Bộ giáo dục và đào tạo
Trường…………
Luận văn
Xây dựng mô hình điều khiển từ xa thiết bị điện dân
dụng bằng vi điều khiển 8051
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ………………………………………………………………………………………… 1
CHƢƠNG 1. …………………………………………………………………………………………… 2
GIỚI THIỆU CHUNG
……………………………………………………………………………. 2
1.1. MỞ ĐẦU
………………………………………………………………………………………. 2
1.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA VÀ ỨNG DỤNG
…………………… 2
1.3. TỔNG QUÁT VI ĐIỀU KHIỂN 8051
…………………………………………… 4
1.3.1. Giới thiệu lịch sử của 8051 …………………………………………………….. 4
1.3.2. Các phiên bản của 8051 …………………………………………………………. 4
1.3.3. Các hãng sản xuất
………………………………………………………………….. 5
1.3.3.1. Hãng Atmel
……………………………………………………………………… 5
1.3.3.2. Hãng Philips ……………………………………………………………………. 6
1.3.3.3. Hãng Dallas Semiconductor
……………………………………………. 6
1.3.4. Cấu trúc vi điều khiển 8051 …………………………………………………… 7
1.3.4.1. Cấu trúc phần cứng giao tiếp bên ngoài ………………………….. 7
1.3.4.2. Cấu trúc bên trong vi điều khiển 8051 ……………………………
10
1.4. TỔNG QUÁT VỀ TÍN HIỆU HỒNG NGOẠI …………………………….
22
1.4.1. Khái niệm …………………………………………………………………………….
22
1.4.2. Nguồn phát tia hồng ngoại ……………………………………………………
23
1.4.3. Bộ phát tín hiệu hồng ngoại ………………………………………………….
24
1.4.4. Bộ thu tín hiệu hồng ngoại…………………………………………………….
25
1.5. TỔNG QUÁT BỘ ĐIỀU KHIỂN REMOTE PHÁT TIA IR
………..
25
1.5.1. Giới thiệu
………………………………………………………………………………
25
1.5.2. Giải mã tín hiệu điều khiển TV SHARP ……………………………….
26
NHẬN XÉT ……………………………………………………………………………………….
36
CHƢƠNG 2. ………………………………………………………………………………………….
37
XÂY DỰNG MÔ HÌNH PHẦN CỨNG HỆ THỐNG …………………………….
37
2.1. MỞ ĐẦU
……………………………………………………………………………………..
37
2.2. SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG …………………………………………………………
37
2.3. CHỨC NĂNG VÀ HOẠT ĐỘNG CÁC THÀNH PHẦN
……………..
38
2.3.1. Khối nguồn
……………………………………………………………………………
38
2.3.2. Khối keyboard kiểm tra
………………………………………………………..
39
2.3.3. Khối phát tín hiệu IR ……………………………………………………………
39
2.3.4. Khối thu tín hiệu IR ……………………………………………………………..
40
2.3.5. Khối xử lý tín hiệu ………………………………………………………………..
41
2.3.6. Khối đệm dòng ……………………………………………………………………..
42
2.3.7. Khối chấp hành …………………………………………………………………….
43
2.3.8. Khối hiển thị …………………………………………………………………………
44
2.4. LIỆT KÊ, TÍNH TOÁN CÁC LINH KIỆN TRÊN MẠCH
………….
44
2.4.1. Liệt kê linh kiện …………………………………………………………………..
44
2.4.2. Tính toán lựa chọn các linh kiện …………………………………………..
44
2.5. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ MẠCH IN
…………………………………………..
45
2.6. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG ………………………………….
48
2.7. ẢNH CHỤP MÔ HÌNH THỰC……………………………………………………
49
NHẬN XÉT ……………………………………………………………………………………….
49
CHƢƠNG 3. ………………………………………………………………………………………….
50
XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN ……………….
50
3.1. MỞ ĐẦU
……………………………………………………………………………………..
50
3.2. HỢP NGỮ ASSEMBLY
………………………………………………………………
50
3.3. LƢU ĐỒ THUẬT GIẢI ………………………………………………………………
51
3.3.1. Lƣu đồ thuật giải Keyboard
………………………………………………….
51
3.3.1. Lƣu đồ thuật giải điều khiển bằng Remote TV Sharp
…………..
52
3.4. SOẠN THẢO VÀ BIÊN DỊCH CHƢƠNG TRÌNH
……………………..
52
3.5. CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ……………………………………………….
55
3.5.1. Chƣơng trình kiểm tra keyboard trên mạch …………………………
55
3.5.2. Kết quả chạy kiểm tra mạch …………………………………………………
56
3.5.3. Chƣơng trình khi điều khiển bằng Remore TV SHARP ……….
57
3.5.4. Kết quả chạy trên mô hình thực
……………………………………………
60
NHẬN XÉT ……………………………………………………………………………………….
63
KẾT LUẬN
……………………………………………………………………………………………
64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………………………..
