Máy tính cộng trừ nhân chia hiển thị LCD

ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN SVTH : HOÀNG PHI LONG-LỚP 05CDT1 TRANG 1 LỜI NÓI ĐẦU  Ngày nay với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật cộng với sự phát triển mạnh mẽ của công cụ máy tính. Đã thay đổi phương thức sản suất đi theo một chiều hướng mới đó là thời kỳ mà các dây chuyền, các máy sản xuất đã chuyển sang bán tự động hoặc tự động hoá hoàn toàn. Đối với các thiết bị tự động thì các chip vi điều khiển, các bộ vi xử lí trung tâm đóng vai trò hết sức quan trọng là đầu não điều khiển mọi hoạt động của thiết bị. Tuy nhiên với những thiết bị không đòi hỏi độ phức tạp trong xữ lí cao thì các chip VĐK như họ 8051, PIC sử dụng rất tiện lợi, giá thành thấp. Với mục đích của đồ án VĐK là nhằm giúp sinh viên làm quen, nắm được cách thức điều khiển một thiết bị thực tế bằng vi điều khiển. Em chọn chíp VĐK 89C51 cho đề tài của mình là: “Máy tính cộng trừ nhân chia hiển thị LCD” Qua một thời gian tìm hiểu, thiết kế với sự cố gắng của bản thân và đặc biệt là sự hướng dẩn của thầy Lê Xứng và các thầy giáo trong bộ môn đến nay em đã hoàn thành đồ án VĐK này. Em rất chân thành cảm ơn các thầy cô! Đà Nẵng, ngày 12 tháng 6 năm 2009 Sinh viên thực hiện Hoàng phi long ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN SVTH : HOÀNG PHI LONG-LỚP 05CDT1 TRANG 2 MỤC LỤC Chương I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ................................ ................................ ...... Chương II: GIỚI THIỆU BỘ VI ĐIỀU KHIỂN 89C51 VÀ CÁC LINH KIỆN LIÊN QUAN ................................ ............... A.GIỚI THIỆU BỘ VĐK AT89C51 ................................ ................................ ...... 2.1.Giới thiệu chung ................................ ................................ ............................... 2.2. Lịch sử phát triển của vi điều khiển ................................ ................................ . 2.3 Khảo sát vi điều khiển 8051................................ ................................ ............. 2.3.1.Cấu trúc bên trong của IC 8951 ................................ ................................ .... 2.3.2.Chức năng của các chân vi điều khiển................................ ............................ 2.3.3.Hoạt động của bộ định thời ................................ ................................ ............ 2.3.4.Hoạt động ngắt ................................ ................................ .............................. 2.3.5.Tập lệnh họ 8051. ................................ ................................ .......................... B.CÁC LINH KIỆN LIÊN QUAN ĐẾN MACH THIẾT KẾ ............................ Chương III: THIẾT KẾ MẠCH & CHƯƠNG TRÌNH ................................ ..... 3.1.Sơ đồ mạch thiết kế ................................ ................................ .......................... 3.2. Sơ đồ khối chương trình ................................ ................................ .................. 