Đang tải... (xem toàn văn)
bài tập lớn môn kĩ thuật vi xử lý - vi điều khiển 8051
Khoa Điện – Điện Tử Lớp DHDT1_K1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÀNH ĐÔ KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÀI TẬP LỚN MÔN KĨ THUẬT VI XỬ LÝ Họ tên: Nguyễn Văn Thức Nguyễn Thanh Thi Nguyễn Thị Thùy Nguyễn Khắc Sáng Nguyễn Đình Sỹ Lớp: …ĐT1… Khóa: 1… Hà Nội 2012 Bài tập lớn môn Điện tử số Khoa Điện – Điện Tử Lớp DHDT1_K1 MỤC LỤC Bài tập lớn môn Điện tử số Khoa Điện – Điện Tử Lớp DHDT1_K1 LỜI NÓI ĐẦU Trong phát triển đất nước ta nay, điện- điện tử ngành có vai trò quan trọng phát triển chung Các hệ thống điện- điện tử ứng dụng lĩnh vực đời sống dây truyền sản xuất đại Để xây dựng lên hệ thống điện- điện tử phải cần nhiều kiến thức như: Phân tích hệ thống, thiết kế đánh giá hệ thống, kiến thức phần cứng, kiến thức phần mềm…Vì đòi hỏi kỹ sư điện tử phải có kiến thức vững vàng Bản báo cáo cung cấp kiến thức vi điều khiển 8051 Đồng thời qua kiến thức đó, bạn sinh viên có nhìn tổng quát vi xử lý vi điều khiển Nội dung báo cáo gồm chương: Chương 1: Họ vi điều khiển 8051 Chương 2: Ngắt Timer 8051 Chương 3: Một số ứng dụng 8051 Vì thời lượng biên soạn có hạn nên báo cáo này, nhóm em đưa vấn đề Nhóm em mong quí thầy cô có lời khuyên giúp nhóm em hoàn thiện báo cáo Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Bài tập lớn môn Điện tử số Khoa Điện – Điện Tử Lớp DHDT1_K1 Chương HỌ VI ĐIỀU KHIỂN 8051 1.1 Một số khái niệm bản: 1.1.1.Vi xử lí (VXL): Là thuật ngữ chung dùng để ứng dụng công nghệ vi xử lí, công nghệ tích hợp xử lí theo chương trình vớ chip chế tạo tích hợp phần cứng thiết yếu CPU với giao tiếp với CPU phần cứng khác Các phần cứng lại (kể nhớ) không tích hợp lên chip mà ghép nối bên 1.1.2 Vi điều khiển (VĐK): Là thuật ngữ dùng để chíp tích hợp thiết bị ngoại vi lên IC, việc tích hợp thêm thiết bị ngoại vi tạo nhiều lợi ích : giảm thiểu ghép nối bên ngoài, giảm thiểu linh kiện điện tử phụ, giảm chi phí cho thiết kế hệ thống, nâng cao hiệu xuất tính sử dụng 1.1.3 Các phương pháp lựa chọn vi điều khiển: Hiện nay, có vi điều khiển bit Đó : 6811 Motorola, 8051 Intel, Z8 Xilog Pic16 x Microchip Technology Mỗi loại điều có tập lệnh ghi riêng nhất, chúng không tương thích lẫn Và có nhiều nhà sản suất khác có loại trên, đâu tiêu chuẩn lựa chọn vi điều khiển Gồm có tiêu chuẩn việc lựa chọn vi điều khiển : - Tiêu chuẩn thứ nhất: Là phải đáp ứng nhu cầu tính toán toán cách hiệu mặt giá thành đầy đủ chức nhìn thấy Trong phân tích toán trước hết vi điều khiển mà ta chọn phải đáp ứng nhu cầu đặt mặt công suất