DO AN CHE TAO CANH CUA TU DONG UNG DUNG IC 8051

TỔNG QUAN VỀ HỌ VI ĐIỀU KHIỂN 8051

Giới thiệu chung

MCS-51 là dòng vi điều khiển nổi tiếng của Intel, với sự hợp tác từ các nhà sản xuất khác như Siemens, Advanced Micro Devices, Fujitsu và Philips, những công ty này được cấp phép làm nhà cung cấp thứ hai cho các chip MCS-51.

Vi mạch tổng quát của họ MCS-51 là chip 8051, linh kiện đầu tiên của họ này được đưa ra thị trường Chip 8051 có các đặc trưng sau:

- Có 4/8/12/20 Kbyte bộ nhớ FLASH ROM bên trong để lưu chương trình Nhờ vậy Vi điều khiển có khả năng nạp xoá chương trình bằng điện đến 10000 lần

- Từ 2 đến 3 bộ định thời 16-bit

- Có khả năng giao tiếp truyền dữ liệu nối tiếp

- Có thể mở rộng không gian nhớ chương trình ngoài 64KByte (bộ nhớ ROM ngoại)

- Có thể mở rộng không gian nhớ dữ liệu ngoài 64KByte (bộ nhớ RAM ngoại)

- Bộ xử lí bit (thao tác trên các bit riêng rẽ), 210 bit có thể truy xuất đến từng bit

1.2 Sơ đồ cấu trúc của họ vi điều khiển 8051

Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc của họ vi điều khiển 8051

1.3 Mô tả chức năng các chân của 8051

Các thành viên của MSC-51 có nhiều kiểu đóng vỏ khác nhau, bao gồm hai hàng chân DIP dạng vỏ dẹt vuông QFP và dạng chíp không chân đỡ LLC, tất cả đều có 40 chân phục vụ cho các chức năng như vào ra I/O, đọc, ghi, địa chỉ, dữ liệu và ngắt Tuy nhiên, do hầu hết các nhà phát triển chính sử dụng chíp 40 chân với hai hàng chân DIP, chúng ta sẽ tập trung khảo sát Vi điều khiển với kiểu đóng vỏ DIP này.

- Chân VCC: Chân số 40 là VCC cấp điện áp nguồn cho Vi điều khiển

- Chân GND:Chân số 20 nối GND(hay nối Mass)

Cổng 0 (P0) bao gồm 8 chân từ chân 32 đến 39, có hai chức năng chính Đầu tiên, các chân này được sử dụng để nhận tín hiệu từ bên ngoài vào để xử lý Thứ hai, chúng cũng có thể xuất tín hiệu ra bên ngoài, ví dụ như điều khiển đèn LED đơn sáng tắt.

Port 0, bao gồm 8 chân (AD7-AD0), đóng vai trò là bus dữ liệu và bus địa chỉ, chịu trách nhiệm lấy dữ liệu từ ROM hoặc RAM ngoại khi kết nối với bộ nhớ bên ngoài Đồng thời, Port 0 cũng được sử dụng để xác định địa chỉ của bộ nhớ ngoại.

- Port 1 (P1) Port P1 gồm 8 chân (từ chân 1 đến chân 8), chỉ có chức năng làm các đường xuất/nhập, không có chức năng khác

- Port 2 (P2) Port 2 gồm 8 chân (từ chân 21 đến chân 28) có hai chức năng:

Chức năng của bus địa chỉ cao (A8-A15) là kết nối với bộ nhớ ngoài có dung lượng lớn, yêu cầu 2 byte để định địa chỉ Trong đó, byte thấp được đảm nhận bởi P0, còn byte cao do P2 đảm nhiệm.

Port 3 (P3) Port 3 gồm 8 chân (từ chân 10 đến 17):

+ Với mỗi chân có một chức năng riêng thứ hai như trong bảng sau

P3.0 RxD Ngõ vào nhận dữ liệu nối tiếp

P3.1 TxD Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp

P3.2 INT0 Ngõ vào ngắt cứng thứ 0

P3.4 T0 Ngõ vào của Timer/Counter thứ 0

P3.6 WR Ngõ điều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài

P3.7 RD Ngõ điều khiển đọc dữ liệu từ bộ nhớ bên ngoài

P1.1 T2X Ngõ Nạp lại/thu nhận của Timer/Counter thứ 2

Chân RESET (RST) tại ngõ vào RST ở chân 9 có chức năng thiết lập trạng thái ban đầu cho vi điều khiển Khi ngõ vào này được đặt ở mức 1 trong ít nhất 2 chu kỳ máy, hệ thống sẽ được khôi phục về các giá trị khởi tạo.

Chân XTAL1 và XTAL2, nằm ở vị trí 18 và 19, có chức năng nhận nguồn xung clock từ bên ngoài để hoạt động Hai chân này thường được kết nối với thạch anh và các tụ điện nhằm tạo ra nguồn xung clock ổn định.

- Chân cho phép bộ nhớ chương trình PSEN

PSEN tín hiệu được xuất ra ở chân 29 dùng để truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài Chân này thường được nối với chân OE của ROM ngoài

Khi vi điều khiển tương tác với bộ nhớ chương trình ngoài, chân tín hiệu này phát ra tín hiệu kích hoạt ở mức thấp và được kích hoạt hai lần trong mỗi chu kỳ máy.

Khi thực thi chương trình từ ROM nội, chân này sẽ duy trì ở mức logic không tích cực (logic 1) Nếu không sử dụng chân này, bạn không cần phải kết nối nó.