3.3.Mã nguồn chương trình………………………………………………………… ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN SVTH : HOÀNG PHI LONG-LỚP 05CDT1 TRANG 3 Chương I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu LCD Trong những năm gần đây màn hình tinh thể lỏng LCD ngày càng được sử dụng rộng rãi và đang dần thay thế các đèn LED. Đó là vì các nguyên nhân sau: -Màn hình LCD có giá thành hạ. -Khả năng hiển thị số ,ký tự và đồ hoạ tốt hơn nhiều so với đèn LED -Sử dụng thêm một bộ điều khiển làm tươi LCD và như vậy giải phóng CPU khỏi công việc này.còn đối với đèn LED luôn cần CPU để duy trì việc hiển thị dữ liệu. -Dễ dàng lập trình các ký tự và đồ hoạ. 1.2Đặt vấn đề: Ngày nay máy tính điện tử đã trở nên phổ biến và không thể thiếu được đối với học sinh cũng như sinh viên .Chính vì lý do trên nên em chọn đề tài ~Máy tính điện tử hiển thị LCD~ một trong những ứng dụng đơn giản của LCD. Nội dung chính của đồ án của em là có thể thực hiện các phép toán đơn giản như Cộng, trừ, nhân, chia,có thể thực hiện cộng từ 1 số sau đó phát triển thêm cộng được nhiều số hơn nữa,và có thể giao tiếp với máy tính để hiển thị số lên LCD Khi nghiên cứu đề tài này em muốn phát huy những ứng dụng của vi điều khiển nhàm tạo ra sản phẩm của chính mình,trong quá trình phát tri ển đồ án em có cơ hội nghiên cứu kỹ hơn về vi diều khiển ,phát hiện nhiều về khả năng ứng dụng của vi điều khiển, đồng thời phát huy tính sáng tạo ,khả năng giải quyết một vấn đề yêu cầu đặt ra. Sơ đồ chương trình: Đợi xử lý Đọc phím kết quả Display No push ấn phím ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN SVTH : HOÀNG PHI LONG-LỚP 05CDT1 TRANG 4 CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN VÀ CÁC LINH KIỆN LIÊN QUAN A.GIỚI THIỆU VỀ HỌ VI ĐIỀU KHIỂN 89C51: 2.1.Giới thiệu chung 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. Theo các tập lệnh của người lập trình, bộ vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ thông tin, xử lý thông tin, đo thời gian và tiến hành đóng mở một cơ cấu nào đó. Trong các thiếh bị điện và điện và điện tử dân dụng, các bộ vi điều khiển, điều khiển hoạt động của TV, máy giặt, đầu đọc laser, điện thọai, lò vi-ba … Trong hệ thống sản xuất tự động, bộ vi điều khiển được sử dụng trong Robot, dây chuyền tự động. Các hệ thống càng "thông minh" thì vai trò c ủa hệ vi điều khiển càng quan trọng. 2.2. Lịch sử phát triển của vi điều khiển Bộ vi điều khiển thực ra, là một loại vi xử lí trong tập hợp các bộ vi xử lý nói chung. Bộ vi điều khiển được phát triển từ bộ vi xử lí, từ những năm 70 do sự phát triển và hoàn thiện về công nghệ vi điện tử dựa trên kỹ thuật MOS (Metal-Oxide- Semiconductor) , mức độ tích hợp của các linh kiện bán dẫn trong một chip ngày càng cao. Năm 1971 xuất hiện bộ vi xử lí 4 bit loại TMS1000 do công ty texas Instruments vừa là nơi phát minh vừa là nhà sản xuất. Nhìn tổng thể thì bộ vi xử lí chỉ có chứa trên một chip những chức năng cần thiết để xử lí chương trình theo một trình tự, còn tất cả bộ phận phụ trợ khác cần thiết như : bộ nhớ dữ liệu , bộ nhớ chương trình , bộ chuển đổi AID, khối điều khiển, khối hiển thị, điều khiển máy in, hối đồng hồ và lịch là những linh kiện nằm ở bên ngoài được nối vào bộ vi xử lí. Mãi đến năm 1976 công ty INTEL (Interlligen -Elictronics). Mới cho ra đời bộ vi điều khiển đơn chip đầu tiên trên thế giới với tên gọi 8048. Bên cạnh bộ xử lí trung tâm 8048 còn chứa bộ nhớ dữ liệu, bộ nhớ chương trình, bộ đếm và phát thời gian các cổng vào và ra Digital trên một chip. Các công ty khác cũng lần lược cho ra đời các bộ vi điều khiển 8bit tương tự như 8048 và hình thành họ vi điều khiển MCS-48 (Microcontroller-sustem-48). Đến năm 1980 công ty INTEL cho ra đ ời thế hệ thứ hai của bộ vi điều khiển đơn chip với tên gọi 8051. Và sau đó hàng loạt các vi điều khiển cùng loại với 8051 ra đời và hình thành họ vi điều khiển MCS-51 . Đến nay họ vi điều khiển 8 bit MCS51 đã có đến 250 thành viên và hầu hết các công ty hàng đầu thế giới chế tạo. Đứng đầu là công ty INTEL và rất nhiều công ty khác như : AMD, SIEMENS, PHILIPS, DALLAS, OKI … Ngoài ra còn có các công ty khác c ũng có những họ vi điều khiển riêng như: Họ 68HCOS của công ty Motorola Họ ST62 của công ty SGS-THOMSON Họ H8 của công ty Hitachi Họ pic cuả công ty Microchip 2.3 Khảo sát vi điều khiển 8051 IC vi điều khiển 8051/8031 thuộc họ MCS51 có các đặt điểm sau : - 4kbyte ROM (được lập trình bởi nhà sản xuất chỉ có ở 8051) - 128 byte RAM ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN SVTH : HOÀNG PHI LONG-LỚP 05CDT1 TRANG 5 - 4port I10 8bit - Hai bộ định thời 16bit - Giao tiếp nối tiếp - 64KB không gian bộ nhớ chương trình mở rộng - 64 KB không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng - một bộ xử lí luận lí (thao tác trên các bit đơn) - 210 bit được địa chỉ hóa - bộ nhân / chia 4 s 2.3.1.Cấu trúc bên trong của IC 8951 Phần chính của vi điều khiển 8051 là bộ xử lí trung tâm (CPU: central processing unit ) bao gồm : - Thanh ghi tích lũy A - Thanh ghi tích lũy phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia - Đơn vị logic học (ALU : Arithmetic Logical Unit ) - Từ trạng thái chương trình (PSW : Prorgam Status Word) - Bốn băng thanh ghi - Con trỏ ngăn xếp - Ngoài ra còn có bộ nhớ chương trình, bộ giải mã lệnh, bộ điều khiển thời gian và logic. - Đơn vị xử lí trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ giao động, ngoài ra còn có khả năng đưa một tín hiệu giữ nhịp từ bên ngoài. Chương trình đang chạy có thể cho dừng lại nhờ một khối điều khiển ngắt ở bên trong. Các nguồn ngắt có thể là : các biến cố ở bên ngoài , sự tràn bộ đếm định thời hoặc cũng có thể là giao diện nối tiếp. Hai bộ định thời 16 bit hoạt động như một bộ đếm. Các cổng (port0, port1, port2, port3 ). S ử dụng vào mục đích điều khiển. Ở cổng 3 có thêm các đường dẫn điều khiển dùng để trao đổi với một bộ nhớ bên ngoài, hoặc để đầu nối giao diện nối tiếp, cũng như các đường ngắt dẫn bên ngoài. Hçnh 2.1. Så âäö khäúi cuía bäü vi âiãöu khiãøn Âiãöu khiãøn ngàõt CPU RAM ROM Thiãút bë Näúi tiãúp Thiãút bë Song song Nguäön âäöng häöö ngoaìi Ngàõt ngoaìi Âäöng häö näüi Bus dæî liãûu, âëa chè, âiãöu khiãøn Caïc bäü âënh thåìi Giao tiãúp Song song Giao tiãúp Näúi tiãúp ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN SVTH : HOÀNG PHI LONG-LỚP 