TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU
Giáo trình nội bộ
KỸ THUẬT
VI XỬ LÝ
ThS. Lưu Hoàng
BỘ MÔN ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ -
NÔNG NGHIỆP CÔNG NGHỆ CAO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA - VŨNG TÀU
GIÁO TRÌNH NỘI BỘ
KỸ THUẬT
VI XỬ LÝ
ThS. LƯU HOÀNG
1
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay Vi xử lý là một thành phần không thể thiếu trong xã hội hiện đại nói
chung và khoa học kỹ thuật nói riêng. Nó đóng vai trò xử lý mọi dữ liệu được số hóa hàng
ngày. Là nền tảng của tự động hóa, của công nghệ thông tin. Nó len lỏi trong mọi lĩnh vực
từ thiết bị gia dụng hàng ngày cho đến hàng không vũ trụ.
Đặc biệt với sự phát triển của IOT và công nghiệp 4.0, vi xử lý càng quan trọng hơn
bao giờ hết bởi nói là trái tim của mọi hệ thống. Ở đó vi xử lý đóng vai trò kết nối, phân
tích và xử lý mọi dữ liệu với khả năng linh hoạt và tiết kiệm. Thông minh hóa mọi thứ và
tạo ra một môi trường sống và làm việc hiện đại hơn.
Vì vậy việc nắm bắt về kỹ thuật vi xử lý là nội dung bắt buộc trong các chương
trình giáo dục đại học, cao đẳng trong khối ngành kỹ thuật như: điện, điện tử, tự động hóa,
cơ điện tử, công nghệ thông tin... Để từ nền tảng này người học có thể phát triển các kiến
thức chuyên sâu theo từng lĩnh vực tương ứng. Đây chính là lý do để tác giả biên soạn
cuốn giáo trình “Kỹ thuật vi xử lý”.
Trong cuốn giáo trình này, tác giả đã từng bước giới thiệu đến người học về vi xử
lý, kiến trúc cơ bản cũng như cách thức hoạt động.
Phần chính của giáo trình là giới thiệu và ứng dụng họ vi điều khiển 8051. Đây là
họ vi điều khiển có cấu trúc đơn giản giúp người học dễ tiếp cận và ứng dụng. Từ đó người
học có thể tự nghiên cứu sâu hơn về các dòng vi điều khiển phức tạp và cao cấp hơn như
AVR, PIC, ARM, ESP...
Với sự phát triển của công nghệ và kỹ thuật hiện nay, vi xử lý – vi điều khiển cũng
đã có những bước phát triển đáng kể và cuốn sách này là tiền đề để người học phát triển
thêm. Cho dù tác giả đã rất cố gắng nhưng chắc chắn cuốn giáo trình này không tránh khỏi
những khiếm khuyết, tác giả mong nhận được sự đóng góp chân thành từ các bạn đọc, quý
thầy cô và các bạn sinh viên để có thể trở nên hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Tác giả giáo trình nội bộ
Thạc sỹ Lưu Hoàng
2
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VI XỬ LÝ ................................................................... 9
1.1. Khái niệm vi xử lý .......................................................................................... 9
1.2. Lịch sử phát triển của vi xử lý ...................................................................... 9
1.3. Phân loại vi xử lý .......................................................................................... 10
1.3.1. Phân loại theo chức năng ........................................................................ 10
1.3.2. Phân loại theo cấu trúc ............................................................................ 10
1.3.3. Phân loại theo tập lệnh ............................................................................ 11
1.4. Hệ vi xử lý ..................................................................................................... 12
1.4.1. Sơ đồ tổng quát hệ vi xử lý ..................................................................... 12
1.4.2. Đơn vị xử lý trung tâm (Central Processing Unit: CPU) ........................ 12
1.4.3. Bộ nhớ (Memory) .................................................................................... 12
1.4.4. Các thiết bị ngoại vi ................................................................................ 13
1.4.5. Các BUS giao tiếp ................................................................................... 13
1.4.6. Hoạt động của hệ vi xử lý ....................................................................... 14
CHƯƠNG 2. CẤU TRÚC VÀ TẬP LỆNH CỦA VI XỬ LÝ ............................. 17
2.1. Cấu trúc bên trong của vi xử lý .................................................................. 17
2.1.1. Sơ đồ khối của vi xử lý ........................................................................... 17
2.1.2. chức năng của các khối ........................................................................... 18
