THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG VI ĐIỀU KHIỂN 8051 - ĐO NHIỆT ĐỘ VÀ CHUYỂN ĐỔI ADC

Chia sẻ: Phan Cong Lai | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

232
lượt xem 80
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

VĐK 8051 là sản phẩm của Intel ra đời năm 1981. Hiện nay được dùng khá phổ biến vì tính kinh tế và khả năng ứng dụng nhiều trong thực tiễn. Họ VĐK MCS – 51 có một số phiên bản sau: + VĐK 80C31 có 126 byte nhớ RAM, không có ROM bên trong mà phải dùng ROM ngoài

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG VI ĐIỀU KHIỂN 8051 - ĐO NHIỆT ĐỘ VÀ CHUYỂN ĐỔI ADC

1 Đồ án môn học BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG VI ĐIỀU KHIỂN 8051 - ĐO NHIỆT ĐỘ VÀ CHUYỂN ĐỔI ADC KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỦ
2 Đồ án môn học NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………
3 Đồ án môn học MỤC LỤC A - PHẦN GIỚI THIỆU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN I/ LỜI NÓI ĐẦU II/ GIỚI THIỆU III/ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU B - PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 2: VI ĐIỀU KHIỂN 8051 - ĐO NHIỆT ĐỘ VÀ CHUYỂN ĐỔI ADC I/ VĐK 89C51 II/ ĐO LƯỜNG III/ CHUYỂN ĐỔI CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG I/ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ II/ SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI III/ THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TỪNG KHỐI IV/ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ GIẢI THUẬT CHƯƠNG TRÌNH V/ THI CÔNG CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ C – PHỤ LỤC – TÀI LIỆU THAM KHẢO
4 Đồ án môn học CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN I/ LỜI NÓI ĐẦU
5 Đồ án môn học II/ GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI
6 Đồ án môn học III/ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
7 Đồ án môn học CHƯƠNG II: VI ĐIỀU KHIỂN 8051 - ĐO NHIỆT ĐỘ VÀ CHUYỂN ĐỔI ADC I / VI ĐIỀU KHIỂN 8051 1 / GIỚI THIỆU CHUNG VỀ 8051: VĐK 8051 là sản phẩm của Intel ra đời năm 1981. Hiện nay được dùng khá phổ biến vì tính kinh tế và khả năng ứng dụng nhiều trong thực tiễn. Họ VĐK MCS – 51 có một số phiên bản sau: +> VĐK 80C31 có 126 byte nhớ RAM, không có ROM bên trong mà phải dùng ROM ngoài. +> VĐK 80C51 có 126 byte nhớ RAM, 4KB nhớ ROM chỉ lập trình một lần, không lập trình lại được, có 2 bộ timer 0, 1. +> VĐK 80C52 có 8 Kb nhớ ROM, 256 byte RAM và 3 bộ timer : 0, 1, 2. +> VĐK 87C51 có 256 byte nhớ RAM, 8 Kb nhớ EPROM có thể xóa bằng tia cực tím và ghi lại nhiều lần. +> VĐK 89C51 có 256 byte RAM, 4Kb nhớ FLASH ROM có thể xóa và nạp bằng điện nhiều lần.
8 Đồ án môn học EXTERNAL INTERRUPTS ETC TIMER COUNTER INTERRUP ON - INPUTS 0 TIMER other T CHIP 1 CONTROL RAM CPU BUS OS SERIAL 4 I/O CONTRO C PORT PORTS L B¶ng 1.1.B¶ng th«ng sè c¬ b¶n cñaPc¸c hä P P P V§K RX TXD 01 23 D ADDRESS/DA TA Hình 1. Sơ đồ khối của họ VĐK 8051 2 / Bảng thông số cơ bản của các họ VĐK Đặc tính 8051 8052 8031 ROM trên chíp 4K byte 8K byte OK RAM 128 byte 256 byte 128 byte Bộ định thời 2 3 2 Chân vào ra 32 32 32 Cổng nối tiếp 1 1 1 Nguồn ngắt 6 8 6
9 Đồ án môn học 3/ Mô tả chân của 8051. 3.1/ Sơ đồ chân:
10 Đồ án môn học
11 Đồ án môn học Hình 2. Sơ đồ chân của 8051 3.2/ Chức năng các chân VĐK: - Port 0: Có 2 chức năng ở trên chân từ 32  39 trong các thiết kế cỡ nhỏ (Không dùng bộ nhớ mở rộng), có 2 chức năng như các đường I/O. Đối với các thiết kế cỡ lớn ( với bộ nhớ mở rộng ) nó được kết hợp kênh giữa các bus.