05CDT1 TRANG 6 Giao diện nối tiếp có chứa một bộ truyền và một bộ nhận không đồng bộ, làm việc độc lập với nhau. Tốc độ truyền qu ổng nối tiếp có thể đặt trong vảy rộng và được ấn định bằng một bộ định thời. Trong vi điều khiển 8051 / 8031 có hai thành phần quan trọng khác đó là bộ nhớ và các thanh ghi : Bộ nhớ gồm có bộ nhớ Ram và bộ nhớ Rom (chỉ có ở 8031) dùng để lưu trữ dữ liệu và mã lệnh. Các thanh ghi sử dụng để lưu trữ thông tin trong quá trình xử lí. Khi CPU làm việc nó làm thay đổi nội dung cuả các thanh ghi. 2.3.2.Chức năng của các chân vi điều khiển a.Port0 : là port có 2 chức năng ở trên chân từ 32 đến 39 trong các thiết kế cỡ nhỏ ( không dùng bộ nhớ mở rộng ) có hai chức năng như các đường IO. Đối với các thiết kế cỡ lớn ( với bộ nhớ mở rộng ) nó được kết hợp kênh giữ a các bus ) b.Port1 : port1 là một port I/O trên các chân 1-8. Các chân được ký hiệu P1.0, P1.1, P1.2 … có thể dùng cho các thiết bị ngoài nếu cần. Port1 không có chức năng khác, vì vậy chúng ta chỉ được dùng trong giao tiếp với các thiết bị ngoài. c.Port2 : port2 là một port công dụng kép trên các chân 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. d.Port3 : port3 là một port công dụng kép trên các chân 10 - 17. Các chân của port này có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tín đặc biệt của 8051 / 8031 như ở bảng sau : VCC U1 AT89C51 9 18 19 20 29 30 31 40 1 2 3 4 5 6 7 8 21 22 23 24 25 26 27 2810 11 12 13 14 15 16 17 39 38 37 36 35 34 33 32 RST XTAL2 XTAL1 G N D PSEN ALE/PROG EA/VPP V C CP1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INTO P3.3/INT1 P3.4/TO P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 C3 10u 7408 & /RD Address Bus Max232 7408 Address & Data Bus 74573 8255 & Ram C210u 12Mz VCC R2 100 R1 10K C110u SW1 SW Hình 2.2 : Sơ Đồ Chân 8051 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN SVTH : HOÀNG PHI LONG-LỚP 05CDT1 TRANG 7 Bit Tên Chức năng chuyển đổi P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 RXD TXD INTO INT1 TO T1 WR RD Dữ liệu nhận cho port nối tiếp Dữ liệu phát cho port nối tiếp Ngắt 0 bên ngoài Ngắt 1 bên ngoài Ngõ vào của timer/counter 0 Ngõ vào của timer/counter 1 Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài Bảng 2.1 : Chức năng của các chân trên port3 e.Chân PSEN (Program Store Enable ) : 8051 / 8031 có 4 tín hi ệu điều khiển PSEN là tín hiệu ra trên chân 29. Nó là tín hiệu điều khiển để cho phép bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE (Output Enable) của một EPROM để cho phép đọc các bytes 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 tr ình trong ROM nội (8051) PSEN sẽ ở mức thụ động (mức cao). f.Chân ALE (Address Latch Enable ) : Tín hiệu ra ALE trên chân 30 tương h ợp với các thiết bị làm việc với các xử lí 8585, 8088, 8086, 8051 dùng ALE m ột cách tương tự cho làm việc giải các kênh các bus địa chỉ và dữ liệu khi port 0 được dùng trong chế độ chuyển đổi của nó : vừa là bus dữ liệu vừa là búyt thấp của địa chỉ, ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một thanh ghi bên ngoài trong nữa đầu của chu kỳ bộ nhớ. Sau đó, các đường port 0 dùng để xuất hoặc nhập dữ liệu trong nữa sau chu kỳ của bộ nhớ. Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể được dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống. Nếu xung trên 8051 là 12MHz thì ALE có tần số 2MHz. Chỉ ngoại trừ khi thi hành lệnh MOVX, một xung ALE sẽ bị mất. Chân này cũng được làm ngõ vào cho xung lập trình cho EPROM trong 8051. g. Chân EA (External Access) : Tín hiệu vào EA trên chân 31 thường được mắc lên mức cao (+5V) hoặc mức thấp (GND). Nếu ở mức cao, 8051 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp (4K). Nếu ở mức thấp, chương trình chỉ được thi hành từ bộ nhớ mở rộng. Khi dùng 8031, EA luôn được nối mức thấp vì không có bộ nhớ chương trình trên chip. Nếu EA được nối mức thấp bộ nhớ bên trong chương trình 8051 sẽ bị cấm và chương trình thi hành từ EPROM mở rộng. Người ta còn dùng chân EA làm chân cấp điện áp 21V khi lập trình cho EPROM trong 8051. h.Chân RST(reset) Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset c ủa 8051. Khi tín hiệu này được đưa lên múc cao (trong ít nhất 2 chu kỳ máy ), các thanh ghi trong 8051 đư ợc tải những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống. i.Chân XTAL: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN SVTH : HOÀNG PHI LONG-LỚP 05CDT1 TRANG 8 Các ngõ vào bộ dao động trên chip :Như đã thấy trong các hình trên , 8051 có một bộ dao động trên chip. Nó thường được nối với thạch anh giữa hai chân 18 và 19. Các tụ giữa cũng cần thiết như đã vẽ. Tần số thạch anh thông thường là 12MHz. j.Các chân nguồn : 8051 vận hành với nguồn đơn +5V. Vcc được nối vào chân 40 và Vss (GND) đư ợc nối vào chân 20. 2.3.3.Hoạt động của bộ định thời 2.3.3.1.Giới thiệu. Một định nghĩa đơn giản của timer là một chuỗi các flip-flop chia đôi tần số nối tiếp với nhau, chúng nhận tín hiệu vào làm nguồn xung nhịp. Ngõ ra của tần số cuối làm nguồn xung nhịp cho flip-flop báo tràn của timer (flip-flop cờ). Giá trị nhị phân trong các flip-flop của timer có thể xem như số đếm số xung nhịp (hoặc các sự kiện) từ khi khởi động timer. Ví dụ timer 16 bit sẽ đếm lên từ 0000H đến FFFFH. Cờ báo tràn sẽ lên 1 khi số đếm tràn từ FFFFH đến 0000H. 8051 có 2 timer 16 bit, mỗi timer có bốn cách làm việc. Người ta sử dụng các timer để : a) định khoảng thời gian, b) đếm sự kiện hoặc c) tạo tốc độ baud cho port nối tiếp trong 8051 Trong các ứng dụng định khoảng thời gian, người ta lập trình timer ở một khoảng đều đặn và đặt cờ tràn timer. Cờ được dùng để đồng bộ hóa chương trình để thực hiện một tác động như kiểm tra trạng thái của các cửa ngõ vào hoặc gửi các sự kiện ra các ngõ ra. Các ứng dụng khác có thể sử dụng việc tạo xung nhịp đều đặn của timer để đo thời gian trôi qua giữa hai sự kiện (ví dụ : đo độ rộng xung). Đếm sự kiện dùng để xác định số lần xẩy ra của một sự kiện. Một "sự kiện" là bất cứ tác động ngoài nào có thể cung cấp một chuyển trạng thái trên một chân của 8051. Các timer cũng có thể cung cấp xung nhịp tốc độ baud cho port nối tiếp trong 8051 Truy xuất timer của 8051 dùng 6 thanh ghi chức năng đặc biệt cho trong bảng sau: SFR MỤC ĐÍCH ĐỊA CHỈ Địa chỉ hóa từng bít TCON TMOD TL0 TL1 TH0 TH1 Điều khiển timer Chế độ timer Byte thấp của timer 0 Byte thấp của timer 1 Byte cao của timer 0 Byte cao của timer 1 88H 89H 8AH 8BH 8CH 8DH có không không không không không Bảng 2.2: Thanh ghi chức năng đặc biệt dùng timer. 