Bài giảng Vi điều khiển - Chương 1: Giới thiệu họ Vi điều khiển 8051

Nội dung text: Bài giảng Vi điều khiển - Chương 1: Giới thiệu họ Vi điều khiển 8051

1. Giớithiệu họ Vi điềukhiển 8051 Microcontroller Chapter 1 Ngo Nhu Khoa Department of Computer Engineering DCE ThaiNguyen University of Technology
2. 1.Hệ mạch vi điềukhiển8051 10/1/2005 2 DCE
3. 2. Giớithiệuvề 8051 z 8 bit Micro -Controller z Vi xử lý và các thiết bị ngoạivi z IO Ports (P0, P1, P2, P3) z Cổng nốitiếp z Bộđiềukhiển ngắt z Bộ nhớ dữ liệuRAM z Bộ nhớ mã lệnh và dữ liệu ROM/Flash z Các bộđịnh thời/ bộđếm (T0 và T1) z More (vendor dependant) z Low-cost 10/1/2005 3 DCE
4. 3. Họ vi điềukhiển 8051 z Phiên bảnsớm nhấtvàphổ biến nhấtcủabộ vi điều khiển là Intel MCS-51 đượcgiớithiệuvàonăm 1981. z Các tính năng chung: – 8-bit processor – 4 cổng I/O, mỗicổng có độ rộng 8bits – Tối đa 64K ROM nội (thường sử dụng 0k đến 4k) – Tối đa 64K bộ nhớ dữ liệu ngoài – Tối đa 64K bộ nhớ mã lệnh ngoài – 2bộđịnh thời, 1 cổng nốitiếp – 128 bytes RAM nội – Hoạt động ở nhiềutốc độ khác nhau, khoảng 12MHz z Các dòng khác nhau có thể khác nhau về bộ nhớ nội, số bộ định thời, 10/1/2005 4 DCE
5. 4. Mộtsố dòng 8051 (8051 clones) z 8031 – No on-chip ROM z 8751 – With on-chip EPROM z 8052 – 8051 with 128 bytes extra RAM, extra 16 bit timer, additional SFRs to use the timer z Atmel AT89C51 – With on-chip Flash ROM z Dallas Semiconductor DS5000 – On-chip NV-RAM and In system programmable via serial-port z Philips Corp. z 8051 cores from FPGA vendors – Xilinx, Altera, etc z 8051 with programmable logic – Triscend etc 10/1/2005 5 DCE
6. 5. Kiến trúc của 8051 10/1/2005 6 DCE
7. 6. Các chân ra của 8051 z Power - Vcc, Vss z Reset - RST z Crystal - XTAL[1,2] z I/O Port z P0[7;0], P1[7:0], P2[7:0], P3 z P3 is shared with control lines z Serial I/O RxD, TxD, z external interrupts INT0, INT1 z Counter control T0, T1 10/1/2005 7 DCE
8. 6.1. Giao tiếpvớithiếtbị ngoài z EA - External Access (nốimức thấpkhisử dụng bộ nhớ ngoài) z ALE - Address Latch Enable z PSEN – Program Store Enable z WR – Write Enable z RD – Read Enable z P0 và P2 đượcsử dụng là bus địachỉ và bus dữ liệu: – P0 sử dụng cho 8 bit thấpcủa bus địachỉ và dùng làm bus dữ liệu – Sử dụng cơ chế dồnBus z A[15:0] – Address bus z AD[7:0] – Data Bus 10/1/2005 8 DCE
9. 6.2. Tạoxungđồng hồ cho 8051 z 8051 có 1 bộ dao động nội z Cầnphảicóthêm1 bộ dao động thạch anh ngoài z Sơđồkếtnốichuẩnnhư hình vẽ z Bộ dao động thạch anh quyết định tầnsố làm việccủa 8051 10/1/2005 9 DCE
10. 6.3. Mạch tạotínhiệu Reset z Chân vào RESET đượckích hoạt ở mứccao z Khi RESET đượclập ở mức cao, 8051 sẽđược đặttrở lại ở chếđộbắt đầubật nguồn (power on state) z Tín hiệu Reset đượctạora khi bắt đầubậtnguồn z Bấm phím PB sẽ tạo nên tín hiệuRST z Tín hiệuRST phải đượcgiữ ở mứccaoở khoảng thời gian tốithiểulà2 chukỳ máy 10/1/2005 10 DCE
11. 6.4. Tách Bus địachỉ của 8051 z ALE–Address Latch Enable z 8051 điềukhiển nó ở mức cao khi tín hiệu địachỉđã hữu hiệu trên các chân AD[7,0] z ALE đượcsử dụng như là tín hiệu “Enable” cho mạch chốt ngoài (74LS573 hoặc 74LS373) z P0 và P2 không thể truy xuấtnhư là các cổng vào ra khi kếtnốivớibộ nhớ ngoài 10/1/2005 11 DCE
