Chương 3: Khối xử lí Với khối xử lí người ta có thể dùng IC rời hoặc khối vi xử lí. Nếu sử dụng vi xử lí trong khối xử lý, người ta có thể thiết kế mạch điện giao tiếp được với máy tính nên dễ dàng cho việc điều khiển từ xa và bằng việc thay đổi phần mềm có thể mở rộng chương trình điều khiển mạch điện đếm nhiều dây chuyền trong cùng một thời điểm hay lưu lại các số liệu trong các ca sản xuất, đó là lí do chúng em sử dụng vi xử lí trong khối xử lí. Cùng với thời gian, con người đã cho ra đời nhiều loại vi xử lí từ 8 bit đến 64 bit với cải tiến ngày càng ưu việt nhưng tùy theo mục đích sử dụng mà vi xử lí 8 bit vẫn còn tồn tại. Trong đồ án này chúng em sử dụng vi điều khiển 8051. 8051 cũng là vi xử lí 8 bit nhưng có chứa bộ nhớ bên trong và có thêm 2 bộ đònh thời ngoài ra nó có thể giao tiếp nối tiếp trực tiếp với máy tính mà vi xử lí 8 bit như 8085 cũng giao tiếp được với máy tính nhưng là giao tiếp song song nên cần có IC chuyển đổi dữ liệu từ song song sang nối tiếp để giao tiếp với máy tính. Với bộ nhớ trong 8051 thích hợp cho những chương trình có quy mô nhỏ,tuy nhiên 8051 có thể kết hợp được với bộ nhớ ngoài cho chương trình có quy mô lớn. Sau đây là giới thiệu của chúng em về vi điều khiển 8051: a. Giới thiệu cấu trúc phần cứng 8051 a1. Sơ đồ chân 8051 8051 là IC vi điều khiển (Microcontroller) do hãng Intel sản xuất. IC này có đặc điểm như sau: - 4k byte ROM,128 byte RAM - 4 Port I/O 8 bit. - 2 bộ đếm/ đònh thời 16 bit. - Giao tiếp nối tiếp. - 64k byte không gian bộ nhớ chương trình mở rộng. - 64k byte không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng. - Một bộ xử lý luận lý (thao tác trên các bít đơn). - 210 bit được đòa chỉ hóa. - Bộ nhân / chia 4. Sơ lược về các chân của 8051: 8031 EA/VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 P3.2 12 P3.3 13 P3.4 14 P3.5 15 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P0.0 39 P0.1 38 P0.2 37 P0.3 36 P0.4 35 P0.5 34 P0.6 33 P0.7 32 P2.0 21 P2.1 22 P2.2 23 P2.3 24 P2.4 25 P2.5 26 P2.6 27 P2.7 28 P3.7 17 P3.6 16 PSEN 29 ALE/P 30 P3.1 11 P3.0 10 VCC 40 VSS 20 a2. Chức năng của các chân 8051: Port 0: từ chân 32 đến chân 39 (P0.0 _P0.7). Port 0 có 2 chức năng: trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường IO, đối với thiết kế lớùn có bộ nhớ mở rộng nó được kết hợp giữa bus đòa chỉ và bus dữ liệu. Port 1: từ chân 1 đến chân 9 (P1.0 _ P1.7). Port 1 là port IO dùng cho giao tiếp với thiết bò ngoài nếu cần. Port 2: từ chân 21 đến chân 28 (P2.0 _P2.7). Port 2 là một port có tác dụng kép dùng như các đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus đòa chỉ đối với các thiết bò dùng bộ nhớ mở rộng. Port 3: từ chân 10 đến chân 17 (P3.0 _ P3.7). Port 3 là port có tác dụng kép. Các chân của port này có nhiều chức năng, có công dụng chuyển đổi có liên hệ đến các đặc tính đặc biệt của 8051 như ở bảng sau : Bit Tên Chức n ăng chuyển đổi P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 RX D TX D INT 0\ INT 1\ T0 T1 WR\ Ngõ vào dữ liệu nối tiếp. Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp. Ngõ vào ngắt cứng thứ 0. Ngõ vào ngắt cứng thứ 1. Ngõ vào TIMER/ COUNTER thứ 0. Ngõ vào của TIMER/ COUNTER thứ 1. Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài. Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu RD\ ngoài. PSEN (Program store enable): PSEN là tín hiệu ngõ ra có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE\ của Eprom cho phép đọc các byte mã lệnh. PSEN ở mức thấp trong thời gian 8051 lấy lệnh. Các mã lệnh của chương trình được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu, được chốt vào thanh ghi lệnh bên trong 8051 để giải mã lệnh. Khi 8051 thi hành chương trình trong ROM nội PSEN ở mức cao. ALE (Address Latch Enable): Khi 8051 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, Port 0 có chức năng là bus đòa chỉ và dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và đòa chỉ. Tín hiệu ra ALE ở chân thứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường đòa chỉ và dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt. Tín hiệu ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian port 0 đóng vai trò là đòa chỉ thấp nên chốt đòa chỉ hoàn toàn tự động. EA\ (External Access): Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 thường được mắc lên mức 1 hoặc mức 0. Nếu ở mức 1, 8051 thi hành chương trình từ ROM nội. Nếu ở mức 0, 8051 thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng. Chân EA\ được lấy làm chân cấp nguồn 21V khi lập trình cho Eprom trong 8051. RST (Reset): Khi ngõ vào tín hiệu này đưa lên mức cao ít nhất 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong được nạp những giá trò thích hợp để khởi động hệ thống. Khi cấp điện mạch phải tự động reset. Các ngõ vào bộ dao động X1, X2: Bộ tạo dao động được tích hợp bên trong 8051. Khi sử dụng 8051, người ta chỉ cần nối thêm tụ thạch anh và các tụ. Tần số tụ thạch anh thường là 12 Mh b. Cấu trúc bên trong của 8051 b1. Sơ đồ khối bên trong 8051: Port nối tiếp Timer 0 Timer 1 Timer 2 INT0 INT1 T2 b2. Khaỷo saựt caực khoỏi nhụự beõn trong 8051: 7F RAM ẹA DUẽNG 30 2 F 7F 7 E 7 D 7 C 7 B 7 A 79 7 8 2 E 77 76 75 74 73 72 71 7 0 2 D 6F 6 E 6 D 6 C 6 B 6 A 69 6 8 2 C 67 66 65 64 63 62 61 6 0 2 B 5F 5 E 5 D 5 C 5 B 5 A 59 5 8 2 A 57 56 55 54 53 52 51 5 0 2 9 4F 4 E 4 D 4 C 4 B 4 A 49 4 8 2 8 47 46 45 44 43 42 41 4 0 2 7 3F 3 E 3 D 3 C 3 B 3 A 39 3 8 2 6 37 36 35 34 33 32 31 3 0 2 5 2F 2 E 2 D 2 C 2 B 2 A 29 2 8 2 4 27 26 25 24 23 22 21 2 0 2 3 1F 1 E 1 D 1 C 1 B 1 A 19 1 8 2 2 17 16 15 14 13 12 11 1 0 2 1 0F 0 E 0 D 0 C 0 B 0 A 09 0 8 2 0 07 06 05 04 03 02 01 0 0 1F F 0 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 E 0 E 7 E 6 E 5 E 4 E 3 E 2 E 1 E 0 D 0 D 7 D 6 6 D 6 C 6 B 6 A 69 68 B 8 - - - B C B B B A B 9 B 8 B 0 B 7 B 6 B 5 B 4 B 3 B 2 B 1 B 0 A 8 A F A E A D A C A B A A A 9 A 8 A 0 A 7 A 6 A 5 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0 9 9 Khoõng coự ủũa chổ hoựa tửứng bit 9 8 9F 9 E 9 D 9 C 9 B 9 A 99 98 9 0 97 9 6 95 94 93 92 91 90 8 D Khoõng ủửụùc ủũa chổ hoựa tửứng bit 8 C Khoõng ủửụùc ủũa chổ hoựa tửứng bit 8 B Khoõng ủửụùc ủũa chổ hoựa tửứng bit 8 A Khoõng ủửụùc ủũa chổ hoựa tửứng bit 8 Khoõng ủửụùc ủũa chổ hoựa tửứng bit . 43 42 41 4 0 2 7 3F 3 E 3 D 3 C 3 B 3 A 39 3 8 2 6 37 36 35 34 33 32 31 3 0 2 5 2F 2 E 2 D 2 C 2 B 2 A 29 2 8 2 4 27 26 25 24 23 22 21 2 0 2 3 1F 1 E 1 D 1 C 1 B 1 A 19 1 8 2 2 17 16 15 14 13. 8 031 EA/VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 P3.2 12 P3 .3 13 P3.4 14 P3.5 15 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1 .3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P0.0 39 P0.1 38 P0.2 37 P0 .3 36 P0.4 35 P0.5 34 P0.6 33 P0.7 32 P2.0 21 P2.1 22 P2.2 23 P2 .3 24 P2.4 25 P2.5 26 P2.6 27 P2.7 28 P3.7 17 P3.6 16 PSEN 29 ALE/P 30 P3.1 11 P3.0 10 VCC 40 VSS 20 a2 đặc tính đặc biệt của 8051 như ở bảng sau : Bit Tên Chức n ăng chuyển đổi P3.0 P3.1 P3.2 P3 .3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 RX D TX D INT 0 INT 1 T0 T1 WR Ngõ vào dữ liệu nối tiếp. Ngõ xuất dữ liệu