›
›

Luận văn Nghiên cứu xây dựng hệ thống bảng thông tin điện tử

pdf 73 trang phuongnguyen 2590
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Nghiên cứu xây dựng hệ thống bảng thông tin điện tử", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfluan_van_nghien_cuu_xay_dung_he_thong_bang_thong_tin_dien_tu.pdf

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu xây dựng hệ thống bảng thông tin điện tử

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG Luận văn Nghiên cứu xây dựng hệ thống bảng thông tin điện tử
  2. MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 Chƣơng I: TỔNG QUAN CÁC PHƢƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN 2 1.1.ĐẶT VẤN ĐỀ 2 1.2 ĐIỀU KHIỂN QUÉT 2 1.2.1. Sơ đồ khối: 2 1.2.2. Nguyên lý hiển thị: 2 1.2.3. Ƣu điểm và nhƣợc điểm: 3 1.3.ĐIỀU KHIỂN ĐIỂM 3 1.3.1 Sơ đồ khối: 3 1.3.2 Nguyên lý hiển thị: 4 1. 3.3 Ƣu điểm và nhƣợc điểm: 4 1.4. XÂY DỰNG PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU 4 Chƣơng II :THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN CỨNG CỦA BẢNG THÔNG TIN ĐIỆN TỬ 5 2.1. GIỚI THIỆU LINH KIỆN 5 2.1.1. Khảo sát họ vi điều khiển 8051: 5 2.1.1.1. Cấu trúc bên trong của 8051: 6 2.1.1.2. Chức năng các chân vi điều khiển: 7 2.1.1.3. Các thanh ghi đặc biệt: 10 2.1.1.4. Khối tạo thời gian và bộ đếm (Timer/Counter) 18 2.1.1.5. Cơ chế ngắt trong On-chip 8051: 22 2.1.1.6. Bảo vệ chƣơng trình. 27 2.1.1.7. Tập lệnh của họ VĐK 8051 27 2.1.2. IC 74HC595 54 2.1.2.1. Mô tả chung 54 2.1.2.2. Sơ đồ chân của IC 74HC595: 55
  3. 2.1.2.3. Bảng hoạt động của IC 74HC595: 55 2.1.2.4. Sơ đồ hoạt động: 56 2.1.2.5. Sơ đồ logic của IC 74HC595: 57 2.1.2.6. Nguyên tắc hoạt động: 58 2.1.3. IC 74HC573 58 2.1.3.1. Mô tả chung: 58 2.1.3.2. Sơ đồ chân: 58 2.1.3.3. Bảng hoạt động của IC 74HC573: 59 2.2 THIẾT KẾ MẠCH MASTER 59 2.2.1 Thiết kế mạch hoạt động cho 89c55: 59 2.2.2. Khối xuất dữ liệu hàng: 59 2.2.3. Khối ghi dịch và khối hiển thị: 61 2.3. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH MASTER 62 2.4. SƠ ĐỒ MẠCH IN MẠCH MASTER 63 2.5 SƠ ĐỒ MẠCH IN MODUL 64 Chƣơng III : CHƢƠNG TRÌNH PHẦN MỀM 65 3.1. LƢU ĐỒ THUẬT TOÁN 65 3.2. CHƢƠNG TRÌNH PHẦN MỀM 66 KẾT LUẬN 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70
  4. LỜI NÓI ĐẦU Kỹ thuật vi điều khiển với tốc độ phát triển nhanh đã và đang mang đến những thay đổi to lớn trong khoa học và công nghệ cũng nhƣ trong đời sống hàng ngày. Ngày nay, các thiết bị máy móc ngày càng trở nên thông minh hơn, các công việc đƣợc thực hiện với hiệu quả cao hơn, đó cũng là nhờ vi điều khiển. Kỹ thuật vi điều khiển là kỹ thuật của tƣơng lai, là chìa khóa đi vào công nghệ hiện đại. Đối với sinh viên chuyên nghành điện tự động công nghiệp, đây là một lĩnh vực hƣa hẹn và mở ra nhiều triển vọng. Với tính ƣu việt của vi điều khiển, em thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xây dựng hệ thống bảng thông tin điện tử ”.Đề tài gồm những nội dung sau: Chƣơng 1: Tổng quan các phƣơng án điều khiển Chương 2: Thiết kế và thi công phần cứng của bảng thông tin điện tử Chƣơng 3: Thiết kế chƣơng trình phần mềm Những kiến thức học đƣợc cộng thêm hiểu biết từ các tài liệu tham khảo,tuy có thể hoàn thành cuốn đồ án này nhƣng không thể tránh khỏi nhiều thiếu sót mong các thầy cô giáo khi xem cuốn đồ án này có thể thông cảm. Để hoàn thành cuốn đồ án này, em đã nhận đƣợc sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hƣớng dẫn và sự giúp đỡ nhiệt tình của bạn bè. Cuối cùng em xin cảm ơn thầy giáo hƣớng dẫn Th.s Nguyễn Trọng Thắng và các thầy cô giáo đã dạy cho em những kiến thức cơ bản để em có thể hoàn thành cuốn đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện Lê Minh Hòa 1
  5. Chƣơng 1: TỔNG QUAN CÁC PHƢƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN 1.1.ĐẶT VẤN ĐỀ: Trong thời đại hiện nay có rất nhiều hình thức thông tin quảng cáo.Một trong số những hình thức có hiệu quả nhất và đang đƣợc sử dụng rộng rãi đó là thông tin quảng cáo bằng bảng điện tử.Để thực hiện điều này ngƣời ta dùng ma trận led. Để điều khiển các ma trận led, ta có 2 phƣơng án: Điều khiển quét và điều khiển điểm. 1.2 ĐIỀU KHIỂN QUÉT: 1.2.1. Sơ đồ khối: Với phƣơng án điều khiển quét thì một bảng quảng cáo điện tử thông thƣờng gồm có bốn khối chính: Khối điều khiển,khối quét cột,khối xuất dữ liệu và khối hiển thị Khối quét cột Khối điều Khối hiển thị khiển (các ma trận led) (c¸c ma trËn led) Khối xuất dữ liệu hàng 1.2.2. Nguyên lý hiển thị: Để hiển thị thông tin lên bảng quảng cáo trong một thời gian nhất định(đủ lâu để mắt ngƣời có thể lƣu giữ hình ảnh)thì thực chất ta sẽ làm cho 2
  6. các cột của bảng điện tử sáng lên trong 1 thời điểm nhỏ(quét cột).Tại một thời điểm đó,dữ liệu sẽ xuất phát từ vi điều khiển qua 2 con đƣờng.Đƣờng thứ nhất chứa thông tin về một cột cụ thể nào đó sẽ đƣợc phát sáng,qua khối quét cột làm cho cột đó phát sáng còn các cột còn lại sẽ tắt.Đƣờng thứ 2 mang dữ liệu sẽ đƣợc phát sáng tại cột đó thông qua khối xuất dữ liệu hàng.Tất cả các thông tin đó tập trung tại bảng ma trận led và nó sẽ hiển thị thông tin trên một cột mà ta mong muốn.Các cột liên tục luân phiên phát sáng với tần số cao nhờ sự lƣu ảnh của mắt mà ta thấy đƣợc các thông tin trên bảng điện tử một cách liên tục ,không bị chớp tắt 1.2.3. Ƣu điểm và nhƣợc điểm: a. Ƣu điểm: - Do trong mỗi thời điểm chỉ có một cột sáng nên phƣơng án quét tiết kiệm điện - Xây dựng phần cứng dễ dàng - Chi phí giá thành sản xuất rẻ b. Nhƣợc điểm: - Tuy rằng tiết kiệm điện năng nhƣng phƣơng án quét cho ta độ sáng của bảng điện tử khi đặt ngoài trời không đƣợc tốt nên ít sử dụng . -Với những bảng có kích thƣớc lớn xáy ra hiện tƣợng rò dòng(có những thông tin sáng lờ mờ không mong muốn xuất hiện trên bảng điện tử)do sự không đồng bộ giữa khối xuất dữ liệu và khối quét cột 1.3. ĐIỀU KHIỂN ĐIỂM 1.3.1 Sơ đồ khối: Điều khiển điểm _ với tên gọi này ta có thể hiểu đây là phƣơng án điều khiển từng con led trên bảng điển tử.Phƣơng án này bao gồm những khối sau:Khối điều khiển,khối xuất dữ liệu hàng,khối ghi dịch,chốt dữ liệu và khối hiển thị 3
  7. Khối ghi dịch, Khối hiển thị chốt dữ liệu (các ma trận led) Khối điều khiển Khối xuất dữ liệu hàng 1.3.2 Nguyên lý hiển thị: Tại thời điểm ban đầu ,khối xuất dữ liệu nhận dữ liệu từ khối điều khiển đƣa đến khối ghi dịch.Đây là dữ liệu của một cột.Khối ghi dịch nhận dữ liệu và lƣu dữ liệu này lại.Lúc này khối điều khiển phát xung đến khối ghi dịch,cho phép khối ghi dịch này đƣa dữ liệu ra led.Việc điều khiển cứ tuần tự nhƣ vậy. 1. 3.3 Ƣu điểm và nhƣợc điểm: a. Ƣu điểm: - Do điều khiển từng led nên phƣơng án điều khiển điểm mang lại cho ta độ sáng tối đa của led - Không xảy ra hiện tƣợng rò dòng - Kích thƣớc của bảng điện tủ vô hạn b. Nhƣợc điểm: - Tiêu thụ điện năng nhiều - Phần cứng phức tạp 1.4. XÂY DỰNG PHƢƠNG ÁN TỐI ƢU Ta nhận thấy rằng điều khiển điểm có tính năng ƣu việt hơn so với điều khiển quét.nó thể hiện sự vƣợt trội về ánh sáng,mỹ thuật .Mặc dù vẫn có những nhƣợc điểm nhƣng chúng ta vẫn có thể hạn chế nếu xây dựng đƣợc phần cứng tối ƣu.Trên cơ sở đó,em tìm hiểu và thiết kế sản phẩm là bảng thông tin điện tủ dùng phƣơng pháp điều khiển điểm 4
  8. Chƣơng 2 : THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN CỨNG CỦA BẢNG THÔNG TIN ĐIỆN TỬ 2.1. GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN 2.1.1. Khảo sát họ vi điều khiển 8051: IC vi điều khiển 8051 thuộc họ MCS51 có đặc điểm sau: - 4kb ROM(đƣợc lập trình bởi nhà sản xuất chỉ có ở 8051) - 128 byte Ram - 4 port I/O 8 bit - 2 bộ định thời 16 bit - Giao tiếp nối tiếp - 64 kb không gian bộ nhớ chƣơng trình mở rộng - 64 kb không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng - 1 bộ xử lí luận lí (thao tác trên các bit đơn) - 210 bit nhận địa chỉ hóa - bộ nhân / chia 4μs 5
  9. 2.1.1.1. Cấu trúc bên trong của 8051: Hình 2.1 : Sơ đồ khối 8051 Phần chính của vi điều khiển 8051 là bộ xử lí trung tâm(CPU:central processing unit) bao gồm : - Thanh ghi tích lũy A - Thanh ghi tích lũy phụ B,dùng cho phép nhân và chia - Đơn vị logic học ( ALU : Arithmetic Logical Unit ) - Từ trạng thái chƣơng trình ( PSW :Program Status Word ) - Bốn băng thanh ghi - Con trỏ ngăn xếp - Ngoài ra còn có bộ nhớ chƣơng trình ,bộ giải mã lệnh, bộ điều khiển thời gian và logic Đơn vị xử lí trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ giao động ,ngoài ra còn có khả năng đƣa một tín hiệu giữ nhịp từ bên ngoài. Chƣơng trình dang chạy có thể cho dừng lại nhờ một khối điều khiển ngắt ở bên trong .Các nguồn ngắt có thể là : các biến cố ở bên ngoài ,sự tràn bộ đếm định thời hoặc cũng có thể là giao diện nối tiếp. 6
