BµI tËp vi xö lý
ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ VI XỬ LÝ 8 BIT
YÊU CẦU
Phần cứng :
1. Bộ vi xử lý
2. Bộ nhớ chương trình ROM : 8KB từ địa chỉ 0000H
3. Bộ nhớ dữ liệu RAM : 8KB có địa chỉ tuỳ chọn.
4. Cổng vào tương tự 8 kênh nhận tín hiệu nhiệt độ từ 0 – 10V
tương ứng vói nhiệt độ từ 0 – 100 độ C , các cổng vào/ra số và
các mạch điều khiển .

Phần mềm :
1. Chế độ chạy và dừng chương trình khẩn cấp.
2. Đọc tín hiệu đo nhiệt độ từ 8 kênh và lưu trữ vào vùng nhớ
RAM.
3. Sau mỗi lần đọc , tính giá trị trung bình cộng của nhiệt độ và
gửi ra hiển thị bằng LED hoặc LCD .
4. So sánh nhiệt độ của từng kênh với giá trị nhiệt độ trung
bình . Nếu kết quả lớn hơn hoặc nhỏ hơn giá trị cho phép cho
trước , thì gửi tín hiệu báo động cao hoặc thấp ứng với kênh
đó . Giá trị cho phép này đặt trong một ô nhớ của Ram .
5. Chương trinh dừng lại và báo động bằng còi khi xảy ra một
trong các trường hợp sau :
- Có ít nhất 4 kênh đo vượt quá hoặc nhỏ hơn giá trị giới hạn
cho phép cho trước so với giá trị trung bình .
- Giá trị nhiệt độ trung bình lớn hơn hoặc nhỏ hơn giá trị giới
hạn MAX và MIN tương ứng . Các giá trị giới hạn MAX và
MIN được đặt ở hai ô nhớ của RAM .
6. Thiết kế bàn phím nhập dữ liệu .
bïi anh tuÊn –T§H2-k45

Hơn nữa trong các nhà máy, xí nghiệp việc tự động hoá các quá trình sản
xuất , tự động hoá các thiết bị điều khiển là một vấn đề hết sức quan trọng và
cần thiết. Trong các thiết bị tự động muốn điều khiển một quá trình nào đó
một cách tối ưu thì nhất thiết phải có các thiết bị đo, chính nhờ các thiết bị đo
người ta có thể kiểm soát được các thông số của hệ thống mà từ đó đưa ra các
tín hiệu điều khiển nhằm làm cho hệ thống hoạt động ổn định .
Trước đây khi ngành vật liệu chưa tìm ra các vật liệu mới, thì các dụng
cụ đo thường được làm bằng cơ khí có độ chính xác không cao, dải đo hẹp,
không làm việc được trong các môi trường đòi hỏi độ bền cơ học cao. Khi
ngành vật liệu tìm ra được các vật liệu mới, công nghệ chế tạo phát triển đã
có thể tạo ra các thiết bị đo thông minh, có độ chính cao, làm việc được trong
các môi trường khắc nghiệt như : đo nhiệt độ lò nung, đo nồng độ các chất
hoá học … nhờ các thiết bị đo thông minh này người ta có thể kiểm soát các
thông số của hệ thống một cách chặt chẽ .
Khi khoa học công nghệ ngày càng phát triển việc đo không chỉ là biết
giá trị của đại lượng cần đo mà những giá trị này còn là những thông tin cần
được lưu trữ và xử lý . Để cho quá trình thu thập các thông tin đo một cách tự
động người ta gắn vào các thiết bị đo các bộ vi điều khiển nhằm điều khiển
các quá trình đo, xử lý và có thể là phải truyền đi .
Theo như yêu cầu của bài toán đặt ra là xây dung một hệ đo, thu thập
nhiệt độ. Với 8 kênh đo nhiệt độ ở những vị trí khác nhau và những dải nhiệt
độ khác nhau thì việc sử dụng một bộ vi điều khiển trong hệ là một điều cần
thiết. Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều họ vi điều khiển như : 8051,
68HC11, PIC, AVR… vì vậy việc lựa chọn một bộ vi điều khiển cho hệ thống
cần phải có giá thành rẻ nhưng vẫn đáp ứng được yêu cầu của bài toán tối ưu.
ở đây ta sử dụng bộ vi điều khiển 8051 là đủ để điều khiển hệ thống hoạt
động tốt.
bïi anh tuÊn –T§H2-k45
3


