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 bản đồ bộ nhớ
3. Chọn linh kiện .Nghiên cứu và chọn chế độ làm việc của linh kiện phù hợp với
yêu cầu (logic và vật lý) cho thiết kế ở bớc 2.
4. Thiết kế sơ đồ chi tiết cho hệ

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
Bank 3
Bank 3
Bank 2
Bank 1
Bank 0
FF
80
7F
30
2F
20
1F
18
17
10
0F
08
07
00
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.

1F
18
17
10
0F
08
07
00
8051 có 2 khoảng địa chỉ độc lập cho bộ nhớ chơng trình( ROM ) và bộ nhớ
dữ liệu( RAM ) . Sự độc lập của bộ nhớ chơng trình và bộ nhớ dữ liệu cho phép
bộ nhớ dữ liệu đợc xử lí bởi địa chỉ 8 bit . Nó có thể đợc lu trữ và thao tác nhanh
hơn bởi CPU 8 bit . Tuy nhiên địa chỉ 16 bit cũng có thể đợc phát ra thông qua
thanh ghi DPTR.
Bộ nhớ chơng trình (ROM,EPROM) là bộ nhớ chỉ có đọc . Bộ nhớ này có
thể lên tới 64Kbyte . Trong 8051 4Kbyte thấp nhất của bộ nhớ chơng trình là trên
chip.Bộ nhớ ngoài có thể đọc đợc nhờ tín hiệu chốt của chân PSEN.
Bộ nhớ dữ liệu RAM độc lập với bộ nhớ chơng trình 128 byte thấp nhất
của bộ nhớ dữ liệu trên chip và nó có thể truy nhập đến 64Kbyte ngoài CPU sẽ
phát ra các tín hiệu RD và WR cần thiết trong suốt quá trình xử lí bộ nhớ dữ
liệu .
a/ Bộ nhớ ch ơng trình( ROM ) :
4 Kbyte ROM trong có thể đợc chọn bởi nối chân EA vào mức 0 (nếu bằng 1 thì
ROM ngoài ) . Khi truy nhập bộ nhớ ngoài sử dụng cổng P0 và P2 làm 16 đờng
vào ra . Trong đó P0 làm chức năng Bus địa chỉ và Bus dữ liệu, chân ALE xuất
hiện tín hiệu chốt địa chỉ( byte thấp của dịa chỉ 16 bit)
b/ Bộ nhớ dữ liệu :
Bộ nhớ dữ liệu đợc chia thành 4 vùng :

10
0F
08
07
00

0000
RD WR
- Vùng 3: Địa chỉ từ 30H đến 7FH làm chức năng thông thờng của bộ
nhớ RAM
- Vùng các thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR).Có 21 thanh ghi chức
năng đặc biệt chiếm phần trên của RAM nội từ địa chỉ 80H đến FFH.
Sơ đồ chân của 8051
II. Sơ đồ khối của hệ thống:
I.
II. 5

0000
RD WR
a. Bộ vi điều khiển 8051:Có chức năng điều khiển hoạt động của toàn bộ hệ
thống
b. Bộ nhớ chơng trình ROM ( Read Only Memory):
Chỉ có thể đọc số liệu viết trong ROM, không thể viết vào trong quá trình lập
trình, khi nguồn nuôi mất thì số liệu trong ROM vẫn còn.
ROM đợc dùng để chứa chơng trình điều hành hoặc các chơng trình ứng dụng
users program
c. Bộ nhớ dữ liệu RAM ( Random Access Memory):

NAL
EA=1
INTER
NAL
FFH
00

0000
< 0000>
PSEN
RD WR
PROGRAM MEMORY DATA MEMORY
Từ ngoại vi , các bộ sensor cảm biến nhiệt độ đầu vào của nó là nhiệt
độ của đối tợng đo, đầu ra là giá trị điện áp biến thiên từ
0Vữ5V, giá trị biến thiên điện áp này đuợc đa đến bộ biến đổi tơng tự số
A/D
Đầu ra của bộ A/D là các tín hiệu số (số hexa) mang thông tin về
nhiệt độ.
Thông tin này đa đến cổng vào ra I/O , thông qua Data Bus vào vi xử
lý
Vi xử lý định địa chỉ và cất số liệu vào bộ nhớ dữ liệu RAM
III. Thiết kế bộ nhớ, cổng vào ra, mạch giải mã, mạch chốt,
ADC
1. Thiết kế bộ nhớ:
Hầu hết các bộ vi sử lý(CPU) đều có không gian nhớ chung cho dữ
liệu và chơng trình vì chơng trình thờng đợc lu trữ trên đĩa
và đợc nạp vào RAM để thực thi. Vì vậy cả hai dữ liệu và chơng
trình đều đợc lu trú trong RAM.
Các chíp vi điều khiển thờng đợc dùng làm thành phần trung tâm trong các
thiết kế hớng điều khiển, trong đó bộ nhớ có dung lợng giới hạn, không có

. 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 RAM

I.
II. 8
2732

2. Các mạch phụ trợ
Mạch giải mã 74LS138
Khi muốn có nhiều đầu ra chọn vỏ từ bộ giải mã thì không nên dùng mạch
NAND đơn giản nữa mà nên dùng mạch giải mã đã chế tạo chuẩn.
Nó bao gồm 14 chân, trong đó:
0CS
ữ
7CS
là các đờng ra địa chỉ, tích cực ở mức thấp,có thể dùng chọn cho bộ
nhớ 8 KB
A,B,C là 3 đờng địa chỉ vào , tích cực cao.
E1 ,E2 là các đầu vào cho phép làm viêc , tích cực ở mức thấp.
E3 là các đầu vào cho phép làm viêc , tích cực ở mức cao.
Ta có bảng chân lý sau:
C B A
1E 2E
E3
0CS
1CS 2CS 3CS
4CS
5CS 6CS
7CS

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
I.
II. 9
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
b. Bộ chuyển đổi tơng tự số ADC 0809
Bộ ADC 0809 là một thiết bị CMOS tích hợp với một bộ chuyển đổi tơng
sang số 8 bit, bộ chọn kênh và mật bộ logic điều khiển tơng thích. Bộ chuyển đổi
tơng tự số này sử dụng phơng pháp chuyển đổi xấp xỉ. Bộ chọn kênh có thể chọn
ra kênh cần chuyển đổi bằng 3 chân chọn địa chỉ.
Thiết bị này loại trừ khả năng cần thiết điều chỉnh điểm zero bên ngoài và khả
năng điều chỉnh tỉ số làm cho ADC đễ dàng giao tiếp với các bộ vi xử lý.
- ý nghĩa các chân:
- IN0 IN7: 8 đầu vào tơng tự
- A,B,C : các tín hiệu chọn kênh
- Các chân 2.1-2.7: là các đầu ra số
- ALE cho phép chốt số liệu đầu vào
- Start: xung cho phép bắt đầu chuyển đổi
- Clk:đầu vào xung clock
- Ref(+): điện áp vào chuẩn +5v
- Ref(-): điện áp vào chuẩn 0
- Vcc: nguồn cung cấp
Các đặc điểm của ADC 0809
- Độ phân giải 8 bít
- Tổng sai số cha chỉnh 1LSB
- Thời gian chuyển đổi 100 às
- Nguồn cung cấp 5 V
- Điện áp vào 0-5V
- Tần số xung clock 10kHz 1028 kHz