Khảo sát và ứng dụng vi điều khiển - Thiết kế -Thi công mạch khống chế nhiệt độ phòng

Chia sẻ: Nguyễn Thị Giỏi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:91

0
303
lượt xem
125
download

Khảo sát và ứng dụng vi điều khiển - Thiết kế -Thi công mạch khống chế nhiệt độ phòng

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong nhiều lĩnh việc sản xuất công nghiệp hiện nay, nhất là ngành công nghiệp luyện kim chế biến thực phẩm... vấn đề đo và khống chế nhiệt độ đặc biệt được chú trọng đến vì nó là một yếu tố quyết định Bộ vi điều khiển viết tắt là Micro-controller,là mạch tích hợp trên một chip có thể lập trình được,dùng để điều khiển hoạt động của một hệ thống

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Khảo sát và ứng dụng vi điều khiển - Thiết kế -Thi công mạch khống chế nhiệt độ phòng

  1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. Luaân vaên toát nghieäp NHAÄN XEÙT CUÛA GIAÙO VIEÂN HÖÔÙNG DAÃN Trang 4
  5. Luaân vaên toát nghieäp NHAÄN XEÙT CUÛA GIAÙO VIEÂN PHAÛN BIEÄN Trang 5
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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
  11. 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
  12. 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
  13. 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
  14. 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
  15. 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
  16. 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
  17. 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
  18. 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
  19. 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
  20. 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

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản