕ
GVHD:LEÂ THANH ÑAÏO
TP.HOÀ CHÍ MINH 3-2000
Trang 1
- Luaân vaên toát nghieäp
LÔØI CAÛM TAÏ
Chuùng em xin chaân thaønh
caûm ôn Thaày Leâ Thanh Ñaïo
ñaõ taän tình höôùng daãn vaø giuùp
ñô chuùng em trong suoátthôøigian
thöïc hieän luaän vaên .
Xin caûm ôn quùi thaày coâKhoa
Ñieän vaø caùc baïn sinh vieân cuøng
khoùa ñaõ ñoùng goùp nhöõng yù kieán
quùi baùo ñeå taäp luaänvaênnaøyhoaøn
thaønh ñuùng thôøi gian.
Nhoùm sinh vieân thöïc
hieän.
Trang 2
- Luaân vaên toát nghieäp
LÔØI NOÙI ÑAÀU
Trong nhieàu lónh vöïc saûn xuaát coâng nghieäp hieän nay, nhaát laø ngaønh coâng
nghieäp luyeän kim, cheà bieán thöïc phaãm… vaán ñeà ño vaø khoáng cheá nhieät ñoä ñaëc bieät
ñöôïc chuù troïng ñeán vì noù laø moät yeáu toá quyeát ñònh chaát löôïng saûn phaãm. Naém ñöôïc
taàm quan troïng cuûa vaán ñeà treân nhoùm thöïc hieän tieán haønh nghieân cöùu vaø thieát keá
moät heä thoáng ño vaø khoáng cheá nhieät ñoä töï ñoäng, vôùi mong muoán laø giaûi quyeát nhöõng
yeâu caàu treân, vaø laáy ñoù laøm ñeà taøi toát nghieäp cho mình.
Nhöõng kieán thöùc naêng löïc ñaït ñöôïc trong quaù trình hoïc taäp ôû tröôøng seõ ñöôïc
ñaùnh giaù qua ñôït baûo veä luaän vaên cuoái khoùa. Vì vaäy chuùng em coá gaéng taän duïng taát
caû nhöõng kieán thöùc ñaõ hoïc ôû tröôøng cuøng vôùi söï tìm toài nghieân cöùu, ñeå coù theå hoaøn
thaønh toát luaän vaên naøy. Nhöõng saûn phaãm nhöõng keát quaû ñaït ñöôïc ngaøy hoâm nay tuy
khoâng coù vì lôùn lao. Nhöng ñoù laø nhöõng thaønh quaû cuûa naêm hoïc taäp. Laø thaønh coâng
ñaàu tieân cuûa chuùng em tröôùc khi ra tröôøng .
Maët duø chuùng em raát coá gaéng ñeå hoaøn thaønh taäp luaän vaên naøy ñuùng thôøi haïn,
neân khoâng traùnh khoûi nhöõng thieáu soùt mong quí thaày coâ thoâng caûm. Chuùng em mong
ñöôïc ñoùn nhaän nhöõng yù kieán ñoùng goùp. Cuoái cuøng xin chaân thaønh caûm ôn quí thaày
coâ vaø caùc baïn sinh vieân.
Nhoùm sinh vieân thöïc hieän
NGUYEÃN HOAØNG VUÕ
NGUYEÃN THANH VUÕ
Trang 3
- Luaân vaên toát nghieäp
NHAÄN XEÙT CUÛA GIAÙO VIEÂN HÖÔÙNG DAÃN
Trang 4
- Luaân vaên toát nghieäp
NHAÄN XEÙT CUÛA GIAÙO VIEÂN PHAÛN BIEÄN
Trang 5
- Luaân vaên toát nghieäp
BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO COÄNG HOØA XAÕ HOÄI CHUÛ NGHÓA VIEÄT NAM
ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA TP.HCM ÑOÄC LAÄP_ TÖÏ DO _HAÏNH PHUÙC
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT
KHOA ÑIEÄN _ÑIEÄN TÖÛ
NHIEÄM VUÏ LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP
Hoï vaø teân sinh vieân thöïc hieän : Nguyeãn Hoaøng Vuõ__Nguyeãn Thanh Vuõ
Lôùp : 95 KÑÑ
Ngaønh : ñieän _ñieän töû
1.Teân ñeà taøi : KHAÛO SAÙT VAØ ÖÙNG DUÏNG VI ÑIEÀU KHIEÅN_THIEÁT KEÁ_THI
COÂNG MAÏCH KHOÁNG CHEÁ NHIEÄT ÑOÄ PHOØNG.
2. Caùc soá lieäu ban ñaàu :
3.Noäi dung caùc phaàn thuyeát minh vaø tính toaùn :
4.Caùc baûn veõ :
5.Giaùo vieân höôùng daãn : LEÂ THANH ÑAÏO
6. Ngaøy giao nhieäm vuï :
7.Ngaøy hoaøn thaønh nhieäm vuï :
Thoâng qua boä moân.
Ngaøy___thaùng___naêm___
Giaùo vieân höôùng daãn Chuû nhieäm boä moân
Trang 6
- Luaân vaên toát nghieäp
MUÏC LUÏC
Trang
A_PHAÀN GIÔÙI THIEÄU
TRANG TÖÏA
NHIEÄM VUÏ CUÛA LUAÄN VAÊN
BAÛNG NHAÄN XEÙT CUÛA GIAÙO VIEÂN HÖÔÙNG DAÃN
BAÛNG NHAÄN XEÙT CUÛA GIAÙO VIEÂN PHAÛN BIEÄN
LÔØI NOÙI ÑAÀU
LÔØI CAÛM ÔN
B_PHAÀN NOÄI DUNG 1
Chöông 1: DAÃN NHAÄP 1
I.ÑAËT VAÁN ÑEÀ 1
II.GIÔÙI THIEÄU ÑEÀ TAØI 1
III.MUÏC ÑÍCH NGHIEÂN CÖÙU 1
Chöông 2: GIÔÙI THIEÄU CHUNG VEÀ VI ÑIEÀU KHIEÅN 3
I.GIÔÙI THIEÄU 3
II.LÒCH SÖÛ PHAÙT TRIEÅN CUÛA VI ÑIEÀU KHIEÅN 3
III.KHAÛO SAÙT BOÄ VI ÑIEÀU KHIEÅN 8051/8031 4
Chöông 3: KHAÛO SAÙT IC GIAO TIEÁP NGOAÏI VI 8255A 38
I.CAÁU TRUÙC PHAÀN CÖÙNG 38
II.CAÁU TRUÙC PHAÀN MEÀM 40
III.GIAO TIEÁP GIÖÕA VI XÖÛ LYÙ VÔÙI 8255A 42
Chöông 4: KHAÛO SAÙT BOÄ NHÔÙ BAÙN DAÃN 43
I.BOÄ NHÔÙ CHÆ ÑOÏC (ROM : READ ONLY MEMORY) 43
II.BOÄ NHÔÙ RAM (RANDOM ACCESS MEMORY) 46
Chöông 5: ÑO NHIEÄT ÑOÄ 48
I.HEÄ THOÁNG ÑO LÖÔØNG 48
II.CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑO NHIEÄT ÑOÄ 49
Chöông 6: CHUYEÅN ÑOÅI TÖÔNG TÖÏ SANG SOÁ 51
Trang 7
- Luaân vaên toát nghieäp
I.KHAÙI NIEÄM CHUNG 51
II. NGUYEÂN TAÉC THÖÏC HIEÄN CHUYEÅN ÑOÅI AD 51
III.CAÙC PHÖÔNG PHAÙP CHUYEÅN ÑOÅI ADC 52
Chöông 7: THIEÁT KEÁ VAØ THI COÂNG 56
I.NHIEÄM VUÏ THIEÁT KEÁ 56
II.SÔ ÑOÀ KHOÁI VAØ CHÖÙC NAÊNG TÖØNG KHOÁI 56
III.THIEÁT KEÁ VAØ PHAÂN TÍCH NGUYEÂN LÍ HOAÏT ÑOÄNG TÖØNG KHOÁI 56
IV.SÔ ÑOÀ NGUYEÂN LÍ VAØ GIAÛI THUAÄT CHÖÔNG TRÌNH 71
V.THI COÂNG 89
CHÖÔNG KEÁT LUAÄN 83
C_PHUÏ LUÏC – TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 85
I.PHUÏ LUÏC 85
II.TAØI LIEÄU THAM KHAÛO
Trang 8
- Luaân vaên toát nghieäp
Chöông 1:DAÃN NHAÄP
I.ÑAËT VAÁN ÑEÀ :
Ngaøy nay vôùi söï phaùt trieån cuûa coâng nghieäp vi ñieän töû, kyõ thuaät soá caùc heä
thoáng ñieàu khieån daàn daàn ñöôïc töï ñoäng hoùa. Vôùi nhöõng kyõ thuaät tieân tieán nhö vi xöû
lí, vi maïch soá … ñöïôc öùng duïng vaøo lænh vöïc ñieàu khieån, thì caùc heä thoáng ñieàu
khieån cô khí thoâ sô, vôùi toác ñoä xöû lí chaäm chaïp ít chính xaùc ñöôïc thay theá baèng caùc
heä thoáng ñieàu khieån töï ñoäng vôùi caùc leänh chöông trình ñaõ ñöôïc thieát laäp tröôùc.
Trong quaù trình saûn xuaát ôû caùc nhaø maùy, xí nghieäp hieän nay, vieäc ño vaø khoáng
cheá nhieät ñoä töï ñoäng laø moät yeâu caàu heát söùc caàn thieát vaø quan troïng. Vì neáu naém
baét ñöôïc nhieät ñoä laøm vieäc cuaû caùc heä thoáng. Daây chuyeàn saûn xuaát … giuùp ta bieát
ñöôïc tình traïng laøm vieäc cuûa c aùc yeâu caàu. Vaø coù nhöõng xöû lyù kòp thôøi traùnh ñöôïc
nhöõng hö hoûng vaø söï coá coù theå xaûy ra.
Ñeå ñaùp öùng ñöôïc yeâu caàu ño vaø khoáng cheá nhieät ñoä töï ñoäng, thì coù nhieàu
phöông phaùp ñeå thöïc hieän, nghieân cöûu khaûo saùt vi ñieàu khieån 8051 nhoùm thöïc hieän
nhaän thaáy raèng: öùng duïng vi ñieàu khieån 8051 vaøo vieäc ño vaø khoáng cheá nhieät ñoä töï
ñoäng laø phöông phaùp toái öu nhaát. Ñoàng ñöôïc söï ñoàng yù cuûa khoa Ñieän Tröôøng Ñaïi
Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät. Nhoùm chuùng em tieán haønh thöïc hieän ñeà taøi “Khaûo saùt vaø
öùng duïng vi ñieàu khieån thieát keá thi coâng maïch khoáng cheá nhieät ñoä phoøng” .
