Giáo trình Vi điều khiển (Phần 1)
CPU, được xem như là “bộ não” của hệ thống máy tính, nó quản lý tất cả các
hoạt động trong hệ thống và thực hiện tất cả các thao tác trên dữ liệu. Các CPU
trên thực tế chỉ là một tập hợp của các mạch điện logic mà nó có thể thực hiện
liên tục hai thao tác: tìm nạp lệnh (fetching instruction) và thực thi lệnh
(executing instruction). CPU có khả năng hiểu và thực thi các lệnh dựa trên một
tập các mã nhị phân, mỗi mã nhị phân này (còn gọi là mã lệnh – opcode) đại
diện cho một thao tác đơn giản. Các lệnh này thường là các lệnh số học (cộng,
trừ, nhân, chia), các lệnh logic (AND, OR, NOT, ), các lệnh di chuyển hoặc
các lệnh rẽ nhánh, và được đại diện bởi một tập các mã nhị phân được gọi là tập
lệnh (Instruction Set).
Hình 1.3.1 cho ta một cái nhìn vô cùng đơn giản bên trong của một CPU.
Hình này trình bày một tập các thanh ghi (Register) có nhiệm vụ lưu trữ tạm thời
các thông tin; một đơn vị số học và logic (ALU: Arithmetic and Logic Unit)
dùng để thực hiện các thao tác trên các thông tin này; một đơn vị giải mã và điều
khiển (Instruction Decode and Control Unit) dùng để xác định thao tác cần thực
hiện và thiết lập các hoạt động cần thiết để thực hiện thao tác đó; và có thêm hai
thanh ghi IR và PC. Thanh ghi lệnh (IR: Instruction Register) dùng để lưu trữ
mã nhị phân của lệnh đang được thực thi và thanh ghi bộ đếm chương trình (PC:
Program Counter) dùng để lưu địa chỉ bộ nhớ của lệnh kế tiếp sẽ được thực thi.
Tóm tắt nội dung tài liệu: Giáo trình Vi điều khiển (Phần 1)
1 TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Chủ biên: Phan Văn Vượng -------***--------- GIÁO TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN ( Lưu hành nội bộ) HÀ NỘI 2012 2 LỜI NÓI ĐẦU Trong chương trình đào tạo của các trường trung cấp nghề, cao đẳng nghề Điện tử dân dụng thực hành nghề nghề giữ một vị trí rất quan trọng: rèn luyện tay nghề cho học sinh. Việc dạy thực hành đòi hỏi nhiều yếu tố: vật tư thiết bị đầy đủ đồng thời cần một giáo trình nội bộ, mang tính khoa học và đáp ứng với yêu cầu thực tế. Nội dung của giáo trình “VI ĐIỀU KHIỂN” đã được xây dựng trên cơ sở kế thừa những nội dung giảng dạy của các trường, kết hợp với những nội dung mới nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước,. Giáo trình được biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức mới và biên soạn theo quan điểm mở, nghĩa là, đề cập những nội dung cơ bản, cốt yếu để tùy theo tính chất của các ngành nghề đào tạo mà nhà trường tự điều chỉnh cho thích hợp và không trái với quy định của chương trình khung đào tạo cao đẳng nghề. Tuy các tác giả đã có nhiều cố gắng khi biên soạn, nhưng giáo trình chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự tham gia đóng góp ý kiến của các bạn đồng nghiệp và các chuyên gia kỹ thuật đầu ngành. Xin trân trọng cảm ơn! 3 Tuyên bố bản quyền Tài liệu này là loại giáo trình nội bộ dùng trong nhà trường với mục đích làm tài liệu giảng dạy cho giáo viên và học sinh, sinh viên nên các nguồn thông tin có thể được tham khảo. Tài liệu phải do trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội in ấn và phát hành. Việc sử dụng tài liệu này với mục đích thương mại hoặc khác với mục đích trên đều bị nghiêm cấm và bị coi là vi phạm bản quyền. Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội xin chân thành cảm ơn các thông tin giúp cho nhà trường bảo vệ bản quyền của mình. 4 MỤC LỤC BÀI 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CẤU TRÚC CỦA VI ĐIỀU KHIỂN.10 1.1. Giới thiệu chung................................................................................... 11 1.2. Thuật ngữ. ............................................................................................ 13 1.3. Đơn vị xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit). ...................... 