2.3.3.2. Thanh ghi chế độ timer (TMOD) Thanh ghi TMOD chứa hai nhóm 4 bit dùng để đặt chế độ làm việc cho timer 0 và timer 1. ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN SVTH : HOÀNG PHI LONG-LỚP 05CDT1 TRANG 9 Bit 7 6 5 4 3 2 1 0 Tên Timer Mô tả GATE 1 Bit (Mở) cổng, khi lên 1 timer chỉ chạy khi INT1 ở mức cao. C/T 1 Bit chọn chế độ counter/timer 1=bộ đếm sự kiện 0=bộ định khoảng thời gian M1 1 Bit 1 của chế độ(mode) M0 1 Bit 0 của chế độ 00: chế độ 0 : timer 13 bit 01: chế độ 1 : timer 16 bit 10: chế độ 2 : tự động nạp lại 8255A bit 11: chế độ 3 : tách timer GATE 0 Bit (mở) cổng C/T 0 Bit chọn counter/timer M1 0 Bit 1 của chế độ M0 0 Bit 0 của chế độ Bảng 2.3: Tóm tắt thanh ghi TMOD 2.3.3.3. Thanh ghi điều khiển timer (TCON) Thanh ghi TCON chứa các bit trạng thái và các bit điều khiển cho timer 0 và timer 1. Bảng 2.4: Tóm tắt thanh ghi TCON +TF1: (địa chỉ 8Fh) cờ tràn bộ định thời 1. Được set bởi phần cứng khi bộ định thời/ đếm bị tràn, được xoá bởi phần mềm hoặc bởi phần cứng khi trình phục vụ ngắt được trỏ đến. +TR1:(địa chỉ byte8Eh) bit điều khiển bộ định thời 1 hoạt động. Được set/ xoá bởi phần mềm để điều khiển bộ định thời hoạt động hoặc ngưng hoạt động. +TF0(địa chỉ byte8Dh) cờ tràn của bộ định thời 0. +TR0(địa chỉ byte8C) bit điều khiển bộ định thời 0 hoạt động. +IE1:( địa chỉ byte8Bh) cờ ngắt ngoài 1 tác động cạnh. Được set bởi phần cứng khi phát hiện có ngắt ngoài 1 tác động cạnh; được xoá bởi phần cứng khi ngắt được xử lý. +IT1(địa chỉ byte8Ah)bít điều khiển chọn loại ngắt. Được set/ xoá để xác định ngắt ngoài thuộc loại tác động cạnh xuống hay tác động mức thấp. +IE0(địa chỉ byte89h) cờ ngắt ngoài 0 tác động cạnh. +IT0(địa chỉ byte88h)bit điều khiển chọn loại ngắt (kích khởi cạnh hoặc mức). 2.3.3.4Các chế độ định thời và cờ tràn: -Ta chỉ xét đến chế độ định thời loại 0,1,2. Các mode của bộ định thời được thiết lập ở bit 0,1 và 4,5 ở thanh ghi TMODE(đã xét ở trên). a)Chế độ định thời 13-bit(chế độ 0): 01234567 IT0IE0IT1IE1TR0TF0TR1TF1 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN SVTH : HOÀNG PHI LONG-LỚP 05CDT1 TRANG 10 Để tương thích với 8048 (có trứớc 8051) Ba bit cao của TLX (TL0 và/hoăc TL1) không dùng b)Chế độ định thời 16-bit(chế độ1): Hoạt động như timer 16 bit đầy đủ. Cờ báo tràn là bit TFx trong TCON có th ể đọc hoặc ghi bằng phầm mềm. MSB của giá trị trong các thanh ghi timer là bit 7 c ủa THx và LBS là bit 0 của TLx. Các thanh ghi timer (Tlx/THx) có th ể được đọc hoặc ghi bất cứ lúc nào bằng phầm mềm. c)Chế độ tự nạp lại 8 bit(chế độ 2): TLx hoạt động như một timer 8 bit, trong khi đó THx v ẫn giữ nguyên giá trị được nạp. Khi số đếm tràn tứ FFH đến 00H, không những cờ timer được set mà giá trị trong THx đồng thời được nạp vào TLx. Việc đếm tiếp tục từ giá trị này lên đến FFH xuống 00H và nạp lại... chế độ này rất thông dụng vì sự tràn timer xảy ra trong những khoảng thời gian nhất định và tuần hoàn một khi đã khởi động TMOD và THx. d)Vấn đề xung clock: +Nguồn xung clock được quết đinh bởi bit C/ ở thanh ghi TMOD nếu nó ở mức logic 0 thì nguồn xung được lấy ở mạch dao động bên trong chip (tần số thạch anh chia cho 12 đó là đầu vào của nguồn xung ). +Nếu bit trên ở mức logic cao thì nguồn xung được lấy ở bên ngoài thông qua chân P3.4 và P3.5. 