T1
Serial
Port
Port
3
Port
2
Port
1
Port
0
TXD RXD
Oscilator
CPU
Timer 0
Timer 1
Serial port
INT 0
INT 1
Timing
and
Control
PSEN EA RST ALE
XTAL1,2

BàI tập vi xử lý
b. Bờn trong VXL8051.
RAM.
RAM trong ca 8051 bao gm c cỏc thanh ghi v cỏc thanh ghi cú th
lp trỡnh v xoỏ tng bit nh l RAM a mc ớch. RAM c dựng nh l

Registers)
SFR bao gồm các thanh ghi dữ liệu và các thanh ghi điều khiển. Chúng
nằm trong các cổng, time hoặc là các thanh ghi điều khiển ngắt... Ví dụ: Cổng
nối tiếp được điều khiển bởi SFR SCON, trong khi dữ liệu vào và ra cổng này
đi qua thanh ghi SFR SBUF. Những bit riêng lẻ của SCON xác lập những chế
độ khác nhau của cổng nối tiếp. SCON có thể được xem như thanh ghi điều
khiển và SBUF được gọi là thanh ghi dữ liệu. SFR có byte địa chỉ trong
khoảng [80h..FFh] (Tiếp theo phần địa chỉ của RAM trong từ 00h..07h như đã
nói ở trên ). 8051 có thể truy nhập RAM và SFR bằng chế độ địa chỉ gián tiếp
thanh ghi.
SFR bao gồm cả thanh ghi a, thanh ghi b và PSW. PSW bao gồm cả cờ
hệ thống như cờ carry có 2 bit để kích hoạt register bank.
 ROM:
Một vài thành viên của họ 8051 có chứa ROM ở ngay trong chúng:
- 8051 có 4KB.
- 8052 có 8KB.
- 80C517A-5 và 80C515-A có 32KB.
8751 và 8752 là EPROM là phiên bản sau của 8051 và 8052, 8031,
8032, 80C535A và 80C537A là ROM phiên bản sau của 8051, 8052,
80C515A và 80C517A.
Trong bộ nhớ ROM trong chiếm khối nhớ thấp nhất của bộ nhớ chương
trình. Chân EA# (External Enable) của vi điều khiển được cấp +5V để cho
phép chương trình có thể được tìm và đọc trực tiếp từ ROM trong. Tuy nhiên
những chương trình có khối nhớ trên 4K hoặc 8K thì sẽ tìm và đọc lệnh từ bộ
nhớ chương trình ngoài. Các chương trình sẽ được đọc từ bộ nhớ bên ngoài
khi chân EA# được nối đất (Khi đặt ký hiệu # ở phía sau toán hạng thì sẽ hiểu
là tín hiệu đó được kích hoạt khi ở mức thấp).
 Bộ đếm chương trình:
Bộ đếm chương trình (Program Counter) được dùng để chỉ đến byte
lệnh tiếp theo sẽ được đọc. Nó không bị ảnh hưởng trực tiếp nhưng sẽ bị thay

dao động trên 1 chu kỳ máy. Nó có 255 thao tác những nhóm mã lệnh, tương
đương 111 chỉ thị. Ví dụ có15 mã thao tác cụ thể phụ thuộc vào byte đích,
byte nguồn và chế độ địa chỉ. Thêm vào đó, có 2 lệnh dịch chuyển bit và 1
lệnh dịch chuyển word, lệnh đó dịch chuyển 16 bit vào con trỏ dữ liệu (data
pointer). Trong 255 mã thao tác đó, 159 thao tác hết 1 chu kỳ máy, 51 thao
tác cần 2 chu kỳ máy, 43 thao tác cần 3 chu kỳ máy và 2 thao tác cần 4 chu kỳ
máy. Từ khi có nhiều thao tác chỉ cần 1 chỉ thị máy, 8051 đã xem xét đến khả
năng có thể thực hiện hàng triệu lệnh trong 1 giây (Million Instruction Per
Second: MIPS). Rất nhiều hệ thống 8051 dùng dao động tinh thể 11.0592
MHz, sở dĩ có sự lựa chọn này vì trong thực tế có rất nhiều dao động đồng hồ
có thể phát ra tốc độ Baud rất cao. Với đồng hồ 12 MHz tốc độ Baud lớn nhất
là 4800, còn dùng dao động tinh thể 11.0592MHz tốc độ có thể lên tới
19200baud.
 Cổng nối tiếp:
bïi anh tuÊn –T§H2-k45
7