II.GIÔÙI HAÏN ÑEÀ TAØI :
Vôùi thôøi gian gaàn möôøi tuaàn thöïc hieän ñeà taøi, cuõng nhö trình ñoä chuyeân moân coù
haïn, chuùng em ñaõ coá gaéng heát söùc ñeå hoaøn thaønh taäp luaän vaên naøy, nhöng chæ giaûi
quyeát ñöôïc nhöõng vaán ñeà sau :
• Thieát keá maïch ño nhieät ñoä trong daûi töø 00C – 1000C hieån thò soá .
• Khoáng cheá nhieät ñoä ôû möùc 200C .
• Vieát chöông trình (phaàn meàm) ñeå ñaùp öùng caùc yeâu caàu treân .
• Do thôøi gian quaù haïn heïp neân chuùng em chæ thieát keá moät ñaàu ño vaø chæ
khoáng cheá ôû moät möùc nhieät ñoä 200C .
III.MUÏC ÑÍCH NGHIEÂN CÖÙU :
Muïc ñích tröôùc heát khi thöïc hieän ñeà taøi naøy laø ñeå hoaøn taát chöông trình moân
hoïc ñeå ñuû ñieàu kieän ra tröôøng .
• Cuï theå khi nghieân cöùu thöïc hieän ñeà taøi laø chuùng em muoán phaùt huy
nhöõng thaønh quaû öùng duïng cuûa vi ñieàu khieån nhaèm taïo ra nhöõng saûn phaåm,
nhöõng thieát bò tieân tieán hôn, vaø ñaït hieäu quaû saûn xuaát cao hôn.
• Maët khaùc taäp luaän vaên naøy cuõng coù theå laøm taøi lieäu tham khaûo cho
nhöõng sinh vieân khoùa sau. Giuùp hoï hieåu roõ hôn veà nhöõng öùng duïng cuûa vi ñieàu
khieån .
• Ngoøai ra quaù trình nghieân cöùu thöïc hieän ñeà taøi laø moät cô hoäi ñeå chuùng
em töï kieåm tra laïi nhöõng kieán thöùc ñaõ ñöôïc hoïc ôû tröôøng, ñoàng thôøi phaùt huy tính
saùng taïo, khaû naêng giaûi quyeát moät vaán ñeà theo yeâu caàu ñaët ra. Vaø ñaây cuõng laø
Trang 9
- Luaân vaên toát nghieäp
dòp ñeå chuùng em töï khaúng ñònh mình tröôùc khi ra tröôøng ñeå tham gia vaøo caùc
hoaït ñoäng saûn xuaát cuûa xaõ hoäi.
Trang 10
- Luaân vaên toát nghieäp
Chöông 2
GIÔÙI THIEÄU CHUNG VEÀ BOÄ VI ÑIEÀU KHIEÅN
I.GIÔÙI THIEÄU :
Boä vi ñieàu khieån vieát taét laø Micro-controller, laø maïch tích hôïp treân moät chip coù
theå laäp trình ñöôïc, duøng ñeå ñieàu khieån hoaït ñoäng cuûa moät heä thoáng. Theo caùc taäp
leänh cuûa ngöôøi laäp trình, boä vi ñieàu khieån tieán haønh ñoïc, löu tröõ thoâng tin, xöû lyù
thoâng tin, ño thôøi gian vaø tieán haønh ñoùng môû moät cô caáu naøo ñoù.
Trong caùc thieáh bò ñieän vaø ñieän vaø ñieän töû daân duïng, caùc boä vi ñieàu khieån,
ñieàu khieån hoaït ñoäng cuûa TV, maùy giaët, ñaàu ñoïc laser, ñieän thoïai, loø vi-ba … Trong
heä thoáng saûn xuaát töï ñoäng, boä vi ñieàu khieån ñöôïc söû duïng trong Robot, daây chuyeàn
töï ñoäng. Caùc heä thoáng caøng “thoâng minh” thì vai troø cuûa heä vi ñieàu khieån caøng quan
troïng.
II.LÒCH SÖÛ PHAÙT TRIEÅN CUÛA C AÙC BOÄ VI ÑIEÀU KHIEÅN :
Boä vi ñieàu khieån thöïc ra, laø moät loaïi vi xöû lí trong taäp hôïp caùc boä vi xöû lyù noùi
chung. Boä vi ñieàu khieån ñöôïc phaùt trieån töø boä vi xöû lí, töø nhöõng naêm 70 do söï phaùt
trieån vaø hoaøn thieän veà coâng ngheä vi ñieän töû döïa treân kyõ thuaät MOS (Metal-Oxide-
Semiconductor) , möùc ñoä tích hôïp cuûa caùc linh kieän baùn daãn trong moät chip ngaøy
caøng cao.
Naêm 1971 xuaát hieän boä vi xöû lí 4 bit loaïi TMS1000 do coâng ty texas
Instruments vöøa laø nôi phaùt minh vöøa laø nhaø saûn xuaát. Nhìn toång theå thì boä vi xöû lí
chæ coù chöùa treân moät chip nhöõng chöùc naêng caàn thieát ñeå xöû lí chöông trình theo moät
trình töï, coøn taát caû boä phaän phuï trôï khaùc caàn thieát nhö : boä nhôù döõ lieäu , boä nhôù
chöông trình , boä chueån ñoåi AID, khoái ñieàu khieån, khoái hieån thò, ñieàu khieån maùy in,
hoái ñoàng hoà vaø lòch laø nhöõng linh kieän naèm ôû beân ngoaøi ñöôïc noái vaøo boä vi xöû lí.
