Luận văn Thiết kế mạch đếm sản phẩm

PHẦN I LÝ THUYẾT CHƯƠNG I DẪN NHẬP I. ĐẶT VẤN ĐỀ: Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử màtrong đó là kỹ thuật số đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin…. do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điện tử nói riêng. Xuất phát từ những đợt đi thực tập tốt nghiệp tại nhà máy và tham quan các doanh nghiệp sản xuất, chúng em đã được thấy nhiều khâu được tự động hóa trong quá trình sản xuất. Một trong những khâu đơn giản trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là số lượng sản phẩm làm ra được đếm một cách tự động. Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưa được áp dụng trong những khâu đếm sản phẩm, đóng bao bì mà vẫn còn sử dụng nhân công. Từ những điều đã được thấy đó và khả năng của chúng em, chúng em muốn làm một điều gì nhỏ để góp phần vào giúp người lao động bớt phần mệt nhọc chân tay mà cho phép tăng hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời đảm bảo được độ chính xác cao. Nên chúng em quyết định thiết kế một mạch đếm sản phẩm vì nó rất gần gũi với thực tế và nó thật sự rất có ý nghĩa đối với chúng em vì đã làm được một phần nhỏ đóng góp cho xã hội. Để làm được mạch này cần thiết kế được hai phần chính là: bộ phận cảm biến và bộ phận đếm. * Bộ phận cảm biến: gồm phần phát và phần thu. Thông thường người ta sử dụng phần phát là led hồng ngoại để phát ra ánh sáng hồng ngoại mục đích để chống nhiễu so với các loại ánh sáng khác, còn phần thu là transistor quang để thu ánh sáng hồng ngoại. * Bộ phận đếm có nhiều phương pháp thực thi đó la:ø -Lắp mạch dùng kỹ thuật số với các IC đếm, chốt, so sánh ghép lại -Lắp mạch dùng kỹ thuật vi xử lí -Lắp mạch dùng kỹ thuật vi điều khiển II. CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ: 1. Với mạch đếm sản phẩm dùng IC rời có: Các ưu điểm sau: -Cho phép tăng hiệu suất lao động -Đảm bảo độ chính xác cao -Tần số đáp ứng của mạch nhanh, cho phép đếm với tần số cao -Khoảng cách đặt phần phát và phần thu xa nhau cho phép đếm những sản phẩm lớn. -Tổn hao công suất bé, mạch có thể sử dụng pin hoặc accu -Khả năng đếm rộng -Giá thành hạ -Mạch đơn giản dễ thực hiện Với việc sử dụng kỹ thuật số khó có thể đáp ứng được việc thay đổi số đếm. Muốn thay đổi một yêu cầu nào đó của mạch thì buộc lòng phải thay đổi phần cứng.Do đó mỗi lần phải lắp lại mạch dẫn đến tốn kém về kinh tế mà nhiều khi yêu cầu đó không thực hiện được bằng phương pháp này. Với sự phát triển mạnh của nghành kỹ thuật số đặc biệt là cho ra đời các họ vi xử lí và vi điều khiển rất đa chức năng do đó việc dùng kỹ thuật vi xử lí, kỹ thuật vi điều khiển đã giải quyết những bế tắc và kinh tế hơn mà phương pháp dùng IC rời kết nối lại không thực hiện được. 2. Với mạch đếm sản phẩm dùng kỹ thuật vi xử lí: Ngoài những ưu điểm như đã liệt kê trong phương pháp dùng IC rời thì mạch đếm sản phẩm dùng kỹ thuật vi xử lí còn có những ưu điểm sau: -Mạch có thể thay đổi số đếm một cách linh hoạt bằng việc thay đổi phần mềm, trong khi đó phần cứng không cần thay đổi mà mạch dùng IC rời không thể thực hiện được mà nếu có thể thực hiện được thì cũng cứng nhắc mà người công nhân cũng khó tiếp cận, dễ nhầm. - Số linh kiện sử dụng trong mạch ít hơn. -Mạch đơn giản hơn so với mạch đếm sản phẩm dùng IC rời và có phần cài đặt số đếm ban đầu -Mạch có thể lưu lại số liệu của các ca sản xuất -Mạch có thể điều khiển đếm được nhiều dây chuyền sản xuất cùng lúc bằng phần mềm -Mạch cũng có thể kết nối giao tiếp được với máy