2.1.3. Bus dữ liệu bên trong vi xử lý ................................................................. 20
2.2. Tập lệnh của vi xử lý .................................................................................... 20
2.2.1. Giới thiệu về tập lệnh của vi xử lý .......................................................... 20
2.2.2. Từ gợi nhớ (mnemonic) .......................................................................... 21
2.2.3. Các kiểu lệnh cơ bản của vi xử lý ........................................................... 21
2.2.4. Các kiểu truy xuất địa chỉ của vi xử lý .................................................... 22
CHƯƠNG 3. VI ĐIỀU KHIỂN ............................................................................. 24
3.1. Giới thiệu vi điều khiển ............................................................................... 24
3.2. Họ Vi điều khiển 8051 .................................................................................. 25
3.3. Tóm tắt phần cứng họ vi điều khiển 8051.................................................. 26
3
3.4. Khảo sát cấu trúc bên trong của VĐK 89C51 ........................................... 27
3.4.1. Sơ đồ cấu trúc bên trong của vi điều khiển ............................................. 27
3.4.2. Khảo sát sơ đồ chân của 89C51 .............................................................. 27
3.5. Cấu trúc bộ nhớ của vi điều khiển ............................................................. 33
3.5.1. Tổ chức bộ nhớ ........................................................................................ 33
3.5.2. Tổ chức bộ nhớ RAM ............................................................................. 33
CHƯƠNG 4. KHẢO SÁT TẬP LỆNH CỦA VI ĐIỀU KHIỂN ........................ 41
4.1. Khái niệm về chương trình, tập lệnh và ngôn ngữ gợi nhớ ..................... 41
4.2. Các kiểu định địa chỉ bộ nhớ ...................................................................... 41
4.3. Tập lệnh của vi điều khiển .......................................................................... 43
4.3.1. Nhóm lệnh di chuyển dữ liệu (Data Transfer Instructions) .................... 45
4.3.2. Nhóm lệnh số học (Mathematical Instructions) ...................................... 49
4.3.3. Nhóm lệnh logic (Logic Instructions) ..................................................... 52
4.3.4. Nhóm lệnh rẽ nhánh (Control Transfer Instructions) .............................. 57
4.3.5. Nhóm lệnh xử lý bit (Bit Oriented Instructions) ..................................... 62
4.4. Chương trình Assembly .............................................................................. 64
4.4.1. Các chỉ dẫn trong chương trình ............................................................... 64
4.4.2. Cấu trúc chương trình Assembly............................................................. 66
4.4.3. Các thành phần của lệnh.......................................................................... 66
4.4.4. Lưu đồ và giải thuật ................................................................................ 66
CHƯƠNG 5. KHẢO SÁT TIMER/COUNTER CỦA VI ĐIỀU KHIỂN .......... 73
5.1. Giới thiệu ...................................................................................................... 73
5.2. Các thanh ghi của timer .............................................................................. 73
5.2.1. Thanh ghi chọn chế độ hoạt động của timer (TMOD) ............................ 73
5.2.2. Thanh ghi điều khiển timer (TCON) ....................................................... 74
5.2.3. Thanh ghi bộ đếm timer .......................................................................... 74
5.3. Các chế độ hoạt động của timer.................................................................. 75
5.3.1. Timer hoạt động ở mode 0 ...................................................................... 75
5.3.2. Timer hoạt động ở mode 1 ...................................................................... 75
5.3.3. Timer hoạt động ở mode 2 ...................................................................... 76
5.3.4. Timer hoạt động ở mode 3 ...................................................................... 77
5.4. Nguồn xung clock cho timer ........................................................................ 77