Maõi ñeán naêm 1976 coâng ty INTEL (Interlligen-Elictronics). Môùi cho ra ñôøi boä
vi ñieàu khieån ñôn chip ñaàu tieân treân theá giôùi vôùi teân goïi 8048. Beân caïnh boä xöû lí
trung taâm 8048 coøn chöùa boä nhôù döõ lieäu, boä nhôù chöông trình, boä ñeám vaø phaùt thôøi
gian caùc coång vaøo vaø ra Digital treân moät chip.
Caùc coâng ty khaùc cuõng laàn löôïc cho ra ñôøi caùc boä vi ñieàu khieån 8bit töông töï
nhö 8048 vaø hình thaønh hoï vi ñieàu khieån MCS-48 (Microcontroller-sustem-48).
Ñeán naêm 1980 coâng ty INTEL cho ra ñôøi theá heä thöù hai cuûa boä vi ñieàu khieån
ñôn chip vôùi teân goïi 8051. Vaø sau ñoù haøng loaït caùc vi ñieàu khieån cuøng loaïi vôùi 8051
ra ñôøi vaø hình thaønh hoï vi ñieàu khieån MCS-51 .
Ñeán nay hoï vi ñieàu khieån 8 bit MCS51 ñaõ coù ñeán 250 thaønh vieân vaø haàu heát
caùc coâng ty haøng daãn haøng ñaàu theá giôùi cheá taïo. Ñöùng ñaàu laø coâng ty INTEL vaø raát
nhieàu coâng ty khaùc nhö : AMD, SIEMENS, PHILIPS, DALLAS, OKI …
Ngoaøi ra coøn coù caùc coâng ty khaùc cuõng coù nhöõng hoï vi ñieàu khieån rieâng nhö:
Hoï 68HCOS cuûa coâng ty Motorola
Hoï ST62 cuûa coâng ty SGS-THOMSON
Hoï H8 cuûa coâng ty Hitachi
Hoï pic cuaû coâng ty Microchip
Trang 11
- Luaân vaên toát nghieäp
III.KHAÛO SAÙT BOÄ VI ÑIEÀU KHIEÅN 8051 VAØ 8031:
IC vi ñieàu khieån 8051/8031 thuoäc hoï MCS51 coù caùc ñaët ñieåm sau :
- 4kbyte ROM (ñöôïc laäp trình bôûi nhaø saûn xuaát chæ coù ôû 8051)
- 128 buùyt RAM
- 4port I10 8bit
- Hai boä ñònh thôøi 16bit
- Giao tieáp noái tieáp
- 64KB khoâng gian boä nhôù chöông trình môû roäng
- 64 KB khoâng gian boä nhôù döõ lieäu môû roäng
- moät boä xöû lí luaän lí (thao taùc treân caùc bit ñôn)
- 210 bit ñöôïc ñòa chæ hoùa
- boä nhaân / chia 4μs
1.CAÁU TRUÙC BEÂN TRONG CUÛA 8051 / 8031 :
INT\*1
INT\*0
TIMER2
TIMER1
PORT noái tieàp
Rom T1*
Ñieàu khieån Caùc ùthanh 128 byte 4K-8051 Timer1
Ram Timer2 T2*
ngaét ghi khaùc OK-8031
CPU
Taïo dao Ñieàu khieån Caùc port Port noái
ñoäng bus I\O tieáp
EA\ RST PSEN ALE P0 P1 P2 P3
TXD* RXD*
Hình 2.1 : Sô Ñoà Khoái 8051 / 8031
Trang 12
- Luaân vaên toát nghieäp
Phaàn chính cuûa vi ñieàu khieån 8051 / 8031 laø boä xöû lí trung taâm (CPU: central
processing unit ) bao goàm :
- Thanh ghi tích luõy A
- Thanh ghi tích luõy phuï B, duøng cho pheùp nhaân vaø pheùp chia
- Ñôn vò logic hoïc (ALU : Arithmetic Logical Unit )
- Töø traïng thaùi chöông trình (PSW : Prorgam Status Word)
- Boán baêng thanh ghi
- Con troû ngaên xeáp
- Ngoaøi ra coøn coù boä nhôù chöông trình, boä giaûi maõ leänh, boä ñieàu khieån thôøi
gian vaø logic.
Ñôn vò xöû lí trung taâm nhaän tröïc tieáp xung töø boä giao ñoäng, ngoaøi ra coøn coù
khaû naêng ñöa moät tín hieäu giöõ nhòp töø beân ngoaøi.
Chöông trình ñang chaïy coù theå cho döøng laïi nhôø moät khoái ñieàu khieån ngaét ôû
beân trong. Caùc nguoàn ngaét coù theå laø : caùc bieán coá ôû beân ngoaøi , söï traøn boä ñeám ñònh
thôøi hoaëc cuõng coù theå laø giao dieän noái tieáp.
Hai boä ñònh thôøi 16 bit hoaït ñoäng nhö moät boä ñeám.
Caùc coång (port0, port1, port2, port3 ). Söû duïng vaøo muïc ñích ñieàu khieån.
Ôû coång 3 coù theâm caùc ñöôøng daãn ñieàu khieån duøng ñeå trao ñoåi vôùi moät boä nhôù
beân ngoaøi, hoaëc ñeå ñaàu noái giao dieän noái tieáp, cuõng nhö caùc ñöôøng ngaét daãn beân
ngoaøi.
