Mạch đếm sản phẩm bằng phương pháp đếm xung

PHAÀN I LYÙ THUYEÁT CHÖÔNG I DAÃN NHAÄP I. ÑAËT VAÁN ÑEÀ: Ngaøy nay cuøng vôùi söï phaùt trieån cuûa caùc ngaønh khoa hoïc kyõ thuaät, kyõ thuaät ñieän töû maøtrong ñoù laø kyõ thuaät soá ñoùng vai troø quan troïng trong moïi lónh vöïc khoa hoïc kyõ thuaät, quaûn lí, coâng nghieäp töï ñoäng hoùa, cung caáp thoâng tin…. do ñoù chuùng ta phaûi naém baét vaø vaän duïng noù moät caùch coù hieäu quaû nhaèm goùp phaàn vaøo söï phaùt trieån neàn khoa hoïc kyõ thuaät theá giôùi noùi chung vaø trong söï phaùt trieån kyõ thuaät ñieän töû noùi rieâng. Xuaát phaùt töø nhöõng ñôït ñi thöïc taäp toát nghieäp taïi nhaø maùy vaø tham quan caùc doanh nghieäp saûn xuaát, chuùng em ñaõ ñöôïc thaáy nhieàu khaâu ñöôïc töï ñoäng hoùa trong quaù trình saûn xuaát. Moät trong nhöõng khaâu ñôn giaûn trong daây chuyeàn saûn xuaát töï ñoäng hoùa ñoù laø soá löôïng saûn phaåm laøm ra ñöôïc ñeám moät caùch töï ñoäng. Tuy nhieân ñoái vôùi nhöõng doanh nghieäp vöøa vaø nhoû thì vieäc töï ñoäng hoùa hoaøn toaøn chöa ñöôïc aùp duïng trong nhöõng khaâu ñeám saûn phaåm, ñoùng bao bì maø vaãn coøn söû duïng nhaân coâng. Töø nhöõng ñieàu ñaõ ñöôïc thaáy ñoù vaø khaû naêng cuûa chuùng em, chuùng em muoán laøm moät ñieàu gì nhoû ñeå goùp phaàn vaøo giuùp ngöôøi lao ñoäng bôùt phaàn meät nhoïc chaân tay maø cho pheùp taêng hieäu suaát lao ñoäng leân gaáp nhieàu laàn, ñoàng thôøi ñaûm baûo ñöôïc ñoä chính xaùc cao. Neân chuùng em quyeát ñònh thieát keá moät maïch ñeám saûn phaåm vì noù raát gaàn guõi vôùi thöïc teá vaø noù thaät söï raát coù yù nghóa ñoái vôùi chuùng em vì ñaõ laøm ñöôïc moät phaàn nhoû ñoùng goùp cho xaõ hoäi. Ñeå laøm ñöôïc maïch naøy caàn thieát keá ñöôïc hai phaàn chính laø: boä phaän caûm bieán vaø boä phaän ñeám. * Boä phaän caûm bieán: goàm phaàn phaùt vaø phaàn thu. Thoâng thöôøng ngöôøi ta söû duïng phaàn phaùt laø led hoàng ngoaïi ñeå phaùt ra aùnh saùng hoàng ngoaïi muïc ñích ñeå choáng nhieãu so vôùi caùc loaïi aùnh saùng khaùc, coøn phaàn thu laø transistor quang ñeå thu aùnh saùng hoàng ngoaïi. * Boä phaän ñeám coù nhieàu phöông phaùp thöïc thi ñoù la:ø -Laép maïch duøng kyõ thuaät soá vôùi caùc IC ñeám, choát, so saùnh gheùp laïi -Laép maïch duøng kyõ thuaät vi xöû lí -Laép maïch duøng kyõ thuaät vi ñieàu khieån II. CHOÏN PHÖÔNG AÙN THIEÁT KEÁ: 1. Vôùi maïch ñeám saûn phaåm duøng IC rôøi coù: Caùc öu ñieåm sau: -Cho pheùp taêng hieäu suaát lao ñoäng -Ñaûm baûo ñoä chính xaùc cao -Taàn soá ñaùp öùng cuûa maïch nhanh, cho pheùp ñeám vôùi taàn soá cao -Khoaûng caùch ñaët phaàn phaùt vaø phaàn thu xa nhau cho pheùp ñeám nhöõng saûn phaåm lôùn. -Toån hao coâng suaát beù, maïch coù theå söû duïng pin hoaëc accu -Khaû naêng ñeám roäng -Giaù thaønh haï -Maïch ñôn giaûn deã thöïc hieän Vôùi vieäc söû duïng kyõ thuaät soá khoù coù theå ñaùp öùng ñöôïc vieäc thay ñoåi soá ñeám. Muoán thay ñoåi moät yeâu caàu naøo ñoù cuûa maïch thì buoäc loøng phaûi thay ñoåi phaàn cöùng.Do ñoù moãi laàn phaûi laép laïi maïch daãn ñeán toán keùm veà kinh teá maø nhieàu khi yeâu caàu ñoù khoâng thöïc hieän ñöôïc baèng phöông phaùp naøy. Vôùi söï phaùt trieån maïnh cuûa nghaønh kyõ thuaät soá ñaëc bieät laø cho ra ñôøi caùc hoï vi xöû lí vaø vi ñieàu khieån raát ña chöùc naêng do ñoù vieäc duøng kyõ thuaät vi xöû lí, kyõ thuaät vi ñieàu khieån ñaõ giaûi quyeát nhöõng beá taéc vaø kinh teá hôn maø phöông phaùp duøng IC rôøi keát noái laïi khoâng thöïc hieän ñöôïc. 2. Vôùi maïch ñeám saûn phaåm duøng kyõ thuaät vi xöû lí: Ngoaøi nhöõng öu ñieåm nhö ñaõ lieät keâ trong phöông phaùp duøng IC rôøi thì maïch ñeám saûn phaåm duøng kyõ thuaät vi xöû lí coøn coù nhöõng öu ñieåm sau: -Maïch coù theå thay ñoåi soá ñeám moät caùch linh hoaït baèng vieäc thay ñoåi phaàn meàm, trong khi ñoù phaàn cöùng khoâng caàn thay ñoåi maø maïch duøng IC rôøi khoâng theå thöïc hieän ñöôïc maø neáu coù theå thöïc hieän ñöôïc thì cuõng cöùng nhaéc maø ngöôøi coâng nhaân cuõng khoù tieáp caän, deã nhaàm. - Soá linh kieän söû duïng trong maïch ít hôn. -Maïch ñôn giaûn hôn so vôùi maïch ñeám saûn phaåm duøng IC rôøi vaø coù phaàn caøi ñaët soá ñeám ban ñaàu -Maïch coù theå löu laïi soá lieäu cuûa caùc ca saûn xuaát -Maïch coù theå ñieàu khieån ñeám ñöôïc nhieàu daây chuyeàn saûn xuaát cuøng luùc baèng phaàn meàm -Maïch cuõng coù theå keát noái giao tieáp ñöôïc vôùi maùy tính thích hôïp cho nhöõng ngöôøi quaûn lí taïi phoøng kyõ thuaät naém baét ñöôïc tình hình saûn xuaát qua maøn hình cuûa maùy vi tính. Nhöng trong thieát keá ngöôøi ta thöôøng choïn phöông phaùp toái öu nhöng kinh teá do ñoù chuùng em choïn phöông phaùp ñeám saûn phaåm duøng kyõ thuaät vi ñieàu khieån 3. Phöông phaùp ñeám saûn phaåm duøng vi ñieàu khieån: Ngoaøi nhöõng öu ñieåm coù ñöôïc cuûa hai phöông phaùp treân, phöông phaùp naøy coøn coù nhöõng öu ñieåm : -Trong maïch coù theå söû duïng ngay boä nhôù trong ñoái vôùi nhöõng chöông trình coù quy moâ nhoû, raát tieän lôïi maø vi xöû lí khoâng thöïc hieän ñöôïc. -Noù coù theå giao tieáp noái tieáp tröïc tieáp vôùi maùy tính maø vi xöû lí cuõng giao tieáp ñöôïc vôùi maùy tính nhöng laø giao tieáp song song neân caàn coù linh kieän chuyeån ñoåi döõ lieäu töø song song sang noái tieáp ñeå giao tieáp vôùi maùy tính. III. MUÏC ÑÍCH YEÂU CAÀU CUÛA ÑEÀ TAØI: Trong ñoà aùn naøy chuùng em thöïc hieän maïch ñeám saûn phaåm baèng phöông phaùp ñeám xung. Nhö vaäy moãi saûn phaåm ñi qua treân baêng chuyeàn phaûi coù moät thieát bò ñeå caûm nhaän saûn phaåm, thieát bò naøy goïi laø caûm bieán. Khi moät saûn phaåm ñi qua caûm bieán seõ nhaän vaø taïo ra moät xung ñieän ñöa veà khoái xöû lí ñeå taêng daàn soá ñeám. Taïi moät thôøi ñieåm töùc thôøi, ñeå xaùc ñònh ñöôïc soá ñeám caàn phaûi coù boä phaän hieån thò. Tuy nhieân moãi khu vöïc saûn xuaát hay moãi ca saûn xuaát laïi yeâu caàu vôùi soá ñeám khaùc nhau vì theá phaûi coù söï linh hoaït trong vieäc chuyeån ñoåi soá ñeám. Boä phaän chuyeån ñoåi tröïc quan nhaát laø baøn phím. Khi caàn thay ñoåi soá ñeám ngöôøi söû duïng chæ caàn nhaäp soá ñeám ban ñaàu vaøo vaø maïch seõ töï ñoäng ñeám. Khi soá saûn phaåm ñöôïc ñeám baèng vôùi soá ñeám ban ñaàu thì maïch seõ töï ñoäng döøng. Töø ñaây suy ra muïc ñích yeâu caàu cuûa ñeà taøi: -Soá ñeám phaûi chính xaùc, vaø thay ñoåi vieäc caøi ñaët soá ñeám ban ñaàu moät caùch linh hoaït. -Boä phaän hieån thò phaûi roõ raøng -Maïch ñieän khoâng quaù phöùc taïp, baûo ñaûm ñöôïc söï an toaøn,deã söû duïng. -Giaù thaønh khoâng quaù maéc IV. GIÔÙI HAÏN CUÛA ÑEÀ TAØI: -Caùc saûn phaåm raát ña daïng vôùi nhieàu chuûng loaïi: ñaëc; roãng, kích côõ khaùc nhau. Nhöng vôùi khaû naêng cuûa thieát bò laép thì maïch chæ coù theå ñeám ñoái vôùi saûn phaåm coù khaû naêng che ñöôïc aùnh saùng vaø coù kích thöôùc töø 10cm3 ñeán 30cm3. -Ñeám soá saûn phaåm trong moät thuøng phaïm vi thay ñoåi töø 2 ® 999. Coøn soá thuøng saûn phaåm phaïm vi thay ñoåi töø 1®9999. -Löu soá saûn phaåm, soá hoäp sau moãi ca saûn xuaát vaø cho pheùp xem soá saûn phaåm vaø soá hoäp trong caùc ca saûn xuaát. Töø muïc ñích yeâu caàu cuûa ñeà taøi chuùng em ñöa ra sô ñoà khoái toång quaùt cuûa maïch ñieän nhö sau: V. XAÂY DÖÏNG SÔ ÑOÀ KHOÁI TOÅNG QUAÙT: KHOÁI XÖÛ LYÙ CAÛM BIEÁN BAØN PHÍM KHOÁI HIEÅN THÒ CHÖÔNG II LYÙ THUYEÁT THIEÁT KEÁ I. CAÙC KHOÁI TRONG MAÏCH ÑIEÄN: Caûm bieán: a. Giôùi thieäu sô löôïc