Luân văn tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI :

KHẢO SÁT VÀ ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN- THIẾT KẾ-THI CƠNG
MẠCH KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ PHỊNG

SVTH :NGUYỄN HỒNG VŨ

NGUYỄN THANH VŨ
GVHD:LÊ THANH ĐẠO

TP.HỒ CHÍ MINH 3-2000

Trang 1


Luân văn tốt nghiệp

LỜI CẢM TẠ
Chúng em xin chân thành
cảm ơn Thầy Lê Thanh Đạo đã
tận tình hướng dẫn và giúp đơ
chúng em trong suốtthờigian

thực hiện luận văn .
Xin cảm ơn qúi thầy cơKhoa
Điện và các bạn sinh viên cùng
khóa đã đóng góp những ý kiến
qúi báo để tập luậnvănnàyhồn
thành đúng thời gian.
Nhóm sinh viên thực
hiện.

Trang 2


Luân văn tốt nghiệp

LỜI NÓI ĐẦU
Trong nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp hiện nay, nhất là ngành công nghiệp
luyện kim, chề biến thực phẫm… vấn đề đo và khống chế nhiệt độ đặc biệt được chú
trọng đến vì nó là một yếu tố quyết định chất lượng sản phẫm. Nắm được tầm quan
trọng của vấn đề trên nhóm thực hiện tiến hành nghiên cứu và thiết kế một hệ thống đo
và khống chế nhiệt độ tự động, với mong muốn là giải quyết những yêu cầu trên, và
lấy đó làm đề tài tốt nghiệp cho mình.
Những kiến thức năng lực đạt được trong quá trình học tập ở trường sẽ được
đánh giá qua đợt bảo vệ luận văn cuối khóa. Vì vậy chúng em cố gắng tận dụng tất cả
những kiến thức đã học ở trường cùng với sự tìm tồi nghiên cứu, để có thể hồn thành
tốt luận văn này. Những sản phẫm những kết quả đạt được ngày hơm nay tuy khơng
có vì lớn lao. Nhưng đó là những thành quả của năm học tập. Là thành công đầu tiên
của chúng em trước khi ra trường .
Mặt dù chúng em rất cố gắng để hoàn thành tập luận văn này đúng thời hạn, nên
không tránh khỏi những thiếu sót mong q thầy cơ thơng cảm. Chúng em mong được
đón nhận những ý kiến đóng góp. Cuối cùng xin chân thành cảm ơn q thầy cơ và các

bạn sinh viên.

Nhóm sinh viên thực hiện
NGUYỄN HỒNG VŨ
NGUYỄN THANH VŨ

Trang 3


Luân văn tốt nghiệp

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Trang 4


Luân văn tốt nghiệp

Trang 5


Luân văn tốt nghiệp
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
ĐỘC LẬP_ TỰ DO _HẠNH PHÚC
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN _ĐIỆN TỬ


NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên thực hiện : Nguyễn Hoàng Vũ__Nguyễn Thanh Vũ
Lớp : 95 KĐĐ
Ngành : điện _điện tử
1.Tên đề tài : KHẢO SÁT VÀ ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN_THIẾT KẾ_THI
CÔNG MẠCH KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ PHÒNG.
2. Các số liệu ban đầu :

3.Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn :

4.Các bản vẽ :

5.Giáo viên hướng dẫn : LÊ THANH ĐẠO
6. Ngày giao nhiệm vụ :
7.Ngày hoàn thành nhiệm vụ :
Thông qua bộ môn.
Ngày___tháng___năm___
Chủ nhiệm bộ môn

Giáo viên hướng dẫn

Trang 6


Luân văn tốt nghiệp

MỤC LỤC


Trang

A_PHẦN GIỚI THIỆU







TRANG TỰA
NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN
BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
LỜI NÓI ĐẦU
LỜI CẢM ƠN

B_PHẦ
1

N NỘI DUNG

Chương 1: DẪN NHẬP

1

I.ĐẶT VẤN ĐỀ
II.GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
III.MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU


1
1
1

Chương 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI ĐIỀU KHIỂN

3

I.GIỚI THIỆU
II.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA VI ĐIỀU KHIỂN
III.KHẢO SÁT BỘ VI ĐIỀU KHIỂN 8051/8031

3
3
4

Chương 3: KHẢO SÁT IC GIAO TIẾP NGOẠI VI 8255A
I.CẤU TRÚC PHẦN CỨNG
II.CẤU TRÚC PHẦN MỀM
III.GIAO TIẾP GIỮA VI XỬ LÝ VỚI 8255A

38
40
42

Chương 4: KHẢO SÁT BỘ NHỚ BÁN DẪN

43

I.BỘ NHỚ CHỈ ĐỌC (ROM : READ ONLY MEMORY)