14 1.4. Bộ nhớ bán dẫn: RAM và ROM. .......................................................... 16 1.5. Các bus: Địa chỉ, dữ liệu và điều khiển. ............................................... 20 1.6. Các thiết bị xuất/nhập........................................................................... 21 1.6.1. Các thiết bị lưu trữ lớn. .................................................................. 21 1.6.2. Các thiết bị giao tiếp với con người. .............................................. 22 1.6.3. Các thiết bị điều khiển/giám sát. .................................................... 22 1.7. So sánh vi xử lý và vi điều khiển. ......................................................... 23 1.7.1. Cấu trúc phần cứng. ....................................................................... 23 1.7.2. Các ứng dụng. ................................................................................ 34 1.7.3. Các đặc trưng của tập lệnh. ............................................................ 34 1.8. Các tiêu chuẩn cơ bản khi chọn loại vi điều khiển. ............................... 35 CÂU HỎI ÔN TẬP. ......................................................................................... 36 BÀI 2: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA VI ĐIỀU KHIỂN 8051. ................... 38 2.1. Giới thiệu chung................................................................................... 38 2.2. Sơ đồ chân và chức năng của các chân. ................................................ 36 2.2.1. Port 0. ............................................................................................ 38 2.2.2. Port 1. ............................................................................................ 38 2.2.3. Port 2. ............................................................................................ 38 2.2.4. Port 3. ............................................................................................ 39 2.2.5. Chân PSEN\. .................................................................................. 40 2.2.6. Chân ALE. ..................................................................................... 40 2.2.7. Chân EA\. ...................................................................................... 41 2.2.8. Chân RST. ..................................................................................... 41 2.2.9. Chân XTAL1 và XTAL2. .............................................................. 42 2.2.10. Chân VCC và GND. ...................................................................... 43 2.3. Tổ chức bộ nhớ bên trong. ................................................................... 43 2.3.1. RAM đa chức năng. ....................................................................... 45 2.3.2. RAM định địa chỉ bit. .................................................................... 46 2.3.3. Các dãy thanh ghi. ......................................................................... 47 5 2.4. Các thanh ghi chức năng đặc biệt. ........................................................ 49 2.4.1. Thanh ghi A. .................................................................................. 50 2.4.2. Thanh ghi B. .................................................................................. 50 2.4.3. Thanh ghi PSW. ............................................................................. 51 2.4.4. Thanh ghi SP. ................................................................................ 58 2.4.5. Thanh ghi DPTR. ........................................................................... 59 2.4.6. Các thanh ghi port. ......................................................................... 