65
1
LỜI MỞ ĐẦU
Trong những thập niên cuối thế kỉ 20, sự ra đời của công nghệ bán
dẫn, kĩ thuật điện tử đã có sự phát triển vượt bậc. Các thiết bị điện tử sau
đó đã được tích hợp với mật độ cao trong các diện tích nhỏ, nhờ vậy các
thiết bị điện tử nhỏ hơn và nhiều chức năng hơn. Các thiết bị điện tử ngày
càng nhiều chức năng trong khi giá thành ngày càng rẻ hơn, chính vì vậy
điện tử có mặt khắp mọi nơi.
Vào năm 1980 khi Intel tung ra chip 8051, bộ Vi điều khiển đầu tiên của
họ MCS-51. Vi điều khiển được ứng dụng trong các dây chuyền tự động,
các Robot, trong máy giặt, ôtô, mạch chống trộm, mạch báo cháy, mạch
điều khiển động cơ v.v.
Đề tài:“ Xây dựng mô hình điều khiển từ xa thiết bị điện dân
dụng bằng vi điều khiển 8051”. Cũng là một ứng dụng thú vị của Vi điều
khiển 8051.
2
CHƢƠNG 1.
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. MỞ ĐẦU
Vi điều khiển 89C51 (VĐK8051) là sự tích hợp một bộ nhớ, một số
mạch giao tiếp ngoại vi cùng với vi xử lý vào một IC duy nhất được gọi là
Microcontroller. VĐK8051 có khả năng tương tự như khả năng của vi xử
lý, nhưng cấu trúc phần cứng dành cho người dùng đơn giản hơn nhiều. Vi
điều khiển ra đời mang lại sự tiện lợi đối với người dùng, họ không cần
nắm vững một khối lượng kiến thức quá lớn, kết cấu mạch điện dành cho
người dùng cũng trở nên đơn giản hơn nhiều và có khả năng giao tiếp trực
tiếp với các thiết bị bên ngoài. Vi điều khiển có giá thành rẻ việc sử dụng
đơn giản, do đó nó được ứng dụng rộng rãi vào nhiều ứng dụng có chức
năng đơn giản, không đòi hỏi tính phức tạp.
1.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA VÀ ỨNG DỤNG
Điều khiển từ xa là một hệ thống điều khiển cho phép ta điều khiển
các thiết bị từ khoảng cách xa: như điều khiển bằng sóng vô tuyến, qua
mạng internet, tia hồng ngoại v.v . Cấu trúc chung bao gồm:
Hình 1.1: Cấu trúc chung hệ thống điều khiển từ xa.
Thiết bị phát: Biến đổi lệnh điều khiển thành tín hiệu tương tự và
truyền đi.
Đường truyền: Sẽ đưa tín hiệu từ bên phát sang bên thu.
Thiết bị thu: Nhận tín hiệu từ đường truyền qua quá trình biến đổi
chuyển đến cơ cấu chấp hành.
3
Cơ cấu chấp hành: Nhận lệnh từ khối xử lý tín hiệu và thực hiện
công việc điều khiển.
Trong cuộc sống hiện đại hàng ngày, điều khiển từ xa bằng tia hồng
ngoại có vai trò thống trị trong hầu hết các thiết bị gia đình, để điều khiển
các thiết bị gia đình như: ti vi, quạt, máy điều hòa, đầu đĩa, các thiết bị
chiếu sáng v.v..
Hình 1.2: Ứng dụng điều khiển các thiết bị dân dụng.
Thay vì phải đứng dậy để bật hay tắt những thiết bị đó, chúng ta chỉ
việc ngồi tại chỗ với chiếc điều khiển từ xa trong tay, ta có thể tắt mở
những dụng cụ theo ý muốn. Với các thiết bị điều khiển từ xa, ta có thể làm
được rất nhiều việc mà không phải mất nhiều công sức, điều này càng có ý
nghĩa khi ta mỏi mệt, không tiện đi lại hay đang cần tập trung hết mức vào
một công việc nào đó, cũng đơn giản là bạn muốn có cảm giác thực sự làm
chủ những thiết bị phục vụ cuộc sống của mình. Đó là một ứng dụng của
VĐK8051 về điều khiển từ xa, một ứng dụng rất thú vị và tiện ích trong
cuộc sống hàng ngày.
4
1.3. TỔNG QUÁT VI ĐIỀU KHIỂN 8051
1.3.1. Giới thiệu lịch sử của 8051
Vào năm 1980. Hãng Intel giới thiệu một bộ vi điều khiển được gọi
là 8051. Bộ vi điều khiển này có 128 byte RAM, 4K byte ROM trên chíp,
hai bộ định thời, một cổng nối tiếp và 4 cổng vào – ra I/O. Lúc ấy nó được
coi là một “hệ thống trên chíp”. 8051 là một bộ xử lý 8 bit có nghĩa là CPU
chỉ có thể làm việc với 8 bit dữ liệu tại một thời điểm. Dữ liệu lớn hơn 8 bit
được chia ra thành các dữ liệu 8 bit để cho xử lý. Tiếp theo sau đó là sự ra
đời của chip 8052,8053,8055 với nhiều tính năng được cải tiến.