  10. Hai bộ định thời 16 bit hoạt động nhƣ 1 bộ đếm. Các cổng (port0,port1,port2,port3 ). Sử dụng vào mục đích điểu khiển. Ở cổng 3 có thêm các đƣờng dẫn điều khiển dùng để tra đổi với một bộ nhớ bên ngoài, hoặc để đấu nối giao diện nối tiếp, cũng nhƣ các đƣờng ngắt dẫn ở bên ngoài Giao diện nối tiếp có chứa một bộ truyền và một bộ nhận không đồng bộ,làm việc độc lập với nhau.Tốc độ truyền qua cổng nối tiếp có thể đặt trong dải rộng và đƣợc ấn định bằng một bộ định thời. Trong vi điều khiển 8051 có 2 thành phần quan trọng khác đó là bộ nhớ và các thanh ghi: Bộ nhớ gồm có bộ nhớ ram và bộ nhớ rom(chỉ có ở 8031) dùng để lƣu trữ dữ liệu và mã lệnh. Các thanh ghi sử dụng để lƣu trữ thông tin trong quá trình xử lí .Khi CPU lam việc nó lam thay đổi nội dung của các thanh ghi. 2.1.1.2. Chức năng các chân vi điều khiển: a.port0: là port có chức năng ở trên chân từ 32 đến 39 trong các thiết kế cỡ nhỏ (không dùng bộ nhớ mở rộng) có 2 chức năng nhu các đƣờng I/O.Đối với các thiết kế cỡ lớn (với bộ nhớ mở rộng ) nó đƣợc kết hợp kênh giữa các bus. 7
  11. b.port1: port1 là một port I/O trên các chân 1 – 8.các chân đƣợc kí hiệu p1.0,p1.1,p1.2 có thể dùng cho các thiết bị ngoài nếu cần.Port1 không có chức năng khác, vì vậy chúng ta chỉ đƣợc dùng trong giao tiếp với các thiết bị ngoài . c.port2: port2 là một port công cụ kép trên các chân 21 – 28 đƣợc dùng nhƣ các đƣờng xuất nhập hoặc byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết kế dùng bộ nhớ mở rộng. d.port3: port3 là một port công cụ kép trên các chân 10 -17.các chân của port này có nhiều chức năng , các công cụ chuyển đổi có liên hệ với các tính đặc biệt của 8051 nhƣ ở bảng sau: e.Psen ( program store enable): 8052 có 4 tín hiệu điều khiển PSEN là tín hiệu ra trên chân 29.Nó là tín hiệu điều khiển để cho phép bộ nhớ chƣơng trình mở rộng và thƣờng đƣợc nối đến chân OE ( output enable ) của 1 EPROM để cho phép đọc các byte mã lệnh. PSEN sẽ ở mức thấp trong thời gian lấy lệnh.Các mã nhị phân của chƣơng trình đƣợc đọc từ EPROM qua bus và đƣợc chốt vào thanh ghi lệnh của 8051 để giải mã lệnh.Khi thi hành chƣơng trình trong ROM nội (8051) PSEN sẽ ở mức thụ động (mức cao). 8
  12. f.ALE ( Address latch Enable ): Tín hiệu ra ALE trên chân 30 tƣơng tự với các thiết bị làm việc với các xử lí 8585, 8088 ,8086 , 8051 dùng ALE một cách tƣơng tự cho làm việc giải các kênh bus địa chỉ và dữ liệu khi port0 đƣợc dùng trong chế độ chuyển đổi của nó : Vừa là bus dữ liệu vừa là bus thấp của địa chỉ, ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một thanh ghi bên ngoài trong nửa đầu của chu kỳ bộ nhớ.Sau đó các đƣờng port 0 dùng để xuất nhập dữ liệu trong nửa sau chu kỳ của bộ nhớ. Các xung tín hệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chíp và có thể đƣợc dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống.nếu xung trên 8051 là 12MHz thì ALE có tần số 2MHz.Chỉ ngoại trừ khi thi hành lệnh MOVX, 1 xung ALE sẽ bị mất.Chân này cũng đƣợc làm ngõ vào cho xung lập trình cho EPROM trong 8051. g.EA ( External Access ): Tín hiệu vào EA trên chân 31 thƣờng đƣợc mắc lên mức cao ( +5v) hoặc mức thấp ( GND) .Nếu ở mức cao ,8051 thi hành chƣơng trình từ ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp ( 4k) .Nếu ở mức thấp, chƣơng trình chỉ đƣợc thi hành từ bộ nhớ mở rộng.Nếu EA đƣợc nối mức thấp bộ nhớ bên trong,chƣơng trình 8051 sẽ bị cấm và chƣơng trình thi hành từ EPROM mở rộng. Ngƣời ta còn dùng chân EA làm chân cấp điện áp 12V khi lập trình cho EPROM trong 8051. h.RST (Reset): Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của 8051. Khi tín hiệu này đƣợc đƣa lên mức cao ( trong ít nhất 2 chu kỳ máy ) ,các thanh ghi trong 8051 đƣợc tải những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống. i.Các ngõ vào bộ dao động trên chip : 8051 có 1 bộ dao động trên chip.Nó thƣờng đƣợc nối với thạch anh giữa 2 chân 18 và 19.Các tụ giữa cũng cần thiết kế nhƣ đã vẽ.Tần số thạch anh thông thƣờng là 12MHz. 9
  13. j.Các chân nguồn : Vcc: Cung cấp dƣơng nguồn cho On-chip (+ 5V). GND: nối mát. 2.1.1.3. Các thanh ghi đặc biệt: SFR đảm nhiệm các chức năng khác nhau trong On-chip. Chúng nằm ở RAM bên trong On-chip, chiếm vùng không gian nhớ 128 Byte đƣợc định địa chỉ từ 80h đến FFh. Cấu trúc của SFR bao gồm các chức năng thể hiện ở bảng 2.3 và bảng 2.4. 10
  14. Bảng 2.3. Chức năng riêng của từng thanh ghi trong SFR Thanh Nội dung ghi MSB LSB IE EA - ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 IP - - PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0 PSW CY AC FO RS1 RS0 OV - P TMOD GATE C/(/T) M1 M0 GATE C/(/T) M1 M0 TCON TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 SCON SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI PCON SMOD - - - GF1 GF0 PD IDL P1 T2 T2EX /SS MOSI MISO SCK P3 RXD TXD /INT0 /INT1 T0 T1 /WR /RD Bảng 2.4. Địa chỉ, ý nghĩa và giá trị của các SFR sau khi Reset Symbol Name Address Reset Values * ACC Thanh ghi tích luỹ 0E0h 00000000b * B Thanh ghi B 0F0h 00000000b * PSW Từ trạng thái chƣơng trình 0D0h 00000000b SP Con trỏ ngăn xếp 81h 00000111b DP0L Byte cao của con trỏ dữ liệu 0 82h 00000000b DP0H Byte thấp của con trỏ dữ liệu 0 83h 00000000b * P0 Cổng 0 80h 11111111b * P1 Cổng 1 90h 11111111b * P2 Cổng 2 0A0h 11111111b * P3 Cổng 3 0B0h 11111111b * IP TG điều khiển ngắt ƣu tiên 0B8h xxx00000b * IE TG điều khiển cho phép ngắt 0A8h 0xx00000b TMOD Điều khiển kiểu Timer/Counter 89h 00000000b * TCON TG điều khiển Timer/Counter 88h 00000000b 11
  15. TH0 Byte cao của Timer/Counter 0 8Ch 00000000b TL0 Byte thấp của Timer/Counter 0 8Ah 00000000b TH1 Byte cao của Timer/Counter 1 8Dh 00000000b TL1 Byte thấp của Timer/Counter 1 8Bh 00000000b * SCON Serial Control 98h 00000000b SBUF Serial Data Buffer 99h indeterminate PCON Power Control 87h 0xxx0000b * : có thể định địa chỉ bit, x: không định nghĩa 2.1.1.3.1. Thanh ghi ACC: là thanh ghi tích luỹ, dùng để lƣu trữ các toán hạng và kết quả của phép tính. Thanh ghi ACC dài 8 bits. Trong các tập lệnh của On-chip, nó thƣờng đƣợc quy ƣớc đơn giản là A. 2.1.1.3.2. Thanh ghi B : Thanh ghi này đƣợc dùng khi thực hiện các phép toán nhân và chia. Đối với các lệnh khác, nó có thể xem nhƣ là thanh ghi đệm tạm thời. Thanh ghi B dài 8 bits. Nó thƣờng đƣợc dùng chung với thanh ghi A trong các phép toán nhân hoặc chia. 2.1.1.3.3. Thanh ghi SP: Thanh ghi con trỏ ngăn xếp dài 8 bit. SP chứa địa chỉ của dữ liệu hiện đang ở đỉnh của ngăn xếp. Giá trị của nó đƣợc tự động tăng lên khi thực hiện lệnh PUSH trƣớc khi dữ liệu đƣợc lƣu trữ trong ngăn xếp. SP sẽ tự động giảm xuống khi thực hiện lệnh POP. Ngăn xếp có thể đặt ở bất cứ nơi nào trong RAM on-chip, nhƣng sau khi khởi động lại hệ thống thì con trỏ ngăn xếp mặc định sẽ trỏ tới địa chỉ khởi đầu là 07h, vì vậy ngăn xếp sẽ bắt đầu từ địa chỉ 08h. Ta cũng có thể định con trỏ ngăn xếp tại địa chỉ mong muốn bằng các lệnh di chuyển dữ liệu thông qua định địa chỉ tức thời. 2.1.1.3.4. Thanh ghi DPTR: Thanh ghi con trỏ dữ liệu (16 bit) bao gồm 1 thanh ghi byte cao (DPH - 8bit) và 1 thanh ghi byte thấp (DPL - 8bit). DPTR có thể đƣợc dùng nhƣ thanh ghi 16 bit hoặc 2 thanh ghi 8 bit độc lập. Thanh ghi này đƣợc dùng để truy cập RAM ngoài. 12
  16. 2.1.1.3.5. Ports 0 to 3: P0, P1, P2, P3 là các chốt của các cổng 0, 1, 2, 3 tƣơng ứng. Mỗi chốt gồm 8 bit. Khi ghi mức logic 1 vào một bit của chốt, thì chân ra tƣơng ứng của cổng ở mức logic cao. Còn khi ghi mức logic 0 vào mỗi bit của chốt thì chân ra tƣơng ứng của cổng ở mức logic thấp. Khi các cổng đảm nhiệm chức năng nhƣ các đầu vào thì trạng thái bên ngoài của các chân cổng sẽ đƣợc giữ ở bit chốt tƣơng ứng. Tất cả 4 cổng của on-chip đều là cổng I/O hai chiều, mỗi cổng đều có 8 chân ra, bên trong mỗi chốt bit có bộ “Pullup-tăng cƣờng” do đó nâng cao khả năng nối ghép của cổng với tải (có thể giao tiếp với 4 đến 8 tải loại TTL). 2.1.1.3.6. Thanh ghi SBUF: Đệm dữ liệu nối tiếp gồm 2 thanh ghi riêng biệt, một thanh ghi đệm phát và một thanh ghi đệm thu. Khi dữ liệu đƣợc chuyển tới SBUF, nó sẽ đi vào bộ đệm phát, và đƣợc giữ ở đấy để chế biến thành dạng truyền tin nối tiếp. Khi dữ liệu đƣợc truyền đi từ SBUF, nó sẽ đi ra từ bộ đệm thu. 2.1.1.3.7. Các Thanh ghi Timer: Các đôi thanh ghi (TH0, TL0), (TH1, TL1) là các thanh ghi đếm 16 bit tƣơng ứng với các bộ Timer/Counter 0 và 1. 2.1.1.3.8. Các thanh ghi điều khiển: Các thanh ghi chức năng đặc biệt: IP, IE, TMOD, TCON, SCON, và PCON bao gồm các bit trạng thái và điều khiển đối với hệ thống ngắt, các bộ Timer/Counter và cổng nối tiếp. Chúng sẽ đƣợc mô tả ở phần sau. 2.1.1.3.9. Thanh ghi PSW: Từ trạng thái chƣơng trình dùng để chứa thông tin về trạng thái chƣơng trình. PSW có độ dài 8 bit, mỗi bit đảm nhiệm một chức năng cụ thể. Thanh ghi này cho phép truy cập ở dạng mức bit. * CY: Cờ nhớ. Trong các phép toán số học, nếu có nhớ từ phép cộng bit 7 hoặc có số mƣợn mang đến bit 7 thì CY đƣợc đặt bằng 1. * AC: Cờ nhớ phụ (Đối với mã BCD). Khi cộng các giá trị BCD, nếu có một số nhớ đƣợc tạo ra từ bit 3 chuyển sang bit 4 thì AC đƣợc đặt bằng 1. 13
