Thiết kế hệ vi xử lý 8 bit
I. Yêu cầu
Phần cứng
1. Bộ vi xử lý
2. Bộ nhớ chơng trình ROM :8KB từ địa chỉ 0000H
3. Bộ nhớ dữ liệu RAM : 8KB ( địa chỉ tuỳ chọn )
4. Cổng vào tơng tự 8 kênh nhận tín hiệu đo nhiệt độ từ 0Vữ5V t-
ơng ứng với nhiệt độ 0ữ100C, các cổng vào ra số liệu và
mạch điều khiển.
Phần mềm
1. Tín hiệu cho phép chạy và dừng chơng trình. Tín hiệu dừng
khẩn cấp
2. Đọc tín hiệu đo nhiệt độ từ 8 kênh và lu trữ vào vùng nhớ RAM
.
3. Sau mỗi lần đọc tính nhiệt độ trung bình cộng của 8 kênh và gửi
ra cổng hiển thị bằng đèn LED.
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 trớc thì gửi
tín hiệu báo động cao hoặc thấp tơng ứng với kênh đó .Giá trị cho
phép này đặt trong một ô nhớ của RAM
5. Chơng trình dừng lại và báo động bằng còi khi xảy ra một trong
các trờng hợp sau:
Có ít nhất 4 kênh đo vợt quá hoặc nhỏ hơn giới hạn
cho phép so với giá trị trung bình
Giá trị nhiệt độ trung bình lớn hơn hoặc nhỏ hơn giá trị giới
hạn MAX, MIN tơng ứng. Các giá trị giới hạn MAX, MIN đợc đặt
trong 2 ô nhớ của RAM
II. Các b ớc tiến hành
1. Chọn bộ vi xử lý (8085 hoặc 8051,). Thiết kế sơ bộ sơ đồ khối
2. Thiết kế bộ nhớ, cổng vào /ra bằng mạch logic,mạch giải mã,
mạch chốt,ADC,Xác định địa chỉ cho các tín hiệu vào /ra. Lập

Với kiến thức về vi xử lý đợc học trong hai kỳ, có sự tham khảo trong sách vở,
và đặc biệt đợc sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của thày giáo em đã hoàn thành
nhiệm vụ thiết kế dùng chip vi điều khiển 8051 áp dụng vào đo nhiệt độ của lò.
Thông qua bản thiết kế này em đã đợc áp dụng những kiến thức đã học vào công
việc thiết kế phần cứng và viết phần mềm cho hệ vi điều khiển.
Tuy vậy, đây mới chỉ là phần lý thuyết , em rất muốn thiết kế mạchthật để thấy
đợc phần thiếu sót trong khi thiết kế và lập trình.Nhng do thời gian có hạn cũng
nh kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu xót
Em mong thày cô chỉ bảo và giúp đỡ em
I.
II. 2
Thiết kế hệ vi điều khiển 8051
I. Giới thiệu vi điều khiển 8051.
Là vi xử lý đơn chíp 8 bit đợc sử dụng cho những ứng dụng công
nghiệp, đợc hãng intel công bố vào năm 1980.
8051 là bộ vi điều khiển đầu tiên của họ vi điều khiển
MCS 51, với những đặc điểm sau:
Độ dài từ dữ liệu là 8 bit
Rất tiện dùng cho hệ điều khiển
Tập lệnh rất phong phú với 256 lệnh
ROM bên trong là 4 K
RAM bên ngoài là 128 byte
Có 32 đờng vào ra theo hai hớng qua 4port xuất nhập
( I/O port) 8 bit, và có thể địa chỉ riêng từng đờng
Có 2 bộ định thời 16 bit
Không gian địa chỉ của ROM & RAM có thẻ đến 64K
Có 6 nguồn ngắt ,5 vector ngắt với 2 mức u tiên
Đã có bộ giao động bên trong với tần số 12Mhz
Có 2 thanh chứa A & B mỗi thanh 8 bit, trong đó B thờng dùng
cho phép chia