veà maïch caûm bieán: Ñeå caûm nhaän moãi laàn saûn phaåm ñi qua thì caûm bieán phaûi coù phaàn phaùt vaø phaàn thu. Phaàn phaùt phaùt ra aùnh saùng hoàng ngoaïi vaø phaàn thu haáp thuï aùnh saùng hoàng ngoaïi vì aùnh saùng hoàng ngoaïi coù ñaëc ñieåm laø ít bò nhieãu so vôùi caùc loaïi aùnh saùng khaùc. Hai boä phaän phaùt vaø thu hoaït ñoäng vôùi cuøng taàn soá. Khi coù saûn phaåm ñi qua giöõa phaàn phaùt vaø phaàn thu, aùnh saùng hoàng ngoaïi bò che boä phaän thu seõ hoaït ñoäng vôùi taàn soá khaùc taàn soá phaùt nhö theá taïo ra moät xung taùc ñoäng tôùi boä phaän xöû lí. Vaäy boä phaän phaùt vaø boä phaän thu phaûi coù nguoàn taïo dao ñoäng. Boä phaän dao ñoäng taùc ñoäng tôùi coâng taéc ñoùng ngaét cuûa nguoàn phaùt vaø nguoàn thu aùnh saùng. Coù nhieàu linh kieän phaùt vaø thu aùnh saùng hoàng ngoaïi nhöng chuùng em choïn led hoàng ngoaïi vaø transitor quang laø linh kieän phaùt vaø thu vì transistor quang laø linh kieän raát nhaïy vôùi aùnh saùng hoàng ngoaïi. Boä phaän taïo dao ñoäng coù theå duøng maïch LC, coång logic, hoaëc IC dao ñoäng. Vôùi vieäc söû duïng IC chuyeân duøng taïo dao ñoäng, boä taïo dao ñoäng seõ trôû neân ñôn giaûn hôn vôùi taàn soá phaùt vaø thu Vì tín hieäu ôû ngoõ ra trasitor quang raát nhoû neân caàn coù maïch khuyeách ñaïi tröôùc khi ñöa ñeán boä taïo dao ñoäng. Chuùng em choïn IC khueách ñaïi ñeå khueách ñaïi tín hieäu leân ñuû lôùn. Vaäy sô ñoà khoái cuûa phaàn phaùt vaø phaàn thu laø: KHOÁI DAO ÑOÄNG KHOÁI DAO ÑOÄNG KHUYEÁCH ÑAÏI TRANSITOR THU b. Caùc linh kieän trong maïch caûm bieán: b1. Caáu taïo, nguyeân lí hoaït ñoäng cuûa led hoàng ngoaïi: _Led ñöôïc caáu taïo töø GaAs vôùi vuøng caám coù ñoä roäng laø 1.43eV töông öùng böùc xaï 900nm. Ngoaøi ra khi pha taïp Si vôùi nguyeân vaät lieäu GaAlAs, ñoä roäng vuøng caám coù theå thay ñoåi. Vôùi caùch naøy, ngöôøi ta coù theå taïo ra daûi soùng giöõa 800 - 900nm vaø do ñoù taïo ra söï ñieàu höôûng sao cho led hoàng ngoaïi phaùt ra böôùc soùng thích hôïp nhaát cho ñieåm cöïc ñaïi cuûa ñoä nhaïy caùc boä thu. _Hoaït ñoäng: khi moái noái p - n ñöôïc phaân cöïc thuaän thì doøng ñieän qua noái lôùn vì söï daãn ñieän laø do haït taûi ña soá, coøn khi moái noái ñöôïc phaân cöïc nghòch thì chæ coù doøng ræ do söï di chuyeån cuûa caùc haït taûi thieåu soá. Nhöng khi chieáu saùng vaøo moái noái, doøng ñieän nghòch taêng leân gaàn nhö tyû leä vôùi quang thoâng trong luùc doøng thuaän khoâng taêng. Ñaëc tuyeán volt – ampere cuûa led hoàng ngoaïi nhö sau: j = 4 j = 3 j = 2 j = 1 j = 0 U(V) I(A) b2. Photon transistor. Photon Transistor cuõng töông töï nhö transistor thoâng thöôøng nhöng chæ khaùc ôû choã noù khoâng coù cöïc bazô, thay cho taùc duïng khoáng cheá cuûa doøng vaøo cöïc bazô laø söï khoáng cheá cuûa chuøm saùng ñoái vôùi doøng colector cuûa transitor hoaëc coù cöïc bazô, nhöng khoáng cheá tín hieäu laø aùnh saùng. C Cöïc thu (colecter) Cöïc neàn (base) E Cöïc phaùt (emiter) Kyù hieäu Caáu taïo N P N B E B C Caáu taïo cuûa transistor quang _ Kyù hieäu vaø caáu taïo: _Hình thöùc beân ngoaøi cuûa noù khaùc vôùi transistor thoâng thöôøng ôû choã treân voû cuûa coù cöûa soå trong suoát cho aùnh saùng chieáu vaøo. AÙnh saùng qua cöûa soå naøy chieáu leân mieàn bazô cuûa transistor. Chuyeån tieáp PN emitor ñöôïc cheá taïo nhö caùc transistor thoâng thöôøng, nhöng chuyeån tieáp PN colector, thì do mieàn bazô caàn ñöôïc chieáu saùng, cho neân noù coù nhieàu hình daïng khaùc nhau, cuõng coù daïng hình troøn naèm giöõa taâm mieàn bazô. Khi söû duïng transistor quang maéc maïch töông töï nhö transistor maéc chung emitor (CE). Chuyeån tieáp emitor ñöôïc phaân cöïc thuaän coøn chuyeån tieáp colector ñöôïc phaân cöïc nghòch. Coù nghóa laø transistor quang ñöôïc phaân cöïc ôû cheá ñoä khuyeách ñaïi. Doøng ñieän trong transistor: Vì noái thu ñöôïc phaân cöïc nghòch neân coù doøng ræ Ico chaïy giöõa thu – neàn vaø vì noái neàn - phaùt ñöôïc phaân cöïc thuaän neân doøng thu laø (b + 1)Ico ñaây laø doøng toái cuûa quang transistor. Khi chieáu aùnh saùng vaøo mieàn bazô, trong mieàn bazô coù söï phaùt xaï caëp ñieän töû loã troáng laøm xuaát hieän doøng IL. Do aùnh saùng khieán doøng thu trôû thaønh: Ic = (b + 1) .(Ico + IL) Ñaëc tuyeán cuûa 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 ñoù H laø maät ñoä chieáu saùng (mW/cm2 ) Ñaëc tuyeán cuûa transistor quang cuõng gioáng nhö ñaëc tuyeán Volt- ampere cuûa transistor thoâng thöôøng maéc EC. Ñieàu khaùc nhau ôû ñaây laø caùc tham soá khoâng phaûi laø doøng Ib maø laø löôïng chieáu saùng Ñaëc tuyeán Volt ampere cuûa transistor quang öùng vôùi khoaûng Uce nhoû cuõng coù theå goïi laø mieàn baõo hoøa vì khi aáy do söï tích tuï ñieän tích coù theå coi nhö chuyeån tieáp colector ñöôïc phaân cöïc thuaän. Cuõng töông töï nhö trong tröôøng hôïp transistor thoâng thuôøng, ñoä doác ñaëc tuyeán trong mieàn khuyeách ñaïi. b3. IC dao ñoäng 555 Sô ñoà chaân: FLIP FLOP OUTPUT 8 6 4 7 1 3 2 5 GND VCC TRI DIS OUT THR RES CN Sô ñoà khoái beân trong IC 555 Chöùc naêng cuûa caùc chaân Ñaây laø vi maïch ñònh thôøi chuyeân duøng, coù theå maéc thaønh daïng maïch ñôn oån hay baát oån. Ñieän aùp cung caáp töø 3V ñeán 18V. Doøng ñieän ra ñeán 200mA (loaïi vi maïch BJT) hay 100mA (loaïi CMOS). Chaân 1: Noái vôùi masse. Chaân 2: Nhaän tín hieäu kích thích (trigger). Chaân 3: Tín hieäu ra (output). Chaân 4: Phuïc nguyeân veà traïng thaùi ban ñaàu (preset). Chaân 5: Nhaän ñieän aùp ñieàu khieån (control voltag). Chaân 6: Möùc ngöôõng ( threshold ). Chaân 7: Taïo ñöôøng phoùng ñieän cho tuï. Chaân 8: Caáp nguoàn Vcc. * IC khuyeách ñaïi 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 coù 4 taàng khueách ñaïi thuaät toaùn, IC laøm vieäc vôùi loaïi nguoàn ñôn. Ñoä lôïi treân 100dB, tuy nhieân baêng thoâng heïp hôn LM 3900. Chuù yù: khoâng ñeå ngaõ ra chaïm vaøo nguoàn V+ hay chaïm thaúng vaøo masse, ñieàu naøy seõ laøm hö IC. IC 567 (TONE DECODER): IC 567 Boä giaûi maõ aâm saéc. IC chöùa moät voøng khoùa pha. Khi taàn soá phuø hôïp vôùi taàn soá trung taâm thì chaân 8 coù möùc aùp thaáp. Do ñoù tín hieäu töø transistor qua taàng khuyeách ñaïi ñöa ñeán ngoõ vaøo cuûa IC 567. Taàn soá hieän nay ñöôïc xaùc laäp theo maïch ñònh thôøi R vaø C hay 1,1/(RC). R laáy khoaûng 2K ñeán 20K. 567 coù theå taùch doø taàn soá ngaõ vaøo töø 0,01Hz ñeán 500KHz. 567 8 7 6 5 1 2 3 4 Tuï ngoõ ra Tuï loïc thoângthaáp Ngoõvaøo +4,75-9,0V Ngoõ ra GND Tuï ñònh thôøi Ñieän trôû ñònh thôøi Ghi chuù: caùc ngaõ vaøo trong maïch loïc thaáp qua tính theo mF seõ ñöôïc xaùc ñònh bôûi n/F0. Trong ñoù n trong khoaûng 1300 ñeán 62000. Tuï ngaõ ra laáy trò soá gaáp ñoâi tuï trong maïch loïc thaáp qua ôû ngaõ vaøo. 2. Khoái xöû lí: Vôùi khoái xöû lí ngöôøi ta coù theå duøng IC rôøi hoaëc khoái vi xöû lí. Neáu söû duïng vi xöû lí trong khoái xöû lyù, ngöôøi ta coù theå thieát keá maïch ñieän giao tieáp ñöôïc vôùi maùy tính neân deã daøng cho vieäc ñieàu khieån töø xa vaø baèng vieäc thay ñoåi phaàn meàm coù theå môû roäng chöông trình ñieàu khieån maïch ñieän ñeám nhieàu daây chuyeàn trong cuøng moät thôøi ñieåm hay löu laïi caùc soá lieäu trong caùc ca saûn xuaát, ñoù laø lí do chuùng em söû duïng vi xöû lí trong khoái xöû lí. Cuøng vôùi thôøi gian, con ngöôøi ñaõ cho ra ñôøi nhieàu loaïi vi xöû lí töø 8 bit ñeán 64 bit vôùi caûi tieán ngaøy caøng öu vieät nhöng tuøy theo muïc ñích söû duïng maø vi xöû lí 8 bit vaãn coøn toàn taïi. Trong ñoà aùn naøy chuùng em söû duïng vi ñieàu khieån 8051. 