  17. Khi giá trị đƣợc cộng là BCD, lệnh cộng phải đƣợc thực hiện tiếp theo bởi lệnh DA A (hiệu chỉnh thập phân thanh chứa A) để đƣa các kết quả lớn hơn 9 về giá trị đúng. * F0: Cờ 0 (Có hiệu lực với các mục đích chung của ngƣời sử dụng) * RS1: Bit 1 điều khiển chọn băng thanh ghi. * RS0: Bit 0 điều khiển chọn băng thanh ghi. Lƣu ý: RS0, RS1 đƣợc đặt/xoá bằng phần mềm để xác định băng thanh ghi đang hoạt động (Chọn băng thanh ghi bằng cách đặt trạng thái cho 2 bit này) Bảng 2.5. Chọn băng thanh ghi RS1 RS0 Bank 0 0 0 Bank 1 0 1 Bank 2 1 0 Bank 3 1 1 * OV: Cờ tràn. Khi thực hiện các phép toán cộng hoặc trừ mà xuất hiện một tràn số học, thì OV đƣợc đặt bằng 1. Khi các số có dấu đƣợc cộng hoặc đƣợc trừ, phần mềm có thể kiểm tra OV để xác định xem kết quả có nằm trong tầm hay không. Với phép cộng các số không dấu, OV đƣợc bỏ qua. Kết quả lớn hơn +128 hoặc nhỏ hơn -127 sẽ đặt OV=1. * P: Cờ chẵn lẻ. Đƣợc tự động đặt/ xoá bằng phần cứng trong mỗi chu trình lệnh để chỉ thị số chẵn hay lẻ của bit 1 trong thanh ghi tích luỹ. Số các bit 1 trong A cộng với bit P luôn luôn là số chẵn. 2.1.1.3.10. Thanh ghi PCON: Thanh ghi điều khiển nguồn. * SMOD: Bit tạo tốc độ Baud gấp đôi. Nếu Timer 1 đƣợc sử dụng để tạo tốc độ baud và SMOD=1, thì tốc độ Baud đƣợc tăng lên gấp đôi khi cổng truyền tin nối tiếp đƣợc dùng bởi các kiểu 1, 2 hoặc 3. * GF0, GF1: Cờ dùng cho các mục đích chung (đa mục đích). 14
  18. * PD: bit nguồn giảm. Đặt bit này ở mức tích cực để vận hành chế độ nguồn giảm trong AT89C51. Chỉ có thể ra khỏi chế độ bằng Reset. * IDL: bit chọn chế độ nghỉ. Đặt bit này ở mức tích cực để vận hành kiểu Idle (Chế độ không làm việc) trong AT89C51. Lƣu ý: Nếu PD và IDL cùng đƣợc kích hoạt cùng 1 lúc ở mức tích cực, thì PD đƣợc ƣu tiên thực hiện trƣớc. Chỉ ra khỏi chế độ bằng 1 ngắt hoặc Reset lại hệ thống. 2.1.1.3.11. Thanh ghi IE: Thanh ghi cho phép ngắt * EA: Nếu EA=0, không cho phép bất cứ ngắt nào hoạt động. Nếu EA=1, mỗi nguồn ngắt riêng biệt đƣợc phép hoặc không đƣợc phép hoạt động bằng cách đặt hoặc xoá bit Enable của nó. bởi vì nó có thể đƣợc dùng ở các bộ AT89 trong tƣơng lai. * ET2: Bit cho phép hoặc không cho phép ngắt bộ Timer 2. * ES: Bit cho phép hoặc không cho phép ngắt cổng nối tiếp (SPI và UART). * ET1: Bit cho phép hoặc không cho phép ngắt tràn bộ Timer 1 * EX1: Bit cho phép hoặc không cho phép ngắt ngoài 1. * ET0: Bit cho phép hoặc không cho phép ngắt tràn bộ Timer 0 * EX0: Bit cho phép hoặc không cho phép ngắt ngoài 0. 2.1.1.3.12. Thanh ghi IP: Thanh ghi ƣu tiên ngắt. * PT2: Xác định mức ƣu tiên của ngắt Timer 2. * PS: Định nghĩa mức ƣu tiên của ngắt cổng nối tiếp. * PT1: Định nghĩa mức ƣu tiên của ngắt Timer 1. * PX1: Định nghĩa mức ƣu tiên của ngắt ngoàI 1. * PT0: Định nghĩa mức ƣu tiên của ngắt Timer 0. * PX0: Định nghĩa mức ƣu tiên của ngắt ngoàI 0. 2.1.1.3.13. Thanh ghi TCON : Thanh ghi điều khiển bộ Timer/Counter 15
  19. * TF1: Cờ tràn Timer 1. Đƣợc đặt bởi phần cứng khi bộ Timer 1 tràn. Đƣợc xoá bởi phần cứng khi bộ vi xử lý hƣớng tới chƣơng trình con phục vụ ngắt. * TR1: Bit điều khiển bộ Timer 1 hoạt động. Đƣợc đặt/xoá bởi phần mềm để điều khiển bộ Timer 1 ON/OFF * TF0: Cờ tràn Timer 0. Đƣợc đặt bởi phần cứng khi bộ Timer 0 tràn. Đƣợc xoá bởi phần cứng khi bộ vi xử lý hƣớng tới chƣơng trình con phục vụ ngắt. * TR0: Bit điều khiển bộ Timer 0 hoạt động. Đƣợc đặt/xoá bởi phần mềm để điều khiển bộ Timer 0 ON/OFF. * IE1: Cờ ngắt ngoài 1. Đƣợc đặt bởi phần cứng khi sƣờn xung của ngắt ngoài 1 đƣợc phát hiện. Đƣợc xoá bởi phần cứng khi ngắt đƣợc xử lý. * IT1: Bit điều khiển ngắt 1 để tạo ra ngắt ngoài. Đƣợc đặt/xoá bởi phần mềm. * IE0: Cờ ngắt ngoài 0. Đƣợc đặt bởi phần cứng khi sƣờn xung của ngắt ngoài 0 đƣợc phát hiện. Đƣợc xoá bởi phần cứng khi ngắt đƣợc xử lý. * IT0: Bit điều khiển ngắt 0 để tạo ra ngắt ngoài. Đƣợc đặt/xoá bởi phần mềm. 2.1.1.3.14. Thanh ghi TMOD: Thanh ghi điều khiển kiểu Timer/Counter * GATE: Khi TRx đƣợc thiết lập và GATE=1, bộ TIMER/COUTERx hoạt động chỉ khi chân INTx ở mức cao. Khi GATE=0, TIMER/COUNTERx sẽ hoạt động chỉ khi TRx=1. * C/(/T): Bit này cho phép chọn chức năng là Timer hay Counter. - Bit này đƣợc xoá để thực hiện chức năng Timer - Bit này đƣợc đặt để thực hiện chức năng Counter * M0, M1: Bit chọn Mode, để xác định trạng thái và kiểu Timer/Counter: 16
  20. - M1=0, M0=0: Chọn kiểu bộ Timer 13 bit. Trong đó THx dài 8 bit, còn TLx dài 5 bit. - M1=0, M0=1: Chọn kiểu bộ Timer 16 bit. THx và TLx dài 16 bit đƣợc ghép tầng. - M1=1, M0=0: 8 bit Auto reload. Các thanh ghi tự động nạp lại mỗi khi bị tràn. Khi bộ Timer bị tràn, THx dài 8 bit đƣợc giữ nguyên giá trị, còn giá trị nạp lại đƣợc đƣa vào TLx. - M1=1, M0=1: Kiểu phân chia bộ Timer. TL0 là 1 bộ Timer/Counter 8 bit, đƣợc điều khiển bằng các bit điều khiển bộ Timer 0, Còn TH0 chỉ là bộ Timer 8 bit, đƣợc điều khiển bằng các bit điều khiển Timer 1. - M1=1, M0=1: Timer/Counter 1 Stopped 2.1.1.3.15. Thanh ghi SCON: SCON là thanh ghi trạng thái và điều khiển cổng nối tiếp. Nó không những chứa các bit chọn chế độ, mà còn chứa bit dữ liệu thứ 9 dành cho việc truyền và nhận tin (TB8 và RB8) và chứa các bit ngắt cổng nối tiếp. * SM0, SM1: Là các bit cho phép chọn chế độ cho cổng truyền nối tiếp. Bảng 2.6. Chọn Mode trong SCON SM0 SM1 Mode Đặc điểm Tốc độ Baud 0 0 0 Thanh ghi dịch Fosc /12 0 1 1 8 bit UART Có thể thay đổi (đƣợc đặt bởi bộ Timer) 1 0 2 9 bit UART Fosc /64 hoặc Fosc /32 1 1 3 9 bit UART Có thể thay đổi (đƣợc đặt bởi bộ Timer) * SM2: Cho phép truyền tin đa xử lý, thể hiện ở Mode 2 và 3. ở chế độ 2 hoặc 3, nếu đặt SM2 = 1 thì RI sẽ không đƣợc kích hoạt nếu bit dữ liệu thứ 9 (RB8) nhận đƣợc giá trị bằng 0. ở Mode 1, nếu SM2=1 thì RI sẽ không đƣợc kích hoạt nếu bit dừng có hiệu lực đã không đƣợc nhận. ở chế độ 0, SM2 nên bằng 0 17
  21. * REN: Cho phép nhận nối tiếp. Đƣợc đặt hoặc xoá bởi phần mềm để cho phép hoặc không cho phép nhận. * TB8: Là bit dữ liệu thứ 9 mà sẽ đƣợc truyền ở Mode 2 và 3. Đƣợc đặt hoặc xoá bởi phần mềm. * RB8: Là bit dữ liệu thứ 9 đã đƣợc nhận ở Mode 2 và 3. Ở Mode 1, nếu SM2=0 thì RB8 là bit dừng đã đƣợc nhận. Ở Mode 0, RB8 không đƣợc sử dụng. * TI: Cờ ngắt truyền. Đƣợc đặt bởi phần cứng tại cuối thời điểm của bit thứ 8 trong Mode 0, hoặc đầu thời điểm của bit dừng trong các Mode khác. Ở bất kỳ quá trình truyền nối tiếp nào, nó cũng phải đƣợc xoá bằng phần mềm. * RI: Cờ ngắt nhận. Đƣợc đặt bởi phần cứng tại cuối thời điểm của bit thứ 8 trong Mode 0, hoặc ở giữa thời điểm của bit dừng trong các Mode khác. Ở bất kỳ quá trình nhận nối tiếp nào (trừ trƣờng hợp ngoại lệ, xem SM2), nó cũng phải đƣợc xoá bằng phần mềm. 2.1.1.4. Khối tạo thời gian và bộ đếm (Timer/Counter): On-chip AT89C51 có 2 thanh ghi Timer/Counter dài 16 bit, đó là: Timer 0 và Timer 1. Trong On-chip AT89C52, ngoài Timer 0 và Timer 1 nó còn có thêm bộ Timer 2. Cả 3 bộ Timer này đều có thể đƣợc điều khiển để thực hiện chức năng thời gian hay bộ đếm, thông qua thanh ghi TMOD. Khi thanh ghi Timer/Counter làm việc ở kiểu Timer, thì sau mỗi chu kỳ máy nội dung trong thanh ghi đƣợc gia tăng thêm 1 đơn vị. Vì vậy thanh ghi này đếm số chu kỳ máy. Một chu kỳ máy có 12 chu kỳ dao động, do đó tốc độ đếm của thanh ghi là 1/12 tần số dao động. Khi thanh ghi Timer/Counter làm việc ở kiểu Counter, xung nhịp bên ngoài đƣợc đƣa vào để đếm ở T0 hoặc T1. Nội dung thanh ghi đƣợc tăng lên khi có sự chuyển trạng thái từ 1 về 0 tại chân đầu vào ngoài T0 hoặc T1. Xung nhịp ở các đầu vào ngoài đƣợc lấy mẫu tại thời điểm S5P2 của mỗi chu kỳ máy. Khi quá trình lấy mẫu phát hiện ra mức cao ở 1 chu kỳ và mức thấp ở 18
  22. chu kỳ tiếp theo, thì bộ đếm đƣợc tăng lên. Giá trị mới của bộ đếm xuất hiện trong thanh ghi tại thời điểm S3P1 của chu kỳ máy sau khi sự chuyển trạng thái đã đƣợc phát hiện. Vì vậy để nội dung của thanh ghi tăng lên 1 đơn vị phải mất 2 chu kỳ máy, nên tốc độ đếm tối đa là 1/24 tần số bộ dao động. Không có sự giới hạn số vòng thực hiện của tín hiệu ở đầu vào ngoài, nhƣng nó sẽ giữ ít nhất 1 chu kỳ máy đầy đủ để đảm bảo chắc chắn rằng một mức đã cho đƣợc lấy mẫu ít nhất 1 lần nữa trƣớc khi nó thay đổi. Do xung nhịp bên ngoài có tần số bất kỳ nên các bộ Timer (0 và 1) có 4 chế độ làm việc khác nhau để lựu chọn: (13 bit Timer, 16 bit Timer, 8 bit auto-reload, split Timer). Timer 0 và Timer 1: Trong AT89C51 và AT89C52 đều có các bộ Timer 0 và 1. Chức năng Timer hay Counter đƣợc chọn lựa bởi các bit điều khiển C/(/T) trong thanh ghi TMOD. Hai bộ Timer/Counter này có 4 chế độ hoạt động, đƣợc lựa chọn bởi cặp bit (M0, M1) trong TMOD. Chế độ 0, 1 và 2 giống nhau cho các chức năng Timer/Counter, nhƣng chế độ 3 thì khác. Bốn chế độ hoạt động đƣợc mô tả nhƣ sau: + Chế độ 0: Cả 2 bộ Timer 0 và 1 ở chế độ 0 có cấu hình nhƣ một thanh ghi 13 bit, bao gồm 8 bit của thanh ghi THx và 5 bit thấp của TLx. 3 bit cao của TLx không xác định chắc chắn, nên đƣợc làm ngơ. Khi thanh ghi đƣợc xoá về 0, thì cờ ngắt thời gian TFx đƣợc thiết lập. Bộ Timer/Counter hoạt động khi bit điều khiển TRx đƣợc thiết lập (TRx=1) và, hoặc Gate trong TMOD bằng 0, hoặc /INTx=1. Nếu đặt GATE=1 thì cho phép điều khiển Timer/ Counter bằng đƣờng vào ngoài /INTx, để dễ dàng xác định độ rộng xung. Khi hoạt động ở chức năng thời gian thì bit C/(/T)=0, do vậy xung nhịp từ bộ dao động nội, qua bộ chia tần cho ra tần số f=fosc/12 đƣợc đƣa vào để đếm trong thanh ghi Timer/Counter. Khi hoạt động ở chức năng bộ đếm thì bit C/(/T)=1, lúc đó xung nhịp ngoài đƣa vào sẽ đƣợc đếm. 19
