Giáo trình Vi điều khiển - Phạm Hùng Kim Khánh
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
--- oOo ---
GIÁO TRÌNH
VI ĐIỀU KHIỂN
Tác giả: ThS. PHẠM HÙNG KIM KHÁNH
03/2008
Giáo trình vi xử lý
LỜI NÓI ĐẦU
Giáo trình Vi điều khiển được biên soạn nhằm cung cấp cho sinh viên kiến thức
về họ vi điều khiển MCS-51, cách thức lập trình điều khiển, nạp chương trình
và thiết kế phần cứng điều khiển thiết bị.
Giáo trình được sử dụng cho khóa học 45 tiết dành cho sinh viên hệ đại học
Khoa Điện Điện tử trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TPHCM.
Bố cục giáo trình gồm 4 chương dựa theo đề cương môn học Kỹ thuật Vi điều
khiển dành cho sinh viên ngành Điện Tử Viễn Thông:
Chương 1. Tổng quan về họ vi điều khiển MCS-51
Chương 2. Lập trình hợp ngữ
Chương 3. Các hoạt động của họ vi điều khiển MCS-51
Chương 4. Các ứng dụng
Phụ lục 1: Tóm tắt tập lệnh
Phụ lục 2: Mô tả tập lệnh
PHẠM HÙNG KIM KHÁNH
i
Giáo trình vi xử lý
MỤC LỤC
Chương 1: Tổng quan về họ MCS-51..........................................................................1
1. Giới thiệu.....................................................................................................................1
2. Vi điều khiển AT89C51 ..............................................................................................1
2.1. Sơ đồ..............................................................................................................2
2.2. Định thì chu kỳ máy ......................................................................................6
2.3. Tổ chức bộ nhớ..............................................................................................8
2.4. Các thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR – Special Function Registers)......17
2.5. Cấu trúc port................................................................................................21
2.6. Hoạt động Reset ..........................................................................................22
2.7. Các vấn đề khác...........................................................................................23
Bài tập chương 1............................................................................................................34
Chương 2: Lập trình hợp ngữ....................................................................................35
1. Các phương pháp định địa chỉ...................................................................................35
2. Các vấn đề liên quan khi lập trình hợp ngữ...............................................................36
2.1. Cú pháp lệnh................................................................................................36
2.2. Khai báo dữ liệu ..........................................................................................37
2.3. Các toán tử...................................................................................................38
2.4. Cấu trúc chương trình..................................................................................39
3. Tập lệnh.....................................................................................................................41
3.1. Nhóm lệnh chuyển dữ liệu ..........................................................................41
3.2. Nhóm lệnh xử lý bit.....................................................................................46
3.3. Nhóm lệnh chuyển điều khiển.....................................................................47
3.4. Nhóm lệnh logic ..........................................................................................51
3.5. Nhóm lệnh số học........................................................................................53
Bài tập chương 2............................................................................................................56
Chương 3: Các hoạt động ...........................................................................................57
1. Hoạt động định thời (Timer / Counter) .....................................................................57
1.1. Giới thiệu.....................................................................................................57
1.2. Hoạt động Timer / Counter .........................................................................57
1.3. Các thanh ghi điều khiển hoạt động............................................................58
1.3.1. Thanh ghi điều khiển timer (Timer/Counter Control Register)......58
1.3.2. Thanh ghi chế độ timer (TMOD – Timer/Counter Mode) .............59
ii
Giáo trình vi xử lý
1.4. Các chế độ hoạt động ..................................................................................59
1.4.1. Chế độ 0..........................................................................................60
1.4.2. Chế độ 1..........................................................................................60
1.4.3. Chế độ 2..........................................................................................61
1.4.4. Chế độ 3..........................................................................................61
1.5. Timer 2 ........................................................................................................62
1.5.1. Các thanh ghi điều khiển Timer 2 ..................................................62
1.5.2. Chế độ capture................................................................................64