60 2.4.7. Thanh ghi PCON. .......................................................................... 63 2.5. Tổ chức bộ nhớ bên ngoài. ................................................................... 65 2.5.1. Kết nối và truy xuất bộ nhớ chương trình bên ngoài....................... 66 2.5.2. Kết nối và truy xuất bộ nhớ dữ liệu bên ngoài. ............................... 67 2.5.3. Giải mã địa chỉ. .............................................................................. 68 2.6. Các phiên bản vi điều khiển của họ MCS-51TM. ................................... 69 2.7. Hoạt động reset vi điều khiển. .............................................................. 72 CÂU HỎI ÔN TẬP. ......................................................................................... 73 BÀI 3: GIỚI THIỆU TẬP LỆNH CỦA VI ĐIỀU KHIỂN 8051. ..................... 76 3.1. Giới thiệu chung................................................................................... 76 3.2. Các chế độ định địa chỉ. ....................................................................... 78 3.2.1. Định địa chỉ thanh ghi (Register Addressing). ................................ 78 3.2.2. Định địa chỉ trực tiếp (Direct Addressing). .................................... 79 3.2.3. Định địa chỉ gián tiếp (Indirect Addressing). .................................. 80 3.2.4. Định địa chỉ tức thời (Immediate Addressing)................................ 80 3.2.5. Định địa chỉ tương đối (Relative Addressing). ............................... 81 3.2.6. Định địa chỉ tuyệt đối (Absolute Addressing). ............................... 82 3.2.7. Định địa chỉ dài (Long Addressing). .............................................. 83 3.2.8. Định địa chỉ chỉ số (Index Addressing). ......................................... 84 3.3. Các nhóm lệnh. .................................................................................... 85 3.3.1. Nhóm lệnh số học. ......................................................................... 87 3.3.2. Nhóm lệnh logic. ......................................................................... 100 3.3.3. Nhóm lệnh di chuyển dữ liệu. ...................................................... 112 3.3.4. Nhóm lệnh xử lý bit ..................................................................... 124 3.3.5. Nhóm lệnh rẽ nhánh. .................................................................... 136 CÁC VÍ DỤ ỨNG DỤNG VỀ TẬP LỆNH. ................................................... 152 CÂU HỎI ÔN TẬP. ....................................................................................... 164 3.4. Điều khiển và giao tiếp với LED đơn. ................................................ 170 6 3.4.1. Sơ đồ nguyên lý. .......................................................................... 171 3.4.2. Lưu đồ giải thuật. ......................................................................... 171 3.4.3. Chương trình điều khiển. ............................................................. 172 3.4.4. Mô phỏng hoạt động. ................................................................... 173 3.4.5. Lắp mạch và nạp chương trình điều khiển. ................................... 174 3.4.6. Bài tập thực hành. ........................................................................ 176 3.5. Điều khiển và giao tiếp với LED 7 đoạn. ........................................... 186 3.5.1. Sơ đồ nguyên lý. .......................................................................... 187 3.5.2. Lưu đồ giải thuật. ......................................................................... 188 3.5.3. Chương trình điều khiển. ............................................................. 189 3.5.4. Mô phỏng hoạt động. ................................................................... 