  23. OS /12 C C/ T=0 TL1 TH1 TF 1 5 bits 8 bits T1 PIN C/ Interrupt T=1 Control TR1 GATE Hinh 2.4: Chế độ 0 của Timer 1 /INT1 PIN + Chế độ 1: hoạt động tƣơng tự nhƣ chế độ 0, chỉ khác là thanh ghi Timer/Counter đƣợc sử dụng cả 16 bit. Xung nhịp đƣợc dùng kết hợp với các thanh ghi thời gian byte thấp và byte cao (TH1 và TL1). Khi xung Clock đƣợc nhận, bộ Timer sẽ đếm tăng lên: 0000h, 0001h, 0002, Khi hiện tƣợng tràn xẩy ra, cờ tràn sẽ chuyển FFFFh về 0000h, và bộ Timer tiếp tục đếm. Cờ tràn của Timer 1 là bit TF1 ở trong TCON, nó đƣợc đọc hoặc ghi bởi phần mềm, xem hình 2.5 (Timer/Counter 1 Mode 1: 16 bit Counter). Timer TL1 TH1 Overlow TF1 Clock 8 bits 8 bits Flag Hinh 2.5: Chế độ 1 của Timer 1 OS /12 C C/ T=0 TL1 TF 1 8 bits T1 PIN C/ Interrupt T=1 Control TR1 Reload GATE TH1 /INT0 PIN 8 bits Hinh 2.6: Chế độ 2 của Timer 1 20
  24. + Chế độ 2: Chế độ này của thanh ghi Timer cũng hoạt động tƣơng tự nhƣ 2 chế độ trên, nhƣng nó đƣợc tổ chức nhƣ bộ đếm 8 bit (TL1) với chế độ tự động nạp lại, nhƣ hình 2.6. Khi xẩy ra hiện tƣợng tràn ở TL1, không chỉ thiết lập bit TF1 mà còn tự động nạp lại cho TL1 bằng nội dung của TH1, đã đƣợc thiết lập bởi phần mềm. Quá trình nạp lại cho phép nội dung của TH1 không bị thay đổi. Chế độ 2 của Timer/Counter 0 cũng tƣơng tự nhƣ Timer/Counter 1. + Chế độ 3: Ở chế độ này, chức năng Timer/Counter 0 và chức năng Timer/Counter 1 khác nhau. Bộ Timer 1 ở chế độ 3 chỉ chứa chức năng đếm của nó, kết quả giống khi đặt TR1=0. Bộ Timer 0 ở chế độ 3 thiết lập TH0, TL0 nhƣ là 2 bộ đếm riêng biệt. Mạch Logic đối với chế độ 3 của Timer 0 thể hiện ở hình 2.7. Bộ đếm TL0 đƣợc điều khiển bởi các bit: C/(/T), GATE, TR0, /INT0 và khi đếm tràn nó thiết lập cờ ngắt TF0. Bộ đếm TH0 chỉ đƣợc điều khiển bởi bit TR1, và khi đếm tràn nó thiết lập cờ ngắt TF1. Vậy, TH0 điều khiển ngắt Timer/Counter 1. Chế độ 3 thƣờng đƣợc dùng khi yêu cầu cần có bộ thời gian hoặc bộ đếm ngoài 8 bit. Đối với Timer 0 ở chế độ 3, AT89C51 có thể có 3 bộ Timer/Counter, còn AT89C52 có thể có 4 bộ. Khi Timer 0 hoạt động ở chế độ 3, thì Timer 1 có thể đƣợc bật hoặc tắt bằng chuyển mạch ngoài. Ở chế độ này, Timer 1 có thể đƣợc sử dụng bởi cổng nối tiếp nhƣ một bộ tạo tốc độ Baud, hoặc trong bất kỳ ứng dụng nào mà không yêu cầu một ngắt. OS /12 C C/ T=0 TL0 TF 0 8 bits T0 PIN C/ Interrupt T=1 Control TR0 GATE /INT0 PIN 21
  25. TH0 OS /12 TF1 8 bits C Interrupt TR1 Control Hinh 2.7: Chế độ 3 của Timer 0 2.1.1.5. Cơ chế ngắt trong On-chip AT89C51: 2.1.1.5.1. Phân loại ngắt trong On-chip: Bộ 8051 có tất cả 5 Vectors ngắt bao gồm: 2 ngắt ngoài (/INT0 và /INT1), 2 ngắt của khối thời gian (Timer 0, 1), và ngắt cổng truyền tin nối tiếp. Mỗi nguồn ngắt có thể đƣợc kích hoạt hoặc không kích hoạt bằng cách đặt hoặc xoá Bit ở trong IE. IE cũng chứa bit có thể không cho tất cả các ngắt hoạt động EA (Nếu EA=0). Các ngắt ngoài có thể đƣợc kích hoạt theo mức hoặc theo sƣờn xung, tuỳ thuộc vào giá trị của các bit IT0, IT1 trong TCON. Ngắt ngoài có 2 cờ ngắt tƣơng ứng là IE0, IE1 cũng nằm trong TCON. Khi một ngắt đƣợc thực hiện thì cờ ngắt tƣơng ứng của nó bị xoá bằng phần cứng. Chƣơng trình con phục vụ ngắt hoạt động chỉ khi ngắt đƣợc kích hoạt theo sƣờn xung. Nếu ngắt đựơc kích hoạt theo mức thì nguồn yêu cầu ngắt từ bên ngoài điều khiển cờ ngắt. Hình 2.17. Các nguồn ngắt của 8051 22
  26. Các ngắt trong, với ngắt Timer/Counter 0, 1 đƣợc phát sinh bởi cờ ngắt TF0, TF1. Hai cờ ngắt này đƣợc thiết lập khi thanh ghi Timer/Counter thực hiện quay vòng, tại thời điểm S5P2 của chu trình máy. Khi một ngắt đƣợc thực hiện thì cờ ngắt tƣơng ứng phát sinh ra ngắt sẽ bị xoá bằng phần cứng trong On-chip. Ngắt cổng nối tiếp đƣợc phát sinh bởi các ngắt RI, TI, SPIF thông qua phần tử Logic OR, khi chƣơng trình con phục vụ ngắt đƣợc kích hoạt thì các cờ ngắt phát sinh tƣơng ứng đƣợc xoá bằng phần mềm. Các ngắt trong có thể đƣợc phép hoặc không đuợc phép kích hoạt bằng cách đặt hoặc xoá một bit trong IE. 2.1.1.5.2.Các bƣớc thực hiện ngắt. Theo đúng trình tự, để sử dụng các ngắt trong Flash Microcontroller, cần thực hiện các bƣớc nhƣ sau: - Đặt bit EA ở trong IE mức logic 1. - Đặt bit cho phép ngắt tƣơng ứng ở trong IE mức logic 1. - Bắt đầu chƣơng trình con phục vụ ngắt tại địa chỉ của ngắt tƣơng ứng đó. (Xem bảng địa chỉ Vector của các nguồn ngắt) Ngoài ra, đối với các ngắt ngoài, các chân /INT0, /INT1 phải đƣợc đặt mức 1. Và tuỳ thuộc vào ngắt đƣợc kích hoạt bằng mức hay sƣờn xung, mà các bit IT0, IT1 ở trong TCON có thể cần phải đặt mức 1. ITx=0: Kích hoạt bằng mức ITx=1: Kích hoạt bằng sƣờn xung. 2.1.1.5.3. Mức ngắt ƣu tiên trong on-chip: Mỗi nguồn ngắt có thể đƣợc lập trình riêng cho 1 hoặc 2 mức ƣu tiên bằng cách đặt hoặc xoá 1 bit trong IP của SFR. Mỗi ngắt ƣu tiên ở mức thấp có thể đƣợc ngắt bằng ngắt ƣu tiên ở mức cao hơn nhƣng không thể ngắt bằng ngắt có mức ƣu tiên ở mức thấp hơn đƣợc. Một ngắt ƣu tiên ở mức cao có thể đƣợc ngắt bởi bất kỳ nguồn ngắt nào khác. 23
  27. Nếu có yêu cầu ngắt của 2 mức ƣu tiên cùng nhau (cùng 1 lúc), yêu cầu của mức ƣu tiên cao hơn sẽ đƣợc phục vụ (Ngắt nào có mức ƣu tiên cao hơn sẽ đƣợc phục vụ). Nếu các yêu cầu ngắt có cùng mức ƣu tiên, thì thứ tự quay vòng bên trong sẽ quyết định ngắt nào đƣợc phục vụ. Thứ tự ƣu tiên ngắt từ cao xuống thấp của AT89C51 nhƣ sau: IE0, TF0, IE1, TF1, RI hoặc TI. 2.1.1.5.4. Nguyên lý điều khiển ngắt của 8051: Các cờ ngắt đƣợc thiết lập tại thời điểm S5P2 của mỗi chu kỳ máy. Chu kỳ máy tiếp theo sau chu kỳ máy có cờ ngắt đƣợc thiết lập, thì chƣơng trình con đƣợc thiết lập khi có lệnh gọi LCALL. Lệnh LCALL phát sinh nhƣng lại bị cấm hoạt động khi gặp các tình huống sau: a- Đồng thời có ngắt với mức ƣu tiên cao hơn hoặc bằng ngắt đang phục vụ. (Một ngắt có mức ƣu tiên bằng hoặc cao hơn đang sẵn sàng để đƣợc phục vụ) b- Chu kỳ máy hiện hành không phải là chu kỳ máy cuối cùng của lệnh đang thực hiện. c- Lệnh đang thực hiện là RETI hoặc bất kỳ lệnh nào ghi vào thanh ghi IE hoặc IP. Hình 2.18. Hệ thống ngắt của 8051 24
  28. Bất kỳ một trong 3 điều kiện này xuất hiện sẽ cản trở việc tạo ra LCALL đối với chƣơng trình phục vụ ngắt. Điều kiện 2 đảm bảo rằng, lệnh đang thực hiện sẽ đƣợc hoàn thành trƣớc khi trỏ tới bất kỳ chƣơng trình phục vụ nào. Điều kiện 3 đảm bảo rằng, nếu lệnh đang thực hiện là RETI hoặc bất kỳ sự truy cập nào vào IE hoặc IP, thì ít nhất một lệnh nữa sẽ đƣợc thực hiện trƣớc khi bất kỳ ngắt nào đƣợc trỏ tới. Chu trình kiểm tra vòng đƣợc lặp lại với mỗi chu trình máy, và các giá trị đƣợc kiểm tra là các giá trị mà đã xuất hiẹn ở thời điểm S5P2 của chu trình máy trƣớc đó. Nếu một chỉ thị ngắt có hiệu lực nhƣng không đƣợc đáp ứng vì các điều kiện trên và nếu chỉ thị này vẫn chƣa có hiệu lực khi điều kiện cản trở đƣợc loại bỏ, thì ngắt bị từ chối này sẽ không đƣợc phục vụ nữa. LCALL do phần cứng tạo ra sẽ chuyển nội dung của bộ đếm chƣơng trình vào ngăn xếp (Nhƣng không ghi vào PSW) và nạp lại cho PC một địa chỉ phụ thuộc vào nguồn gây ngắt đang đƣợc phục vụ, nhƣ bảng dƣới đây: Bảng 2.7. Địa chỉ véc tơ ngắt Ngắt Nguồn ngắt Địa chỉ Véc tơ External 0 IE0 0003h Timer 0 TF0 000Bh External 1 IE1 0013h Timer 1 TF1 001Bh Serial Port RI hoặc TI 0023h Timer 2 (8051) TF2 hoặc EXF2 002Bh System Reset RST 0000h Lệnh RETI thông báo cho bộ VXL rằng thủ tục ngắt này đã kết thúc, sau đó lấy ra 2 Byte từ ngăn xếp và nạp lại cho PC để trả lại quyền điều khiển cho chƣơng trình chính. 25
