CẤU TRÚC VI ĐIỀU KHIỂN

Chương 1: Sơ lược về vi xử lý
Trong những thập niên cuối thế kỉ XX, từ sự ra đời của công
nghệ bán dẫn, kĩ thuật điện tử đã có sự phát triển vượt bậc. Các
thiết bị điện tử sau đó đã được tích hợp với mật độ cao và rất cao
trong các diện tích nhỏ, nhờ vậy các thiết bị điện tử nhỏ hơn và
nhiều chức năng hơn. Các thiết bị điện tử ngày càng nhiều chức
năng trong khi giá thành ngày càng rẻ hơn, chính v
ì vậy điện tử có
mặt khắp mọi nơi.
Bước đột phá mới trong công nghệ điện tử, công ty trẻ tuổi
Intel cho ra đời bộ vi xử lý đầu tiên. Đột phá ở chỗ: "
Đó là một kết
cấu logic mà có thể thay đổi chức năng của nó bằng chương trình
ngoài ch
ứ không phát triển theo hướng tạo một cấu trúc phần cứng
chỉ thực hiện theo một số chức năng nhất định như trước
đây
"(trích từ dòng 17 đến 19, trang 3, 'Kĩ thuật VI XỬ LÝ và lập
trình ASSEMBLY cho hệ vi xử lý', tác giả Đỗ Xuân Tiến, nhà xuất
bản Khoa học và kĩ thuật). Tức là phần cứng chỉ đóng vai trò thứ
yếu, phần mềm (chương trình) đóng vai trò chủ đạo đối với các
chức năng cần thực hiện. Nhờ vậy vi xử lý có sự mềm dẻo hóa
trong các chức năng của mình. Ngày nay vi xử lý có tốc độ tính
toán rất cao và khả năng xử lý rất lớn.
Vi xử lý có các khối chức năng cần thiết để lấy dữ liệu, xử lý
dữ liệu và xuất dữ liệu ra ngoài sau khi đã xử lý. Và chức năng
chính của Vi xử lý chính là xử lý dữ liệu, chẳng hạn như cộng, trừ,
nhân, chia, so sánh.v.v Vi xử lý không có khả năng giao tiếp
trực tiếp với các thiết bị ngoại vi, nó chỉ có khả năng nhận và xử lý

cần cân nhắc. Bởi vì hệ thống dù lớn hay nhỏ, nếu dùng vi xử lý thì
c
ũng đòi hỏi các khối mạch điện giao tiếp phức tạp như nhau. Các
khối này bao gồm bộ nhớ để chứa dữ liệu và chương trình thực
hiện, các mạch điện giao tiếp ngoại vi để xuất nhập và điều khiển
trở lại, các khối này cùng liên kết với vi xử lý thì mới thực hiện
được công việc. Để kết nối các khối này đ
òi hỏi người thiết kế phải
hiểu biết tinh tường về các thành phần vi xử lý, bộ nhớ, các thiết bị
ngoại vi. Hệ thống được tạo ra khá phức tạp, chiếm nhiều không
gian, mạch in phức tạp và vấn đề chính là trình độ người thiết kế.
Kết quả là giá thành sản phẩm cuối cùng rất cao, không phù hợp để
áp dụng cho các hệ thống nhỏ.
Vì một số nhược điểm trên nên các nhà chế tạo tích hợp một
ít bộ nhớ và một số mạch giao tiếp ngoại vi cùng với vi xử lý vào
m
ột IC duy nhất được gọi là Microcontroller-Vi điều khiển. Vi
điều khiển có khả năng tương tự như khả năng
của vi xử lý, nhưng
cấu trúc phần cứng dành cho người dùng đơn giản hơn nhiều. Vi
điều khiển ra đời mang lại sự tiện lợi đối với người d
ùng, họ không
cần nắm vững một khối lượng kiến thức quá lớn như người dùng vi
x
ử lý, kết cấu mạch điện dành cho người dùng cũng trở nên đơn
giản hơn nhiều và có khả năng giao tiếp trực tiếp với các thiết bị
bên ngoài. Vi điều khiển tuy được xây dựng với phần cứng d
ành
cho người sử dụng đơn giản hơn, nhưng thay vào lợi điểm này là
kh

hập, 1 port nối tiếp và 2 bộ
định thời 16 bit. Tiếp theo sau đó l
à sự ra đời của chip
8052,8053,8055 với nhiều tính năng được cải tiến
Hiện nay Intel không còn cung cấp các loại Vi điều khiển
họ MCS-51 nữa, thay vào đó các nhà sản xuất khác như Atmel,
Philips/signetics, AMD, Siemens, Matra&Dallas, Semiconductors
được cấp phép làm nhà cung cấp thứ hai cho các chip của họ MSC-
51. Chip Vi điều khiển được sử dụng rộng rãi trên thế giới cũng
như ở Việt Nam hiện nay là Vi điều khiển của h
ãng Atmel với
nhiều chủng loại vi điều khiển khác nhau.
Hãng Atmel có các chip Vi điều khiển có tính năng tương
tự như chip Vi điều khiển MCS-51 của Intel, các mã số chip được
thay đổi chút ít khi được Atmel sản xuất. M
ã số 80 chuyển thành
89, ch
ẳng hạn 80C52 của Intel khi sản xuất ở Atmel mã số thành
89C52 (Mã s
ố đầy đủ: AT89C52) với tính năng chương trình
tương tự như nhau. Tương tự 8051,8053,8055 có mã số tương
đương ở Atmel là 89C51,89C53,89C55. Vi điều khiển Atmel sau
này ngày càng được cải tiến và được
bổ sung thêm nhiều chức
năng tiện lợi hơn cho người d
ùng.
Bảng 1
Dung lượng RAM Dung lượng ROM
Chế độ nạp
89C51 128 byte 4 Kbyte song song

điều khiển này là như nhau, vì vậy bạn có thể tham khảo thêm về
Vi điều khiển ở các sách n
ày.
Các ph
ần thực hành trên phần cứng thực tế, chúng tôi sẽ cùng
các b
ạn thực hành với Vi điều khiển 89S52 (Mã đầy đủ:AT89S52;
AT là viết tắt của nhà sản xuất ATMEL) vì :

Các Vi điều khiển 89Sxx được cải tiến từ dòng 89Cxx

Chương trình viết dành cho 89Cxx đều chạy được với 89Sxx
89Sxx rẻ hơn 89Cxx
89Sxx có chế độ nạp nối tiếp với mạch nạp đơn giản có khả
năng nạp ngay tr
ên bo mạch mà không cần tháo chip vi điều khiển
sang mạch khác để nạp chương trình và nhiều tính năng cải tiến
khác.