tính thích hợp cho những người quản lí tại phòng kỹ thuật nắm bắt được tình hình sản xuất qua màn hình của máy vi tính. Nhưng trong thiết kế người ta thường chọn phương pháp tối ưu nhưng kinh tế do đó chúng em chọn phương pháp đếm sản phẩm dùng kỹ thuật vi điều khiển 3. Phương pháp đếm sản phẩm dùng vi điều khiển: Ngoài những ưu điểm có được của hai phương pháp trên, phương pháp này còn có những ưu điểm : -Trong mạch có thể sử dụng ngay bộ nhớ trong đối với những chương trình có quy mô nhỏ, rất tiện lợi mà vi xử lí không thực hiện được. -Nó có thể giao tiếp nối tiếp trực tiếp với máy tính mà vi xử lí cũng giao tiếp được với máy tính nhưng là giao tiếp song song nên cần có linh kiện chuyển đổi dữ liệu từ song song sang nối tiếp để giao tiếp với máy tính. III. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI: Trong đồ án này chúng em thực hiện mạch đếm sản phẩm bằng phương pháp đếm xung. Như vậy mỗi sản phẩm đi qua trên băng chuyền phải có một thiết bị để cảm nhận sản phẩm, thiết bị này gọi là cảm biến. Khi một sản phẩm đi qua cảm biến sẽ nhận và tạo ra một xung điện đưa về khối xử lí để tăng dần số đếm. Tại một thời điểm tức thời, để xác định được số đếm cần phải có bộ phận hiển thị. Tuy nhiên mỗi khu vực sản xuất hay mỗi ca sản xuất lại yêu cầu với số đếm khác nhau vì thế phải có sự linh hoạt trong việc chuyển đổi số đếm. Bộ phận chuyển đổi trực quan nhất là bàn phím. Khi cần thay đổi số đếm người sử dụng chỉ cần nhập số đếm ban đầu vào và mạch sẽ tự động đếm. Khi số sản phẩm được đếm bằng với số đếm ban đầu thì mạch sẽ tự động dừng. Từ đây suy ra mục đích yêu cầu của đề tài: -Số đếm phải chính xác, và thay đổi việc cài đặt số đếm ban đầu một cách linh hoạt. -Bộ phận hiển thị phải rõ ràng -Mạch điện không quá phức tạp, bảo đảm được sự an toàn,dễ sử dụng. -Giá thành không quá mắc IV. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI: -Các sản phẩm rất đa dạng với nhiều chủng loại: đặc; rỗng, kích cỡ khác nhau. Nhưng với khả năng của thiết bị lắp thì mạch chỉ có thể đếm đối với sản phẩm có khả năng che được ánh sáng và có kích thước từ 10cm3 đến 30cm3. -Đếm số sản phẩm trong một thùng phạm vi thay đổi từ 2 ® 999. Còn số thùng sản phẩm phạm vi thay đổi từ 1®9999. -Lưu số sản phẩm, số hộp sau mỗi ca sản xuất và cho phép xem số sản phẩm và số hộp trong các ca sản xuất. Từ mục đích yêu cầu của đề tài chúng em đưa ra sơ đồ khối tổng quát của mạch điện như sau: V. XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT: KHỐI XỬ LÝ CẢM BIẾN BÀN PHÍM KHỐI HIỂN THỊ CHƯƠNG II LÝ THUYẾT THIẾT KẾ I. CÁC KHỐI TRONG MẠCH ĐIỆN: Cảm biến: a. Giới thiệu sơ lược về mạch cảm biến: Để cảm nhận mỗi lần sản phẩm đi qua thì cảm biến phải có phần phát và phần thu. Phần phát phát ra ánh sáng hồng ngoại và phần thu hấp thụ ánh sáng hồng ngoại vì ánh sáng hồng ngoại có đặc điểm là ít bị nhiễu so với các loại ánh sáng khác. Hai bộ phận phát và thu hoạt động với cùng tần số. Khi có sản phẩm đi qua giữa phần phát và phần thu, ánh sáng hồng ngoại bị che bộ phận thu sẽ hoạt động với tần số khác tần số phát như thế tạo ra một xung tác động tới bộ phận xử lí. Vậy bộ phận phát và bộ phận thu phải có nguồn tạo dao động. Bộ phận dao động tác động tới công tắc đóng ngắt của nguồn phát và nguồn thu ánh sáng. Có nhiều linh kiện phát và thu ánh sáng hồng ngoại nhưng chúng em chọn led hồng ngoại và transitor quang là linh kiện phát và thu vì transistor quang là linh kiện rất nhạy với ánh sáng hồng ngoại. Bộ phận tạo dao động có thể dùng mạch LC, cổng