  29. a) Các ngắt ngoài: Vì các chốt ngắt ngoài đƣợc tạo mẫu mỗi lần trong mỗi chu trình máy, nên một giá trị cao hoặc thấp của đầu vào sẽ duy trì trong ít nhất là 12 chu kỳ xung nhịp của bộ dao động để đảm bảo tạo mẫu. Nếu ngắt ngoài đƣợc kích hoạt bằng sƣờn xung , thì nguồn ngắt ngoài phải duy trì ở chốt yêu cầu giá trị cao ít nhất 1 chu kỳ máy và sau đó duy trì giá trị thấp ít nhất 1 chu kỳ máy nữa. Việc này đƣợc thực hiện để đảm bảo rằng quá trình chuyển tiếp cho thấy chỉ thị yêu cầu ngắt IEx sẽ đƣợc xác lập. IEx sẽ tự động đƣợc xoá bởi CPU khi thủ tục ngắt đáp ứng đƣợc gọi. Nếu ngắt ngoài đƣợc kích hoạt theo mức, thì nguồn ngắt bên ngoài phải duy trì cho yêu cầu này có hiêụ lực cho đến khi ngắt đã đƣợc yêu cầu thực sự đƣợc tạo ra. Sau đó nguồn ngắt ngoài phải huỷ yêu cầu đó trƣớc khi thủ tục phục vụ ngắt hoàn thành, nếu không ngắt khác sẽ đƣợc tạo ra. b) Vận hành Single-Step: Cấu trúc ngắt 8051 cho phép thực hiện các bƣớc đơn với sự tham gia của rất ít phần mềm. Nhƣ đã lƣu ý trƣớc đây, một yêu cầu ngắt sẽ không đƣợc đáp ứng khi một ngắt khác có cùng mức ƣu tiên vẫn đang hoạt động, nó cũng không đƣợc đáp ứng sau khi có lệnh RETI cho đến khi có ít nhất một lệnh khác đã đƣợc thực hiện. Do đó mỗi khi một thủ tục ngắt đƣợc đƣa vào, thì nó không thể đƣợc đƣa vào lần nữa cho đến khi ít nhất một lệnh của chƣơng trình ngắt đƣợc thực hiện. Một cách để sử dụng đặc điểm này đối với hoạt động theo bƣớc đơn lẻ là lập trình cho 1 trong những ngắt ngoài(chẳng hạn /INT0) đƣợc kích hoạt theo mức. Nếu chân /INT0 đƣợc duy trì ở mức thấp, thì CPU sẽ chuyển ngay đến thủ tục ngắt ngoài 0 và dừng ở đó cho tới khi INT0 đƣợc nhận xung từ thấp lên cao rồi xuống thấp. Sau đó nó sẽ thực hiện lệnh RETI, trở lại nhiệm vụ chƣơng trình, thực hiện một lệnh, và ngay sau đó nhập lại thủ tục ngfắt ngoài 26
  30. 0 để đợi xung nhịp tiếp theo của P3.2. Mỗi bƣớc của nhiệm vụ chƣơng trình đƣợc thực hiện vào mỗi thời điểm chân P3.2 đƣợc nhận xung. 2.1.1.6. Bảo vệ chƣơng trình. Họ VĐK Các bit khoá AT89C51 LB1, LB2, LB3 AT89C52 LB1, LB2, LB3 AT89C2051 LB1, LB2 AT89C1051 LB1, LB2 Khoá bộ nhớ chƣơng trình cho họ VĐK 8051: Chế độ LB1 LB2 LB Loại bảo vệ 1 U U U Không có đặc trƣng khoá chƣơng trình. Các lệnh MOVC đƣợc thực thi từ bộ nhớ chƣơng trình ngoài, không đƣợc phép tìm 2 P U U nạp lệnh từ bộ nhớ nội. EA đƣợc lấy mẫu và chốt khi reset. Việc lập trình trên Flash bị cấm. Nhƣ chế độ 2, ngoài ra còn cấm việc kiểm tra 3 P P U chƣơng trình. Nhƣ chế độ 3, ngoài ra còn cấm việc thực thi 4 P P P chƣơng trình ngoài. Lƣu ý: P=Programmed, U = Unprogrammed 2.1.1.7. Tập lệnh của họ VĐK 8051 Bộ VĐK có tập lệnh đƣợc tối ƣu hoá để ứng dụng trong các hệ thống điều khiển, đo lƣờng 8 bit. Để tăng khả năng truy xuất RAM nội trên các dữ liệu nhỏ,các kiểu định địa chỉ đặc biệt đã đƣợc áp dụng. Ngoài ra tập lệnh của VĐK còn hỗ trợ các biến 1 bit, cho phép quản lý bit trực tiếp trong các hệ logic và điều khiển bit có yêu cầu xử lý bit. Do họ VĐK 8051 có các mã lệnh 27
  31. 8 bit, nên số lệnh có thể lên đến 256 lệnh ( thực tế có 255lệnh, con 1 lệnh chƣa đƣợc định nghĩa ). Trong đó có 139 lệnh 1 byte, 92lệnh 2 byte, 24 lệnh 3 byte. Mỗi lệnh đều đặc trƣng bởi mã lệnh ( mã máy ), mã gợi nhớ, số byte của lệnh và số chu kỳ máy cần để thực thi lệnh. Các lệnh của 8051 đƣợc chia thành 5 nhóm lệnh: - Nhóm lệnh di chuyển dữ liệu - Nhóm lệnh số học - Nhóm lệnh logic - Nhóm lệnh rẽ nhánh chƣơng trình - Nhóm lệnh điều khiển biến logic Các quy ƣớc trong câu lệnh và địa chỉ: - Rn: Thanh ghi R)-R7 của băng thanh ghi hiện hành đang dƣợc 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 đƣợc định địa chỉ gián tiếp thông qua thanh ghi R0 hoặc R1. - Source (Src): Toán hạng nguồn, có thể là Rn hoặc direct hoặc @Ri. - Dest: Toán hạng đích, có thểlà Rn hoặc direct hoặc @Ri. - #Data: Hằng số 8bit chứa trong lệnh. - #Data 16: Hằng số 16 bit chứa trong lệnh. - Bit: Bit dƣợc định địa chỉ trực tiếp trỏngAM nội trú hoặc SFR. - Rel: Offset 8 bit co dấu (từ -128 đến +127 ). Nó đƣợc lệnh SJMP và các lệnh nhảy có điều kiện sử dụng. - Addr11: Địa chỉ 11 bit của bộ nhớ chƣơng trình, đƣợc lệnh ACALL và ẠMP sử dụng. - Addr16: Địa chỉ 16 bit của 64Kb bộ nhớ chƣơng trình, đƣợc leenhj LCALL và LJMP sử dụng. 28
  32. Các ký hiệu dùng trong mô tả lệnh: Ký hiệu Ý nghĩa , Chức năng: Sao chép nội dung của toán hạng nguồn vào toán hạng đich,nội dung của toán hạng nguồn không thay đổi. Lệnh này không làm ảnh hƣơng tới các cờ và các thanh ghi khác. 29
  33. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ MOV A, Rn 1 1 11101rrr (A) , Chức năng: Chuyển bit dữ liệu ở dạng sao chép toám hạng nguồn vào toán hạng đích. Một trong 2 toán hạng phải là cờ nhớ (C), toán hạng còn lại sẽ 30
  34. là bit bất kỳ đƣợc định địa chỉ trực tiếp. Lệnh không làm ảnh hƣởng tới các thanh ghi khác hoặc các cờ khác. Câu lệnh Số Byte Số chu kỳ Mã lệnh Hoạt động MOV C, bit 2 1 10100010 bbbbbbbb (C) Chức năng: Nạp cho thanh ghi tích luỹ byte mã lệnh từ bộ nhớ chƣơng trình. Địa chỉ của byte đƣợc nạp trong bộ nhớ là tổng nội dung của thanh ghi A 8 bit với nội dung của thanh ghi cơ sở 16 bit ( có thể là DPTR hoặc PC – thanh ghi đếm chƣơng trình ). Trong trƣờng hợp sau, PC đƣợc tăng để trỏ đến địa chỉ của lệnh tiếp theo ((PC)<-(PC+1)) trƣớc khi đƣợc cộng với nội dung của thanh ghi A, còn thanh ghi DPTR không bị thay đổi. Lệnh không làm ảnh hƣởng tới các cờ. 31
  35. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ MOVC A,@A+DPTR 1 2 10010011 (A) , Chức năng: Chuyển dữ liệu giữa thanh ghi tích luỹ với bộ nhớ ngoài. Các lệnh này chia làm 2 loại, một loại cung cấp địa chỉ 8 bit và 1 loại cung cấp địa chỉ 16 bit. Nếu dữ liệu đƣợc chuyển là 8 bit, nội dung của R0 hoặc R1 trong băng thanh ghi hiện hành sẽ cung cấp địa chỉ 8 bit đa hợp với dữ liệu trên P0. 8 bit địa chỉ này đủ để mã hoá cho các cổng I/O mở rộng bên ngoài chip hoặc cho 1 dãy Ram kíchthƣớc tƣơng đối nhỏ. Với các dãy RAM có kích thƣớc lớn hơn một chút, một chân của cổng bất kỳ nào đó có thể đƣợc sử dụng để tạo ra các bit địa chỉ cao. Các chân này nên đƣợc điều khiển bởi 1 lệnh xuất đặt trƣớc lệnh MOVX. Nếu dữ liệu đƣợc chuyển là 16 bit, thì DPTR tạo ra địa chỉ 16 bit.P2 xuất 8 bit địa chỉ cao (nội dung của DPH), còn P0 xuất ra 8 bit địa chỉ thấp đa hợp với dữ liệu. Thanh ghi chức năng đặc biệt P2 duy trì nội dung trƣớc đó trong khi các bộ đệm xuất của P2 đang phát các nội dung của DPH. Dạng này nhanh hơn và hiệu quả hơn khi truy xuất nhiều dãy dữ liệu rất lớn (lên đến 64 Kb) do ta không cần thêm để thiết lập các cổng khác. 32
  36. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ MOVX A, @Ri 1 2 11100011 (A)<-((Ri)) MOVX @Ri, A 1 2 11110011 ((Ri))<(A) MOVX A, @DPTR 1 2 11100000 (A)<-((DPTR)) MOVX @DPTR, A 1 2 11110000 ((DPTR))<-(A) f) Lệnh chuyển số liệu vào ngăn xếp: Cú pháp câu lệnh: PUSH direct Chức năng: Chuyển số liệu có trong câu lệnh vào ngăn xếp. Trƣớc tiên, con tro r ngăn xếp (SP) đƣợc tăng lên 1, Sau đó số liệu sẽ đƣợc chuyển vào đỉnh của ngăn xếp mà địa chỉ đỉnh này đƣợc trỏ bởi SP. Ngăn xếp nằm ở RAM nội trú Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ PUSH direct 2 2 11000000 aaaaaaaa (SP)<-(SP+1) ((SP))<-(direct) g) Lệnh chuyển số liệu ra khỏi ngăn xếp: Cú pháp câu lệnh: POP direct Chức năng: Chuyển nội dung của ngăn xếp ở RAM trong, có địa chỉ đƣợc SP trỏ tới đến nơi có địa chitruwcj tiếp trong câu lệnh. Sau đó, con trỏ ngăn xếp (SP) đƣợc giảm đi 1. Lệnh không ảnh hƣởng tới các cờ 33
  37. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ POP direct 2 2 11010000 aaaaaaaa (direct) Chức năng:Hoán chuyển nội dung giữa thanh ghi A với thanh ghi hoặc bộ nhớ có địa chỉ chứa trong toán hạng thứ 2 của câu lệnh. Toán hạng thứ 2 có thể đƣợc định địa chỉ kiểu thanh ghi, thanh ghi trực tiếp hoặc thanh ghi gián tiếp. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ XCH A, Rn 1 1 11001rrr (A) (Rn) XCH A, direct 2 1 11000101 aaaaaaaa (A) (direct) XCH A, @Ri 1 1 1100011i (A) ((Ri)) i) Hoán chuyển 4 bit thấp: Cú pháp câu lệnh: XCHD A,@Ri Chức năng: Hoán chuyển 4 bit thấp nội dung trong thanh ghi A với ô nhớ của RAM bên trong, có địa chỉ đƣợc định gián tiếp qua thanh ghi đƣợc chỉ ra trong lệnh. Lệnh này không ảnh hƣởng tới trạng thái các cờ và nửa cao của các thanh ghi trong lệnh Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ XCHD A, @Ri 1 1 1101011i (A3-A0) ((Ri3-Ri0)) 34
  38. 2.1.1.7.2. Nhóm lệnh tính toán số học a) Lệnh thực hiện phép cộng. Cú pháp câu lệnh: ADD A, Chức năng: Cộng giá trị 1 byte ở địa chỉ đƣợc chỉ ra ở câu lệnh với nội dung trong thanh ghi ích luỹ, kết quả đƣợc lƣu vào thanh ghi tích luỹ. Nếu có nhớ từ bit số7 hoặc bit số 3 thì cờ nhớ hoặc cờ nhớ phụ đƣợc thiết lập, Ngƣợc lại các cờ nêu trên đƣợc xoá. Khi cộng 2 số nguyên không dấu mà bị tràn thì cờ nhớ cũng đƣợc thiết lập để cho ta biết phép toán bị tràn. Trƣờng hợp thực hiện lệnh ADD mà có nhớ từ bit số 6 nhƣng không có nhớ từbit số7, hoặc có nhớ từ bit số 7 nhƣng không có nhớ từ bi số 6 thì cờ tràn sẽ đƣợc thiết lập, ngƣợc lại thì OV bị xoá. Khi cộng 2 số nguyên có dấu mà tổng là 1 số âm thì OV đƣợc thiết lập Số Số Câu lệnh chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ ADD A, Rn 1 1 00101rrr (A) Chức năng: Cộng đồng thời nội dung của 1 byte ở địa chỉ đƣợc chỉ ra trong câu lệnh với nội dung chứa trong thanh ghi tích luỹ và cờ nhớ. Nếu có nhớ từ bítố 7 hoặc bit số 3 thì cờ nhớ hoặc cờ nhớ phụ đƣợc thiết lập bằng 1, ngƣợc lại các cờ nểutên bị xoá. Khi cộng các số nguyên không dấu mà bị tràn thì cờ nhớ cũng đƣợc thiết lập. Trƣờng hợp thực hiện lệnh ADDC mà có nhớ từ bit số 6 nhƣng không nhớ từ bit số 7, hoặc có nhớ từ bit số 7 nhƣng không 35