II.BỘ NHỚ RAM (RANDOM ACCESS MEMORY)
Chương 5: ĐO NHIỆT ĐỘ

I.HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG
II.CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO NHIỆT ĐỘ
Chương 6: CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ SANG SỐ
I.KHÁI NIỆM CHUNG
II. NGUYÊN TẮC THỰC HIỆN CHUYỂN ĐỔI AD
III.CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN ĐỔI ADC
Trang 7

38

43
46
48

48
49
51
51
51
52


Luân văn tốt nghiệp
Chương 7: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

56


I.NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
II.SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI
III.THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG TỪNG KHỐI
IV.SƠ ĐỒ NGUN LÍ VÀ GIẢI THUẬT CHƯƠNG TRÌNH
V.THI CƠNG
CHƯƠNG KẾT LUẬN
C_PHỤ LỤC – TÀI LIỆU THAM KHẢO

I.PHỤ LỤC
II.TÀI LIỆU THAM KHẢO

83

56
56
56
71
89
85

85

Trang 8


Luân văn tốt nghiệp

Chương 1:DẪN NHẬP

I.ĐẶT VẤN ĐỀ :

Ngày nay với sự phát triển của công nghiệp vi điện tử, kỹ thuật số các hệ thống
điều khiển dần dần được tự động hóa. Với những kỹ thuật tiên tiến như vi xử lí, vi
mạch số … đựơc ứng dụng vào lỉnh vực điều khiển, thì các hệ thống điều khiển cơ khí
thơ sơ, với tốc độ xử lí chậm chạp ít chính xác được thay thế bằng các hệ thống điều
khiển tự động với các lệnh chương trình đã được thiết lập trước.
Trong quá trình sản xuất ở các nhà máy, xí nghiệp hiện nay, việc đo và khống
chế nhiệt độ tự động là một yêu cầu hết sức cần thiết và quan trọng. Vì nếu nắm bắt
được nhiệt độ làm việc cuả các hệ thống. Dây chuyền sản xuất … giúp ta biết được
tình trạng làm việc của c ác yêu cầu. Và có những xử lý kịp thời tránh được những hư
hỏng và sự cố có thể xảy ra.
Để đáp ứng được yêu cầu đo và khống chế nhiệt độ tự động, thì có nhiều phương
pháp để thực hiện, nghiên cửu khảo sát vi điều khiển 8051 nhóm thực hiện nhận thấy
rằng: ứng dụng vi điều khiển 8051 vào việc đo và khống chế nhiệt độ tự động là
phương pháp tối ưu nhất. Đồng được sự đồng ý của khoa Điện Trường Đại Học Sư
Phạm Kỹ Thuật. Nhóm chúng em tiến hành thực hiện đề tài “Khảo sát và ứng dụng
vi điều khiển thiết kế thi công mạch khống chế nhiệt độ phòng” .
II.GIỚI HẠN ĐỀ TÀI :
Với thời gian gần mười tuần thực hiện đề tài, cũng như trình độ chun mơn có
hạn, chúng em đã cố gắng hết sức để hoàn thành tập luận văn này, nhưng chỉ giải
quyết được những vấn đề sau :

Thiết kế mạch đo nhiệt độ trong dải từ 00C – 1000C hiển thị số .

Khống chế nhiệt độ ở mức 200C .

Viết chương trình (phần mềm) để đáp ứng các yêu cầu trên .

Do thời gian quá hạn hẹp nên chúng em chỉ thiết kế một đầu đo và chỉ
khống chế ở một mức nhiệt độ 200C .
III.MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU :

Mục đích trước hết khi thực hiện đề tài này là để hồn tất chương trình mơn học
để đủ điều kiện ra trường .

Cụ thể khi nghiên cứu thực hiện đề tài là chúng em muốn phát huy
những thành quả ứng dụng của vi điều khiển nhằm tạo ra những sản phẩm, những
thiết bị tiên tiến hơn, và đạt hiệu quả sản xuất cao hơn.

Mặt khác tập luận văn này cũng có thể làm tài liệu tham khảo cho những
sinh viên khóa sau. Giúp họ hiểu rõ hơn về những ứng dụng của vi điều khiển .

Ngịai ra q trình nghiên cứu thực hiện đề tài là một cơ hội để chúng em
tự kiểm tra lại những kiến thức đã được học ở trường, đồng thời phát huy tính sáng
tạo, khả năng giải quyết một vấn đề theo yêu cầu đặt ra. Và đây cũng là dịp để
chúng em tự khẳng định mình trước khi ra trường để tham gia vào các hoạt động
sản xuất của xã hội.

