Báo cáo tốt nghiệp: Thiết kế Hệ Thống Quảng Cáo - Hoàng Quang Lý

89 trang huongle 2920

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Báo cáo tốt nghiệp: Thiết kế Hệ Thống Quảng Cáo - Hoàng Quang Lý", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bao_cao_tot_nghiep_thiet_ke_he_thong_quang_cao_hoang_quang_l.pdf

Nội dung text: Báo cáo tốt nghiệp: Thiết kế Hệ Thống Quảng Cáo - Hoàng Quang Lý

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP Đề tài Thiết kế Hệ Thống Quảng Cáo
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Đề tài thiết kế Hệ Thống Quảng Cáo. CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỌ VI XỬ LÝ 8051 I. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN HỌ VI XỬ LÝ 8051 1.Tóm tắt về lịch sử của 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, hai bộ định thời, một cổng nối tiếp và 4 cổng 8 bit. Tất cả đều được tích hợp trên một chíp. Lúc bấy giờ, bộ vi điều khiển như vậy được coi là một “hệ thống trên chíp”. 8051 là một bộ xử lý 8 bit, tức là CPU chỉ có thể làm việc với 8 bit dữ liệu. Dữ liệu lớn hơn 8 bit được chia ra thành các dữ liệu 8 bit để xử lý. 8051 có tất cả 4 cổng I/O mỗi cổng rộng 8 bit, có thể có một ROM trên chíp cực đại là 64 K byte. Tuy nhiên, lúc đó các nhà sản xuất đã cho xuất xưởng chỉ với 4K byte ROM trên chíp. 8051 đã trở nên phổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất khác sản xuất và bán bất kỳ dạng biến thể nào của 8051 mà họ thích với điều kiện họ phải để mã chương trình tương thích với 8051. Từ đó dẫn đến sự ra đời nhiều phiên bản của 8051 với các tốc độ khác nhau. Tuy nhiên, điều quan trọng là mặc dù có nhiều biến thể của 8051, như khác nhau về tốc độ và dung lượng nhớ ROM trên chíp, nhưng tất cả các lệnh đều tương thích với 8051 ban đầu. Điều này có nghĩa Hoàng Quang Lý -1-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp 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. 2. Bộ ví điều khiển 8051 Bộ vi điều khiển 8051 là thành viên đầu tiên của họ 8051. Hãng Intel ký hiệu nó như là MCS51 Đặc tính Số lượng ROM trên chíp 4K byte RAM 128 byte Bộ định thời 2 Các chân vào - ra 32 Cổng nối tiếp 1 Nguồn ngắt 6 Bảng 1.1. Các đặc tính của 8051 đầu tiên 3. Sơ đồ khối chung của họ vi điều khiển 8051 Interrupt control : Điều khiển ngắt. Other registers : Các thanh ghi khác. 128 Byte RAM : RAM 128 Byte. Timer 2, 1 , 0 : Bộ định thời 2 , 1 , 0 CPU : Đơn vị điều khiển trung tâm. Oscillator : Mạch dao động. Bus control: Điều khiển Bus Hoàng Quang Lý -2-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp I/O ports: Các ports vào/ ra Serial port: port nối tiếp Address/data : địa chỉ/ dữ liệu INT 1 INT 0 Timer 2 ( 8032,8052) Timer 1 Timer 0 T 2 EX Serial port 128 Byte RAM ROM Timer 2 (8032/8052) T 2 Interrupt 0K - 8031/8032 (8032/8052) Control Other 128 Byte 4K - 8051 Timer 1 T 1 8K - 8052 registers RAM Timer 0 T 0 CPU SERIAL Oscillator Bus control I/O Port PORT EA ALE RST PSEN P 0 P 1 P 2 P 3 TXD RXD Address/Data Hình 1.1. Bố trí bên trong của sơ đồ khối 8051 II. THÀNH VIÊN HỌ VI XỬ LÝ 8051 1. Bộ vi điều khiển 8052: Hoàng Quang Lý -3-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Bộ vi điều khiển 8052 là một thành viên khác của họ 8051, 8052 có tất cả các đặc tính chuẩn của 8051 ngoài ra nó có thêm 128 byte RAM và một bộ định thời nữa. Hay nói cách khác là 8052 có 256 byte RAM 3 bộ định thời và có 8K byte ROM trên chíp thay vì 4K byte như 8051. Đặc tính 8051 8052 8031 ROM trên chíp 4K byte 8K byte 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 Bảng 1.2. So sánh các đặc tính của các thành viên họ 8051. Như nhìn thấy từ bảng 1.2 thì 8051 là tập con của 8052, do vậy tất cả mọi chương trình viết cho 8051 đều chạy trên 8052 nhưng điều ngược lại là không đúng. 2. Bộ vi điều khiển 8031: Một thành viên khác nữa của 8051 là chíp 8031. Chíp này thường được coi như là 8051 không có ROM trên chíp vì nó có OK byte ROM trên chíp. Để sử dụng chíp này ta phải bổ xung ROM ngoài cho nó. ROM ngoài phải chứa chương trình mà 8031 sẽ nạp và thực hiện. So với 8051 mà chương trình được chứa trong ROM trên chíp bị giới hạn bởi 4K byte, còn ROM ngoài chứa chương trinh được gắn vào 8031 thì có thể lớn đến 64K byte. Khi bổ xung cổng, như vậy chỉ còn lại 2 cổng để thao tác. Để giải quyết vấn đề này ta có thể bổ xung cổng vào - ra cho 8031. Phối phép 8031 Hoàng Quang Lý -4-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp với bộ nhớ và cổng vào - ra chẳng hạn với chíp 8255. Ngoài ra còn có các phiên bản khác nhau về tốc độ của 8031 từ các hãng sản xuất khác nhau. 3. Các bộ vi điều khiển 8051 từ các hãng khác nhau. Mặc dù 8051 là thành viên phổi biến nhất của họ 8051 nhưng chúng ta sẽ thấy nó trong kho linh kiện. Đó là do 8051 có dưới nhiều dạng kiểu bộ nhớ khác nhau như UV - PROM, Flash và NV - RAM mà chúng đều có số đăng ký linh kiện khác nhau. Phiên bản UV-PROM của 8051 là 8751 Phiên bản Flash ROM được bán bởi nhiều hãng khác nhau chẳng hạn của Atmel corp với tên gọi là AT89C51 còn phiên bản NV-RAM của 8051 do Dalas Semi Conductor cung cấp thì được gọi là DS5000. Ngoài ra còn có phiên bản OTP (khả trình một lần) của 8051 được sản xuất bởi rất nhiều hãng. 3.1. Bộ vi điều 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. 3.2. Bộ vi điều khiển AT8951 từ Atmel Corporation. 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 Hoàng Quang Lý -5-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp 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 . Số linh kiện ROM RAM Chân I/O Timer Ngắt Vcc Đóng vỏ AT89C51 4K 128 32 2 6 5V 40 AT89LV51 4K 128 32 2 6 3V 40 AT89C1051 1K 64 15 1 3 3V 20 AT89C2051 2K 128 15 2 6 3V 20 AT89C52 8K 256 32 3 8 5V 40 AT89LV52 8K 128 32 3 8 3V 40 Bảng 1.3: Các phiên bản của 8051 từ Atmel (Flash ROM). Chữ C trong ký hiệu AT89C51 là CMOS. Cũng có những phiên bản đóng vỏ và tốc độ khác nhau của những sản phẩm trên đây xem bảng 1.4. Ví dụ để ý rằng chữ “C” đứng trước số 51 trong AT 89C51 -12PC 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 ). Thông thường AT89C51 - 12PC rất lý tưởng cho các dự án của học sinh, sinh viên. Mã linh kiện Tốc độ Số chân Đóng vỏ Mục đích AT89C51-12PC 42MHZ 40 DTP Thương mại Bảng 1.4: Các phiên bản 8051 với tốc độ khác nhau của Atmel 3.3. Bộ vi điều khiển DS5000 từ hãng Dallas Semiconductor. Hoàng Quang Lý -6-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Một phiên bản phổ biến khác nữa của 8051 là DS5000 của hãng Dallas Semiconductor. Bộ nhớ ROM trên chíp của DS5000 ở dưới dạng NV-RAM. Khả năng đọc/ ghi của nó cho phép chương trình được nạp vào ROM trên chíp trong khi nó vẫn ở trong hệ thống (không cần phải lấy ra). Điều này còn có thể được thực hiện thông qua cổng nối tiếp của máy tính IBM PC. Việc nạp chương trình trong hệ thống (in-system) của DS5000 thông qua cổng nối tiếp của PC làm cho nó trở thành một hệ thống phát triển tại chỗ lý tưởng. Một ưu việt của NV-RAM là khả năng thay đổi nội dung của ROM theo từng byte tại một thời điểm. Điều này tương phản với bộ nhớ Flash và EPROM mà bộ nhớ của chúng phải được xoá sạch trước khi lập trình lại cho chúng. Mã linh kiện ROM RAM Chân I/OTimer Ngắt Vcc Đóng vỏ DS5000-8 8K 128 32 2 6 5V 40 DS5000-32 32K 128 32 2 6 5V 40 DS5000T-8 8K 128 32 2 6 5V 40 DS5000T-8 32K 128 32 2 6 5V 40 Bảng 1.5: Các phiên bản 8051 từ hãng Dallas Semiconductor. Chữ “T” đứng sau 5000 là có đồng hồ thời gian thực. Lưu ý rằng đồng hồ thời gian thực RTC là khác với bộ định thời Timer. RTC tạo và giữ thời gian l phút giờ, ngày, tháng - năm kể cả khi tắt nguồn. Còn có nhiều phiên bản DS5000 với những tốc độ và kiểu đóng gói khác nhau. Ví dụ DS5000-8-8 có 8K NV-RAM và tốc độ 8MHZ. Thông thường DS5000-8-12 hoặc DS5000T-8-12 là lý tưởng đối với các dự án của sinh viên. Mã linh kiện NV- RAM Tốc độ DS5000-8-8 8K 8MHz Hoàng Quang Lý -7-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp DS5000-8-12 8K 12MHz DS5000-32-8 32K 8MHz DS5000T-32-12 32K 8MHz (with RTC) DS5000-32-12 32K 12MHz DS5000-8-12 8K 12MHz (with RTC) Bảng 1.6: Một số thành viên của họ 8051 3.4. Phiên bản OTP của 8051. Các phiên bản OTP của 8051 là các chíp 8051 có thể lập trình được một lần và được cung cấp từ nhiều hãng sản xuất khác nhau. Các phiên bản Flash và NV-RAM thường được dùng để phát triển sản phẩm mẫu. Khi một sản phẩm được thiết kế và được hoàn thiện tuyệt đối thì phiên bản OTP của 8051 được dùng để sản hàng loạt vì giá thành một đơn vị sản phẩm sẽ rẻ hơn. 3.5. Họ 8051 từ Hãng Philips Một nhà sản xuất chính của họ 8051 khác nữa là Philips Corporation. Thật vậy, hãng này có một dải lựa chọn rộng lớn cho các bộ vi điều khiển họ 8051. Nhiều sản phẩm của hãng đã có kèm theo các đặc tính như các bộ chuyển đổi ADC, DAC, cổng I/0 mở rộng và cả các phiên bản OTP và Flash. Hoàng Quang Lý -8-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG II GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51 1. Sơ Đồ Khối Của Vi Điều Khiển AT89C51 P0.0 - P0.7 P2.0 - P2.7 Vcc PORT 0 DRIVE PORT 0 DRIVE GND RAM ADD PORT 0 PORT 2 RAM FLASH REGISTER LATCH LATCH PROGRAM B STACK ACC ADDRESS REGISTER POINTER REGISTER BUFFER TMP2 TMP1 PC ALU INCREMENTER INTERRUPT SERIAL PORT AND TIMER BLOCKS PROGRAM PSW COUNTER PSEN ALE/PROG TIMING INTRUCTION DPTR EA/Vpp AND REGISTER CONTROL RST PORT 1 PORT 3 LATCH LATCH OSC PORT 1 DRIVE PORT 3 DRIVE P1.0 - P1.7 P3.0 - P3.7 Hoàng Quang Lý -9-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hình 2.1: Sơ Đồ Khối Của Vi Điều Khiển AT89C51 2. Đặc Tính Của AT89C51 Chíp AT89C51 chứa trên 60000 Transistor bao gồm 4Kbyte ROM, 128Byte RAM, 32 đường xuất nhập, 1 Port nối tiếp và 2 bộ định thời 16 bit. Một số lượng mạch đáng chú ý trong IC đơn. Các thành viên mới được thêm vào cho họ MCS-51 và các biến thể này gần như có gấp đôi các đặc trưng này. Tập đoàn Seimens, nguồn sản xuất thứ hai các bộ vi điều khiển thuộc họ MCS-50 cung cấp Chíp SAB80515, một cải tiến của 8051 chứa trong một vỏ 68 chân, có 6 Port xuất nhập 8-bit, 13 nguồn tạo ra ngắt và một bộ biến đổi A/D 8-bit với 8 kênh ngõ vào. Họ 8051 là một trong những bộ vi điều khiển 8-bit mạnh và linh hoạt nhất, đã trở thành bộ vi điều khiển hàng đầu trong những năm gần đây. - Cụ thể vi điều khiển AT89C51 là 1 IC có tích hợp trên đó hệ vi xử lí. - IC AT98C51 có 40 chân. - 4KB ROM trong và có thể ghi xoá được 1000 lần. - Dải tần số hoạt động từ 0MHz → 24MHz. - 128x8 bit RAM trong. - 4 Cổng vào ra 8 bit. - 2 Bộ định thời 16 bit. - Có 6 nguyên nhân ngắt. - Có thể lập trình được qua cổng nối tiếp. - 210 bit được địa chỉ hoá. - Giao tiếp nối tiếp. Hoàng Quang Lý -10-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp 3. Sơ đồ chân và chức năng các chân của Chíp AT89C51 1 P 1.0 Vcc 40 2 P 1.1 P 0.0 39 3 P 1.2 P 0.1 38 4 P 1.3 P 0.2 37 5 P 1.4 P 0.3 36 6 P 1.5 P 0.4 35 7 P 1.6 P 0.5 34 8 P 1.7 P 0.6 33 9 RST INTEL P 0.7 32 RXD 10 P 3.0 89C51 EA 31 TXD 11 P 3.1 ALE 30 LNT 0 12 P 3.2 PSEN 29 LNT 1 13 P 3.3 P 2.7 28 T 0 14 P 3.4 P 2.6 27 T 1 15 P 3.5 P 2.5 26 WR 16 P 3.6 P 2.4 25 RD 17 P 3.7 P 2.3 24 18 XTAL 2 P 2.2 23 19 XTAL 1 P 2.1 22 20 Vss P 2.0 21 Hình 2.2: Sơ đồ chân và chức năng các chân của Chíp