  39. nhớ từ bit số 6 thì cờ tràn sẽ đƣợc thiết lập, ngƣợc lại cờ này bị xoá. Khi cộng các số nguyên có dấu mà tổng là 1 số âm thì OV đƣợc thiết lập. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ ADDC A, Rn 1 1 00110rrr (A) Chức năng: Trừ thanh ghi tích luỹ cho toán hạng thứ 2 và cờ nhớ, kết quả đƣợc lƣu vào thanh ghi tích luỹ. Cờ nhớ đƣợc dặt bằng 1 nếu có số mƣợn đƣợc cần đến cho bit số 7, ngƣợc lại thì cờ nhớ bị xoá. Cờ nhớ phụ đƣợc thiết lập nếu có nhớ cho bit số 3. Trƣờng hợp thực hiện lệnh SUBB mà có số mƣợn đƣợc cần đến cho bit 7 (không phải cho bit 6), hoặc cho bit 6(không phải cho bit 7) thì cờ tràn sẽ đƣợc thiết lập, ngƣợc lại thì OV bị xoá. Khi trừ các số nguyên có dấu mà kết quả là 1 số âm thì OV đƣợc thiết lập. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ SUBB A, Rn 1 1 10011rrr (A)<- (A) - (C) - (Rn) SUBB A, direct 2 1 10010101 (A)<- (A) - (C) - (direct) aaaaaaaa SUBB A, @Ri 1 1 1001011i (A)<- (A) - (C) - ((Ri)) SUBB A, #data 2 1 10010100 (A)<- (A) - (C) - #data dddddddd 36
  40. d) Lệnh tăng lên 1 đơn vị Cú pháp câu lệnh: INC Chức năng: Tăng giá trị của byte trong câu lệnh lên 1 đơn vị. Nếu giá trị ban đầu của byte là 0FFh, thì sau khi thực hiện lệnh INC nội dung của byte sẽ là 00h. Lệnh này không làm ảnh hƣởng tới trạng thái các cờ. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ INC A 1 1 00000100 (A) Chức năng: Giảm giá trị của byte trong câu lệnh xuống 1 đơn vị. Nếu giá trị ban đầu của byte là 00h, thì sau khi thực hiện lệnh DEC nội dung của byte sẽ là 0FFh. Lệnh này không làm ảnh hƣởng tới trạng tháicác cờ. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ DEC A 1 1 00010100 (A)<- (A) - 1 DEC Rn 1 1 00011rrr (Rn)<- (Rn) - 1 DEC direct 2 1 00010101 (direct)<- (direct) - 1 aaaaaaaa DEC @Ri 1 1 0001011i ((Ri))<- ((Ri)) - 1 37
  41. f) Lệnh tăng con trỏ đơn vị. Cú pháp câu lệnh: INC DPTR Chức năng: Tăng con trỏ dữliệu lên 1 dơn vị. Khi byte thấp của con trỏ dữ liệu bị tràn, thì byte cao của con trỏ dữ liệu tăng lên 1 đơn vị. Lệnh này không làm ảnh hƣởng tới trạng thái các cờ. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ INC DPTR 1 2 10100011 (DPTR)<- (DPTR) + 1 g) Lệnh thực hiện phép nhân. Cú pháp câu lệnh: MUL AB Chức năng: Nhân các số nguyên không dấu 8 bit trong thanh ghi tích luỹ với thanh ghi B. Byte thấp của kết quả 16 bit đƣợc lƣu trong thanh ghi tích luỹ, còn byte cao đƣợc lƣu trong thanh ghi B. Nếu kết quả lớn hơn 0FFh thì cờ tràn đƣợc thiết lập, cờ nhớ luôn bị xoá. Câu lệnh Số Số chu kỳ Mã lệnh Hoạt động byte MUL AB 1 4 10100100 (B)<- byte cao cña (A)x(B) (A)<- byte thÊp cña (A)x(B) h) Lệnh thực hiên phép chia. Cú pháp câu lệnh: DIV AB Chức năng: Chia số nguyên không dấu 8 bit trong thanh ghi tích luỹ cho số nguyên không dấu 8 bit trong thanh ghi B. Thƣơng số đƣợc lƣu trong thanh ghi tích luỹ , còn số dƣ đƣợc lƣu trong thanh ghi B. Cờ tràn và cờ nhớ bị xoá. Câu lệnh Số Số chu kỳ Mã lệnh Hoạt động Byte DIV AB 1 4 10000100 (A)<- th•¬ng cña (A)/(B) (B)<- sè d• cña (A)/(B) 38
  42. i) Hiệu chỉnh số thập phân Cú pháp câu lệnh: DA A Chức năng: Hiệu chỉnh số thập phân nội dung 8 bit trong thanh ghi A sau khi thực hiện phép cộng. Nếu 4 bit thấp trong thanh ghi A có giá trị lớn hơn 9 hoặc cờ nhớ phụ đƣợc thiết lập thì phải cộng thêm 6 vào thanh ghi A để cho chữ số thập phân đƣợc chính xác. Phép cộng này sẽ đặt cờ nhớ nếu số nhớ từ 4 bit thấp chuyển đến tất cả 4 bit cao, ngƣợc lại phép toán không xoá cờ nhớ. Nếu 4 bit cao trong thanh ghi A có giá trị lớn hơn 9 hoặc cờ nhớ (CF) đƣợc thiết lập, thì cũng phải công thêm 6 vào thanh ghi A. Câu lệnh Số Số chu kỳ Mã lệnh Byte DA A 1 1 11010100 Hoạt động: - Nếu [[(A3-A0)>9]hoặc [(AC)=1]] thì (A3-A0) 9]hoặc[(C)=1]] thì (A7-A4) , Chức năng: Thực hiện phép toán logic AND theo mức bit giữa các biến dài 1 byte đã cho, kết quả đƣợc lƣu vào toán hạng đích. Toán hạng nguồn cho phép 6 chế độ địa chỉ hoá. Khi toán hạng đích là thanh ghi tích luỹ thì toán hạng nguồn có thể là thanh ghi trực tiếp, thanh ghi gián tiếp hoặc tức thời.Khi toán hạng đích là địa chỉ trực tiếp thì toán hạng nguồn có thể là thanh ghi tích luỹ hoặc dữ liệu tức thời. Lệnh này không làm ảnh hƣởng tới các cờ. 39
  43. Câu lệnh Số Số Mã lệnh Hoạt động Byte chu kỳ ANL A, Rn 1 1 01011rrr (A) Chức năng: Thực hiện phép tính logic AND cho các biến mức bit. Nếu giá trị logic của toán hạng nguồn bằng 0, thì cờ nhớ bị xoá. Dấu “/”đứng trƣớc 1 toán hạng cho biết bit nguồn đƣợc lấy bù trƣớc khi thực hiện ANDvới cờ nhớ nhƣng giá trị của bit nguồn không bị thay đổi bởi thao tác lấy bù. Lệnh này không làm ảnh hƣởng tới trạng thái các cờ khác. Toán hạng nguồn chỉ đƣợc sử dụng kiểu định địa chỉ trực tiếp. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ ANL C, bit 2 2 10000010 (C)<-(C) AND (bit) bbbbbbbbb ANL C, /bit 2 2 10110000 (C)<-(C) AND NOT bbbbbbbbb (bit) 40
  44. c) Lệnh OR cho các biến 1 byte Cú pháp câu lệnh: ORL , Chức năng: Thực hiện phép toán logic OR theo mức bit giữa các biến dài 1 byte đã cho, kết quả đƣợc lƣu vào toán hạng đích. Toán hạng nguồn cho phép 6 chế độ địa chỉ hoá. Khi toán hạng đích là thanh ghi tích luỹ thì toán hạng nguồn có thể là thanh ghi trực tiếp, thanh ghi gián tiếp hoặc tức thời. Khi toán hạng đích là địa chỉ trực tiếp thì toán hạng nguồn có thể là thanh ghi tích luỹ hoặc dữ liệu tức thời. Lệnh này không làm ảnh hƣởng tới trạng thái các cờ. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ ORL A, Rn 1 1 01001rrr (A) Chức năng: Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ ORL C, bit 2 2 01110010 (C)<-(C) OR (bit) bbbbbbbbb ORL C, /bit 2 2 10100000 (C)<-(C) OR NOT bbbbbbbbb (bit) 41
  45. ) Lệnh X-OR cho các biến 1 byte Cú pháp câu lệnh: XRL , Chức năng: Thực hiện phép toán logic X-OR theo mức bit giữa các biến dài 1 byte đã cho, kết quả đƣợc lƣu vào toán hạng đích. Toán hạng nguồn cho phép 6 chế độ địa chỉ hoá. Khi toán hạng đích là thanh ghi tích luỹ thì toán hạng guồn có thê là thanh ghi trực tiếp, thanh ghi gián tiếp hoặc tức thời. Khi toán hạng đích là địa chỉ trực tiếpthì toán hạng nguồn có thể là thanh ghi tích luỹ hoặc dữliệu tức thời. Lệnh này không làm ảnh hƣởng tới trạng thái các cờ. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ XRL A, Rn 1 1 01101rrr (A)<-(A) XOR (Rn) XRL A, direct 2 1 01100101 (A)<-(A) XOR (dir.) aaaaaaaa XRL A, @Ri 1 1 0110011i (A)<- (A) XOR ((Ri)) XRL A, #data 2 1 01100100 (A)<- (A) XOR #data dddddddd XRL direct, A 2 1 01100010 (dir.)<-(dir.)XOR (A) aaaaaaaa XRL direct, 3 2 01100011 (dir.)<(dir.) XOR #data aaaaaaaa #data dddddddd f) Lệnh dịch trái thanh ghi A Cú pháp câu lệnh: RL A Chức năng: 8 bit trong thanh ghi A đƣợc dịch trái 1 bit. Bit 7 đƣợc quay đến vị trí của bit 0. Các cờ không bị ảnh hƣởng. 42
  46. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ RL A 1 1 00100011 (An+1) <- (An), víi n = 0 6 (A0) <- (A7) g) Lệnh dịch trái thanh ghi A cùng vời cờ nhớ Cú pháp câu lệnh: RLC A Chức năng: 8 bit trong thanh ghi A và cờ nhớ cùng đƣợc dịch trái 1 bit. Bit 7 đƣợc chuyển đến cờ nhớ và trạng thái ban đầu của cờ nhớ đƣợc đƣa về bit 0. Các cờ khác không bị ảnh hƣởng. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ RLC A 1 1 00110011 (An+1) <- (An), víi n = 0 6 (A0) <- (C) (C) <- (A7) h) Lệnh dịch phải thanh ghi A Cú pháp câu lệnh: RR A Chức năng: 8 bit trong thanh ghi A đƣợc dịch phải sang 1 bit. Bit 0 đƣợc quay đến vị trí của bit 7. Các cờ không bị ảnh hƣởng. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ RR A 1 1 00000011 (An) <- (An+1), vi n = 0 6 (A7) <- (A0) i) Lệnh dịch phải thanh ghi A cùng với cờ nhớ. Cú pháp câu lệnh: RRC A 43
  47. Chức năng: 8 bit trong thanh ghi A và cờ nhớ cùng dƣợc dich phải 1 bit. Bit 0 đƣợc chuyển đến cờ nhớ và trạng thái ban đầu của cờ nhớ đƣợc đƣa về bit 7. Các cờ khác không bị ảnh hƣởng. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ RRC A 1 1 00010011 (An) <- (An+1), víi n = 0 6 (A7) <- (C) (C) <- (A0) j) Lệnh tráo đổi nội dung hai nửa byte của A Cú pháp câu lệnh: SWAP A Chức năng: Tráo đổi nội dung 2 nửa thấp và cao (mỗi nửa 4 bit) của thanh ghi A (các bit từ 0 đến 3 và các bit từ 4 đến 7). Thao tác này còn đƣợc hiểu là quay thanh ghi A 4 bit. Các cờ không bị ảnh hƣởng. Câu lệnh Số Byte Số chu kỳ Mã lệnh Hoạt động SWAP A 1 1 11000100 (A3-A0) <- (A7-A4) 2.1.1.7.4. Nhóm lệnh rẽ nhánh chƣơng trình a) Lệnh gọi tuyệt đối Cú pháp câu lệnh: ACALL addr11 Chức năng: Gọi không điều kiện một chƣơng trình con đặt tại địa chỉ đƣợc chỉ ra trong câu lệnh. Lệnh này tăng bộ đếm chƣơng trình thêm 2 đơn vị để PC chứa địa chỉ của lệnh kế lệnh ACALL, sau đó cất nội dung 16 bit của PC vào ngăn xếp (byte thấp cất trƣớc) và tăng con trỏ ngăn xếp lên 2 đơn vị. Địa chỉ đích sẽ đƣợc hình thành bằng cách ghép 5 bit cao của thanh ghi PC (sau khi đƣợc tăng), 3 bit cao của byte mã lệnh và byte thứ 2 của lệnh. Do đó chƣơng trình con đƣợc gọi phải nằm trong đoạn 2 Kbyte của bộ nhớ chƣơng trình. Lệnh không làm ảnh hƣởng tới các cờ. 44