Hình 1.3: Vi Điều Khiển 8051.
VĐK8051 đã trở nên phổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản
xuất khác cùng nghiên cứu sản xuất các phiên bản của 8051. Điều này dẫn
đến sự ra đời nhiều phiên bản của 8051 với các tốc độ khác nhau và dung
lượng ROM trên chíp khác nhau. Nhưng tất cả chúng đều tương thích với
8051 ban đầu về tập lệnh.
1.3.2. Các phiên bản của 8051
Bộ vi điều khiển đầu tiên của họ vi điều khiển MCS-51 được trang bị
4KB ROM, 128 byte RAM, 32 đường xuất nhập, 1 port nối tiếp và 2 bộ
định thời 16 bit. Tiếp theo sau đó là sự ra đời của chip 8052,8053, 8055,
được sử dụng rộng rãi trên thế giới cũng như ở Việt Nam.
Hãng Atmel có các chip Vi điều khiển có tính năng tương tự như
chip MCS-51 của Intel, các mã số chip được thay đổi chút ít, mã số 80
chuyển thành 89, chẳng hạn 80C51 của Intel khi sản xuất ở Atmel mã số
5
thành 89C51. Tương tự 8052, 8053, 8055 có mã số tương đương ở Atmel
là: 89C52, 89C53, 89C55.
Bảng 1.1: Các phiên bản của 8051.
Phiên bản
Dung lượng RAM
Dung lượng ROM
89C51
128 byte
4 Kbyte
89C52
128 byte
8 Kbyte
89C53
128 byte
12 Kbyte
89C55
128 byte
20 Kbyte
1.3.3. Các hãng sản xuất
1.3.3.1. Hãng Atmel
Chíp 8051 hãng này có ROM trên chíp ở dạng bộ nhớ Flash. Điều này là
lý tưởng đối với những phát triển nhanh vì bộ nhớ Flash có thể được xoá trong
vài giây. Vì lý do này mà AT89C51 để phát triển một hệ thống dựa trên bộ vi
điều khiển yêu cầu một bộ đốt ROM mà có hỗ trợ bộ nhớ Flash. Trong bộ nhớ
Flash ta phải xoá toàn bộ nội dung của ROM nhằm để lập trình lại cho nó. Việc
xoá bộ nhớ Flash được thực hiện bởi chính bộ đốt ROM.
Chữ “C” trong ký hiệu AT89C51 là CMOS, “12” ký hiệu cho 12
MHZ, “P” là kiểu đóng vỏ DIP và chữ “C” cuối cùng là ký hiệu cho thương
mại. AT89C51 – 12PC rất phù hợp cho các đề tài nghiên cứu của sinh viên
Bảng 1.2: 8051 của hãng Atmel.
Số linh kiện
ROM
RAM
Chân I/O Timer Ngắt Vcc
Đóngvỏ
AT89C51
4K
128
32
2
6
5V
40
AT89LV51
4K
128
32
2
6
3V
40
AT89C1051
1K
64
15
1
3
3V
20
AT89C2051
2K
128
15
2
6
3V
20
AT89C52
8K
128
32
3
8
5V
40
AT89LV52
8K
128
32
3
8
3V
40
6
1.3.3.2. Hãng Philips
Một nhà sản xuất của họ 8051 khác nữa là Philips, hãng này có một
dải lựa chọn rộng lớn cho các bộ VĐK 8051. Nhiều sản phẩm của hãng đã
có kèm theo các đặc tính như các bộ chuyển đổi ADC, DAC, cổng I/0 mở
rộng.
1.3.3.3. Hãng Dallas Semiconductor
Một phiên bản phổ biến khác nữa của 8051 là DS5000 của hãng
Dallas Semiconductor. Bộ nhớ ROM trên chíp của DS5000 ở dưới dạng
NV-RAM. Khả năng đọc/ ghi của nó cho phép chương trình được nạp vào
ROM trên chíp trong khi nó vẫn ở trong hệ thống (không cần phải lấy ra).
Điều này còn có thể được thực hiện thông qua cổng nối tiếp của máy tính
IBM PC.
Một ưu việt của NV-RAM là khả năng thay đổi nội dung của ROM
theo từng byte tại một thời điểm. Điều này tương phản với bộ nhớ Flash và
EPROM mà bộ nhớ của chúng phải được xoá sạch trước khi lập trình lại
cho chúng.
Bảng 1.3: 8051 của hãng Dallas Semiconductor.
Mã linh kiện ROM RAM
Chân
I/O
Timer Ngắt
Vcc
Đóng vỏ
DS5000-8
8K
128
32
2
6
5V
40
DS5000-32
32K
128
32
2
6
5V
40
DS5000T-8
8K
128
32
2
6
5V
40
DS5000T-8
32K
128
32
2
6
5V
40
Chữ “T” đứng sau 5000 là có đồng hồ thời gian thực RTC. RTC tạo
và giữ thời gian l phút, giờ, ngày, tháng, năm kể cả khi tắt nguồn.