logic, hoặc IC dao động. Với việc sử dụng IC chuyên dùng tạo dao động, bộ tạo dao động sẽ trở nên đơn giản hơn với tần số phát và thu Vì tín hiệu ở ngõ ra trasitor quang rất nhỏ nên cần có mạch khuyếch đại trước khi đưa đến bộ tạo dao động. Chúng em chọn IC khuếch đại để khuếch đại tín hiệu lên đủ lớn. Vậy sơ đồ khối của phần phát và phần thu là: KHỐI DAO ĐỘNG KHỐI DAO ĐỘNG KHUYẾCH ĐẠI TRANSITOR THU b. Các linh kiện trong mạch cảm biến: b1. Cấu tạo, nguyên lí hoạt động của led hồng ngoại: _Led được cấu tạo từ GaAs với vùng cấm có độ rộng là 1.43eV tương ứng bức xạ 900nm. Ngoài ra khi pha tạp Si với nguyên vật liệu GaAlAs, độ rộng vùng cấm có thể thay đổi. Với cách này, người ta có thể tạo ra dải sóng giữa 800 - 900nm và do đó tạo ra sự điều hưởng sao cho led hồng ngoại phát ra bước sóng thích hợp nhất cho điểm cực đại của độ nhạy các bộ thu. _Hoạt động: khi mối nối p - n được phân cực thuận thì dòng điện qua nối lớn vì sự dẫn điện là do hạt tải đa số, còn khi mối nối được phân cực nghịch thì chỉ có dòng rỉ do sự di chuyển của các hạt tải thiểu số. Nhưng khi chiếu sáng vào mối nối, dòng điện nghịch tăng lên gần như tỷ lệ với quang thông trong lúc dòng thuận không tăng. Đặc tuyến volt – ampere của led hồng ngoại như sau: j = 4 j = 3 j = 2 j = 1 j = 0 U(V) I(A) b2. Photon transistor. Photon Transistor cũng tương tự như transistor thông thường nhưng chỉ khác ở chỗ nó không có cực bazơ, thay cho tác dụng khống chế của dòng vào cực bazơ là sự khống chế của chùm sáng đối với dòng colector của transitor hoặc có cực bazơ, nhưng khống chế tín hiệu là ánh sáng. C Cực thu (colecter) Cực nền (base) E Cực phát (emiter) Ký hiệu Cấu tạo N P N B E B C Cấu tạo của transistor quang _ Ký hiệu và cấu tạo: _Hình thức bên ngoài của nó khác với transistor thông thường ở chỗ trên vỏ của có cửa sổ trong suốt cho ánh sáng chiếu vào. Ánh sáng qua cửa sổ này chiếu lên miền bazơ của transistor. Chuyển tiếp PN emitor được chế tạo như các transistor thông thường, nhưng chuyển tiếp PN colector, thì do miền bazơ cần được chiếu sáng, cho nên nó có nhiều hình dạng khác nhau, cũng có dạng hình tròn nằm giữa tâm miền bazơ. Khi sử dụng transistor quang mắc mạch tương tự như transistor mắc chung emitor (CE). Chuyển tiếp emitor được phân cực thuận còn chuyển tiếp colector được phân cực nghịch. Có nghĩa là transistor quang được phân cực ở chế độ khuyếch đại. Dòng điện trong transistor: Vì nối thu được phân cực nghịch nên có dòng rỉ Ico chạy giữa thu – nền và vì nối nền - phát được phân cực thuận nên dòng thu là (b + 1)Ico đây là dòng tối của quang transistor. Khi chiếu ánh sáng vào miền bazơ, trong miền bazơ có sự phát xạ cặp điện tử lỗ trống làm xuất hiện dòng IL. Do ánh sáng khiến dòng thu trở thành: Ic = (b + 1) .(Ico + IL) Đặc tuyến của transistor quang U(V) 5 10 15 20 1 I(A) H = 9 H = 7 H = 5 H = 4 H = 1 8 6 4 2 0 Trong đó H là mật độ chiếu sáng (mW/cm2 ) Đặc tuyến của transistor quang cũng giống như đặc tuyến Volt- ampere của transistor thông thường mắc EC. Điều khác nhau ở đây là các tham số không phải là dòng Ib mà là lượng chiếu sáng Đặc tuyến Volt ampere của transistor quang ứng với khoảng Uce nhỏ cũng có thể gọi là miền bão hòa vì khi ấy do sự tích tụ điện tích có thể coi như chuyển tiếp colector được phân cực thuận. Cũng tương tự như trong trường hợp transistor thông thuờng, độ dốc đặc tuyến trong miền khuyếch đại. b3. IC dao động 555 Sơ đồ chân: FLIP FLOP OUTPUT 8 6 4 7 1 3 2 5 GND VCC TRI DIS OUT THR RES CN Sơ đồ khối bên trong IC 555 Chức