AT89C51 Hoàng Quang Lý -11-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp - PORT 0 : Nằm trên các chân từ 32 đến 39 có 2 công dụng. Trong các thiết kế có tối thiểu thành phần thì Port 0 được sử dụng làm nhiệm vụ xuất/nhập. Trong các thiết kế lớn hơn có bộ nhớ ngoài, Port 0 trở thành Bus địa chỉ và Bus dữ liệu đa hợp - PORT 1 : Nằm trên các chân 1 đến 8, chỉ có một cộng dụng là để gao tiếp với thiết bị ngoài khi có yêu cầu. - PORT 2 : Nằm trên các chân 21 đến 28 có 2 công dụng hoặc làm nhiệm vụ xuất/nhập hoặc là Byte địa chỉ cao của BUS địa chỉ 16 bit cho các thiết kế có nhiều hơn 256Byte bộ nhớ dữ liệu ngoài. - PORT 3 : Nằm trên các chân 10 đến 17 có 2 công dụng. một là chức năng xuất/nhập bình thường còn khi không hoạt động xuất nhập các chân của PORT 3 có nhiều chức năng riêng . Cụ thể các chức năng của các chân ở PORT 3 như sau : Bit Tên Địa chỉ Bit Chức năng P 3.0 RxD B0H Nhận dữ liệu của Port nối tiếp P 3.1 TxD B1H Phát dữ liệu của Port nối tiếp. P3.2 INT 0 B2H Ngõ vào ngắt ngoài 0 P 3.3 INT 1 B3H Ngõ vào ngắt ngoài 1 P 3.4 T 0 B4H Ngõ vào của bộ định thời/đếm 0. P 3.5 T 1 B5H Ngõ vào của bộ định thời/đếm 1 P 3.6 WR B6H Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài. P 3.7 RD B7H Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài. Bảng 2.1: Các chức năng của PORT 3 Hoàng Quang Lý -12-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp - Chân cho phép bộ nhớ chương trình PSEN 8051 Cung cấp cho ta 4 tín hiệu điều khiển BUS. Tín hiệu cho phép bộ nhớ chương trình PSEN (Program Store Enable) là tín hiệu xuất trên chân 29. Đây là tín hiệu điều khiển cho phép ta truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài. Chân này thường được nối với chân cho phép xuất OE ( Output Enable) của EPROM hoặc ROM để cho phép đọc các Byte lệnh. Tín hiệu PSEN ở mức Logic 0 trong suất thời gian tìm nạp lệnh, các mã nhị phân của chương trình hay mã thao tác (Opcode) được đọc từ EPROM qua BUS dữ liệu và được chốt vào thanh ghi IR của 8051 để được giải mã. Khi thực thi một chương trình chứa ở ROM nội PSEN được duy trì ở mức Logic tích cực 1. - Chân cho phép chốt địa chỉ ALE. Chân này nằm trên chân 30 của 8051 là chân xuất tín hiệu cho phép chốt địa chỉ ALE (Address Latch Enable) để giải đa hợp. Bus dữ liệu và Bus địa chỉ. Khi Port 0 được sử dụng làm Bus địa chỉ/dữ liệu đa hợp chân ALE xuất tín hiệu để chôt địa chỉ ( Byte thấp của địa chỉ 16bit) vào một thanh ghi ngoài trong suốt 1/2 đầu chu kỳ bộ nhớ. Sau khi điều này đã được thực hiện các chân của Port 0 sẽ xuất nhập dữ liệu hợp lệ trong suốt 1/2 thứ 2 của chu kỳ bộ nhớ. Tín hiệu ALE có tần số bằng 1/6 tần số của mạch dao động bên trong vi điều khiển và có thể được dùng làm xung Clock cho phần còn lại của hệ thống. Nếu mạch dao động có tần số 12MHz, tín hiệu ALE có tần số 2MHz. Ngoại lệ duy nhất là trong thời gian thực thi lệnh MOVX, một xung ALE sẽ bị bỏ qua. Chân ALE còn được dùng để nhận xung ngõ vào lập Hoàng Quang Lý -13-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp trình cho EPROM trên CHIP đối với các phiên bản của 8051 có EPROM này. - Chân truy xuất ngoài EA. Ngõ vào này ở chân 31 có thể được nối với nguồn +5V (Logic 1) hoặc GND (Logic 0). Nếu chân này nối lên 5V , 8051/8052 thực thi chương trình trong ROM nội( chương trình nhỏ hơn 4K/8K). Nếu chân này nối với GND( và chân PSEN cũng ở mức Logic 0), chương trình cần thực thi chứa ở bộ nhớ ngoài. Đối với 8031/8032 chân EA phải ở mức Logic 0 vì chúng không có bộ nhớ chương trình trên CHIP. Nếu chân EA ở mức Logic 0 đối với 8051/8052, ROM nội bên trong CHIP được vô hiệu hoá và chương trình cần thực thi chứa ở EPROM bên ngoài. Các phiên bản EPROM của 8051 còn sử dụng chân EA làm chân nhận điện áp cấp nguồn 21VPP cho việc lập trình EPROM nội ( Nạp EPROM). - Chân RESET ( RST). Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào xoá chính (Master reset) của 8051 dùng để thiết lập lại trạng thái ban đầu cho hệ thống hay còn gọi tắt là Reset hệ thống. Khi ngõ vào này được treo ở mức Logic 1 tối thiểu hai chu kỳ máy , các thanh ghi bên trong của 8051 được nạp các giá trị thích hợp cho việc khởi động lại hệ thống. - Các chân thạch anh XTAL 1 và XTAL 2. Nằm trên chân 18 và 19 của CHIP, 2 chân này được dùng để nối với thạch anh ngoài nhằm tái tạo dao động và xác định tần số làm việc cho mạch dao động ở bên trong CHIP. Kết hợp với thạch anh có thêm 2 tụ gốm Hoàng Quang Lý -14-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp để ổn định tần số dao động. Tần số danh định của thạch anh là 12MHz cho hầu hết các CHIP của họ MCS - 51. IC 1 8051 Oscillator 18 19 X1 C1 12MHz C2 30pF 30pF Hình 2.3: Mạch dao động Thạch Anh XTAL 1 và XTAL 2 Hoặc ta cũng có thể dùng một nguồn xung CLOCK TTL để tạo dao động cho 8051 như mạch sau : IC 1 TTL 8051 18 Oscillator Oscillator 19 74LS04 Hình 2.4: Mạch dao động 4. Cấu trúc của PORT In/Out. Hoàng Quang Lý -15-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp - Sơ đồ cấu trúc bên trong của chân PORT xuất/nhập như sau : 8051 Internal bus VDD Read Interrnal Read latch Pull-up pin Porrt pin D Q Port Write Latch to Latch Hình 2.5: Cấu trúc của PORT In/Out Việc ghi đến 1 chân của Port sẽ nạp dư liệu vào bộ chốt của Port, ngõ ra Q của bộ chốt điều khiển một Transistor trường và Transistor này nối với chân của Port. Khả năng phân chia đầu ra (Fan - out) của các Port 1, 2 và 3 là 4 tải vi mạch TTL loại Schottky công suất thấp (LS) còn của Port 0 là 8 tải loại LS. Lưu ý là điện trở kéo lên (Pull Up) không có ở Port 0 ( trừ khi port này làm nhiệm vụ của Port địa chỉ dữ liệu đa hợp) Do vậy phải nối thêm một điện trở kéo lên bên ngoài cho Port 0. Giá trị điện trở này phụ thuộc vào đặc tính ngõ vào của thành phần ghép nối với chân của Port. Ở đây ta thấy có 2 khả năng " Đọc bộ chốt" và "Đọc chân port". Các lệnh yêu cầu thao tác đọc - sửa - ghi, đọc bộ chốt để tránh nhầm mức điện áp do sự hiểu nhầm điện áp do sự kiện dòng tải tăng. Các lệnh nhập một Bit của Port, đọc chân port. Trong trường hợp này bộ chốt của port phải chứa 1 nếu không FET sẽ được kích bão hoà và điều này kéo ngõ ra xuống mức thấp. Việc Reset hệ thống sẽ set tất cả các bộ chốt port. Do vậy các chân port có thể được dùng làm các ngõ nhập mà không cần phải SET các bộ chốt port một cách tường minh. Tuy nhiên nếu một bộ chốt port bị xoá (như CLR Hoàng Quang Lý -16-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp P1.5). Chân Port không thể làm nhiệm vụ tiếp theo là ngõ nhập trừ khi trước tiên ta phải SET bộ chốt ( như SETB P1.5). 5. Tổ chức bộ nhớ §Þa §Þa chØ §Þa chØ Bit chØ §Þa chØ Bit Byte ( Bit Address ) Byte ( Bit Address ) 7F FF F0 EF EE ED EC EB EA E9 E8 B Vïng RAM ®a dông (General Purpose RAM) E0 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0 ACC 80 Byte 80 30 D0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 PSW 2F 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78 2E 77 76 75 74 73 72 71 70 B8 BF BE BD BC BB BA B9 B8 IP 2D 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68 2C 67 66 65 64 63 62 61 60 B0 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 P3 2B 5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58 2A 56 56 55 54 53 52 51 50 A8 AF AE AD AC AB AA A9 A8 IE 29 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48 A0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 P2 28 47 46 45 44 43 42 41 40 27 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38 99 Not bit addressable SBUF 26 37 36 35 34 33 32 31 30 98 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98 SCON 25 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 24 27 26 25 24 23 22 21 20 90 97 96 95 94 83 92 91 90 P1 Bit addressable locations addressable Bit 23 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18 22 17 16 15 14 13 12 11 10 8D Not bit addressable TH1 21 0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08 8C Not bit addressable TH0 20 07 06 05 04 03 02 01 00 8B Not bit addressable TL1 1F 8A Not bit addressable TL0 BANK 3 8 89 Not bit addressable TMOD 18 88 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88 TCON 17 8 87 Not bit addressable PCON 10 BANK 2 0F 83 Not bit addressable DPH 32 Byte 32 BANK 1 8 08 82 Not bit addressable DPL 07 Defauk register 81 Not bit addressable SP 00 Bank for R0 - R7 8 80 87 86 85 84 83 82 81 80 P0 RAM Thanh ghi chøc (CÊu tróc RAM néi) n¨ng ®Æc biÖt Hoàng Quang Lý -17-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hình 2.6: Tổ chức bộ nhớ RAM Bộ nhớ bên trong 89C51 bao gồm ROM và RAM. RAM bao gồm nhiều thành phần : Phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ địa chỉ hóa từng bit, các thanh ghi (BANK) và các thanh ghi chức năng đặc biệt ( Special Funtion Registers). AT89C50 có bộ nhớ theo cấu trúc : Có những vùng nhớ riêng biệt cho chương trình và dữ liệu. Chương trình và dữ liệu có thể chứa bên trong AT89C51 nhưng AT89C51 vẫn có thể kết nối với 64K Byte bộ nhớ chương trình và 64KByte bộ nhớ dữ liệu mở rộng. RAM bên trong AT89C51 được phân chia như sau : - Các thanh ghi có địa chỉ từ 00H đến 1FH - RAM địa chỉ hóa từng bit có địa chỉ từ 20H đến 2FH. - RAM đa dụng từ 30H đến 7FH. - Các thanh ghi chức năng đặc biệt từ 80H đến FFH. - RAM đa dụng Mọi địa chỉ trong vùng RAM đa dụng đều có thể được truy xuất tự do dùng kiểu địa chỉ trực tiếp hay gián tiếp. Hoặc truy xuất dùng cách địa chỉ gián tiếp qua R0 hay R1. - RAM có thể truy xuất từng bit. AT89C51 chứa 210 bit được địa chỉ hoá từng bit, trong đó 128 bit chứa ở các địa chỉ từ 20H đến 2FH, các bit còn lại chứa trong nhóm thanh ghi chức năng đặc biệt. Hoàng Quang Lý -18-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Ý tưởng truy xuất từng bit bằng phần mềm là một đặc tính mạnh của vi điều khiển nói chung. Các bit có thể được đặt, xoá, nhân, cộng với 1 lệnh đơn. Ngoài ra các Port cũng có thể truy xuất được từng bit làm đơn giản phần mềm xuất nhập từng bit. - Các thanh ghi (BANK). Bộ lệnh AT89C51 hỗ trợ 8 thanh ghi có tên là từ R0 đến R7 và theo mặc định ( sau khi RESET hệ thống ), các thanh ghi này ở các địa chỉ 00H đến 07F. Lệnh sau đây sẽ đọc nội dung ở địa chỉ 05H vào thanh ghi tích luỹ. MOV A,R5 Đây là lệnh 1Byte dùng địa chỉ thanh ghi. Tuy nhiên có thể thi hành bằng lệnh 2Byte dùng địa chỉ trực tiếp nằm trong Byte rhứ 2 : MOV A,05H Lệnh dùng các thanh ghi R0 đến R7 thì sẽ ngắn hơn và nhanh hơn nhiều so với lệnh tương ứng dùng địa chỉ trực tiếp. Thanh ghi tích cực bằng cách thay đổi các bit trong thanh ghi trạng thái chương trình (PSW) Giả sử băng thanh ghi thứ 3 đang được truy xuất, lệnh sau đây sẽ di chuyển nội dung của thanh ghi A vào ô nhớ có địa chỉ 18H MOV R0,A - Các thanh ghi có chức năng đặc biệt. AT89C51 có 21 thanh ghi chức năng đặc biệt ( SFR : Special Function Register) ở vùng trên của RAM nội từ địa chỉ 80H đến FFH. Tất cả 128 địa chỉ từ 80H đến FFH không được định nghĩa, chỉ có 21 thanh ghi chức năng năng đặc biệt được định nghĩa sẵn các địa chỉ. Hoàng Quang Lý -19-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp - Thanh ghi trạng thái chương trình. Thanh ghi trạng thái chương trình PSW (Program Status Word) ở địa chỉ D0H chứa các