Trang 9


Luân văn tốt nghiệp

Chương 2
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ VI ĐIỀU KHIỂN
I.GIỚI THIỆU :
Bộ vi điều khiển viết tắt là Micro-controller, là mạch tích hợp trên một chip có
thể lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động của một hệ thống. Theo các tập lệnh
của người lập trình, bộ vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ thông tin, xử lý thơng tin,
đo thời gian và tiến hành đóng mở một cơ cấu nào đó.
Trong các thiếh bị điện và điện và điện tử dân dụng, các bộ vi điều khiển, điều
khiển hoạt động của TV, máy giặt, đầu đọc laser, điện thọai, lò vi-ba … Trong hệ

thống sản xuất tự động, bộ vi điều khiển được sử dụng trong Robot, dây chuyền tự
động. Các hệ thống càng “thông minh” thì vai trị của hệ vi điều khiển càng quan
trọng.
II.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA C ÁC BỘ VI ĐIỀU KHIỂN :
Bộ vi điều khiển thực ra, là một loại vi xử lí trong tập hợp các bộ vi xử lý nói
chung. Bộ vi điều khiển được phát triển từ bộ vi xử lí, từ những năm 70 do sự phát
triển và hồn thiện về cơng nghệ vi điện tử dựa trên kỹ thuật MOS (Metal-OxideSemiconductor) , mức độ tích hợp của các linh kiện bán dẫn trong một chip ngày càng
cao.
Năm 1971 xuất hiện bộ vi xử lí 4 bit loại TMS1000 do công ty texas Instruments
vừa là nơi phát minh vừa là nhà sản xuất. Nhìn tổng thể thì bộ vi xử lí chỉ có chứa trên
một chip những chức năng cần thiết để xử lí chương trình theo một trình tự, cịn tất cả
bộ phận phụ trợ khác cần thiết như : bộ nhớ dữ liệu , bộ nhớ chương trình , bộ chuển
đổi AID, khối điều khiển, khối hiển thị, điều khiển máy in, hối đồng hồ và lịch là
những linh kiện nằm ở bên ngoài được nối vào bộ vi xử lí.
Mãi đến năm 1976 công ty INTEL (Interlligen-Elictronics). Mới cho ra đời bộ vi
điều khiển đơn chip đầu tiên trên thế giới với tên gọi 8048. Bên cạnh bộ xử lí trung
tâm 8048 cịn chứa bộ nhớ dữ liệu, bộ nhớ chương trình, bộ đếm và phát thời gian các
cổng vào và ra Digital trên một chip.
Các công ty khác cũng lần lược cho ra đời các bộ vi điều khiển 8bit tương tự như
8048 và hình thành họ vi điều khiển MCS-48 (Microcontroller-sustem-48).
Đến năm 1980 công ty INTEL cho ra đời thế hệ thứ hai của bộ vi điều khiển đơn
chip với tên gọi 8051. Và sau đó hàng loạt các vi điều khiển cùng loại với 8051 ra đời
và hình thành họ vi điều khiển MCS-51 .
Đến nay họ vi điều khiển 8 bit MCS51 đã có đến 250 thành viên và hầu hết các
công ty hàng dẫn hàng đầu thế giới chế tạo. Đứng đầu là công ty INTEL và rất nhiều
công ty khác như : AMD, SIEMENS, PHILIPS, DALLAS, OKI …
Ngồi ra cịn có các cơng ty khác cũng có những họ vi điều khiển riêng như:
Họ
68HCOS
của công ty Motorola

Họ
ST62
của công ty SGS-THOMSON
Họ
H8
của công ty Hitachi
Họ
pic
cuả công ty Microchip
III.KHẢO SÁT BỘ VI ĐIỀU KHIỂN 8051 VÀ 8031:
IC vi điều khiển 8051/8031 thuộc họ MCS51 có các đặt điểm sau :
- 4kbyte ROM (được lập trình bởi nhà sản xuất chỉ có ở 8051)
- 128 búyt RAM
- 4port I10 8bit
- Hai bộ định thời 16bit
Trang 10


Luân văn tốt nghiệp
- Giao tiếp nối tiếp
- 64KB không gian bộ nhớ chương trình mở rộng
- 64 KB khơng gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng
- một bộ xử lí luận lí (thao tác trên các bit đơn)
- 210 bit được địa chỉ hóa
- bộ nhân / chia 4s
1.CẤU TRÚC BÊN TRONG CỦA 8051 / 8031 :

INT\*1
INT\*0
TIMER2

TIMER1
PORT nối tiềp

Điều khiển
ngắt

Các
ùthanh ghi
khác

Rom
4K-8051
OK-8031

128 byte
Ram

Timer1
Timer2

T1*
T2*

CPU

Tạo dao
động

Điều khiển
bus


EA\ RST PSEN ALE

Các port I\O

P0 P1

P2

Port nối
tiếp

P3
TXD* RXD*

Hình 2.1 : Sơ Đồ Khối 8051 / 8031
Phần chính của vi điều khiển 8051 / 8031 là bộ xử lí trung tâm (CPU: central
processing unit ) bao gồm :
- Thanh ghi tích lũy A
- Thanh ghi tích lũy phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia
- Đơn vị logic học (ALU : Arithmetic Logical Unit )
- Từ trạng thái chương trình (PSW : Prorgam Status Word)
- Bốn băng thanh ghi
- Con trỏ ngăn xếp