BµI tËp vi xö lý
Cổng nối tiếp được điều khiển bởi SFR SCON. Dữ liệu vào và ra cổng
nối tiếp đều đi qua SFR SBUF. Khi cổng nối tiếp đã được khởi tạo, ta có thể
dễ dàng ghi dữ liệu vào SBUF để khởi đầu cho việc truyền nối tiếp. Tương tự
nhận dữ liệu cũng được đọc từ SBUF. Mặc dù SBUF được nói ở trên giống
như là SFR riêng lẻ nhưng phần cứng của nó bao gồm hai buffer tách biệt,
một buffer để truyền và một buffer để nhận dữ liệu. Truyền và nhận nối tiếp
có thể diễn ra đồng thời (full duplex operation).
 Timer/Counter.
8051 có hai Timer/Counter, mỗi Timer/Counter được dành cho hai
SFR. Timer/Counter 0 là TH0 và TL0, còn Timer/Counter 1 là TH1 và TL1.
Các thanh ghi dành cho Timer/Counter là các thanh ghi 16 bit. Khi hoạt động,
mỗi khi có xung vào thì số đếm xung lưu trong 1 hoặc 2 SFR sẽ tăng lên.

PORT1
ALE
Bµn phÝm
LATCH
ROM
RAM
8285
DATA BUS
ADDRESS BUS
CS
CS
CS
DECORDER
CS
TÝn HiÖu ANALOG
ThiÕt BÞ
Ngo¹i Vi
ADC
8085
Sơ đồ khối hệ vi sử lý 8 bít
bïi anh tuÊn –T§H2-k45
9

BµI tËp vi xö lý
1.Thiết kế bộ nhớ.
A0-12
VCC
VCC
16
17

16
1
25
21
24
23
22
20
27
2
6
5
4
3
7
8
9
10
6264
RAM 8Kx8Bit

2764
ROM 8Kx8Bit

D0
D1
D2
D3
D4
D5

VPP
A12
A10
A11
A9
A8
A4
A5
A7
A6
A2
A3
A1
A0
PORT 0
CS0
PSEN
RW
RD
SC1
* Hệ VXL sử dụng 8Kx8bit bộ nhớ chương trình ngoài và 8Kx8bit bộ
nhớ dữ liệu.
ROM 8Kx8bit: 2764
RAM 8Kx8bit: 6264
* Các chân dữ liệu AD
0
-AD
7
của RAM và ROM được nối với Bus dữ
liệu của hệ thống (cổng Port 0 của 8051)

10
6
9
22
23
24
25
7
17
14
15
8
18
19
20
21
16
12
2
3
5
4
28
1
27
26
A 2
A 1
A 0
RD_ADC

* Bộ biến đổi ADC 0809 là ADC thông dụng được sử dụng rộng rãi
có tám đầu vào tương tự từ IN_0->IN7 và đầu ra 8 bit số chuyển đổi theo
phương pháp xấp xỉ liên tiếp.
* Các đặc trưng cơ bản của ADC 0809:
- Đầu ra có bộ điện 3 trạng thái để ghép trực tiếp vào kênh dữ liệu
của hệ VXL.
- Giải tín hiệu ra vào tương tự SV khi nguồn nuôi là +5V. Có thể
mở rộng thang đo bằng các giải pháp kỹ thuật cho từng mạch cụ thể.
- Không đòi hỏi điều chỉnh “0”.
- Thời gian biến đổi 100µs.
- Sai số tổng cộng ±1/2LSB.
- Sử dụng nguồn nuôi đơn +5V, hiệu suất cao.
- Đảm bảo sai số tuyến tính trang dải nhiệt đồ từ -40
o
C-+85
o
C.
b.Ghép nối
bïi anh tuÊn –T§H2-k45
11