bit trạng thái như bảng sau : BIT KÝ HIỆU ĐỊA CHỈ Ý NGHĨA PSW .7 CY D7H Cờ nhớ. PSW .6 AC D6H Cờ nhớ phụ. PSW .5 F0 D5H Cờ 0. PSW .4 RS1 D4H Bit 1 chọn Bank thanh ghi. Bit 0 chọn Bank thanh ghi. 00 = Bank 0 : Địa chỉ 00H - 07H. PSW .3 RS0 D3H 01 = Bank 1 : Địa chỉ 08H - 0FH. 10 = Bank 2 : Địa chỉ 10H - 17H, 11 = Bank 3 : Địa chỉ 18H - 1FH PSW .2 0V D2H Cờ tràn. PSW .1 _ D1H Dự trữ. PSW .0 P D0H Cờ Parity chẵn lẻ. Bảng 2.2: Bảng Thanh ghi trạng thái chương trình + Cờ nhớ : C = 1 Nếu phép toán cộng có tràn hoặc phép toán trừ có mượn và ngược lại C = 0. Nếu thanh ghi A có giá trị FF thì lệnh sau : ADD A,#1 . Phép cộng này có tràn nên bit C = 1 và kết quả trong thanh ghi A = 00H. Cờ nhớ có thể xem là thanh ghi 1 bit cho các luận lý thi hành trên bit ANL C,25H Hoàng Quang Lý -20-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp + Cờ nhớ phụ : Khi cộng các số BCD, cờ nhớ phụ AC = 1. Nếu kết quả 4 bit thấp trong khoảng 0AH đến 0FH, ngược lại AC = 0. + Cờ 0 : Cờ 0 là cờ đa dụng dành cho các ứng dụng của người dùng. + Các bit chọn Bank thanh ghi truy xuất : Các bit chọn Bank thanh ghi (RS0 và RS1) xác định Bank thanh ghi được truy xuất. Chúng được xoá sau khi RESET hệ thống và được thay đổi bằng phần mềm nếu cần. Lệnh sau cho phép Bank thanh ghi 3 và di chuyển nội dung của thanh ghi R7 (địa chỉ byte 1Fh) vào thanh ghi A : SETB RS1 SETB RS0 MOV A,R7 - Thanh ghi B. Thanh ghi B ở địa chỉ F0H được dùng cùng với thanh ghi tích luỹ A cho các phép toán nhân và chia. Lệnh MUL AB sẽ nhân các giá trụ không dấu 8bit trong A và B rồi trả kết quả về 16bit trong A (Byte thấp) và B (Byte cao). Lệnh DIV AB sẽ chia A cho B rồi trả kết quả nguyên trong A và phần dư trong B. Thanh ghi cũng có thể xem như thanh ghi đệm đa dụng. - Con trỏ ngăn xếp. Con trỏ ngăn xếp SP là một thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 18H. Nó chứa địa chỉ của Byte dữ liệu hiện hành trên đỉnh của ngăn xếp. Các lệnh trên ngăn xếp bao gồm các lệnh cất dữ liệu vào ngăn xếp và lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp Lệnh cất dữ liệu vào ngăn xếp sẽ làm tăng SP trước khi ghi dữ liệu và lệnh lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp. Lệnh cất dữ liệu vào ngăn xếp sẽ làm giảm SP. Ngăn xếp của 89C51 được cất giữ trong RAM nội và giới hạn các Hoàng Quang Lý -21-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp địa chỉ có thể truy xuất bằng các địa chỉ gián tiếp, chúng là 128Byte đầu của AT89C51. Để khởi động SP với ngăn xếp bắt đầu tại địa chỉ 60H, ta dùng lệnh sau : MOV SP,#5FH Nếu không dùng lệnh khởi động SP hoặc khi RESET lại AT89C51 thì SP sẽ bắt đầu tại địa chỉ mặc định là 07H và dữ liệu đầu tiên sẽ được cất vào ô nhớ ngăn xếp có địa chỉ là 08H. Ngăn xếp được truy xuất trực tiếp bằng các lệnh PUSH và POP để lưu trữ tạm thời và lấy lại dữ liệu hoặc truy xuất ngầm bằng lệnh gọi chương trình con ACALL, LCALL và các lệnh trở về RET, RETI để lưu trữ giá trị của bộ đếm chương trình khi bắt đầu thực hiện chương trình con và lấy lại khi kết thúc chương trình con. - Con trỏ dữ liệu DPRT ( Data Pointer). Con trỏ DPTR được dùng để truy xuất bộ nhớ ngoài, DPTR là một thanh ghi 16bit ở địa chỉ 28H (DPL , Byte thấp) và 83H ( DPH , Byte cao). Ba lệnh sau sẽ ghi 55H vào RAM ngoài ở địa chỉ 1000H MOV A,#55H MOV DPTR,#1000H MOVX @DPTR,A Lệnh đầu tiên sử dụng kiểu định địa chỉ tức thời để nạp hằng dữ liệu 55H vào thanh ghi chứa A. Lệnh thứ 2 cũng sử dụng kiểu định địa chỉ tức thời, nạp hằng địa chỉ 16bit 1000H cho con trỏ dữ liệu DPTR. Lệnh thứ 3 sử dụng kiểu định địa chỉ gián tiếp di chuyển giá trị 55H chứa trong A đến RAM ngoài tại địc chỉ chứa trong DPTR (1000H). - Các thanh ghi PORT. Hoàng Quang Lý -22-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Các Port xuất nhập của 89C51 bao gồm Port 0 tại địa chỉ 80H, Port 1 tại địa chỉ 90H, Port 2 tại địa chỉ A0H và Port 3 tại địa chỉ B0H. các Port 0,2,3 không được dùng để xuất nhập nếu sử dụng thêm bộ nhớ ngoài hoặc nếu có một số đặc tính đặc biệt của 89C51 được sử dụng ( như là ngắt, Port nối tiếp ).P1.2 đến P1.7, ngược lại, luôn luôn là các đường xuất nhập đa mục đích hợp lệ. Tất cả các Port đều được định địa chỉ từng bit nhằm cung cấp các khả năng giao tiếp mạnh. Thí dụ ta có một động cơ một cuộn dây và một mạch kích dùng Transistor nối tới bit 7 của Port 1, động cơ có thể ngưng hay chạy chỉ nhờ vào +B +5V §éng 8051 Internal bus c¬ VDD Read Interrnal Read latch Pull-up pin Porrt pin 1.7 D Q Port Write Latch to Latch Hinh 2.7: Một lệnh đơn của 8051. SETB P1.7 sẽ làm động cơ chạy và lệnh CLR P1.7 làm động cơ ngưng. Hoàng Quang Lý -23-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Các lệnh trên sử dụng toán tử (dot) để định chỉ 1 bit trong 1Byte cho phép định địa chỉ từng bit. Trình dịch hợp ngữ thực hiện biến đổi dạng ký hiệu thành địa chỉ thực tế nghĩa là 2 lệnh sau sẽ tương đương CLR P.17 tương đương với lệnh CLR 97H. - Các thanh ghi định thời (Timer) AT89C51 chưa 2 bộ định thời 2 bộ định thời/ đếm 16bit được dùng cho việc định thời hoặc đếm sự kiện. Timer 0 ở địa chỉ 8AH (TL0 : Byte thấp) và 8CH (TH0 : Byte cao). Timer 1 ở địa chỉ 8BH (TL0 : Byte thấp) và 8DH ( TH1 : Byte cao). Việc khởi động Timer được SET bởi TIMER Mode (TMOD) ở địa chỉ 89H và thanh ghi điều khiển Timer (TCON) ở địa chỉ 88H, chỉ có TCON được địa chỉ hoá từng bit. - Các thanh ghi nối tiếp. AT89C51 chứa một Port nối tiếp dành cho việc trao đổi thông tin với các thiết bị nối tiếp như máy tính, Modem hoặc giao tiếp nối tiếp với các IC khác. Một thanh ghi gọi là bộ đệm dữ liệu nối tiếp (SBUF) ở địa chỉ 99H sẽ giữ cả 2 dữ liệu truyền và dữ liệu nhận. Khi truyền dữ liệu thì ghi lên SBUF, khi nhận dữ liệu thì đọc SBUF. Các mode vận hành khác nhau được lập trình ghi điều khiển port nối tiếp SCON ở địa chỉ 98H. - Các thanh ghi ngắt. Thực tế ở 8051 chỉ có 5 ngắt dành cho người dùng, song nhiều tài liệu kỹ thuật của các nhà sản xuất vẫn nói rằng có 6 ngắt vì họ tính cả lệnh reset bố trí sáu ngắt của 8051 như sau: -Reset: khi chân reset được kích hoạt thì 8051 nhảy về địa chỉ 0000 Hoàng Quang Lý -24-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp -Hai ngắt dành cho bộ định thời time 0 và time 1, đia chỉ ở bảng vector ngắt của hai ngắt này tương ứng với time 0 và time 1 là 000B4 và 001B4 Hai ngắt phần cứng dành cho các thiết bị bên ngoài nối tới chân 12 (P3.2) và 13 (P3.2) của cổng P3 là INTO và INT1 tương ứng. Các ngắt ngoài cũng còn được gọi là EX1 và EX2. Vị trí nhớ trong bảng vector ngắt của hai ngắt INT0 và INT1 này là 0003H và 0013H Truyền thông nối tiếp có một ngắt cho cả thu lẫn phát, địa chỉ nủa ngắt này trong bảng vector ngắt 0023H Bảng vector ngắt của 8051 Ngắt Đỉa chỉ ROM (Hexa) Chân RESET 0000 9 Ngắt phần cứng ngoài (INTO) 0003 12 (P3 : 2) Ngắt bọ timer 0 (TFO) 0008 Ngắt phần cứng ngoài 1 (INT1) 0013 12 (P3 : 3) Ngắt bộ timer 1 (TF1) 0018 Ngắt COM nối tiếp (R1 và T1) 0023 ORG 0 ; Địa chỉ bắt đầu của ROM khi khơi động lại LJMP MAIN ;bỏ qua bảng vector ngắt ; Chương trình khởi động lại ORG30H MAIN: . END Bảng 2.3: Bảng vector ngắt của 8051 - Cho phét ngắt và cấm ngắt Hoàng Quang Lý -25-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Khi reset thì tất cả mọi ngắt bị cấm, có nghĩa là không có ngắt nào được bộ vi điều khiển đáp ứng nếu chúng được kích hoạt. các ngắt phải được cho phép bằng phần mềm để bộ vi điều khiển có thể đáp ứng được. Có một thanh ghi được gọi là cho phép ngắt IE (Interrup Enable), chịu trách nhiệm về việc cho phép ngắt và cấm các ngắt IE là thanh ghi có thể định địa chỉ bit. Thanh ghi cho phét ngắt IE D7 D0 EA ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 EA IE.7 Nếu EA=0 thì không ngắt nào được báo nhận Nếu EA=1 thì từng nguồn ngắt sẽ được mở hoặc cấm bằng cách bật hoặc xóa bit cho phét tương ứng IE.6 Dự phòng cho tương lại ET2 IE.5 Cho phép hoặc cấm ngắt chàn hoặc thu của timer 2 (89C52) ES IE.4 Cho phép hoặc cấm cổng nối tiếp ET1 IE.3 Cho phép hoặc cấm ngắt tràn của time 1 EX1 IE.2 Cho phép hoặc cấm ngắt ngoài 1 ET0 IE.1 Cho phép hoặc cấm ngắt tràn của time 0 EX0 IE.0 Cho phép hoặc cấm ngắt ngoài 0 * Các bit này có thể dùng ở các bộ vi điều khiển có đặc tính mới trong tương lai Bảng 2.4: Thanh ghi cho phét ngắt IE - Các bước thực hiện khi cho phép một ngắt • Để cho phép 1 ngắt, trình tự thực hiện các bước như sau • bit D7 của thanh ghi IE là EA phải được bật lên cao cho phép các bit còn lại của thanh ghi có hiệu lực. Hoàng Quang Lý -26-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp • Nếu EA=1 thì tất cả mọi ngắt đều được phép và sẽ được đáp ứng nếu các bit tương ứng của các ngắt này trong IE có mức cao. • Nếu EA=0 thì không có ngắt nào được đáp ứng cho dù bit tương ứng trong IE có giá trị cao. - Thanh ghi điều khiển công suất. Thanh ghi điều khiển công suất (PCON) ở địa chỉ 87H chứa các bit điều khiển. - Tín hiệu RESET. AT89C51 có ngõ vào RESET (RST) tác động ở mức cao trong khoảng thời gian 2 chu kỳ sau đó xuống mức thấp để AT89C51 bắt đầu làm việc. RST có thể kích tay bằng một phím nhấn thường mở. sơ đồ mạch RESET như hình sau: Thanh ghi quan trọng nhất là thanh ghi bộ đếm chương trình PC được RESET tại địa chỉ 0000H. Nội dung của RAM trong chíp không bị thay đổi bởi tác động của ngõ vào RESET. RESET + 5V INTEL C1 89C51 10/16 9 RST R2 100Ω R1 10KΩ Hình 2.8: Mạch RESET Hoàng Quang Lý -27-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Bảng giá trị của các thanh ghi sau khi RESET hệ thống : THANH GHI NỘI DUNG Bộ đếm chương trình 0000H Thanh chứa A 00H Thanh ghi B 00H PSW 00H SP 07H DPTR 0000H Port 0 – 3 xxx00000B xx000000B IP 0xx00000B Các thanh ghi định 00H SCON 00H SBUF 00H PCON (HMOS) 0xxxxxxxB PCON (CMOS) 0xxx0000B Bảng 2.5: Bảng giá trị của các thanh ghi sau khi RESET hệ thống 6. Hoạt Động Của Thanh Ghi TIME AT89C51 có hai timer 16 bit, mỗi timer có bốn cách làm việc. Người ta sử dụng các timer để: • Định khoảng thời gian • Đếm sự kiện Hoàng Quang Lý -28-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp • Tạo tốc độ baud port nối tiếp trong 89C51. Trong các ứng dụng định khoảng time, người ta lập trình timer ở những khoảng đều đặn và đặt cờ tràn timer. Cờ được dùng để đồng bộ hóa chương trình để thực hiện một tác động như kiểm tra trạng thái của các ngõ vào hoặc gửi sự kiện ra các ngõ ra. Các ứng dụng khác có thể sử dụng việc tạo xung nhịp đều đặn của timer để đo thời gian trôi qua giữa hai sự kiện (Vi dụ đo độ rộng xung). Truy xuất các timer của AT89C51 dùng sáu thanh ghi chức năng đặc biệt cho trong bảng sau: SFR Mục đích Địa chỉ Địa chỉ hóa từng bit TCON Điều khiểm timer 88H Có TMOD Chế độ timer 89H Không TLO Byte thấp của Timer 0 90H Không TL1 Byte thấp của Timer 1 91H Không TH0 Byte cao của Timer 0 92H Không TH1 Byte cao của Timer 1 93H Không Các Thanh nghi chức năng của timer trong 8031 Bảng 2.6: Các Thanh nghi chức năng của timer trong 8031 Thanh Ghi Chế Độ Timer (TMOD): Cả hai bộ định thời timer 0 và timer 1 đều dùng chung một thanh nghi được gọi là TMOD để thiết lập các chế độ làm việc khác nhau của bộ định thời. Thanh ghi TMOD là thanh nghi 8 bít gồm có 4 bít dành cho bộ timer0 và 4 bít dành cho timer 1. Trong