7
1.3.4. Cấu trúc vi điều khiển 8051
1.3.4.1. Cấu trúc phần cứng giao tiếp bên ngoài
a. Sơ đồ chân. Hầu hết các hãng sản xuất đóng vỏ 40 chân với hai hàng
chân.
Hình 1.4: Sơ đồ chân 8051
Chân VCC: Chân số 40 là VCC cấp điện áp +5V cho Vi điều khiển.
Chân GND: Chân số 20 nối GND.
Port 0 (P0): Gồm 8 chân (từ chân 32 đến 39) có hai chức năng:
Chức năng xuất/nhập: Các chân này được dùng để nhận tín hiệu từ
bên ngoài vào để xử lý, hoặc dùng để xuất tín hiệu ra bên ngoài.
Chức năng là bus dữ liệu và bus địa chỉ (AD7-AD0) : 8 chân này làm
nhiệm vụ lấy dữ liệu từ ROM hoặc RAM.
Port 1 (P1): Gồm 8 chân (từ chân 1 đến chân 8), chỉ có chức năng làm các
đường xuất/nhập, không có chức năng khác.
Port 2 (P2): Gồm 8 chân (từ chân 21 đến chân 28) có hai chức năng:
Chức năng xuất/nhập và chức năng là bus địa chỉ cao (A8-A15): Khi
kết nối với bộ nhớ ngoài có dung lượng lớn.
Port 3 (P3): Gồm 8 chân (từ chân 10 đến 17):
Chức năng xuất/nhập và chức năng riêng thứ hai như trong bảng sau:
8
Bảng 1.4: Các chức năng riêng của P3.
Bit
Bit
Chức năng
P3.0
RxD
Ngõ vào nhận dữ liệu nối tiếp
P3.1
TxD
Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp
P3.2
INT0\
Ngõ vào ngắt cứng thứ 0
P3.3
INT1\
Ngõ vào ngắt cứng thứ 1
P3.4
T0
Ngõ vào của Timer/Counter thứ 0
P3.5
T1
Ngõ vào của Timer/Counter thứ 1
P3.6
WR\
Ngõ điều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài
P3.7
RD\
Ngõ điều khiển đọc dữ liệu từ bộ nhớ bên ngoài
Chân RESET (RST) (Chân 9)
Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào Reset dùng để thiết lập trạng thái
ban đầu cho vi điều khiển. Hệ thống sẽ được thiết lập lại các giá trị ban đầu
nếu ngõ này ở mức 1.
Chân XTAL1 và XTAL2 (Chân 18 và 19)
Hai chân này có vị trí chân là 18 và 19 được sử dụng để nhận nguồn
xung clock từ bên ngoài để hoạt động, thường được ghép nối với thạch anh
và các tụ để tạo nguồn xung clock ổn định.
Chân cho phép bộ nhớ chương trình PSEN\: (Chân 29)
Dùng để truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài. Chân này thường được
nối với chân OE\ (outputenable) của ROM ngoài.
Khi vi điều khiển làm việc với bộ nhớ chương trình ngoài, chân này
kích hoạt ở mức 0.
Khi thực thi một chương trình ở ROM nội, chân này được duy trì ở
mức logic không tích cực (logic 1).
Chân ALE: (Chân 30)
9
Là chân cho phép chốt địa chỉ khi Vi điều khiển truy xuất bộ nhớ từ
bên ngoài. Tín hiệu ở chân ALE dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa
hợp các đường địa chỉ và các đường dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt.
Chân EA\: ( Chân 31)
Là chân dùng để xác định chương trình thực hiện được lấy từ ROM
nội hay ROM ngoại. Khi EA nối với logic 1(+5V) thì Vi điều khiển thực
hiện chương trình lấy từ bộ nhớ nội. Khi EA nối với logic 0(0V) thì Vi điều
khiển thực hiện chương trình lấy từ bộ nhớ ngoại.
b. Kết nối phần cứng của XTAL1 và XTAL2
Mạch dao động được đưa vào hai chân này thông thường được kết
nối với dao động thạch anh như sau:
Hình 1.5: Kết nối bộ dao động thạch anh.
C1=C2= 30pF dùng ổn định dao động cho thạch anh.
c. Kết nối phần cứng của chân RESET
Việc kết nối chân RESET đảm bảo hệ thống bắt đầu làm việc khi Vi
điều khiển được cấp điện, hoặc đang hoạt động mà hệ thống bị lỗi cần tác
động cho Vi điều khiển hoạt động trở lại, hoặc do người sử dụng muốn
quay về trạng thái hoạt động ban đầu. Vì vậy chân RESET được kết nối
như sau:
10
Hình 1.6: Kết nối bộ Reset.
Vi điều khiển sử dụng thạch anh có tần số fzat = 12MHz, C=10µF và
R=10KΩ.