- Vùng 1 :Địa chỉ từ 00H đến 1FH là phần thấp nhất đợc chia thành 4
khối của 8 thanh ghi . Các lệnh của chơng trình sẽ gọi các thanh ghi
này từ R0 đến R7 . Hai bit trong thanh ghi trạng thái (RS0,RS1 ) sẽ lựa
chọn khối 4 này .
- Vùng 2: Địa chỉ từ 20H đến 2FH bao gồm 16 byte là vùng ô nhớ địa
chỉ theo bit .
I.
II. 4
SFR
RAM thường đa mụcđích
Bit addressable
Bank 3
Bank 3
Bank 2
Bank 1
Bank 0
FF
80
7F
30
2F
20
1F
18
17
10
0F
08
07

bộ biến đổi A/D biến các đại lợng tơng tự thành thông tin về nhiệt độ đa vào
cổng vào ra I/O để đa vào hệ vi điều khiển xử lý.Bộ hiển thị đèn LED để hiển
thị nhiệt độ đo
Quan hệ về mặt trao đổi thông tin giữa các khối chức năng:
I.
II. 6
Address Bus
8051
ROM
RAM
I/O
Ngoai vi
Data Bus
Control Bus
EXTERNAl
EXTERNAL
INTERNAL
FFFFH
EA=0
EXTER
NAL
EA=1
INTER
NAL
FFH
00

0000
< 0000>
PSEN

II. 7
Bộ nhớ chơng trình EPROM
Trong vi điều khiển bộ nhớ chơng trình của nó có 4K byte ROM trong,và
bộ nhớ ngoài EPROM2732 có dung lợng 4K. Đây là bộ nhớ lập trình xoá bằng
tia cực tím, nó có tốc độ truy nhập rất nhanh, nó có 12 đờng chọn địa chỉ và có 8
đờng ra dữ liệu. EPROM chỉ đợc hoạt động khi chân #OE ở mức tích cực thấp,
nó đợc vi điêù khiển chọn làm việc khi chân #CE cũng đợc tích cực thấp.
EPROM đợc nuôi với mức điện áp 5V, điện áp này đợc đa vào bộ nhớ thông qua
chân Vpp . Địa chỉ của EPROM trong hệ thống là 0000ữ0FFFH.Địa chỉ này đợc
chọn bởi vi mạch giải mã địa chỉ 74138, với đầu chọn chip là
0CS

Sơ đồ chân của EPROM

Bộ nhớ ngoài RAM
Bên cạnh bộ nhớ chơng trình EPROM ta còn sử dụng bộ nhớ ngoài RAM có
dung lợng 8K byte, có 13 đờng địa chỉ 8 đờng dữ liệu. Nó có địa chỉ
2000ữ3FFF, địa chỉ này đợc chọn ra trong vùng địa chỉ của vi điều khiển bởi
chân #
1CS
. Ngoài ra còn có đờng chọn vỏ khác là CS2 đợc nối tích cực và có
hai đờngtín hiệu yêu cầu đọc viết là #OE, #WE .
Sơ đồ chân của RAMI.
II. 8
2732
2. Các mạch phụ trợ
a. Mạch giải mã 74LS138

0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1
1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1
1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1
1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1
1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0
Sơ đồ chân vi mạch:
74LS138
A2
A1
A0
E3
E2
E1
Q7
Q6
Q5
Q4
Q3
Q2
Q1
Q0
U1
74LS138
b. Mạch chốt 74HC373
Khi port 0 đợc sử dụng làm bus địa chỉ/dữ liệu đa hợp. Chân ALE của VXL xuất
hiện tín hiệu dể chốt địa chỉ, tín hiệu này đợc nối vào đầu vào chốt của vi mạch
74HC373 và tín hiệu địa chỉ đợc chốt ở đây trong 1/2 chu kỳ đầu của bộ
nhớ.Chân port 0 sẽ xuất nhập dữ liệu hợp lệ trong suốt 1/2 chu kỳ còn lại
I.
II. 9