đó hai bít thấp của chúng dung để Hoàng Quang Lý -29-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp thiết lập chế độ của bộ định thời, còn 2 bít cao dùng để xác định phép toán. Dưới đây chung ta sẽ tìm hiểu về các phét toán. Bít Tên Timer Mô tả 7 Gate 1 Bít mở cổng = 0, Set TRx 6 C/T 1 Bít chọn chế độ Count/ Timer 1=bộ đếm sự kiện 0 = Bộ định khoảng thời gian 5 M1 1 Bít 1 của chế độ mode 4 M0 0 Bít 0 của chế độ mode 3 GATE 0 Bít mở cổng = 0, Set TRx 2 C/T 0 Bít chọn chế độ Count/ Timer 1 M1 0 Bít 1 của chế độ mode 0 M0 0 Bít 0 của chế độ mode Tóm tắt thanh nghi chức năng TMOD Bảng 2.7: Tóm tắt thanh nghi chức năng TMOD Hoàng Quang Lý -30-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Thanh Ghi Điều Khiển Timer (TCON) Thanh nghi TCON chứa các bít trạng thái và các bít điều khiển cho timer 1, timer 0. Bít Ký Địa chỉ Mô tả hiệu TCON 7 TF1 8FH Cơ bản tràn timer 1. Đặt bởi phần cứng khi được xóa bở phần mềm, hoặc phần cứng khi ử lý chỉ đến chương trình phục vụ ngắt TCON 6 TR1 8EH Bít điều khiển timer 1 chạy đặt xóa bằng mềm để cho timể chạy ngừng TCON 5 TF0 8DH Cờ báo tràn timer 0 TCON 4 TR0 8CH Bít điều khiển timer 0 chạy TCON 3 IE1 8BH Cớ cạnh ngắt 1 bên ngoài. Đặt bởi phần khi phát hiện một cạnh xuống ở INT1 xóa phần mềm hoạc phần cứng khi CPU chỉ đến ng trình phục vụ ngắt TCON 2 IT1 8AH Cờ kiểu ngắt 1 bên ngoài. đặt xóa bằng mềm để ngắt ngoài tich cực cạnh xuống thấp Hoàng Quang Lý -31-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp TCON 1 IE0 89H Cờ cạnh ngắt 0 bên ngoài TCON 0 IT0 88H Cờ cạnh ngắt 0 bên ngoài Bảng 2.8: Các thanh nghi chức năng của timer trong 8031 Chúng ta đã biết công dụng của các cờ TR0 và TR1 để bật/tắt các bộ định thời. Các bít này thuộc thanh ghi điều khiển bộ định thời TCON (Time Control). Đây là thanh ghi 8 bít như bảng trên giời thiệu, bốn bít cao dùng để lưu các TF, TR cho cả timer 0 và time 1. Còn bốn bít thấp được thiết lập dành cho điều khiển bít ngắt. Cũng cần lưu ý rằng thanh ghi TCON là thanh nghi có thể định địa chỉ bít được lên hoàn toàn có thể thay các lệnh như “SETB TR1” và “CLR TR1” bằng các lệnh tương ứng như “SET TCON.6” và CLR TCON.6”, xem bảng sau. SETB TR0 = SETB TCON.4 SETB TR0 = CLR TCON.4 Đôi vơi timer 0 SETB TF0 = SETB TCON.5 CLR TF0 = CLR TCON.5 SETB TR1 = SETB TCON.6 CLR TR1 = CLR TCON.6 Đôi với Timer 1 SETB TF1 = SETB TCON.7 CLR TF1 = CLR TCON.7 Bảng 2.9: Các lệnh tương ứng đối với thanh ghi điều khiển bộ định thời Khởi Động Và Truy Xuất Thanh Ghi Timer Thông thường các thanh ghi được khởi động một lần đầu ở chương trinh để đặt ở chế độ làm việc đúng. Sau đó trong thân chương trình, các thanh ghi Hoàng Quang Lý -32-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp timer được cho chạy, dừng các bít được kiểm tra và xóa, các thanh ghi timer được đọc và cập nhật theo dõi hỏi các ứng dụng. TMOD là thanh ghi thứ nhất được khởi động vì nó đặt chế độ hoạt động. Ví dụ, các lệnh sau khởi động timer 1 như timer 16 bít (Chế độ 1) có xung nhịp từ bộ dao động trên chíp cho việc định khoảng thời gian. MOV TMOD, #1B Lệnh này sẽ đặt M1 = 1 và M0 = 0 cho chế độ 1, C/T=0 và Gate = 0 cho xung nhịp nội và xóa các bít chế độ Timer 0. Dĩ nhiên, timer không thật sự bắt đầu định thời cho đến khi bít điều khiển chạy TR1 được đặt lên 1. Nếu cần số đếm ban đầu, các thanh ghi TL1/TH1 cũng phải được khởi động, một khoảng 100µm có thể được khởi động bằng các khơi động giá trị cho TH1/TL1 là FF9CH MOV TL1 , #9CH MOV TH1 , #0FFH Rồi timer được cho chạy bằng cách đặt bít điều khiển chạy như sau: SETB TR1 Cờ báo tràn được tự động đặt lên một sau 100µm. Phần mềm có thể đời trong 100µm bằng cách dùng lệnh rẽ nhánh có điều kiện nhẩy đến chính nó trong khi cờ bào tràn chưa được lên 1: WAIT: JNB TF1, WAIT Khi timer tràn, cần dừng timer và xóa cờ báo tràn trong phần mềm. CLR TR1 CLR TF1 7. Bộ Đếm Chương Trình Và Không Gian ROM Của 8051 Hoàng Quang Lý -33-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Một thanh ghi quan trọng khác của 8051 là bộ đếm chương trình. Bộ đếm chương trình có nhiệm vụ trỏ đến địa chỉ của lệnh kế tiếp cần được thực hiện. mỗi khi CPU nhận mã lệnh từ bộ nhớ ROM, thì bộ đếm chương trình tăng lên để trỏ đến lệnh kế tiếp. Bộ đếm chương trình 8051 rộng 16bít, điều đó có nghĩa là, 8051 có thể truy cập được địa chỉ chương trình từ 0000 đến FFFFH, tổng cộng là 64Kb. Tuy nhiên không phải thành viên nào của 8051 cũng có đủ 64Kb ROM/Chíp. Vấn đề tiếp theo là, khi 8051 được bật nguồn thì địa chỉ khởi đầu được bắt đầu từ đâu? Địa chỉ bắt đầu khi 8051 được bật nguồn Mỗi họ vi điều khiển khi được bật nguồn đều được bắt đầu từ những địa chỉ khác nhau. Đối với 8051 địa chỉ bắt đầu từ 0000. Bật nguồn có nghĩa là cấp điện áp Vcc đến chân reset, nói cách khác khi 8051 được cấp nguồn, thì bộ đếm chương trình có giá trị 0000. điều naỳ có nghĩa nó sẽ thực hiện mã lệnh đầu tiên được lưu ở ROM 0000. Tại sao lại ở vị trí này của bộ nhớ ROM? Đó là nhờ chỉ dẫn ORG ở chương trình nguồn. Dưới đây là toàn bộ trình tự hoạt động của bộ đếm chương trình trong quá trình nhận và thực thi một chương trình mẫu. Mã Chương trinh Ở ROM Để hiểu rõ hơn về bộ đếm chương trình, ta sẽ xem xét hoạt động của bộ đếm chương trình mỗi khi nhận và thực hiện lệnh. Ta khảo sát một tệp liệt kê của chương trình mẫu được lưu ở ROM. Như có thể thấy mã lệnh và toán hạng của từng lệnh được liệt kể ở bên trái của tệp liệt kê. Địa chỉ ROM Ngôn Ngữ Máy Hợp Ngữ 00000 7D25 MOV R5, #25H 00000 7F34 MOV R7, #34H 00002 7400 MOV A,#0 Hoàng Quang Lý -34-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp 00004 2D ADD A, R5 00006 2F ADD A, R7 00008 2412 ADD A, #12H 0000A 80EF HERE: SUMP HERE Sau khi chương trình được nạp vào ROM của họ 8051, như AT89C51 thì mã lệnh và toán hạng được đặt luôn bắt đầu từ địa chỉ 0000. Nội dung ROM của chương trinh trên Địa Chỉ Mã lệnh được giới thiệu ở bảng sau. Tại địa chỉ 0000 có 0000 7D mã 7D là mà lệnh chuyển một giá trị vào thanh 0001 25 ghi R5, còn địa chỉ 0001, chứa toán hạng (Giá trị 0002 7F 250000) Cần được chuyển vào R5. Do vậy lệnh 0003 34 “MOV R5 #25H” có mã lệnh là “7D25” trong 0004 74 đó 7D là mã lệnh còn 25 là toán hạng. Tương tự 0005 00 mã máy “7F 34” được ghi ở địa chỉ 0002 và 0003 biêu diễn mà lệnh và toán hạng của lệnh “MOV 0006 2D R7, #34H” cũng như vậy, mã máy “74 00” tại địa 0007 2F chỉ 0004 và 0005 là biểu diễn lệnh “MOV A, #0” 0008 24 ô nhớ 0006 có mã 2D là mã lệnh của “ADD A, R5”, còn ô nhớ 007 có nội dung 2F là mã lệnh 0009 12 của “ADD A, R7” mã lệnh của lệnh “ADD A, 000A 80 #12H” được đặt ở ô nhớ 0008 và toán hạng 12H 000B FE được đặt ở ô nhớ 0009. Ô nhớ 000A có mã lệnh của lệnh SJMP và địa chỉ đích của nó được đặt ở Bảng 2.11: Nội dung ROM ô nhớ 000B. Hoàng Quang Lý -35-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Trình Tự Thực Hiện Chương Trình Giả sử chương trình trên đã được ghi vào ROM của 8051 thì trình tự các bước hoạt động khi được cấp nguồn như sau: • Khi 8051 được bật nguồn bộ đếm chương trình PC có nội dung 0000 và bắt đầu • Nạp mã lệnh đầu tiên từ vị trí nhớ đầu tiên 0000 của ROM chương trình. Đối với chương trình nêu trên đó là mã 7D(Chuyển một toán hạng vào R5). Khi thực hiện • Mã lệnh CPU nhận giá trị 25 và chuyển vào R5. Đến đây việc thực hiện một lệnh được kết thúc. Sau đó bộ đếm chương trình được tăng lên để trỏ tới ô nhớ 0002 (PC = 0002), tại đây có chứa mã 7Flà mã của lệnh chuyển một toán hạng vào R7 “MOV R7” , Khi thực hiện mã lệnh 7F thì giá trị 34H được chuyển vào R7 sau đó PC được tăng lên 0004 • Ô nhớ 0004 chứa mã lệnh của lệnh “MOV A, #0”, lệnh này được thựchiện và sau đó PC được tăng lên 2 đơn vi: PC = 0006, lưy ý tất cả các lệnh nêu trên đều là các lệnh 2byte • Với PC= 0006, bộ đếm chương trình trỏ tới vị trí kế kiếplà : “ADD A, R5” Đây là lệnh 1 byte, sau khi thực hiện lệnh PC = 0007 • Ngăn nhớ 0007 chứa mã 2F là mã lệnh của “ADD A,R7” Đây là lệnh 1Byte sau khi thực hiện PC được tăng lên 0008 quá trình này cứ tiếp tục cho đến khi tất cả mọi lệnh đều được nhận và thực hiện. Do bộ đếm chương trình có ý nghĩa và có cách thức làm việc như vậy lên ở một số bộ vi xử lý, đặc biệt là dòng Intel X86, bộ đếm chương trình còn được gọi là con trỏ lệnh IP Bản Đồ Nhớ ROM của họ 8051 Hoàng Quang Lý -36-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Điểm cần chú ý là không có thành viên nào của họ 8051 có thể truy cập được trên 64kb mã lệnh, vì bộ đếm chương trình của 8051 là 16bit (Dải địa chỉ từ 0000 đến FFFFH) Điểm lưu ý số 2 là lệnh đâu tiên của Rom chương trình đều đặt ở 0000, còn lệnh cuối cùng phục thuộc vào dung lượng của ROM/Chíp của mỗi thành viên của họ 8051. Như vậy 8751 và AT98C51 với 4 kb ROM thì dải địa chỉ sẽ từ 0000 đến 0FFFH do đó, ngăn nhớ đầu tiên có địa chỉ 0000 và ngăn nhớ cuối cùng có địa chi 0FFFH Với 4k byte không gian nhớ ROM trên Chíp ta có 4096 byte bằng 1000H ở dạng Hexa (4*1024 = 4096D = 1000H). Bộ nhớ này được sắp xếp trong các ngăn nhớ từ 0000 đến 0FFFH. Lưy ý không luôn là ngăn nhớ đầu tiên. Với 32K byte nhớ ta có 32768 byte (32*1024 ). Chuyển 32768 về số hexa ta nhận được 8000H. 0FFF 1FFF 7FFF Hoàng Quang Lý -37-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hình 2.9: Dải địa chỉ của ROM trên Chip của một số thành viên họ 8051 Hoàng Quang Lý -38-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG III CÁC CHẾ ĐỘ ĐỊNH ĐỊA CHỈ CỦA 8051 CPU có thể truy cập dữ liệu theo nhiều cách khác nhau. Dữ liệu có thể ở trong một thanh ghi hoặc trong bộ nhớ hoặc được cho như một giá trị tức thời các cách truy cập dữ liệu khác nhau được gọi là các chế độ đánh địa chỉ. Phần này chúng ta bàn luận về các chế độ đánh địa chỉ của 8051 Các chế độ đánh địa chỉ khác nhau của bộ vi xử lý được xác định như nó được thiết kế và do vậy khi lập trình không thể đánh địa chỉ khác nhau là: 1. tức thời 2. Theo thanh ghi 3. Trực tiếp 4. gián tiếp qua thanh ghi 5. Theo chỉ số I .CÁC CHẾ ĐỘ ĐỊNH ĐỊA CHỈ TỨC THỜI VÀ THEO THANH GHI 1 Chế độ đánh địa chỉ tức thời Trong chế độ đánh địa chỉ này, toán hạng nguồn là một hằng số và như tên gọi, của nó thì khi một lệnh được hợp dịch toán hạng đi tức thi ngay sau mã lệnh. Lưu ý rằng trước dữ liệu tức thời phải được đặt dấu ‘’(#)’’ chế độ đánh địa chỉ này có thể được dùng để nạp thông tin vào bất kỳ thanh ghi nào kể cả thanh ghi con trỏ dữ liệu DPTR. DPTR là 16 bit nó cũng có thể được truy cập như 2 thanh ghi 8 bit DPH và DPL trong đó DPH là byte cao và DPL là byte thấp. 2. chế độ đánh địa chỉ theo thanh ghi: Chế độ đánh địa chỉ theo thanh ghi là sử dụng các thanh ghi để dữ liệu cần được thao tác các .ví dụ về đánh địa chỉ theo thanh ghi như sau: Hoàng Quang Lý -39-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Các thanh ghi nguồn và đích phải phù hợp về kích thước. Hay nói cách khác, nếu viết “ MOV DPTR, A” sẽ cho một lỗi vì nguồn là thanh ghi 8 bit và đích lại là thanh ghi 16 bit. Để ý rằng ta có thể chuyển dữ liệu giữa thanh ghi tích luỹ A và thanh ghi Rn (n từ 0 đến 7) nhưng việc chuyển dữ liệu giữa các thanh ghi Rn thì không được phép. Ví dụ, lệnh “MOV R4, R7” là không hợp lệ. Trong hai chế độ đánh địa chỉ đầu tiên, các toán hạng có thể hoặc ở bên trong thanh