Luận văn Ứng dụng kit 8051 dùng để chuyển đổi A/D & D/A

i trạng thái chương trình có địa chỉ 0Dh, chứa các bit trạng thái chương trình. Các bit trạng thái được mô tả như sau: * Cờ Carry: Cờ carry có hai chức năng: + Được dùng trong các phép toán số học thông thường. Nó là cờ nhớ của phép tính cộng và cờ mượn của phép tính trừ. Ví dụ các thanh ghi ACC có nội dugn FFH thì lệnh “ADD A, #1” làm cho ACC bằng 00H và cờ nhớ được set. + Cờ carry còn được dùng như “thanh ghi tích luỹ 1 bit” cho các phép toán luận lý trên bit. Ví dụ lệnh sau AND bit 25H với cờ carry và đặc kết quả vào cờ carry: “ANL C,25H ;”. * Cờ nhớ phụ (auxiliary carry – AC) : Khi cộng các giá trị BCD, cờ AC được set nếu bit thứ ba tràn hay 4 bit thấp có giá trị từ 0AH đến 0FH. Khi cộng số BCD, sau phép cộng phải dùng lệnh DA A (decimal adjust accumulator) để chỉnh kết quả cộng về dạng BCD. * Cờ 0: Cờ này dành cho người sử dụng trong các ứng dụng lập trình. * Bit chọn ngăn thanh ghi: Hai bit RS0 và RS1 dùng để cho ngăn thanh ghi, chúng được xóa khi reset hệ thống và có thể thay đổi bằng phần mềm. Ví dụ các lệnh sau sẽ chọn nhăn thanh ghi thứ ba và ghi nội dung R7 (địa chỉ 1FH) vào ACC. SETB RS0 ; SETB RS1 ; MOV A, R7 ; * Cờ tràn (Overflow – OV): Cờ tràn được set kết quả bị tràn (số học) sau phép tính cộng hoặc trừ. Đối với phép toán cộng và trừ số có dấu, phần mềm có thể xét bit này để kiểm tra kết quả có vượt quá giới hạn hay không. Khi cộng số không dấu ta không quan tâm đến bit này. Như vậy kết quả của phép tính cộng hay trừ lớn hơn 127 hoặc nhỏ hơn –128 sẽ set cờ tràn. Ví dụ OV sẽ set sau phép tính cộng sau: Hex: 0F Decimal : 15 +7F +127 8E 142 8E tương đương với –116. Rõ ràng kết quả 142 không chính xác. Vì vậy bit OV được set. B it K ý hiệu Đ ịa chỉ Chức năng P SW .7 P SW .6 P SW .5 P SW .4 P C Y A C F 0 R S1 R D 7h D 6h D 5h D 4h D Cờ nhớ Cờ nhớ phụ Cờ Zero Chọn thanh ghi dự trữ 1 Chọn thanh ghi dự trữ 2 00=bank0, địa chỉ 00h-07h 01=bank1, địa chỉ 08h-0Fh 10=bank2, địa chỉ 10h-17h 11=bank3, địa chỉ 18h-1Fh SW .3 P SW .2 P SW .1 P SW .0 S0 O V P 3h D 2h D 1h D 0h Cờ tràn Dự trữ Cờ chẵn lẽ Bảng 4.3 Thanh ghi PSW * Bit parity: Bit Parity được tự động set hoặc xóa trong mỗi chu kỳ máy để tạo nên parity chẵn đối với thanh ghi tích luỹ. Số bit 1 trong thanh ghi ACC cộng với P luôn luôn là một chẵn. Ví dụ nếu ACC chứa 10101101B, P sẽ là 1. Bit Parity thường được liên kết với chương trình truyền nối tiếp có sử dụng parity.  Thanh ghi B Thanh ghi B có địa chỉ F0h, chủ yếu dùng với thanh ghi ACC trong các phép toán nhân và chia. Lệnh MUL AB nhân các số 8 bit không dấu trong thanh ghi A và B. Kết quả là một số 16 bit chứa trong thanh ghi ACC (byte thấp) và B (byte cao). Lệnh DIV B chia thanh ghi ACC cho B. Kết quả thương số được lưu trong thanh ghi ACC số dư được lưu trong thanh ghi B. Thanh ghi B cũng được dùng như những thanh ghi khác và có thể truy xuất bit (địa chỉ F0h đến F7h)  Con trỏ ngăn chồng (stack pointer – SP) Stack – pointer là một thanh ghi 8 bit có địa chỉ 81H. Nó chứa địa chỉ hiện thời của đỉnh stack. Khi đẩy dữ liệu vào stack, SP tăng lên một giá trị, tiếp theo dữ liệu được ghi vào stack. Khi lấy dữ liệu ra khỏi stack, dữ liệu được đọc ra trước sau đó SP được giảm. Stack của 8051 nằm trong vùng RAM nội và có thể truy xuất bằng địa chỉ trực tiếp. 128 bytes đầu tiên đối với 8051/8031 và 256 bytes đối với 8052/8032 trong vùng RAM nội có thể dùng làm stack. Để tạo ra stack bắt đầu tại 60H, ta khởi động thanh ghi SP: MOV SP, #5FH ; Như vậy stack được giới hạn trong 32 bytes. Ta dùng giá trị 5FH vì SP sẽ tăng lên 60H trước khi đẩy dữ liệu đầu tiên vào stack. Khi lập trình ta không cần phải khởi động lại thanh ghi SP vì nó đã được khởi động với giá trị khi reset. Thanh ghi SP chứa giá trị mặc định là 07H. Do đó stack mặc định bắt đầu tại 08H. Nếu trình không khởi động lại stack thì các thanh ghi 1, 2, 3 không thể sử dụng vì nó được dùng làm stack. Stack được truy xuất một cách rõ ràng bằng các lệnh PUSH, POP để lưu trữ tạm thời hay truy xuất dữ liệu. Nó cũng có thể được truy xuất ngầm khi có các lệnh gọi đến chương trình con. Các lệnh ACALL, LCALL hay ngắt sẽ đẩy thanh ghi đếm chương trình (PC) vào stack. Lệnh RET, RETI trả giá trị trong stack lại cho PC.  Con trỏ dữ liệu (DPTR) Con trỏ dữ liệu dùng để truy xuất mã hay dữ liệu từ bộ nhớ ngoài và thanh ghi 16 bit. Thanh ghi này gồm hai thanh ghi DPL (byte thấp, địa chỉ 82H) và DPH (byte cao, địa chỉ 83H). Ba lệnh sau đây sẽ ghi giá trị 55H vào RAM ngoài tại địa chỉ 1000H. MOV A, #55H; MOV DPTR, #1000H; MOV @DPTR, A;  Các thanh ghi Port: Các port của 8051 gồm có port 0 địa chỉ 80H, port 1 địa chỉ 90H, port 2 địa chỉ A0H, port 3 địa chỉ B0H. Các port 0, 2 và 3 không được dùng để xuất nhập nếu đang sử dụng bộ nhớ ngoài. Còn lại port 1 có thể dùng để xuất nhập (I/O). Tất cả các port đều có thể dùng truy xuất bit. Điều này cung cấp cho vi điều khiển khả năng giao tiếp rất mạnh. Ta có thể dùng chân P1.7 để đóng mở động cơ. Chân P1.7 nối với transitor để lái một relay đóng mở động cơ. Lệnh SETB P1.7 mở động cơ. Lệnh CLR P1.7 tắt động cơ. Hai lệnh trên dùng toán tử dấu chấm để xác định địa chỉ bit trong một byte.  Các thanh ghi bộ định thời: 8051 có hai bộ định thời 16 bit. Timer 0 có địa chỉ 8AH (TL0 byte thấp) và 8DH (TH1 byte cao). Ngoài bộ định thời còn có hai thanh ghi: thanh ghi điều khiển TCON địa chỉ 88H và thanh ghi xác định mode cho timer TMOD địa chỉ 89H. Trong đó chỉ có thanh ghi TCON truy xuất được từng bit.  Các thanh ghi cổng nối tiếp: 8051 chứa cổng nối tiếp bên trong MCU để giao tiếp với các thiết bị nối tiếp như thiết bị đầu cuối, modem v.v… Cổng nối tiếp gồm có hai thanh ghi: một thanh ghi đệm SBUF là nạp dữ liệu để truyền đi. Đọc SBUF là nhận dữ liệu đã thu được vào. Các mode truyền có thể được lập trình thông qua thanh ghi điều khiển cổng kế tiếp. Thanh ghi này có thể truy xuất bit và có địa chỉ 98H.  