- Chân ALE (chân cho phép chốt địa chỉ-chân 30)

Khi Vi điều khiển truy xuất bộ nhớ bên ngoài, port 0 đóng vai trò vừa là bus địa chỉ, vừa là bus dữ liệu, do đó cần phải tách riêng các đường dữ liệu và địa chỉ Tín hiệu tại chân ALE được sử dụng như tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối với IC chốt.

Chân EA dùng để xác định chương trình thực hiện được lấy từ ROM nội hay ROM ngoại

Khi EA nối với logic 1(+5V) thì Vi điều khiển thực hiện chương trình lấy từ bộ nhớ nội

Khi EA nối với logic 0(0V) thì Vi điều khiển thực hiện chương trình lấy từ bộ nhớ ngoại

AT89S52 cung cấp những đặc tính chuẩn như: 8 KByte bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa và lập trình nhanh (EPROM), 128 Byte RAM, 32 đường I/O,3TIMER/COUNTER

16 Bit, 6 vectơ ngắt có cấu trúc 2 mức ngắt, một Port nối tiếp bán song công, 1 mạch dao động tạo xung Clock và bộ dao động ON-CHIP

Các đặc điểm của chip AT89S52 được tóm tắt như sau:

• 8 KByte bộ nhớ có thể lập trình nhanh, 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

• 3 bộ Timer/counter 16 Bit / 128 Byte RAM nội

• 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit / Giao tiếp nối tiếp

• 64 KB vùng nhớ mã ngoài

Mô tả chức năng các chân của 8051

Mặc dù MSC-51 có nhiều kiểu đóng vỏ khác nhau, như DIP dạng vỏ dẹt vuông QFP và dạng chíp không chân đỡ LLC, nhưng hầu hết các nhà phát triển chính sử dụng chíp đóng vỏ 40 chân với hai hàng chân DIP Vì vậy, chúng ta sẽ khảo sát Vi điều khiển với 40 chân dạng DIP, bao gồm các chức năng như vào ra I/O, đọc, ghi, địa chỉ, dữ liệu và ngắt.

- Chân VCC: Chân số 40 là VCC cấp điện áp nguồn cho Vi điều khiển

- Chân GND:Chân số 20 nối GND(hay nối Mass)

Cổng 0 (P0) bao gồm 8 chân từ chân 32 đến 39, với hai chức năng chính Đầu tiên, các chân này có thể nhận tín hiệu từ bên ngoài để xử lý, và thứ hai, chúng cũng có khả năng xuất tín hiệu ra ngoài, ví dụ như để điều khiển đèn LED bật tắt.

Chức năng của bus dữ liệu và bus địa chỉ (AD7-AD0) trên 8 chân (hoặc Port 0) là lấy dữ liệu từ ROM hoặc RAM ngoại nếu có kết nối với bộ nhớ ngoài, đồng thời Port 0 cũng được sử dụng để định địa chỉ của bộ nhớ ngoại.

- Port 1 (P1) Port P1 gồm 8 chân (từ chân 1 đến chân 8), chỉ có chức năng làm các đường xuất/nhập, không có chức năng khác

- Port 2 (P2) Port 2 gồm 8 chân (từ chân 21 đến chân 28) có hai chức năng:

Chức năng của bus địa chỉ cao (A8-A15) là kết nối với bộ nhớ ngoài có dung lượng lớn, trong đó cần 2 byte để định địa chỉ bộ nhớ Byte thấp được đảm nhận bởi P0, trong khi byte cao do P2 đảm nhiệm.

Port 3 (P3) Port 3 gồm 8 chân (từ chân 10 đến 17):

+ Với mỗi chân có một chức năng riêng thứ hai như trong bảng sau

P3.0 RxD Ngõ vào nhận dữ liệu nối tiếp

P3.1 TxD Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp

P3.6 WR Ngõ điều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài

P3.7 RD Ngõ điều khiển đọc dữ liệu từ bộ nhớ bên ngoài

P1.1 T2X Ngõ Nạp lại/thu nhận của Timer/Counter thứ 2

Chân RESET (RST) ở chân 9 là ngõ vào Reset, có chức năng thiết lập trạng thái ban đầu cho vi điều khiển Khi ngõ vào này ở mức 1 trong ít nhất 2 chu kỳ máy, hệ thống sẽ được khôi phục về các giá trị ban đầu.

Chân XTAL1 và XTAL2, nằm ở vị trí 18 và 19, có chức năng nhận nguồn xung clock từ bên ngoài để hoạt động Hai chân này thường được kết nối với thạch anh và các tụ điện nhằm tạo ra nguồn xung clock ổn định.

- Chân cho phép bộ nhớ chương trình PSEN

PSEN tín hiệu được xuất ra ở chân 29 dùng để truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài Chân này thường được nối với chân OE của ROM ngoài

Khi vi điều khiển tương tác với bộ nhớ chương trình ngoài, chân tín hiệu này phát ra tín hiệu kích hoạt ở mức thấp và được kích hoạt hai lần trong mỗi chu kỳ máy.

Khi thực hiện một chương trình trong ROM nội, chân này sẽ duy trì ở mức logic không tích cực (logic 1) Bạn không cần kết nối chân này nếu không sử dụng.

- Chân ALE (chân cho phép chốt địa chỉ-chân 30)

Khi Vi điều khiển truy xuất bộ nhớ bên ngoài, port 0 đóng vai trò là bus địa chỉ và bus dữ liệu, do đó cần tách biệt các đường dữ liệu và địa chỉ Tín hiệu ở chân ALE được sử dụng để điều khiển việc giải mã các đường địa chỉ và đường dữ liệu khi kết nối với IC chốt.