12 Đồ án môn học - Port 1: Là cổng I/O trên các chân 18. Có thể dùng cho các thiết bị ngoài nếu cần. Cổng này không có chức năng khác, vì vậy chúng ta chỉ được dùng trong giao tiếp với các thiết bị ngoài. - Port 2: Là một cổng có công dụng kép trên các chân từ 21  28 được dùng như các đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết kế dùng bộ nhớ mở rộng. - Port 3: Cũng là một cổng công dụng kép trên các chân 10 17. Các chân của cổng này có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có lien hệ với các đặc tính đặc biệt của 8051 như bảng sau: Bit Tên Chức năng chuyển đổi P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho port nối tiếp P3.1 TXD Dữ liệu phát cho port nối tiếp P3.2 INT0 Ngắt 0 bên ngoài P3.3 INT1 Ngắt 1 bên ngoài P3.4 T0 Ngõ vào của timer / counter 0 P3.5 T0 Ngõ vào của timer / counter 1 P3.6 WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài P3.7 RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài
13 Đồ án môn học Bảng chức năng của các chân trên Port 3. - PSEN : ( Program store Enable ) : 8051 có 4 tín hiệu điều khiển . Psen là tín hiệu điều khiển ở chân số 29. Nó là tín hiệu điều khiển cho phép bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE ( Out put Enable ) của một EPROM để cho phép đọc các byte mã lệnh. Psen sẽ ở mức thấp trong thời gian lấy lệnh. Các mã nhị phân của chương trình được đọc từ EPROM qua bus và được chốt vào thanh ghi lệnh của 8051 để giải mã lệnh. Khi thi hành chương trình trong ROM nội (8051) Psen sẽ ở mức thụ động ( mức cao ). - ALE: ( Address Latch Enable ): Tín hiệu ra ALE trên chân 30 cho phép chốt địa chỉ, là chân đầu ra và được tích cực ở mức cao. Chân ALE được sử dụng để phân kênh địa chỉ và dữ liệu bằng cách nối tới chân G của chip 74LS373. - RST . Chân số 9 là chân tái lập RESET. Nó là một đầu vào và có mức tích cực cao ( bình thường ở mức thấp ). Khi cấp xung cao tới chân này thì bộ VĐK sẽ tái lập và kết thúc mọi hoạt động. Điều này thường được coi như là sự tái bật nguồn. Khi kích hoạt tái bật nguồn sẽ làm mất mọi giá trị trên các thanh ghi. Nhằm làm cho đầu vào RESET có hiệu quả thì nó phải có tối thiểu 2 chu kỳ máy. Hay nói cách khác, xung cao phải kéo dài tối thiểu 2 chu kỳ máy trước
14 Đồ án môn học nó xuống thấp. Trong 8051 một chu kỳ máy được định nghĩa bẳng 12chu kỳ dao động của thạch anh. - EA : Các thành viên họ 8051 như 8751, 89C51 hoặc DS5000 đều có ROM trên chip lưu cất chương trình. Trong các trường hợp như vậy thì chân EA được nối tới Vcc. Đối với các thành viên của họ như 8031 và 8032 mà không có ROM trên chip thì mã chương trình được lưu cất ở trên bộ nhớ ROM ngoài và chúng được nạp cho 8031/8032. Do vậy, đối với 8031 thì chân EA phải được nối đất để báo rằng chương trình được cất ở ngoài. EA có nghĩa là truy cập ngoài ( External Acess ) là chân số 31 trên vỏ kiểu DIP. Nó là một chân đầu vào và phải được nối với Vcc hoặc GND. Hay nói cách khác là nó không được để hở. - Chân Vcc: Chân số 40 là chân Vcc cấp điện áp