năng của các chân Đây là vi mạch định thời chuyên dùng, có thể mắc thành dạng mạch đơn ổn hay bất ổn. Điện áp cung cấp từ 3V đến 18V. Dòng điện ra đến 200mA (loại vi mạch BJT) hay 100mA (loại CMOS). Chân 1: Nối với masse. Chân 2: Nhận tín hiệu kích thích (trigger). Chân 3: Tín hiệu ra (output). Chân 4: Phục nguyên về trạng thái ban đầu (preset). Chân 5: Nhận điện áp điều khiển (control voltag). Chân 6: Mức ngưỡng ( threshold ). Chân 7: Tạo đường phóng điện cho tụ. Chân 8: Cấp nguồn Vcc. * IC khuyếch đại LM 324 ( QUAD OPERATIONAL AMPLIFIER). 4 1 3 2 1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 GND +3 - 30V + + + + LM 324 IC có 4 tầng khuếch đại thuật toán, IC làm việc với loại nguồn đơn. Độ lợi trên 100dB, tuy nhiên băng thông hẹp hơn LM 3900. Chú ý: không để ngã ra chạm vào nguồn V+ hay chạm thẳng vào masse, điều này sẽ làm hư IC. IC 567 (TONE DECODER): IC 567 Bộ giải mã âm sắc. IC chứa một vòng khóa pha. Khi tần số phù hợp với tần số trung tâm thì chân 8 có mức áp thấp. Do đó tín hiệu từ transistor qua tầng khuyếch đại đưa đến ngõ vào của IC 567. Tần số hiện nay được xác lập theo mạch định thời R và C hay 1,1/(RC). R lấy khoảng 2K đến 20K. 567 có thể tách dò tần số ngã vào từ 0,01Hz đến 500KHz. 567 8 7 6 5 1 2 3 4 Tụ ngõ ra Tụ lọc thôngthấp Ngõvào +4,75-9,0V Ngõ ra GND Tụ định thời Điện trở định thời Ghi chú: các ngã vào trong mạch lọc thấp qua tính theo mF sẽ được xác định bởi n/F0. Trong đó n trong khoảng 1300 đến 62000. Tụ ngã ra lấy trị số gấp đôi tụ trong mạch lọc thấp qua ở ngã vào. 2. Khối xử lí: Với khối xử lí người ta có thể dùng IC rời hoặc khối vi xử lí. Nếu sử dụng vi xử lí trong khối xử lý, người ta có thể thiết kế mạch điện giao tiếp được với máy tính nên dễ dàng cho việc điều khiển từ xa và bằng việc thay đổi phần mềm có thể mở rộng chương trình điều khiển mạch điện đếm nhiều dây chuyền trong cùng một thời điểm hay lưu lại các số liệu trong các ca sản xuất, đó là lí do chúng em sử dụng vi xử lí trong khối xử lí. Cùng với thời gian, con người đã cho ra đời nhiều loại vi xử lí từ 8 bit đến 64 bit với cải tiến ngày càng ưu việt nhưng tùy theo mục đích sử dụng mà vi xử lí 8 bit vẫn còn tồn tại. Trong đồ án này chúng em sử dụng vi điều khiển 8051. 8051 cũng là vi xử lí 8 bit nhưng có chứa bộ nhớ bên trong và có thêm 2 bộ định thời ngoài ra nó có thể giao tiếp nối tiếp trực tiếp với máy tính mà vi xử lí 8 bit như 8085 cũng giao tiếp được với máy tính nhưng là giao tiếp song song nên cần có IC chuyển đổi dữ liệu từ song song sang nối tiếp để giao tiếp với máy tính. Với bộ nhớ trong 8051 thích hợp cho những chương trình có quy mô nhỏ,tuy nhiên 8051 có thể kết hợp được với bộ nhớ ngoài cho chương trình có quy mô lớn. Sau đây là giới thiệu của chúng em về vi điều khiển 8051: a. Giới thiệu cấu trúc phần cứng 8051 a1. Sơ đồ chân 8051 8051 là IC vi điều khiển (Microcontroller) do hãng Intel sản xuất. IC này có đặc điểm như sau: 4k byte ROM,128 byte RAM 4 Port I/O 8 bit. 2 bộ đếm/ định thời 16 bit. Giao tiếp nối tiếp. 64k byte không gian bộ nhớ chương trình mở rộng. 64k byte không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng. Một bộ xử lý luận lý (thao tác trên các bít đơn). 