1.5.3. Chế độ tự động nạp lại....................................................................64
1.5.4. Chế độ tạo xung clock ....................................................................65
1.5.5. Chế độ tạo tốc độ baud ...................................................................66
1.6. Các ví dụ......................................................................................................67
2. Cổng nối tiếp (Serial port).........................................................................................71
2.1. Các thanh ghi điều khiển hoạt động............................................................72
2.1.1. Thanh ghi SCON (Serial port controller) .......................................72
2.1.2. Thanh ghi BDRCON (Baud Rate Control Register) ......................73
2.2. Tạo tốc độ baud ...........................................................................................73
2.2.1. Tạo tốc độ baud bằng Timer 1........................................................74
2.2.2. Tạo tốc độ baud bằng Timer 2........................................................76
2.2.3. Bộ tạo tốc độ baud nội (Internal Baud Rate Generator).................77
2.3. Truyền thông đa xử lý .................................................................................77
2.4. Nhận dạng địa chỉ tự động ..........................................................................78
2.5. Kiểm tra lỗi khung.......................................................................................79
2.6. Các ví dụ......................................................................................................79
3. Ngắt (Interrupt)..........................................................................................................81
3.1. Các thanh ghi điều khiển hoạt động............................................................82
3.1.1. Thanh ghi IE (Interrupt Enable) .....................................................82
3.1.2. Thanh ghi IP (Interrupt Priority) ....................................................82
3.1.3. Thanh ghi TCON (Timer/Counter Control) ...................................83
3.2. Xử lý ngắt....................................................................................................84
3.3. Ngắt do bộ định thời....................................................................................86
3.4. Ngắt do cổng nối tiếp ..................................................................................89
3.5. Ngắt ngoài ...................................................................................................91
Bài tập chương 3............................................................................................................94
iii
Giáo trình vi xử lý
Chương 4: Các ứng dụng dựa trên họ vi điều khiển MCS-51.................................95
1. Điều khiển Led đơn ...................................................................................................95
2. Điều khiển Led 7 đoạn ..............................................................................................98
2.1. Cấu trúc và bảng mã hiển thị dữ liệu trên Led 7 đoạn ................................98
2.2. Các phương pháp hiển thị dữ liệu .............................................................100
2.2.1. Phương pháp quét .........................................................................100
2.2.2. Phương pháp chốt .........................................................................104
3. Điều khiển ma trận Led...........................................................................................107
4. Điều khiển động cơ bước.........................................................................................112
5. Điều khiển LCD (Liquid Crystal Display)..............................................................115
6. Giao tiếp với PPI8255 .............................................................................................129
Bài tập chương 4..........................................................................................................135
Phụ lục 1: Soạn thảo và nạp chương trình..............................................................136
Phụ lục 2: Mô phỏng bằng Proteus..........................................................................181
Phụ lục 3: Tóm tắt tập lệnh ......................................................................................191
Phụ lục 4: Mô tả tập lệnh..........................................................................................195
iv
Giáo trình Vi điều khiển
Tổng quan về vi điều khiển MCS-51
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU
KHIỂN MCS-51
Chương này giới thiệu tổng quan về họ vi điều khiển MCS-51(chủ yếu trên
AT89C51): cấu trúc phần cứng, sơ đồ chân, các thanh ghi, đặc tính lập trình và các
đặc tính về điện.
1. Giới thiệu
Họ vi điều khiển MCS-51 do Intel sản xuất đầu tiên vào năm 1980 là các IC
thiết kế cho các ứng dụng hướng điều khiển. Các IC này chính là một hệ thống vi xử
lý hoàn chỉnh bao gồm các các thành phần của hệ vi xử lý: CPU, bộ nhớ, các mạch
giao tiếp, điều khiển ngắt.
MCS-51 là họ vi điều khiển sử dụng cơ chế CISC (Complex Instruction Set
Computer), có độ dài và thời gian thực thi của các lệnh khác nhau. Tập lệnh cung cấp
cho MCS-51 có các lệnh dùng cho điều khiển xuất / nhập tác động đến từng bit.