8051 cuõng laø vi xöû lí 8 bit nhöng coù chöùa boä nhôù beân trong vaø coù theâm 2 boä ñònh thôøi ngoaøi ra noù coù theå giao tieáp noái tieáp tröïc tieáp vôùi maùy tính maø vi xöû lí 8 bit nhö 8085 cuõng giao tieáp ñöôïc vôùi maùy tính nhöng laø giao tieáp song song neân caàn coù IC chuyeån ñoåi döõ lieäu töø song song sang noái tieáp ñeå giao tieáp vôùi maùy tính. Vôùi boä nhôù trong 8051 thích hôïp cho nhöõng chöông trình coù quy moâ nhoû,tuy nhieân 8051 coù theå keát hôïp ñöôïc vôùi boä nhôù ngoaøi cho chöông trình coù quy moâ lôùn. Sau ñaây laø giôùi thieäu cuûa chuùng em veà vi ñieàu khieån 8051: a. Giôùi thieäu caáu truùc phaàn cöùng 8051 a1. Sô ñoà chaân 8051 8051 laø IC vi ñieàu khieån (Microcontroller) do haõng Intel saûn xuaát. IC naøy coù ñaëc ñieåm nhö sau: 4k byte ROM,128 byte RAM 4 Port I/O 8 bit. 2 boä ñeám/ ñònh thôøi 16 bit. Giao tieáp noái tieáp. 64k byte khoâng gian boä nhôù chöông trình môû roäng. 64k byte khoâng gian boä nhôù döõ lieäu môû roäng. Moät boä xöû lyù luaän lyù (thao taùc treân caùc bít ñôn). 210 bit ñöôïc ñòa chæ hoùa. Boä nhaân / chia 4. Sô löôïc veà caùc chaân cuûa 8051: a2. Chöùc naêng cuûa caùc chaân 8051: Port 0: töø chaân 32 ñeán chaân 39 (P0.0 _P0.7). Port 0 coù 2 chöùc naêng: trong caùc thieát keá côõ nhoû khoâng duøng boä nhôù môû roäng noù coù chöùc naêng nhö caùc ñöôøng IO, ñoái vôùi thieát keá lôùùn coù boä nhôù môû roäng noù ñöôïc keát hôïp giöõa bus ñòa chæ vaø bus döõ lieäu. Port 1: töø chaân 1 ñeán chaân 9 (P1.0 _ P1.7). Port 1 laø port IO duøng cho giao tieáp vôùi thieát bò ngoaøi neáu caàn. Port 2: töø chaân 21 ñeán chaân 28 (P2.0 _P2.7). Port 2 laø moät port coù taùc duïng keùp duøng nhö caùc ñöôøng xuaát nhaäp hoaëc laø byte cao cuûa bus ñòa chæ ñoái vôùi caùc thieát bò duøng boä nhôù môû roäng. Port 3: töø chaân 10 ñeán chaân 17 (P3.0 _ P3.7). Port 3 laø port coù taùc duïng keùp. Caùc chaân cuûa port naøy coù nhieàu chöùc naêng, coù coâng duïng chuyeån ñoåi coù lieân heä ñeán caùc ñaëc tính ñaëc bieät cuûa 8051 nhö ôû baûng sau : Bit Teân Chöùc n aêng chuyeån ñoåi P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 RXD TXD INT0\ INT1\ T0 T1 WR\ RD\ Ngoõ vaøo döõ lieäu noái tieáp. Ngoõ xuaát döõ lieäu noái tieáp. Ngoõ vaøo ngaét cöùng thöù 0. Ngoõ vaøo ngaét cöùng thöù 1. Ngoõ vaøo TIMER/ COUNTER thöù 0. Ngoõ vaøo cuûa TIMER/ COUNTER thöù 1. Tín hieäu ghi döõ lieäu leân boä nhôù ngoaøi. Tín hieäu ñoïc boä nhôù döõ lieäu ngoaøi. PSEN (Program store enable): PSEN laø tín hieäu ngoõ ra coù taùc duïng cho pheùp ñoïc boä nhôù chöông trình môû roäng vaø thöôøng ñöôïc noái ñeán chaân OE\ cuûa Eprom cho pheùp ñoïc caùc byte maõ leänh. PSEN ôû möùc thaáp trong thôøi gian 8051 laáy leänh. Caùc maõ leänh cuûa chöông trình ñöôïc ñoïc töø Eprom qua bus döõ lieäu, ñöôïc choát vaøo thanh ghi leänh beân trong 8051 ñeå giaûi maõ leänh. Khi 8051 thi haønh chöông trình trong ROM noäi PSEN ôû möùc cao. ALE (Address Latch Enable): Khi 8051 truy xuaát boä nhôù beân ngoaøi, Port 0 coù chöùc naêng laø bus ñòa chæ vaø döõ lieäu do ñoù phaûi taùch caùc ñöôøng döõ lieäu vaø ñòa chæ. Tín hieäu ra ALE ôû chaân thöù 30 duøng laøm tín hieäu ñieàu khieån ñeå giaûi ña hôïp caùc ñöôøng ñòa chæ vaø döõ lieäu khi keát noái chuùng vôùi IC choát. Tín hieäu ôû chaân ALE laø moät xung trong khoaûng thôøi gian port 0 ñoùng vai troø laø ñòa chæ thaáp neân choát ñòa chæ hoaøn toaøn töï ñoäng. EA\ (External Access): Tín hieäu vaøo EA\ ôû chaân 31 thöôøng ñöôïc maéc leân möùc 1 hoaëc möùc 0. Neáu ôû möùc 1, 8051 thi haønh chöông trình töø ROM noäi. Neáu ôû möùc 0, 8051 thi haønh chöông trình töø boä nhôù môû roäng. Chaân EA\ ñöôïc laáy laøm chaân caáp nguoàn 21V khi laäp trình cho Eprom trong 8051. RST (Reset): Khi ngoõ vaøo tín hieäu naøy ñöa leân möùc cao ít nhaát 2 chu kyø maùy, caùc thanh ghi beân trong ñöôïc naïp nhöõng giaù trò thích hôïp ñeå khôûi ñoäng heä thoáng. Khi caáp ñieän maïch phaûi töï ñoäng reset. Caùc ngoõ vaøo boä dao ñoäng X1, X2: Boä taïo dao ñoäng ñöôïc tích hôïp beân trong 8051. Khi söû duïng 8051, ngöôøi ta chæ caàn noái theâm tuï thaïch anh vaø caùc tuï. Taàn soá tuï thaïch anh thöôøng laø 12 Mh b. Caáu truùc beân trong cuûa 8051 b1. Sô ñoà khoái beân trong 8051: T1 T0 Ñieàu khieån ngaét Caùc thanh ghi khaùc 128 byte RAM MRO noäi Timer 2 Timer 1 Timer 0 CPU Oscillator Ñieàu khieån bus Caùc port I/O Port noái tieáp Port noái tieáp Timer 0 Timer 1 Timer 2 INT0 INT1 EA RST PSEN ALE P0 P2 P1 P3 TxD RxD T2 EXTERNAL b2. Khaûo saùt caùc khoái nhôù beân trong 8051: 7F RAM ÑA DUÏNG 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 ( maëc ñònh cho R0-R7) 00 CAÁU TRUÙC RAM NOÄI 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 Khoâng coù ñòa chæ hoùa töøng bit 98 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98 90 97 96 95 94 93 92 91 90 8D Khoâng ñöôïc ñòa chæ hoùa töøng bit 8C Khoâng ñöôïc ñòa chæ hoùa töøng bit 8B Khoâng ñöôïc ñòa chæ hoùa töøng bit 8A Khoâng ñöôïc ñòa chæ hoùa töøng bit 89 Khoâng ñöôïc ñòa chæ hoùa töøng bit 88 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88 87 Khoâng ñöôïc ñòa chæ hoùa töøng bit 83 Khoâng ñöôïc ñòa chæ hoùa töøng bit 82 Khoâng ñöôïc ñòa chæ hoùa töøng bit 81 Khoâng ñöôïc ñòa chæ hoùa töøng bit 80 87 86 85 84 83 82 81 80 THANH GHI CHÖÙC NAÊNG ÑAËC BIEÄT *Toå chöùc boä nhôù: Boä nhôù beân trong 8051 bao goàm ROM vaø RAM. RAM bao goàm nhieàu thaønh phaàn: phaàn löu tröõ ña duïng, phaàn löu tröõ ñòa chæ hoùa töøng bit, caùc bank thanh ghi vaø caùc thanh ghi chöùc naêng ñaëc bieät. 8051 coù boä nhôù theo caáu truùc Harvard: coù nhöõng vuøng nhôù rieâng bieät cho chöông trình vaø döõ lieäu. Chöông trình vaø döõ lieäu coù theå chöùa beân trong 8051 nhöng 8051 vaãn coù theå keát noái vôùi 64 k byte boä nhôù chöông trình vaø 64 k byte boä nhôù döõ lieäu môû roäng. Ram beân trong 8051 ñöôïc phaân chia nhö sau: Caùc bank thanh ghi coù ñòa chæ töø 00H ñeán 1Fh. Ram ñòa chæ hoùa töøng bit coù ñòa chæ töø 20H ñeán 2FH. Ram ña duïng töø 30H ñeán 7FH. Caùc thanh ghi chöùc naêng ñaëc bieät töø 80H ñeán FFH. -Ram ña duïng: Moïi ñòa chæ trong vuøng ram ña duïng ñeàu coù theå ñöôïc truy xuaát töï do duøng kieåu ñòa chæ tröïc tieáp hay giaùn tieáp. Ví duï ñeå ñoïc noäi dung oâ nhôù ôû ñòa chæ 5FH cuûa ram noäi vaøo thanh ghi tích luõy A : MOV A,5FH. Hoaëc truy xuaát duøng caùch ñòa chæ giaùn tieáp qua R0 hay R1. Ví duï 2 leänh sau seõ thi haønh cuøng nhieäm vuï nhö leänh ôû treân: MOV R0, #5FH MOV A , @R0 -Ram coù theå truy xuaát töøng bit: 8051 chöùa 210 bit ñöôïc ñòa chæ hoùa töøng bit, trong ñoù 128 bit chöùa ôû caùc byte coù ñòa chæ töø 20H ñeán 2FH, caùc bit coøn laïi chöùa trong nhoùm thanh ghi chöùc naêng ñaëc bieät. YÙtöôûng truy xuaát töøng bit baèng phaàn meàm laø moät ñaëc tính maïnh cuûa vi ñieàu khieån noùi chung. Caùc bit coù theå ñöôïc ñaët, xoùa, and, or,… vôùi 1 leänh ñôn. Ngoaøi ra caùc port cuõng coù theå truy xuaát ñöôïc töøng bít laøm ñôn giaûn phaàn meàm xuaát nhaäp töøng bit. Ví duï ñeå ñaët bit 67H ta duøng leänh sau: SETB 67H. -Caùc bank thanh ghi: Boä leänh 8051 hoã trôï 8 thanh ghi coù teân laø R0 ñeán R7 vaø theo maëc ñònh (sau khi reset heä thoáng), caùc thanh ghi naøyôû caùc ñòa chæ 00H ñeán 07H. leänh