Chân EA dùng để xác định chương trình thực hiện được lấy từ ROM nội hay ROM ngoại

Khi EA nối với logic 1(+5V) thì Vi điều khiển thực hiện chương trình lấy từ bộ nhớ nội

Khi EA nối với logic 0(0V) thì Vi điều khiển thực hiện chương trình lấy từ bộ nhớ ngoại

Vi điều khiển AT 89S52

AT89S52 cung cấp những đặc tính chuẩn như: 8 KByte bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa và lập trình nhanh (EPROM), 128 Byte RAM, 32 đường I/O,3TIMER/COUNTER

16 Bit, 6 vectơ ngắt có cấu trúc 2 mức ngắt, một Port nối tiếp bán song công, 1 mạch dao động tạo xung Clock và bộ dao động ON-CHIP

Các đặc điểm của chip AT89S52 được tóm tắt như sau:

• 8 KByte bộ nhớ có thể lập trình nhanh, 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

• 3 bộ Timer/counter 16 Bit / 128 Byte RAM nội

• 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit / Giao tiếp nối tiếp

• 64 KB vùng nhớ mã ngoài

• 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoại

• 4 s cho hoạt động nhân hoặc chia

1.4.2 Sơ đồ chân và chức năng các chân của AT89S52

Sơ đồ chân của AT89S52

Hình 2.17 Sơ đồ chân của AT89S52

Các vi điều khiển 8051, bao gồm các phiên bản như 8751, 89S52, 89C51 và DS5000, có nhiều kiểu đóng vỏ khác nhau như DIP, QFP và LLC, nhưng đều có 40 chân cho các chức năng như I/O, đọc RD, ghi WR, địa chỉ, dữ liệu và ngắt Một số nhà sản xuất cung cấp phiên bản 20 chân với ít cổng I/O hơn cho ứng dụng yêu cầu thấp Tuy nhiên, hầu hết các nhà phát triển sử dụng phiên bản 40 chân với hai hàng chân DIP, vì vậy bài viết sẽ tập trung vào mô tả phiên bản này.

LẬP TRÌNH HỢP NGỮ CHO 8051

Các chế độ định địa chỉ

Dữ liệu có thể được truy cập theo nhiều cách khác nhau, bao gồm việc lưu trữ trong thanh ghi, bộ nhớ, hoặc dưới dạng giá trị tức thời Các phương pháp này được gọi là các chế độ đánh địa chỉ Trong chương này, chúng ta sẽ thảo luận về các chế độ đánh địa chỉ của bộ vi xử lý 8051 thông qua một số ví dụ cụ thể Các chế độ đánh địa chỉ của bộ vi xử lý được xác định bởi thiết kế của nó, do đó lập trình viên không thể thay đổi các chế độ này.

1 Tức thời 2 Theo thanh ghi 3 Trực tiếp

4 Gián tiếp 5 Theo chỉ số

Trong chế độ đánh địa chỉ, toán hạng nguồn là một hằng số, và lệnh được hợp dịch sẽ thực thi ngay sau mã lệnh Đặc biệt, trước dữ liệu tức thời cần có dấu (#) Chế độ này cho phép nạp thông tin vào bất kỳ thanh ghi nào, bao gồm cả thanh ghi con trỏ dữ liệu DPTR.

Ví dụ: MOV DPTR, #MYDATA

; Nạp giá trị 25H vào thanh ghi A

; Nạp giá trị 62 thập phân vào R4

; Nạp giá trị 40 H vào thanh ghi

; Nạp 4512H vào con trỏ dữ liệu DPTR

Mặc dù thanh ghi DPTR là 16 bit nó cũng có thể được truy cập như 2 thanh ghi

8 bit DPH và DPL trong đó DPH là byte cao và

Cũng lưu ý rằng lệnh dưới đây có thể tạo ra lỗi vì giá trị nạp vào DPTR lớn hơn16 bit:

2.1.2 Địa chỉ theo thanh ghi

Chế độ đánh địa chỉ theo thanh ghi liên quan đến việc sử dụng các thanh ghi để lưu trữ dữ liệu cần thao tác, trong đó các toán hạng được xác định từ một trong các thanh ghi Ri của các bank được chọn.

; Sao chép nội dung thanh ghi A vào thanh ghi R2

; Cộng nội dung thanh ghi R5 vào thanh ghi A

Có thể thực hiện việc chuyển dữ liệu giữa thanh ghi tích luỹ A và các thanh ghi Rn (với n từ 0 đến 7), tuy nhiên, việc chuyển dữ liệu giữa các thanh ghi Rn là không được phép.

Ví dụ: MOV R4, R7 là không hợp lệ

Khi lập trình, cần đảm bảo rằng kích thước của các thanh ghi nguồn và đích phải tương thích Ví dụ, câu lệnh “MOV DPTR, A” sẽ gây ra lỗi do thanh ghi nguồn là 8 bit trong khi thanh ghi đích là 16 bit.