2.3.4.Hoạt động của ngắt : +Ngắt là sự xảy ra của một điều kiện - một sự kiện - làm cho chương trình hiện hành bị tạm dừng, chương trình khác được thực hiện. +Củng chính vì vậy nên ta có cảm giác là chip có khã năng xử lý nhiều chương trình một lúc làm nâng cao tính hiệu quả của con vi điều khiển, nhất là trong kỹ thuật đáp ứng sự kiện với yêu cầu cập nhật một cách tự động. +Chương trình xử lý không có sử dụng ngắt . TLx(5bit) THx(8 bit) TFxXung clock Xung clock TFxTHx(8 bit)TLx(8bit) TLx(8bit) THx(8 bit) TFxXung clock Reload CHÆÅNG TRÇNH CHÊNH Timer ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN SVTH : HOÀNG PHI LONG-LỚP 05CDT1 TRANG 11 +Chương trình có sử dụng đến ngắt. 2.3.4.1.Tổ chức ngắt của 8051 : +Có 5 nguyên nhân tạo ra ngắt : 2 ngắt do bên ngoài, hai ngắt do bộ định thời và một ngắt do port nối tiếp. +Khi xảy ra 2 hay nhiều ngắt đồng thời hoặc xảy ra một ngắt trong khi một ngắt khác đang tác động thì lúc đó điều gì sẽ xảy ra : -Nếu có 2 ngắt cùng mức ưu tiên thì chuổi vòng cố định sẽ xác định ngắt nào được phục vụ trước. Chuổi vòng này sẽ là: ngắt ngoài 0, ngắt do bộ định thời 0, ngắt ngoài 1, ngắt ngoài 1, ngắt do port nối tiếp. -Khi có 2 ngắt với mức ưu tiên khác nhau xuất hiện đồng thời thì ngắt có mức ưu tiên cao sẽ được phục vụ trước. -Khi mức ngắt ưu tiên thấp đang thực hiện nếu có ngắt ở mức cao xuất hiện thì trình thực hiện ngắt ở mức thấp phải tạm dừng. Nếu ngắt cao đang thực hiện mà có một ngắt ở mức thấp tác động thì lúc này chương trình không thể dừng ngắt ở mức ưu tiên cao để thực hiện được mà nó phải thực hiện chương trình ngắt ở mức cao xong rồi mới phục vụ ngắt ở mức thấp. *Vấn đề được xem xét kỹ hơn đó là nếu có ngắt xuất hiện thì điều gì sẽ xãy ra trong bộ vi điều khiển. +Hoàn tất lệnh hiện hành. +Thanh ghi PC cất vào Stack. +Trạng thái các ngắt hiện thời được lưu giữ lại. +Các ngắt được chận lại ở mức ngắt. +Bộ đếm chương trình PC được nạp địa chỉ chương trình phục vụ ngắt. +Chương trình phục vụ ngắt được thực hiện cho đến khi gặp lệnh RETI trở về chương trình ở ban đầu. 2.3.4.2.Địa chỉ của vecto ngắt: Nguyên nhân ngắt Cờ Địa chỉ Ngắt ngoài 0 IE0 03h Ngắt bộ định thời 0 TF0 0BH Ngắt ngoài 1 IE1 13H Ngắt do bộ định thời 1 TF1 1BH Ngắt do cổng nối tiếp TI hay RI 23H - Khảo sát thanh ghi liên quang đến ngắt. MAIN ISR MAIN EA - - ES ET1 EX1 ET0 EX0 7 6 5 4 3 2 1 0 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN SVTH : HOÀNG PHI LONG-LỚP 05CDT1 TRANG 12 +EA : cho phép hoặ không cho phép tất cả các ngắt. Nếu EA =0, không có ngắt nào đựơc nhận biết. Nếu EA=1, mỗi một nguyên nhân ngắt riêng rẽ sẽ được cho phép hoặc không cho phép tuỳ thuộc vào bit cho phép ngắt