Trang 11


Ln văn tốt nghiệp
-


Ngồi ra cịn có bộ nhớ chương trình, bộ giải mã lệnh, bộ điều khiển thời
gian và logic.
Đơn vị xử lí trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ giao động, ngồi ra cịn có khả
năng đưa một tín hiệu giữ nhịp từ bên ngồi.
Chương trình đang chạy có thể cho dừng lại nhờ một khối điều khiển ngắt ở bên
trong. Các nguồn ngắt có thể là : các biến cố ở bên ngoài , sự tràn bộ đếm định thời
hoặc cũng có thể là giao diện nối tiếp.
Hai bộ định thời 16 bit hoạt động như một bộ đếm.
Các cổng (port0, port1, port2, port3 ). Sử dụng vào mục đích điều khiển.
Ơû cổng 3 có thêm các đường dẫn điều khiển dùng để trao đổi với một bộ nhớ
bên ngoài, hoặc để đầu nối giao diện nối tiếp, cũng như các đường ngắt dẫn bên ngoài.
Giao diện nối tiếp có chứa một bộ truyền và một bộ nhận không đồng bộ, làm
việc độc lập với nhau. Tốc độ truyền qu ổng nối tiếp có thể đặt trong vảy rộng và
được ấn định bằng một bộ định thời.
Trong vi điều khiển 8051 / 8031 có hai thành phần quan trọng khác đó là bộ nhớ
và các thanh ghi :
Bộ nhớ gồm có bộ nhớ Ram và bộ nhớ Rom (chỉ có ở 8031) dùng để lưu trữ dữ
liệu và mã lệnh.
Các thanh ghi sử dụng để lưu trữ thơng tin trong q trình xử lí. Khi CPU làm
việc nó làm thay đổi nội dung củ ác thanh ghi.
2.CHỨC NĂNG CÁC CHÂN VI ĐIỀU KHIỂN :

Trang 12


Luân văn tốt nghiệp

30p


40
19
XTAL1

12MHz
30p

18

29
30
31
9

RD\
WR\
T1
T0
INT1
INT0
TXD
RXD

Vcc

XTAL2

PSEN\
ALE
EA\

RET

17
16
15
14
13
12
11
10

Vss

Po.7
Po.6
Po.5
Po.4
Po.3
Po.2
Po.1
Po.0
P2.7
P2.6
P2.5
P2.4
P2.3
P2.2
P2.1
P2.0
P1.7

P1.6
P1.5
P1.4
P1.3
P1.2
P1.1
P1.0

32
33
34
35
36
37
38
39

AD7
AD6
AD5
AD4
AD3
AD2
AD1
AD0

8
7
6
5

4
3
2
1
28
27
26
25
24
23
22
21

A15
A14
A13
A12
A11
A10
A9
A8

20

Hình 2.2 : Sơ Đồ Chân 8051
a.port0 : là port có 2 chức năng ở trên chân từ 32 đến 39 trong các thiết kế cỡ nhỏ
( khơng dùng bộ nhớ mở rộng ) có hai chức năng như các đường IO. Đối với các thiết
kế cỡ lớn ( với bộ nhớ mở rộng ) nó được kết hợp kênh giữ a các bus )
b.port1 : port1 là một port I/O trên các chân 1-8. Các chân được ký hiệu P1.0,
P1.1, P1.2 … có thể dùng cho các thiết bị ngồi nếu cần. Port1 khơng có chức năng

khác, vì vậy chúng ta chỉ được dùng trong giao tiếp với các thiết bị ngoài.
c.port2 : port2 là một port công dụng kép trên các chân 21 – 28 được dùng như
các đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết kế dùng bộ nhớ
mở rộng.
d.Port3 : port3 là một port công dụng kép trên các chân 10 – 17. Các chân của
port này có nhiều chức năng, các cơng dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tín đặc
biệt của 8051 / 8031 như ở bảng sau :

Trang 13


Luân văn tốt nghiệp
Bit

Tên

Chức năng chuyển đổi

P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7

RXD
TXD
INTO

INT1
TO
T1
WR
RD

Dữ liệu nhận cho port nối tiếp
Dữ liệu phát cho port nối tiếp
Ngắt 0 bên ngoài
Ngắt 1 bên ngoài
Ngõ vào của timer/counter 0
Ngõ vào của timer/counter 1
Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài
Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