nguồn cho chip, nguồn điện áp là +5V. - Chân GND: Chân số 20 - Chân XTAL 1 và XTAL 2: 8051 có một bộ dao động trên chip nhưng nó yêu cầu một xung đồng hồ ngoài để chạy nó. Bộ dao động thạch anh thường xuyên nhất được nối tới chân đầu vào XTAL 1 ( chân 19 ) và XTAL 2 ( chân 18 ). Bộ dao động thạch anh này cũng cần 2 tụ điện giá trị 30PF. Một phía của tụ điện được nối xuống đất như hình a. C2 XTAL2 XTAL2 NC EXTERRNAL C1 OSCILLATA XTAL1 XTAL1 OR 30pF SIGNAL GND GND
15 Đồ án môn học a, Nối XTAL tới 8051 b, Nối XTAL tới nguồn đồng bộ ngoài Hình 3. sơ đồ đấu nối thạch anh 4/ Các thanh ghi, bộ time/counter và ngắt 4.1/ Các thanh ghi Trong CPU các thanh ghi được dùng để lưu cất thong tin tạm thời, những thong tin này có thể là một byte dữ liệu cần được xử lý hoặc là một địa chỉ đến dữ liệu cần được nạp. Phần lớn các thanh ghi của 8051 là các thanh ghi 8 bit. Trong 8051 chỉ có một kiểu dữ liệu: Loại 8 bit, 8 bit của một thanh ghi được trình bày như sau: D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Với MSB là bit có giá trị cao nhất D7 cho đến LSB là bít có giá trị thấp nhất D0. ( MSB – Most sigtican bit và LSB – Leart sigtician Bit ). Với một kiểu dữ liệu 8 bít thì bất kỳ dữ liệu nào lớn hơn 8 bit đều phải được chia thành các đoạn 8 bit trước khi được xử lý. A B DPTR DPH DPL R0 R1 PC PC (program counter) R2 R3 R4 R5 R6 R7 a)Một số thanh ghi 8 bít của 8051 b) Một số thanh ghi 16 bít của 8051
16 Đồ án môn học Hình 4. Cấu trúc của một số thanh ghi SFR Mục đích Địa chỉ Địa chỉ từ hóa từng bít TCON Điều khiển timer 88H Có TMOD Chế độ timer 89H Không TL0 Byte thấp của timer 0 8AH Không TL1 Byte thấp của timer 1 8BH Không TH0 Byte cao của timer 0 8CH Không TH1 Byte cao của timer 1 8DH Không Các thanh ghi được sử dụng rộng rãi nhất của 8051 là A ( thanh ghi tích lũy ), B, R0  R7, DPTR ( Con trỏ dữ liệu ) và PC ( Bộ đếm chương trình ). Tất cả các dữ liệu trên đều là thanh ghi 8 bit trừ DPTR và PC 16 bit. Thanh ghi tích lũy A được sử dụng cho tất cả mọi phép toán số học và logic. 4.2/ Hoạt động của bộ định thời timer. B ả 4.2. Bảng các thanh ghi chức năng đặc biệt dùng timer
17 Đồ án môn học 4.3/ Bộ ngắt của VĐK 8051. Ngắt Cờ Địa chỉ vector Reset hệ thống SRT 0000H Ngắt ngoài 0 IEO 0003H Timer 0 IFO 000BH Ngắt ngoài 1 IE1 0013H Timer 1 IF1 001BH Port nối tiếp TI hoặc RI 0023H Timer 2 TF2 hoặc IE2 002BH Bảng 4.3. Các vector ngắt - Thanh ghi cho phép ngắt IE: Đây là thanh ghi 8 bít cho phép truy nhập ở mức bít. EA X X ES ET1 EX1 ETO EXO + EA ( Enable add ): EA = 1  Lúc này một trong các náy xảy ra EA = 0  Cấm tất cả các ngắt + EX0: Cho phép ngắt ngoài. EX0 = 0  Cho phép ngắt ngoài hoạt động EX1 = 1  Cấm ngắt ngoài hoạt động + ET0: Cho phép ngắt trong timer 0. ET0 = 1  Cho phép ngắt ET1 = 0  Cấm ngắt + EX1: Cho phép ngắt ngoài 1. EX1 = 0  Cho phép EX1 = 1  Cấm ngắt + ET1: Cho phép ngắt trong timer 1. ET1 = 0  Cho phép ngắt ET1 = 1  Cấm ngắt