190 3.5.5. Lắp mạch và nạp chương trình điều khiển. ................................... 191 3.5.6. Bài tập thực hành. ........................................................................ 193 3.6. Điều khiển và giao tiếp với LED ma trận. .......................................... 219 3.6.1. Sơ đồ nguyên lý. .......................................................................... 219 3.6.2. Lưu đồ giải thuật. ......................................................................... 220 3.6.3. Chương trình điều khiển. ............................................................. 221 3.6.4. Mô phỏng hoạt động. ................................................................... 223 3.6.5. Lắp mạch và nạp chương trình điều khiển. ................................... 224 3.6.6. Bài tập thực hành. ........................................................................ 226 3.7. Điều khiển và giao tiếp với LCD. ....................................................... 235 3.7.1. Sơ đồ nguyên lý. .......................................................................... 235 3.7.2. Lưu đồ giải thuật. ......................................................................... 236 3.7.3. Chương trình điều khiển. ............................................................. 237 3.7.4. Mô phỏng hoạt động. ................................................................... 241 3.7.5. Lắp mạch và nạp chương trình điều khiển. ................................... 243 3.7.6. Bài tập thực hành. ........................................................................ 244 3.8. Điều khiển và giao tiếp với nút nhấn – bàn phím................................ 260 3.8.1. Sơ đồ nguyên lý. .......................................................................... 261 3.8.2. Lưu đồ giải thuật. ......................................................................... 262 3.8.3. Chương trình điều khiển. ............................................................. 263 3.8.4. Mô phỏng hoạt động. ................................................................... 265 3.8.5. Lắp mạch và nạp chương trình điều khiển. ................................... 266 3.8.6. Bài tập thực hành. ........................................................................ 268 Bài 4: GIỚI THIỆU HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ ĐỊNH THỜI TRONG VI ĐIỀU KHIỂN 8051. ................................................................................................. 275 7 4.1. Giới thiệu chung................................................................................. 275 4.2. Bộ định thời của vi điều khiển 8051. .................................................. 277 4.2.1. Thanh ghi THx/TLx. .................................................................... 277 4.2.2. Thanh ghi TMOD. ....................................................................... 277 4.2.3. Thanh ghi TCON. ........................................................................ 281 4.2.4. Các chế độ định thời. ................................................................... 282 4.2.5. Các nguồn xung clock. ................................................................. 286 4.3. Phương pháp lập trình điều khiển bộ định thời. .................................. 288 4.3.1. Lập trình định thời gian. ............................................................... 288 4.3.2. Lập trình đếm sự kiện. ................................................................. 290 4.4. Ứng dụng định thời gian trong lập trình điều khiển thiết bị ngoại vi. . 291 4.4.1. Sơ đồ nguyên lý. .......................................................................... 291 4.4.2. Lưu đồ giải thuật. ......................................................................... 291 4.4.3. Chương trình điều khiển. ............................................................. 