8051 có 128 byte bộ nhớ RAM Bộ nhớ RAM được gán các địa chỉ từ 00 đến 7FH và được phân chia như sau:

1 Các ngăn nhớ từ 00 đến 1FH được gán cho các băng thanh ghi và ngăn xếp

2 Các ngăn nhớ từ 20H đến 2FH được dành cho không gian đánh địa chỉ theo bit để lưu các dữ liệu 1 bit

3 Các ngăn nhớ từ 30H đến 7FH là không gian để lưu dữ liệu có kích thước 1byte Mặc dù toàn bộ byte của bộ nhớ RAM có thể được truy cập bằng chế độ đánh địa chỉ trực tiếp, nhưng chế độ này thường được sử dụng nhất để truy cập các ngăn nhớ RAM từ 30H đến 7FH Đây là do một thực tế là các ngăn nhớ dành cho băng ghi được truy cập bằng thanh ghi theo các tên gọi của chúng là R0 - R7 còn các ngăn nhớ khác của RAM thì không có tên như vậy Trong chế độ đánh địa chỉ trực tiếp thì dữ liệu ở trong một ngăn nhớ RAM mà địa chỉ của nó được biết và địa chỉ này được cho như là một phần của lệnh Khác với chế độ đánh địa chỉ tức thì mà toán hạng tự nó được cấp với lệnh Dấu (# 0 là sự phân biệt giữa hai chế độ đánh địa chỉ Xét các ví dụ dưới đây và lưu ý rằng các lệnh không có dấu (#):

MOV R0, 40H ; Lưu nội dung của ngăn nhớ 40H của RAM vào R0

; Lưu nội dung thanh ghi A vào ngăn nhớ 56H của RAM

; Chuyển nội dung ngăn nhớ 7FH của RAM vào R4

Các thanh ghi R0 - R7 có thể được truy cập theo 2 cách như sau:

MOV A, 4 ; Hai lệnh này giống nhau đều sao nội dung thanh ghi R4 vào A

Trong chế độ này, thanh ghi R0 và R1 được sử dụng làm con trỏ đến dữ liệu bên trong CPU, trong khi các thanh ghi R2 đến R7 không thể giữ địa chỉ của toán hạng trong RAM Để sử dụng R0 và R1 làm con trỏ, địa chỉ của các ngăn nhớ RAM phải được đặt trước bằng dấu (@).

MOV A, @ R0 ; Chuyển nội dung của ngăn nhớ RAM có địa chỉ trong R0 vào A MOV @ R1, B ; Chuyển nội dung của B vào ngăn nhớ RAM có địa chỉ ở R1

Lưu ý rằng R0 và R1 luôn có dấu “@” đứng trước Nếu không có dấu này, lệnh sẽ chuyển nội dung của các thanh ghi R0 và R1, không phải dữ liệu trong bộ nhớ mà địa chỉ được lưu trong R0 và R1.

* Ưu điểm của chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi

Chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi mang lại lợi ích lớn khi cho phép truy cập dữ liệu một cách năng động hơn so với chế độ đánh địa chỉ trực tiếp.

Viết chương trình để sao chép giá trị 55H vào ngăn nhớ RAM tại địa chỉ 40H đến 44H sử dụng:

- Chế độ định địa chỉ trực tiếp

- Chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi không dùng vòng lặp

- Chế độ địa chỉ trực tiếp

; Sao chép A vào ngăn nhớ RAM

; Sao chép A vào ngăn nhớ RAM 41H

; Sao chép A vào ngăn nhớ RAM 44H

- Chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi không dùng vòng lặp

; Sao chép A vào vị trí ngăn nhớ RAM do R0 chỉ đến

; Tăng con trỏ Bây giờ R0 41H

; Sao chép A vào vị trí ngăn nhớ RAM do R0 chỉ

;Tăng con trỏ Bây giờ R0 = 44H

2.1.5 Định địa chỉ theo số

Chế độ đánh địa chỉ theo chỉ số là một phương pháp phổ biến để truy cập các phân tử dữ liệu trong không gian ROM/RAM của chương trình 8051, với dung lượng tối đa 64KB Lệnh sử dụng cho việc này là: MOVC A, @ A + DPTR.

Thanh ghi 16 bit DPTR, còn gọi là thanh ghi A, được sử dụng để tạo địa chỉ cho các phần tử dữ liệu lưu trữ trong ROM trên chip 8051 Vì các phần tử dữ liệu nằm trong không gian mã của ROM, lệnh MOVC được sử dụng thay vì lệnh MOV, với chữ C ở cuối lệnh chỉ định đây là lệnh Code Trong quá trình này, nội dung của thanh ghi A được bổ sung vào thanh ghi DPTR 16 bit để tạo ra địa chỉ 16 bit cho dữ liệu cần thiết.

Tập lệnh trong 8051

Tùy thuộc vào cách và chức năng của mỗi lệnh, có thể chia ra thành 5 nhóm lệnh như sau:

Các lệnh điều khiển chương trình

Các lệnh vận chuyển dữ liệu

Các lệnh thao tác bit

2.2.2 Cấu trúc chung của mỗi lệnh

Mã_lệnh Toán_hạng1, Toán_hạng2, Toán_hạng3

Mã_lệnh: Tên gợi nhớ cho chức năng của lệnh (VD như add cho addition)

Toán_hạng1, Toán_hạng2, Toán_hạng3: Là các toán hạnh của lệnh, tùy thuộc vào mỗi lệnh số toán hạng có thể không có, có 1, 2 hoặc 3

RET (Kết thúc chương trình con) Lệnh này không có toán hạng

JZ TEMP (Chuyển con trỏ chương trình đến vị trí TEMP) Chỉ có 1 toán hạng

CJNE A, #20, LOOP (So sánh A với 20, nếu không bằng thì chuyển con trỏ chương trình đến nhã LOOP) Có 3 toán hạng c Nhân hai số không dấu

MUL AB ; Là phép nhân A  B và kết quả 16 bit được đặt trong A và B

Khi thực hiện phép nhân giữa hai byte, một trong các toán hạng cần phải được lưu trữ trong thanh ghi A, trong khi toán hạng còn lại phải nằm trong thanh ghi B Kết quả của phép nhân sẽ được lưu giữ trong các thanh ghi.