Các thanh ghi ngắt: 8051 có 5 nguồn ngắt và hai mức ưu tiên. Các ngắt bị cấm khi reset hệ thống. Các ngắt được cho phép thông qua thanh ghi IE có địa chỉ 0AH. Các mức ưu tiên cũng được set bởi thanh ghi IP tại địa chỉ B8H. Cả hai thanh ghi này đều có thể truy xuất bit. IE có địa chỉ A8H. Ngắt chỉ được chấp nhận khi thanh ghi này đã được lập trình.  Thanh ghi PCON (Power Control Register) Thanh ghi PCON có địa chỉ 87H, chứa các bits điều khiển linh tinh, được tóm tắt trong bảng 4.4. Bit SMOD nhân đôi tốc độ truyền nối tiếp ở các mode 1, 2 và 3. Các bit 4, 5, 6 không được định nghĩa. Bit 3 và 2 là hai cờ được tùy ý trong lập trình ứng dụng. Các bit PD (power down) và IDL (idle) đều có trong các họ IC MCS-51 nhưng chỉ với IC dùng CMOS mà thôi. Lệnh set bit IDL là lệnh được thi hành cuối cùng trước khi CPU vào chế độ idle. Ở tín hiệu này chế độ xung clock được ngắt ra khỏi CPU, nhưng không ngắt ra khỏi ngắt quãng, timer và cổng nối tiếp. Trạng thái CPU và nội dung các thanh ghi được bảo toàn. Các chân của cổng song song được giữ ở mức trạng thái của chúng. ALE và PSEN ở mức cao. Các chế độ idle kết thúc khi có bất kỳ một ngắt nào hoặc reset hệ thống, đồng thời bit IDL bị xóa. + Power down Mode it K ý hiệu Mô tả S OMD G F1 G F0 P D I DL Tốc độ kép; khi được set, tốc độ truyền nối tiếp được nhân đôi các chế độ 1,2,3. Không được định nghĩa “nt” “nt” Cờ dùng cho mục đích tổng quát 1 Cờ dùng cho mục đích tổng quát 2 Power down, set mode power down. Chỉ thoát khi reset Idle mode, set mode idle. Thoát khi có ngắt hoặc reset Bảng 4.4 Tóm tắt thanh ghi PCON Lệnh set bit PD là lệnh cuối cùng trước khi CPU chuyển sang mode power down. Ở chế độ này: (1) bộ dao động nội ngưng hoạt động, (2) các chức năng bị dừng, (3) nội dung RAM nội được giữ ở mức logic của chún, (5) ALE và PSEN ở mức thấp. Chỉ có thể thoát khỏi chế độ này khi reset hệ thống. Khi ở chế độ power down, Vcc có thể giảm đến 2V. Lưu ý cần phải trả lại mức áp 5V cho Vcc khi thoát khỏi chế độ power down. VI – BỘ NHỚ NGOÀI Mở rộng bộ nhớ là một khả năng quan trọng đối với vi điều khiển nhằm tránh gặp bế tắc trong vấn đề thiết kế. Họ MCs-51 có thể mở rộng 64Kbs và bộ nhớ mã lệnh 64Kbs dữ liệu. Các IC giao tiếp ngoại vi cũng có thể thêm vào để tăng năng xuất nhập. Nó trở thành một phần của bộ dữ liệu ngoại và được giải mã I/O như bộ nhớ. Khi bộ nhớ ngoài được sử dụng, port 0 không được dùng làm cổng xuất nhập. Nó trở thành bus dùng để phân kênh địa chỉ và dữ liệu, ALE chốt nó như là bytes thấp của bus địa chỉ khi bắt đầu mỗi chu kỳ truy xuất bộ nhớ ngoài. Port 2 thường dùng làm byte cao của bus địa chỉ. Chu kỳ bộ nhớ A0  A15 Địa chỉ D0  D7 Dữ liệu (a) Không phân kênh (24 chân) Chu kỳ bộ nhớ AD8  AD15 Địa chỉ AD0  AD7 Địa chỉ Dữ liệu (b) Phân kênh (16 chân) Hình 4.5 Phân kênh bus địa chỉ và bus dữ liệu Hình trên mô tả việc phân kênh và không phân kênh bus địa chỉ và bus dữ liệu. Nếu không phân kênh, với 16 chân địa chỉ và 8 chân dữ liệu ta có 24 chân cho bus địa chỉ và bus dữ liệu. Trong khi đó nếu phân kênh, 8 chân dữ liệu được dùng chung với 8 chân thuộc byte thấp của bus địa chỉ nên chỉ có 16 chân cho bus địa chỉ và bus dữ liệu. Điều này có ý nghĩa lớn trong việc chế tạo IC. Thứ tự phân kênh như sau : ở nữa chu kỳ đầu, byte thấp của địa chỉ xuất ra port 0 và được chốt bằng ALE. Byte này được chốt ở bộ chốt trong suốt chu kỳ bộ nhớ. Trong nữa chu kỳ tiếp theo port 0 là bus dữ liệu, có thể xuất nhập tùy ý. Truy xuất bộ nhớ mã lệnh ngoài (External Code memory): Bộ nhớ mã ngoài được đọc bằng tín hiệu PSEN (hình 4.6). Trong một chu kỳ máy ALE tác động 2 lần và 2 bytes được đọc từ bộ nhớ chương trình. Giản đồ thời gian của hoạt động này được gọi là chu kỳ lấy lệnh (hình 4.7). Truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài (External Code memory): Đây là bộ nhớ chứa dữ liệu, thường là RAM và được truy xuất bởi tín hiệu RD và WR. Dữ liệu này chỉ được truy xuất bằng lệnh MOVX thông qua thanh ghi con trỏ dữ liệu DPTR, hoặc R0, R1. RAM giao tiếp với 8051 giống như EPROM. Ngoại trừ chân RD được nối với chân OE và chân WR được nối với chân W. Còn lại các bus dữ liệu và địa chỉ nối như EPROM. Với 16 đường địa chỉ ta có thể có đến 64Kbs cho vùng nhớ dữ liệu. Giản đồ thời gian của viêc đọc vùng nhó dữ liệu ngoài khi thi hành lệnh “MOV A,@DPRT” được cho ở hình 4.8. Lưu ý chỉ có chân RD được dùng cho phép RAM. Giản đồ thời gian của việc ghi cũng tương tự từ đường WR xuống mức thấp và dữ liệu xuất ra port 0. Port 2 có thể không dùng làm byte cao của bus địa chỉ trong hệ thống không sử dụng vùng nhớ mã ngoài mà sử dụng vùng nhớ dữ liệu ngoài nhỏ. Tám bit địa chỉ có thể truy xuất được một vùng nhớ 256 bytes, được gọi là một trang bộ nhớ. Nếu vùng nhớ này lớn hơn 256 bytes ta có thể dùng thêm một vài chân của port 2 để chọn trang. Khi truy xuất một trang (256 bytes) của vùng dữ liệu ngoài ta có thể dùng R0 hoặc R1 để làm con trỏ địa chỉ trỏ đến byte dữ liệu cần truy xuất. Ví dụ những lệnh đọc nội dung của RAM ngoài có địa chỉ 0050H vào thanh tích lũy. MOV R0, #50H ; MOV A, @R0 ; Giải mã địa chỉ: Nếu 8051 sử dụng cả EPROM và RAM ngoài đòi hỏi phải giải mã địa chỉ. Việc giải mã địa chỉ rất quen thuộc đối với hầu hết vi xử lý. Ví dụ nếu dùng EPROM 8K và RAM 8K, bus địa chỉ giải mã để chọn IC giới hạn trong 8Kbytes: 0000H đến 1FFFH, và 2000H đến 3FFFH, v.v… Thông thường ta dùng IC giải mã 74138 với ngõ vào là 3 bits cao nhất của bus địa chỉ. Do đó mỗi ngõ tương ứng với 8Kbs. Các ngõ ra này đưa vào các chân CS của các IC nhớ. Lưu ý sự phân chia tín hiệu cho phép xuất của EPROM và RAM khác nhau (RD cho RAM và PSEN cho EPROM). 