BµI tËp vi xö lý
* ADC 0809 được ghép với hệ VXL được thể hiện như trên hình vẽ.
- Đầu ra dữ liệu 2.1-2.7 được nối với Port 0 của 8051
- Các kênh vào anolog được nối với các đầu IN_0->IN7 tương ứng
của ADC.
- Mỗi kênh vào có địa chỉ riêng do tổ hợp 3 bit ADD_A, ADD_B,
ADD_C quy định. 3 đầu địa chỉ này được nối tương ứng với 3 dây A
0
, A

4
11
10
9
7
12
13
14
15
C
B
A
E1
E2
E3
74HC138
VCC
bïi anh tuÊn –T§H2-k45
12

BµI tËp vi xö lý
A B C CS0 CS1 CS2 CS3 CS4 CS5 CS6
CS7
/CS
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1

của 74HC138 được nối với GND
- E
3
nối với V
cc
4.Mạch chốt 74LS373
/OE /LE IN OUT Chức năng
L L D Q
-1
Chốt đệm
bïi anh tuÊn –T§H2-k45
13

BµI tËp vi xö lý
L H D D
H X Hi-z Hi-z
Chốt đệm
Trở kháng cao
bïi anh tuÊn –T§H2-k45
14

BµI tËp vi xö lý
- Khi 8051 truy nhập bộ nhớ ngoài, luôn sử dụng địa chỉ 16 bit thông
qua cổng Port 0 và Port 2 -> Dùng chốt để tạo Address Bus 16 bit.
- Sử dụng chốt là IC 74LS373 có bảng trạng thái được thể hiện như
trên hình vẽ.
Chân OE được nối đất.
Chân LE được nối với ALE của 8051. Xung chốt ALE được phát 2
lần trong một chu kỳ máy nhằm chốt 8 bit thấp của địa chỉ được lấy ra từ
Port 0 cộng với 8 bit cao của địa chỉ được xuất ra từ Port 2 tạo thành địa chỉ

tương ứng của Address Bus.
+ Chân CS được nối với CS4 (đầu ra của giải mã địa chỉ).
* Chế độ làm việc:
Có hai loại từ điều khiển cho 8255A:
- Từ điều khiển định nghĩa cấu hình cho các cổng PA, PB, PC
- Từ điều khiển lập/xoá từng bit ở đầu ra của PC
Tuỳ theo từng lệnh được ghi vào thanh ghi điều khiển khi ???(kd) vi
mạch mà ta có Port A, B, C hoạt động ở các chế độ 0,1,2 khác nhau.
* Trong hệ VXL này 8255 được dùng làm việc ở chế độ 0.
- Chế độ 0 hay còn gọi là chế độ vào ra cơ số. Trong chế độ này mỗi
cổng PA, PB, PCH, PCL đều có thể định nghĩa là các cổng vào hoặc ra.
- ở đây sử dụng 8255 như các cổng ra (Số liệu ra được chốt).
* Xác định địa chỉ các thanh ghi, chế độ và chiều của cửa.
- Do dùng hai bit thấp nhất A0, A1 của Address Bus làm tín hiệu chọn
thanh ghi bên trong 8255 tên ta có.
PA có địa chỉ 00h (A1=A0=0)
PB có địa chỉ 01h (A1=0, A0=1)
PC có địa chỉ 02h (A1=1, A0=0)
Thanh ghi điều khiển có địa chỉ 03h (A1=1, A0=1)
* Xác định lỗi điều khiển:
Vì PA là cửa ra -> D4=0, chế độ 0 -> D5=D6=0
PB là cửa ra -> D1=0, chế độ 0 -> D2=0
1/2 C thấp là của ra -> D0=0
1/2 C cao là cửa ra -> D3=0. Vậy từ điều khiển chế độ là:
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
bïi anh tuÊn –T§H2-k45
16