Bảng 2.1 : Chức năng của các chân trên port3
e.PSEN (Program Store Enable ) : 8051 / 8031 có 4 tín hiệu điều khiển
PSEN là tín hiệu ra trên chân 29. Nó là tín hiệu điều khiển để cho phép bộ nhớ
chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE (Output Enable) của một
EPROM để cho phép đọc các bytes mã lệnh.
PSEN sẽ ở mức thấp trong thời gian lấy lệnh. Các mã nhị phân của chương trình
được đọc từ EPROM qua bus và được chốt vào thanh ghi lệnh của 8051 để giải mã
lệnh. Khi thi hành chương trình trong ROM nội (8051) PSEN sẽ ở mức thụ động (mức
cao).
f.ALE (Address Latch Enable ) :
tín hiệu ra ALE trên chân 30 tương hợp với các thiết bị làm việc với các xử lí
8585, 8088, 8086, 8051 dùng ALE một cách tương tự cho làm việc giải các kênh các
bus địa chỉ và dữ liệu khi port 0 được dùng trong chế độ chuyển đổi của nó : vừa là
bus dữ liệu vừa là búyt thấp của địa chỉ, ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một
thanh ghi bên ngoài trong nữa đầu của chu kỳ bộ nhớ. Sau đó, các đường port 0 dùng

để xuất hoặc nhập dữ liệu trong nữa sau chu kỳ của bộ nhớ.
Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể
được dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống. Nếu xung trên 8051 là 12MHz thì
ALE có tần số 2MHz. Chỉ ngoại trừ khi thi hành lệnh MOVX, một xung ALE sẽ bị
mất. Chân này cũng được làm ngõ vào cho xung lập trình cho EPROM trong 8051.
g.EA (External Access) :
Tín hiệu vào EA trên chân 31 thường được mắc lên mức cao (+5V) hoặc mức
thấp (GND). Nếu ở mức cao, 8051 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng
địa chỉ thấp (4K). Nếu ở mức thấp, chương trình chỉ được thi hành từ bộ nhớ mở
rộng. Khi dùng 8031, EA luôn được nối mức thấp vì khơng có bộ nhớ chương trình
trên chip. Nếu EA được nối mức thấp bộ nhớ bên trong chương trình 8051 sẽ bị cấm
và chương trình thi hành từ EPROM mở rộng. Người ta còn dùng chân EA làm chân
cấp điện áp 21V khi lập trình cho EPROM trong 8051.
h.SRT (Reset) :
Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của 8051. Khi tín hiệu này được đưa lên
múc cao (trong ít nhất 2 chu kỳ máy ), các thanh ghi trong 8051 được tải những giá trị
thích hợp để khởi động hệ thống.
i.Các ngõ vào bộ dao động trên chip :

Trang 14


Luân văn tốt nghiệp
Như đã thấy trong các hình trên , 8051 có một bộ dao động trên chip. Nó thường
được nối với thạch anh giữa hai chân 18 và 19. Các tụ giữa cũng cần thiết như đã vẽ.
Tần số thạch anh thông thường là 12MHz.
j.Các chân nguồn :
8051 vận hành với nguồn đơn +5V. Vcc được nối vào chân 40 và Vss (GND) được
nối vào chân 20.
3.Tổ chức bộ nhớ :

8051 / 8031 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard : có những vùng cho bộ nhớ riêng
biệt cho chương trình dữ liệu. Như đã nói ở trên, cả chương trình và dữ liệu có thể ở
bên trong 8051, dù vậy chúng có thể được mơ ûrộng bằèng các thành phần ngoài lên
đến tối đa 64 Kbytes bộ nhớ chương trình và 64 Kbytes bộ nhớ dữ liệu.
Bộ nhớ bên trong bao gồm ROM (8051) và RAM trên chip, RAM trên chip bao
gồm nhiều phần : phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ địa chỉ hóa từng bit, các bank
thanh ghi và các thanh ghi chức năng đặc biệt.
FFFF

FF

FFFF

Bộ nhớ
chương
trình

Bộ nhớ
dữ liệu

được chọn
qua PSEN

00

0000

được chọn
qua WR
Và RD


0000

Hình 2.3 : Tóm tắt các vùng bộ nhớ của 8031 / 8051
Hai đặc tính cần lưu ý là :
- Các thanh ghi và các port xuất nhập đã được xếp trong bộ nhớ và có thể được
truy xuất trực tiếp như các địa chỉ bộ nhớ khác.
- Ngăn xếp bân trong RAM nội nhỏ hơn so với RAM ngoài như trong các bộ vi
xử lí khác.
 Chi tiết về bộ nhớ RAM trên chip :
Như ta đã thấy trên hình sau, RAM bên 8051/ 8031 được phân chia giữa các
bank thanh ghi (00H – 1FH), RAM địa chỉ hóa từng bit (20H – 2FH), RAM đa dụng
(30H – 7FH) và các thanh ghi chức năng đặc biệt (80H – FFH).
a. RAM đa dụng.
Địa chỉ byte
Địa chỉ bit
7F
30
2F
2E
2D
2C
2B
2A
29