8051 có thể có đến 64Kbytes cho mỗi vùng ROM và RAM. Hình 4.8: Giản đồ thời gian khi đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngoài RAM W OE Sự chồng lắp của vùng mã lệnh và dữ liệu ngoài: Vì bộ nhớ mã lệnh chỉ được đọc nên sẽ bất tiện trong việc phát triển phần mềm. Làm thế nào để sửa lỗi của chương trình nằm trong kit khi bộ nhớ mã lệnh chỉ có thể đọc. Biện pháp thường được sử dụng ở đây là chồng lắp hai vùng mã lệnh và dữ liệu lên nhau. Tín hiệu PSEN dùng để đọc mã lệnh và tín hiệu RD dùng để đọc dữ liệu trong cùng một bộ nhớ. RAM chứa cả chương trình và dữ liệu. Hai tín hiệu RD và PSEN được đưa vào cổng AND. Ngõ ra của cổng AND nối với chân OE của RAM. Mạch ở hình 4.9 cho phép ghi dữ liệu vào RAM. Vì vậy chương trình có thể được load vào RAM (bằng cách ghi dữ liệu vào RAM) và thi hành (bằng cách truy xuất như bộ nhớ mã lệnh). WR RD PSEN Hình 4.9 Mạch tạo nên sự chồng lắp hai vùng nhớ VII – HOẠT ĐỘNG RESET 8051 được reset khi giữ chân RST ở mức cao ít nhất trong hai chu kỳ máy và sau đó trả về mức thấp. RST có thể được nối với switch hoặc mạng tụ, trở để tạo tính reset. Trạng thái của tất cả thanh ghi sau khi reset hệ thống tóm tắt trong bảng 4.5. Thanh ghi đếm chương trình được nạp giá trị 0000H sau khi reset. Khi RST xuống mức thấp chương trình luôn bắt đầu tại điểm 0000H. Nội dung các thanh ghi trong RAM nội không bị ảnh hưởng bởi hoạt động reset. Thanh ghi Nội dung PC ACC B PSW SP DPTR PORT 0..3 IP IE Timer registers SCON SBUF PCON (HMOS) PCON (CMOS) 0000H 00H 00H 00H 07H 0000H FFH XXX00000B 0XX00000B 00H 00H 00H 0XXXXXXXB 0XXX0000B Bảng 4.5 Giá trị các thanh sau khi reset hệ thống Chương IV TÓM TẮT TẬP LỆNH I – GIỚI THIỆU: Chương trình được xây dựng nên từ tập lệnh, tuân theo cú pháp và cấu trúc logic. Một họ vi xử lý luôn đi kèm theo tập lệnh của nó. Chương này gới thiệu tập lệnh của họ MCs-51, việc định vị và một vài ví dụ về các tình huống gặp phải khi lập trình. Chương này không bàn về kỹ thuật lập trình cũng như về trình biên dịch. Tập lệnh họ vi điều khiển MCx-51 tối ưu cho các điều khiển ứng dụng 8 bit. Nó cung cấp các cách định vị nhanh, gọn thuận tiện cho việc truy xuất dữ liệu 8 bit trong vùng RAM nội. Tập lệnh cũng đưa ra một số lệnh thao tác trên bit thuận tiện cho việc điều khiển và các hệ thống logic có yêu cầu xử lý luận lý. Là một xử lý 8 bit, các lệnh của 8051 là mã 8 bit. Do đó tập lệnh có tối đa 256 lệnh. Trong đó 255 lệnh được định nghĩa. Trong một lệnh, ngoài mã lệnh (1 byte) ra còn có thể có dữ liệu và địa chỉ. Trong tập lệnh 8051 có 139 lệnh 1 byte, 92 lệnh 2 byte và 24 lệnh 3 byte. Phần phụ lục sẽ mô tả đầy đủ về mỗi mã, về mã gợi nhớ, số byte lệnh, số chu kỳ hành lệnh. II – CÁC MODE ĐỊNH VỊ (ADDRESSING MODE) Khi lệnh thao tác trên dữ liệu, một câu hỏi được đặt ra là “dữ liệu ở đâu?”. Để trả lời câu hỏi này ta xem xét qua các mode định vị của 8051. Định vị dữ liệu là một phần quan trọng trong tập lệnh. Chúng xác định dữ liệu nguồn và đích theo những cách khác nhau tùy theo cách lập trình. Trong phần này ta sẽ lhảo sát kỹ từng mode định vị và cho mỗi loại một ví dụ. Có 8 mode định vị:  Thanh ghi  Trực tiếp  Gián tiếp  Tức thời (Immediate)  Tương đối  Xa  Chỉ số Định vị bằng thanh ghi: Người lâp trình truy xuất dữ liệu chứa trong các thanh ghi từ R0 đến R7 thông qua tên gọi của chúng. Địa chỉ của 8 thanh ghi này được giải mã thông qua bit thấp nhất của chúng. Do đó mã lệnh và toán hạng địa chỉ được gom chung vào 1 byte. Opcode 5-bit n n n Ví dụ lệnh sau cộng nội dung R7 vào thanh ghi tích luỹ: ADD A, R7; Mã lệnh là 001011111B. Trong đó 5 bit cao 00101 chỉ mã lệnh 3 bit thấp 111 chỉ thanh ghi R7. Một vài lệnh xác định trực tiếp trên thanh ghi như thanh ghi tích luỹ, con trỏ dữ liệu …do đó không cần đến các bit địa chỉ. Bản thân mã lệnh đã mô tả thanh ghi. Định vị trực tiếp : Định vị trực tiếp có thể truy xuất bất kỳ byte nào trong vùng nhớ nội hoặc các thanh ghi chức năng. Một byte được thêm vào mã lệnh để xác định vị trí thanh ghi được dùng. Opcode 8-bit Direct Adress 8-bit Tùy thuộc vào bit cao nhất của byte địa chỉ trực tiếp, một trong hai vùng nhớ sẽ được chọn. Khi bit 7 của địa chỉ trực tiếp bằng 0: địa chỉ trực tiếp có giá trị từ 0 đến 127 (00H – 0FH) và 128 bytes thấp của on chip RAM được tham khảo đến, Tất cả các I/O port, thanh ghi chức năng. Thanh ghi điều khiển, thanh ghi trạng thái có địa chỉ từ 128 đến 255 (80H-FFh). Khi bit 7=1 byte địa chỉ trực tiếp nằm trong giới hạn này, tương ứng với thanh ghi chức năng sẽ được truy xuất. Ví dụ port 0 và port 1 có địa chỉ tương ứng là 80H và 90H. Ta không cần phải biết địa chỉ của những thanh ghi này, trình biên dịch luôn hiểu các mã gợi nhớ ngắn gọn của nó như P0, P1, TMOD… Định vị gián tiếp: Làm thế nào để nhận dạng một biến, nếu địa chỉ của nó được xác định, tính toán, thay đổi khi chương trình đang chạy. Vấn đề này được đặt ra khi thao tác các vị trí nhớ liên tục, chuỗi số, hay xâu ký tự. Thanh ghi và địa chỉ trực tiếp không thể dùng vì toán hạng địa chỉ phải được nhân biết trong thời gian biên dịch. Để giải quyết vấn đề trên 8051 sử dụng địa chỉ gián tiếp. R1 và R0 được coi như những con trỏ. Nội dung của chúng chỉ đến một địa chỉ nào đó trong RAM khi đọc hoặc ghi dữ liệu. Bit thấp nhất trong byte mã lệnh xác định thanh ghi nào (R0 hay R1) được dùng làm con trỏ. Ngôn ngữ assembly của 8051 dùng ký hiệu @ đặt trước R0 hay R1 để mô tả định vị gián tiếp. Ví dụ, nếu R1 chứa 40H và tại vị trí 40H trong bộ nhớ nội chứa giá trị 55H, lệnh: MOV A, @R1; Chuyển giá trị 55H vào thanh ghi tích luỹ. Opcode 7-bit i Định vị gián tiếp trở nên quan trọng khi phải thao tác từng byte bộ nhớ nội một cách liên tục. Ví dụ những lệnh sau sẽ xóa vùng RAM từ địa chỉ 60H đến 70H: MOV R0, #60H; MOV @R0, #0; LOOP: INC R0; CJNE R0, #80H, LOOP; Lệnh đầu tiên khởi động thanh ghi với địa chỉ đầu tiên của khối bộ nhớ. Lệnh thứ hai dùng lệnh gián tiếp để chuyển giá trị 00H vào vị trí được trỏ bởi R0. Lệnh thứ 3 tăng giá trị con trỏ đến địa chỉ tiếp theo. Và lệnh cuối kiểm tra xem con trỏ đến cuối khối chưa. Lệnh kiểm tra dùng giá trị 80H chứ không phải giá trị 7FH vì việc xảy ra sau việc dịch chuyển gián tiếp. Như vậy chắc chắn cuối cùng sẽ được ghi trước khi kết thúc. Định vị tức thời : Khi một toán hạng nguồn là một hằng số không phải là một biến. Hằng số có thể được gom vào trong lệnh như một dữ liệu tức thời. Byte được thêm vào sẽ chứa giá trị. Trong ngôn ngữ assembly toán hạng tức thời được đặt trước bằng ký hiệu số (#). Toán hạng có thể là một hằng số, ký hiệu hoặc toán tử. Trình biên dịch sẽ tính toán giá trị và gán dữ liệu tức thời vào lệnh. Tất cả các lệnh dùng định vị tức thời đều sử dụng hằng dữ liệu 8 bit. Ngoại trừ khi khởi động thanh ghi con trỏ dữ liệu (DPTR) MOV DPTR, #40000H; Là một lệnh 3 bytes nạp số 16 bit vào thanh ghi con trỏ. Định vị tương đối: Định vị tương đối chỉ dùng trong các lệnh jump. Địa chỉ tương đối (offset) là một số 8 bit có dấu được cộng vào thanh ghi đếm chương trình để chỉ ra địa chỉ của lệnh tiếp theo phải thi hành. Vì offset là một số 8 bit có dấu nên tầm nhảy chỉ giới hạn trong khoảng cách +127 và –128 vị trí. Trước khi cộng, thanh ghi đếm chương trình tăng lên đến địa chỉ sau lệnh jump. Vì vậy, địa chỉ mới là tương đối so với địa chỉ lệnh kế tiếp chứ không phải địa chỉ lệnh jump. Thông thường chi tiết này không liên quan đến người lập trình, khi mà đích nhảy đến được mô tả bằng một nhãn. Trình biên dịch sẽ định giá trị offset tương đối tương ứng. Ví dụ nếu nhãn THERE được đặt tại lệnh có địa chỉ 1040H và lệnh SJMP THERE Ở tại vị trí 1000H và 1001H. Trình biên dịch sẽ gán giá trị offset tương đối là 3EH tại byte thứ hai của lệnh. Định vị tuyệt đối: Định vị tuyệt đối chỉ dùng đối với các lệnh ACALL, AJMP. Lệnh 2 byte này cho phép rẽ nhánh trong phạm vi 2Kbytes bộ nhớ. 5bit cao của địa chỉ đích là 5 bit cao hiện thời trong thanh ghi đếm chương trìng. Vì vậy lệnh theo sau lệnh rẽ nhánh và lệnh kết thúc rẽ nhánh kết thuác nằm trong phạm vi 2Kbytes. Addr 10 – Addr8 Opcode 5-bit Định vị xa: Định vị xa chỉ sử dụng cho các lệnh LCALL và LMP. Các lệnh 3-byte này có địa chỉ đích là số 16-bit đặt trong byte 2 và byte 3. Điều thuận tiện là toàn bộ vùng mã Opcode Immediate data Relative offset Opcode Addr7 - Addr0 lệnh đều có thể được sử dụng. Nhưng một điều bất tiện là lệnh 3-byte quá dài và phụ thuộc vị trí (position-dependent). Phụ thuộc vị trí là một điệu bất tiện bởi vì chương trình không thể thi hành tại một địa chỉ khác. Opcode Addr15 – Addr8 Addr7 – Addr0 Định vị chỉ số : Định vị chỉ số dùng một thanh ghi cơ sở (PC hoặc DPTR) và một thanh ghi làm offset (ACC) tạo ra một địa chỉ sẽ bị tác động bởi các lệnh JMP hoặc MOVC. Thanh ghi nền offset địa chỉ tác động PC or DPTR + ACC = Các ví dụ được cung cấp trong phụ lục cho các lệnh: MOVC A, @A+ JMP @A+DPTR III – PHÂN LOẠI LỆNH: Các lệnh 8051 được chia thành 5 nhóm như sau:  Số học  Logic  Trao đổi dữ liệu  Luận lý  Rẽ nhánh chương trình Các lệnh số học Các lệnh số học thường sử dụng 4 mode định vị. Lệnh ADD A có thể được viết bằng nhiều cách khác nhau: ADD A, 7FH (Định vị trực tiếp) ADD A, @R0 (---------gián tiếp) ADD A, R7 (---------thanh ghi) ADD A, #35H (--------- tức thời) Tất cả các lệnh số học thi hành trong một chu kỳ máy, ngoại trừ lệnh INC DPTR (2 chu kỳ máy), MUL AB và DIV AB (4 chu kỳ máy). 8051 cung cấp cách định vị rất mạnh cho vùng RAM nội của nó. Bất kỳ byte nhớ nào cũng đều có tể tăng, giảm bằng định vị trực tiếp mà không cần thông qua thanh ghi tích luỹ. Lệnh INC có thể thao tác trên con trỏ dữ liệu (16 bit). Nhưng lệnh DEC không được định nghĩa trên con trỏ. Do đó để thực hiện được điều này ta có các lệnh sau: DEC DPL ; giảm byte thấp DPTR MOV R7, DPL ; chuyển vào DPL CJNE R7, #0FFH, SKIP ; nếu vượt quá FF DEC DPH ; giảm luôn byte cao SKIP : (tiếp tục) Các lênh MUL AB và DIV AB chỉ thao tác trên các thanh ghi A và B. Lệnh Logic : Các lệnh logic biểu diễn các toán tử luận lý như AND, OR, EA-OR và NOT … Các lệnh này trên từng bit của byte dữ liệu. Ví dụ thanh ghi ACC chứa số 10101101B thì lệnh: ANL A, #10110010B Chứa kết quả 10100000 vào thanh ghi ACC. Các mode định vị trong lệnh logic cũng giống như trong lệnh số học. Tất cả các lệnh logic dùng đến thanh ghi ACC như một toán hạng đều là những lệnh một chu kỳ. Các lệnh khác đều chiếm 2 chu kỳ máy. Lệnh logic có thể thao tác trực tiếp bất cứ byte nào trong vùng nhớ nội. Lệnh XRL , #data đảo nhanh và dễ dàng các bit của port. XRL P1, #0FFH; Lệnh này mô tả hoạt động read-modify-write. 8 bit của port 1 được đọc, sau đó mỗi bit của XOR với bit tương ứng trong byte dữ liệu tức thời đều là 1, XOR sẽ đảo mỗi bit được đọc. Kết quả được viết trở lại port 1. Các lệnh chuyển dịch dữ liệu: RAM nội Các lệnh chuyển dịch dữ liệu trong vùng RAM nội chỉ chiếm 1 hoặc 2 chu kỳ máy. Lệnh có dạng: MOV , Một nét đặc trưng của họ MSC-51 là stack nằm trong vùng RAM nội và lớn dần lên phía tên của bộ nhớ. Lệnh PUSH trước tiên tăng con trỏ stack, sau đó mới sao chép byte vào stack. PUSH và POP chỉ dùng định vị trực tiếp. Thế nhưng bản thân stack lại dùng định vị trực tiếp thông qua con trỏ stack (SP). 8031/8051 không dùng 128 byte cao trong vùng nhớ nội làm stack. Nếu SP vượt quá 127 bytes được push bị mất và byte được pop không xác định. Lệnh dịch chuyển dữ liệu 16-bit (MOV dùng để khởi động con trỏ dữ liệu. Lệnh XCV A, Chuyển đổi dữ liệu giữa A và byte được định vị. Lệnh XCHD A, @R1 chuyển đổi 4 bit thấp của thanh ghi ACC với byte được R1 chỉ đến. RAM ngoài Dịch chuyển dữ liệu giữa bộ nhớ trong và ngoài sử dụng mode định vị gián tiếp. Địa chỉ gián tiếp có thể là một byte hay 2 byte (DPTR). Các lệnh dịch chuyển dữ liệu thao tác trên bộ nhớ ngoài đều chiếm hai chu kỳ máy và dùng thanh ghi tích luỹ làm toán hạng nguồn hoặc đích. Look-Up Tables Hai lệnh được cho sẵn để đọc một bảng dữ liệu trong bộ nhớ chương trình. Khi truy xuất đến vùng nhớ chương trình thì nội dung của bảng chỉ được đọc mà không được ghi. Từ gợi nhớ MOVC tức là “move constant”. MOVC dùng thanh ghi đếm chương trình cũng như con trỏ dữ liệu kàm thanh ghi nền và thanh ghi tích luỹ làm offset. MOVC A,@A+DPTR ; Có thể đọc được một số trong bảng 256 phần tử vào thanh ghi tích luỹ. Trong đó thanh ghi tích luỹ chỉ đến một vị trí trong còn con trỏ DPTR chỉ đến vị trí đầu bảng. MOVC A,@A+PC ; Cũng tương tự như trên, chỉ khác là thanh ghi PC được dùng làm thanh ghi nền và bảng được truy xuất thông qua chương trình con. Trước tiên chỉ số yêu cầu được nạp cho thanh