MCS-51 bao gồm nhiều vi điều khiển khác nhau, bộ vi điều khiển đầu tiên là
8051 có 4KB ROM, 128 byte RAM và 8031, không có ROM nội, phải sử dụng bộ
nhớ ngoài. Sau này, các nhà sản xuất khác như Siemens, Fujitsu, … cũng được cấp
phép làm nhà cung cấp thứ hai.
MCS-51 bao gồm nhiều phiên bản khác nhau, mỗi phiên bản sau tăng thêm
một số thanh ghi điều khiển hoạt động của MCS-51.
2. Vi điều khiển AT89C51
AT89C51 là vi điều khiển do Atmel sản xuất, chế tạo theo công nghệ CMOS
có các đặc tính như sau:
- 4 KB PEROM (Flash Programmable and Erasable Read Only Memory), có khả
năng tới 1000 chu kỳ ghi xoá
- Tần số hoạt động từ: 0Hz đến 24 MHz
- 3 mức khóa bộ nhớ lập trình
- 128 Byte RAM nội.
- 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit.
- 2 bộ Timer/counter 16 Bit.
- 6 nguồn ngắt.
- Giao tiếp nối tiếp điều khiển bằng phần cứng.
- 64 KB vùng nhớ mã ngoài
- 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoài.
- Cho phép xử lý bit.
- 210 vị trí nhớ có thể định vị bit.
- 4 chu kỳ máy (4 µs đối với thạch anh 12MHz) cho hoạt động nhân hoặc chia.
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 1
Giáo trình Vi điều khiển
Tổng quan về vi điều khiển MCS-51
- Có các chế độ nghỉ (Low-power Idle) và chế độ nguồn giảm (Power-down).
Ngoải ra, một số IC khác của họ MCS-51 có thêm bộ định thời thứ 3 và 256
byte RAM nội.
2.1. Sơ đồ
P0.0 – P0.7
Hình 1.1 – Sơ đồ khối của AT89C51
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 2
Giáo trình Vi điều khiển
Tổng quan về vi điều khiển MCS-51
AT89C51 gồm có 40 chân, mô tả như sau:
AT89C51
39
38
37
36
35
34
33
32
21
22
23
24
25
26
27
28
P0.0/AD0
P0.1/AD1
P2.0/A8
P2.1/A9
P0.2/AD2 P2.2/A10
P0.3/AD3 P2.3/A11
P0.4/AD4 P2.4/A12
P0.5/AD5 P2.5/A13
P0.6/AD6 P2.6/A14
P0.7/AD7 P2.7/A15
1
2
3
4
5
6
7
8
10
11
12
13
14
15
16
17
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
P3.0/RXD
P3.1/TXD
P3.2/INT0
P3.3/INT1
P3.4/T0
P3.5/T1
P3.6/WR
P3.7/RD
19
18
30
29
XTAL1
XTAL2
ALE/PROG
PSEN
31
9
EA/VPP
RST
Hình 1.2 – Sơ đồ chân của AT89C51
Port 0:
Port 0 là port có 2 chức năng ở các chân 32 – 39 của AT89C51:
- Chức năng IO (xuất / nhập): dùng cho các thiết kế nhỏ. Tuy nhiên, khi dùng
chức năng này thì Port 0 phải dùng thêm các điện trở kéo lên (pull-up), giá trị
của điện trở phụ thuộc vào thành phần kết nối với Port.
Khi dùng làm ngõ ra, Port 0 có thể kéo được 8 ngõ TTL.
Khi dùng làm ngõ vào, Port 0 phải được set mức logic 1 trước đó.
-
Chức năng địa chỉ / dữ liệu đa hợp: khi dùng các thiết kế lớn, đòi hỏi phải sử
dụng bộ nhớ ngoài thì Port 0 vừa là bus dữ liệu (8 bit) vừa là bus địa chỉ (8 bit
thấp).
Ngoài ra khi lập trình cho AT89C51, Port 0 còn dùng để nhận mã khi lập trình
và xuất mà khi kiểm tra (quá trình kiểm tra đòi hỏi phải có điện trở kéo lên).