Giao dieän noái tieáp coù chöùa moät boä truyeàn vaø moät boä nhaän khoâng ñoàng boä, laøm
vieäc ñoäc laäp vôùi nhau. Toác ñoä truyeàn qu oång noái tieáp coù theå ñaët trong vaûy roäng vaø
ñöôïc aán ñònh baèng moät boä ñònh thôøi.
Trong vi ñieàu khieån 8051 / 8031 coù hai thaønh phaàn quan troïng khaùc ñoù laø boä
nhôù vaø caùc thanh ghi :
Boä nhôù goàm coù boä nhôù Ram vaø boä nhôù Rom (chæ coù ôû 8031) duøng ñeå löu tröõ döõ
lieäu vaø maõ leänh.
Caùc thanh ghi söû duïng ñeå löu tröõ thoâng tin trong quaù trình xöû lí. Khi CPU laøm
vieäc noù laøm thay ñoåi noäi dung cuû aùc thanh ghi.
2.CHÖÙC NAÊNG CAÙC CHAÂN VI ÑIEÀU KHIEÅN :
Trang 13
- Luaân vaên toát nghieäp
40
30p
19 32
Vcc Po.7 AD7
XTAL1 Po.6 33 AD6
12MHz
Po.5 34 AD5
XTAL2 Po.4 35 AD4
18
30p Po.3 36 AD3
Po.2 37 AD2
Po.1 38 AD1
29 39
PSEN\ Po.0 AD0
30
ALE 8
P2.7
7
31 EA\ P2.6
6
9 RET P2.5
5
P2.4
4
P2.3
17 3
RD\ P2.2
16 2
WR\ P2.1
15 1
T1 P2.0
T0 14
28 A15
INT1 13 P1.7
27 A14
INT0 12 P1.6
26 A13
TXD 11 P1.5
25 A12
RXD 10 P1.4
24 A11
P1.3
23 A10
P1.2
22 A9
P1.1
Vss 21 A8
P1.0
20
Hình 2.2 : Sô Ñoà Chaân 8051
a.port0 : laø port coù 2 chöùc naêng ôû treân chaân töø 32 ñeán 39 trong caùc thieát keá côõ
nhoû
( khoâng duøng boä nhôù môû roäng ) coù hai chöùc naêng nhö caùc ñöôøng IO. Ñoái vôùi caùc
thieát keá côõ lôùn ( vôùi boä nhôù môû roäng ) noù ñöôïc keát hôïp keânh giöõ a caùc bus )
b.port1 : port1 laø moät port I/O treân caùc chaân 1-8. Caùc chaân ñöôïc kyù hieäu P1.0,
P1.1, P1.2 … coù theå duøng cho caùc thieát bò ngoaøi neáu caàn. Port1 khoâng coù chöùc naêng
khaùc, vì vaäy chuùng ta chæ ñöôïc duøng trong giao tieáp vôùi caùc thieát bò ngoaøi.
c.port2 : port2 laø moät port coâng duïng keùp treân caùc chaân 21 – 28 ñöôïc duøng nhö
caùc ñöôøng xuaát nhaäp hoaëc laø byte cao cuûa bus ñòa chæ ñoái vôùi caùc thieát keá duøng boä
nhôù môû roäng.
d.Port3 : port3 laø moät port coâng duïng keùp treân caùc chaân 10 – 17. Caùc chaân cuûa
port naøy coù nhieàu chöùc naêng, caùc coâng duïng chuyeån ñoåi coù lieân heä vôùi caùc ñaëc tín
ñaëc bieät cuûa 8051 / 8031 nhö ôû baûng sau :
Trang 14
- Luaân vaên toát nghieäp
Bit Teân Chöùc naêng chuyeån ñoåi
P3.0 RXD Döõ lieäu nhaän cho port noái tieáp
P3.1 TXD Döõ lieäu phaùt cho port noái tieáp
P3.2 INTO Ngaét 0 beân ngoaøi
P3.3 INT1 Ngaét 1 beân ngoaøi
P3.4 TO Ngoõ vaøo cuûa timer/counter 0
P3.5 T1 Ngoõ vaøo cuûa timer/counter 1
P3.6 WR Xung ghi boä nhôù döõ lieäu ngoaøi
P3.7 RD Xung ñoïc boä nhôù döõ lieäu ngoaøi
Baûng 2.1 : Chöùc naêng cuûa caùc chaân treân port3
e.PSEN (Program Store Enable ) : 8051 / 8031 coù 4 tín hieäu ñieàu khieån
PSEN laø tín hieäu ra treân chaân 29. Noù laø tín hieäu ñieàu khieån ñeå cho pheùp boä nhôù
chöông trình môû roäng vaø thöôøng ñöôïc noái ñeán chaân OE (Output Enable) cuûa moät
EPROM ñeå cho pheùp ñoïc caùc bytes maõ leänh.