292 4.4.4. Mô phỏng hoạt động. ................................................................... 293 4.4.5. Lắp mạch và nạp chương trình điều khiển. ................................... 294 4.4.6. Bài tập thực hành. ........................................................................ 296 4.5. Ứng dụng đếm sự kiện trong lập trình điều khiển thiết bị ngoại vi. .... 301 4.5.1. Sơ đồ nguyên lý. .......................................................................... 301 4.5.2. Lưu đồ giải thuật. ......................................................................... 302 4.5.3. Chương trình điều khiển. ............................................................. 303 4.5.4. Mô phỏng hoạt động. ................................................................... 307 4.5.5. Lắp mạch và nạp chương trình điều khiển. ................................... 308 4.5.6. Bài tập thực hành. ........................................................................ 309 Bài 5: GIỚI THIỆU HOẠT ĐỘNG CỦA PORT NỐI TIẾP TRONG VI ĐIỀU KHIỂN 8051. ................................................................................................. 316 5.1. Giới thiệu chung................................................................................. 316 5.2. Port nối tiếp của vi điều khiển 8051. .................................................. 318 5.2.1. Thanh ghi SBUF. ......................................................................... 318 5.2. ... ng trong kỹ thuật điều khiển bàn phím. Yêu cầu: Nắm vững tập lệnh của vi điều khiển MCS-51. Biết cách viết các chương trình điều khiển bàn phím ma trận. Nắm được sơ đồ và nguyên lý hoạt động của khối bàn phím ma trận trên mô hình thí nghiệm. Nắm được nguyên lý và kỹ thuật quét phím cho các dạng bàn phím ma trận. Biết cách viết các chương trình ứng dụng có sử dụng bàn phím ma trận để điều khiển các thiết bị ngoại vi khác nhau. 3.8.1. Sơ đồ nguyên lý. 3.8.1.1. Sơ đồ nguyên lý. SW43 0 C3 J223 POWER 1 2 3 VCC GND GND +5V C0 R2 R1 C1 R0 C3 C2 R3 R234 10K 1 2 3 4 5 6 7 8 9 VCC R2 R1 R3 C1 C3 R0 C0 C2 R1 R2 C2 C1 R3 C3 C0 R0 SW37 F2 SW45 F4 C2 SW39 8 C1 SW30 1 SW33 F1 C3 C0 C2 SW44 ENTER C0 C1 R2 R3 SW41 F3 R0 R1 R3 J222 KEYPAD 1 2 3 4 5 6 7 8 SW31 2 R2 SW34 4 SW42 ESC R1 R0 SW36 6 SW40 9SW38 7 J224 KEY PAD 1 2 3 4 5 6 7 8 SW32 3 SW35 5 Hình 3.8.1: Sơ đồ nguyên lý khối bàn phím (Keypad). 3.8.1.2. Sơ đồ bố trí linh kiện. 262 Hình 3.8.2: Khối bàn phím (Keypad). BÀI THỰC HÀNH Viết chương trình, mô phỏng và lắp ráp mạch điều khiển bàn phím và hiển thị mã của phím nhấn trên 8 LED dưới dạng số BIN (LED sáng = mức 1, LED tắt = mức 0), không phím nào được nhấn thì mã phím là FFH (KEYPAD được nối với Port0, LED được nối với Port1) 3.8.2. Lưu đồ giải thuật. Bước 1: Vẽ lưu đồ giải thuật của chương trình điều khiển. 263 Hình 3.8.3: Lưu đồ giải thuật của chương trình. 3.8.3. Chương trình điều khiển. Sử dụng phần mềm Topview Simulation để thực hiện việc viết chương trình và biên dịch, kiểm tra lỗi cú pháp của chương trình. Bước 2: Khởi động phần mềm Topview Simulation. Bước 3: Mở chức năng soạn thảo một chương trình mới và đặt tên tập tin chương trình là: D1.ASM Bước 4: Viết chương trình điều khiển dưới đây vào máy tính. ;*************************************************** ;CHUONG TRINH DIEU KHIEN BAN PHIM MA TRAN 4 X 4. ;*************************************************** ;KET NOI: LED ->PORT1 (CO DEM DAO), KEYPAD ->PORT0. ;*************************************************** ORG 00H MAIN: LCALL SCANKEYPAD ;QUET KEYPAD JC MP1 ;KIEM TRA CO NHAN PHIM (C = 1) MOV A,#0FFH ;KHONG NHAN PHIM A = FFH MP1: ;CO NHAN PHIM A = MA PHIM MOV P1,A ;XUAT MA PHIM RA LED HIEN THI DANG SO BIN LJMP MAIN ;QUAY LAI KIEM TRA KEYPAD TIEP ;*************************************************** SCANKEYPAD: ;CTC QUET BAN PHIM MA TRAN 4 X 4, CO CHONG DOI. PUSH 03H 264 MOV R3,#50 ;SO LAN LAP DE CHONG DOI BACK: ACALL GETKEY ;GOI CTC QUET PHIM JNC NOPRESSED ;C = 0 -> THOAT KHI KHONG CO PHIM NHAN. DJNZ R3,BACK ;C = 1 -> CO PHIM NHAN, GIAM SO LAN LAP DE CHONG DOI NOPRESSED: POP 03H RET ;*************************************************** GETKEY: PUSH 05H PUSH 06H PUSH 07H MOV A,#0EFH ;BAT DAU TAI COT 0 MOV R6,#4 ;R6 LAM BO DEM COT TEST: MOV P0,A ;TICH CUC COT MOV R7,A ;LUU ACC MOV A,P0 ;DOC LAI TU PORT 1 ANL A,#0FH ;CACH LY CAC HANG CJNE A,#0FH,KEYPRESSED ;HANG TICH CUC ? MOV A,R7 ;N -> DI CHUYEN TOI RL A ;COT KE TIEP DJNZ R6,TEST CLR C ;KHONG CO PHIM DUOC NHAN HAY NHAN NHIEU PHIM CUNG LUC SJMP EXIT ;THOAT VOI C = 0 KEYPRESSED: MOV R7,A ;LUU TRONG R7 MOV A,#4 ;CHUAN BI TINH CLR C ;TRONG SO CUA COT SUBB A,R6 ;4 - R6 = TRONG SO MOV R6,A ;LUU TRONG R6 MOV A,R7 ;PHUC HOI MA QUET MOV R5,#4 ;DUNG R5 LAM BO DEM AGAIN: RRC A ;QUAY CHO DEN KHI = 0 JNC DONE ;THUC THI XONG KHI C = 0 INC R6 ;CONG 4 CHO DEN KHI TIM THAY HANG TICH CUC INC R6 INC R6 265 INC R6 DJNZ R5,AGAIN DONE: SETB C ;CO PHIM NHAN -> C = 1 MOV A,R6 ;MA TRONG A EXIT: POP 07H POP 06H POP 05H RET END Bước 5: Lưu chương trình trên vào máy tính. Bước 6: Thực hiện biên dịch và kiểm tra lỗi chương trình. o Nếu có bất kỳ lỗi nào xuất hiện thì thực hiện việc hiệu chỉnh khắc phục các lỗi này. Nguyên nhân phát sinh lỗi thông thường do cú pháp của các lệnh không chính xác, cần phải được kiểm tra lại. Sau khi hoàn tất việc hiệu chỉnh sai sót thì quay trở về thực hiện từ Bước 5. o Nếu không có lỗi xuất hiện thì phần mềm sẽ tự động tạo tập tin mã máy với tên là: D1.HEX và thực hiện tiếp theo các phần nội dung dưới đây. 3.8.4. Mô phỏng hoạt động. Sử dụng phần mềm ISIS 7 Professional (Protues 7.10) để thực hiện việc mô phỏng quá trình hoạt động của hệ thống vi điều khiển. Bước 7: Khởi động phần mềm ISIS 7 Professional (Protues 7.10). Bước 8: Vẽ sơ đồ thiết kế mạch mô phỏng điều khiển bàn phím như Hình 3.8.4 dưới đây. 266 AD7 AD0 AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 A D 7 AD0 AD1 AD2 AD3 A D 4 A D 5 A D 6 D 0 D0 D0 D1 D1 D2 D2 D3 D3 D4 D4 D5 D5 D6 D6 D7 D7 D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U1 AT89C51 C1 33p C2 33p X1 12MHz C3 10uF R1 10k +5V D1 R2 330 +5V D2 R3 330 +5V D3 R4 330 +5V D4 R5 330 +5V D5 R6 330 +5V D6 R7 330 +5V D7 R8 330 +5V D8 R9 330 +5V 1B 1 2B 2 3B 3 4B 4 5B 5 6B 6 7B 7 8B 8 1C 18 2C 17 3C 16 4C 15 5C 14 6C 13 7C 12 8C 11 COM 10 U2 ULN2803 2 3 4 5 6 7 8 9 1 RP1 10K + 5 V MA ÏCH Ñ I EÀU K HI EÅN BA ØN PHÍ M MA T R A ÄN 4 x 4 2 3 4 5 6 7 8 9 1 RP2 10K 7 8 9 654 2 3 # 1 0* A B C D A B C D 1 2 43 +5V +5V Hình 3.8.4: Sơ đồ nguyên lý mô phỏng hệ thống điều khiển. Mạch mô phỏng này đã được thiết kế sẵn và lưu trong máy tính với tên tập tin là: D.DSN. Vì thế người học có thể tự vẽ thiết kế mạch mô phỏng hoặc lấy mạch mô phỏng có sẵn trong cơ sở dữ liệu của môn học. Bước 9: Chọn tập tin chương trình cần mô phỏng (tập tin mã máy đã được tạo ra từ Bước 6) cho hệ thống vi điều khiển: D1.HEX Bước 10: Thực hiện chạy mô phỏng và quan sát trực tiếp kết quả trên màn hình máy tính. o Nếu có bất kỳ lỗi nào xuất hiện thì thực hiện việc hiệu chỉnh khắc phục các lỗi này. Nguyên nhân phát sinh lỗi thông thường do giải thuật chương trình không chính xác hoặc do mạch mô phỏng vẽ không chính xác, cần phải được kiểm tra lại. Sau khi hoàn tất việc hiệu chỉnh sai sót thì quay trở về thực hiện từ Bước 5 (do giải thuật chương trình không chính xác) hoặc Bước 8 (do mạch mô phỏng vẽ không chính xác). o Nếu không có lỗi xuất hiện thì thực hiện tiếp theo các phần nội dung dưới đây. 3.8.5. Lắp mạch và nạp chương trình điều khiển. Sử dụng các khối "Microcontroller Unit Slot", "Keypad", "Point LED" và "Power Supply" có sẵn