tương ứng đựơc set hay xoá. +ES: Cho phép hoặc không cho phép ngắt do Port nối tiếp. +ET1:Cho phép hoặc không cho phép ngắt do tràn bộ định thời 1. +EX1:Cho phép hoặc không cho phép ngắt do ngắt ngoài 1. +ET0: Cho phép hoặc không cho phép ngắt do tràn bộ định thời 0. +EX0:Cho phép hoặc không cho phép ngắt do ngắt ngoài 0. -Thanh ghi mức ưu tiên ngắt. +PS: Mức ưu tiên cho ngắt nối tiếp. +PT1: Mức ưu tiên cho bộ định thời 1. +PX1: Mức ưu tiên cho ngắt ngoài 1. +PT0: Mức ưu tiên cho bộ định thời 0. +PX0: Mức ưu tiên cho ngắt ngoài 0. +Các cờ ngắt được nhận biết ở thanh ghi TCON : IE0:Cờ ngắt ngoài 0. IE1:Cờ ngắt ngoài 1. TF0:Cờ ngắt do bộ định thời 0. TF1:Cờ ngắt do bộ định thời 1. 2.3.4.3.Sử dụng ngắt ngoài: +Ngắt ngoài xảy ra khi có mức thấp hoặc có cạnh âm trên chân , (P3.2 và P3.3) của 8051. +Việc chọn các ngắt loại tác động cạnh hay tác động mức được lập trình thông qua các bit IT0 và IT1 của thanh ghi TCON. Nếu 2 bit này ở mức cao thì ngắt thuộc loại tác động cạnh. +Các ngắt ngoài được lấy mẫu một lần ở mỗi chu kỳ máy , các ngỏ vào này phải được duy trì tối thiểu 12 chu kỳ dao động để đảm bảo rằng việc lấy mẫu là đúng. Nếu ngắt ngoài thuộc loại tác động cạnh, nguyên nhân ngắt ngoài phải được duy trì tại chân yêu cầu ở mức cao tối thiểu 1 chu kỳ và sau đó ở mức thấp tối thiểu một chu kỳ và sau đó ở mức thấp tối thiểu một chu kỳ nữa để đảm bảo rằng sự chuyển trạng thái được phát hiện. IE0 va IE1 tự động được xoá khi CPU trỏ tới trình phục vụ ngắt tương ứng. +Nếu ngắt ngoài thuộc loại tác động mức, nguyên nhân ngắt ngoài phải được duy trì trạng thái tích cực cho đến khi ngắt theo yêu cầu thực sự được tạo ra. Sau đó nguyên nhân ngắt phải ở trạng thái thụ động trước khi trình phục vụ ngắt được thực thi xong hoặc trước khi có một ngắt khác được tạo ra. 2.3.5.Tập lệnh của 8051 : 01234567 PX0PT0PX1PT1PS--- 01234567 IT0IE0IT1IE1TR0TF0TR1TF1 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN SVTH : HOÀNG PHI LONG-LỚP 05CDT1 TRANG 13 +Tập lệnh của MCS-51 được tối ưu hóa cho các ứng dụng điều khiển 8 bit. Tập lệnh củng hổ trợ các biến 1 bit cho phép quản lý bit trực tiếp trong các hệ logic và điều khiển có yêu cầu xử lý bít. +Cũng như các bộ vi xử lý 8-bit, các lệnh của 8051 có các ôpcde 8-bit, do vậy số lệnh có thể lên đến 256 lệnh(thực tế có 255 lệnh, 1 lệnh không được định nghĩa). Ngoài opcode, một số lệnh còn có thêm 1 hoặc 2 byte nữa cho dữ liệu hoặc địa chỉ. Tập lệnh có 139 lệnh 1 byte, 92 lệnh 2-byte, 24 lệnh 3 byte. +Một số kiểu định địa chỉ: -Thanh ghi(register). -Trực tiếp(direct). -Gián tiếp(indirect). -Tức thời(immediate). -Tương đối(relative). -Tuyệt đối(absolute). -Dài (long). -chỉ số(indexed). *.Các loại lệnh : +Các lệnh của 8051 được chia làm 5 nhóm : -Nhóm lệnh số học. -Nhóm lệnh logic. -Nhóm lệnh di chuyển dữ liệu. -Nhóm lệnh xử lý bit. -Nhóm lệnh rẽ nhánh. a)Các lệnh số học: +Đặc trưng của các loại này là các phép toán cộng, trừ, nhân, chia: Vd: ADD A,#25H DIV AB MUL AB DEC R7 b)Các lệnh logic: +Thực hiệnh các phép toán logic như AND, OR, XOR và NOT: Vd: giả sử thanh ghi A có giá trị là 30h và B có giá trị là 40 h