1.3.4.2. Cấu trúc bên trong vi điều khiển 8051
Tất cả các bộ Flash Microcontrollers của Atmel đều tổ chức các vùng
địa chỉ tách biệt đối với bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu, được mô tả
trong hình sau:
Hình 1.7: Cấu trúc bên trong VĐK 8051.
11
b. Bộ nhớ chƣơng trình- ROM
Bộ nhớ ROM dùng để lưu chương trình do người viết chương trình viết
ra. Chương trình là tập hợp các câu lệnh thể hiện các thuật toán để giải
quyết các công việc cụ thể, chương trình được viết sau đó được đưa vào
lưu trong ROM của vi điều khiển, khi hoạt động vi điều khiển truy xuất
từng câu lệnh trong ROM để thực hiện chương trình. Trong quá trình hoạt
động nội dung ROM là cố định, không thể thay đổi, nội dung ROM chỉ
thay đổi khi ROM ở chế độ xóa hoặc nạp chương trình.
Hình 1.8: Cấu trúc bộ nhớ chương trình
Bộ nhớ ROM được định địa chỉ theo từng Byte, các byte được đánh
địa chỉ theo hệ số hexa.
Bộ nhớ ROM của Vi điều khiển có dung lượng tùy vào chủng loại
cần dùng, chẳng hạn đối với 89S51 là 4KByte, với 89S52 là 8Kbyte, với
89S53 là 12Kbyte. Ngoài ra có khả năng mở rộng bộ nhớ ROM với việc
giao tiếp với bộ nhớ ROM bên ngoài lên đến 64Kbyte. Khi khởi động, CPU
bắt đầu thực hiện chương trình ở vị trí 0000H.
b. Bộ nhớ dữ liệu-RAM
Bộ nhớ RAM dùng làm môi trường xử lý thông tin, lưu trữ các kết
quả trung gian và kết quả cuối cùng của các phép toán, xử lí thông tin.
12
Bộ nhớ dữ liệu (RAM) tồn tại độc lập so với bộ nhớ chương trình. Họ vi
điều khiển 8051 có bộ nhớ dữ liệu tích hợp trên chip nhỏ nhất là 128byte
địa chỉ từ 00h đến 7Fh. Phạm vi địa chỉ từ 80h đến FFh dành cho SFR.
VĐK có thể mở rộng với bộ nhớ dữ liệu ngoài lên tới 64kByte. Khi sử
dụng RAM ngoài, CPU sẽ dùng đến các chân RD và WR khi truy cập đến
bộ nhớ dữ liệu ngoài. CPU đọc và ghi dữ liệu nhờ tín hiệu trên các chân
RD và WR.
Hình 1.9: Cấu trúc bộ nhớ dữ liệu.
Cấu trúc bộ nhớ dữ liệu RAM trong chip, được chia thành 128 byte
thấp, 128 byte cao. Chi tiết được mô tả trong hình sau:
13
7F
77
6F
67
5F
56
4F
47
3F
37
2F
27
1F
17
0F
07
7E
76
6E
66
5E
56
4E
46
3E
36
2E
26
1E
16
0E
06
7D
75
6D
65
5D
55
4D
45
3D
35
2D
25
1D
15
0D
05
7C
74
6C
64
5C
54
4C
44
3C
34
2C
24
1C
14
0C
04
7B
73
6B
63
5B
53
4B
43
3B
33
2B
23
1B
13
0B
03
7A
72
6A
62
5A
52
4A
42
3A
32
2A
22
1A
12
0A
02
79
71
69
61
59
51
49
41
39
31
29
21
19
11
09
01
78
70
68
60
58
50
48
40
38
30
28
20
18
10
08
00
2F
2E
2D
2C
2B
2A
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
1F
18
17
10
0F
08
07
00
BANK 3
BANK 2
BANK 1
Defauk register
Bank for R0 – R7
30
7F
Vïng RAM ®a dông
(General Purpose RAM)
RAM
(CÊu tróc RAM néi)
87 86 85 84 83 82 81 80
Not bit addressable
Not bit addressable
Not bit addressable
Not bit addressable
Not bit addressable
Not bit addressable
Not bit addressable
Not bit addressable
8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88
97 96 95 94 83 92 91 90
9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98
Not bit addressable
Thanh ghi chøc
n¨ng ®Æc biÖt
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
AF AE AD AC AB AA A9 A8
B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0
BF BE BD BC BB BA B9 B8
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0
EF EE ED EC EB EA E9 E8
Not bit addressable
80
81
82
83
87
88
89
8A
8B
8C
8D
90
98
99
A0
A8
B0
B8
D0
E0
F0
FF
P0
SP
DPL
DPH
PCON
TCON
TMOD
TL0
TL1
TH0
TH1
P1
SCON
SBUF
P2
IE
P3
IP
PSW
ACC
B
§Þa
chØ
Byte
§Þa chØ Bit
( Bit Address )
§Þa
chØ
Byte
§Þa chØ Bit
( Bit Address )
8
8
8
8
32 Byte
Bit addressable locations
80 Byte
Hình 1.10: Bộ nhớ dữ liệu RAM.