PSEN seõ ôû möùc thaáp trong thôøi gian laáy leänh. Caùc maõ nhò phaân cuûa chöông
trình ñöôïc ñoïc töø EPROM qua bus vaø ñöôïc choát vaøo thanh ghi leänh cuûa 8051 ñeå giaûi
maõ leänh. Khi thi haønh chöông trình trong ROM noäi (8051) PSEN seõ ôû möùc thuï ñoäng
(möùc cao).
f.ALE (Address Latch Enable ) :
tín hieäu ra ALE treân chaân 30 töông hôïp vôùi caùc thieát bò laøm vieäc vôùi caùc xöû lí
8585, 8088, 8086, 8051 duøng ALE moät caùch töông töï cho laøm vieäc giaûi caùc keânh caùc
bus ñòa chæ vaø döõ lieäu khi port 0 ñöôïc duøng trong cheá ñoä chuyeån ñoåi cuûa noù : vöøa laø
bus döõ lieäu vöøa laø buùyt thaáp cuûa ñòa chæ, ALE laø tín hieäu ñeå choát ñòa chæ vaøo moät
thanh ghi beân ngoaøi trong nöõa ñaàu cuûa chu kyø boä nhôù. Sau ñoù, caùc ñöôøng port 0
duøng ñeå xuaát hoaëc nhaäp döõ lieäu trong nöõa sau chu kyø cuûa boä nhôù.
Caùc xung tín hieäu ALE coù toác ñoä baèng 1/6 laàn taàn soá dao ñoäng treân chip vaø coù
theå ñöôïc duøng laø nguoàn xung nhòp cho caùc heä thoáng. Neáu xung treân 8051 laø 12MHz
thì ALE coù taàn soá 2MHz. Chæ ngoaïi tröø khi thi haønh leänh MOVX, moät xung ALE seõ
bò maát. Chaân naøy cuõng ñöôïc laøm ngoõ vaøo cho xung laäp trình cho EPROM trong
8051.
g.EA (External Access) :
Tín hieäu vaøo EA treân chaân 31 thöôøng ñöôïc maéc leân möùc cao (+5V) hoaëc möùc
thaáp (GND). Neáu ôû möùc cao, 8051 thi haønh chöông trình töø ROM noäi trong khoaûng
ñòa chæ thaáp (4K). Neáu ôû möùc thaáp, chöông trình chæ ñöôïc thi haønh töø boä nhôù môû
roäng. Khi duøng 8031, EA luoân ñöôïc noái möùc thaáp vì khoâng coù boä nhôù chöông trình
treân chip. Neáu EA ñöôïc noái möùc thaáp boä nhôù beân trong chöông trình 8051 seõ bò caám
Trang 15
- Luaân vaên toát nghieäp
vaø chöông trình thi haønh töø EPROM môû roäng. Ngöôøi ta coøn duøng chaân EA laøm chaân
caáp ñieän aùp 21V khi laäp trình cho EPROM trong 8051.
h.SRT (Reset) :
Ngoõ vaøo RST treân chaân 9 laø ngoõ reset cuûa 8051. Khi tín hieäu naøy ñöôïc ñöa leân
muùc cao (trong ít nhaát 2 chu kyø maùy ), caùc thanh ghi trong 8051 ñöôïc taûi nhöõng giaù
trò thích hôïp ñeå khôûi ñoäng heä thoáng.
i.Caùc ngoõ vaøo boä dao ñoäng treân chip :
Nhö ñaõ thaáy trong caùc hình treân , 8051 coù moät boä dao ñoäng treân chip. Noù
thöôøng ñöôïc noái vôùi thaïch anh giöõa hai chaân 18 vaø 19. Caùc tuï giöõa cuõng caàn thieát
nhö ñaõ veõ. Taàn soá thaïch anh thoâng thöôøng laø 12MHz.
j.Caùc chaân nguoàn :
8051 vaän haønh vôùi nguoàn ñôn +5V. Vcc ñöôïc noái vaøo chaân 40 vaø Vss (GND)
ñöôïc noái vaøo chaân 20.
3.Toå chöùc boä nhôù :
8051 / 8031 coù boä nhôù theo caáu truùc Harvard : coù nhöõng vuøng cho boä nhôù rieâng
bieät cho chöông trình döõ lieäu. Nhö ñaõ noùi ôû treân, caû chöông trình vaø döõ lieäu coù theå ôû
beân trong 8051, duø vaäy chuùng coù theå ñöôïc mô ûroäng baèèng caùc thaønh phaàn ngoaøi leân
ñeán toái ña 64 Kbytes boä nhôù chöông trình vaø 64 Kbytes boä nhôù döõ lieäu.
Boä nhôù beân trong bao goàm ROM (8051) vaø RAM treân chip, RAM treân chip bao
goàm nhieàu phaàn : phaàn löu tröõ ña duïng, phaàn löu tröõ ñòa chæ hoùa töøng bit, caùc bank
thanh ghi vaø caùc thanh ghi chöùc naêng ñaëc bieät.
FFFF FFFF
Boä nhôù Boä nhôù
chöông döõ lieäu
trình
FF
ñöôïc choïn ñöôïc choïn
qua PSEN qua WR
Vaø RD
00 0000 0000
Hình 2.3 : Toùm taét caùc vuøng boä nhôù cuûa 8031 / 8051
Hai ñaëc tính caàn löu yù laø :
- Caùc thanh ghi vaø caùc port xuaát nhaäp ñaõ ñöôïc xeáp trong boä nhôù vaø coù theå
ñöôïc truy xuaát tröïc tieáp nhö caùc ñòa chæ boä nhôù khaùc.
- Ngaên xeáp baân trong RAM noäi nhoû hôn so vôùi RAM ngoaøi nhö trong caùc boä
vi xöû lí khaùc.