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 3
Giáo trình Vi điều khiển
Tổng quan về vi điều khiển MCS-51
Port 1:
Port1 (chân 1 – 8) chỉ có một chức năng là IO, không dùng cho mục đích khác
(chỉ trong 8032/8052/8952 thì dùng thêm P1.0 và P1.1 cho bộ định thời thứ 3). Tại
Port 1 đã có điện trở kéo lên nên không cần thêm điện trở ngoài.
Port 1 có khả năng kéo được 4 ngõ TTL và còn dùng làm 8 bit địa chỉ thấp
trong quá trình lập trình hay kiểm tra.
Khi dùng làm ngõ vào, Port 1 phải được set mức logic 1 trước đó.
Port 2:
Port 2 (chân 21 – 28) là port có 2 chức năng:
- Chức năng IO (xuất / nhập): có khả năng kéo được 4 ngõ TTL.
-
Chức năng địa chỉ: dùng làm 8 bit địa chỉ cao khi cần bộ nhớ ngoài có địa chỉ
16 bit. Khi đó, Port 2 không được dùng cho mục đích IO.
Khi dùng làm ngõ vào, Port 2 phải được set mức logic 1 trước đó.
Khi lập trình, Port 2 dùng làm 8 bit địa chỉ cao hay một số tín hiệu điều khiển.
Port 3:
Port 3 (chân 10 – 17) là port có 2 chức năng:
- Chức năng IO: có khả năng kéo được 4 ngõ TTL.
Khi dùng làm ngõ vào, Port 3 phải được set mức logic 1 trước đó.
- Chức năng khác: mô tả như bảng 1.1
Bảng 1.1: Chức năng các chân của Port 3
Bit Tên
Chức năng
P3.0 RxD Ngõ vào port nối tiếp
P3.1 TxD Ngõ ra port nối tiếp
P3.2
P3.3
Ngắt ngoài 0
INT0
Ngắt ngoài 1
INT1
P3.4 T0
P3.5 T1
Ngõ vào của bộ định thời 0
Ngõ vào của bộ định thời 1
Tín hiệu điều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài.
P3.6
P3.7
WR
RD
Tín hiệu điều khiển đọc từ bộ nhớ dữ liệu ngoài.
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 4
Giáo trình Vi điều khiển
Tổng quan về vi điều khiển MCS-51
Nguồn:
Chân 40: VCC = 5V ± 20%
Chân 20: GND
PSEN (Program Store Enable):
PSEN (chân 29) cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng đối với các ứng
dụng sử dụng ROM ngoài, thường được nối đến chân OC (Output Control) của
ROM để đọc các byte mã lệnh. PSEN sẽ ở mức logic 0 trong thời gian AT89C51 lấy
lệnh.Trong quá trình này, PSEN sẽ tích cực 2 lần trong 1 chu kỳ máy.
Mã lệnh của chương trình được đọc từ ROM thông qua bus dữ liệu (Port0) và
bus địa chỉ (Port0 + Port2).
Khi 8951 thi hành chương trình trong ROM nội, PSEN sẽ ở mức logic 1.
ALE/PROG (Address Latch Enable / Program):
ALE/PROG (chân 30) cho phép tách các đường địa chỉ và dữ liệu tại Port 0
khi truy xuất bộ nhớ ngoài. ALE thường nối với chân Clock của IC chốt (74373,
74573).
Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có
thể được dùng làm tín hiệu clock cho các phần khác của hệ thống. Xung này có thể
cấm bằng cách set bit 0 của SFR tại địa chỉ 8Eh lên 1. Khi đó, ALE chỉ có tác dụng
khi dùng lệnh MOVX hay MOVC. Ngoài ra, chân này còn được dùng làm ngõ vào
xung lập trình cho ROM nội (PROG ).
EA /VPP (External Access) :
EA (chân 31) dùng để cho phép thực thi chương trình từ ROM ngoài. Khi nối
chân 31 với Vcc, AT89C51 sẽ thực thi chương trình từ ROM nội (tối đa 8KB), ngược
lại thì thực thi từ ROM ngoài (tối đa 64KB).
Ngoài ra, chân EA được lấy làm chân cấp nguồn 12V khi lập trình cho ROM.