A và B Phần tiếp thấp ở trong A, còn phần cao ở trong B Ví dụ dưới đây trình bày phép nhân 25H với 65H Kết quả là dữ liệu 16 bit được đặt trong A và B

Nhân Toán hạng 1 Toán hạng 2 Kết quả

Byte*Byte A B A = byte thấp, B = byte cao

Bảng 4-1: Tóm tắt phép nhân hai số không dấu (MUL AB) d Chia hai số không dấu

8051 cùng chỉ hỗ trợ phép chia hai số không dấu byte cho byte với cú pháp:

Khi thực hiện phép chia một byte cho một byte, số bị chia cần được lưu trữ trong thanh ghi A, trong khi số chia phải nằm trong thanh ghi B Sau khi lệnh chia DIV được thực hiện, kết quả thương số sẽ được lưu trữ trong thanh ghi.

A, còn số dư được đặt trong B Xét ví dụ dưới

; Nạp số bị chia vào A = 95

Khi thực hiện lệnh “DIV AB”, cần lưu ý rằng CY luôn bằng 0 và OV bằng 0 nếu tử số không phải là 0 Nếu tử số là 0 (B = 0), thì OV sẽ được thiết lập thành 1 để báo lỗi, trong khi CY vẫn bằng 0 Tất cả các bộ vi xử lý đều quy định rằng việc chia một số cho 0 sẽ dẫn đến kết quả không xác định, và trong trường hợp của 8051, cờ OV sẽ được đặt thành 1.

Thực hiện các phép tính cơ bản như +, -, *, /, … Kết quả sau khi thực hiện lệnh được lưu vào toán hạng đầu tiên trong lệnh

Các lệnh toán học như: ADD, ADDC, SUBB, INC, DEC, MUL, DA a Phép cộng

Lệnh ADD được dùng để cộng hai toán hạng Toán hạng đích luôn là thanh ghi

Toán hạng nguồn có thể là thanh ghi dữ liệu trực tiếp hoặc nằm trong bộ nhớ Cần lưu ý rằng các phép toán số học giữa bộ nhớ không được phép trong hợp ngữ Lệnh này có khả năng thay đổi các bit AF, CF hoặc PF của thanh ghi cờ, tùy thuộc vào các toán hạng liên quan.

Hãy biểu diễn xem các lệnh dưới đây tác động đến thanh ghi cờ như thế nào?

Sau phép cộng, thanh ghi A (đích) chứa 00 và các cờ sẽ như sau:

CY = 1 vì có phép nhớ từ D7

PF = 1 vì số các số 1 là 0 (một số chẵn) cờ PF được đặt lên 1

Ac = 1 vì có phép nhớ từ D3 sang D4 b Phép trừ các số không dấu

Cú pháp: SUBB A, nguồn ; A = A - nguồn - CY

Trong các bộ xử lý, có hai lệnh cho phép thực hiện phép trừ là SUB và SUBB (trừ có mượn) Tuy nhiên, trong vi điều khiển 8051, chỉ có lệnh SUBB duy nhất Để thực hiện phép trừ SUB từ SUBB, ta cần xem xét hai trường hợp dựa trên cờ mượn CY: khi CY = 0 và khi CY = 1 Cờ CY được sử dụng để xác định tình trạng mượn trong phép trừ.

Trong phép trừ, các bộ vi xử lý 8051, giống như hầu hết các CPU hiện đại, sử dụng phương pháp bù 2 để thực hiện lệnh Mặc dù mỗi CPU có mạch cộng, việc thiết kế mạch trừ riêng biệt có thể quá phức tạp và tiêu tốn nhiều bóng bán dẫn Do đó, 8051 tận dụng mạch cộng để thực hiện lệnh trừ Khi 8051 sử dụng mạch cộng để thực hiện lệnh trừ, và giả sử rằng cờ mượn (CY) bằng 0 trước khi thực hiện lệnh, phần cứng CPU sẽ tiến hành các bước cụ thể để thực hiện lệnh SUBB đối với các số không dấu.

1 Thực hiện lấy bù 2 của số trừ (toán hạng nguồn)

2 Cộng nó vào số bị trừ (A)

3 Đảo nhớ Đây là 3 bước thực hiện bởi phần cứng bên trong của CPU 8051 đối với mỗi lệnh trừ SUBB bất kể đến nguồn của các toán hạng được cấp có được hỗ trợ chế độ đánh địa chỉ hay không? Sau ba bước này thì kết quả có được và các cờ được bật

Phân tích chương trình sau:

; Nạp A giá trị 4CH (A = 4CH)

; Nếu CY = 0 nhảy đến đích NEXT CPL A ; Nếu CY = 1 thực hiện bù 1

Lệnh SUBB được áp dụng cho các số nhiều byte và theo dõi việc mượn của toán hạng thấp Nếu cờ CY = 1 trước khi thực hiện lệnh, nó sẽ trừ thêm 1 từ kết quả.