• Chi tieát veà boä nhôù RAM treân chip :
Nhö ta ñaõ thaáy treân hình sau, RAM beân 8051/ 8031 ñöôïc phaân chia giöõa caùc
bank thanh ghi (00H – 1FH), RAM ñòa chæ hoùa töøng bit (20H – 2FH), RAM ña duïng
(30H – 7FH) vaø caùc thanh ghi chöùc naêng ñaëc bieät (80H – FFH).
a. RAM ña duïng.
Trang 16
- Luaân vaên toát nghieäp
Ñòa chæ byte Ñòa chæ bit
7F
RAM ña duïng
30
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
29 57 56 55 54 53 52 51 50
28 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48
27 47 46 45 44 43 42 41 40
26 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38
25 37 36 35 34 33 32 31 30
24 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28
23 27 26 25 24 23 22 21 20
22 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
18 BANK 3
17
10 BANK 2
0F BANK 1
08 Default register
07 Bank for RO÷R7
00
Baûng toùm taét baûn baûn ñoà vuøng nhôù treân chip data 8051
Ñòa chæ byte Ñòa chæ bit
FF
F0 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 B
Trang 17
- Luaân vaên toát nghieäp
E0 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0 ACC
D0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 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
Not bit addressable SBUF
99
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 TH0
Not bit addressable
8B Not bit addressable
8A TL1
Not bit addressable
89 TL0
Not bit addressable
TMOD
88 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88 TCON
87 Not bit addressable 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 PO
Toùm taét boä nhôù döõ lieäu treân chip
Moïi ñòa chæ trong vuøng RAM ña duïng ñeàu coù theå ñöôïc truy xuaát töï do duøng
caùch ñaùnh ñòa chæ tröïc tieáp hoaëc giaùn tieáp. Ví duï, ñeå ñoïc noäi dung ôû ñòa chæ 5FH cuûa
RAM noäi vaøo thanh ghi tích luõy leänh sau seõ ñöôïc duøng :
MOV A, 5FH
Leänh naøy di chuyeån moät buùyt döõ lieäu duøng caùch ñaùnh ñòa chæ tröïc tieáp ñeå xaùc
ñònh “ñòa chæ nguoàn” (5FH). Ñích nhaän döõ lieäu ñöôïc ngaàm xaùc ñònh trong maõ leänh laø
thanh ghi tích luõy A.
RAM beân trong cuõng coù theå ñöôïc truy xuaát duøng caùch ñaùnh ñòa chæ giaùn tieáp
qua RO hay R1. Ví duï, sau khi thi haønh cuøng nhieäm vuï nhö leänh ñôn ôû treân :
MOV R0, #5FH
Trang 18
- Luaân vaên toát nghieäp
MOV A, @R0
Leänh ñaàu duøng ñò hæ töùc thôøi ñeå di chuyeån giaù trò 5FH vaøo thanh ghi R0 vaø
leänh thöù hai duøng ñòa tröïc tieáp ñeå di chuyeån döõ lieäu “ñöôïc troû bôûi R0” vaøo thanh ghi
tích luõy.
b.RAM ñòa chæ hoùa töøng bit :
8051 / 8031 chöùa 210 bit
ñöôïc ñòa chæ hoùa, trong ñoù 128 bit laø ôû caùc ñòa chæ byte 20H ñeán 2FH, vaø phaàn
coøn laïi trong caùc thanh ghi chöùc naêng ñaëc bieät .
Y töôûng truy xuaát töøng bit rieâng reõ baèng meàm laø moät ñaëc tín tieän lôïi cuûa vi
ñieàu khieån noùi chung. Caùc bit coù theå ñöôïc ñaët, xoùa, AND,OR …vôùi moät leänh ñôn.
Ña soá caùc chi xöû lí ñoøi hoûi moät chuoåi leänh ñoïc – söõa – ghi ñeå ñaït ñöôïc hieäu quaû
töông töï. Hôn nöõa, caùc port I/0 cuõng ñöôïc ñòa chæ töøng bit laøm ñôïn giaûn phaàn meàm
xuaát nhaäp töøng bit.
Coù 128 bit ñöôïc ñòa chæ hoùa ña duïng ôû caùc byte 20H ñeán 2FH. Caùc ñòa chæ naøy
ñöôïc truy xuaát nhö caùc byte hoaëc caùc bit phuï thuoäc vaøo leänh ñöôïc duøng . ví duï, ñeå
ñaët bit 67H, ta duøng leänh sau :
SETB 67H
Chuù yù raèng “ñòa chæ bit 67H” laø bit coù troïng soá lôùn nhaát (MSB) ôû “ñòa chæ byte
2CH” leänh treân seõ khoâng taùc ñoäng ñeán caùc bit khaùc cuûa ñòa chæ naøy.
c.Caùc bank thanh ghi :
32 byte thaáp nhaát cuûa boä nhôù noäi laø daønh cho caùc bank thanh ghi. Boä leänh cuûa
8051 / 8031 hoå trôï 8 thanh ghi (RO ñeán R7) vaø theo maëc ñònh (sau khi Reset heä
thoáng) caùc thanh ghi naøy ôû caùc ñòa chæ 00H-07H. Leänh sau ñaây seõ ñoïc noäi dung ôû ñòa
chæ 05H vaøo thanh ghi tích luõy.