trên mô hình thực hành vi điều khiển để lắp ráp mạch theo thiết kế bên trên. 267 Bước 11: Kết nối các khối trên mô hình như Hình 3.8.5 để tạo thành hệ thống mạch điều khiển như bên trên. o Tắt nguồn AC cấp cho mô hình thực hành. o Dùng dây bus 8 nối J64 (PORT1) ở khối vi điều khiển với J11 (BAR LED 1) ở khối dãy LED. o Dùng dây bus 8 nối J63 (PORT0 / DATA) ở khối vi điều khiển với J15 (KEYBOARD) ở khối phím ma trận. o Dùng dây bus 3 nối J103 (POWER) ở khối dãy LED với nguồn +5V ở khối nguồn. Hình 3.8.5: Sơ đồ kết nối mạch trên mô hình. Sử dụng phần mềm Flash Magic để thực hiện việc nạp chương trình cho vi điều khiển P89V51RB2 trên mô hình thực hành. Bước 12: Bật nguồn AC cấp cho mô hình thực hành. Bước 13: Khởi động phần mềm Flash Magic. Bước 14: Kiểm tra cấu hình phần mềm (loại vi điều khiển, cổng COM, tốc độ truyền, chuẩn giao tiếp,...) Bước 15: Chọn tập tin chương trình điều khiển (tập tin mã máy đã được tạo ra từ Bước 6): D1.HEX Bước 16: Nạp chương trình vào vi điều khiển. 268 Bước 17: Nhấn nút "Master Reset" ở khối "Microcontroller Unit Slot" để chạy chương trình và quan sát trực tiếp kết quả trên mô hình thực hành. o Nếu có bất kỳ lỗi nào xuất hiện thì thực hiện việc hiệu chỉnh khắc phục các lỗi này. Nguyên nhân phát sinh lỗi thường do việc lắp ráp phần cứng không chính xác hoặc các linh kiện bị hư hỏng, cần phải được kiểm tra lại. Sau khi hoàn tất việc kiểm tra và hiệu chỉnh sai sót thì quay trở về thực hiện từ Bước 15. o Nếu không có lỗi xuất hiện thì hoàn tất bài thực hành. 3.8.6. Bài tập thực hành. 3.8.6.1. Bài tập mẫu. Bài tập số 1: Nội dung: "Chương trình điều khiển bàn phím và biểu diễn các kiểu hiển thị trên tám LED thông qua các phím được nhấn (KEYPAD được nối với Port0, LED được nối với Port1): Nhấn phím “F1”: 8 LED sáng tắt 3 lần. Nhấn phím “F2”: 8 LED sáng dần và tắt dần. Nhấn phím “F3”: 8 LED đếm lên nhị phân. Nhấn phím “F4”: 8 LED sáng dồn." Lưu đồ giải thuật: 269 Chương trình điều khiển: ;*************************************************** ;CHUONG TRINH DIEU KHIEN LED HIEN THI CAC KIEU KHAC NHAU KHI ;TA NHANCAC PHIM TREN BAN PHIM MA TRAN 4 X 4. ;*************************************************** ;KET NOI: LED ->PORT1 (CO DEM DAO), KEYPAD ->PORT0. ;*************************************************** ORG 00H MAIN: MOV P1,#00H ;LED TAT LCALL SCANKEYPAD ;QUET KEYPAD CJNE A,#00H,NEXT1 ;KHONG PHAI PHIM F1 -> KIEM TIEP LCALL CHOPTAT ;PHIM F1 DUOC NHAN -> CHAY CHUONG TRINH CON TUONG UNG NEXT1: CJNE A,#04H,NEXT2 ;KHONG PHAI PHIM F2 -> KIEM TIEP 270 LCALL SANGDAN ;PHIM F2 DUOC NHAN -> CHAY CHUONG TRINH CON TUONG UNG NEXT2: CJNE A,#08H,NEXT3 ;KHONG PHAI PHIM F3 -> KIEM TIEP LCALL DEMLEN ;PHIM F3 DUOC NHAN -> CHAY CHUONG TRINH CON TUONG UNG NEXT3: CJNE A,#0CH,NEXT4 ;KHONG PHAI PHIM F4 -> KIEM TIEP LCALL SANGDON ;PHIM F4 DUOC NHAN -> CHAY CHUONG TRINH CON TUONG UNG NEXT4: LJMP MAIN ;QUAY LAI KIEM TRA KEYPAD TIEP ;*************************************************** SCANKEYPAD: ;CTC QUET BAN PHIM MA TRAN 4 X 4, CO CHONG DOI. PUSH 03H MOV R3,#50 ;SO LAN LAP DE CHONG DOI BACK: ACALL GETKEY ;GOI CTC QUET PHIM JNC NOPRESSED ;C = 0 -> THOAT KHI KHONG CO PHIM NHAN. DJNZ R3,BACK ;C = 1 -> CO PHIM NHAN, GIAM SO LAN LAP DE CHONG DOI NOPRESSED: POP 03H RET ;*************************************************** GETKEY: PUSH 05H PUSH 06H PUSH 07H MOV A,#0EFH ;BAT DAU TAI COT 0 MOV R6,#4 ;R6 LAM BO DEM COT TEST: MOV P0,A ;TICH CUC COT MOV R7,A ;LUU ACC MOV A,P0 ;DOC LAI TU PORT 1 ANL A,#0FH ;CACH LY CAC HANG CJNE A,#0FH,KEYPRESSED ;HANG TICH CUC ? MOV A,R7 ;N -> DI CHUYEN TOI RL A ;COT KE TIEP DJNZ R6,TEST CLR C ;KHONG CO PHIM DUOC NHAN HAY NHAN NHIEU PHIM CUNG LUC 271 SJMP EXIT ;THOAT VOI C = 0 KEYPRESSED: MOV R7,A ;LUU TRONG R7 MOV A,#4 ;CHUAN BI TINH CLR C ;TRONG SO CUA COT SUBB A,R6 ;4 - R6 = TRONG SO