Phân tích chương trình sau:

Sau khi SUBB thì A = 62H - 96H = CCH và cờ nhớ được lập báo rằng có mượn Vì CY = 1 nên khi SUBB được thực hiện lần thứ 2 thì a = 27H - 12H - 1 = 14H

Do vậy, ta có 2762H - 1296H = 14CCH

Thực hiện các phép toán logic, các lệnh bao gồm:

ANL: phép toán “Và” logic

ORL: phép toán “Hoặc ” logic

XRL: phép toán “XOR ” logic

RL: phép quay bit sang trái

RR: phép quay bit sang phải

RLC: : phép quay trái có nhớ

RRC: phép quay phải có nhớ

SWAP: lệnh trao đổi thanh ghi a Lệnh Và (ANL)

Cú pháp: ANL đích, nguồn ; đích = đích Và nguồn

Lệnh AND thực hiện phép toán lô-gíc giữa hai toán hạng, với kết quả được lưu vào toán hạng đích, thường là thanh ghi tổng Toán hạng nguồn có thể là thanh ghi, bộ nhớ hoặc giá trị cố định Đặc biệt, lệnh AND với toán hạng theo byte không ảnh hưởng đến các cờ và thường được sử dụng để đặt về 0 những bit nhất định của một toán hạng.

Trình bày kết quả của các lệnh sau:

; Thực hiện Và logic A và 0FH (Bây giờ A Lời giải: 05)

Cú pháp ORL đích, nguồn

Các toán hạng đích và nguồn được kết hợp bằng phép Hoặc, với kết quả được lưu vào toán hạng đích Phép Hoặc có thể được sử dụng để thiết lập các bit nhất định trong toán hạng 1 Thường thì toán hạng đích là thanh ghi tổng, trong khi toán hạng nguồn có thể là một thanh ghi trong bộ nhớ hoặc một giá trị cố định Lệnh ORL áp dụng cho các toán hạng đánh địa chỉ theo byte sẽ không ảnh hưởng đến bất kỳ cờ nào.

Ví dụ: Trình bày kết quả của đoạn mã sau:

04 OR 68 = 6CH c Lệnh XOR (hoặc loại trừ)

Cú pháp: XRL đích, nguồn ; đích = đích Hoặc loại trừ nguồn

Lệnh XRL thực hiện phép toán XOR giữa hai toán hạng và lưu kết quả vào đích, thường là thanh ghi tổng Toán hạng nguồn có thể là thanh ghi trong bộ nhớ hoặc giá trị cố định Đặc biệt, lệnh XRL không ảnh hưởng đến bất kỳ cờ nào khi áp dụng cho các toán hạng đánh địa chỉ theo byte.

Ví dụ: Trình bày kết quả của đoạn mã sau:

Lệnh XRL có thể được dùng để xoá nội dung của một thanh ghi bằng cách XOR nó với chính nó d Lệnh bù thanh ghi tổng CPL A

Lệnh này thực hiện phép bù cho nội dung của thanh ghi tổng A, biến đổi các số 0 thành 1 và ngược lại, được gọi là phép bù 1.

CPL A ; Bây giờ nội dung của thanh ghi A là AAH e Quay phải: RR

Cú pháp: RR A ; Quay các bit thanh ghi A sang phải

Trong phép quay phải, 8 bit của thanh ghi tổng sẽ được dịch chuyển sang phải một bit, trong đó bit D0 từ vị trí thấp nhất sẽ chuyển sang vị trí cao nhất D7 Xem đoạn mã dưới đây.

; Quay trái các bit của thanh ghi A

Trong phép quay trái, 8 bit của thanh ghi A được dịch chuyển sang trái 1 bit, với bit D7 rời khỏi vị trí cao nhất và chuyển sang vị trí thấp nhất D0 Xem biểu đồ mã dưới đây.

Lưu ý rằng trong các lệnh RR và RL thì không có cờ nào bị tác động g Quay có nhớ

Cú pháp: RRC A và RLC A

* Quay phải có nhớ: RRC A

Trong quay phải có nhớ thì các bit của thanh ghi A được quay từ trái sang phải

Trong phép RRC A, bit thấp nhất (LSB) được đưa vào cờ nhớ CY, trong khi cờ CY được chuyển vào vị trí bit cao nhất (MSB) Điều này có nghĩa là cờ nhớ CY hoạt động như một bit bổ sung, biến thanh ghi A thành thanh ghi 9 bit.

* Quay trái có nhớ: RLC A

CÁC LINH KIỆN LIÊN QUAN

Module Relay 4ch

Relay là thiết bị đóng cắt cơ bản, nó được sử dụng rất nhiều trong cuộc sống và trong các thiết bị điện tử

Cấu tạo Relay gồm 2 phần:

Cuộn hút: Tạo ra năng lượng từ trường để hút tiếp điểm về phía mình Tùy vào điện áp làm việc người ta chia Relay ra:

Cặp tiếp điểm: Khi không có từ trường (không cấp điện cho cuôn dây) Tiếp điểm

Relay hoạt động nhờ lực của lò xo, với các tiếp điểm thường đóng Khi có năng lượng từ trường, tiếp điểm 1 sẽ bị hút và chuyển sang vị trí 3 Relay có thể có một cặp tiếp điểm, hai cặp hoặc nhiều hơn.