ghi hoặc được gắn liền với lệnh. Trong hầu hết các chương trình dữ liệu cần được xử lý thường ở trong một số ngăn của bộ nhớ RAM hoặc trong ROM .Rất nhiều cách để truy cập dữ liệu này mà phần tiếp theo sẽ xét đến. II. TRUY CẬP BỘ NHỚ SỬ DỤNG CÁC CHẾ ĐỘ ĐỊNH ĐỊA CHỈ KHÁC NHAU 1 Chế độ đánh địa chỉ trực tiếp. Như đã nói ở trong 8051 có 128 byte bộ nhớ RAM. Bộ nhớ RAM được gán các địa chỉ từ 00 đến FFH và được phân địachỉ như sau:. • Các ngăn nhớ từ 00 đến 1FH được gán cho các băng thanh ghi và ngăn xếp. • Các ngăn nhớ từ 20H đến 2FH được dành cho không gian đánh địa chỉ theo bit để lưu các dữ liệu 1 bit. • Các ngăn nhớ từ 30H đến 7FH là không gian để lưu dữ liệu có kích thước 1byte. Mặc dù toàn bộ byte của bộ nhớ RAM có thể được truy cập bằng chế độ đánh địa chỉ trực tiếp, nhưng chế độ này thường được sử dụng nhất để truy cập các ngăn nhớ RAM từ 30H đến 7FH. Đây là do một thực tế là các ngăn nhớ dành cho băng được truy cập bằng thanh ghi theo các tên gọi của Hoàng Quang Lý -40-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp chúng là R0 - R7 còn các ngăn nhớ khác của RAM thì không có tên như vậy. Trong chế độ đánh địa chỉ trực tiếp thì dữ liệu ở trong một ngăn nhớ RAM mà địa chỉ của nó được biết và địa chỉ này được cho như là một phần của lệnh. Khác với chế độ đánh địa chỉ tức thì mà toán hạng tự nó được cấp với lệnh dấu (#) là sự phân biệt giữa hai chế độ đánh địa chỉ. Như đã nói ở trước thì các ngăn nhớ trừ 0 đến 7 của RAM được cấp cho bằng 0 của các thanh ghi R0 - R7. Các thanh ghi này có thể được truy cập theo 2 cách như sau: MOV A, R4 MOVA, 4 Hai lệnh này giống nhau đều sao nội dung thanh ghi R4 vào A MOV A, 7; MOV A,R7 Hai lệnh này đều như nhau là sao nội dung R7 vào thanh ghi A Mặc dù sử dụng các tên R0 - R7 dễ hơn các địa chỉ bộ nhớ của chúng nhưng các ngăn nhớ 30H đến 7FH của RAM không thể được truy cập theo bất kỳ cách nào khác là theo địa chỉ của chúng vì chúng không có tên. 2 Các thanh ghi SFSR và các địa chỉ của chúng. Trong các thanh ghi được nói đến từ trước đến giờ ta thấy rằng các thanh ghi R0 - R7 là một phần trong 128 byte của bộ nhớ RAM. Vậy còn các thanh ghi A, B, PSW và DPTR là một bộ phận của nhóm các thanh ghi nhìn chung được gọi là các thanh ghi đặc biệt SFR (Special Funtion Register). Có rất nhiều thanh ghi với chức năng đặc biệt và chúng được sử dụng rất rộng rãi mà ta sẽ trình bày ở các chương sáu. Các thanh ghi FR có thể được truy cập theo tên của chúng (mà dễ hơn rất nhiều) hoặc theo các địa chỉ của chúng. Ví dụ địa chỉ của thanh ghi A là EOH và thanh ghi B là FOH những cặp lệnh có cùng ý nghĩa dưới đây: Hoàng Quang Lý -41-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp MOV 0E0H, #55H ; Nạp 55H vào thanh ghi A(A=55H) MOV A, #55H ; MOV 0F0H, #25H ; Nạp 25H vào thanh ghi B ( B = 25) MOV 3, #25H ; Bảng 3.1 dưới đây liệt kê các thanh ghi chức năng đặc biệt SFR của 8051 và các địa chỉ của chúng. Cần phải lưu ý đến hai điểm sau về các địa chỉ của SFR: • Các thanh ghi SFR có địa chỉ nằm giữa 80H và FFH các địa chỉ này ở trên 80H, vì các địa chỉ từ 00 đến 7FH là địa chỉ của bộ nhớ RAM bên trong 8051. • không phải tất cả mọi địa chỉ từ 80H đến FFH đều do SFH sử dụng, nhưng vị trí ngăn nhớ từ 80H đến FFH chưa dùnglà để dữ trữ và lập trình viên 8051 cũng không được sử dụng. Lệnh Tên Địa chỉ ACC Thanh ghi tích luỹ (thanh ghi tổng ) A 0E0H B Thanh ghi B 0F0H PSW Từ trạng thái chương trình 0D0H SP Con trỏ ngăn xếp 81H DPTR Con trỏ dữ liệu hai byte DPL Byte thấp của DPTR 82H DPH Byte cao của DPTR 83H P0 Cổng 0 80H Hoàng Quang Lý -42-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp P1 Cổng 1 90H P2 Cổng 2 0A0H P3 Cổng 3 0B0H IP Điều khiển ưu tiên ngắt 0B8H IE Điều khiển cho phép ngắt A08H TMOD Điều khiển chế độ bộ đếm/ Bộ định thời 89H TCON Điều khiển bộ đếm/ Bộ định thời 88H T2CON Điều khiển bộ đếm/ Bộ định thời 2 0C8H T2MOD Điều khiển chế độ bộ đếm/ Bộ định thời 2 0C9H TH0 Byte cao của bộ đếm/ Bộ định thời 0 8CH TL0 Byte thấp của bộ đếm/ Bộ định thời 0 8AH TH1 Byte cao của bộ đếm/ Bộ định thời 1 8DH TL1 Byte thấp của bộ đếm/ Bộ định thời 1 8BH TH2 Byte cao của bộ đếm/ Bộ định thời 2 0CDH TL2 Byte thấp của bộ đếm/ Bộ định thời 2 0CCH RCAP2H Byte cao của thanh ghi bộ đếm/ Bộ định thời 2 0CBH RCAP2L Byte thấp của thanh ghi bộ đếm/ Bộ định thời 2 0CAH SCON Điều khiển nối tiếp 98H SBUF Bộ đệm dữ liệu nối tiếp 99H PCON Điều khiển công suất 87H Bảng 3.1 Các địa chỉ của thanh ghi chức năng đặc biệt SFR *Các thanh ghi có thể đánh địa chỉ theo bit. Hoàng Quang Lý -43-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Xét theo chế độ đánh địa chỉ trực tiếp thì cần phải lưu ý rằng giá trị địa chỉ được giới hạn đến 1byte, 00 - FFH. Điều này có nghĩa là việc sử dụng của chế độ đánh địa chỉ này bị giới hạn bởi việc truy cập các vị trí ngăn nhớ của RAM và các thanh ghi với địa chỉ được cho bên trong 8051. 3 Ngăn xếp và chế độ đánh địa chỉ trực tiếp. Một công dụng chính khác của chế độ đánh địa chỉ trực tiếp là ngăn xếp. Trong họ 8051 chỉ có chế độ đánh địa chỉ trực tiếp là được phép đẩy vào ngăn xếp. Do vậy, một lệnh như “PUSH A” là không hợp lệ. Việc đẩy thanh ghi A vào ngăn xếp phải được viết dưới dạng “PUAH 0E0H” với 0E0H là địa chỉ của thanh ghi A. Tương tự như vậy để đẩy thanh ghi R3 vào ngăn xếp ta phải viết là “PUSH 03”. Chế độ đánh địa chỉ trực tiếp phải được sử dụng cho cả lệnh POP. Vì dụ “POP 04” sẽ kéo đỉnh của ngăn xếp vào thanh ghi R4. 4 Chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi. Trong chế độ này, một thanh ghi được sử dụng như một con trỏ đến dữ liệu. Nếu dữ liệu ở bên trong CPU thì chỉ các thanh ghi R0 và R1 được sử dụng cho mục đích này. Hay nói cách khác các thanh ghi R2 - R7 không có thể dùng được để giữ địa chỉ của toán hạng nằm trong RAM khi sử dụng chế độ đánh địa chỉ này khi Ro và R1 được dùng như các con trỏ, nghĩa là khi chúng giữ các địa chỉ của các ngăn nhớ RAM thì trước chúng phải đặt dấu (@) như chỉ ra dưới đây. MOV A, @ R0 Chuyển nội dung của ngăn nhớ RAM có địa chỉ trong R0 và A MOV @ R1, B Chuyển nội dung của B vào ngăn nhớ RAM có địa chỉ ở R1 Hoàng Quang Lý -44-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Lưu ý rằng R0 cũng như R1 luôn có dấu “@” đứng trước. Khi không có dấu này thì đó là lệnh chuyển nội dung các thanh ghi Ro và R1 chứ không phải dữ liệu ngăn nhớ mà địa chỉ có trong R0 và R1. DJNZ R2, AGAIN ; Lặp lại cho đến khi bộ đếm = 0. 5. ưu điểm của chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi. Một trong những ưu điểm của chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi là nó làm cho việc truy cập dữ liệu năng động hơn so với chế độ đánh địa chỉ trực tiếp. 6. Hạn chế của chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi trong 8051. Như đã nói ở phần trước rằng R0 và R1 là các thanh ghi duy nhất có thể được dùng để làm các con trỏ trong chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi. Vì R0 và R1 là các thanh ghi 8 bit, nên việc sử dụng của chúng bị hạn chế ở việc truy cập mọi thông tin trong các ngăn nhớ RAM bên trong (các ngăn nhớ từ 30H đến 7FH và các thanh ghi SFR). Tuy nhiên, nhiều khi ta cần truy cập dữ liệu được cất trong RAM ngoài hoặc trong không gian mã lệnh của ROM trên chip. Hoặc là truy cập bộ nhớ RAM ngoài hoặc ROM trên chíp thì ta cần sử dụng thanh ghi 16 bit đó là DPTR. 7. Chế độ đánh địa chỉ theo chỉ số và truy cập bộ nhớ ROM trên chíp. Chế độ đánh địa chỉ theo chỉ số được sử dụng rộng rãi trongviệc truy cập các phân tử dữ liệu của bảng trong không gian ROM chương trình của 8051. Lệnh được dùng cho mục đích này là “Movc A, @ A + DPTR”. Thanh ghi 16 bit DPTR là thanh ghi A được dùng để tạo ra địa chỉ của phân tử dữ liệu được lưu cất trong ROM trên chíp. Do các phân tử dữ liệu được cất trong không gian mã (chương trình) của ROM trên chip của 8051, nó phải dùng lệnh Movc thay cho lệnh Mov (chủ C ở cuối lệnh là chỉ mà lệnh Code). Trong lệnh này thì nội dung của A được bổ xung vào thanh ghi 16 bit DPTR để tạo ra địa chỉ 16 bit của dữ liệu cần thiết. Hoàng Quang Lý -45-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp 8 Bảng xắp xếp và sử dụng chế độ đánh địa chỉ theo chỉ số. Bảng xắp xế là khái niệm được sử dụng rất rộng rãi trong lập trình các bộ vi xử lý. Nó cho phép truy cập các phần tử của một bảng thường xuyên được sử dụng với thao tác cực tiểu. Như một ví dụ, hãy giả thiết rằng đối với một ứng dụng nhất định ta cần x2 giá trị trong phạm vi 0 đến 9. Ta có thể sử dụng một bảng xắp xếp thay cho việc tính toán nó. CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG I. Bài toán: Yêu cầu thiết kế mạch quảng cáo điều khiển: • Ma trận LED 8x56 được cấu trúc từ 7 ma trận LED 8x8 • Hiển thị dòng chữ theo yêu cầu (Trôi từ phải qua trái) • Dùng vi điều khiển AT89C51 • IC giải mã 74HC595, IC đệm cột ULN2803, đệm hàng dùng Transistor II. Sơ dồ khối và các chức năng của hệ quảng cáo 1.Sơ dồ khối của hệ quảng cáo Khối VI ĐIỀU XUẤT BỘ Hàng Nguồn KHIỂN DỮ ĐỆM AT89C5 LLIỆU NGÕ RA BẢNG ĐÈN 1 LIỆU HÀNG HÀNG Cột GIẢI BỘ MÃ ĐỆM Hoàng Quang Lý -46-CỘT NGÕ RA (quét CỘT cột)
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hình 4.1.: Sơ dồ khối của hệ quảng cáo 2.Chức năng các khối a Khối nguồn. - Biến áp 220V/9VAC /2A - Cầu chỉnh lưu (D7-D10) làm nhiệm vụ chỉnh lưu cả chu kỳ - Tụ C29,C30,C31 làm nhiệm vụ triệt nhiễu - LM7850C làm nhiệm vụ ổn áp nguồn ra 5v rồi cấp cho mạch điều khiển - nguồn cấp cho mạch có thể dùng nguồn của máy tính thông qua cổng USB -Điện trở R24 có nhiệm vụ hạn chế dòng b. Khối điều khiển trung tâm là vi điều khiển AT89C51 Chương trình lập trình sẵn được nạp vào trong vi điều khiển 8951 sẽ điều khiển các khối xuất dữ liệu hàng, và giải mã cột thông qua các Port của vi điều khiển c. Khối Xuất dữ liệu hàng Khối này làm nhiệm vụ xuất dữ liệu chứa trong vi điều khiển ra hàng của bảng đèn LED ma trận để điều khiển các bóng đèn của LED ma trận hiển thị dòng thông báo mong muốn. Dữ liệu xuất ra ở hàng phải đồng bộ với hoạt động của khối quét cột d. Khối giải mã cột (quét cột) Hoàng Quang Lý -47-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Theo nguyên lý hoạt động của mạch, tại mỗi thời điểm chỉ cho phép các đèn ở một cột được sáng. Như vậy cần tạo ra một khối quét cột làm nhiệm vụ lựa chọn cột được phép sáng tại mỗi thời điểm. Khối này sẽ nhận điều khiển trực tiếp từ vi điều khiển thông qua một Port xuất khác. e. Khối đệm ngõ ra hàng, ngõ ra cột Các khối này làm nhiệm vụ cách li tải với các mạch ở trước nó. Bộ đệm còn có chức năng làm tăng dòng điện của các đầu ra, trước khi cho nối vào các chân hàng (anod) và các chân cột (cathod) của bảng đèn LED ma trận f. Bảng đèn LED ma trận Đây là khối hiển thị thông tin quảng cáo. Bảng đèn sẽ nhận đồng thời tín hiệu điều khiển từ khối xử lý hàng ( xuất dữ liệu hàng và bộ đệm hàng) và khối xử lý cột ( khối quét cột, và bộ đệm cột). Để từ đó sẽ cho phép đèn nào sáng, đèn nào tắt, nhằm hiển thị ra những thông tin quảng cáo mong muốn. III . THIẾT KẾ CHI TIẾT CÁC KHỐI 1.Thiết kế chi tiết khối nguồn D9 D7 220VAC 9VAC 1N4007 1N4007 R24 In 7805 Out 1N4007 1N4007 K100 Gnd D8 C31 C32 C29 C30 470µF/25V 100µF/25V 104 D10 470µF/25V Hình 4.2: Thiết kế chi tiết khối nguồn Hoàng Quang Lý -48-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Linh kiện sử dụng thiết kế khối nguồn gồm có: • 01 biến áp 220VAC/9VAC/ 2A • Gồm 4 Diot 1N4007(1A) • 2 tụ 470 µF/25v, 1 tụ 100 µF/16v ,1 tụ 104 và 1 điện trở 100Ω • 1 IC ổn áp LM 7805C/TO có cấu trúc bên trong như hình. IC làm nhiệm vụ nhận điện áp vào 11v/DC • Điện áp 11v/DC là từ đầu ra của cầu chỉnh lưu ,được đưa vào đầu vào của IC7805 và đầu ra được ổn áp 5v /1A cấp cho mạch điều khiển làm việc. . Hình 4.3: Cấu trúc của IC7805 2. Thiết thiết khối đệm hàng Linh kiện gồm có: • 08 transistor (2N2222) • 08 điện trở 1K và 08 điên trở 100Ω Hoàng Quang Lý -49-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp VCC RC1 P2.0 QC1 2N2222 RC9 1K Anode 0 K100 VCC RC2 P2.1 QC2 2N2222 RC10 1K Anode 1 K100 VCC RC3 P2.2 QC3 2N2222 RC11 1K Anode 2 K100 VCC RC4 P2.3 QC4 2N2222 RC12 1K Anode 3 K100 VCC RC5 P2.4 QC5 2N2222 RC13 1K Anode 4 K100 VCC RC6 P2.5 QC6 2N2222 RC14 1K Anode 5 K100 VCC RC7 P2.6 QC7 2N2222 RC15 1K Anode 6 K100 VCC RC8 P2.7 QC8 2N2222 RC16 1K Anode 7 K100 Hình 4.4: Thiết kế khối đệm hàng Bảng LED ma trận trong thiết kế này gồm có 8 hàng sẽ lấy dữ liệu từ 1 Port của vi điều khiển 89C51. Trong thiết kế này Port 2 được chọn làm Port xuất dữ liệu hàng. Như vậy khối xuất dữ liệu hàng thực chất là Port 2 của vi điều khiển (có 8 chân tương ứng với 8 hàng của ma trận LED). Dữ liệu xuất này được điều khiển bởi chương trình nạp trong vi điều khiển. 