sau ñaây seõ ñoïc noäi dung ôû ñòa chæ 05H vaøo thanh ghi tích luõy: MOV A, R5. Ñaây laø leänh 1 byte duøng ñòa chæ thanh ghi. Tuy nhieân coù theå thi haønh baèng leänh 2 byte duøng ñòa chæ tröïc tieáp naèm trong byte thöù 2: MOV A, 05H. Leänh duøng caùc thanh ghi R0 ñeán R7 thì seõ ngaén hôn vaø nhanh hôn nhieàu so vôùi leänh töông öùng duøng ñòa chæ tröïc tieáp. Bank thanh ghi tích cöïc baèng caùch thay ñoåi caùc bit trong töø traïng thaùi chöông trình (PSW). Giaû suû thanh ghi thöù 3 ñang ñöôïc truy xuaát, leänh sau ñaây seõ di chuyeån noäi dung cuûa thanh ghi A vaøo oâ nhôù ram coù ñòa chæ 18H: MOV R0, A. * Caùc thanh ghi coù chöùc naêng ñaëc bieät: 8051 coù 21 thanh ghi chöùc naêng ñaëc bieät (SFR: Special Funtion Register) ôû vuøng treân cuûa RAM noäi töø ñòa chæ 80H ñeán FFH. Chuù yù: taát caû 128 ñòa chæ töø 80H ñeán FFH khoâng ñöôïc ñònh nghóa, chæ coù 21 thanh ghi chöùc naêng ñaëc bieät ñöôïc ñònh nghóa saün caùc ñòa chæ. -Thanh ghi traïng thaùi chöông trình: Thanh ghi traïng thaùi chöông trình PSW (Program Status Word ) ôû ñòa chæ DOH chöùa caùc bít traïng thaùi nhö baûng sau: Bit Kyù hieäu Ñòa chæ YÙ nghóa 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 Côø nhôù Côø nhôù phuï Côø 0 Bit 1 choïn bank thanh ghi Bit 0 choïn bank thanh ghi 00=bank 0: ñòa chæ 00H – 07H 01=bank 1: ñòa chæ 08H – 0FH 10=bank 2: ñòa chæ 10H – 1FH 11=bank 3: ñòa chæ 18H –1FH Côø traøn Döï tröõ Côø parity chaün leõ. + Côø nhôù: C = 1 neáu pheùp toaùn coäng coù traøn hoaëc pheùp toaùn tröø coù möôïn vaø ngöôïc laïi C = 0. Ví duï neáu thanh ghi A coù giaù trò FF thì leänh sau: ADD A, #1 Pheùp coäng naøy coù traøn neân bit C = 1 vaø keát quaû trong thanh ghi A = 00H Côø nhôù coù theå xem laø thanh ghi 1 bit cho caùc leänh luaän lyù thi haønh treân bit. ANL C, 25H + Côù nhôù phuï: Khi coäng caùc soá BCD, côø nhôù phuï AC = 1 neáu keát quaû 4 bit thaáp trong khoaûng 0AH ñeán 0FH. Ngöôïc laïi AC = 0. + Côø 0: Côø 0 laø moät bit côø ña duïng daønh cho caùc öùng duïng cuûa ngöôøi duøng. + Caùc bit choïn bankthanh ghi truy xuaát: Caùc bit choïn bank thanh ghi (RS0 vaø RS1) xaùc ñònh bank thanh ghi ñöôïc truy xuaát. Chuùng ñöôïc xoùa sau khi reset heä thoáng vaø ñöôïc thay ñoåi baèng phaàn meàm neáu caàn. Ví duï leänh sau cho pheùp bank thanh ghi 3 vaø di chuyeån noäi dung cuûa bank thanh ghi R7 (ñòa chæ bye 1FH) vaøo thanh ghi A: SETB RS1 SETB RS0 MOV A,R7 -Thanh ghi B: Thanh ghi B ôû ñòa chæ F0H ñöôïc duøng cuøng vôùi thanh ghi tích luõy A cho caùc pheùp toaùn nhaân vaø chia. Leänh MUL AB seõ nhaân caùc giaù trò khoâng daáu 8 bit trong A vaø B roài traû keát quaû veà 16 bit trong A (byte thaáp) vaø B (byte cao). Leänh DIV AB seõ chia A cho B roài traû keát quaû nguyeân trong A vaø phaàn dö trong B. thanh ghi cuõng coù theå xem nhö thanh ghi ñeäm ña duïng. -Con troû ngaên xeáp: Con troû ngaên xeáp SP laø moät thanh ghi 8 bit ôû ñòa chæ 18H. Noù chöùa ñòa chæ cuûa byte döõ lieäu hieän haønh treân ñænh cuûa ngaên xeáp. Caùc leänh treân ngaên xeáp bao goàm caùc leänh caát döõ lieäu vaøo ngaên xeáp vaø laáy döõ lieäu ra khoûi ngaên xeáp. Leänh caát döõ lieäu vaøo ngaên xeáp seõ laøm taêng SP tröôùc khi ghi döõ lieäu vaø leänh laáy döõ lieäu ra khoûi ngaên xeáp seõ laøm giaûm SP. Ngaên xeáp cuûa 8051 ñöôïc giöõ trong ram noäi vaø giôùi haïn caùc ñòa chæ coù theá truy xuaát baèng ñòa chæ giaùn tieáp, chuùng laø 128 byte ñaàu cuûa 8051 Ñeå khôûi ñoäng SP vôùi ngaên xeáp baét ñaàu taïi ñòa chæ 60 H, caùc leänh sau ñaây ñöôïc duøng: MOV SP,#5FH Khi reset 8051, SP seõ mang giaù trò maëc ñònh laø 07H vaø döõ lieäu ñaàu tieân seõ ñöôïc caát vaøo oâ nhôù ngaên xeáp coù ñòa chæ laø 08 H. Ngaên xeáp ñöôïc truy xuaát tröïc tieáp baèng caùc leänh PUSH vaø POP ñeå löu tröõ taïm thôøi vaø laáy laïi döõ lieäu hoaëc truy xuaát ngaàm baèng leänh goïi chöông trình con ACALL,LCALL vaø caùc leänh trôû veà (RET. RETI) ñeå löu tröõ giaù trò cuûa boä ñeám chöông trình khi baét ñaàu thöïc hieän chöông trình con vaø laáy laïi khi keát thuùc chöông trình con. -Con troû döõ lieäu Con troû döõ lieäu DPTR ñöôïc duøng ñeå truy xuaát boä nhôù ngoaøi laø moät thanh ghi 16 bit ôû ñòa chæ 82H (DPL: byte thaáp) vaø 83H (DPH: byte cao). 3 leänh sau seõ ghi 55H vaøo ram ngoaøi ôû ñòa chæ 1000H: MOV A,#55H MOV DPTR, #1000H MOVX @DPTR,A -Caùc thanh ghi port xuaát nhaäp: Caùc port cuûa 8051 bao goàm port 0 ôû ñòa chæ 80H, port 1 ôû ñòa chæ 90H, port 2 ôû ñòa chæ A0H, vaø port3 ôû ñòa chæ B0H. taát caû caùc port naøy ñeàu coù theå truy xuaát töøng bit neân raát thuaän tieän trong khaû naêng giao tieáp. -Caùc thanh ghi timer: 8051 coù chöùa 2 boä ñònh thôøi/ ñeám 16 bit ñöôïc duøng cho vieäc ñònh thôøi hoaëc ñeám söï kieän. Timer 0 ôû ñòa chæ 8AH (TL0: byte thaáp) vaø 8CH (TH0: byte cao). Timer 1 ôû ñòa chæ 8BH (TL1: byte thaáp) vaø 8DH (TH1: byte cao). Vieäc khôûi ñoäng timer ñöôïc Set bôûi Timer Mode (TMOD) ôû ñòa chæ 89H vaø thanh ghi ñieàu khieån timer (TCON) ôû ñòa chæ 88H, chæ coù TCON ñöôïc ñòa chæ hoùa töøng bit. -Caùc thanh ghi port noái tieáp: 8051 chöùa moät port noái tieáp daønh cho vieäc trao ñoåi thoâng tin vôùi caùc thieát bò noái tieáp nhö maùy tính, modem hoaëc giao tieáp noái tieáp vôùi caùc IC khaùc. Moät thanh ghi goïi laø boä ñeäm döõ lieäu noái tieáp (SBUF) ôû ñòa chæ 99H seõ giöõ caû 2 döõ lieäu truyeàn vaø döõ lieäu nhaän. Khi truyeàn döõ lieäu thì ghi leân SBUF, khi nhaän döõ lieäu thì ñoïc SBUF. Caùc mode vaän haønh khaùc nhau ñöôïc laäp trình qua thanh ghi ñieàu khieån port noái tieáp SCON ôû ñòa chæ 98H. -Caùc thanh ghi ngaét: 8051 coù caáu truùc 5 nguoàn ngaét, 2 möùc öu tieân. Caùc ngaét bò caám sau khi reset heä thoáng vaø seõ ñöôïc cho pheùp baèng vieäc ghi thanh ghi cho pheùp ngaét (IE) ôû ñòa chæ A8H, caû 2 thanh ghi ñöôïc ñòa chæ hoùa töøng bit. -Thanh ghi ñieàu khieån coâng suaát: Thanh ghi ñieàu khieån coâng suaát (PCON) ôû ñòa chæ 87H chöùa caùc bit ñieàu khieån. -Tín hieäu Reset: 8051 coù ngoõ vaøo reset RST taùc ñoäng ôû möùc cao trong khoaûng thôøi gian 2 chu kyø, sau ñoù xuoáng möùc thaáp ñeå 8051 baét ñaàu laøm vieäc. RST coù theå kích baèng tay baèng moät phím nhaán thöôøng môû, sô ñoà maïch reset nhö hình treân (hình a) sau khi reset heä thoáng ñöôïc toùm taét nhö sau: Thanh ghi Noäi dung Ñeám chöông trình PC Thanhghi tích luõy A Thanh ghi B Thanh ghi traïng thaùi SP DPTR Port 0 ñeán Port 3 IP IE Caùc thanh ghi ñònh thôøi 0000H 00H 00H 00H 07H 0000H FFH XXX0000 B 0XX00000 B 00H Thanh ghi quan troïng nhaát laø thanh ghi boä ñeám chöông trình PC ñöôïc Reset taïi ñòa chæ 0000H. Khi ngoõ vaøo RST xuoáng möùc thaáp, chöông trình luoân baét ñaàu taïi ñòa chæ 0000H cuûa boä nhôù chöông trình. Noäi dung cuûa Ram trong chip khoâng bò hay ñoåi bôûi taùc ñoäng cuûa ngoõ vaøo Reset c.Hoaït ñoäng thanh ghi TIMER 8051 coù hai timer 16 bit, moãi timer coù boán caùch laøm vieäc. Ngöôøi ta söû duïng caùc timer ñeå: Ñònh khoaûng thôøi gian. Ñeám söï kieän. Taïo toác ñoä baud cho port noái tieáp trong 8051. Trong caùc öùng duïng ñònh khoaûng thôøi gian, ngöôøi ta laäp trình timer ôû nhöõng khoaûng ñeàu ñaën vaø ñaët côø traøn timer. Côø ñöôïc duøng ñeå ñoàng boä hoùa chöông trình ñeå thöïc hieän moät taùc ñoäng nhö kieåm tra traïng thaùi cuûa caùc ngoõ vaøo hoaëc göûi söï kieän ra caùc ngoõra. Caùc öùng duïng khaùc coù theå söû duïng vieäc taïo xung n._.hòp ñeàu