ghi tích luỹ sau đó chương trình con được gọi. Việc khởi động và gọi cụ thể như sau: MOV A,ENTRY_NUMBER CALL LOOK_UP . . . LOOK_UP : INC A MOVC A, @A+PC Ret TAB: DB data, data, data … Bảng được đặt ngay sau lệnh RET của chương trình con. Lệnh INC cần thiết vì PC sẽ chỉ đến lệnh RET sau khi thi hành MOVC. Việc tăng thanh ghi A cho phép nhảy qua khỏi lệnh RET. Các lệnh luận lý Các lệnh luận lý của 8051 thao tác trên bit đơn. RAM nội cung cấp 128 bit và các thanh ghi chức năng cung cấp 128 bit khác. Lệnh truy xuất đến các bit thông thường như set, xóa, đảo, AND, OR … Tất cả các bit đều truy xuất bằng định vị trực tiếp với các bit có địa chỉ từ 00H – 7Fh trong 128 địa chỉ thấp và 80H-FFH trong SFRs. Các bit trong vùng địa chỉ thấp đạt tại 20F đến 2FH, được đánh số lần lượt từ bit 0 của địa chỉ 200H (bit 00H) đến bit 7 của địa chỉ 2FH (bit 7Fh). Ví dụ SETB P.1.7 set bit 7 port 1 Bit carry trong PSW được sử dụng như single-bit accumulator. Ví dụ CLR C CLR CY ; xóa carry Test bit Các lệnh test bit thường là các lệnh rẽ nhánh chương trình. Chúng kiểm tra trạng thái các bit để nhảy đến chương trình tương ứng nếu thỏa điều kiện. Lệnh rẽ nhánh chương trình Có một số lệnh điều khiển dòng chương trình, chúng gồm các lệnh gọi chương trình con và trả về từ một chương trình con hoặc rẽ nhánh có điều kiện và không có điều kiện. Những khả năng này có thể được cải tiến hơn nữa khi sử dụng 3 mode định vị trong các lệnh rẽ nhánh chương trình. Có 3 kệnh JMP khác nhau:SJMP, LJMP và AJMP (tương ứng là định vị tương đối, định vị xa và định vị tuyệt đối). Trình biên dịch Intel chấp nhận lệnh chung chung JMP nếu người lập trình không quan tâm đến sự thay đổi biên dịch. Trong khi trình biên dịch của những hãng khác không có đặc tính này. JMP được biên dịch thành AJMP nếu đích nằm ở trước và khoảng nhảy nằm trong phạm vi 2Kbytes. Trong các trường hợp khác có thể dịch thành LJMP. Lệnh CALL cũng tương tự như vậy. Lệnh SJMP định địa chỉ đích như một offset tương đối. Vì vậy lệnh này dài 2 bytes. Khoảng cách nhảy bị giới hạn từ –128 đến +127 bytes tương đối so lệnh sau lệnh SJMP. Lệnh LJMP xác định một địa chỉ đích là một số 16 bit. Vì vậy lệnh này dài 3 bytes. Địa chỉ đích có thể ở bất kỳ trong vùng nhớ chương trình 63KB. Lệnh AJMP xác định địa chỉ đích là một số 11 bit. Giống như SJMP, lệnh này dài 2 bytes, nhưng được biên dịch khác. Mã lệnh chứa 3 bit trong vòng 11 bit địa chủ và byte thứ hai chứa 8 bit còn lại của địa chỉ đích. Khi lệnh được thi hành 11 bit này được đặt vào 11 bit thấp trong thanh ghi PC và 5 bit cao trong thanh ghi PC không đổi. Vì vậy đích phải nằm trong phạm vi 2 Kbytes. Trong tất cả các trường hợp, người lập trình xác định địa chỉ bit bằng một nhãn hoặc như một số 16 bit. Trình biên dịch sẽ đặt địa chỉ đích vào vị trí đúng trong lệnh được biên dịch. Jump Tables Lệnh “JMP @ A+DPTR” cung cấp lệnh nhảy phụ thuộc điều kiện theo một bảng nhảy (jump tables). Địa chỉ đích sẽ được tính trong khi thi hành chương trình như tổng của DPTR và thanh ghi tích luỹ. Đầu tiên DPTR được nạp địa chỉ của bảng và thanh ghi tích luỹ được dùng làm chỉ số. Ví dụ nếu có 5 trường hợp nhảy, giá trị từ 0 đến 4 được nạp cho thanh ghi tích luỹ và lệnh nhảy tương ứng với từng trường hợp được mô tả như sau: MOV DPTR, #JUMP_TABLE ; MOV A, INDEX_NUMBER ; RL A JMP @A+DPTR Lệnh RL ở trên đổi chỉ số (từ 0 đến 4) thành các số chẵn từ 0 đến 8, vì mỗi điểm xâm nhập trong bảng là một địa chỉ 2-byte. JNP_TABLE : AJMP CASE0 AJMP CASE1 AJMP CASE2 AJMP CASE3 Chương trình và con ngắt Có hai lệnh CALL khác nhau: ACALL và LCALL dùng định vị tuyệt đối và xa. Giống như lệnh JMP, lệnh CALL đưôc trình biên dịch của Intel dùng khi người lập trình không quan tâm đến địa chỉ được biên dịch. Lệnh này đẩy thanh ghi PC vào stack và nạp PC với giá trị được chỉ ra trong lệnh. Lưu ý PC sẽ được trả lại giá trị địa chỉ sau lệnh CALL khi nó chấm dứt chương trình con. Các lệnh LJMP và ACALL đều có những hạn chế giống như LJMP và AJMP được mô tả ở trên. Chương trình con kết thúc bằng lệnh RET, nó sẽ trả điều khiển lại cho chương trình chính. Không có gì bí ẩn khi RET trả điều khiển lại cho chương trình chính, nó chỉ đơn giản lấy 2 bytes cuối cùng của stack và đặt chúng vào thanh ghi PC. Lệnh RETI dùng để quay trở về chương trình chính từ trong chương trình phục vụ ngắt. Sự khác nhau giữa RET và RETI chỉ là RETI ký hiệu cho ngắt điều khiển hệ thống. Lệnh nhảy có điều kiện 8051 cung cấp một số lệnh nhảy có điều kiện. Tất cả những lệnh này đều xác định địa chỉ đích bằng định vị tương đối. Giới hạn khoảng cách nhảy từ –128 đến +127 bytes kể từ sau lệnh nhảy có điều kiện. Tuy nhiên người lập trình cũng có thể định một địa chỉ bằng nhhãn hoặc một số 16 bit. Không có bit zero trong thanh ghi PSW. JZ và JNZ test nội dung thanh ghi ACC cho điều khiển nhảy. Lệnh DJNZ (nhảy nếu khác 0) được dùng để điều khiển vòng lặp. Để vòng lập thi hành N lần, nạp biến đếm với N và đặt DJNZ ở cuối vòng lặp để bắt đầu vòng lặp. Ví dụ vòng lặp sau thi hành 10 lần: MOV R0,#10 ; LOOPP: (bắt đầu vòng lặp) . . . (kết thúc vòng lặp) DJNZ R7, LOOP ; (tiếp tục) Lệnh CJNZ (so sánh và nhảy nếu không bằng) cũng dùng để điều khiển vòng lặp. Hai bytes được xác định trong vùng toán hạng của lệnh và lệnh nhảy sẽ thi hành nếu hai bytes này khác nhau. Ví dụ, nếu một ký tự được đọc vào thanh ghi ACC từ cổng nối tiếp và nhảy đến nhãn TERMINAL nếu ký tự đọc vào là CONTROL-C (03H) . CJNE A, #03, SKIP ; SJMP TERMINAL ; SKIP: (tiếp tục) Lệnh jump chỉ xảy ra khi A=03H. Một ứng dụng khác của lệnh này là so sánh lớn hơn và bé hơn. Hai byte trong miền toán hạng là những số không dấu. Nếu toán hạng đầu nhỏ hơn toán hạng thứ hai thì cờ carry được set. Nếu toán hạng đầu lớn hơn hoặc bằng toán hạng thứ hai thì cờ carry được xóa. Ví dụ nếu muốn nhảy đến BIG nếu ACC lớn hơn hoặc bằng 20H, ta có các lệnh sau: CJNE A,#20H,$+3 JNC BIG Ký hiệu dollars “$” là một ký hiệu đặt biệt của trình biên dịch thay thế cho địa chỉ của lệnh hiện thời. Vì CJNE là một lệnh 3-bytes, “$+3” là địa chỉ của lệnh tiếp theo. Chương V GIỚI THIỆU VỀ KIT VI ĐIỀU KHIỂN 8051 I –CHỨC NĂNG CÁC PHÍM: 1 – Bàn phím:  Kít vi điều khiển có tất cả là 26 phím nhấn như hình 1 được chia thành các nhóm như sau:  16 phím nhập dữ liệu của chương trình dạng số thập lục phân từ 0 đến F.  