RST (Reset):
RST (chân 9) cho phép reset AT89C51 khi ngõ vào tín hiệu đưa lên mức 1
trong ít nhất là 2 chu kỳ máy.
X1,X2:
Ngõ vào và ngõ ra bộ dao động, khi sử dụng có thể chỉ cần kết nối thêm thạch
anh và các tụ như hình vẽ trong sơ đồ. Tần số thạch anh thường sử dụng cho
AT89C51 là 12Mhz.
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 5
Giáo trình Vi điều khiển
Tổng quan về vi điều khiển MCS-51
Giá trị C1, C2 = 30 pF ± 10 pF
Hình 1.3 – Sơ đồ kết nối thạch anh
2.2. Định thì chu kỳ máy
Một chu kỳ máy bao gồm 6 trạng thái (12 xung clock). Một trạng thái bao gồm
2 phần ứng với 12 xung clock : Phase 1 và Phase 2. Như vậy, một chu kỳ máy bao
gồm 12 xung clock được biểu diễn từ S1P1 đến S6P2 (State 1, Phase 1 Æ State 6,
Phase 2). Chu kỳ lấy lệnh và thực thi lệnh mô tả như hình 1.4.
Tín hiệu chốt địa chỉ ALE tích cực 2 lần trong một chu kỳ máy (trong khoảng
thời gian S1P2 đến S2P1 và từ S4P2 đến S5P1). Từ đó tần số xung tại chân ALE bằng
1/6 tần số thạch anh.
¾ Đối với các lệnh thực thi trong 1 chu kỳ:
- Lệnh 1 byte: được thực thi tại thời điểm S1P2 sau khi mã lệnh được chốt vào
thanh ghi lệnh tại S1P1.
- Lệnh 2 byte: byte thứ 2 được đọc tại thời điểm S4 và sẽ được thực thi tại thời
điểm S4.
¾ Đối với các lệnh thực thi trong 2 chu kỳ:
Quá trình lấy lệnh thực hiện tại thời điểm S1 của chu kỳ đầu tiên (byte mà lệnh
1). Nếu lệnh có nhiều hơn 1 byte thì sẽ được lấy ở các thời điểm tiếp theo giống như
các lệnh thực thi trong 1 chu kỳ.
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 6
Giáo trình Vi điều khiển
Tổng quan về vi điều khiển MCS-51
Hình 1.4 – Chu kỳ lệnh
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 7
Giáo trình Vi điều khiển
Tổng quan về vi điều khiển MCS-51
2.3. Tổ chức bộ nhớ
Bộ nhớ trong
Bộ nhớ ngoài
Bộ nhớ chương trình 64 KB
ROM 4KB
0000h – FFFFh
0000h – 0FFFh
Điều khiển bằng PSEN
RAM 128 byte
00h – 7Fh
Bộ nhớ dữ liệu 64 KB
0000h – FFFFh
SFR
Điều khiển bằng RD và WR
80h – 0FFh
Hình 1.5 - Các vùng nhớ trong AT89C51
Bộ nhớ của họ MCS-51 có thể chia thành 2 phần: bộ nhớ trong và bộ nhớ
ngoài. Bộ nhớ trong bao gồm 4 KB ROM và 128 byte RAM (256 byte trong 8052).
Các byte RAM có địa chỉ từ 00h – 7Fh và các thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR) có
địa chỉ từ 80h – 0FFh có thể truy xuất trực tiếp. Đối với 8052, 128 byte RAM cao (địa
chỉ từ 80h – 0FFh) không thể truy xuất trực tiếp mà chỉ có thể truy xuất gián tiếp (xem
thêm trong phần tập lệnh).
Bộ nhớ ngoài bao gồm bộ nhớ chương trình (điều khiển đọc bằng tín hiệu
PSEN ) và bộ nhớ dữ liệu (điều khiển bằng tín hiệu
hay WR để cho phép đọc
RD
hay ghi dữ liệu). Do số đường địa chỉ của MCS-51 là 16 bit (Port 0 chứa 8 bit thấp và
Port 2 chứa 8 bit cao) nên bộ nhớ ngoài có thể giải mã tối đa là 64KB.
2.3.1. Tổ chức bộ nhớ trong
Bộ nhớ trong của MCS-51 gồm ROM và RAM. RAM bao gồm nhiều vùng có
mục đích khác nhau: vùng RAM đa dụng (địa chỉ byte từ 30h – 7Fh và có thêm vùng
80h – 0FFh ứng với 8052), vùng có thể địa chỉ hóa từng bit (địa chỉ byte từ 20h –
2Fh, gồm 128 bit được định địa chỉ bit từ 00h – 7Fh), các bank thanh ghi (từ 00h –
1Fh) và các thanh ghi chức năng đặc biệt (từ 80h – 0FFh).
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 8
Giáo trình Vi điều khiển
Tổng quan về vi điều khiển MCS-51
Các thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR – Special Function Registers):
Bảng 1.2 – Các thanh ghi chức năng đặc biệt
Địa
chỉ
byte
Có thể
định địa
chỉ bit
Không định địa chỉ bit
F8h
F0h
E8h
E0h
D8h
D0h
C8h
C0h
B8h
B0h
A8h
A0h
98h
90h
88h
80h
B
ACC
PSW
(T2CON)
(RCAP2L) (RCAP2H) (TL2) (TH2)
IP
SADEN
SADDR
SBUF
P3
IE
P2
SCON
P1
BRL
BDRCON
TCON
P0
TMOD TL0
SP DPL
TH0
DPH
TL1
TH1
AUXR CKCON
PCON
Các thanh ghi có thể định địa chỉ bit sẽ có địa chỉ bit bắt đầu và địa chỉ byte
trùng nhau. Ví dụ như: thanh ghi P0 có địa chỉ byte là 80h và có địa chỉ bit bắt đầu từ
80h (ứng với P0.0) đến 87h (ứng với P0.7). Chức năng các thanh ghi này sẽ mô tả
trong phần sau.
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 9
Giáo trình Vi điều khiển
Tổng quan về vi điều khiển MCS-51
RAM nội: chia thành các vùng phân biệt: vùng RAM đa dụng (30h – 7Fh), vùng
RAM có thể định địa chỉ bit (20h – 2Fh) và các bank thanh ghi (00h – 1Fh).
Địa chỉ byte
Địa chỉ bit
Chức năng
7F
Vùng RAM đa dụng
30
2F
2E
2D
2C
2B
2A
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
1F
18
7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78
77 76 75 74 73 72 71 70
6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68
67 66 65 64 63 62 61 60
5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58
57 56 55 54 53 52 51 50
4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48
47 46 45 44 43 42 41 40
3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38
37 36 35 34 33 32 31 30
2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28
27 26 25 24 23 22 21 20
1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18
17 16 15 14 13 12 11 10
0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08
07 06 05 04 03 02 01 00
Vùng có thể định địa chỉ bit
Bank 3
17
10
Bank 2
Bank 1
Các bank thanh ghi
1F
08
07
00
Bank thanh ghi 0 ( mặc định cho R0-R7)
Hình 1.6 – Sơ đồ phân bố RAM nội
¾ RAM đa dụng:
RAM đa dụng có 80 byte từ địa chỉ 30h – 7Fh có thể truy xuất mỗi lần 8 bit
bằng cách dùng chế độ địa chỉ trực tiếp hay gián tiếp.
Các vùng địa chỉ thấp từ 00h – 2Fh cũng có thể sử dụng cho mục đich như trên
ngoài các chức năng đề cập như phần sau.
¾ RAM có thể định địa chỉ bit:
Vùng địa chỉ từ 20h – 2Fh gồm 16 byte (= 128 bit) có thể thực hiện giống như
vùng RAM đa dụng (mỗi lần 8 bit) hay thực hiện truy xuất mỗi lần 1 bit bằng các lệnh
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 10
Giáo trình Vi điều khiển
Tổng quan về vi điều khiển MCS-51
xử lý bit. Vùng RAM này có các địa chỉ bit bắt đầu tại giá trị 00h và kết thúc tại 7Fh.