ñaën cuûa timer ñeå ño thôøi gian troâi qua giöõa hai söï kieän (ví duï ño ñoä roäng xung ). Truy xuaát caùc timer cuûa 8051 duøng saùu thanh ghi chöùc naêng ñaëc bieät cho trong baûng sau: SFR Muïc Ñích Ñòa chæ Ñòa chæ hoùa töøng bit TCON Ñieàu khieån Timer 88H Coù TMOD Cheá ñoä Timer 89H Khoâng TL0 Byte thaáp cuûa Timer 0 90H Khoâng TL1 Byte thaáp cuûa Timer 1 91H Khoâng TH0 Byte cao cuûa Timer 0 92H Khoâng TH1 Byte cao cuûa Timer 1 93H Khoâng Caùc thanh ghi chöùc naêng cuûa timer trong 8031. Thanh ghi cheá ñoä timer (TMOD): Thanh ghi TMOD chöùa hai nhoùm 4 bit duøng ñeå ñaët cheá ñoä laøm vieäc cho Timer 0, vaø Timer 1. Bit Teân Timer Moâ taû 7 GATE 1 Bit môû coång, khi leân 1 timer chæ chaïy khi INT1 ôû möùc cao 6 C/T 1 Bit choïn cheá ñoä Count/Timer 1 = boä ñeám söï kieän 0 = boä ñònh khoaûng thôøi gian 5 M1 1 Bit 1 cuûa cheá ñoä mode 4 M0 1 Bit 0 cuûa cheá ñoä mode 3 GATE 0 Bit môû coång, khi leân 1 timer chæ chaïy khi INT0 ôû möùc cao 2 C/T 0 Bit choïn cheá ñoä Count/Timer 1 M1 0 Bit 1 cuûa cheá ñoä mode 0 M0 0 Bit 0 cuûa cheá ñoä mode Toùm taét thanh ghi chöùc naêng TMOD. Thanh ghi ñieàu khieån timer(TCON) Thanh ghi TCON chöùa caùc bit traïng thaùi vaø caùc bit ñieàu khieån cho Timer 1, Timer 0. Bit Kyù hieäu Ñòa chæ Moâ taû TCON.7 TF1 8FH Côø baùo traøn timer 1. Ñaët bôûi phaàn cöùng khi traøn, ñöôïc xoùa bôûi phaàn meàm, hoaëc phaàn cöùng khi boä xöû lyù chæ ñeán chöông trình phuïc vuï ngaét. TCON.6 TR1 8EH Bit ñieàu khieån timer 1 chaïy ñaët xoùa baèng phaàn meàm ñeå cho timer chaïy ngöng. TCON.5 TF0 8DH Côø baùo traøn Timer 0. TCON.4 TR0 8CH Bit ñieàu khieån Timer 0 chaïy TCON.3 IE1 8BH Côø caïnh ngaét 1 beân ngoaøi. Ñaët bôûi phaàn cöùng khi phaùt hieän moät caïnh xuoáng ôû INT1 xoùa baèng phaàn meàm hoïaêc phaàn cöùng khi CPU chæ ñeán chöông trình phuïc vuï ngaét. TCON.2 IT1 8AH Côø kieåu ngaét 1 beân ngoaøi. Ñaët xoùa baèng phaàn meàm ñeå ngaét ngoaøi tích cöïc caïnh xuoáng /möùc thaáp. TCON.1 IE0 89H Côø caïnh ngaét 0 beân ngoøai TCON.0 IT0 88h Côø kieåu ngaét 0 beân ngoaøi Toùm taét thanh ghi chöùc naêng TCON Khôûi ñoäng vaø truy xuaát thanh ghi timer: Thoâng thöôøng caùc thanh ghi ñöôïc khôûi ñoäng moät laàn ñaàu ôû chöông trình ñeå ñaët ôû cheá ñoä laøm vieäc ñuùng. Sau ñoù, trong thaân chöông trình, caùc thanh ghi timer ñöôïc cho chaïy, döøng, caùc bit ñöôïc kieåm tra vaø xoùa, caùc thanh ghi timer ñöôïc ñoïc vaø caäp nhaät…. theo ñoøi hoûi caùc öùng duïng. TMOD laø thanh ghi thöù nhaát ñöôïc khôûi ñoäng vì noù ñaët cheá ñoä hoaït ñoäng. Ví duï, caùc leänh sau khôûi ñoäng Timer 1 nhö timer 16 bit (cheá ñoä 1) coù xung nhòp töø boä dao ñoäng teân chip cho vieäc ñònh khoaûng thôøi gian: MOV TMOD, #1B Leänh naøy seõ ñaët M1 = 1 vaø M0 = 0 cho cheá ñoä 1, C/ T= 0 vaø GATE = 0 cho xung nhòp noäi vaø xoùa caùc bit cheá ñoä Timer 0. Dó nhieân, timer khoâng thaät söï baét ñaàu ñònh thôøi cho ñeán khi bit ñieàu khieån chaïy TR1 ñöôïc ñaët leân 1. Neáu caàn soá ñeám ban ñaàu, caùc thanh ghi TL1/TH1 cuõng phaûi ñöôïc khôûi ñoäng. Moät khoaûng 100ms coù theå ñöôïc khôûi ñoäng baèng caùch khôûi ñoäng giaù trò cho TH1/TL1 laø FF9CH: MOV TL1, #9CH MOV TH1, #0FFH Roài timer ñöôïc cho chaïy baèng caùch ñaët bit ñieàu khieån chaïy nhö sau: SETB TR1 Côø baùo traøn ñöôïc töï ñoäng ñaët leân 1 sau 100ms. Phaàn meàm coù theå ñôïi trong 100 ms baèng caùch duøng leänh reõ nhaùnh coù ñieàu kieän nhaûy ñeán chính noù trong khi côø baùo traøn chöa ñöôïc ñaët leân 1: WAIT: JNB TF1, WAIT Khi timer traøn, caàn döøng timer vaø xoùa côø baùo traøn trong phaàn meàm: CLR TR1 CLR TF1 d. Ngaét ( INTERRUPT) Moät ngaét laø söï xaûy ra moät ñieàu kieän, moät söï kieän maø noù gaây ra treo taïm thôøi thôøi chöông trình chính trong khi ñieàu kieän ñoù ñöôïc phuïc vuï bôûi moät chöông trình khaùc. Caùc ngaét ñoùng moät vai troø quan troïng trong thieát keá vaø caøi ñaët caùc öùng duïng vi ñieàu khieån. Chuùng cho pheùp heä thoáng ñaùp öùng baát ñoàng boä vôùi moät söï kieän vaø giaûi quyeát söï kieän ñoù trong khi moät chöông trình khaùc ñang thöïc thi. Toå chöùc ngaét cuûa 8051: Coù 5 nguoàn ngaét ôû 8031: 2 ngaét ngoaøi, 2 ngaét töø timer vaø 1 ngaét port noái tieáp. Taát caû caùc ngaét theo maëc nhieân ñeàu bò caám sau khi reset heä thoáng vaø ñöôïc cho pheùp töøng caùi moät baèng phaàn meàm. Khi coù hai hoaëc nhieàu ngaét ñoàng thôøi, hoaëc moät ngaét xaûy ra khi moät ngaét khaùc ñang ñöôïc phuïc vuï, coù caû hai söï tuaàn töï hoûi voøng vaø sô ñoà öu tieân hai möùc duøng ñeå xaùc ñònh vieäc thöïc hieän caùc ngaét. Vieäc hoûi voøng tuaàn töï thì coá ñònh nhöng öu tieân ngaét thì coù theå laäp trình ñöôïc. - Cho pheùp vaø caám ngaét : Moãi nguoàn ngaét ñöôïc cho pheùp hoaëc caám ngaét qua moät thanh ghi chöùc naêng ñaët bieät coù ñònh ñòa chæ bit IE ( Interrupt Enable : cho pheùp ngaét ) ôû ñòa chæ A8H. Bit Kyù hieäu Ñòa chæ bit Moâ taû IE.7 EA AFH Cho pheùp / Caám toaøn boä IE.6 _ AEH Khoâng ñöôïc moâ taû IE.5 ET2 ADH Cho pheùp ngaét töø Timer 2 (8052) IE.4 ES ACH Cho pheùp ngaét port noái tieáp IE.3 ET1 ABH Cho pheùp ngaét töø Timer 1 IE.2 EX1 AAH Cho pheùp ngaét ngoaøi 1 IE.1 ET0 A9H Cho pheùp ngaét töø Timer 0 IE.0 EX0 A8H Cho pheùp ngaét ngoaøi 0 Toùm taét thanh ghi IE - Caùc côø ngaét : Khi ñieàu kieän ngaét xaûy ra thì öùng vôùi töøng loaïi ngaét maø loaïi côø ñoù ñöôïc ñaët leân moät ñeå xaùc nhaän ngaét. Ngaét Côø Thanh ghi SFR vaø vò trí bit Beân ngoaøi 0 IE0 TCON.1 Beân ngoaøi 1 IE1 TCON.3 Timer 1 TF1 TCON.7 Timer 0 TF0 TCON.5 Port noái tieáp TI SCON.1 Port noái tieáp RI SCON.0 Caùc loïai côø ngaét - Caùc vectô ngaét : Khi chaáp nhaän ngaét, giaù trò ñöôïc naïp vaøo PC ñöôïc goïi laø vector ngaét. Noù laø ñòa chæ baét ñaàu cuûa ISR cho nguoàn taïo ngaét, caùc vector ngaét ñöôïc cho ôû baûng sau : Ngaét Côø Ñòa chæ vector Reset heä thoáng RST 0000H Beân ngoaøi 0 IE0 0003H Timer 0 TF0 000BH Beân ngoaøi 1 IE1 0013H Timer 1 TF1 001BH Port noái tieáp TI vaø RI 0023H Timer 2 002BH Vector reset heä thoáng (RST ôû ñòa chæ 0000H) ñöôïc ñeå trong baûng naøy vì theo nghóa naøy, noù gioáng ngaét : noù ngaét chöông trình chính vaø naïp cho PC giaù trò môùi. e. Keát hôïp 8051 vôùi boä nhôù ngoaøi Vi xöû lyù (Microprocessor) laø IC chuyeân duïng veà xöû lyù döõ lieäu, ñieàu khieån theo moät chöông trình, muoán Microprocessor thöïc hieän moät coâng vieäc gì ngöôøi söû duïng phaûi laäp trình hay vieát chöông trình. Chöông trình phaûi löö tröõ ôû ñaâu ñeå Microprocessor nhaän leänh vaø thi haønh, ñoâi khi trong luùc xöû lyù chöông trình Microprocessor caàn nôi löö tröõ taïm thôøi caùc döõ lieäu sau ñoù laáy ra ñeå tieáp tuïc xöû lyù. Nôi löu tröõ chöông trình cho Microprocessor thöïc hieän vaø nôi löu tröõ taïm thôøi döõ lieäu chính laø boä nhôù. Caùc boä nhôù cuûa Microprcessor laø caùc IC, caùc IC nhôù naøy coù theå ñoïc döõ lieäu ra, ghi döõ lieäu vaøo hoaëc chæ ñoïc döõ lieäu ra. Ñoâi khi boä nhôù cuûa Microprocessor khoâng ñuû ñeå löu tröõ nhöõng thoâng tin caàn thieát khi chaïy chöông trình, khi ñoù phaûi duøng kyõ thuaät môû roäng boä nhôù. 8051 coù khaû naêng môû roäng boä nhôù ñeán 64k byte boä nhôù chöông trình vaø 64k byte boä nhôù döõ lieäu beân ngoaøi. Boä nhôù chöông trình laø boä nhôù Rom coøn boä nhôù döõ lieäu laø boä nhôù Ram. _ Boä nhôù Ram chia ra laøm 2 loaïi Sram vaø Dram. Dram ñöôïc cheá taïo duøng kyõ thuaät MOS, coù dung löôïng