210 bit được địa chỉ hóa. Bộ nhân / chia 4. Sơ lược về các chân của 8051: a2. Chức năng của các chân 8051: Port 0: từ chân 32 đến chân 39 (P0.0 _P0.7). Port 0 có 2 chức năng: trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường IO, đối với thiết kế lớùn có bộ nhớ mở rộng nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu. Port 1: từ chân 1 đến chân 9 (P1.0 _ P1.7). Port 1 là port IO dùng cho giao tiếp với thiết bị ngoài nếu cần. Port 2: từ chân 21 đến chân 28 (P2.0 _P2.7). Port 2 là một port có tác dụng kép dùng như các đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ nhớ mở rộng. Port 3: từ chân 10 đến chân 17 (P3.0 _ P3.7). Port 3 là port có tác dụng kép. Các chân của port này có nhiều chức năng, có công dụng chuyển đổi có liên hệ đến các đặc tính đặc biệt của 8051 như ở bảng sau : Bit Tên Chức n ăng chuyển đổi P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 RXD TXD INT0\ INT1\ T0 T1 WR\ RD\ Ngõ vào dữ liệu nối tiếp. Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp. Ngõ vào ngắt cứng thứ 0. Ngõ vào ngắt cứng thứ 1. Ngõ vào TIMER/ COUNTER thứ 0. Ngõ vào của TIMER/ COUNTER thứ 1. Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài. Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài. PSEN (Program store enable): PSEN là tín hiệu ngõ ra có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE\ của Eprom cho phép đọc các byte mã lệnh. PSEN ở mức thấp trong thời gian 8051 lấy lệnh. Các mã lệnh của chương trình được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu, được chốt vào thanh ghi lệnh bên trong 8051 để giải mã lệnh. Khi 8051 thi hành chương trình trong ROM nội PSEN ở mức cao. ALE (Address Latch Enable): Khi 8051 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, Port 0 có chức năng là bus địa chỉ và dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ. Tín hiệu ra ALE ở chân thứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt. Tín hiệu ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian port 0 đóng vai trò là địa chỉ thấp nên chốt địa chỉ hoàn toàn tự động. EA\ (External Access): Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 thường được mắc lên mức 1 hoặc mức 0. Nếu ở mức 1, 8051 thi hành chương trình từ ROM nội. Nếu ở mức 0, 8051 thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng. Chân EA\ được lấy làm chân cấp nguồn 21V khi lập trình cho Eprom trong 8051. RST (Reset): Khi ngõ vào tín hiệu này đưa lên mức cao ít nhất 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong được nạp những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống. Khi cấp điện mạch phải tự động reset. Các ngõ vào bộ dao động X1, X2: Bộ tạo dao động được tích hợp bên trong 8051. Khi sử dụng 8051, người ta chỉ cần nối thêm tụ thạch anh và các tụ. Tần số tụ thạch anh thường là 12 Mh b. Cấu trúc bên trong của 8051 b1. Sơ đồ khối bên trong 8051: T1 T0 Điều khiển ngắt Các thanh ghi khác 128 byte RAM MRO nội Timer 2 Timer 1 Timer 0 CPU Oscillator Điều khiển bus Các port I/O Port nối tiếp Port nối tiếp Timer 0 Timer 1 Timer 2 INT0 INT1 EA RST PSEN ALE P0 P2 P1 P3 TxD RxD T2 EXTERNAL b2. Khảo sát các khối nhớ bên trong 8051: 7F RAM ĐA DỤNG 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 57 56 55 54 53 52 51 50 29 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48 28 47 46 45 44 43 42 41 40 27 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38 26 37 36 35 34 33 32 31 30 25 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 24 27 26 25 24 23 22 21 20 23 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18 22 17 16 15 14 13 12 11 10 21 0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08 20 07 06 05 04 03 02 01 00 1F BANK 3 18 17 BANK 2 10 0F BANK 1 08 07 Bank thanh ghi 0 ( mặc định cho R0-R7) 00 CẤU TRÚC RAM NỘI F0 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 