Các phím chức năng Hình 1 Q G T P K I C D E F R 8 9 A B S 4 5 6 7 0 1 2 3 2 – Chức năng của phím:  Khi mới cấp điện cho máy 4 Led bên trái sẽ hiển thị 4 số 0000, bốn led bên phải tắt  Nếu không hiển thị đúng hãy nhấn phím “Q”. Phím “Q” có chức năng Reset mạch khi khởi động hoặc khi muốn thoát khỏi chương trình vi điều khiển đang thực hiện (chức năng như phím RESET của máy vi tính) 3 – Chức năng của phím:  Muốn nhập dữ liệu mới vào ô nhớ có địa chỉ ví dụ 4000, hãy dùng các phím nhập dữ liệu đánh số 4000, địa chỉ này sẽ xuất hiện ở 4 led bên phải.  Nhấn phím “S” thì địa chỉ 4000 sẽ thay thế cho địa chỉ trước đó ở 4 led bên trái.  4 led còn lại chỉ có 2 led sáng đó chính là nội dung của ô nhớ tương ứng với địa chỉ 4 led bên trái 4 – Chức năng của phím:  Dùng để lưu trữ dữ liệu vào ô nhớ có địa chỉ ở 4 led bên trái, ví dụ muốn lưu trữ dữ liệu là “3F” vào ô nhớ có địa chỉ là 4000, hãy đánh “3F” từ các phím dữ liệu, dữ liệu mới “3F” sẽ thay thế dữ liệu cũ trước đó.  Sau đó nhấn phím “” để lưu trữ dữ liệu này vào ô nhớ 4000. Địa chỉ sẽ tăng lên 1 là 4001 để sẵn sàng nhận dữ liệu tiếp theo và 2 led bên trái hiển thị nội dung của ô nhớ 4001.  Chức năng của phím này lưu trữ dữ liệu đồng thời tăng địa chỉ của ô nhớ. S  Q  5 – Chức năng của phím:  Có chức năng giảm địa chỉ của ô nhớ xuống 1 đơn vị tương ứng với mỗi lần nhấn. Ví dụ muốn kiểm tra lại ô nhớ vừa nhập là 4000 xem có đúng là dữ liệu “3F” không, hãy nhấn phím “”. Nếu sai thì nhập lại, nếu đúng thì nhấn phím tăng địa chỉ để nạp các dữ liệu tiếp theo. 6 – Chức năng của phím:  Sau khi nhập dữ liệu của một chương trình tại địa chỉ 4000, để vi điều khiển thực hiện chương trình này hãy nhấn ohím “P”. Khi đó trên màn hình 8 Led sẽ xuất hiện “PC 4000”. Nếu muốn thực hiện chương trình tại địa chỉ 4000 hãy nhấn phím tăng địa chỉ, khi đó trên màn hình sẽ xuất hiện thêm dấu “=” như sau: “PC =4000”. Sau đó nhấn phím “G”. Chương trình sẽ được thi hành.  Nếu chương trình lưu tại địa chỉ khác với địa chỉ 4000 thì trước khi nhấn phím tăng địa chỉ hãy đánh địa chỉ của chương trình đó vào bằng các phím nhập dữ liệu. Sau đó nhấn phím tăng địa chỉ, ví dụ muốn thực hiện chương trình tại địa chỉ 5000 thì trên màn hình 8 led sẽ hiển thị “PC =5000”. Nhấn tiếp phím “G” chương trình sẽ được thi hàn htại địa chỉ 5000. 7 - Chức năng của phím:  Dùng để xem nội dung các thanh ghi, trước tiên nhấn phím “R” và sau đó nhấn phím thập phân tương ứng từ “6” cho đến “F”  Nhấn phím thập phân “A”: xem nội dung thanh ghi A  Nhấn phím thập phân “B”: xem nội dung thanh ghi B  Nhấn phím thập phân “C”: xem nội dung thanh ghi C  Nhấn phím thập phân “D”: xem nội dung thanh ghi D  Nhấn phím thập phân “E”: xem nội dung thanh ghi E  Nhấn phím thập phân “F”: xem nội dung thanh ghi F  Nhấn phím thập phân “8”: xem nội dung thanh ghi H  Nhấn phím thập phân “9”: xem nội dung thanh ghi L  Nhấn phím thập phân “7”: xem nội dung cặp thanh ghi SP  Nhấn phím thập phân “6”: xem nội dung cặp thanh ghi PC P R I 8 – Chức năng của phím:  Phím này tác động đến ngắt cứng của hệ thống vi xử lý. Chương trình sẽ bị ngừng sau khi nhấn phím “I”, nếu nhấn “I” thêm lần nữa hệ thống sẽ được đặt lại trạng thái mặc định ban đầu tương đương với reset máy bằng phím “Q” 9 – Chức năng của phím:  Chức năng của phím này là thực hiện chương trình từng bước. Trình tự nhấn phím giống như phím “G”. Nếu nhấn phím “G” để thực hiện cả chương trình tại địa chỉ chứa trong cặp thanh ghi PC, ta nhấn phím “T” chương trình sẽ được thực hiện từng lệnh tại địa chỉ chứa trong PC. * Chú ý: nếu nhấn phím “G” không thông qua phím “P” và các phím khác thì chương trình mặc nhiên sẽ thực hiện tại địa chỉ 4000. Có 1 số chương trình chức năng chưa nạp vào EPROM II – GIỚI THIỆU CẤU TRÚC PHẦN CỨNG KIT VI XỬ LÝ: 1 – Tần số làm việc:  Kit vi điều khiển sử dụng vi điều khiển 8051 hoặc 8951 của Intel với tần số hoạt động 12MHz.  Các chương trình về thời gian được viết tương ứng với địa chỉ này. 2 – Tổ chức bộ nhớ: a . Bộ nhớ EPROM: Có dung lượng 16KB sử dụng 2 EPROM 2764, chương trình hệ thống chứa ở EPROM thứ nhất, EPROM thứ 2 chưa sử dụng được thiết kế ở dạng socket.  EPROM 1 có địa chỉ từ 0000H – 1FFFH  EPROM 2 có địa chỉ từ 2000H – 3FFFH b . Bộ nhớ RAM: Bộ nhớ RAM có dung lượng 16KB sử dụng 2 IC 6264:  RAM 1 có địa chỉ từ 4000H – 5FFFH  RAM 2 có địa chỉ từ 6000H – 7FFFH  Chương trình có thể sử dụng toàn bộ các vùng nhớ RAM 3 – Các IC ngoại vi: trong hệ thống có sử dụng 2 IC 8255A dùng để giao tiếp với thiết bị ngoại vi. T Địa chỉ của các port 8255-1 8255-2 Port A 8000H A000H Port B 8001H A001H Port C 8002H A002H Thanh ghi điều khiển 8003H A003H Bảng đồ nhớ của 2 IC 8255  Các ngõ ra của IC 8255A –1, 8255 – 2, đưa ra bên ngoài bằng connector 64 chân có sơ đồ chân ở bảng tra. Mỗi IC 8255A có 3 port, mỗi port có 8 chân điều khiển nên số chân đưa ra bên ngoài để điều khiển là 48. 4 – Khối giải mã hiển thị – quét phím sử dụng IC 8279: Vùng địa chỉ sử dụng của IC 8279 là C000H – C001H , trong đó:  Địa chỉ C000H là địa chỉ dùng để gởi dữ liệu cần hiển thị và đọc mã phím.  