Relay 4 Kênh 5V gồm 4 rơ le hoạt động tại điện áp 5VDC, chịu được hiệu điện thế lên đến 250VAC 10A Relay 4 kênh 5V được thiết kế chắc chắn, khả năng cách điện tốt Trên module đã có sẵn mạch kích relay sử dụng transistor và IC cách ly quang giúp cách ly hoàn toàn mạch điều khiển (vi điều khiển) với rơ le bảo đảm vi điều khiển hoạt động ổn định Có sẵn header rất tiện dụng khi kết nối với vi điều khiển Relay 4 kênh sử dụng chân kích mức Thấp (0V), khi có tín hiệu 0V vào chân

IN thì relay sẽ nhảy qua thường hở của Relay Ứng dụng dùng với relay module khá nhiều bao gồm cả điện DC hay AC

Sử dụng điện áp nuôi 5VDC

Relay 4 đóng ngắt với điện thế kích bằng 0V, phù hợp cho tín hiệu 5V hoặc 3.3V (cần nguồn cấp ngoài) Mỗi Relay tiêu thụ khoảng 80mA, với điện thế đóng ngắt tối đa là AC250V – 10A hoặc DC30V – 10A.

Có đèn báo đóng ngắt trên mỗi Relay

PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN PROLTEUS

Giới thiệu chung về phần mềm Proteus

Proteus là bộ công cụ chuyên về mô phỏng mạch điện tử Các phần mềm (công cụ) trong bộ là:ISIS Schematic Capture:

Proteus là phần mềm mô phỏng mạch điện tử mạnh mẽ, cho phép thiết kế mạch và lập trình cho các vi điều khiển như MCS-51, PIC, và AVR Được phát triển bởi Lancenter Electronics, Proteus hỗ trợ hầu hết các linh kiện điện tử phổ biến và đặc biệt tương thích với các MCU như PIC, 8051, AVR và Motorola.

Phần mềm Proteus bao gồm hai chương trình chính: ISIS cho phép mô phỏng mạch và ARES dùng để thiết kế mạch in Proteus nổi bật với khả năng mô phỏng các loại vi điều khiển như PIC, 8051, dsPIC, AVR, và ARM, đồng thời hỗ trợ nhiều giao tiếp như I2C, SPI, CAN, USB, và Ethernet Sau hơn 12 năm phát triển, ISIS đã thu hút hơn 12.000 người dùng trên toàn cầu nhờ vào khả năng mô phỏng hiệu quả hoạt động của các hệ vi điều khiển mà không cần phần mềm hỗ trợ Cuối cùng, phần mềm ISIS cho phép xuất file sang ARES hoặc các phần mềm thiết kế mạch in khác.

Trong lĩnh vực giáo dục, ISIS nổi bật với hình ảnh mạch điện rõ ràng, cho phép người dùng linh hoạt tùy chỉnh đường nét và màu sắc của mạch điện Bên cạnh đó, phần mềm còn hỗ trợ thiết kế theo các mẫu mạch (templates) đa dạng, giúp người học dễ dàng tiếp cận và thực hành.

Những khả năng khác của ISIS là:

+ Chạy trên nền Windows 98/Me/2k/XP/Win7

+ Tự động sắp xếp đường mạch và vẽ điểm giao đường mạch

+ Chọn đối tượng và thiết lập thông số cho đối tượng dễ dàng

+ Xuất file thống kê linh kiện cho mạch

+ Xuất ra file Netlist tương thích với các chương trình làm mạch in thông dụng

Đối với các nhà thiết kế mạch chuyên nghiệp, ISIS cung cấp nhiều công cụ hữu ích cho việc quản lý các mạch điện lớn, có thể chứa hàng ngàn linh kiện Phương pháp thiết kế theo cấu trúc (hierarchical design) giúp tối ưu hóa quy trình thiết kế và quản lý mạch hiệu quả hơn.

+ Khả năng tự động đánh số linh kiện

ARES (Advanced Routing and Editing Software) is a PCB design software that creates circuit layouts based on nestlist files and various automated tools Its key features include advanced routing capabilities and efficient editing options for streamlined PCB design processes.

Cơ sở dữ liệu 32 bit của ARES cho phép đạt độ chính xác lên đến 10nm và độ phân giải góc 0.10 Kích thước board lớn nhất mà ARES hỗ trợ là +/- 10 mét, đồng thời ARES cũng hỗ trợ mạch in lên đến 16 lớp.

- Làm việc thông qua các menu ngữ cảnh tiện lợi

- File netlist từ phần mềm vẽ mạch nguyên lý ISIS

- Tự động cập nhật ngược chỉ số linh kiện, sự đổi chân, đổi cổng ở mạch in sang mạch nguyên lý

- Công cụ kiểm tra lỗi thiết kế

- Thư viện đầy đủ từ lỗ khoan mạch đến linh kiện dán

PROTEUS VSM là phần mềm mô phỏng mạch điện tiên tiến, kết hợp giữa tiêu chuẩn SPICE3F5 và mô hình linh kiện tương tác động Người dùng có thể dễ dàng tạo ra linh kiện tương tác mà không cần lập trình, cho phép thực hiện các mô phỏng tương tác giống như mạch điện thực.

Chương trình mang đến nhiều mô hình linh kiện với chức năng mô phỏng, bao gồm vi điều khiển phổ biến và các linh kiện ngoại vi như LED, LCD, keypad và cổng RS232.

Khởi động phần mềm xong Tiếp tục chọn vào biểu tượng schematic capture trên thanh công cụ để khởi động giao diện để vẽ mạch mô phỏng mạch điện

Giao diện phần mềm được thiết kế trực quan, cung cấp nhiều nút lệnh hữu ích giúp người dùng dễ dàng vẽ mạch Dưới đây là một số nút thường được sử dụng trong quá trình vẽ mạch.