MOV R6,A ;LUU TRONG R6 MOV A,R7 ;PHUC HOI MA QUET MOV R5,#4 ;DUNG R5 LAM BO DEM AGAIN: RRC A ;QUAY CHO DEN KHI = 0 JNC DONE ;THUC THI XONG KHI C = 0 INC R6 ;CONG 4 CHO DEN KHI TIM THAY HANG TICH CUC INC R6 INC R6 INC R6 DJNZ R5,AGAIN DONE: SETB C ;CO PHIM NHAN -> C = 1 MOV A,R6 ;MA TRONG A EXIT: POP 07H POP 06H POP 05H RET ;*************************************************** CHOPTAT: ;CTC DIEU KHIEN 8 LED SANG TAT MOV P1,#0FFH ;LED SANG LCALLDELAY500MS MOV P1,#00H ;LED TAT LCALL DELAY500MS MOV P1,#0FFH ;LED SANG LCALL DELAY500MS MOV P1,#00H ;LED TAT LCALL DELAY500MS MOV P1,#0FFH ;LED SANG LCALL DELAY500MS MOV P1,#00H ;LED TAT LCALL DELAY500MS RET ;*************************************************** DEMLEN: ;CTC DIEU KHIEN 8 LED DEM LENNHI PHAN PUSH ACC 272 MOV A,#00H ;LED TAT DL: MOV P1,A LCALL DELAY500MS INC A ;TANG NHI PHAN CJNE A,#00H,DL ;KIEM TRA DEM LEN HOAN TAT POP ACC RET ;*************************************************** SANGDAN: ;CTC DIEU KHIEN 8 LED SANG DAN VA TAT DAN PUSH ACC MOV A,#00H ;KHOI DONG GIA TRI BAN DAU SD1: SETB C ;C=1 MOV P1,A ;HIEN THI LCALLDELAY500MS RLC A ;DICH BIT 1 SANG TRAI KEM C, SANG DAN JNC SD1 ;CHUA SANGHET THI LAM TIEP SD2: CLR C ;C=0 MOV P1,A ;HIEN THI LCALLDELAY500MS RLC A ;DICH BIT 1 SANG TRAI KEM C, TAT DAN JC SD2 ;CHUA TAT HET THI LAM TIEP POP ACC RET ;*************************************************** SANGDON: PUSH ACC MOV R0,#08H ;LUU SO LAN DICH BIT MOV R1,#00H ;TRANG THAI LED KHI DONLAN DAU TIEN LAP2: MOV R2,00H MOV R3,#01H LAP1: MOV A,R3 ORL A,R1 MOV P1,A ;HIEN THI LCALL DELAY500MS MOV A,R3 ;DON LED RL A MOV R3,A DJNZ R2,LAP1 ;CHUA DON XONG? QUAY LAI 273 DEC R0 ;GIAM SO LANDON LED SETB C ;THAY DOI TRANG THAI LED CHO LANDON TIEP THEO MOV A,R1 RRC A MOV R1,A CJNE R0,#00H,LAP2 ;CHUA HOAN TAT CHU TRINH? QUAY LẠI POP ACC RET ;*************************************************** DELAY500MS: ;CTC TAO THOI GIAN TRE 500MS PUSH 00H MOV R0,#100 MOV TMOD,#01H DEL1: MOV TH0,#HIGH(-5000) MOV TL0,#LOW(-5000) SETB TR0 JNB TF0,$ CLR TR0 CLR TF0 DJNZ R0,DEL1 POP 00H RET END 3.8.6.2. Bài tập ứng dụng. Bài 1: Hãy viết chương trình điều khiển và biểu diễn các kiểu hiển thị của chuỗi ký tự “DIEN-TU” trên tám LED 7 đoạn. Tự lựa chọn phương pháp kết nối bàn phím và LED 7 đoạn. o Nhấn phím “ENTER”: hiển thị chuỗi. o Nhấn phím “ESC”: không hiển thị chuỗi. o Nhấn phím “1”: sáng tắt chuỗi liên tục. o Nhấn phím “2”: dịch chuyển chuỗi từ phải sang trái liên tục. o Nhấn phím “3”: dịch chuyển chuỗi từ trái sang phải liên tục. Bài 2: Hãy viết chương trình điều khiển và biểu diễn các kiểu hiển thị của một số chuỗi ký tự trên tám LED 7 đoạn. Tự lựa chọn phương pháp kết nối bàn phím và LED 7 đoạn. 274 o Nhấn phím “ESC”: không hiển thị chuỗi. o Nhấn phím “1”: hiển thị chuỗi “COCACOLA”. o Nhấn phím “2”: hiển thị chuỗi “PEPSI”. o Nhấn phím “3”: hiển thị chuỗi “FANTA”. o Nhấn phím “4”: hiển thị chuỗi “TRIBECO”. o Nhấn phím “5”: hiển thị chuỗi “NUOCSUOI”. Bài 3: Hãy viết chương trình điều khiển và biểu diễn các kiểu hiển thị của LED ma trận. Tự lựa chọn phương pháp kết nối bàn phím và LED ma trận. o Nhấn phím “ESC”: không hiển thị. o Nhấn phím “1”: hiển thị đếm BCD từ 0 lên 9 trên LED ma trận. o Nhấn phím “2”: hiển thị đếm BCD từ 9 xuống 0 trên LED ma trận. o Nhấn phím “3”: hiển thị các ký tự từ A đến Z trên LED ma trận. o Nhấn phím “4”: hiển thị các ký tự từ Z đến A trên LED ma trận. Bài 4: Hãy viết chương trình điều khiển và biểu diễn các kiểu hiển thị của chuỗi ký tự “DAI HOC CONG NGHIEP TP HO CHI MINH” trên LED ma trận. Tự lựa chọn phương pháp kết nối bàn phím và LED ma trận. o Nhấn phím “ESC”: không hiển thị chuỗi. o Nhấn phím “1”: dịch chuyển chuỗi từ phải sang trái liên tục. o Nhấn phím “2”: dịch chuyển chuỗi từ trái sang phải liên tục.
File đính kèm:
- giao_trinh_vi_dieu_khien_phan_1.pdf