Vùng nhớ 128 Byte thấp
Địa chỉ từ 00đến 7Fh, chia thành 3 vùng:
14
Địa chỉ từ (00-1F) có độ lớn 32 Byte là 4 băng thanh ghi (bank 0-
banh 3) mỗi bank có 8 thanh ghi 8 bit. Các thanh ghi trong mỗi bank có tên
gọi từ R0-R7.
Địa chỉ từ (20-2F) có độ lớn 16Byte ,16 byte x 8 bit = 128 bit, cho
phép truy cập địa chỉ trực tiếp bằng địa chỉ mức bit.
Địa chỉ từ (30-7F) có độ lớn 80Byte, được dùng cho người dùng để
lưu trữ dữ liệu. Đây có thể xem là vùng RAM đa mục đích, có thể truy cập
vùng nhớ này bằng địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp.
Vùng nhớ 128 Byte cao dành cho SFR
Được định địa chỉ từ 80 đến FFh gồm các thanh ghi chức năng đặc biệt sau:
Bảng 1.5: Địa chỉ thanh ghi chức năng đặc biệt SFR.
F8H
FFH
F0H
B
E0H
ACC
D0H
PSW
B8H
IP
B0H
P3
A8H
IE
A0H
P2
98H SCON SBUF
90H
P1
88H TCON TMOD
TL0
TL1
TH0
TH1
8FH
80H
P0
SP
DPL
DPH
87H
Thanh ghi A: Là thanh ghi tích lũy, dùng để lưu trữ các toán hạng và
kết quả của máy tính.ACC (Accumulator) ở địa chỉ 0E0H có độ dài 8.
Thanh ghi B: Là thanh ghi tính toán phụ, dùng để thực hiện các
phép toán nhân, chia.Thanh ghi B ở địa chỉ 0F0H, có độ dài 8 bit.
15
Thanh ghi ngăn xếp SP (Stack Pointer): Là thanh ghi 8 bit ở địa chỉ
81H. SP chứa địa chỉ của dữ liệu hiện đang ở đỉnh của stack. Giá trị của nó
tự động tăng lên khi thực hiện lệnh PUSH trước khi ghi dữ liệu được lưu
trữ trong ngăn xếp. Giá trị của nó tự động giảm xuống khi thực hiện lệnh
POP. Ngăn xếp có thể đặt ở bất kì vị trí nào trong RAM nhưng khi khởi
động lại hệ thống thì con trỏ mặc định sẽ trỏ tới địa chỉ 07h.
Thanh ghi trạng thái chương trình (PSW): Là thanh ghi mô tả toàn
bộ trạng thái chương trình đang hoạt động của hệ thống. Địa chỉ là D0H.
Bảng 1.6: Mô tả các bit trong thanh ghi PSW.
Bit
Ký
Hiệu
Địa Chỉ
Mô tả Bit
PSW.7
CY
D7H
Cờ nhớ (Carry Flag): được Set nếu có Bit
nhớ từ Bit 7 trong phép cộng hoặc có Bit
mượn cho Bit 7 trong phép trừ.
PSW.6
AC
D6H
Cờ nhớ phụ: được Set trong phép cộng nếu
có Bit nhớ từ Bit 3 sang Bit 4 hoặc kết quả
trong 4 Bit thấp nằm trong khoảng 0AH-
>0FH.
PSW.5
FO
D5H
Cờ O: dành cho người sử dụng.
PSW.4
RS1
D4H
Chọn dãy thanh ghi (Bit 1)
PSW.3
RS0
D3H
Chọn dãy thanh ghi (Bit 0)
00=Bank 0: Địa chỉ 00H->07H
01=Bank 1: Địa chỉ 08H->0FH
10=Bank 2: Địa chỉ 10H->17H
11=Bank 3: Địa chỉ 18H->1FH
PSW.2
OV
D2H
Cờ tràn (Overflow Flag): được Set khi phép
toán có dấu có kết quả > +127 hoặc < -128.
16
PSW.1
-
D1H
Chưa dùng
PSW.0
P
D0H
Cờ kiểm tra chẵn lẻ: được Set hoặc Clear
bởi phần cứng sau mỗi 1 chu kỳ lệnh, để chỉ
ra rằng có 1 số chẵn hoặc số lẻ Bit 1 trong
thanh chứa.
Con trỏ dữ liệu DPTR: DPTR là một thanh ghi 16 bit có địa chỉ là
82H (DPL, byte thấp) và 83H (DPH, byte cao), dùng để truy xuất bộ nhớ
chương trình ngoài hoặc bộ nhớ dữ liệu ngoài.
Thanh ghi cổng P0-P3: Các port xuất/nhập của 8051 bao gồm Port
0 tại địa chỉ 80H, Port 1 tại địa chỉ 90H, Port 2 tại địa chỉ A0H và Port 3 tại
địa chỉ B0H. Tất cả các port đều được định địa chỉ từng bit nhằm cung cấp
các khả năng giao tiếp mạnh.