Create a new design: Tạo một bản thiết kế mới

Open a design: Mở một bản thiết kế đã có sẵn

Save: Lưu lại bản thiết kế

Sample a project: Mở một bản thiết kế mẫu

Enable / Disable grid dot display: Cho phép hiện hay ẩn các loại lưới điểm

Thanh tiêu đề Thanh Menu Thanh công cụ vẽ mạch

Vùng hiện hình dạng linh kiện đã chọn

Danh sách linh kiện đã chọn

Các nút điều khiển mô phỏng

Thanh trạng thái của giao diện

Copy tagged objects: Sao chép đối tượng đã chọn

Move tagged objects: Di chuyển đối tượng đã chọn

Rotate all tagged objects: Xoay tất cả đối tượng đã chọn

Delete all tagged objects: Xóa tất cả các đối tượng đã chọn

Create a new root sheet: Tạo trang vẽ mới

Remove curent sheet: Xóa trang vẽ hiện hành

PCB layout: Giao diện vẽ mạch 3D

3D visualizer: Xem dưới dạng 3D mạch thực

Instant edid mode: Chọn linh kiện để thay đổi thuộc tính

Device pin: Linh Kiện đã chọn

Wire lable / ate: tạo chú thích

Text script: Kiểm tra bản vẽ

Sub-circuit: tạo mạch phụ

Inter-sheet terminal: Lấy nguồn (VCC), nối đất (GND), Vào / ra (in/out)

Simulation Graph: Đồ thị mô phỏng

Generator: Các dạng tạo sóng

Vonmeter/ Current probe: Dụng cụ đo điện áp và dòng diện

Virtual instruments: Các dạng đồng hồ đo

Pick device: Mở thư viện linh kiện

Manage libraries: Quản lý thư viện

Horizontal reflection: Đảo theo chiều ngang

Vertical reflection: Đảo theo chiều đứng Ưu điểm và nhược điểm của phần mềm này: Ưu điểm:

Các phần mềm mô phỏng thường gặp giới hạn do số lượng linh kiện có sẵn Tuy nhiên, ở đây, khả năng mô phỏng được mở rộng với nhiều linh kiện khác nhau, bao gồm cả các IC lập trình được như vi điều khiển.

- Hình ảnh mô phỏng sống động

Các thanh công cụ có khả năng định vị bất kỳ cạnh nào của cửa sổ ứng dụng, trong khi tổng quan về đối tượng người vẽ có thể mở rộng sang trái hoặc phải theo các cạnh.

- Tất cả các biểu tượng đều rõ ràng và giúp cho người dùng dễ dàng hơn

- Mô phỏng được nhiều loại mạch khác nhau

- Có thể thay đổi được màu nền để phù hợp trong các trường hợp khác nhau Nhược điểm:

- Một số linh kiện là các vi mạch tích hợp các cổng logic nếu dùng đúng IC đó để mô phỏng thì phần mềm sẽ báo lỗi

- Diện tích thiết kế chưa thỏa mãn với các mạch đòi hỏi nhiều linh kiện

4.2 Cách sử dụng phần mềm Prolteus Thiết kế mạch điều khiển cửa đóng mở tự động

- Thiết kế mạch điều khiển cánh cửa đóng mở tự động:

Các linh kiện dùng trong mạch gồm: IC AT89S52, motor DC, BTTON (Giả lập tín hiệu sensor E18-D80NK (NPN), transitor PNP $ NPN, các đèn led báo trạng thái

Chúng tôi đã thực hiện mô phỏng dựa trên nguyên lý hoạt động của mạch cầu H, cho phép điều khiển quá trình đóng mở cửa thông qua việc đảo chiều quay của động cơ DC Đồng thời, các tín hiệu từ cảm biến được giả lập bằng cách sử dụng các nút nhấn.

Để nạp chương trình vào vi điều khiển AT89S52, bạn cần thiết kế mạch mô phỏng như hình trên Sau đó, nháy đúp chuột vào vi điều khiển, vào mục Program Files và chọn đường dẫn đến file hex được tạo từ trình biên dịch Keil C, rồi nhấn ok để hoàn tất quá trình nạp.

Để bắt đầu chạy chương trình sau khi đã nạp file hex vào vi điều khiển, bạn chỉ cần nhấn phím tắt F12 hoặc click vào biểu tượng play ở góc trái màn hình.

Cách sử dụng phần mềm Proteus mô phỏng mạch điều khiển cửa đóng mở tự động

5.1 Khái quát chung về phần mềm Keil C

Keil C là phần mềm hỗ trợ lập trình cho vi điều khiển như Atmel và AVR Phần mềm này cho phép người dùng soạn thảo và biên dịch chương trình C hoặc ASM thành ngôn ngữ máy, giúp nạp vào vi điều khiển và tạo sự tương tác giữa vi điều khiển và lập trình viên.

Giao diện của phần mềm như sau:

Thanh Tiêu Đề Thanh Thực Đơn Thanh Công Cụ

Vùng Soạn Thảo Chương Trình

PHẦN MỀM KEI C & ISP PRO

Phần mềm PROISP

Bài viết này đã trình bày đầy đủ các bước để tạo ra một mạch điều khiển cho cánh cửa tự động Tiếp theo, chúng ta sẽ tiến hành xây dựng mô hình thực tế.

MÔ HÌNH HÓA VÀ ỨNG DỤNG

Chúng tôi đã sử dụng mạch cầu H bằng rơ le thay vì mạch cầu H bằng transistor nhằm nâng cao hiệu năng và công suất hoạt động.

Sơ đồ nguyên lý mạch cầu H:

Định dạng
Số trang	51
Dung lượng	2,06 MB