3. Thiết kế khối giải mã cột chi tiết (quét cột) * Linh kiện gồm có: • 07 IC(74HC595) Hoàng Quang Lý -50-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp • 07 IC (ULN2803) U145 14 9 C9-C16 U153 SDI SDO CLOCK 12 7 1 18 C8 11 RCLK QH 6 2 IN1 OUT1 17 C7 SRCLK QG 5 3 IN2 OUT2 16 C6 10 QF 4 4 IN3 OUT3 15 C5 GND 13 CLR QE 3 5 IN4 OUT4 14 C4 G QD 2 6 IN5 OUT5 13 C3 QC 1 7 IN6 OUT6 12 C2 QB 15 8 IN7 OUT7 11 C1 QA IN8 OUT8 10 74HC595 COM U146 ULN2803 C9-C16 14 9 C16-C24 U154 SDI SDO CLOCK 12 7 1 18 C16 11 RCLK QH 6 2 IN1 OUT1 17 C15 SRCLK QG 5 3 IN2 OUT2 16 C14 VCC 10 QF 4 4 IN3 OUT3 15 C13 GND 13 CLR QE 3 5 IN4 OUT4 14 C12 G QD 2 6 IN5 OUT5 13 C11 QC 1 7 IN6 OUT6 12 C10 QB 15 8 IN7 OUT7 11 C9 QA IN8 OUT8 10 74HC595 COM U147 ULN2803 C16-C24 14 9 C25-C32 U155 SDI SDO CLOCK 12 7 1 18 C24 11 RCLK QH 6 2 IN1 OUT1 17 C23 SRCLK QG 5 3 IN2 OUT2 16 C22 VCC 10 QF 4 4 IN3 OUT3 15 C21 GND 13 CLR QE 3 5 IN4 OUT4 14 C20 G QD 2 6 IN5 OUT5 13 C19 QC 1 7 IN6 OUT6 12 C18 QB 15 8 IN7 OUT7 11 C17 QA IN8 OUT8 10 74HC595 COM U148 ULN2803 C25-C32 14 9 C33-C40 U156 SDI SDO CLOCK 12 7 1 18 C32 11 RCLK QH 6 2 IN1 OUT1 17 C31 SRCLK QG 5 3 IN2 OUT2 16 C30 VCC 10 QF 4 4 IN3 OUT3 15 C29 GND 13 CLR QE 3 5 IN4 OUT4 14 C28 G QD 2 6 IN5 OUT5 13 C27 QC 1 7 IN6 OUT6 12 C26 QB 15 8 IN7 OUT7 11 C25 QA IN8 OUT8 10 74HC595 COM U149 ULN2803 C33-C40 14 9 C41-C48 U157 SDI SDO CLOCK 12 7 1 18 C40 11 RCLK QH 6 2 IN1 OUT1 17 C39 SRCLK QG 5 3 IN2 OUT2 16 C38 VCC 10 QF 4 4 IN3 OUT3 15 C37 GND 13 CLR QE 3 5 IN4 OUT4 14 C36 G QD 2 6 IN5 OUT5 13 C35 QC 1 7 IN6 OUT6 12 C34 QB 15 8 IN7 OUT7 11 C33 QA IN8 OUT8 10 74HC595 COM U150 ULN2803 C41-C48 14 9 C49-C56 U158 SDI SDO CLOCK 12 7 1 18 C48 11 RCLK QH 6 2 IN1 OUT1 17 C47 SRCLK QG 5 3 IN2 OUT2 16 C46 VCC 10 QF 4 4 IN3 OUT3 15 C45 GND 13 CLR QE 3 5 IN4 OUT4 14 C44 G QD 2 6 IN5 OUT5 13 C43 QC 1 7 IN6 OUT6 12 C42 QB 15 8 IN7 OUT7 11 C41 QA IN8 OUT8 10 74HC595 COM U151 ULN2803 C49-C56 14 9 C57-C64 U159 SDI SDO CLOCK 12 7 1 18 C56 11 RCLK QH 6 2 IN1 OUT1 17 C55 SRCLK QG 5 3 IN2 OUT2 16 C54 VCC 10 QF 4 4 IN3 OUT3 15 C53 GND 13 CLR QE 3 5 IN4 OUT4 14 C52 G QD 2 6 IN5 OUT5 13 C51 QC 1 7 IN6 OUT6 12 C50 QB 15 8 IN7 OUT7 11 C49 QA IN8 OUT8 10 74HC595 COM ULN2803 Hình 4.5: Thiết kế khối giải mã cột chi tiết Hoàng Quang Lý -51-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Bảng đèn trong thiết kế có 56 cột theo nguyên lý hoạt động của khối giải mã cột, tại một thời điểm khối giải mã cột chỉ được đưa ra tín hiệu điều khiển cho 1 cột được phép sáng, và các cột sẽ được lần lượt để được phép sáng. Để thực hiện được chức năng này, chúng ta sẽ sử dụng IC 74HC595 * IC 74HC595 IC 74HC595 là loại IC dùng giải mã /giải đa hợp làm việc được với tần số cao, nó đặc biệt thích hợp khi dùng làm bộ giải mã địa chỉ tác động vào chân chọn IC của các IC nhớ lưỡng cực. • IC74HC595 có sơ đồ chân như sau: Hình 4.6: Sơ đồ chân của IC74HC595 • Sơ đồ hoạt động của IC 74HC595 Hoàng Quang Lý -52-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hình 4.7: Sơ đồ hoạt động của IC 74HC595 • Chức năng các chân của IC Ta có các chân 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 15 là các chân đầu ra của IC. Tùy thuộc vào trạng thái của các đường địa chỉ mà ta có các trạng thái ở ngõ ra tương ứng. Khi IC hoạt động bình thường thì tại một thời điểm chỉ có một ngõ ra duy nhất ở trạng thái mức logic thấp, tất cả các ngõ ra còn lại ở mức logic cao. - Chân 8 nối với đất. - Chân 9 dùng để nối với tầng sau - Chân 10 có tác dụng reset các bít của thanh ghi dịch -Chân 11 là chân cấp xung cho IC -Chân 12 là chân chốt dữ liệu trạng thái của tín hiệu sẽ đuợc lưu lại trong một khoảng thời gian nhằm ổn định trạng thái đầu ra cho tới khi có tác động của xung chôt tiếp theo. -Chân13 là chân cho phép IC hoạt động, chân này tích cực ở mức thấp. Vì chỉ có 1 IC do vậy chân này được nối đât ( IC luôn hoạt động) Hoàng Quang Lý -53-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp -Chân 16 nối với dương nguồn 5V DC 4. Khối thúc công xuất cột (đệm ngõ ra cộT) Hoàng Quang Lý -54-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp C9-C16 U153 1 18 C8 2 IN1 OUT1 17 C7 3 IN2 OUT2 16 C6 4 IN3 OUT3 15 C5 5 IN4 OUT4 14 C4 6 IN5 OUT5 13 C3 7 IN6 OUT6 12 C2 8 IN7 OUT7 11 C1 IN8 OUT8 10 COM ULN2803 C16-C24 U154 1 18 C16 2 IN1 OUT1 17 C15 3 IN2 OUT2 16 C14 4 IN3 OUT3 15 C13 5 IN4 OUT4 14 C12 6 IN5 OUT5 13 C11 7 IN6 OUT6 12 C10 8 IN7 OUT7 11 C9 IN8 OUT8 10 COM ULN2803 C25-C32 U155 1 18 C24 2 IN1 OUT1 17 C23 3 IN2 OUT2 16 C22 4 IN3 OUT3 15 C21 5 IN4 OUT4 14 C20 6 IN5 OUT5 13 C19 7 IN6 OUT6 12 C18 8 IN7 OUT7 11 C17 IN8 OUT8 10 COM ULN2803 C33-C40 U156 1 18 C32 2 IN1 OUT1 17 C31 3 IN2 OUT2 16 C30 4 IN3 OUT3 15 C29 5 IN4 OUT4 14 C28 6 IN5 OUT5 13 C27 7 IN6 OUT6 12 C26 8 IN7 OUT7 11 C25 IN8 OUT8 10 COM ULN2803 C41-C48 U157 1 18 C40 2 IN1 OUT1 17 C39 3 IN2 OUT2 16 C38 4 IN3 OUT3 15 C37 5 IN4 OUT4 14 C36 6 IN5 OUT5 13 C35 7 IN6 OUT6 12 C34 8 IN7 OUT7 11 C33 IN8 OUT8 10 COM ULN2803 C49-C56 U158 1 18 C48 2 IN1 OUT1 17 C47 3 IN2 OUT2 16 C46 4 IN3 OUT3 15 C45 5 IN4 OUT4 14 C44 6 IN5 OUT5 13 C43 7 IN6 OUT6 12 C42 8 IN7 OUT7 11 C41 IN8 OUT8 10 COM ULN2803 C57-C64 U159 1 18 C56 2 IN1 OUT1 17 C55 3 IN2 OUT2 16 C54 4 IN3 OUT3 15 C53 5 IN4 OUT4 14 C52 6 IN5 OUT5 13 C51 7 IN6 OUT6 12 C50 8 IN7 OUT7 11 C49 IN8 OUT8 10 COM ULN2803 Hoàng Quang Lý -55-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hình 4.8: Khối thúc công xuất cột Do dòng ra khỏi bộ giải mã là rất nhỏ không đủ công suất cung cấp cho ma trận led do đó chúng ta phải nối cácđầu ra của bộ giải mã với một khối khuếch đại công suất. Trong bài thiết kế này em sử dụng IC ULN2803 để khuếch đại và đệm cho ngõ ra cột • Sơ đồ chân của IC ULN2803 : Hình 4.9: Sơ đồ chân của IC ULN2803 • Sơ đồ cấu tạo và hoạt động của IC ULN2803 là : Hoàng Quang Lý -56-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hình 4.10: Sơ đồ cấu tạo và hoạt động của IC ULN2803 • Nguyên lý hoạt động của IC ULN2803 : Thực chất của IC là các transistor được mắc theo kiểu darlington sau đó được mắc qua một cổng đảo và mắc với một diode bảo vệ rồi đi xuống đât qua chân số 9. 5. Khối hiển thị -Điện áp vào board là: 3v -Dòng vào board là:240 mA -Thực chất tại một thời điểm chỉ có một cột được phép sáng ( tức là 8 led được sáng còn lại đều tắt) - Thông số áp và dòng nói ở trên chính là kết quả đo từ một cột Hoàng Quang Lý -57-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp J8 Anode 1.0 1 2 Anode 1.4 3 4 C1 5 6 C5 Anode 1.1 7 8 Anode 1.5 9 10 C2 11 12 C6 Anode 1.2 13 14 Anode 1.6 15 16 C3 17 18 C7 Anode 1.3 19 20 Anode 1.7 21 22 C4 23 24 C8 Led 1 Led thực Led tương đương trong mạch Hình 4.11: Mô tả ma trận LED Hoàng Quang Lý -58-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp J8 J9 J10 Anode 1.0 1 2 Anode 1.4 Anode 2.0 1 2 Anode 2.4 Anode 3.0 1 2 Anode 3.4 3 4 3 4 3 4 C1 5 6 C5 C9 5 6 C13 C17 5 6 C21 Anode 1.1 7 8 Anode 1.5 Anode 2.1 7 8 Anode 2.5 Anode 3.1 7 8 Anode 3.5 9 10 9 10 9 10 C2 11 12 C6 C10 11 12 C14 C18 11 12 C22 Anode 1.2 13 14 Anode 1.6 Anode 2.2 13 14 Anode 2.6 Anode 3.2 13 14 Anode 3.6 15 16 15 16 15 16 C3 17 18 C7 C11 17 18 C15 C19 17 18 C23 Anode 1.3 19 20 Anode 1.7 Anode 2.3 19 20 Anode 2.7 Anode 3.3 19 20 Anode 3.7 21 22 21 22 21 22 C4 23 24 C8 C12 23 24 C16 C20 23 24 C24 Led 1 Led 2 Led 3 J11 J12 J14 Anode 5.0 1 2 Anode 5.4 Anode 6.0 1 2 Anode 6.4 Anode 7.0 1 2 Anode 7.4 3 4 3 4 3 4 C33 5 6 C37 C41 5 6 C45 C49 5 6 C53 Anode 5.1 7 8 Anode 5.5 Anode 6.1 7 8 Anode 6.5 Anode 7.1 7 8 Anode 7.5 9 10 9 10 9 10 C34 11 12 C38 C42 11 12 C46 C50 11 12 C54 Anode 5.2 13 14 Anode 5.6 Anode 6.2 13 14 Anode 6.6 Anode 7.2 13 14 Anode 7.6 15 16 15 16 15 16 C35 17 18 C39 C43 17 18 C47 C51 17 18 C55 Anode 5.3 19 20 Anode 5.7 Anode 6.3 19 20 Anode 6.7 Anode 7.3 19 20 Anode 7.7 21 22 21 22 21 22 C36 23 24 C40 C44 23 24 C48 C52 23 24 C56 Led 5 Led 6 Led 7 J13 Anode 4.0 1 2 Anode 4.4 3 4 C25 5 6 C29 Anode 4.1 7 8 Anode 4.5 9 10 C26 11 12 C30 Anode 4.2 13 14 Anode 4.6 15 16 C27 17 18 C31 Anode 4.3 19 20 Anode 4.7 21 22 C28 23 24 C32 Led 4 Hình 4.12: Khối hiển thị Ma trận LED trong thiết kế được ghép bởi 7 ma trận LED 8x8 (8 hàng và 56 cột). Mỗi ma trận LED 8x8 có 24 chân, trong đó 8 anod và 16 cathod. Để ghép được thành 1 ma trận 8x56 và điều khiển được bảng đèn hiện chữ, chạy chữ, chúng ta cần phải ghép nối như sau: - Nối 7 chân anod có cùng vị trí trong mỗi LED lại với nhau và lấy đó làm một chân anod chung cho bảng ma trận mới. Như thế ta sẽ được 8 chân anod (hàng) của ma trận LED 8x56 - 56 chân kathod của 7 ma trận 8x8 sẽ là 56 cathod của ma trận LED 8x56 Trong mỗi LED ma trận 8x8 có: Các chân Anod theo thứ tự từ trên xuống là: A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8 Hoàng Quang Lý -59-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Các chân cathod theo thứ tự từ phải qua trái là: K12,K22,K32,K42,K52,K62,K72,K82 6. Khối Điều Khiển Trung Tâm Linh kiện gồm có: 01 Chip 89C51 (Cấu trúc bên trong được giới thiệu ở Chương II) 1 Mạch dao động thạch anh được kết nối như hình vẽ gồm có 1 thạch anh 12MHZ, 2 tụ 33p ổn định tần số dao động và xác định tần số cho mạch 1 mạnh reset được mắc như hình vẽ gồm có 1 công tắc reset, 1 tụ 10µF, một điện trờ 10K, 1 điốt bảo vệ 1N4007 VCC 1 C VCC R3 Y3 XTAL1 XTAL2 RESISTOR SIP 9 J10 C27 U2 9 8 7 6 5 4 3 2 12Mhz C26 40 33p 33p P2.0 21 39 P0.0 1 GND GND P2.1 22 P2.0/A8 P0.0/AD0 38 P0.1 2 P2.2 23 P2.1/A9 VCC P0.1/AD1 37 P0.2 3 P2.3 24 P2.2/A10 P0.2/AD2 36 P0.3 4 P2.4 25 P2.3/A11 P0.3/AD3 35 P0.4 5 P2.5 26 P2.4/A12 P0.4/AD4 34 P0.5 6 P2.5/A13 P0.5/AD5 VCC P2.6 27 33 P0.6 7 P2.7 28 P2.6/A14 P0.6/AD6 32 P0.7 8 P2.7/A15 P0.7/AD7 R22 1 10 