  48. Câu lệnh Số Byte Số chu kỳ Mã lệnh Hoạt động ACALL 2 2 aaa10001 (PC) <- (PC) + 2 addr11 aaaaaaaa (SP) <- (SP) + 1 ((SP)) <- (PC7-PC0) (SP) <- (SP) + 1 ((SP)) <- (PC15-PC8) (PC10-PC0) <- (page address) b) Lệnh gọi dài. Cú pháp câu lệnh: LCALL addr16 Chức năng: Gọi một chƣơng trình con đặt tại địa chỉ đƣợc chỉ ra trong câu lệnh. Lệnh này tăng bộ đếm chƣơng trình thêm 3đơn vị để PC chứa địa chỉ của lệnh kế lệnh LCALL, sau đó cất nội dung 16 bit của PC vào ngăn xếp(byte thấp cất trƣớc) và tăng con trỏ ngăn xếp lên 2 đơn vị.Tiếp theo nó sẽ chuyển byte thứ 2 va byte thứ 3 trong câu lệnh LCALL vào byte cao và byte thấp của PC.Việc thực thi chƣơng trình tiếp tục với lệnh ở địa chỉ này.Nhƣ vậy chƣơng trình con có thể bắt đầu bằng bất cứ nơi nào trong không gian bộ nhớ chƣơng trình 64Kbyte.Lệnh không làm ảnh hƣởng tới các cờ. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ LCALL addr16 3 2 00010010 aaaaaaaa (PC) <- (PC) + 3 aaaaaaaa (SP) <- (SP) + 1 ((SP)) <- (PC7-PC0) (SP) <- (SP) + 1 ((SP)) <- (PC15-PC8) (PC) <- addr15-addr0 45
  49. c) Lệnh quay trở lại từ chƣơng trình con. Cú pháp câu lệnh: RET Chức năng: Trở về từ chƣơng trình con. Lệnh này đƣợc thực hiện sau khi thực hiện xong lệnh ACALL hoặc LCALL. RET lấy lại byte cao và byte thấp của PC từ ngăn xếp, giảm SP đi 2 đơn vị. Chƣơng trình tiếp tục đƣợc thực hiện với lệnh có địa chỉ ở trong PC. Các cờ không bị ảnh hƣởng. Câu lệnh Số Byte Số chu kỳ Mã lệnh Hoạt động RET 1 2 00100010 (PC15-PC8) <- ((SP)) (SP) <- (SP) - 1 (PC7-PC0) <- ((SP)) (SP) <- (SP) - 1 d) Lệnh quay trở lại từ ngắt. Cú pháp câu lệnh: RETI Chức năng: Trở về từ chƣơng trình con. RETI lấy lại byte cao và byte thấp của PC từ ngăn xếp, phục hồi logic ngắt để có thể nhận các ngắt khác có cùng mức ƣu tiên với ngắt đƣợc xử lý,sau đó giảm SP đi 2 đơn vị.Chƣơng trìnhtiiếp tục đƣợc thực hiện với lệnh trƣớc khi xử lý ngắt với địa chỉ ở trong PC.Các cờ nhớ không bị ảnh hƣởng. Câu lệnh Số Byte Số chu kỳ Mã lệnh Hoạt động RETI 1 2 00110010 (PC15-PC8) <- ((SP)) (SP) <- (SP) - 1 (PC7-PC0) <- ((SP)) (SP) <- (SP) - 1 e) Lệnh nhảy gián tiếp Cú pháp câu lệnh: JMP @A+DPTR Chức năng: Cộng giá trị không dấu 8 bít của thanh ghi A với con trỏ dữ liệu 16 bit và nạp kết quả vào bộ đếm chƣơng trình, kết quả này chính là địa chỉ để nạp lệnh kế tiếp. Việc cộng 16 bit đƣợc thực hiện: Số nhớ từ 8 bit thấp đƣợc truyền đến tất cả các bit cao. Cả 2 thanh ghi A và DPTR đều không bị thay đổi. Lệnh này không ảnh hƣởng tới trạng thái các cờ 46
  50. Câu lệnh Số Byte Số chu kỳ Mã lệnh Hoạt động JMP @A+DPTR 1 2 01110011 (PC)<-(A)+(DPTR) f) Lệnh nhảy nếu 1 bit đƣợc thiết lập Cú pháp câu lệnh: JB bit, rel Chức năng: Nếu bit đã cho có giá trị bằng 1 thì nó nhảy tới địa chỉ đã xác định trong câu lệnh, ngƣợc lại nó sẽ tiếp tục thực hiện lệnh tiếp theo. Địa chỉ đích đƣợc tính bằng cách cộng thêm độ lệch có dấu (tƣong đối) trong byte thứ 3 của lệnh với nội dung trong PC (sau khi đƣợc tăng đến địa chỉ của byte đầu tiên của lệnh kế tiếp). Bit đƣợc kiểm tra không bị thay đổi, lệnh không tới các cờ. Câu lệnh Số Byte Số chu kỳ Mã lệnh Hoạt động JB bit, rel 3 2 00100000 (PC)<-(PC)+3 bbbbbbbbb NÕu (bit)=1 th×: eeeeeeee (PC)<-(PC) + rel g) Lệnh nhảy nếu 1 bit không đƣợc thiết lập Cú pháp câu lệnh: JNB bit, rel Chức năng: Nếu bit đã cho có giá trị bằng 0 thì nó nhảy tới địa chỉ đã xác định trong câu lệnh, ngƣợc lại nó sẽ tiếp tục thực hiện lệnh tiếp theo. Địa chỉ đích đƣợc tính bằng cách cộng thêm độ lệch có dấu (tƣơng đối) trong byte thứ 3 của lệnh với nội dung trong PC (sau khi đƣợc tăng đến địa chỉ của byte đầu tiên của lệnh kế tiếp). Bit đƣợc kiểm tra không bị thay đổi, lệnh không ảnh hƣởng tới các cờ Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ JNB bit, rel 3 2 00110000 (PC)<-(PC)+3 bbbbbbbbb eeeeeeee NÕu (bit)=0 th×: (PC)<-(PC) + rel 47
  51. h) Lệnh nhảy nếu 1 bit đƣợc thiết lập và xoá bit đó. Cú pháp câu lệnh: JBC bit, rel Chức năng: Nếu bit đã cho có giá trị bằng 0 thì nó nhảy tới địa chỉ đã xác định trong câu lệnh và xoá bit này, ngƣợc lại nó sẽ tiếp tục thực hiện lệnh tiếp theo. Địa chỉ đích đƣợc tính bằng cách cộng thêm độ lệch có dấu (tƣơng đối) trong byte thứ 3 của lệnh với nội dung trong PC (sau khi đƣợc tăng đến địa chỉ của byte đầu tiên của lệnh kế tiếp). Lệnh không ảnh hƣởng tới các cờ Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ JBC bit, rel 3 2 00010000 (PC)<-(PC)+3 bbbbbbbbb eeeeeeee NÕu (bit)=1 th×: (bit)<- 0 (PC)<- (PC) + rel i) Lệnh nhảy nếu cờ nhớ đƣợc thiết lập. Cú pháp câu lệnh: JC rel Chức năng: Nếu cờ CF co giả trị bằng 1 thì nó nhảy tới dịa chỉ đã xác định trong câu lệnh và xoá bit nay, ngƣợc lại nó sẽ tiếp tục thực hiện lệnh tiếp theo. Địa chỉ đích đƣợc tính bằng cách cộng thêm độ lệch có dấu (tƣơng đối) trong byte thứ 2 của lệnh với nội dung trong PC (sau khi đƣợc tăng bởi 2). Lệnh không ảnh hƣởng tới các cờ Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ JC rel 2 2 01000000 eeeeeeee (PC)<-(PC)+2 NÕu (C)=1 th×: (PC)<- (PC) + rel 48
  52. j) Lệnh nhảy nếu cờ nhớ không đƣợc thiết lập Cú pháp câu lệnh: JNC rel Chức năng: Nếu cờ CF co giả trị bằng 0 thì nó nhảy tới dịa chỉ đã xác định trong câu lệnh và xoá bit nay, ngƣợc lại nó sẽ tiếp tục thực hiện lệnh tiếp theo. Địa chỉ đích đƣợc tính bằng cách cộng thêm độ lệch có dấu (tƣơng đối) trong byte thứ 2 của lệnh với nội dung trong PC (sau khi đƣợc tăng bởi 2). Lệnh không ảnh hƣởng tới các cờ Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ JNC rel 2 2 01010000 eeeeeeee (PC)<-(PC)+2 NÕu (C)=0 th×: (PC)<- (PC) + rel k) Lệnh nhảy nếu thanh ghi A bằng 0 Cú pháp câu lệnh: JZ rel Chức năng: Nếu tất cả các bit của thanh ghi A có giá trị bằng 0 thì nó nhảy tới địa chỉ đã xác định trong câu lệnh, ngƣợc lại nó sẽ tiếp tục thực hiện lệnh tiếp theo. Địa chỉ đích đƣợc tính bằng cách cộng thêm độ lệch có dấu (tƣơng đối) trong byte thứ 2 của lệnh với nội dung trong PC (sau khi đƣợc tăng bởi 2). Lệnh không ảnh hƣởng tới các cờ. Nội dung thanh ghi A không bị thay đổi Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ JZ rel 2 2 01100000 eeeeeeee (PC)<-(PC)+2 NÕu (A)=0 th×: (PC)<- (PC) + rel 49
  53. l) Lệnh nhảy nếu thanh ghi A khác 0. Cú pháp câu lệnh: JNZ rel Chức năng: Nếu có 1 hoặc nhiều bit của thanh ghi A có giá trị bằng 1 thì nó nhảy tới địa chỉ đã xác định trong câu lệnh, ngƣợc lại nó sẽ tiếp tục thực hiện lệnh tiếp theo. Địa chỉ đích đƣợc tính bằng cách cộng thêm độ lệch có dấu (tƣơng đối) trong byte thứ 2 của lệnh với nội dung trong PC (sau khi đƣợc tăng bởi 2). Lệnh không ảnh hƣởng tới các cờ. Nội dung thanh ghi A không bị thay đổi Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ JNZ rel 2 2 01110000 eeeeeeee (PC) 0 th×: (PC) , , rel Chức năng: So sánh giá trị của toán hạng đầu tiên, nếu 2 toán hạng không bằng nhau thì chƣơng trình đƣợc rẽ nhánh. Địa chỉ đích rẽ nhánh đƣợc tính bằng cách cộng độ lệch tƣơng đối (có dấu) trong byte sau cùng của lệnh với nội dung của PC (sau khi nội dung của PC đƣợc tăng đến địa chỉ bắt đầu của lệnh kế tiêp CJNE). Cờ nhớ (CF) sẽ đƣợc thiết lập nếu nhƣ giá trị nguyên không dấu của toán hạng đích nhỏ hơn giá trị nguyên không dấu của toán hạng nguồn, ngƣợc lại thì cờ này bị xoá. Lệnh này không là thay đổi giá trị của các toán hạng 50
  54. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ CJNE A, direct, rel 3 2 10110101 (PC) (dir.) th×: eeeeeeee (PC) #data th×: eeeeeeee (PC) #data th×: eeeeeeee (PC) #data th×: eeeeeeee (PC)<- (PC) + offset NÕu ((Ri)) < #data th×: (C) <- 1, ng•îc l¹i: (C) <- 0 51
  55. n) Lệnh giảm và nhảy. Cú pháp câu lệnh: DJNZ , Chức năng: Giảm ô nhớ đi 1 và nhảy tới địa chỉ cho bởi toán hạng thứ2 nếu nhƣ két quả khác 0. Nếu kết quả ban đầu là 00h thì nó chuyển qua 0FFh. Địa chỉ đích đƣợc tinh bằng cách cộng thêm độ lệch có dấu trong byte lệnh cuối cùng với nội dung của PC (sau khi tăng PC tới byte đầu tiên của lệnh tiếp theo). Ngăn nhớ đƣợc giảm giá trị có thể là 1 thanh ghi hoặc 1 byte địa chỉ trực tiếp. Lệnh này không làm ảnh hƣơng tới trạng thái các cờ. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ DJNZ Rn, rel 2 2 11011rrr (PC) 0 th×: (PC) 0 th×: (PC) <- (PC) + rel o) Lệnh tạm ngừng hoạt động. Cú pháp câu lệnh: NOP Chức năng: Tạm ngừng hoạt động khi có lệnh này và chƣơng trình sẽ tiếp tục đƣợc thực hiện ở lệnh tiếp theo. Lệnh này không làm ảnh hƣởng tới trạng thái các thanh ghi và các cờ. Câu lệnh Số Số chu kỳ Mã lệnh Hoạt động Byte NOP 1 1 00000000 (PC)<-(PC)+2 52