giá thành Chúng ta phải biết vi điều khiển bit,16 bit hay 32 bit để đáp ứng tốt nhu cầu toán, tiêu chuẩn đưa để cân nhắc là: + Tốc độ: Tốc độ lớn mà vi điều khiển hỗ trợ + Kiểu đóng vỏ: Đó kiểu đóng 40 chân DIP hay QEP kiểu khác Bài tập lớn môn Điện tử số Khoa Điện – Điện Tử Lớp DHDT1_K1 + Công suất tiêu thụ: Điều đặc biệt khắt khe sản phẩm dùng pin,acquy… + Dung lượng nhớ ROM RAM chíp + Số chân vào - định thời chíp + Khả dễ dàng nâng cấp công suất cao giảm công suất tiêu thụ + Giá thành cho đơn vị: Điều định giá thành cuối sản phẩm mà vi điều khiển sử dụng - Tiêu chuẩn thứ hai: Là khả phát triển sản phẩm xung quanh dễ ràng nào? Các cân nhắc chủ yếu tiêu chuẩn bao gồm: khả có sẵn trình lượng ngữ,gỡ rối, trình biên dịch ngôn ngữ C hiệu mã nguồn, trình mô hỗ trợ kĩ thuật khả sử dụng nhà môi trường, Trong nhiều trường hợp hỗ trợ nhà cung cấp thứ ba (không phải nhà sản xuất chip) cho chíp tốt - Tiêu chuẩn thứ ba: Là khả sẵn sàng đáp ứng số lượng tương lai Đối với số nhà thiết kế tiêu chuẩn quan trọng hai tiêu chuẩn trước Hiện nay, vi điều khiển bit dấu đầu, hộ 8051 có số lượng lớn nhà cung cấp(nhiều nguồn) Trong trường hợp 8051 nhà sáng chế Intel, có nhiều nhà sản xuất (bao gồm: Intel,Atmel, AMD…) 1.2 Tổng quan họ vi điều khiển 8051 1.2.1 Lịch sử đời phát triển Vào năm 1981 Hãng Intel giới thiệu vi điều khiển gọi 8051.Bộ vi điều khiển bao gồm: 128 byte RAM ,4K byte ROM chip, đinh thời, cổng nối tiếp cổng vào tất đặt chíp Họ 8051 vi xử lí bit, nghĩa CPU xử lí bit liệu thời điểm, liệu lớn bit chia thành liệu bit cho CPU xử lí Họ vi điều khiển 8051 trở nên phổ biến Intel cho phép nhà sản xuất khác sản xuất 8051 bán dạng biến thể tất chíp biến thể phải tương thích với 8051 ban đầu lệnh Điều có nghĩa Bài tập lớn môn Điện tử số Khoa Điện – Điện Tử Lớp DHDT1_K1 ta viết chương trình điều khiển cho phiên họ 8051 tất dạng biến thể điều hoạt động 1.2.2 Các đặc tính họ 8051: - Các đặc tính riêng họ 8051 Đặc tính Số lượng Ram chip 128 byte Rom 4k byte Bộ định thời Chân vào 32 Cổng nối tiếp Nguồn ngắt - Ngoài vi điều khiển 8051, có vi điều khiển 8052,8031 dạng biến thể khác - Bảng so sánh đặc tính họ 8051 với loại khác: Bài tập lớn môn Điện tử số Khoa Điện – Điện Tử Lớp DHDT1_K1 1.3 Bố trí bên sơ đồ khối 8051: 1.3.1 Đơn vị xử lí trung tâm CPU: - Cấu tạo: CPU xem não vi điều khiển có cấu tạo bao gồm đơn vị xử lí số học lôgic(ALU), ghi, khối lôgic mạch giao tiếp - Chức năng: CPU tiến hành thao tác tính toán xử lý, đưa tín hiệu địa chỉ, liệu điều khiển nhằm thực nhiệm vụ người lập trình đưa thông qua lệnh 1.3.2 Bộ nhớ : Hiện nay, nhớ vi điều khiển 8051 gồm có hai dạng Đó nhớ chương trinh nhớ liệu Trong đó, nhớ chương trình dùng để chứa mã chương trình hướng dẫn cho CPU thực nhiệm vụ Thông thường nhớ chương trình không bị liệu dừng cung cấp nguồn nuôi Thí dụ kể Bài tập lớn môn Điện tử số Khoa Điện – Điện Tử Lớp DHDT1_K1 đến như: ROM, PROM, EPROM, EEPROM, Flash Bộ nhớ liệu dùng để chứa liệu (bao gồm tham số, biến tạm thời…) Tùy vào dạng liệu mà loại nhớ không liệu dừng cấp nguồn nuôi 1.3.3 Cổng vào/ nối tiếp: - Khái niệm: Cổng nối tiếp hiểu đơn giản việc truyền bít liệu đường tín hiệu Đồng thời việc truyền liệu cổng nối tiếp phải tuân theo chế, giao thức hay nguyên tắc định Thí dụ số giao thức như: SPI, I2C, SCI… - Phân loại: Cổng nối tiếp gồm có 02 kiểu liệu chính: + Truyền đồng bộ: Thiết bị truyền nhận dùng chung xung nhịp + Truyền dị bộ: Thiết bị truyền nhận sử dụng hai nguồn xung nhịp riêng với độ chênh lệch không nhiều Lưu ý: Trong truyền liệu nối tiếp, xung nhịp yếu tố thiếu có vai trò xác định giá trị bít liệu hay nói cách khác xác định thời điểm đọc mức lôgic đường truyền liệu - Chức năng: Cổng nối tiếp gồm 03 chức bản: + Đơn công: Thiết bị truyền, nhận liệu + Bán song công: Thiết bị truyền nhận liệu thời điểm làm hai việc + Song công: Thiết bị đồng thời truyền nhận liệu 1.3.4 Cổng vào/ song song: - Khái niệm: Cổng song song hiểu cổng gồm bít liệu truyền lúc đường tín hiệu khác - Đặc điểm: + Đây cổng bao gồm đường tín hiệu nối với số chân IC dùng để giao tiếp với giới bên IC Giao tiếp đưa điện áp đọc vào giá Bài tập lớn môn Điện tử số Khoa Điện – Điện Tử Lớp DHDT1_K1 trị điện áp chân cổng tương ứng với giá trị lôgic 0(mức điện áp thấp xấp xỉ VDC)hoặc 1(mức điện áp cao xấp xỉ +5 VDC) + Mỗi cổng vào/ra song song thường vào/ra khác gọi cổng 08 bít Các đường tín hiệu vào/ra cổng thuộc cổng độc lập với Từ đó, ta đưa hay đọc vào giá trị lôgic khác đường tín hiệu vào/ra + Các cổng vào/ra song song tích hợp thêm chức đặc biệt liên quan đến ngoại vi khác 1.3.5 Bộ đếm/Bộ định thời: - Nhiệm vụ : Dùng để đếm xung nhịp giá trị đếm tăng lên 01 đơn vị hay giảm 01 đơn vị có thêm xung nhịp đầu vào đếm - Phân loại xung nhịp: Gồm 02 loại chính: + Xung nhịp bên IC: Đó xung nhịp tạo nhờ kết hợp mạch dao động bên IC linh kiện phụ bên nối với IC hay gọi định thời (Timers) + Xung nhịp bên IC:Là tín hiệu lôgic thay đổi liên tục 02 mức 0-1và không thiết phải đặn hay gọi đếm (counters) 1.3.6 Khối giao tiếp bus: - Chức năng: Dùng để ghép nối bus bên chip chân đưa chip Ngoài ra, việc đưa tín hiệu địa liệu nhằm mở rộng khả phối ghép thêm vi xử lý với ngoại vi khác (chủ yếu nhớ ngoài) ngoại vi tích hợp IC - Đặc điểm đường tín hiệu: + Thông thường số lượng đường tín hiệu giữ nguyên đưa chip, nhiên số trường hợp số lượng đường tín hiệu nhỏ số lượng thực bên (ví dụ trường hợp vi xử lý 8088, bus liệu bên 16 bit đưa có bit) Bài tập lớn môn Điện tử số Khoa Điện – Điện Tử Lớp DHDT1_K1 + Khi đưa ngoài, tín hiệu địa liệu ghép với (cùng sử dụng chung số chân đó) tách riêng (tín hiệu địa dùng số chân, tín hiệu liệu dùng số chân khác) + Người ta thường “dồn kênh” hay gọi ghép chức bus địa bus liệu để giảm thiểu số chân cần thiết Lúc đó, tín hiệu địa xuất trước tín hiệu liệu xuất hiên sau tập hợp đường tín hiệu 1.4 Kiểu đóng vỏ chíp 8051 - Cấu tạo: Một chíp 8051 có tất 40 chân với chức riêng đóng vào hộp theo cách khác - Phân loại: Hiện có kiểu đóng vỏ họ 8051: + Đóng theo kiểu hai hàng chân PDIP/Cerdip: + Đóng theo kiểu vuông dẹt PQFP/TQFP: Bài tập lớn môn Điện tử số 10 Khoa Điện – Điện Tử Lớp DHDT1_K1 Bài tập lớn môn Điện tử số 38 Khoa Điện – Điện Tử Lớp DHDT1_K1 Bài 5: Viết chương trình sử dụng ngắt tạo hai xung vuông có tần số khác nhau? SVTH: Nguyễn Thị Thùy Bài làm: ⇒ Lý thuyết // Lấy thư viện #include // Định nghĩa chân xung sbit XUNG1 = P2^0; sbit XUNG2 = P2^1; unsigned int c=0,v1=0; // Hàm void main(void) { IE=0x82; /*ngat ngoai INTO*/ TMOD = 0x02; /*timer che 2*/ TR0=1; TH0=-100;} // Hàm sử dụng ngắt void ngat(void) interrupt {XUNG1=~XUNG1; XUNG2=~XUNG1; } Bài tập lớn môn Điện tử số 39 Khoa Điện – Điện Tử Lớp DHDT1_K1 ⇒ Mô phỏng: Bài tập lớn môn Điện tử số 40 Khoa Điện – Điện Tử Lớp DHDT1_K1 Bài 6: Viết chương trình sử dụng timer tạo hai xung vuông đảo nhau? SVTH: Nguyễn Đình Sỹ Bài làm: ⇒ Lý Thuyết // Lấy thư viện cho Chip #include #include // Định nghĩa chân xung sbit xung1=P2^1; sbit xung2=P2^0; // Hàm void main (void) {TMOD=0x21; TH1=-100; //he so chia 200 TR1=1; //khoi tao ghi IE=0x8a; IP=0; TF0=1; while(1);} // Hàm sử dụng ngắt void ngatT0 (void) interrupt { TR0=0; Bài tập lớn môn Điện tử số 41 Khoa Điện – Điện Tử Lớp DHDT1_K1 TH0=-10000/256; TL0=-10000%256; xung2=~xung2; TR0=1;} // Hàm sử dụng Timer void ngatT1 (void) interrupt { xung1= ~xung1; } ⇒ Mô Bài tập lớn môn Điện tử số 42 Khoa Điện – Điện Tử Lớp DHDT1_K1 Bài 7: Viết chương trình quét LED đếm từ 1234 đến 4567? SVTH: Nguyễn Thị Thùy Bài làm: ⇒ Lý thuyết // Lấy thư viện cho Chip #include // Khai báo biến unsigned int i,j,nghin,tram,chuc,dvi,so; // Khai báo mảng unsigned int M[]={ 0x40,0xf9,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10}; // Tạo hàm trễ void delay(void) { for(i=0;i[...]... for(t=0;t ... for(j=0;j