E0 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0 D0 D7 D6 6D 6C 6B 6A 69 68 B8 - - - BC BB BA B9 B8 B0 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 A8 AF AE AD AC AB AA A9 A8 A0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 99 Không có địa chỉ hóa từng bit 98 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98 90 97 96 95 94 93 92 91 90 8D Không được địa chỉ hóa từng bit 8C Không được địa chỉ hóa từng bit 8B Không được địa chỉ hóa từng bit 8A Không được địa chỉ hóa từng bit 89 Không được địa chỉ hóa từng bit 88 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88 87 Không được địa chỉ hóa từng bit 83 Không được địa chỉ hóa từng bit 82 Không được địa chỉ hóa từng bit 81 Không được địa chỉ hóa từng bit 80 87 86 85 84 83 82 81 80 THANH GHI CHỨC NĂNG ĐẶC BIỆT *Tổ chức bộ nhớ: Bộ nhớ bên trong 8051 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 bank thanh ghi và các thanh ghi chức năng đặc biệt. 8051 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard: có những vùng nhớ riêng biệt cho chương trình và dữ liệu. Chương trình và dữ liệu có thể chứa bên trong 8051 nhưng 8051 vẫn có thể kết nối với 64 k byte bộ nhớ chương trình và 64 k byte bộ nhớ dữ liệu mở rộng. Ram bên trong 8051 được phân chia như sau: Các bank 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. Ví dụ để đọc nội dung ô nhớ ở địa chỉ 5FH của ram nội vào thanh ghi tích lũy A : MOV A,5FH. Hoặc truy xuất dùng cách địa chỉ gián tiếp qua R0 hay R1. Ví dụ 2 lệnh sau sẽ thi hành cùng nhiệm vụ như lệnh ở trên: MOV R0, #5FH MOV A , @R0 -Ram có thể truy xuất từng bit: 8051 chứa 210 bit được địa chỉ hóa từng bit, trong đó 128 bit chứa ở các byte có địa chỉ từ 20H đến 2FH, các bit còn lại chứa trong nhóm thanh ghi chức năng đặc biệt. Ýtưởng truy xuất từng bit bằng phần mềm là một đặc tính mạnh của vi điều khiển nói chung. Các bit có thể được đặt, xóa, and, or,… với 1 lệnh đơn. Ngoài ra các port cũng có thể truy xuất được từng bít làm đơn giản phần mềm xuất nhập từng bit. Ví dụ để đặt bit 67H ta dùng lệnh sau: SETB 67H. -Các bank thanh ghi: Bộ lệnh 8051 hỗ trợ 8 thanh ghi có tên là R0 đến R7 và theo mặc định (sau khi reset hệ thống), các thanh ghi nàyở các địa chỉ 00H đến 07H. lệnh sau đây sẽ đọc nội dung ở địa chỉ 05H vào thanh ghi tích lũy: MOV A, R5. Đây là lệnh 1 byte dùng địa chỉ thanh ghi. Tuy nhiên có thể thi hành bằng lệnh 2 byte dùng địa chỉ trực tiếp nằm trong byte thứ 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. Bank thanh ghi tích cực bằng cách thay đổi các bit trong từ trạng thái chương trình (PSW). Giả sủ thanh ghi thứ 3 đang được truy xuất, lệnh sau đây sẽ di chuyển nội dung của thanh ghi A vào ô nhớ ram có địa chỉ 18H: MOV R0, A. * Các thanh ghi có chức năng đặc biệt: 8051 có 21 thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR: Special Funtion 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 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 DOH chứa các bít trạng thái như bảng sau: Bit Ký hiệu Địa chỉ Ý nghĩa PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0 CY AC F0 RS1 RS0 0V _ P D7H D6H D5H D4H D3H D2H D1H D0H Cờ nhớ Cờ nhớ phụ Cờ 0 Bit 1 chọn bank thanh ghi 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 – 1FH 11=bank 3: địa chỉ 18H –1FH Cờ tràn Dự trữ Cờ parity chẵn lẽ. + 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 là thanh ghi 1 bit cho các lệnh luận lý thi hành trên bit. ANL C, 25H + Cớ nhớ phụ: Khi cộng các số BCD, cờ nhớ phụ AC = 1 nếu kết q