18 Đồ án môn học +ES: Cho phép ngắt nối tiếp. ES = 0  Cho phép ngắt ES = 1  Cấm ngắt - Thanh ghi ưu tiên ngắt IP ( Interupst priority ) PS PT1 PX1 PTO PXO + PXo: Ưu tiên ngắt ngoài. PXo = 1  Ưu tiên trước PX1 = 0  Ưu tiên sau + PTo: Ưu tiên ngắt timer 0. PTo = 1  Ưu tiên trước PTo = 0  Ưu tiên sau + PS (Priority senial ): Ưu tiên ngắt nối tiếp, PS = 1  Ưu tiên ngắt Nếu để mặc định thì sẽ tuần tự từ PX0  PT0  PX1  PT1  PS - Thanh ghi điều khiển trạng thái TCON IE1 IT1 IEO ITO + ITx: Xác lập kiểu ngắt của timer 0 hoặc 1 *> ITo = 0  Xác lập kiểu ngắt ở mức xung *> ITo = 1  Xác lấp kiểu ngắt ở cạnh xung + IEx: Cờ ngắt. 4/ Các tập lệnh của họ VĐK 8051 4.1/ Các chế dộ định địa chỉ 4.1.1/ Chế độ điịnh địa chỉ tức thời. - Cú pháp : Mov a,#Data; Di chuyển giá trị data vào thanh ghi a - Ví dụ:
19 Đồ án môn học +.Mov R0,#10H; Di chuyển giá trị 20 hệ hecxa vào thanh ghi R0 +.Mov DPTR,#50; Di chuyển giá trị 50 vào con trỏ dữ liệu DPTR 4.1.2/ Chế độ định địa chỉ trực tiếp. Đây là chế độ có thể truy nhập toàn bộ không gian nhớ của RAM, áp dụng cho RAM trong và SFR ( thanh ghi chức năng đặc biệt ) VD: Mov a,4 ; Di chuyển nội dung ô nhớ 4 trong RAM trong vào thanh ghi A Mov 50H,A ; Di chuyển nọi dung thanh ghi A vào ô nhớ có địa chỉ là 50H trong RAM trong 4.1.3. Chế độ định địa chỉ thanh ghi Chế độ này toán hạng phải là một trong các thanh ghi từ R0R7, A, B, DPTR VD: Mov A,R0 ; Di chuyển nội dung thanh ghi R0 vào thanh ghi A Mov R2, A ; Di chuyển nội dung thanh ghi A vào thanh ghi R0 Chế độ này yêu cầu toán hạng nguồn và toán hạng đích phải có cùng kích thước. 4.1.4. Chế độ này các thanh ghi dùng để trỏ đến dữ liệu có trong bộ nhớ. Chỉ dùng các thanh ghi R0, R1 còn định địa chỉ gián tiếp. - Chế độ các thanh ghi từ R2R7 không dùng đến. - R0, R1 đều có dấu @ đứng trước. Nếu không có @ thì đó là lệnh chuyển nội dung R0 và R1 chứ không phải là di chuyển nội dung ngăn nhớ có trong R0, R1.
20 Đồ án môn học VD: Mov a,@R0 ; Di chuyển nội dung ô nhớ có trong ROM có địa chỉ xác định bởi thanh ghi R0 vào thanh ghi A - Đối với RAM ngoài ta phải MovX ( X : Extenal ) 4.1.5. Chế độ định địa chỉ chỉ số thanh ghi. Chế độ này được sử dụng rộng rãi khi truy cập các phần tủ dữ liệu của bảng trong không gian ROM của 8051. VD: MovC A,@A+DPTR ; Di chuyển nội dung ô nhớ trong ROM có địa chỉ xác định bởi tổng nội dung của thanh ghi DPTR và thanh ghi A vào trong thanh ghi A. 4.2. TẬP LỆNH CỦA 8051 4.2.1. Nhóm lệnh di chuyển dữ liệu. *> Lệnh Mov dạng byte: Cú pháp : Mov ( dest – byte ),( src – byte ) Chức năng: Lệnh sao chép nội dung của toán hạng nguồn cào toán hạng đích, nội dung của toán hạng nguồn không thayh đổi. Lệnh này không làm ảnh hưởng đến các cờ. *> Lệnh Mov dạng word. Cú pháp : Mov dptr,#data Chức năng: Giá trị 16 bít chính là toán hạng thứ 2 trực tiếp trong câu lệnh được nạp vào thanh ghi con trỏ dữ liệu byte cao của dữ liệu được nạp vào thanh ghi , còn byte thấp được nạp vào thanh ghi . Lệnh này không làm ảnh hưởng đến cờ hiệu. Kichd thước 3byte, thời gian thực hiện là 2 chu kỳ máy, mã lệnh là 1001 0000 *> Lệnh Mov dạng bít Cú pháp: Mov ,