Địa chỉ C001H là địa chỉ dùng để gởi từ điều khiển ra 8279 – đọc thanh ghi trạng thái. a . Phần giải mã hiển thị: Gồm có 8 led với thứ tự Led1 đến Led8 theo hướng từ phải sang trái như hình 2. Cấu trúc byte dữ liệu của led p g f e d c b A Hệ thống sử dụng Led loại Anode chung nên muốn đoạn nào sáng thì bit dữ liệu tương ứng với đoạn đó bằng 1. Đoạn nào tắt thì bit tương ứng với đoạn đó bằng 0. Ví dụ muốn sáng số “9” thì byte dữ liệu sẽ gởi ra led là: 0 1 1 0 1 1 1 1 Tương ứng với số hex là 6FH. Sau đây là mã 7 đoạn của 1 chữ số và chữ cái: a b c d e f g p LED8 LED 7 LED6 LED5 LED4 LED 3 LED 2 LED 1 p G f e d c b a Hex Số 0 0 0 1 1 1 1 1 1 3F Số 1 0 0 0 0 0 1 1 0 06 Số 2 0 1 0 1 1 0 1 1 5B Số 3 0 1 0 0 1 1 1 1 4F Số 4 0 1 1 0 0 1 1 0 66 Số 5 0 1 1 0 1 1 0 1 6D Số 6 0 1 1 1 1 1 0 1 7D Số 7 0 0 0 0 0 1 1 1 07 Số 8 0 1 1 1 1 1 1 1 7F Số 9 0 1 1 0 1 1 1 1 6F Chữ A 0 1 1 1 0 1 1 1 77 Chữ b 0 1 1 1 1 1 0 0 7C Chữ C 0 0 1 1 1 0 0 1 39 Chữ d 0 1 0 1 1 1 1 0 5E Chữ E 0 1 1 1 1 0 0 1 79 Chữ F 0 1 1 1 0 0 0 1 71 Chữ P 0 1 1 1 0 0 1 1 73 Chữ H 0 1 1 1 0 1 1 0 76 Chữ U 0 0 1 1 1 1 1 0 3E Có thể tìm các mã tương ứng còn lại  Có 2 cách hiển thị dữ liệu trên các Led:  Cách 1: khi gởi các dữ liệu mới ra địa chỉ C000H thì dữ liệu này sẽ hiển thị ở Led 1, dữ liệu trước đó của các led sẽ dịch sang trái theo chiều mũi tên trong hình 3. Riêng byte dữ liệu trước đó của led 8 sẽ dịch và mất đi. LED8 LED7 LED6 LED5 LED4 LED3 LED2 LED1 Mũi tên nằm ngang chỉ chiều nhận dữ liệu từ vi điều khiển đưa đến led 1. Các mũi tên vòng cung chỉ chiều dịch chuyển dữ liệu. * Chú ý: nếu muốn xóa hết màn hình 8 led thì gởi 8 byte 00h liên tiếp ra A000h.  Cách 2: kiểu gởi dữ liệu ở cách 1 còn được gọi là kiểu dịch chuyển dữ liệu tuần tự. Bên cạnh đó 8279 còn cho phép gởi dữ liệu trực tiếp đến bất kỳ led nào trong 8 led – tổ chức của led không có gì thay đổi địa chỉ gởi dữ liệu vẫn là C000H nhưng mỗi led còn có thêm 1 địa chỉ điều khiển như trong hình 4. Địa chỉ điều khiển của led phải gởi ra địa chỉ C001H trước khi gởi dữ liệu ra địa chỉ C000H. 80H 81H 82H 83H 84H 85H 86H 87H b. Phần giải mã bàn phím: Chương trình con giải mã bàn phím được viết tại địa chỉ 0223H sử dụng các thanh ghi R2, A, DPTR, R6, R7, ô nhớ 41h. Khi gọi chương trình con 0223H:  Nếu không ấn phím thì sau khi thực hiện xong chương trình sẽ trở về chương trình chính với nội dung thanh ghi A =FFH  Nếu có ấn phím thì mã của phím ấn chứa trong A. Chương trình này nếu có ấn phím hoặc không ấn phím đều trở về chương trình sau khi thực hiện xong và phải chú ý cất dữ liệu trong các thanh ghi khi gọi chương trình con này Bảng mã các phím số: Phím Mã Phím Mã Phím Mã Phím Mã LED8 LED 7 LED6 LED5 LED4 LED 3 LED 2 LED 1 0 00 4 04 8 08 C 0C 1 01 5 05 9 09 D 0D 2 02 6 06 A 0A E 0E 3 03 7 07 B 0B F 0F Bảng mã các phím chức năng: Phím Mã Phím Mã T 10 S 14 G 11 15 R 12 P 16 13 K 17 PHẦN II THIẾT KẾ Chương I THIẾT KẾ PHẦN CỨNG I – MẠCH CHUYỂN ĐỔI AD: 1 – Giới thiệu ADC 0809 ADC 0809 là thiết bị biến đổi tương tự số dùng kỹ thuật CMOS. Tổng cộng người sử dụng có 8 kênh làm việc hoàn toàn độc lập với nhau để lựa chọn. Ở đây còn chú ý là các điện áp được đo so với điện thế 0V. Còn một đặc điểm đáng quan tâm hơn là sự tiêu thụ dòng điện của vi mạch hầu như không đáng kể (chỉ cỡ 300uA). Thời gian biến đổi khoảng 100 us. Các thông số kỹ thuật của bộ biến đổi ADC 0809 được kể ra như sau:  Không cần đòi hỏi điều chỉnh điểm 0.  Quét động 8 kênh bằng các logic địa chỉ.  Giải tín hiệu lối vào Analog khi điện áp nguồn là +5V.  Tất cả các tín hiệu tương thích TTL.  Độ phân giải 8 bit.  Thời gian biến đổi 100us.  Dòng tiêu thụ (bình thường): 0.3 mA.  Tần số cung cấp cho chân clock: 10KHz ÷ 1280KHz. Thông thường vào khoảng 640KHz. Tín hiệu giữ nhịp dùng cho bộ biến đổi AD cần phải tạo được ở bên ngoài và được dẫn đến chân clock. Điện áp so sánh được đưa qua tầng lặp lại điện áp để làm chân REF+. Chân này có điệntrở lối vào cỡ 2.5K. Mẫu bit ở các lối vào địa chỉ A, B, C sẽ xác định xem kênh nào phải được lựa chọn. 2 – Nguyên tắc hoạt động Nguyên tắc làm việc của bộ biến đổi ADC 0809 cũng không có gì phức tạp. Một xung dương ở chân start kích hoạt sự biến đổi. Qua đó mẫu bit ở lối vào địa chỉ A, B, C cũng đồng thời được chốt và xác định kênh cấn biến đổi. Trong quá trình biến đổi, chân ra EOC (End of Conversion) đứng ở mức Low. Sau cả 100us mức này sẽ chuyển sang high và báo hiệu kết thúc quá trình chuyển đổi. Sau đó kết quả của quá trình chuyển đổi sẽ xếp hàng ở đường dẫn dữ liệu D0 ÷ D7. Khi OE (Output Enable) = 1, các đường dẫn có thể đọc tiếp. 3 – Mạch tạo dao động cho ADC 0809: 0,7 V0 (f= ) RC Do tần số làm việc tương đối cao, ta sử dụng bộ đa hài tạo sóng xuống dùng Trigger Schmitt theo công nghệ TTL. Với mạch điện như trên ta có tần số dao động: F  0,7  700 KHz RC 4 – Mạch so sánh lặp lại điện áp: Ta sử dụng OP-AMP LM 358 để lập lại điện áp nhằm phối hợp tổng trở với ngõ vào REF+ của ADC 0809: đồng thời cung cấp mức áp chuẩn để đưa vào REF+ để tạo các mức logic ở ngõ ra tương ứng.  Các điện trở 1K, 2K. 10K và VR 10K nhằm tạo cầu phân áp và chọn mức áp chuẩn đưa vào REF+  VZ = 5,6V ổn áp, giữ điện áp cố định  Ngõ ra bộ so sánh là 5V. Với giá trị này ta có sự thay đổi AV ở ngõ vào để thay đổi 1 mức logic ở ngõ ra là: AV = 5/256  20mV 5 – Mạch tạo giao tiếp với KIT 8051:  8 bit ra của 0809 được nối với PortA của 8255 –1 1K C2 C 10K 2.2K 10K VR1 3 2 5.6V + - LM358 3 2 1 8 4  3 chân chọn kênh A0, A1, A2 của 0809 được nối PB0  PB2. Vì vậy khi ghi một dữ liệu vào vùng nhớ của 0809 tức chọn kênh của nó.  Chân Start nối PC4, ALE nối PC5  Chân OE được nối lên Vcc. Luôn ở trạng thái cho phép đọc dữ liệu.  Chân EOC được nối với PCC. Trong quá trình thực hiện chuyển đổi vi điều khiển sẽ đọc giá trị EOC tại PCO. Nếu EOC = 1: hoàn thành quá trình chuyển đổi, vi điều khiển sẽ đọc dữ liệu lưu trữ vào RAM để xử lý.  