1 4.7k 2 P1.0 P3.0/RXD 11 2 3 P1.1 P3.1/TXD 12 3 HEADER 8 4 P1.2 P3.2/INTO 13 4 5 P1.3 P3.3/INT1 14 5 6 P1.4 P3.4/TO 15 6 D5 7 P1.5 P3.5/T1 16 Data 7 8 P1.6 P3.6/WR 17 CLOCK 8 LED P1.7 P3.7/RD XTAL1 19 29 XTAL2 18 XTAL1 PSEN RST 9 XTAL2 30 HEADER 8 J8 GND RST ALE/PROG SW1 D6 VCC 31 EA/VPP VCC RST GND 1 VCC 2 AT89C51 GND Reset 3 1N4007 C28 R23 4 GND 20 5 6 10uF/16V 10K USB Hoàng Quang Lý -60-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hình 4.13: Khối điều khiển trung tâm Chip 89C51 là một hệ vi tính 8 bit đơn chíp CMOS có hiệu suất cao, công suất tiêu thụ nguồn thấp - Là IC có tính hợp trên đó hệ vi xử lý -có 40 chân - 4Kb ROM ,có thể ghi xóa 1000 lần - 128x8 bit Ram trong - 4 cổng vào ra 8 bit (32 đường xuất nhập) - 2 bộ định thời / đếm 16 bit, 1 cấu trúc ngắt 2 mức ưu tiên - Có 6 nguyên nhân ngắt - Có thể lập trình được qua công nối tiếp -Có tó210 bit được địa chỉ hóa -Dải tần số hoạt động từ 0MHz dến 24MHz 7. Nguyên lý toàn mạch 7.1.Linh kiện cần cho thiết kế này là: - 01 IC AT89C51 loại 40 chân PDIP - 07 IC 74HC595 (đây là bẩy IC dùng cho mạch giải mã cột) - 07 IC ULN2803 (là các IC được dùng ở khối đệm cột hay chính là khối thúc công suất cột) - 14 dế có 16 chân (dùng để cấy IC 74HC595 và IC ULN2803) - 14 bộ đế rắc cắm 7dùng cho board led , 7dùng cho board điều khiển và 7 đoạn cáp dùng để kết nối giữa hai board này. - 01 điện trở kéo 4,7k dùng để cấu hình cho Port o khi cần thiết là cổng vào Hoàng Quang Lý -61-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp - 03 đế cắm 8 chân(chờ sẵn) được kết nối với các cổng còn lại của thiết kế dùng để phục vụ cho phát triển mở rộng kích thước board led. - 08 transistor 2N2222 (dung để làm khối đệm hay thúc công suất hàng) cách kết nối bộ đệm được trình bày ở thiết kế chi tiết khối đệm(sơ đồ nguyên lý) - 08 điện trở 1k dùng trong khối đệm hàng. - 16 điện trở 150Ω dùng trong khối đệm hàng. - 01 công RESET. -01 tụ 10µF/16V dùng trong mạch reset. - 01điện trở 10k, 01`điện trở 4,1k dùng trong mạch reset. - 05 diot 1N4007 1A dùng trong mạch reset và chỉnh lưu cầu. - 01thạch anh 12Mhz dùng trong mạch giao động. -02 tụ 33p dùng trong mạch giao động. - 02 tụ 470µF/25V, 01 tụ100µF/16V, 01 tụ 104 và tất cả các tụ này được dùng trong khối nguồn. -01 điện trở 100Ω(dùng cho khối nguồn) - 01 IC ổn áp LM7805C/TO dùng trong khối ngồn đầu ra của IC này là 5v/DC - 01 biến áp 220vAC/9Vac điện áp 9v/AC này cáp tới cầu chỉnh lưu - 01 rắc USB dược gắn vào đường nguồn cấp 5V/DC cho board mạch điều khiển, để ta có thể sử nguồn từ cổng USB của máy tính. - 01 rắc cắm được gắn vào đưởng nguồn 9V/AC ,(rắc này lấy điện áp 9V/AC cấp cho mạch chỉnh lưu cầu. Hoàng Quang Lý -62-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp - 14 đế cắm 24 chân để phục vụ cho việc gắn các ma trận led (8x8) vào board led thành ma trận led( 8x56).Việc dùng đế cắm 2 4 chân là vì bảng led(8x8) có trúc 8chân anode và 16 chân cathod gồm hai mầu xanh, đỏ .Trong thiết kế này tôi chỉ quan tâm đến mầu đỏ có nghĩa còn thừa 8 chân mầu xanh. - 07 ma trận led(8x8) có24 chân để ghép thành ma trận (8x56) 7.2. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch và công cụ thiết kế mạch in -Giao diện phần mềm hỗ trợ thiết kế sơ đồ nguyên lý ORCAD.9.2 dùng CARTURE CIS Hình 4.14: Giao diện ORCAD 9.2 CARTURE CIS Hoàng Quang Lý -63-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp -Giao điện phần mềm hỗ trợ thiết kế chuyển mạch nguyên lý sang mạch in bằng ORCAD 9.2 dùng LAYOUT PLUS Hình 4.15: Giao diện ORCAD 9.2 LAYOUT PLUS Hoàng Quang Lý -64-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -65-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp VCC U145 Data 14 9 C9-C16 U153 SDI SDO VCC 1 C CLOCK 12 7 1 18 C8 VCC R3 11 RCLK QH 6 2 IN1 OUT1 17 C7 RC1 Y3 SRCLK QG IN2 OUT2 XTAL1 XTAL2 5 3 16 C6 P2.0 QC1 RESISTOR SIP 9 VCC 10 QF 4 4 IN3 OUT3 15 C5 2N2222 RC9 J10 GND 13 CLR QE 3 5 IN4 OUT4 14 C4 1K Anode 0 G QD IN5 OUT5 C27 U2 9 8 7 6 5 4 3 2 2 6 13 C3 12Mhz C26 40 QC 1 7 IN6 OUT6 12 C2 K100 33p 33p P2.0 21 39 P0.0 1 QB 15 8 IN7 OUT7 11 C1 GND GND P2.1 22 P2.0/A8 P0.0/AD0 38 P0.1 2 QA IN8 OUT8 VCC P2.2 23 P2.1/A9 VCC P0.1/AD1 37 P0.2 3 10 RC2 P2.3 24 P2.2/A10 P0.2/AD2 36 P0.3 4 74HC595 COM P2.1 QC2 P2.4 25 P2.3/A11 P0.3/AD3 35 P0.4 5 U146 2N2222 RC10 P2.5 26 P2.4/A12 P0.4/AD4 34 P0.5 6 ULN2803 1K Anode 1 P2.5/A13 P0.5/AD5 VCC P2.6 27 33 P0.6 7 C9-C16 14 9 C16-C24 U154 P2.7 28 P2.6/A14 P0.6/AD6 32 P0.7 8 SDI SDO K100 P2.7/A15 P0.7/AD7 CLOCK 12 7 1 18 C16 VCC R22 1 10 1 11 RCLK QH 6 2 IN1 OUT1 17 C15 RC3 4.7k 2 P1.0 P3.0/RXD 11 2 SRCLK QG 5 3 IN2 OUT2 16 C14 P2.2 QC3 3 P1.1 P3.1/TXD 12 3 HEADER 8 VCC 10 QF 4 4 IN3 OUT3 15 C13 2N2222 RC11 4 P1.2 P3.2/INTO 13 4 GND 13 CLR QE 3 5 IN4 OUT4 14 C12 1K Anode 2 5 P1.3 P3.3/INT1 14 5 G QD 2 6 IN5 OUT5 13 C11 6 P1.4 P3.4/TO 15 6 QC 1 7 IN6 OUT6 12 C10 K100 D5 7 P1.5 P3.5/T1 16 Data 7 QB 15 8 IN7 OUT7 11 C9 VCC P1.6 P3.6/WR QA IN8 OUT8 RC4 LED 8 17 CLOCK 8 P1.7 P3.7/RD 10 P2.3 QC4 XTAL1 19 29 74HC595 COM 2N2222 RC12 XTAL2 18 XTAL1 PSEN U147 1K Anode 3 RST 9 XTAL2 30 HEADER 8 ULN2803 J8 GND RST ALE/PROG C16-C24 14 9 C25-C32 U155 K100 VCC 31 SDI SDO VCC EA/VPP CLOCK 12 7 1 18 C24 RC5 1 VCC 11 RCLK QH 6 2 IN1 OUT1 17 C23 P2.4 QC5 2 AT89C51 GND SRCLK QG 5 3 IN2 OUT2 16 C22 2N2222 RC13 3 VCC 10 QF 4 4 IN3 OUT3 15 C21 1K Anode 4 CLR QE IN4 OUT4 4 GND 20 GND 13 3 5 14 C20 5 G QD 2 6 IN5 OUT5 13 C19 K100 6 QC 1 7 IN6 OUT6 12 C18 VCC QB 15 8 IN7 OUT7 11 C17 RC6 QA IN8 OUT8 P2.5 QC6 GND U160 10 2N2222 RC14 R24 USB D7 74HC595 COM 1K Anode 5 1 3 VCC U148 IN OUT ULN2803 K100 1N4007 C25-C32 14 9 C33-C40 U156 VCC K100W SDI SDO RC7 D9 J11 LM7805C/TO CLOCK 12 7 1 18 C32 P2.6 QC7 11 RCLK QH 6 2 IN1 OUT1 17 C31 2N2222 RC15 C31 C32 SRCLK QG 5 3 IN2 OUT2 16 C30 1K Anode 6 1 1N4007 VCC 10 QF 4 4 IN3 OUT3 15 C29 2 D8 C29 C30 GND 13 CLR QE 3 5 IN4 OUT4 14 C28 K100 470uF/25V 470uF/25V G QD 2 6 IN5 OUT5 13 C27 VCC 100uF/16V 104 QC 1 7 IN6 OUT6 12 C26 RC8 1N4007 QB 15 8 IN7 OUT7 11 C25 P2.7 QC8 Jack AC QA IN8 OUT8 2N2222 RC16 D10 10 1K Anode 7 COM GNDGND 74HC595 U149 K100 1N4007 ULN2803 J12 J13 J14 C33-C40 14 9 C41-C48 U157 SDI SDO Anode 0 1 2 C1 Anode 0 1 2 C9 Anode 0 1 2 C17 CLOCK 12 7 1 18 C40 Anode 1 3 4 C2 Anode 1 3 4 C10 Anode 1 3 4 C18 11 RCLK QH 6 2 IN1 OUT1 17 C39 J9 Anode 2 5 6 C3 Anode 2 5 6 C11 Anode 2 5 6 C19 SRCLK QG 5 3 IN2 OUT2 16 C38 Anode 3 7 8 C4 Anode 3 7 8 C12 Anode 3 7 8 C20 VCC 10 QF 4 4 IN3 OUT3 15 C37 9 10 9 10 9 10 GND 13 CLR QE 3 5 IN4 OUT4 14 C36 Anode 0 1 11 12 11 12 11 12 G QD 2 6 IN5 OUT5 13 C35 Anode 1 2 Anode 4 13 14 C5 Anode 4 13 14 C13 Anode 4 13 14 C21 QC 1 7 IN6 OUT6 12 C34 Anode 2 3 Anode 5 15 16 C6 Anode 5 15 16 C14 Anode 5 15 16 C22 QB 15 8 IN7 OUT7 11 C33 Anode 3 4 Anode 6 17 18 C7 Anode 6 17 18 C15 Anode 6 17 18 C23 QA IN8 OUT8 Anode 4 5 Anode 7 19 20 C8 Anode 7 19 20 C16 Anode 7 19 20 C24 10 Anode 5 6 74HC595 COM Anode 6 7 U150 Anode 7 8 Led 1 Led 2 Led 3 ULN2803 C41-C48 14 9 C49-C56 U158 SDI SDO J15 J16 J17 CLOCK 12 7 1 18 C48 HEADER 8 11 RCLK QH 6 2 IN1 OUT1 17 C47 Anode 0 1 2 C25 Anode 0 1 2 C33 Anode 0 1 2 C41 SRCLK QG 5 3 IN2 OUT2 16 C46 Anode 1 3 4 C26 Anode 1 3 4 C34 Anode 1 3 4 C42 VCC 10 QF 4 4 IN3 OUT3 15 C45 Anode 2 5 6 C27 Anode 2 5 6 C35 Anode 2 5 6 C43 GND 13 CLR QE 3 5 IN4 OUT4 14 C44 Anode 3 7 8 C28 Anode 3 7 8 C36 Anode 3 7 8 C44 G QD 2 6 IN5 OUT5 13 C43 9 10 9 10 9 10 QC 1 7 IN6 OUT6 12 C42 11 12 11 12 11 12 QB 15 8 IN7 OUT7 11 C41 Anode 4 13 14 C29 Anode 4 13 14 C37 Anode 4 13 14 C45 QA IN8 OUT8 Anode 5 15 16 C30 Anode 5 15 16 C38 Anode 5 15 16 C46 10 Anode 6 17 18 C31 Anode 6 17 18 C39 Anode 6 17 18 C47 74HC595 COM Anode 7 19 20 C32 Anode 7 19 20 C40 Anode 7 19 20 C48 U151 ULN2803 C49-C56 14 9 C57-C64 U159 Led 4 Led 5 Led 6 SDI SDO CLOCK 12 7 1 18 C56 J18 11 RCLK QH 6 2 IN1 OUT1 17 C55 SW1 SRCLK QG 5 3 IN2 OUT2 16 C54 D6 Anode 0 1 2 C49 VCC 10 QF 4 4 IN3 OUT3 15 C53 VCC RST GND Anode 1 3 4 C50 GND 13 CLR QE 3 5 IN4 OUT4 14 C52 Anode 2 5 6 C51 G QD 2 6 IN5 OUT5 13 C51 Reset Anode 3 7 8 C52 QC 1 7 IN6 OUT6 12 C50 1N4007 9 10 QB 15 8 IN7 OUT7 11 C49 C28 R23 11 12 QA IN8 OUT8 Anode 4 13 14 C53 10 Anode 5 15 16 C54 74HC595 COM Anode 6 17 18 C55 10uF/16V 10K Anode 7 19 20 C56 ULN2803 Led 7 Hoàng Quang Lý -66-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hình 4.16: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 7.3.Board điều khiển (mạch đồng 2 lớp). Hoàng Quang Lý -67-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hình 4.17: Board điều khiển (mạch In 2 lớp) Hình 4.18: Board mạch sơ đồ chân 7.4. Board hiển thị (mạch đồng khối hiển thị) Hoàng Quang Lý -68- Hình 4.19: Board hiển thị (mạch In)
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp 7.5. Nguyên lý hoạt động của toàn mạch: Bảng đèn trong thiết kế này gồm có 7ma trận LED 8x8, tức là bảng đèn gồm có 8 hàng và 56 cột -Để dữ liệu từ vi điều khiển đưa ra hiển thị được trên bảng đèn theo một trật tự nhất định (hiển thị đúng chữ hoặc đúng hình ảnh) thì dữ liệu gửi ra này phải được đồng bộ với tín hiệu quét cột. Khi dữ liệu từ ô nhớ đầu tiên gởi ra bảng đèn thì chỉ có cột đèn đầu tiên là được phép sáng (có sự cho phép của tín hiệu quét cột), các cột còn lại không được phép sáng (không có sự cho phép của tín hiệu quét cột). Tương tự như thế, khi dữ liệu từ ô nhớ thứ hai gởi ra thì chỉ có cột thứ hai của bảng đèn là được phép sáng, các cột còn lại thì không, cho đến cột thứ 56 được hiển thị dữ liệu từ ô nhớ thứ 56 Đây được tính là một lần quét Như vậy, xét tại một thời điểm nhất định thì chỉ có một cột LED được phép sáng (LED nào trong cột được phép sáng thì do dữ liệu từ vi điều khiển gởi đến qua Port P2 quyết định). Nhưng do quét với tần số cao và nhờ vào sự lưu ảnh của mắt mà ta thấy được các chữ một cách liên tục, không bị chớp tắt. Sau khi quét 56 ô nhớ lưu giữ trong bộ nhớ ROM của vi điều khiển đủ lâu (đủ thời gian để người xem có thể đọc được chữ trên bảng đèn, bằng cách quét đi quét lại nhiều lần) thì vi điều khiển sẽ điều khiển chuyển sang quét 56 ô nhớ kế tiếp (dữ liệu được dịch đi một ô nhớ). Khi dịch chuyển dữ liệu ở các ô nhớ thì hiển thị trên bảng đèn sẽ tạo cho ta cảm giác như các chữ dịch đi một cột. Khi ô nhớ cuối cùng trong bảng dữ liệu được truy xuất, vi điều khiển sẽ quay trở lại truy xuất ô nhớ đầu tiên. Quá trình cứ thế tiếp tục và ta sẽ thấy được dòng chữ di chuyển trên bảng đèn. Và dòng chữ sẽ được chạy vòng. Hoàng Quang Lý -69-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp IV. THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN 1.Nguyên lý hoạt động Theo nguyên lý và thiết kế phần cứng của mạch quảng cáo, chúng ta sẽ xây dựng thuật toán cho chương trình điều khiển để nạp vào vi điều khiển AT89C51. Trong sơ đồ nguyên lý, dữ liệu từ Port 2 sẽ được xuất ra hàng, còn Port3 sẽ có chân được sử dụng làm chân địa chỉ đưa vào IC 74HC595 để tiến hành giải mã cột. Như vậy mục đích của chương trình sẽ là . - Điều khiển các cột (dịch các cột để đảm bảo tại mỗi thời điểm chỉ có một cột được phép sáng, và sáng theo thứ tự). - Đồng thời với việc điều khiển cột là xuất dữ liệu ra hàng tương ứng, để hiện chữ (dữ liệu đã được nhập từ trước trong bộ nhớ ROM của 89C51) - Điều khiển quét Led, tạo hình ảnh liên tục - Điều khiển để dòng chữ chạy từ phải qua trái Đầu tiên cần phải khai báo dữ liệu (nạp dữ liệu vào các ô nhớ của Rom 8951) theo từng byte, mỗi byte chính là mã của một cột (gồm 8 led), khi byte đó được xuất ra ứng với cột được phép sáng thì với bít 1 led sẽ sáng, bít 0 led sẽ tắt. Các byte này sẽ được cất vào các ô nhớ liên tiếp của bộ nhớ Rom của vi điều khiển 8951, khi chúng ta muốn truy xuất dữ liệu thì chỉ việc truy xuất vào các ô nhớ đã đánh địa chỉ. Dữ liệu được truy xuất, đưa ra Port 0 để hiển thị chữ bằng cách sau: Theo nguyên tắc: địa chỉ = bộ đếm + con trỏ Hoàng Quang Lý -70-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Con trỏ mà chúng ta sử dụng ở đây là con trỏ dữ liệu DPTR. Đầu tiên con trỏ sẽ được đặt ở địa chỉ đầu bảng dữ liệu, bộ đếm là đếm địa chỉ offset , chúng ta sẽ dùng thanh chứa A chứa địa chỉ này. Và lệnh sau sẽ truy xuất vào dữ liệu: MOVC A, @A+DPTR Khi đó chỉ việc xuất dữ liệu từ thanh chứa A ra Port 2 là được. Ở đây bộ đếm được dùng là bộ đếm giảm, giá trị thanh chứa được gán đầu tiên là 56 cột (56 byte dữ liệu ) sẽ được quét rất nhanh và quét làm nhiều lần để mắt ta có thể thấy được hình ảnh một cách rõ nét ( hiện tượng lưu ảnh trên võng mạc ). Khi quét xong số lần quét đã định, con trỏ sẽ tăng lên 1, và công việc sẽ được lặp lại. Lúc đó hình ảnh sẽ dịch chuyển (đó là do dữ liệu đã dịch đi ). Khi con trỏ đến một vị trí mà dữ liệu đã được truy xuất hết, chúng ta sẽ đặt nó quay trở về vị trí ban đầu. Và công việc cứ thế được lặp lại. Trên bảng quảng cáo chúng ta sẽ được thấy một dòng chữ chạy từ phải qua trái, rồi mất đi và lại hiện ra Đồng thời với việc xuất dữ liệu ra hàng chúng ta cũng phải tạo một bộ đếm 56 để giải mã cột, bộ đếm hoạt động gần như cùng lúc với xuất dữ liệu. 2. Lưu Đồ Thuật Toán Hoàng Quang Lý -71-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Bắt đầu Thiết lập các trạng thái ban đầu Thiết lập con trỏ dữ liệu DPTR Truy xuất bảng dữ liệu Xuất dữ liệu quét cột Xuất dữ liệu ra hàng Kiểm tra hết N khung hình Y Tăng con trỏ dữ liệu DPTR để dịch ảnh tạo cảm giác chữ trôi trên bảng đèn N Kiểm tra hết nội dung quảng cáo Y Kiểm tra RESET N Hoàng Quang Lý -72-Y Kết thúc
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp 3.Chương trinh và nạp chương trình cho chíp AT89C51 Giao diện phần KEIL Hình 4.20: Giao diện phần KEIL Dùng mạch nạp ROM và chạy chương trình proload V2.1 for 89series programmer của hãng Sun Rom chương trình được down load trrực tiếp từ Web của hãng Sun Rom. surom.com-Dùng phần mềm Keil mởFile để viết chương trình tên chương trrinh phải có đuôi Hoàng Quang Lý -73-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp - asm nếu viết bằng hợp ngữ ,nếu viết bằng ngôn ngữ c thì tên chương trình phải có đuôi .c - Chương trrình được viết thành công ta tiến hành dịch sang file hex ,rồi nạp vào ROM trên chíp AT89c51 -Mạch nạp chương trình cho ROM trên chíp AT89 có ảnh dưới đây -Hình ảnh nạp thành công chương trình điều khiển hiển thị dòng chữ (KHOA ĐIEN TU VIEN THONG ĐAI HOC BACH KHOA HA NOI ) trôi từ trái qua phải - Chương trình có kich thước là:393 byte Hình 4.21: Giao diện hỗ trợ mạch nạp chương trình cho ROM/CHIP AT89C51 Từ nguyên lý hoạt động và lưu đồ thuật toán ta có thể xây dựng chương trinh ASSEMBLY sau đây là mã nguồn của chương trình Hoàng Quang Lý -74-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -75-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG TRÌNH CHẠY DÒNG CHỮ QUẢNG CÁO CHAR EQU P2 CLOCK EQU P3.7 INPUT EQU P3.6 ; THIET LAP 1 MOV R4, # 38H AGAIN: SETB INPUT CLR CLOCK CPL CLOCK MOV R4,#38 DJNZ R4,AGAIN ; SCAN: MOV DPTR,#DU_LIEU MOV R0,#255 ;DO DAI DU LIEU ; ;XU LY TROI SCAN1: INC DPTR MOV 30H,DPH ;SAVE DPTR MOV 31H,DPL ;QUYET LAP LAI Hoàng Quang Lý -76-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp SCAN2: MOV R2,#20 ;SO LAN QUYET ; SCAN3: Setb INPUT ;CHUYEN 0 VAO CLR CLOCK CPL CLOCK MOV R3,#57 ;SO LAN DICH SCAN4: MOV A,#0 ;CHUYEN DU LIEU MOVC A,@A+DPTR MOV CHAR,A CALL DELAY INC DPTR Clr INPUT ;CHUYEN 1 VAO CLR CLOCK CPL CLOCK ; DJNZ R3,SCAN4 ;QUYET LAI DOAN ; MOV DPH,30H MOV DPL,31H ;LOAD DPTR DJNZ R2,SCAN3 ; Hoàng Quang Lý -77-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp DJNZ R0,SCAN1 JMP SCAN ;QUYET VO HAN ; ;CHUONG TRINH CON DELAY: PUSH 05 PUSH 06 MOV R6,#10 ; Tre theo R6 LOOP1: MOV R5,#10 ; DJNZ R5,$ DJNZ R6,LOOP1 POP 06 POP 05 RET ; ;DOAN DU LIEU ;HIEN THI DONG CHU:' Khoa dien tu vien thong dai hoc bach khoa ha noi' DU_LIEU: DB 0,0,0,0,0,0 DB 0,0,0,0,0,0 DB 0,0,0,0,0,0 DB 0,0,0,0,0,0 DB 0,0,0,0,0,0 Hoàng Quang Lý -78-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp DB 0,0,0,0,0,0 DB 0,0,0,0,0,0 DB 0,0,0,0,0,0 DB 0,0,0,0,0,0 DB 7FH,08H,14H,22H,41H ;CHU_K: DB 0 DB 7FH,08H,08H,08H,7FH ;CHU_H: DB 0 DB 3EH,41H,41H,41H,3EH ;CHU_O DB 0 DB 7CH,06H,05H,06H,7CH;CHU_A DB 0,0,0,0 DB 08H,7FH,49H,41H,3EH ;CHU_D DB 0 DB 41H,7FH,41H ;CHU_I: DB 0 DB 7FH,49H,49H,49H;,49H ;CHU_E: DB 0 DB 7FH,04H,08H,10H,7FH ;CHU_N: DB 0,0,0,0 DB 01H,01H,7FH,01H,01H ;CHU_T: DB 0 DB 3FH,40H,40H,40H,3FH ;CHU_U: DB 0,0,0,0 Hoàng Quang Lý -79-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp DB 1FH,20H,40H,20H,1FH ;CHU_V: DB 0 DB 41H,7FH,41H ;CHU_I: DB 0 DB 7FH,49H,49H,49H;,49H ;CHU_E: DB 0 DB 7FH,04H,08H,10H,7FH ;CHU_N: DB 0,0,0,0 DB 01H,01H,7FH,01H,01H ;CHU_T: DB 0 DB 7FH,08H,08H,08H,7FH ;CHU_H: DB 0 DB 3EH,41H,41H,41H,3EH ;CHU_O: DB 0 DB 7FH,04H,08H,10H,7FH ;CHU_N: DB 0 DB 3EH,41H,49H,3AH,08H ;CHU_G: DB 0,0,0,0 DB 08H,7FH,49H,41H,3EH ;CHU_D DB 0 DB 7CH,06H,05H,06H,7CH ;CHU_A DB 0 DB 41H,7FH,41H ;CHU_I: DB 0,0,0,0 DB 7FH,08H,08H,08H,7FH ;CHU_H: DB 0 DB 3EH,41H,41H,41H,3EH ;CHU_O: DB 0 Hoàng Quang Lý -80-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp DB 3EH,41H,41H,41H,22H ;CHU_C: DB 0,0,0,0 DB 7FH,49H,49H,49H,36H ;CHU_B: DB 0 DB 7CH,06H,05H,06H,7CH ;CHU_A DB 0 DB 3EH,41H,41H,41H,22H ;CHU_C: DB 0 DB 7FH,08H,08H,08H,7FH ;CHU_H: DB 0,0,0,0 DB 7FH,08H,14H,22H,41H ;CHU_K: DB 0 DB 7FH,08H,08H,08H,7FH ;CHU_H: DB 0 DB 3EH,41H,41H,41H,3EH ;CHU_O DB 0 DB 7CH,06H,05H,06H,7CH ;CHU_A DB 0,0,0,0 Board DB 7FH,08H,08H,08H,7FH ;CHU_H: DB 0 DB 7CH,06H,05H,06H,7CH ;CHU_A DB 0,0,0,0 DB 7FH,04H,08H,10H,7FH ;CHU_N: DB 0 DB 3EH,41H,41H,41H,3EH ;CHU_O: DB 0 DB 41H,7FH,41H ;CHU_I: DB 0 DB 0,0,0,0,0,0 Hoàng Quang Lý -81-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp DB 0,0,0,0,0,0 END 4. Kết quả hệ thống quảng cáo Hoàng Quang Lý -82-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hình 4.22: Kết quả sản phẩm KẾT LUẬN Sau thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp với sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô trong bộ môn CNĐT, đặc biệt là sự chỉ bảo và giúp đỡ tận tình của thầy Phạm Mạnh Hùng cùng những cố gắng của bản thân Tôi đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp thiết kế Hệ Thống Quảng Cáo dùng vi điều khiển AT89C51. Đánh giá kết quả thực hành ứng dụng vi điều khiển AT89C51. Vì thời gian hạn chế,mà khối lượng công việc phải thực hiện của đề tài thì rất nhiều, cộng với sự hiểu biết của Tôi về họ vi điều khiển 8051 còn hạn hẹp.Cho nên kết quả mới chỉ đạt được ở mức thí nghiệm. Hoàng Quang Lý -83-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Tuy nhiên với sản phẩm này vẫn chỉ là mô hình thí nghiệm. Vậy để phát triển đề tài thành sản phẩm tiêu dùng thực sự yêu thích, Tôi rất mong được sự chỉ bảo của các Thầy Cô và bạn bè. Những hướng phát triển cho đề tài - Mở rộng kích thước bảng Led theo yêu cầu sử dụng. - Khối hiển thì sẽ hiển thị các mầu sắc khác nhau. - Có nhiều chế độ chạy khác nhau . - Kết nối với máy tính để tiện cho việc thay đổi nội dung chương trình. Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành chân thành nhất tới Thầy Phạm Mạnh Hùng - Giảng viên hướng dẫn trực tiếp cùng toàn thể các Thầy Cô trong khoa Điện tử Viễn thông và Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội. Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập tại Trường đại học Bách khoa Hà Nội. TÀI LIỆU THAM KHẢO • Họ vi điều khiển 8051 Tác giả: Tống văn On, Hoàng Đức Hải • Cấu trúc và lập trình họ vi điều khiển 8051 Tác giả: Nguyễn Tăng Cường, Phạm Quốc Thắng Hoàng Quang Lý -84-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp • Website www.diendandientu.com Hoàng Quang Lý -85-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỌ VI XỬ LÝ 8051 1 I. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN HỌ VI XỬ LÝ 8051 1 1.Tóm tắt về lịch sử của 8051. 1 2. Bộ ví điều khiển 8051 2 3. Sơ đồ khối chung của họ vi điều khiển 8051 2 II. THÀNH VIÊN HỌ VI XỬ LÝ 8051 3 1. Bộ vi điều khiển 8052: 3 2. Bộ vi điều khiển 8031: 4 3. Các bộ vi điều khiển 8051 từ các hãng khác nhau. 5 3.1. Bộ vi điều khiển 8751 5 3.2. Bộ vi điều khiển AT8951 từ Atmel Corporation. 5 3.3. Bộ vi điều khiển DS5000 từ hãng Dallas Semiconductor. 6 3.4. Phiên bản OTP của 8051. 8 3.5. Họ 8051 từ Hãng Philips 8 CHƯƠNG II GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51 .12 1. Sơ Đồ Khối Của Vi Điều Khiển AT89C51 9 2. Đặc Tinh Của AT89C51 10 3. Sơ đồ chân và chức năng các chân của CHIP 89C51 11 4. Cấu trúc của PORT xuất/nhập. 15 5. Tổ chức bộ nhớ 17 6. Hoạt Động Của Thanh Ghi TIME 28 7. Bộ Đềm Chương Trinh Và Không Gian ROM Của 8051 33 CHƯƠNG III: CÁC CHẾ ĐỘ ĐỊNH ĐỊA CHỈ CỦA 8051 39 I CÁC CHẾ ĐỘ ĐỊNH ĐỊA CHỈ TỨC THỜI VÀ THEO THANH GHI 39 1 Chế độ đánh địa chỉ tức thời 39 2. chế độ đánh địa chỉ theo thanh ghi: 39 II. TRUY CẬP BỘ NHỚ SỬ DỤNG CÁC CHẾ ĐỘ ĐỊNH ĐỊA CHỈ KHÁC NHAU 40 1 Chế độ đánh địa chỉ trực tiếp. 40 Hoàng Quang Lý -86-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp 2 Các thanh ghi SFSR và các địa chỉ của chúng. 41 3 Ngăn xếp và chế độ đánh địa chỉ trực tiếp. 44 4 Chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi. 44 5. ưu điểm của chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi. 45 6. Hạn chế của chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi trong 8051. 45 7. Chế độ đánh địa chỉ theo chỉ số và truy cập bộ nhớ ROM trên chíp. 45 8 Bảng xắp xếp và sử dụng chế độ đánh địa chỉ theo chỉ số. 46 CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG 46 I. Bài toán: 46 II. Sơ dồ khối và các chức năng của hệ quảng cáo 46 1.Sơ dồ khối của hệ quảng cáo 46 2.Chức năng các khối 47 III . THIẾT KẾ CHI TIẾT CÁC KHỐI 48 1.Thiết kế chi tiết khối nguồn 48 2. Thiết thiết khối đệm hàng 49 3. Thiết kế khối giải mã cột chi tiết (quét cột) 50 4. Khối thúc công xuất cột (đệm ngõ ra cộT) 54 5. khối hiển thị 57 6. Khối Điều Khiển Trung Tâm 60 7. Nguyên lý toàn mạch 61 7.1. Linh kiện cần cho thiết kế 61 7.1. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch và công cụ thiết kế mạch in 63 7.2.Board điều khiển(mạch đồng 2 lớp) 67 7.3. Board hiển thị (mạch đồng khối hiển thị) 68 7.4. Nguyên lý hoạt động của toàn mạch: 69 IV. THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN 70 1.Nguyên lý hoạt động 70 2. Lưu Đồ Thuật Toán 71 3.Chương trinh và nạp chương trình cho chíp AT89C51 73 4. Kết quả 82 KẾT LUẬN 79 Hoàng Quang Lý -87-
Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Hoàng Quang Lý -88-