Như vậy, địa chỉ bắt đầu 20h (gồm 8 bit) có địa chỉ bit từ 00h – 07h; địa chỉ kết thúc
2Fh có địa chỉ bit từ 78h – Fh.
¾ Các bank thanh ghi:
Vùng địa chỉ từ 00h – 1Fh được chia thành 4 bank thanh ghi: bank 0 từ 00h –
07h, bank 1 từ 08h – 0Fh, bank 2 từ 10h – 17h và bank 3 từ 18h – 1Fh. Các bank
thanh ghi này được đại diện bằng các thanh ghi từ R0 đến R7. Sau khi khởi động hệ
thống thì bank thanh ghi được sử dụng là bank 0.
Do có 4 bank thanh ghi nên tại một thời điểm chỉ có một bank thanh ghi được
truy xuất bởi các thanh ghi R0 đến R7. Việc thay đổi bank thanh ghi có thể thực hiện
thông qua thanh ghi từ trạng thái chương trình (PSW).
Các bank thanh ghi này cũng có thể truy xuất bình thường như vùng RAM đa
dụng đã nói ở trên.
2.3.2. Tổ chức bộ nhớ ngoài
MCS-51 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard: phân biệt bộ nhớ chương trình và dữ
liệu. Chương trình và dữ liệu có thể chứa bên trong nhưng vẫn có thể kết nối với
64KB chương trình và 64KB dữ liệu. Bộ nhớ chương trình được truy xuất thông qua
chân PSEN còn bộ nhớ dữ liệu đươc truy xuất thông qua chân WR hay RD .
Lưu ý rằng việc truy xuất bộ nhớ chương trình luôn luôn sử dụng địa chỉ 16 bit
còn bộ nhớ dữ liệu có thể là 8 bit hay 16 bit tuỳ theo câu lệnh sử dụng. Khi dùng bộ
nhớ dữ liệu 8 bit thì có thể dùng Port 2 như là Port I/O thông thường còn khi dùng ở
chế độ 16 bit thì Port 2 chỉ dùng làm các bit địa chỉ cao.
Port 0 được dùng làm địa chỉ thấp/ dữ liệu đa hợp. Tín hiệu ALE để tách byte
địa chỉ và đưa vào bộ chốt ngoài.
Trong chu kỳ ghi, byte dữ liệu sẽ tồn tại ở Port 0 vừa trước khi WR tích cực
và được giữ cho đến khi WR không tích cực.Trong chu kỳ đọc, byte nhận được chấp
nhận vừa trước khi RD không tích cực.
Bộ nhớ chương trình ngoài được xử lý 1 trong 2 điều kiện sau:
- Tín hiệu EA tích cực ( = 0).
- Giá trị của bộ đếm chương trình (PC – Program Counter) lớn hơn kích thước
bộ nhớ.
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 11
Giáo trình Vi điều khiển
Tổng quan về vi điều khiển MCS-51
PCH: Program Counter High – PCL: Program Counter Low
DPH: Data Pointer High – DPL: Data Pointer Low
Hình 1.7 – Thực thi bộ nhớ chương trình ngoài
Phạm Hùng Kim Khánh
Trang 12
Kết nối phần cứng khi thiết kế bộ nhớ ngoài mô tả như sau:
ADDRESS BUS
DATA BUS
U1
U8
U3
A8
A9
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
21
22
23
24
25
26
27
28
39
38
37
36
35
34
33
32
2
3
4
5
6
7
8
9
19
18
17
16
15
14
13
12
10
9
8
7
6
5
4
3
25
24
21
23
2
26
27
1
11
P2.0/A8
P2.1/A9
P0.0/AD0
P0.1/AD1
D0
Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
O0
O1
O2
O3
O4
O5
O6
O7
12
13
15
16
17
18
19
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