  56. 2.1.1.7.5. Nhóm lệnh điều khiển biến logic. a) Lệnh xoá bit Cú pháp câu lệnh: CLR bit Chức năng: Xoá bit đƣợc chỉ ra trong câu lệnh về 0. Lệnh này có thể thao tác trên cờ nhớ, hoặc trên 1 bit bất kỳ đƣợc định địa chỉ trực tiếp. Lệnh không làm ảnh hƣởng tới trạng thái các cờ. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ CLR C 1 1 11000011 (C) <- 0 CLR bit 2 1 11000010 bbbbbbbb (bit) <- 0 b) Lệnh xóa thanh ghi tích luỹ Cú pháp câu lệnh: CLR A Chức năng: Xoá tất cả các bit của thanh ghi tích luỹ về 0. Các cờ không bị ảnh hƣởng Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ CLR A 1 1 11100100 (A) <- 0 c) Lệnh thiết lập bit Cú pháp câu lệnh: SETB bit Chức năng: Thiết lập bit đƣợc chỉ ra trong câu lệnh lên mức logic 1. Lệnh này có thể thao tác trên cờ nhớ, hoặc trên 1 bit bất kỳ đƣợc định địa chỉ trực tiếp. Lệnh này không làm ảnh hƣởng tới trạng thái các cờ. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ SETB C 1 1 11010011 (C) <- 1 SETB bit 2 1 11010010 bbbbbbbb (bit) <- 1 53
  57. d) Lệnh lấy bù của bit Cú pháp câu lệnh: CPL Chức năng: Lấy bù bit đƣợc chỉ ra trong câu lệnh. Một bit có giá trị 1 đƣợc đổi thành 0 và ngƣợc lại. Lệnh này có thể thao tác trên cờ nhớ, hoặc trên 1 bit bất kỳ đƣợc địn địa chỉ trực tiếp. Lệnh không làm ảnh hƣởng tới trạng thái các cờ. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ CPL C 1 1 10110011 (C) <- NOT (C) CPL bit 2 1 10110010 bbbbbbbb (bit) <- NOT (bit) e) Lệnh lấy bù của thanh ghi tích luỹ. Cú pháp câu lệnh: CPL A Chức năng:.Lấy bù tất cả các bit của thanh ghi A. lệnh này không lảm ảnh hƣởng tới trang thái các cờ. Câu lệnh Số Số chu Mã lệnh Hoạt động Byte kỳ CPL A 1 1 11110100 (A) <- NOT (A) 2.1.2. IC 74HC595 2.1.2.1. Mô tả chung IC 74HC595 là IC ghi dịch 8bit có chốt đầu ra dùng công nghệ CMOS cổng silic tiên tiến. Thiết bị này sở hữu sự chống nhiễu và tiêu thụ điện áp thấp. Thiết bị này chứa đựng 8 mẫu tuần tự song song kiểu D. - Dòng vào thấp: 1uA max - 8 bit đầu ra song song - Phạm vi vận hành điện áp rộng - Kết nối tầng nối tiếp 54
  58. - Thanh ghi dịch có xóa trực tiếp - Bảo đảm tần số chuyển dịch: DC tới 30MHz 2.1.2.2. Sơ đồ chân của IC 74HC595: - Vcc, GND: dùng cấp nguồn cho IC hoạt động. Vcc đƣợc nối đến cực dƣơng của nguồn (+5V), GND đƣợc nối đến cực âm của nguồn (0V) - SER: Ngõ vào địa chỉ vào của IC 74HC595 - SCK: Chân clock - RCK: Chân chốt địa chỉ - : Chân xóa dữ liệu đầu vào - : Chân cho phép đầu ra của IC - OA -> OH : Các ngõ ra của IC 2.1.2.3. Bảng hoạt động của IC 74HC595: 55
  59. 2.1.2.4. Sơ đồ hoạt động: 56
  60. 2.1.2.5. Sơ đồ logic của IC 74HC595: 57
  61. 2.1.2.6. Nguyên tắc hoạt động: IC 74HC595 hoạt động nhƣ sau - Đƣa chân xuống 0V, cho phép đầu ra của IC hoạt động - Đƣa chân lên 5V, không cho phép xóa dữ liệu đầu vào - Tạo một xung ở chân clock SCK - Đƣa dữ liệu vào chân dât SER - Tạo một xung vào chân chốt dữ liệu RCK 2.1.3. IC 74HC573 2.1.3.1. Mô tả chung: IC 74HC573 là IC đệm có khả năng chốt đầu ra - Thời gian chậm trễ trên đƣờng tryền: 18 ns - Phạm vi điện áp vận hành rộng: 2 -> 6 V - Thích hợp với hệ thống Bus - Đầu ra điều khiển: 15 LS-TTL tải 2.1.3.2. Sơ đồ chân: - 1D ->8D: Dữ liệu đầu vào - Latch enable: Chốt đầu vào (tích cực mức cao) - Output control: Điều khiển đẩu ra tích cực mức thấp) - 1Q -> 8Q: 8 đầu ra 58
  62. - GND: mass (0V) - Vcc: Điện áp dƣơng (5V) 2.1.3.3. Bảng hoạt động của IC 74HC573: - H: Mức cao - L: Mức thấp - Q0: Mức đầu ra trƣớc đấy dừng lại,nhập vào trạng thái thiết lập - Z: Trở kháng cao - X: Không quan tâm 2.2 THIẾT KẾ MẠCH MASTER Mạch master bao gồm khối điều khiển, khối xuất dữ iệu hàng, bộ đệm. Khả năng mở rộng đƣợc tính đến gồm có : giao tiếp với max232 để kết nối với máy vi tính, kết nối với ROM ngoài để lƣu trữ dữ liệu. 2.2.1 Thiết kế mạch hoạt động cho 89c55: 59
  63. - Chân 40: Vcc(+5V) - Chân 20: GND(0 V) - Chân 31(EA): Vcc - Chân 9 nối với mạch reset - Chân 18,19 nối với mạch dao động - Port 0 nối với trở thanh 10k Bộ dao động thạch anh có tác dụng tạo xung nhịp với tần số 12 MHz cho IC 89C55 hoạt động.Trở thanh 10k đƣợc nối với port 0(do cấu tạo của họ vi điều khiển 8051 thì port 0 phải có điện trở kéo) 2.2.2. Khối xuất dữ liệu hàng: Đồ án này em tiến hành nghiên cứu làm bảng thông tin điện tử có kích thƣớc 16 hàng*128 cột. Để điều khiển bảng thông tin điện tử có 16 hàng thì ta phải sử dụng 2 port của vi điều khiển.Việc sử dụng này rất lãng phí tài nguyên sử dụng của vi điều khiển. Vì thế, ta sử dụng phƣơng án truyền dữ liệu nối tiếp thay vì truyền dữ liệu song song. Để thực hiện truyền dữ liệu nối tiếp,ta dùng IC 74HC595. Với việc điều khiển 2 IC 74HC595, ta có thể truyền dữ liệu cho 16 hàng mà chỉ phải dùng có 3 chân của vi điều khiển. 60
  64. Nếu muốn làm bảng thông tin điện tử có kích thƣớc rộng hơn (tăng số hàng), ta chỉ việc thực hiện ghép nối tiếp IC 74HC595 2.2.3. Khối ghi dịch và khối hiển thị: Em thiết kế khối ghi dịch và khối hiển thị vào cùng một modul có kich thƣớc là 16 hàng* 8 cột. Với thiết kế nhƣ vậy, em có thể lắp ghép các bảng thông tin điện tử có kích thƣớc khác nhau.Dƣới đây là sơ đồ nguyên lý cho 1 hàng của 1 modul 61
  65. 2.3. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH MASTER 62
  66. 2.4. SƠ ĐỒ MẠCH IN MẠCH MASTER 63
  67. 2.5 SƠ ĐỒ MẠCH IN MODUL 64
  68. Chƣơng 3 : CHƢƠNG TRÌNH PHẦN MỀM 3.1. LƢU ĐỒ THUẬT TOÁN START Nhập các tham số Cột hiện tại bằng 0 Cột hiện tại nhỏ hơn cột đặt Đọc dữ liệu từ ROM Đƣa dữ liệu ra IC hiển thị Tăng cột hiển thị lên 1 STOP END 65
  69. 3.2. CHƢƠNG TRÌNH PHẦN MỀM $include(reg51.inc) org 0000h ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;dieu khien ma tran 16*123 ;89c55 truyen du lieu noi tiep qua 2 ic 74HC595 ;16 tin hieu ra cua 2 ic 74HC595 (truyen du lieu) dua vao 16 chan data cua 74HC595(ic dieu khien) ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; mov p3,#0ffh dt bit p3.0 ck bit p3.1 rst bit p3.2; chot cua 2 ic truyen du lieu rst1 bit p2.7;chot cua 16 ic dieu khien ck1 bit p3.7;ck cua 16 ic dieu khien start: mov dptr,#doantotnghiep mov R6,#192 mov r5,#00 loop1: mov r7,#3 loop2: call hienthi djnz r7,2 inc dptr inc dptr djnz R6,loop1 inc r5 cjne r5,#03,loop1 66
  70. jmp start hienthi: push dph push dpl mov r1,#00 lap: setb ck1 nop clr ck1 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;tao xung ck chi 16 ic dieu khien mov a,#0 movc a,@a+dptr cpl a mov sbuf,a jnb ti,$ clr ti ;inc r1 inc dptr ;;;;;;;;;;;;;;;;;;truyen 8 du lieu dau cho ic 74595 dau tien mov a,#0 movc a,@a+dptr cpl a mov sbuf,a jnb ti,$ clr ti inc dptr inc r1 67
  71. ;;;;;;;;;;;;;;;;;;truyen 8 du lieu cuoi cho ic 74595 tiep theo setb p3.1 setb rst nop clr rst ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;chot du lieu cua 2 ic truyen du lieu call doi ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; CJNE r1,#128,lap ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; nop setb ck1 setb rst1 nop clr rst1 nop pop dpl pop dph ret doi: mov r0,#3 loop_doi: djnz r0,loop_doi RET doantotnghiep: dw . end 68
  72. KẾT LUẬN Đƣợc sự hƣớng dẫn nhiệt tình của thầy Th.s Nguyễn Trọng Thắng và sự nỗ lực của bản thân đến nay đồ án: “Nghiên cứu xây dựng hệ thống bảng thông tin điện tử ” đã đƣợc em hoàn thành Chƣơng 1: Tổng quan các phƣơng án điều khiển Chương 2: Thiết kế và thi công phần cứng của bảng thông tin điện tử Chƣơng 3: Thiết kế chƣơng trình phần mềm Đây là đồ án mang tính tổng hợp, kết hợp giữa kỹ thuật điện tử và kỹ thuật lập trình, qua đó em đã tích lũy một số kiến thức cơ bản về vi điều khiển, kỹ thuật số, thiết kế mạch và kỹ thuật lập trình. Đây là hành trang qúi báu cho ngƣời sinh viên bƣớc vào cuộc sống nghề nghiệp sau này. Qua quá trình thực hiện đồ án, em đã tự đánh giá đƣợc phần nào còn hạn chế và ít nhiều bổ xung các kiến thức còn chƣa biết trong thời gian học tại trƣờng. Em xin chân thành cảm ơn mọi sự giúp đỡ tận tình, quý báu của các thầy ,cô đã tạo nhiều điều kiện giúp em hoàn thành đồ án này. Một lần nữa rất mong sự đóng góp ý kiến của thầy, cô cùng với các bạn sinh viên tham khảo để đồ án hoàn thiện hơn 69
  73. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Tăng Cƣờng – Phan Quốc Thắng(2004),Cấu trúc và lập trình họ vi điều khiển 8051, NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội. 2. Ngô Diên Tập (2006) Vi Điều Khiển Với Lập Trình C, NXB Khoa học và kĩ thuật. 3. Tống Văn On (2006), Thiết Kế Hệ Thống Với Họ 8051, NXB Phƣơng Đông 4. Tống Văn On – Hoàng Đức Hải (2008), Họ Vi Điều Khiển 8051, NXB Khoa học Xã Hội. 70