PC1 được nối qua R1K đưa lên +5V (PC1 = 1). Khi có ấn phím PC1 = 0, được đưa vào vi điều khiển để báo chọn kênh. II – MẠCH CHUYỂN ĐỔI DA 0808 DAC 0808 có nhiệm vụ biến đổi mã nhị phân thành dòng (tín hiệu analog). Dòng này có chiều chạy vào Iout của DAC 0808 và có cường độ thay đổi theo tỉ lệ với data ở ngã vào. Khi data thay đổi từ 0  255 Iref, ở mạch dòng mã nhị phân được đưa từ KIT 8051 qua Port A của 8255-2 để đưa vào DAC 0808. Tín hiệu DAC 0808 tạo ra dòng nên còn phải có mạch chuyển dòng thành áp dùng LM324. Ta cần điện áp thay đổi từ 0-5V mà dòng thay đổi từ 0  2mA nên ta cần điều chỉnh VR 5K cho phù hợp. Sơ đồ nguyên lý card chuyển đổi A/D – D/A SƠ ĐỒ BỐ TRÍ LINH KIỆN SƠ ĐỒ MẠCH IN MẶT TRÊN Chương II THIẾT KẾ PHẦN MỀM I – LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 1 – Lưu đồ chương trình chính: START Khởi động 8255-1 MODE0 Nạp địa chỉ cho kênh đầu tiên vào r7 Chương trình xóa 8LED Chương trình hiển thị thứ tự kênh chọn tại LED 8 Chương trình chuyển đổi data Chương trình xuất data ra D/A Chương trình đổi HEX-BCD Chương trình giải mã LED 7 đoạn Chương trình hiển thị Chương trình delay Khởi động Port C Kiểm tra nhấn phím N PC4 = 0 Y Tăng R7 để dò kênh kế N R7= 08 Y Khởi động Port B 8255 -1 Ghi A vào 0809 Chọn kênh Khởi động 0809 ALE = 1, ST = Lưu kết quả 2 – Lưu đồ chương trình con chuyển đổi: START Nhập kênh cần quét r7  a Chuyển đổi N kết thúc Y END II- CHƯƠNG TRÌNH: Chương trình chính chuyển đổi A/D – D/A: ORG 4000H MOV A, #91H ; Khởi tạo 8255-1 port A MOV DPTR, #8003H MOV @DPTR, A X1 : MOV R7, #00H ; Nạp địa chỉ để chọn kênh quét X2: LCALL CLEAR ; Gọi chương trình xóa LCALL DISPLAY – 1 ; Hiển thị số kênh chọn ở LED LCALL CHUYENDOI ; Gọi chương trình chuyển đổi LCALL OUT ; Gọi chương trình xuất ra D/A LCALL HEX – BCD ; Gọi chương trình chuyển số hex sang BCD LCALL DECODE ; Gọi chương trình giải mã 7 đoạn LCALL DISPLAY – 2 ; Gọi chương trình hiển thị dữ liệu vừa chuyển đổi LCALL DELAY ; Gọi chương trình delay MOV DPTR, #8002 ; Kiểm tra nhấn phím MOV A, @DPTR ANL A, 02H JNZ X2 INC R7 ; Tăng lên để dò kênh kế CJMP 08, X2 ; Kiểm tra đã dò hết kênh chưa LJMP X1 ; quay trở lại *********************************************************** Các chương trình con phục vụ cho chương trình chính *********************************************************** Chương trình con xóa vùng data hiển thị cho 8 kênh từ 5000h – 507Fh ORG 4880H MOV DPTR, #5000H ; Dùng ram ngoài để lưu trữ MOV A, #00H MOV R0, #80H ; Xóa từ 5000h đến 507Fh CLE1: MOVX @DPTR, A INC DPTR DJNZ R0, CLE1 RET *********************************************************** Chương trình con thực hiện quá trình chuyển đổi kênh thứ n trong R7 *********************************************************** ORG 4500H MOV A, R7 ;Chọn kênh thứ n, ALE =0 MOV DPTR, A ; Điều khiển quá trình chuyển đổi cho kênh thứ n ORL A, #10H ; Cho ALE =1 MOVX @DPTR, A ORL A, #20H ; Cho ALE =1, ST =1 MOVX @DPTR, A NOP NOP NOP CLR A ; Cho ALE =0, ST =0 MOVX @DPTR, A ; Kiểm tra quá trình chuyển đổi kết thúc hay chưa CTC1: MOV DPTR, #PORTC MOVX A, @DPTR ANL A, #01H JZ CTC1 ; Nếu chưa xong thì quay lại ; Xong quá trình biến đổi bắt đầu nhận dữ liệu MOV DPTR, #PORTA MOVX A,@DPTR RET *********************************************************** Chương trình hiển thị thứ tự số kênh chọn *********************************************************** ORG 4100H MOV A, #80H ; Chọn vị trí led để hiển thị MOV DPTR, C001 MOVX @DPTR, A MOV A, R7 MOV 83, 43 ; Nạp byte cao địa chỉ chứa mã hiển thị MOV 82, A ; Nạp byte thấp địa chỉ chứa mã hiển thị MOV A, @DPTR ; Hiển thị ra Led MOV DPTR, C000 MOVX @DPTR, A LCALL DELAY RET *********************************************************** Chương trình xuất ra D/A *********************************************************** ORG 4200H MOV R0, A ; Cất dữ liệu vào thanh ghi R0 MOV A, #80 ; Khởi tạo 8255 – 2 Mode 0 MOV DPTR, A003 MOV @DPTR, A MOV A, R0 ; Nạp trở lại dữ liệu vào thanh ghi A MOV DPTR, A000 ; Xuất dữ liệu ra Port A MOV @DPTR, A RET *********************************************************** Chương trình chuyển số HEX sang số BCD *********************************************************** ORG 4600H MOV DPTR, #5008H MOV B, #10 ; Nạp 10 vào thanh ghi B DIV AB MOV R0, A ; Cất tạm A sang R0 MOV A, B MOVX @DPTR, A ; Cất data đơn vị vào 5008H INC DPTR ; Tăng lên để lưu hàng chục MOV A, R0 ; Lấy lại data hàng chục, hàng trăm MOV B, #10 ; Nạp 10 vào thanh ghi B DIV AB MOV R0, A ; Cất tạm A sang R0 MOV A, B MOVX @DPTR, A ;Cất data hàng chục vào 5009H INC DPTR ;Tăng lên để lưu hàng trăm MOV A, R0 ;Lấy lại data hàng trăm MOVX @DPTR, A ;Cất data hàng trăm vào 500AH RET *********************************************************** Chương trình giải mã 7 đoạn *********************************************************** ORG 4700H MOV R0, #08H ;Quản lý byte địa chỉ thấp MOV DPTR, #5000H DECO1:PUSH 82 ; Cất DPTR PUSH 83 ;Cất DPTR MOV DPTR, #5000H MOV A, R0 MOVC A, @A+DPTR MOV DPTR, #0200H MOVC A, @A+DPTR POP 83H POP 82H MOVX @DPTR, A INC DPTR INC R0 CJNE R0, #0BH, DECO1 RET ******************************************************** Chương trình hiển thị ******************************************************** ORG 4800H MOV R0, #87H ; Từ điều khiển 8279 MOV R1, #00 ; Địa chỉ tương đối vùng data DISP: MOV DPTR, #CW79 ; Địa chỉ điều khiển 8279 MOV A, R0 MOV @DPTR, A MOV DPTR, #5000H MOV A, R1 ;Chuyển địa chỉ tương đối từ R1 sang A MOVC A, @A+DPTR ;Lấy byte dữ liệu MOV DPTR, #DT79 ;Địa chỉ hiển thị 8279 MOVX @DPTR, A DEC R0 INC R1 CJNE R1, #08, DISP RET *********************************************************** Vùng chứa mã hiển thị kênh chọn tại LED 8 *********************************************************** ORG 4300H 4300 3F 4301 06 4302 5B 4303 4F 4304 66 4305 6D 4306 7D 4307 07 *********************************************************** Chương trình con delay *********************************************************** ORG 488CH MOV 7DH, #05H DEL3: MOV 7FH, #0A0H DEL2: MOV 7EH, #0FFH DEL1: DJNZ 7EH, DEL1 DJNZ 7FH, DEL2 DJNZ 7DH, DEL3 RET KẾT LUẬN Sau 6 tuần thực hiện đề tài dưới sự hướng dẫn của thầy Lê Thanh Đạo em nhận thấy kiến thức của mình đã được củng cố và mở rộng hơn. Tuy vậy đề tài vẫn còn rất nhiều thiếu sót, vì thế em rất mong được sự đóng góp chân thành của quý thầy cô để đề tài ngày càng trở nên phong phú và hoàn thiện. Ngày 25 Tháng 02 Năm 2000 Sinh viên thực hiện Nguyễn Vũ Anh Duy PHẦN III PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 –Vi điều khiển trong đo lường và điều khiển - Ngô Diên Tập 2 – Đo lường và điều khiển bằng máy tính - Ngô Diên Tập 3 – Digital system principles and applications - Ronald J.Tocci 4 – Electronic divices and circuits - Theodore F.Bogart 5 – The 8051 Microcontroller - I.Scott Mackenzie