Đề tài Thiết kế hệ thống quảng cáo

MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển đi lên các doanh nghiệp thuộc nhiều thành phần, trong mọi lĩnh vực rất cần một chỗ đứng trên thị trường, đặc biệt là vấn đề quảng bá sản phẩm của mình để tăng tính cạnh tranh. Trong đó một hình thức đóng vai trò hết sức quan trọng cho sự thành công đối với doanh nghiệp chính là nhờ vào quảng cáo. Hiện nay có rất nhiều hình thức quảng cáo khác nhau như quảng cáo bằng pha nô áp phic, biển kẻ vẽ, đề can… Một trong số những hình thức có hiệu quả nhất và đang được sử dụng rộng rãi đó là thông tin quảng cáo bằng bảng điện tử. Để làm được một bảng điện tử chúng ta có thể dùng vi xử lý, dùng IC rời, dùng EPROM, dùng vi điều khiển, hay điều khiển bằng máy tính... Trong Đồ án tốt nghiệp này em xin trình bày thiết kế Hệ Thống Quảng Cáo sử dụng vi điều khiển AT89C51. Trong quá trình học tập ở trường và đặc biệt thời gian thiết kế Đồ án tốt nghiệp. Đây là dịp có điều kiện tốt nhất để em có thể tìm hiểu về vi điều khiển AT89C51 cũng như họ vi điều khiển 8051. Được sự hướng dẫn và đặc biệt quan tâm của thầy Phạm Mạnh Hùng do đó mà em đã chọn 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 trên chíp, hai bộ định thời, một cổng nối tiếp và 4 cổng (đều rộng 8 bit) vào ra tất cả được đặt trên một chíp. Lúc ấy nó được coi là một “hệ thống trên chíp”. 8051 là một bộ xử lý 8 bit có nghĩa là CPU chỉ có thể làm việc với 8 bit dữ liệu tại một thời điểm. Dữ liệu lớn hơn 8 bit được chia ra thành các dữ liệu 8 bit để cho xử lý. 8051 có tất cả 4 cổng vào - ra I/O mỗi cổng rộng 8 bit. Mặc dù 8051 có thể có một ROM trên chíp cực đại là 64 K byte, nhưng các nhà sản xuất lúc đó 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 lại tương thích với 8051. Điều này dẫn đến sự ra đời nhiều phiên bản của 8051 với các tốc độ khác nhau và dung lượng ROM trên chíp khác nhau được bán bởi hơn nửa các nhà sản xuất. Điều này quan trọng là mặc dù có nhiều biến thể khác nhau của 8051 về tốc độ và dung lương nhớ ROM trên chíp, nhưng tất cả chúng đều tương thích với 8051 ban đầu về các lệnh. Điều này có nghĩa 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 I/O ports: Các ports vào/ ra Serial port: port nối tiếp Address/data : địa chỉ/ dữ liệu 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: 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 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 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. 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/O Timer Ngắt Vcc Đóng vỏ DS5000-8 DS5000-32 DS5000T-8 DS5000T-8 8K 32K 8K 32K 128 128 128 128 32 32 32 32 2 2 2 2 6 6 6 6 5V 5V 5V 5V 40 40 40 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 đọ 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 DS5000-8-12 DS5000-32-8 DS5000T-32-12 DS5000-32-12 DS5000-8-12 8K 8K 32K 32K 32K 8K 8MHz 12MHz 8MHz 8MHz (with RTC) 12MHz 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 pohẩm được thiết kế và được hoàn thiện tuyệt đối thì phiên bản OTP của 8051 được dùng để sản hàng loạt vì nó sẽ hơn rất nhiều theo giá thành một đơn vị sản phẩm 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. CHƯƠNG II GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51 1. Sơ Đồ Khối Của Vi Điều Khiển AT89C51 Hình 2.1: Sơ Đồ Khối Của Vi Điều Khiển AT89C51 2. Đặc Tinh 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. 3. Sơ đồ chân và chức năng các chân của Chíp AT89C51 Hình 2.2: Sơ đồ chân và chức năng các chân của Chíp AT89C51 - 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 - 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 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 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. 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 : Hình 2.4: Mạch dao động 4. Cấu trúc của PORT In/Out. - Sơ đồ cấu trúc bên trong của chân PORT xuất/nhập như sau : 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 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 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. 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 từng trạng thái chương trình (PSW) Giả sử 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. Chú ý : 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. - 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. PSW .3 RS0 D3H Bit 0 chọn Bank thanh ghi. 00 = Bank 0 : Địa chỉ 00H - 07H. 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. Ví dụ : 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 lầ thanh ghi 1 bit cho các luận lý thi hành trên bit ANL C,25H + 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. Ví dụ : Lệnh sau cho phép Bank thanh ghi 3 và di chuyển nội dung của Bank 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 địa chỉ có thể truy xuất bằng các địa chỉ gián tiếp, chúng là 128Byte đầu của 89C51. 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 89C51 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, lần 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. 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 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. 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 dổi 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) 89C51 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. 89C51 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