boä nhôù lôùn, coâng xuaát tieâu taùn thaáp vaø toác ñoä hoaït ñoäng trung bình. Ôû Sram döõ lieäu löu tröõ vaøo caùc Flip- Flop coøn Dram döõ lieäu löu tröõ möùc 0 vaø 1 töông ñöông vôùi quaù trình naïp vaø xaû cuûa moät tuï ñieän khoaûng vaøi pF. Bôûi vì ñieän aùp cuûa tuï seõ suy giaûm daàn do ñoù Dram ñoøi hoûi chu kyø naïp laïi neáu khoâng muoán maát döõ lieäu vaø ñöôïc goïi laø quaù trình laøm töôi Ram, ñaây chính laø khuyeát ñieåm cuûa Dram so vôùi Sram. Boä nhôù Rom coù nhieàu loaïi: PROM, EPROM, EEPROM nhöng EPROM coù theå laäp trình bôûi ngöôøi duøng, coù theå xoùa vaø laäp trình laïi nhieàu laàn neân trong ñoà aùn naøy chuùng em duøng EPROM 2764 vaø duøng SRAM 6264. Ñaëc ñieåm, sô ñoà chaân vaø baûng söï thaät cuûa 2764 vaø 6264 ôû hình döôùi ñaây SRAM 6264: laø boä nhôù ñöôïc cheá taïo theo coâng ngheä CMOS, coù dung löôïng 65536 bit ñöôïc toå chöùc thaønh 8192x8 bit (8KByte), ñieän aùp cung caáp laø +5V, thôøi gian truy caäp khoaûng 150ns. Ngoõ vaøo/ra döõ lieäu ñöôïc duøng chung, caùc ngoõ vaøo/ra naøy töông thích TTL. Coâng suaát tieâu taùn ôû traïng thaùi chôø raát thaáp chæ khoaûng 0,1mW so vôùi khi hoaït ñoäng bình thöôøng laø 200mW. Sô ñoà chaân vaø sô ñoà logic cuûa 6264 nhö sau: DQ0-DQ7 6264 A0-A12 CE1\ CE2 OE\ WE\ N.C A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 DQ0 DQ1 DQ2 Vss 6264 Vcc WE\ CE2 A8 A9 A11 OE\ A10 CE1\ DQ7 DQ6 DQ5 DQ4 DQ3 Mode \ Pin WE\ CE1\ CE2 OE\ Output Not Select x H x x Hi-Z x x L x Output Disable H L H H Hi-Z Read H L H L Dout Write L L H H Din Töø sô ñoà chaân cho ta thaáy caù chaân ñöôïc chia thaønh 4 nhoùm: + Vcc, GND : chaân nguoàn + Do ñeán D7 : chaân döõ lieäu + Ao ñeán A12 : chaân ñòa chæ WE, OE, CS1, CS2 : chaân ñieàu khieån + Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 O0 O1 O2 GND 2764 Vcc PGM\ N.C A8 A9 A11 OE\ A10 CE\ O7 O6 O5 O4 O3 2764 CE\ OE\ VPP D0-D7 A0-A12 EPROM 2764: laø boä nhôù chæ ñoïc ñöôïc cheá taïo theo coâng ngheä NMOS, duøng moät nguoàn ñôn +5V, dung löôïng boä nhôù laø 65536 bit, ñöôïc toå chöùc thaønh 8192x8 bit (8KByte). 2764 laø loaïi EPROM coù theå xoùa baèng tia cöïc tím vaø coù theå ghi laïi ñöôïc nhieàu laàn. Coù hai kieåu hoïat ñoäng: bình thöôøng vaø chôø. ÔÛ traïng thaùi chôø, coâng suaát tieâu thuï laø 132mW so vôùi 525mW khi ôû traïng thaùi ñoïc döõ lieäu, thôøi gian truy xuaát laø 200ns. Sô ñoà chaân vaø sô ñoà logic cuûa 2764 nhö sau: Mode (cheá ñoä) CE\ OE\ PGM\ VPP Ra (Output) Ñoïc L L H Vcc Dout Chôø H x x Vcc Hi-Z Laäp trình L x L Vpp Din Kieåm tra L L H Vpp Do ut Caám laäp trình H x x Vpp Hi-Z Baûng traïng thaùi - EPROM coù theå ñöôïc laäp bôûi ngöôøi laäp trình söû duïng vaø noù cuõng coù theå xoùa ñeå laäp trình laïi khi naøo muoán. -EPROM duøng trong maïch ñöôïc chöùa saün chöông trình ñieàu khieån, töùc laø chæ xuaát Data moãi khi CPU tham khaûo ñeán, do ñoù ta chæ quan taâm ñeán cheá ñoä ñoïc vaø chôø. Döïa vaøo caùc Mode hoaït ñoäng treân thì EPROM ñöôïc ñieàu khieån caùc chaân sau: PGM = 5 Volt (Vcc ) OE\ noái chaân PSEN cuûa CPU CE\ noái xuoáng CSO + Cheá ñoä ñoïc (Read Mode ): Cheá ñoä naøy ñöôïc thieát laäp khi CE\ vaø OE\ ôû möùc thaáp, PGM ôû möùc cao. Coù hai ngoõ vaøo ñieàu khieån duøng ñeå truy xuaát Data töø ROM laø CE\ vaø OE\ duøng ñeå kieåm soaùt ngoõ ra Data, ñöa Data leân Data bus. + Cheá ñoä chôø (Stanby Mode ): Cheá ñoä naøy laøm giaûm coâng suaát tieâu thuï ñöôïc thieát laäp khi CE\ ôû möùc cao, ôû cheá ñoä naøy Data ôû traïng thaùi trôû khaùng cao ñoäc laäp. *Giaûi maõ ñòa chæ: Do 8051 thieát keá caàn quaûn lyù nhieàu thieát bò ngoaïi vi, nhieàu oâ nhôù, muoán laøm ñöôïc vieäc naøy ngöôøi ta phaûi cung caáp cho moãi oâ nhôù vaø thieát bò ngoaïi vi taàm ñòa chæ cho thieát bò ñoù. Vì vaäy caàn coù maïch giaûi maõ ñòa chæ trong maïch ñieän. Ngöôøi ta thöôøng duøng IC giaûi maõ 74HC138 vôùi caùc ngoõ ra ñöôïc noái tôùi caùc ngoõ vaøo choïn chip (CS\) treân caùc IC nhôù. Sau ñaây laø sô ñoà chaân, baûng söï thaät vaø ñaëc ñieåm cuûa 74138: A B C G2A G2B G1 Y7 GND Vcc Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 74138 74138 A B C Y0 ...Y7 G2A\ G2B G1 Sô ñoà chaân INPUTS OUTPUTS ENABLE SELECT G1 G2 C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 x H x x x H H H H H H H H L x x x x H H H H H H H H H L L L L L H H H H H H H H L L L H H L H H H H H H H L L H L H H L H H H H H H L L H H H H H L H H H H H L H L L H H H H L H H H H L H L H H H H H H L H H H L H H L H H H H H H L H H L H H H H H H H H H H L G2 = G2A + G2 Baûng traïng thaùi sô löôïc veà caùc chaân: - Ngoõ vaøo A,B,C laø caùc chaân ngoõ vaøo soá nhò phaân 3 bit. C laø bit coù troïng soá lôùn nhaát, A laø bit coù troïng soá nhoû nhaát - Caùc chaân ngoõ ra: Yo ® Y7, tích cöïc möùc thaáp. - Caùc chaân ñieàu khieån: G1,G2A, G2B. IC chæ hoaït ñoäng giaûi maõ khi caùc chaân ñieàu khieån ñoàng thôøi tích cöïc. G1 tích cöïc ôû möùc cao; G2A\ vaø G2B\ tích cöïc ôû möùc thaáp Khi moät trong 3 chaân naøy khoâng tích cöïc caùc ngoõ ra töø Yo ® Y7 ôû möùc cao. *Giaûi ña hôïp caùc ñöôøng döõ lieäu vaø ñöôøng ñòa chæ: Khi duøng boä nhôù ngoaøi, port 0 khoâng coøn laø port IO thuaàn tuùy. Noù ñöôïc keát hôïp giöõa bus ñòa chæ vaø bus döõ lieäu neân duøng tín hieäu ALE vaø IC choát ñeå choát byte thaáp cuûa bus ñòa chæ khi baét ñaàu moãi chu kyø boä nhôù. Port2 cho byte cao cuûa bus ñòa chæ. Ôû ñaây chuùng em duøng IC choát 74373. Sô ñoà chaân, ñaëc ñieåm vaø baûng traïng thaùi cuûa 74373 Vcc Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 G OE\ D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 GND 74373 74373 D0-D7 Q0-Q7 OC \ G Sô ñoà chaân Baûng traïng thaùi Output Control (OC) Enable G D OUTPUT L H H H L H L L L L x Q0 H x x HI-Z Ñaëc ñieåm _ 74LS373 goàm 8 D-FF coù ngoõ ra 3 traïng thaùi ñöôïc ñieàu khieån choát vaø xuaát döõ lieäu baèng chaân G vaø OC. Trong öùng duïng naøy chaân G ñöôïc noái vôùi chaân ALE cuûa 8051, chaân OC noái mass. _ laø IC choát 8 bit _ Caùc boä ñeäm ngoõ ra 3 traïng thaùi _ Tín hieäu ñieàu khieån ngoõ ra 3 traïng thaùi chung. *Xeáp choàng caùc vuøng nhôù chöông trình vaø döõ lieäu beân ngoaøi: Vì boä nhôù chöông trình laø Rom neân xaûy ra vaán ñeà baát tieän khi phaùt trieån phaàn meàm cho 8051 laø toå chöùc boä nhôù nhö theá naøo ñeå coù theå söûa ñoåi chöông trình vaø coù theå ghi trôû laïi khi noù ñöôïc chöùa trong boä nhôù Rom. Caùch giaûi quyeát laø xeáp choàng caùc vuøng döõ lieäu vaø chöông trình. Moät boä nhôù Ram coù theå chöùa caû chöông trình vaø döõ lieäu baèng caùch noái ñöôøng OE\ cuûa Ram ñeán ngoõ ra coång AND coù 2 ngoõ vaøo laø PSEN\ vaø RD\. Sô ñoà maïch nhö hình sau cho pheùp boä nhôù Ram coù 2 chöùc naêng vöøa laø boä nhôù chöông trình vöøa laø boä nhôù döõ lieäu. Vaäy 1 chöông trình coù theå ñöôïc taûi vaøo Ram (baèng caùch ghi noù nhö boä nhôù döõ lieäu) vaø thi haønh chöông trình (baèng caùch truy xuaát noù nhö boä nhôù chöông trình) WR RAM OE\ WR RD PSEN Khoái hieån thò: a.Sô ñoà khoái cuûa maïch hieån thò: Boä phaän hieån thò goàm 8 led 7 ñoaïn anod chung. Vì caùc vi xöû lí xöû lí caùc döõ lieäu laø soá nhò phaân (1,0 ) neân caàn coù söï giaõi maõ töø soá nhò phaân sang soá thaäp phaân. Söï giaûi maõ coù theå duøng giaûi maõ baèng phaàn cöùng (IC giaûi maõ). Tuy nhieân vôùi phaàn meàm queùt led ngöôøi ta coù theå giaûm bôùt ñöôïc caùc IC giaûi maõ giaûm giaù thaønh cuûa maïch ñieän. Nhöng ñeå keát noái vôùi maïch hieån thò phaûi caàn coù IC giao tieáp vaøo ra vì caùc port cuûa 8051 ñaõ duøng cho muïc ñích khaùc. 