Thanh ghi SBUF: Là thanh ghi đệm truyền thông nối tiếp được chia
thành 2 thanh ghi riêng biệt, thanh ghi đệm phát và thanh ghi đệm thu.Khi
dữ liệu được chuyển vào thanh ghi SBUF, dữ liệu sẽ được chuyển vào bộ
đệm phát và sẽ được lưu giữ ở đó để biến thành dạng truyền tin nối tiếp.
Khi thực hiện việc chuyển dữ liệu từ SBUF ra ngoài, nó sẽ đi ra từ bộ đệm
thu.
Thanh ghi Timer: 8051 có 2 bộ đếm/định thời để định các khoảng
thời gian hoặc để đếm các sự kiện. Các cặp thanh ghi (TH0, TL0) và (TH1,
TL1) là các thanh ghi 16 bit tương ứng với các bộ Timer/Counter 0 và 1.
Thanh ghi chế độ timer TMOD: Gồm 8 bit chia thành 2 nhóm: 4 bit
thấp đặt chế độ hoạt động cho Timer 0 và 4 bit cao đặt chế độ hoạt động
cho Timer 1.
17
Bảng 1.7: Mô tả các bit trong thanh ghi TMOD.
Bit
Tên
Time
Mô tả
TMOD.7 GATE
1
Bit điều khiển cổng.
Khi GATE =1 bộ time/count 1 chạy khi
INTx ở mức cao.
Khi GATE =0 bộ time/count 1chạy khi TRx
ở mức cao.
TMOD.6 C/T
1
Bit chọn chế độ timer/counter.
1: Bộ đếm sự kiện.
0: Bộ định khoảng thời gian.
TMOD.5 M1
1
Bit 1 của chế độ ( Mode )
TMOD.4 M0
1
Bit 0 của chế độ
00: Chế độ 0: time 13 bit.
01: Chế độ 1: time 16 bit.
10: Chế độ 2: time tự động nạp lại.
11: Chế độ 3: tách time
TMOD.3 GATE
0
Nt
TMOD.2 C/T
0
Nt
TMOD.1 M1
0
Nt
TMOD.0 M0
0
Nt
Thanh ghi điều khiển TimerTCON: Gồm các bit trạng thái và các
bit điều khiển bởi Timer 0 và Timer 1.
Bảng 1.8: Mô tả các bit trong thanh ghi TCON.
Bit
Ký hiÖu
®Þa chØ M« t¶
TCON.7
TF1
8FH
Cë b¸o trµn TIMER 1. §- îc ®Æt bëi phÇn
cøng, khi trµn ®- îc xãa b»ng phÇn mÒm, hay
phÇn c÷ng khi bé xö lý chØ ®Õn ch- ¬ng tr×nh
phôc vô ng¾t
TCON.6
TR1
8EH
Bit ®iÒu khiÓn timer 1 ch¹y, ®Æt vµ xãa b»ng
phÇn mÒm.
18
TCON.5
TF0
8DH
Cê b¸o trµn Timer 0, t- ¬ng tù nh- Timer 1.
TCON.4
TR0
8CH
Bit ®iÒu khiÓn ch¹y cho Timer 0. ®Æt xãa b»ng
phÇn mÒm.
TCON.3
IE1
8BH
Cê b¸o ng¾t 1 bªn ngoµi.
TCON.2
IT1
8AH
Cê ng¾t do Timer 1
TCON.1
IE0
89H
Cê b¸o ng¾t do Timer 0
TCON.0
IT0
88h
Cê ng¾t do Timer 0
Thanh ghi IE: Là thanh ghi cho phép ngắt.
Bảng 1.9: Mô tả các bit trong thanh ghi IE.
Bít
Kí hiệu
Địa chỉ bit
Mô tả (1: cho phép, 0: cấm)
IE.7
EA
AFH
Cho phép hoặc cấm toàn bộ
IE.6
EA
AEH
Không được định nghĩa
IE.5
ET2
ADH
Cho phép ngắt từ Time 2
IE.4
ES
ACH
Cho phép ngắt Port nối tiếp
IE.3
ET1
ABH
Cho phép ngắt từ Time 1
IE.2
EX1
AAH
Cho phép ngắt ngoài 1
IE.1
ET0
A9H
Cho phép ngắt từ Time 0
IE.0
EX0
A8H
Cho phép ngắt ngoài 0
Các chế độ hoạt động của Timer/Counter
VĐK 8051 có 4 chế độ hoạt động được mô tả như sau:
Chế độ 0: Là chế độ 13 bit bao gồm 8 bit của thanh ghi THx và 5 bit
của thanh ghi TLx còn 3 bit cao của thanh ghi TLx không sử dụng. Mỗi lần
có xung đếm, giá trị trong thanh ghi 13 bit tăng lên 1. Khi giá trị đếm thay
đổi từ 8192 về 0 thì bộ đếm tràn làm cho TFx được đặt lên mức 1.
Chế độ 1: Là chế độ 16 bit bao gồm 8 bit của THx và 8 bit của TLx..