A10
A11
A12
A13
A14
A15
P2.2/A10 P0.2/AD2
P2.3/A11 P0.3/AD3
P2.4/A12 P0.4/AD4
P2.5/A13 P0.5/AD5
P2.6/A14 P0.6/AD6
P2.7/A15 P0.7/AD7
A8
A9
A8
A9
10
11
12
13
14
15
16
17
1
2
3
4
5
6
7
8
11
1
P3.0/RXD
P3.1/TXD
P3.2/INT0
P3.3/INT1
P3.4/T0
P3.5/T1
P3.6/WR
P3.7/RD
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
LE
OE
A10
A11
A12
A13
A14
A15
A10
A11
A12
A13
A14
A15
74HC573
22
20
OE/VPP
CE
30
29
19
18
ALE/PROG
PSEN
XTAL1
XTAL2
28
VCC
31
9
EA/VPP
RST
ROM 27512
AT89C51
Hình 1.8 – Giao tiếp bộ nhớ chương trình ngoài
ADDRESS BUS
DATA BUS
U4
U7
U6
A8
A9
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
21
22
23
24
25
26
27
28
39
38
37
36
35
34
33
32
2
3
4
5
6
7
8
9
19
18
17
16
15
14
13
12
12
11
10
9
8
7
13
P2.0/A8
P2.1/A9
P0.0/AD0
P0.1/AD1
D0
Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
I/O0
I/O1
I/O2
I/O3
I/O4
I/O5
I/O6
I/O7
14
15
17
18
19
20
21
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
A10
A11
A12
A13
A14
A15
P2.2/A10 P0.2/AD2
P2.3/A11 P0.3/AD3
P2.4/A12 P0.4/AD4
P2.5/A13 P0.5/AD5
P2.6/A14 P0.6/AD6
P2.7/A15 P0.7/AD7
6
5
A8
A9
27
26
23
25
4
28
3
31
A8
A9
10
11
12
13
14
15
16
17
1
2
3
4
5
6
7
8
11
1
P3.0/RXD
P3.1/TXD
P3.2/INT0
P3.3/INT1
P3.4/T0
P3.5/T1
P3.6/WR
P3.7/RD
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
LE
OE
A10
A11
A12
A13
A14
A15
A10
A11
A12
A13
A14
A15
74HC573
24
29
22
30
OE
30
29
19
18
ALE/PROG
PSEN
XTAL1
XTAL2
WE
CE1
CE2
31
9
EA/VPP
RST
RAM 62512
AT89C51
Hình 1.9 – Giao tiếp bộ nhớ dữ liệu ngoài
ADDRESS BUS
DATA BUS
U5
U10
U9
A8
A9
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
21
22
23
24
25
26
27
28
39
38
37
36
35
34
33
32
2
3
4
5
6
7
8
9
19
18
17
16
15
14
13
12
12
11
10
9
8
7
13
P2.0/A8
P2.1/A9
P0.0/AD0
P0.1/AD1
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
I/O0
I/O1
I/O2
I/O3
I/O4
I/O5
I/O6
I/O7
14
15
17
18
19
20
21
A10
A11
A12
A13
A14
A15
P2.2/A10 P0.2/AD2
P2.3/A11 P0.3/AD3
P2.4/A12 P0.4/AD4
P2.5/A13 P0.5/AD5
P2.6/A14 P0.6/AD6
P2.7/A15 P0.7/AD7
6
5
A8
A9
27
26
23
25
4
28
3
A8
A9
10
11
12
13
14
15
16
17
1
2
3
4
5
6
7
8
11
1
P3.0/RXD
P3.1/TXD
P3.2/INT0
P3.3/INT1
P3.4/T0
P3.5/T1
P3.6/WR
P3.7/RD
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
LE
OE
A10
A11
A12
A13
A14
A15
A10
A11
A12
A13
A14
A15
74HC573
31
24
29
22
30
OE
30
29
19
18
ALE/PROG
PSEN
XTAL1
XTAL2
WE
CE1
CE2
31
9
U11A
EA/VPP
RST
1
2
RAM 62512
3
AT89C51
7408
Hình 1.10 – Giao tiếp bộ nhớ chương trình và dữ liệu ngoài dùng chung
Tải về để xem bản đầy đủ
194 trang
22080
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Vi điều khiển - Phạm Hùng Kim Khánh", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_vi_dieu_khien_pham_hung_kim_khanh.pdf