8255 laø IC giao tieáp vaøo ra song song thoâng duïng vaø coù theå ñieàu khieån ñöôïc baèng phaàn meàm neân chuùng em söû duïng 8255 ñeå giao tieáp vôùi caùc thieát bò ngoaïi vi (phaàn hieån thò…). Vì doøng ra caùc port cuûa 8255 raát nhoû (lôùn nhaát laø port A khoaûng 5mA) neân caàn coù IC ñeäm doøng ñeå naâng doøng leân ñuû keùo cho led saùng. Chuùng em choïn IC ñeäm 74245. Khi ñöa döõ lieäu ra ñeå hieån thò taát caû caùc led ñeàu nhaän nhöng taïi moät thôøi ñieåm chæ cho pheùp moät led ñöôïc nhaän döõ lieäu neân phaûi coù maïch giaûi maõ ñeå choïn led. Chuùng em söû duïng IC giaûi maõ 74LS138.Vì vaäy sô ñoà khoái cuûa maïch hieån thò nhö sau: 8051 Port CH 8255 PortA Ñeäm 74245 Giaûi maõ 74138 LED Port0 Port2 b. Giôùi thieäu veà caùc linh kieän trong maïch b1.Coång xuaát nhaäp 8255: Trong heä thoáng Vi xöû lyù hay maùy vi tính neáu chæ giao tieáp vôùi boä nhôù trong ROM, RAM thì chöa ñuû, maùy tính coøn phaûi giao tieáp vôùi caùc thieát bò ngoaïi vi nhö baøn phím, maøn hình, maùy in, ... ñeå con ngöôøi coù theå ñoái thoaïi ñöôïc maùy tính cuõng nhö duøng maùy tính ñeå ñieàu khieån caùc thieát bò khaùc. Ñeå giao tieáp vôùi nhieàu thieát bò nhö vaäy, maùy tính coù theå giao tieáp qua nhieàu ñöôøng vaø giao tieáp vôùi nhieàu hình thöùc khaùc nhau nhö giao tieáp noái tieáp, giao tieáp song song. Vì vaäy vai troø cuûa coång xuaát nhaäp 8255 ñeå giao tieáp giöõa maùy tính vôùi thieát bò ngoaøi laø moät ñieàu caàn thieát giuùp maùy coù theå môû roäng khaû naêng laøm vieäc. *Sô ñoà chaân cuûa 8255 8255A D0-D7 RD\ WR\ RESET CS\ A0 A1 CS\ PA0-PA7 PB0-PB7 PC0-PC3 PC4-PC7 PA3 PA2 PA1 PA0 RD\ CS\ GND A1 A0 PC7 PC6 PC5 PC4 PC0 PC1 PC2 PC3 PB0 PB1 PB2 PA4 PA5 PA6 PA7 WR\ RESET D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Vcc PB7 PB6 PB5 PB4 PB3 8255A Sô ñoà chaân vaø sô ñoà logic A1 A0 RD\ WR\ CS\ Hoaït ñoäng L L L H L Port A à Bus döõ lieäu L H L H L Port Bà Bus döõ lieäu H L L H L Port Cà Bus döõ lieäu L L H L L Bus döõ lieäu à Port A L H H L L Bus döõ lieäu à Port B H L H L L Bus döõ lieäu à Port C H H H L L Bus döõ lieäu à Töø ñieàu khieån x x x x H Bus döõ lieäu ôû traïng thaùi Hi-Z H H L H L Caám x x H H L Bus döõ lieäu ôû traïng thaùi Hi-Z Tính linh hoaït cuûa vi maïch theå hieän ôû khaû naêng laäp trình. Qua moät thanh ghi ñieàu khieån, ngöôøi söû duïng xaùc ñònh cheá ñoä hoaït ñoäng vaø coång naøo caàn ñöôïc söû duïng nhö laø loái vaøo hoaëc loái ra. Caùc chaân ra D0 4 D7 taïo neân bus döõ lieäu hai chieàu coù ñoä roäng laø 8 bit. 8255 ñöôïc choïn bôûi tín hieäu möùc thaáp ôû ngoõ vaøo choïn chíp CS\. Khi 8255 khoâng ñöôïc choïn, boä ñeäm bus döõ lieäu noái 8255 vôùi heä thoáng ñöôïc thaû noåi. Khi ñöôïc choïn, caùc ngoõ vaøo A0 vaø A1 ñöôïc duøng ñeå choïn thanh ghi ñieàu khieån hoaëc moät trong caùc coång vaøo/ra ñeå trao ñoåi döõ lieäu. Caùc hoaït ñoäng cô baûn cuûa 8255 ñöôïc toùm taét trong baûng sau: A1 A0 RD\ WR\ CS\ Hoaït ñoäng L L L H L Port A à Bus döõ lieäu L H L H L Port Bà Bus döõ lieäu H L L H L Port Cà Bus döõ lieäu L L H L L Bus döõ lieäu à Port A L H H L L Bus döõ lieäu à Port B H L H L L Bus döõ lieäu à Port C H H H L L Bus döõ lieäu à Töø ñieàu khieån x x x x H Bus döõ lieäu ôû traïng thaùi Hi-Z H H L H L Caám x x H H L Bus döõ lieäu ôû traïng thaùi Hi-Z * Caùc traïng thaùi laøm vieäc cuûa 8255: Qua baûng traïng thaùi cuûa 8255, ta thaáy thanh ghi ñieàu khieån ñaët döôùi ñòa chæ beân trong laø A1 = [1], A0 = [1]. Trong moät chu kyø ghi leân thanh ghi ñieàu khieån, xaùc ñònh coång vaøo/ra cuõng nhö cheá ñoä hoaït ñoäng. Khi chaân RESET ôû möùc [H], thanh ghi ñieàu khieån seõ ñöôïc ñaët laïi vaø ñònh nghóa toaøn boä 24 ñöôøng daãn nhö laø caùc ngoõ vaøo.Traïng thaùi naøy keùo daøi tôùi khi chöông trình öùng duïng vieát töø ñieàu khieån vaøo thanh ghi ñieàu khieån ñeå xaùc ñònh cheá ñoä laøm vieäc cuûa 8255. Caùc coång A, B, C ñöôïc phaân thaønh hai nhoùm. Nhoùm A goàm coång A vaø nöûa cao cuûa coång C, nhoùm B goàm coång B vaø nöûa thaáp coøn laïi cuûa coång C. Coù 3 cheá ñoä hoaït ñoäng khaùc nhau: - Cheá ñoä 0: vaøo/ra thoâng thöôøng. - Cheá ñoä 1: choát vaøo/ra. - Cheá ñoä 2: bus hai chieàu. Cheá ñoä 0: Töø ñieàu khieån: 1 0 0 D4 D3 0 D1 D0 Côø laäp cheá ñoä 1 = tích cöïïc Cheá ñoä 0 xaùc laäp hai coång 8 bit (A vaø B) vaø hai coång 4 bit (nöûa cao vaø nöûa thaáp cuûa C). Baát kyø coång naøo cuõng coù theå nhaäp hoaëc xuaát döõ lieäu moät caùch ñoäc laäp tuøy theo caùc bit D4, D3, D1 vaø D0. Coù 24 = 16 khaû naêng vaøo/ra trong cheá ñoä naøy Caáu truùc töø ñieàu khieån: Nhoùm B Port C (thaáp) 1 = nhaäp 0 = xuaát Port B 1 = nhaäp 0 = xuaát Choïn cheá ñoä 0 = cheá ñoä 0 1 = cheá ñoä 1 Côø laäp cheá ñoä 1 = tích cöïïc Nhoùm A Port C (cao) 1 = nhaäp 0 = xuaát Port A 1 = nhaäp 0 = xuaát Choïn cheá ñoä 00 = cheá ñoä 0 01 = cheá ñoä 1 1x = cheá ñoä 2 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Vì doøng ra caùc port cuûa 8255 raát nhoû (lôùn nhaát laø port A khoaûng 5mA) neân caàn coù IC ñeäm doøng ñeå naâng doøng leân ñuû keùo cho led saùng. Chuùng em choïn IC ñeäm 74245, sau ñaây laø sô ñoà chaân, baûng traïng thaùi cuûa 74245: Sô ñoà chaân vaø sô ñoà logic cuûa 74245 nhö sau: Enable G\ Direction Control DIR Operation L L H L H X Döõ lieäu töø B ñöa ra bus A Döõ lieäu töø A ñöa ra busA Ngaên Baûng söï thaät 1 2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 74245 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 DIR A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A 8 GND Vcc G\ B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 Sô ñoà chaân Tuy nhieân doøng ra lôùn neân phaûi duøng theâm ñieän trôû haïn doøng töø moãi ngoõ ra (B1 _ B8) cuûa 74245 4. Baøn phím: Vì ñaây laø maïch ñeám saûn phaåm, ñeám soá saûn phaåm trong moät thuøng, vaø soá saûn phaåm trong moät loâ, moãi loaïi nhö vaäy coù theå nhaäp vaøo soá ñeám trong phaïm vi töø 0 ñeán toái ña 9999, do ñoù chuùng em söû duïng 10 phím soá töø 0 ñeán 9. Vaø moãi laàn nhaäp soá vaøo ñeå nhaän bieát laø nhaäp maáy soá hoaëc ñaõ nhaäp xong vaø muoán bieát cho pheùp ñeám chöa hoaëc huûy boû soá vöøa nhaäp phaûi caàn söû duïng theâm caùc phím chöùc naêng, neân chuùng em duøng theâm 6 phím chöùc naêng töø A ñeán F. Do ñoù baøn phím goàm 16 phím ñöôïc keát noái vaøo port 1 cuûa 8051: Sô ñoà khoái keát noái nhö sau: 8051 BAØN PHÍM PORT 1 8 0 5 1 74373 ROM CS\ RAM CS\ 8255-2 CS\ 74138 Y0 Y1 Y2 Y3 Hieån thò Rôle ÑH 8255-1 CS\ Rôle BC Thu Phaùt Port0 Data A0 ¸ A7 A0 ¸ A1 PortA PortB PortA PortB.0 A8 ¸ A12 Port2 A13 ¸ A15 BAØN PHÍM Port1 Address SÔ ÑOÀ KHOÁI CHI TIEÁT CUÛA MAÏCH ÑIN PHAÀN II THIEÁT KEÁ,THI COÂNGVAØ CHÖÔNG TRÌNH CHÖÔNG I THIEÁT KEÁ, THI COÂNG PHAÀN CÖÙNG Sau khi ñaõ phaân tích moät moâ hình heä thoáng vi xöû lyù baây giôø chuùng em baét ñaàu ñi vaøo tính toaùn caùc giaù trò thöïc teá ñeå cho heä thoáng hoaït ñoäng ñöôïc. Vieäc tính toaùn löïa choïn phaûi döïa treân lyù thuyeát vaø caùc linh kieän thoâng duïng treân thò tröôøng. Maëc duø phaàn cöùng heä thoáng khoâng theå thay ñoåi ñöôïc nhöng phaàn meàm coù theå thay ñoåi laøm cho heä thoáng coù khaû naêng hoaït ñoäng moät caùch linh hoaït vì vaäy thieát keá phaàn cöùng phaûi caân ñoái sao cho phaàn meàm khoâng quaù phöùc taïp. I. KEÁT NOÁI 8051 VÔÙI BOÄ NHÔÙ VAØ CAÙC IC NGOAÏI VI : 1. Keát noái boä nhôù chöông trình beân ngoaøi: Boä xöû lyù chính laø IC 8051 vôùi taàn soá laøm vieäc laø 12 MHz. Chaân 18, 19 cuûa 8051 ñöôïc noái vôùi thaïch anh (cuõng coù theå thay theá thaïch anh baèng tín hieäu xung clock). Boä nhôù ROM ñöôïc cho pheùp bôûi tín hieäu PSEN\. Hình sau moâ taû caùch noái boä nhôù Eprom vôùi 8051: D7 - D0 EPROM A7- A0 A15 -A8 0E\ Port 0 EA 8051 Port2 PSEN . ] uhhdsaufy D 74373 Q G ALE 2. Keát noái boä nhôù döõ lieäu ngoaøi: Boä nhôù Ram ñöôïc cho pheùp ghi/ ñoïc baèng caùc tín hieäu ñieàu khieån WR\ vaø RD\. 