Chế độ 0 và chế độ 1 giống nhau nhưng chỉ khác ở số bit đếm. Khi bộ đếm
thay đổi từ 65536 về 0, cờ tràn TFx được set lên mức 1. Khi timer tràn, giá
19
trị của các thanh ghi đếm là 0 (THx = 0 và TLx = 0) nên nếu muốn timer
hoạt động tiếp thì phải nạp lại giá trị cho các thanh ghi THx và TLx.
Chế độ 2: Là chế độ 8 bit trong đó sử dụng thanh ghi TLx đế chứa
giá trị đếm còn thanh ghi THx chứa giá trị nạp. Mỗi khi giá trị trong thanh
ghi TLx thay đổi từ 256 về 0 thì cờ TFx được set lên mức 1 đồng thời giá
trị trong thanh ghi THx được chuyển vào thanh ghi TLx. Giá trị đếm trong
TLx và THx chỉ được nạp một lần khi khởi động timer.
Chế độ 3: Là chế độ sử dụng các thanh ghi TL0 và TH0 như các bộ
định thời độc lập trong đó TL0 điều khiển bằng các thanh ghi của timer 0
và TH0 điều khiển bằng các thanh ghi của tỉmer 1. Khi TL0 đếm tràn thì
TF0 thiết lập ở mức 1. Còn TH0 khi có tràn thì TF1 được đặt lên mức 1.
1.3.5. Tập lệnh VĐK8051
Các lệnh của AT89C51 được chia thành 5 nhóm lệnh:
- Nhóm lệnh di chuyển dữ liệu.
- Nhóm lệnh số học.
- Nhóm lệnh logic.
- Nhóm lệnh rẽ nhánh chương trình.
- Nhóm lệnh điều khiển biến logic.
Các quy ước trong câu lệnh và địa chỉ
+ Rn: Thanh ghi R0-R7 của băng thanh ghi hiện hành đang được chọn
để định địa chỉ thanh ghi.
+ Direct: Địa chỉ 8 bit của ô nhớ dữ liệu nội trú, nó có thể là ô nhớ
trong RAM nội hoặc SFR. (00h-FFh)
+ @Ri: Ô nhớ 8 bit của RAM nội được định địa chỉ gián tiếp thông qua
thanh ghi R0 họăc R1.
+ Source (Src): toán hạng nguồn, có thể là Rn hoặc direct hoặc @Ri.
20
+ Dest: Toán hạng đích, có thể là Rn hoặc direct hoặc @Ri.
+ Bit: Bit được định địa chỉ trực tiếp trong RAM nội trú hoặc SFR.
+ Rel: Offset 8 bit có dấu (từ -128 đến +127
+ Addr11: địa chỉ 11 bit của bộ nhớ chương.
+ Addr16: địa chỉ 16 bit của 64Kb bộ nhớ chương trình.
Nhóm lệnh di chuyển dữ liệu
Lệnh MOV dạng Byte:
MOV
Lệnh MOV dạng Bit:
MOV
Lệnh MOV dạng Word:
MOV DPTR, #data16
Lệnh chuyển byte mã lệnh:
MOVC A, @A +
MOVX
Lệnh chuyển số liệu vào ngăn xếp:
PUSH direct
Lệnh chuyển số liệu vào ngăn xếp:
PUSH direct
Hoán chuyển dữ liệu:
XCH A,
Hoán chuyển 4 bit thấp:
XCHD A,@Ri
Nhóm lệnh tính toán số học
Lệnh cộng có nhớ.
ADDC A,
Lệnh trừ có mượn.
SUBB A,
Lệnh tăng lên 1 đơn vị.
INC
Lệnh giảm 1 đơn vị.
DEC
Lệnh tăng con trỏ dữ liệu.
INC DPTR
21
Lệnh thực hiện phép nhân.
MUL AB
Lệnh thực hiện phép chia.
DIV AB
Hiệu chỉnh số thập phân.
DA A
Nhóm lệnh tính toán logic
Lệnh AND cho các biến 1 byte.
ANL
Lệnh AND cho các biến 1 bit
C,
Lệnh OR cho các biến 1 byte
ORL
Lệnh X-OR cho các biến 1 byte
XRL
Lệnh dịch trái thanh ghi A
RL
A
Lệnh dịch trái thanh ghi A cùng với cờ nhớ
RLC A
Lệnh dịch phải thanh ghi A.
RR A
Lệnh dịch phải thanh ghi A cùng với cờ nhớ
RRC A
Lệnh tráo đổi nội dung hai nửa byte của A
SWAP A
Nhóm lệnh rẽ nhánh chương trình
Lệnh gọi tuyệt đối.
ACALL addr11
Lệnh gọi dài.
LCALL addr16
Lệnh quay trở lại từ chương trình con.
RET
Lệnh quay trở lại từ ngắt.
RETI
Lệnh nhảy gián tiếp.
JMP @A+DPTR
Lệnh nhảy nếu 1 bit được thiết lập.