RAM đa dụng
7F
77
6F

67
5F
57

7E
76
6E
66
5E
56

7D
75
6D
65
5D
55

7C
74
6C
64
5C
54

7B
73
6B
63
5B

53

Trang 15

7A
72
6A
62
5A
52

79
71
69
61
59
51

78
70
68
60
58
50


Luân văn tốt nghiệp
28
27
26

25
24
23
22
21
20
1F
18
17
10
0F
08
07
00

4F
47
3F
37
2F
27
1F
17
0F
07

4E
46
3E
36

2E
26
1E
16
0E
06

4D
45
3D
35
2D
25
1D
15
0D
05

4C
44
3C
34
2C
24
1C
14
0C
04

4B

43
3B
33
2B
23
1B
13
0B
03

4A
42
3A
32
2A
22
1A
12
0A
02

49
41
39
31
29
21
19
11
09

01

48
40
38
30
28
20
18
10
08
00

BANK 3
BANK 2
BANK 1
Default register
Bank for ROR7

Bảng tóm tắt bản bản đồ vùng nhớ trên chip data 8051

Địa chỉ byte
FF
F0 F7

Địa chỉ bit
F6

F5


F4

F3

F2

F1

F0

B

E6

E5

E4

E3

E2

E1

E0

ACC

D0 D7 D6 D5


D4

D3

D2

D1

D0

PSW

B8

-

-

BC

BB

BA

B9

B8

IP


B0

B7

B6 B5

B4

B3

B2

B1

B0

P3

-

AC

AB

AA

A9

A8


IE

A7 A6 A5

A4

A3

A2

A1

A0

P2

E0

E7

A8 AF
A0
99
98

9F

-

-


9E

Not bit addressable
9D 9C
9B 9A

Trang 16

SBUF
99

98

SCON


Luân văn tốt nghiệp
90

97

96

8D
8C
8B
8A
89
88

87
83
82
81
80

95

94

93

92

91

90

TH1
TH0

Not bit addressable
Not bit addressable
Not bit addressable
Not bit addressable
Not bit addressable
8F

87


8E

86

8D 8C
8B
8A
Not bit addressable
Not bit addressable
Not bit addressable
Not bit addressable
85 84
83
82

P1

89

81

88

80

TL1
TL0
TMOD
TCON
PCON

DPH
DPL
SP
PO

Tóm tắt bộ nhớ dữ liệu trên chip
Mọi địa chỉ trong vùng RAM đa dụng đều có thể được truy xuất tự do dùng
cách đánh địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp. Ví dụ, để đọc nội dung ở địa chỉ 5FH của
RAM nội vào thanh ghi tích lũy lệnh sau sẽ được dùng :
MOV A, 5FH
Lệnh này di chuyển một búyt dữ liệu dùng cách đánh địa chỉ trực tiếp để xác định
“địa chỉ nguồn” (5FH). Đích nhận dữ liệu được ngầm xác định trong mã lệnh là thanh
ghi tích lũy A.
RAM bên trong cũng có thể được truy xuất dùng cách đánh địa chỉ gián tiếp qua
RO hay R1. Ví dụ, sau khi thi hành cùng nhiệm vụ như lệnh đơn ở trên :
MOV R0, #5FH
MOV A, @R0
Lệnh đầu dùng đị hỉ tức thời để di chuyển giá trị 5FH vào thanh ghi R0 và lệnh
thứ hai dùng địa trực tiếp để di chuyển dữ liệu “được trỏ bởi R0” vào thanh ghi tích
lũy.
b.RAM địa chỉ hóa từng bit :
8051 / 8031 chứa 210 bit
được địa chỉ hóa, trong đó 128 bit là ở các địa chỉ byte 20H đến 2FH, và phần
còn lại trong các thanh ghi chức năng đặc biệt .
Y tưởng truy xuất từng bit riêng rẽ bằng mềm là một đặc tín tiện lợi của vi điều
khiển nói chung. Các bit có thể được đặt, xóa, AND,OR …với một lệnh đơn. Đa số
các chi xử lí địi hỏi một chuổi lệnh đọc – sữa – ghi để đạt được hiệu quả tương tự.
Hơn nữa, các port I/0 cũng được địa chỉ từng bit làm đợn giản phần mềm xuất nhập
từng bit.
Có 128 bit được địa chỉ hóa đa dụng ở các byte 20H đến 2FH. Các địa chỉ này

được truy xuất như các byte hoặc các bit phụ thuộc vào lệnh được dùng . ví dụ, để đặt
bit 67H, ta dùng lệnh sau :
SETB 67H
Chú ý rằng “địa chỉ bit 67H” là bit có trọng số lớn nhất (MSB) ở “địa chỉ byte
2CH” lệnh trên sẽ không tác động đến các bit khác của địa chỉ này.
c.Các bank thanh ghi :
Trang 17