8051 coù 1 leänh duy nhaát truy xuaát döõ lieäu cuûa boä nhôù döõ lieäu ngoaøi laø MOVX duøng con troû 16 bit (DPTR) hoaëc R0 vaø R1 xem nhö thanh ghi ñòa chæ. Keát noái bus ñòa chæ vaø bus döõ lieäu giöõa RAM vaø 8051 cuõng gioáng nhö EPROM . Ngoaøi ra, RD cuûa 8051 ñöôïc noái tôùi chaân cho pheùp xuaát (OE\ ) cuûa Ram vaø chaân WR ñöôïc noái tôùi chaân ghi (WR\) cuûa Ram. D7 - D0 RAM A7- A0 A15 -A8 0E WR Port 0 EA 8051 ALE Port2 RD WR . ] uhhdsaufy D Q 74373 G 3.Keát noái maïch giaûi maõ: *Hình thaønh maïch giaûi maõ ñòa chæ döïa treân baûng ñoà boä nhôù sau: IC A 15 A 14 A 13 A 12 A 11 A 10 A 9 A 8 A 7 A 6 A 5 A 4 A 3 A2 A 1 A 0 hex Rom 8K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000 H 1FFFH 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Ram 8K 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2000 H 3FFFH 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 8255 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4000 H 4003 H 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 8255 2 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6000 H 6003 H 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 Tuy nhieân taïi moät thôøi ñieåm chæ coù 1 IC nhôù ñöôïc truy xuaát neân duøng caùc ñöôøng ñòa chæ A13, A14, A15 ñeå phaân bieät. Laáy A15, A13, A14 noái tôùi 3 ñaàu vaøo IC giaûi maõ 74138 (A,B,C). Caùc ngoõ ra Y0, Y1,Y2, Y3 laàn löôït ñöôïc noái tôùi CE cuûa Rom,Ram, CS cuûa 8255. Khi Yi = 0 thì IC ñoù ñöôïc choïn: A13, A14, A15 = 0 choïn Rom A13 = 1, A14, A15 = 0 choïn Ram A13 = 0, A14 = 1, A15 = 0 choïn 82551 A13 =1, A14 = 1, A15 = 0 choïn 82552 4. Keát noái maïch choát: -Chaân ALE (chaân 30) cuûa 8051 keát noái vôùi chaân G cuûa 74373. Caùc ñöôøng cuûa Port0 noái vôùi caùc ñöôøng töø Do ñeán D7 cuûa 74373. Caùc ñöôøng tín hieäu (Q0®Q7 ) cuûa 74373 vaø caùc ñöôøng port 2 (P2.0 ®P2.7) ñöôïc noái tôùi caùc ñöôøng ñòa chæ cuûa ROM vaø RAM (A0 ®A12 ) coøn caùc ñöôøng döõ lieäu töø port 0 ñöôïc noái tôùi caùc ñöôøng döõ lieäu cuûa ROM vaø RAM, 8255 (D0 ®D 7 ). -Trong moãi chu kyø maùy seõ coù 2 xung ALE. Khi ALE ôû möùc logic cao (G = 1) vaø OC\ = (0) thì ngoõ ra Qo ® Q7 töông öùng vôùi ngoõ vaøo D, moïi söï thay ñoåi ôû ngoõ vaøo ñeàu aûnh höôûng ñeán ngoõ ra, luùc naøy Port 0 töông öùng laø ñöôøng ñòa chæ Ao ® A7. Khi ALE xuoáng möùc thaáp (G = 0), ngoõ ra Q seõ giöõ nguyeân traïng thaùi tröôùc ñoù baát chaáp ngoõ vaøo D, luùc naøy caùc ñöôøng Port 0 töông öùng laø caùc ñöôøng döõ lieäu Do ® D7. *Tín hieäu PSEN\ cuûa 8051 (chaân 29) noái tôùi 0E cuûa Rom. Caùc ñöôøng (RD,WR) noái ñeán RD, WR cuûa Rom vaø 8255. Do muoán xeáp choàng boä nhôù neân cho tín hieäu RD\, PSEN cuûa 8051 qua coång AND (duøng 2 coång NAND 74132) ñöa tôùi OE\ cuûa Ram *Hình thaønh coâng taéc löaï choïn Rom A, Rom B: - Sô ñoà nguyeân lyù cuûa coâng taéc löïa choïn: (Sô ñoà nguyeân lyù maïch ñieàu khieån) - Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa coâng taéc löïa choïn nhö sau: Baát cöù khi naøo cho pheùp truy xuaát Rom (ngoõ vaøo 1 chaân coång OR xuoáng möùc logic [0]) vaø ngoõ ra coâng taéc löïa choïn A hoaëc B xuoáng möùc logic [0] thì Rom A hay B ñöôïc truy xuaát. -Khi SW1 noái tôùi B, ngoõ ra cuûa coång NAND (U9A) = 1® ngoõ ra coång OR (U8A) = 1, Rom A khoâng ñöôïc choïn. Ñoàng thôøi khi ñoù, ngoõ ra coång NAND (U9B) = 0, neáu A13, A14, A15 = 0 thì ngoõ ra coång OR (U8B) = 0 ® Rom B ñöôïc choïn. Ngöôïc laïi, coâng taéc chuyeån sang A thì Rom A ñöôïc truy xuaát. II. THIEÁT KEÁ MAÏCH RESET: Khi coâng taéc chuyeån töø A sang B vaø ngöôïc laïi ñeàu reset toaøn boä laïi heä thoáng ñeå cho PC = 0000H. Bôûi vì khi ñang laøm vieäc taïi Rom A, PC khaùc 0000H, khi chuyeån sang Rom B ® PC baét ñaàu taïi ñòa chæ khaùc 0000H ® laøm sai chöông trình. Vì vaäy maïch reset trong ñoà aùn naøy bao goàm reset töø chuyeån coâng taéc choïn Rom, reset töø ngoaøi ñöa tôùi (neáu nhö keát hôïp vôùi maïch khaùc), reset khi baét ñaàu moãi chöông trình ñeám saûn phaåm vaø reset neáu nhö nguoàn cung caáp yeáu. Sô ñoà nguyeân lyù maïch reset trong sô ñoà nguyeân lyù maïch ñieàu khieån. 1. Maïch reset töø vieäc choïn Rom: Maïch ñöôïc taïo bôûi coång nand, IC 74221, coång OR7432 vaø 1 coång OR khi keát hôïp vôùi reset khaùc sô ñoà chaân vaø baûng thaùi cuûa 74221 nhö sau: Sô ñoà chaân SN 74221: Baûng traïng thaùi 1A 1B Clr 1Q 2Q Cset Reset GND Vcc Reset Cset 1Q\ 2Q\ clr 2B 2A 74221 INPUT OUTPUT clear A B Q `Q L X X L H X H X L H X X L L H H L ­ H ¯ H ­ L H Qua baûng traïng thaùi: - Khi chaân clear ôû möùc logic cao, A ôû möùc logic thaáp vaø chaân B chuyeån traïng thaùi töø möùc logic 0 leân 1 ôû ngoõ ra Q (ngöôïc laïi vôùi Q\) - Khi chaân clear ôû möùc logic cao, B ôû möùc logic cao vaø chaân A chuyeån traïng thaùi töø möùc logic 1 xuoáng 0 thì thì 74211 taïo ra moät xung döông ôû ngoõ ra Q Quaù trình reset ñöôïc thöïc hieän nhö sau: Khi SW chuyeån sang B, ngoõ ra cuûa coång NAND (U9A) töø 0 leân 1® chaân B cuûa74211 (U10B) töø 0 leân 1, A = 0 ® coù moät xung ôû ngoõ ra Q ® ngoõ ra coång OR leân 1 daãn ñeán RST = 1 heä thoáng bò reset: ñeøn reset (D4 saùng). Khi chuyeån coâng taéc sang A, ngoõ ra coång nand (U9A) töø 1 xuoáng 0®chaân A cuûa 74221 töø 1 xuoáng 0, B = 1 ® coù xung ra ôû ngoõ ra Q 74211 (U10A) ® maïch bò reset. 2. Reset baèng nuùt nhaán: Khi nhaán nuùt, 1 chaân cuûa coång nand U2A ñöôïc noái mass® ngoõ ra = 1, reset (RST) = 1, heä thoáng bò reset (ñoàng thôøi khi ñoù chaân coøn laïi cuûa coång nand luoân ñöôïc giöõ ôû möùc cao). Khi keát noái vôùi maïch ñieän khaùc, maïch ñieän khaùc coù theå reset maïch ñieän naøy qua header 3 (JP8). Söï taùc ñoäng thoâng qua söï ngaét daãn cuûa Q3 C828. Khi Q3 daãn (coù taùc ñoäng beân ngoaøi), ngoõ ra coång nand (U2A) = 1, ngoõ ra coång OR = 1, RST = 1, heä thoáng bò reset. 3. Reset khi nguoàn cung caáp yeáu: Caùc IC soá chæ hoaït ñoäng toát khi nguoàn cung caáp oån ñònh. Khi ñieän aùp nguoàn yeáu, caùc IC hoaït ñoäng hoãn loaïn, neáu khoâng coù söï hieån thò veà nguoàn cung caáp seõ gaây ra tröôøng hôïp maïch hoaït ñoäng sai maø khoâng bieát ñöôïc nguyeân nhaân. Treân maïch ñieän naøy, ñieän yeáu thì led xanh (D 7) seõ saùng vaø luùc ñoù thì maïch seõ bò reset cho ñeán khi nguoàn cung caáp oån ñònh, coøn khi nguoàn oån ñònh thì led ñoû (D8) seõ saùng. Quaù trình reset thöïc hieän döïa treân söï ngaét daãn cuûa transistor keát hôïp vôùi coång Nand 74132. Nguyeân lyù hoaït ñoäng maïch reset nhö sau: - Khi ñieän yeáu (VH < 3,7 Volt), Zener (D5, D6) khoâng daãn ® Q5 khoâng daãn, ngoõ ra coång Not (coång nand 74132) = 0, Q6; khoâng daãn, Q7 daãn (led xanh saùng), Q8 daãn moät chaân cuûa coång nand (U2A) bò noái mass, maïch bò reset. - Khi nguoàn cung caáp ñaày ñuû, D5;D6 daãn, Q5 daãn, Q6; Q7 khoâng daãn,._.