12. 7. Các hệ thống nhúng z Các hệ thống số mà chỉ thựchiệnmộtnhiệmvụ chuyên biệt z Tính hiệuquả z Hệ thống sử dụng vi điềukhiển + phầnmềm z Phầnmềm nhúng – Mã lệnh nhỏ (kb thay vì Mb) – Thường sử dụng ngôn ngữ Assembly – Có thể sử dụng các ngôn ngữ lậptrìnhbậc cao, khi đócần có các công cụ biên dịch, bộ gỡ rối đặcbiệt 10/1/2005 12 DCE
13. 8. Hệđếm16 z 1000 1010 0011 1111b = 8A3FH z Các phép tính số học trên hệ 16 được ứng dụng để tính toán các địachỉ trong các lệnh nhảy z Phép cộng hệ 16 – Tương tự như phép cộng hệ 10, vớigiátrị nhớ 1 khi tổng 2 chữ số bằng 16 z Phép trừ hệ 16 – Nếu số trừ nhỏ hơnsố bị trừ thì thựchiệnnhư phép trừ thông thường – Ngượclại, hoán đổi các toán hạng, sau đótìmsố bù 2 củakết quả. 10/1/2005 13 DCE
14. 9. Các mạch logic z Các cổng logic – Inverter, AND, OR, XOR, NAND, NOR, Tri-state buffer z Các mạch giải mã - Decoders – Đượcsử dụng để giảimãđịachỉ z Các phầntử dãy - Sequential elements – Đượcsử dụng cho việc tách các tín hiệu địachỉ/dữ liệu, các bộ chốt, – Flip-flops, các bộ chốt – Các bộ trigơ tác động cạnh và tác động mức z Các phầntử rờirạc – TTL devices (74xxx series), CMOS devices (CD4000, 74C etc) – Các thiếtbị tuyến tính (khuếch đại(Op-amps), ổn áp (regulators), vv) 10/1/2005 14 DCE
15. 9. Các mạch logic 10/1/2005 15 DCE
16. 9. Các mạch logic_ D Flip-Flop D Flip-flop with Rising-edge Trigger: Q+ = D 10/1/2005 16 DCE
17. 9. Các mạch logic_ J-K Flip-Flop Clocked J-K Flip-flop: Q+ = JQ' + K'Q 10/1/2005 17 DCE
18. 9. Các mạch logic_ T Flip-flop Clocked T Flip-flop: Q+ =QT' + Q'T = Q ⊕ T 10/1/2005 18 DCE
19. 9. Các mạch logic _ S-R Latch S-R Latch: Q+ =S + R'Q 10/1/2005 19 DCE
20. 9. Các mạch logic_ D Latch Transparent D Latch 10/1/2005 20 DCE
21. 9. Các mạch logic_giải mã, phân kênh z Decoder – Address generation z Latch - Bus Demuxing 10/1/2005 21 DCE
22. 10. Các hệ thống số z Controller and Data path – Controller controls the datapath at specific control points in the datapath – Controllers are Finite State Machines (FSM) z Controllers can be designed up from scratch or use a Microprocessor / Microcontroller z Microprocessor based digital system controller design is essentially creating the software z Microprocessors can also do some of the datapath’s functions – ALU units, IO units, special units for comm, dsp, etc 10/1/2005 22 DCE
23. 10. Các hệ thống số z Controller and Datapath Illustration 10/1/2005 23 DCE
24. 10. Các hệ thống số 10/1/2005 24 DCE
25. 10. Các hệ thống số z System 87C52 at 22 MHz, 50 IO lines, LCD interface, 32K RAM, 30K Flash. z Paulmon2 monitor, two serial ports, 8 LEDs z Hardware prototyping area AS31 assembler, SDCC C compiler z Source code available for monitor z Complete Schematic available z Download code from host PC using serial cable z Onboard Monitor 10/1/2005 25 DCE
26. Project Ideas z Control Apps – Heat / Water / Remote / control (PID control) z Utility Apps – PDA, Calculator, Scoring machines, Alarm clocks etc z Wireless / RF / Infra Red – Paging, Remote, surveillance etc z Security Systems – Home / car / lunch bag / blah blah alarm system z Console Systems (LCD, TV, VGA) – Games, Terminals z Laser, LED – Psychedelic lights z Robots – Motion control, vision, flight control etc 10/1/2005 26 DCE