MOV A,R5
Ñaây laø leänh moät byte duøng ñòa chæ thanh ghi. Taát nhieân, thao taùc töông töï coù
theå ñöôïc thi haønh baèng leänh 2 byte duøng ñòa chæ tröïc tieáp naèm trong byte thöù hai:
MOV A,05H
Caùc leänh duøng caùc thanh ghi R0 ñeán R7 thì seõ ngaén hôn vaø nhanh hôn caùc
leänh töông öùng nhöng duøng ñòa chæ tröïc tieáp. Caùc giaù trò döõ lieäu ñöôïc duøng thöôøng
xuyeân neân duøng moät trong caùc thanh ghi naøy.
Bank thanh ghi tích cöïc coù theå chuyeån ñoåi baèng caùch thay ñoåi caùc bit choïn
bank thanh ghi trong töø traïng thaùi chöông trình (PSW). Giaû söû raèng bank thanh ghi 3
ñöôïc tích cöïc, leänh sau seõ ghi noäi dung cuûa thanh ghi tích luõy vaøo ñòa chæ 18H:
MOV R0,A
Yù töôûng duøng “caùc bank thanh ghi” cho pheùp “chuyeån höôùng” chöông trình
nhanh vaø hieäu quûa (töøng phaàn rieâng reõ cuûa phaàn meàm seõ coù moät boä thanh ghi rieâng
khoâng phuï thuoäc vaøo caùc phaàn khaùc).
4./ Caùc thanh ghi chöùc naêng ñaëc bieät:
Caùc thanh ghi noäi cuûa 8051/8031 ñöôïc truy xuaát ngaàm ñònh bôûi boä leänh. Ví duï
leänh “INC A” seõ taêng noäi dung cuûa thanh ghi tích luõy A leân 1. Taùc ñoäng naøy ñöôïc
ngaàm ñònh trong maõ leänh.
Trang 19
- Luaân vaên toát nghieäp
Caùc thanh ghi trong 8051/8031 ñöôïc ñònh daïng nhö moät phaàn cuûa RAM treân
chip. Vì vaäy moãi thanh ghi seõ coù moät ñòa chæ (ngoaïi tröø thanh ghi tröïc tieáp, seõ khoâng
coù lôïi khi ñaët chuùng vaøo trong RAM treân chip). Ñoù laø lyù do ñeå 8051/0831 coù nhieàu
thanh ghi. Cuõng nhö R0 ñeán R7, coù 21 thanh ghi chöùc naêng ñaëc bieät (SFR: Special
Funtion Rgister) ôû vuøng treân cuûa RAM noäi, töø ñòa chæ 80H ñeán FFH. Chuù yù raèng haàu
heát 128 ñòa chæ töø 80H ñeán FFH khoâng ñöôïc ñònh nghóa. Chæ coù 21 ñòa chæ SFR laø
ñöôïc ñònh nghóa.
Ngoaïi tröø tích luõy (A) coù theå ñöôïc truy xuaát ngaàm nhö ñaõ noùi, ña soá caùc SFR
ñöôïc truy xuaát duøng ñòa chæ tröïc tieáp. chuù yù raèng moät vaøi SFR coù theå ñöôïc ñòa chæ
hoùa bit hoaëc byte. Ngöôøi thieát keá phaûi thaän troïng khi truy xuaát bit vaø byte. Ví duï
leänh sau:
SETB 0E0H
Seõ Set bit 0 trong thanh ghi tích luõy, caùc bit khaùc khoâng thay ñoåi. Ta thaáy raèng
E0H ñoàng thôøi laø ñòa chæ byte cuûa thanh ghi tích luõy vaø laø ñòa chæ bit coù troïng soá nhoû
nhaát trong thanh ghi tích luõy. Vì leänh SETB chæ taùc ñoäng treân bit, neân chæ coù ñòa chæ
bit laø coù hieäu quaû.
a. Töø traïng thaùi chöông trình:
Töø traïng thaùi chöông trình (PSW: Program Status Word) ôû ñòa chæ D0H chöùa caùc
bit traïng thaùi nhö baûng toùm taét sau:
Bit Kyù hieäu Ñòa chæ Yù nghóa
PSW.7 CY D7H Côø nhôù
PSW.6 AC D6H Côø nhôù phuï
PSW.5 F0 D5H Côø 0
PSW.4 RS1 D4H Bit 1 choïn bank thanh ghi
PSW.3 RS0 D3H Bit choïn bank thanh ghi.
00=bank 0; ñòa chæ 00H-07H
01=bank 1: ñòa chæ 08H-0FH
10=bank 2:ñòa chæ 10H-17H
11=bank 3:ñòa chæ 18H-1FH
PSW.2 OV D2H Côø traøn
PSW.1 D1H Döï tröõ
PSW.0 P D0H Côø Parity chaün.
Baûng 21: Töø traïng thaùi chöông trình
• Côø nhôù (CY) coù coâng duïng keùp. Thoâng thöôøng noù ñöôïc duøng cho caùc leänh toaùn
hoïc: noù seõ ñöôïc set neáu coù moät soá nhôù sinh ra bôûi pheùp coäng hoaëc coù moät soá
möôïn pheùp tröø . Ví duï, neáu thanh ghi tích luõy chöùa FFH, thì leänh sau:
ADD A,#1
Seõ traû veà thanh ghi tích luõy keát quûa 00H vaø set côø nhôù trong PSW.
Côø nhôù cuõng coù theå xem nhö moät thanh ghi 1 bit cho caùc leänh luaän lyù thi haønh
treân bit. Ví duï, leänh seõ AND bit 25H vôùi côø nhôù vaø ñaët keát quûa trôû vaøo côø nhôù:
ANL C,25H
• Côø nhôù phuï:
Trang 20
nguon tai.lieu . vn