Luân văn tốt nghiệp
32 byte thấp nhất của bộ nhớ nội là dành cho các bank thanh ghi. Bộ lệnh của
8051 / 8031 hổ trợ 8 thanh ghi (RO đến R7) và theo mặc định (sau khi Reset hệ thống)
các thanh ghi này ở các địa chỉ 00H-07H. Lệnh sau đây sẽ đọc nội dung ở địa chỉ 05H
vào thanh ghi tích lũy.
MOV A,R5
Đây là lệnh một byte dùng địa chỉ thanh ghi. Tất nhiên, thao tác tương tự có thể
được thi hành bằng lệnh 2 byte dùng địa chỉ trực tiếp nằm trong byte thứ hai:
MOV A,05H
Các lệnh dùng các thanh ghi R0 đến R7 thì sẽ ngắn hơn và nhanh hơn các lệnh
tương ứng nhưng dùng địa chỉ trực tiếp. Các giá trị dữ liệu được dùng thường xuyên
nên dùng một trong các thanh ghi này.
Bank thanh ghi tích cực có thể chuyển đổi bằng cách thay đổi các bit chọn bank
thanh ghi trong từ trạng thái chương trình (PSW). Giả sử rằng bank thanh ghi 3 được
tích cực, lệnh sau sẽ ghi nội dung của thanh ghi tích lũy vào địa chỉ 18H:
MOV R0,A
Yù tưởng dùng “các bank thanh ghi” cho phép “chuyển hướng” chương trình
nhanh và hiệu qủa (từng phần riêng rẽ của phần mềm sẽ có một bộ thanh ghi riêng
khơng phụ thuộc vào các phần khác).
4./ Các thanh ghi chức năng đặc biệt:
Các thanh ghi nội của 8051/8031 được truy xuất ngầm định bởi bộ lệnh. Ví dụ

lệnh “INC A” sẽ tăng nội dung của thanh ghi tích lũy A lên 1. Tác động này được
ngầm định trong mã lệnh.
Các thanh ghi trong 8051/8031 được định dạng như một phần của RAM trên
chip. Vì vậy mỗi thanh ghi sẽ có một địa chỉ (ngoại trừ thanh ghi trực tiếp, sẽ khơng có
lợi khi đặt chúng vào trong RAM trên chip). Đó là lý do để 8051/0831 có nhiều thanh
ghi. Cũng như R0 đến R7, có 21 thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR: Special Funtion
Rgister) ở vùng trên của RAM nội, từ địa chỉ 80H đến FFH. Chú ý rằng hầu hết 128
địa chỉ từ 80H đến FFH khơng được định nghĩa. Chỉ có 21 địa chỉ SFR là được định
nghĩa.
Ngoại trừ tích lũy (A) có thể được truy xuất ngầm như đã nói, đa số các SFR
được truy xuất dùng địa chỉ trực tiếp. chú ý rằng một vài SFR có thể được địa chỉ hóa
bit hoặc byte. Người thiết kế phải thận trọng khi truy xuất bit và byte. Ví dụ lệnh sau:
SETB 0E0H
Sẽ Set bit 0 trong thanh ghi tích lũy, các bit khác không thay đổi. Ta thấy rằng
E0H đồng thời là địa chỉ byte của thanh ghi tích lũy và là địa chỉ bit có trọng số nhỏ
nhất trong thanh ghi tích lũy. Vì lệnh SETB chỉ tác động trên bit, nên chỉ có địa chỉ bit
là có hiệu quả.
a. Từ trạng thái chương trình:
Từ trạng thái chương trình (PSW: Program Status Word) ở địa chỉ D0H chứa các
bit trạng thái như bảng tóm tắt sau:
B Ký hiệu

it
PSW.7
PSW.6
PSW.5
PSW.4
PSW.3

CY

AC
F0
RS1
RS0

Địa chỉ

Yù nghĩa

D7H
D6H
D5H
D4H
D3H

Cờ nhớ
Cờ nhớ phụ
Cờ 0
Bit 1 chọn bank thanh ghi
Bit chọn bank thanh ghi.
Trang 18


Luân văn tốt nghiệp
00=bank 0; địa chỉ 00H-07H
01=bank 1: địa chỉ 08H-0FH
10=bank 2:địa chỉ 10H-17H
11=bank 3:địa chỉ 18H-1FH
PSW.2 OV
D2H

Cờ tràn
PSW.1
D1H
Dự trữ
PSW.0 P
D0H
Cờ Parity chẵn.
Bảng 21: Từ trạng thái chương trình
 Cờ nhớ (CY) có cơng dụng kép. Thơng thường nó được dùng cho các lệnh tốn
học: nó sẽ được set nếu có một số nhớ sinh ra bởi phép cộng hoặc có một số mượn
phép trừ . Ví dụ, nếu thanh ghi tích lũy chứa FFH, thì lệnh sau:
ADD A,#1
Sẽ trả về thanh ghi tích lũy kết qủa 00H và set cờ nhớ trong PSW.
Cờ nhớ cũng có thể xem như một thanh ghi 1 bit cho các lệnh luận lý thi hành
trên bit. Ví dụ, lệnh sẽ AND bit 25H với cờ nhớ và đặt kết qủa trở vào cờ nhớ:
ANL C,25H
 Cờ nhớ phụ:
Khi cộng các số BCD, cờ nhớ phụ (AC) được set nếu kết qủa của 4 bit thấp
trong khoảng 0AH đến 0FH. Nếu các giá trị cộng được là số BCD, thì sau lệnh cộng
cần có DA A( hiệu chỉnh thập phân thanh ghi tích lũy) để mang kết qủa lớn hơn 9 trở
về tâm từ 09.
 Cờ 0
Cờ 0 (F0)là một bit cờ đa dụng dành các ứng dụng của người dùng.
 Các bit chọn bank thanh ghi
Các bit chọn bank thanh ghi (RSO và RS1) xác định bank thanh ghi được tích
cực. Chúng được xóa sau khi reset hệ thống và được thay đổi bằng phần mềm nếu cần.
Ví dụ, ba lệnh sau cho phép bank thanh ghi 3 và di chuyển nội dung của thanh ghi R7
(địa chỉ byte IFH) đến thanh ghi tích lũy:
SETB RS1
SETB RSO

MOV A,R7
Khi chương trình được hợp dịch các địa chỉ bit đúng được thay thế cho các ký
hiệu “RS1” và “RS0”. Vậy lệnh SETB RS1 sẽ giống như lệnh SETB 0D4H.
 Cờ Tràn
Cờ tràn (OV) được set một lệnh cộng hoặc trừ nếu có một phép tốn bị tràn.
Khi các số có dấu được cộng hoặc trừ với nhau, phần mềm có thể kiểm tra bit này để
xác định xem kết qủa của nó có nằm trong tầm xác định không. Khi các số không dấu
được cộng, bit OV có thể được bỏ qua. Các kết qủa lớn hơn +127 hoặc nhỏ hơn –128
sẽ set bit OV.
b. Thanh ghi B:
Thanh ghi B ở địa chỉ F0H được dùng cùng với thanh ghi tích lũy A cho các
phép toán nhân và chia. Lệnh MUL AB sẽ nhân các giá trị không dấu 8 bit trong A và
B rồi trả về kết qủa 16 bit trong A (byte thấp) và B (byte cao). Lệnh DIV AB sẽ chia A
cho B rồi trả về kết qủa nguyên trong A và phần dư trong B. Thanh ghi B cũng có thể
được xem như thanh ghi đệm đa dụng. Nó được địa chỉ hóa ttừng bit bằng các địa chỉ
bit FOH đến F7H.
c. Con trỏ ngăn xếp:
Trang 19


Luân văn tốt nghiệp
Con trỏ ngăn xếp (SP) là một thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 81H. Nó chứa địa chỉ của
byte dữ liệu hiện hành trên đỉnh của ngăn xếp. Các lệnh trên ngăn xếp bao gồm các
thao tác cất dữ liệu vào ngăn xếp và lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp. Lệnh cất dữ liệu vào
ngăn xếp sẽ làm tăng SP trước khi ghi dữ liệu, và lệnh lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp sẽ
dọc dữ liệu và làm giảm SP. Ngăn xếp của 8051/8031 được giữ trong RAM nội và
được giới hạn các địa chỉ có thể truy xuất bằng địa chỉ gián tiếp. chúng là 128 byte đầu
của 8051/8031.
Để khởi động lại SP với ngăn xếp bắt đầu tại 60H, các lệnh sau đây được dùng:
MOV SP,#%FH

Trên 8051/8031 ngăn xếp bị giới hạn 32 byte vì địa chỉ cao nhất của RAM trên
chip là 7FH. Sở dĩ cùng giá trị 5FH vì SP sẽ tăng lên 60H trước khi cất byte dữ lệu đầu
tiên.
Người thiết kế có thể chọn khơng phải khởi động lại con trỏ ngăn xếp mà để nó
lấy giá trị mặc định khi reset hệ thống. Giá trị măc định đó là 07H và kết qủa là ngăn
đầu tiên để cất dữ liệu có địa chỉ 08H. Nếu phần mềm ứng dụng không khởi động lại
SP , bank thanh ghi 1 (có thể cả 2 và 3) sẽ khơng dùng được vì vùng RAM này đã
được dùng làm ngăn xếp.
Ngăn xếp được truy xuất trực tiếp bằng các lệnh PUSH và POP để lưu giữ tạm
thời và lấy lại dữ liệu hoặc được truy xuất ngầm bằng các lệnh gọi chương trình con
(ACALL, LACALL) và các lệnh trở về (RET,RETI) để cất và lấy lại bộ đếm chương
trình.
d. Con trỏ dữ liệu:
Con trỏ dữ liệu (DPTR) được dùng để truy xuất bộ nhớ ngoài là một thanh ghi 16
bit ở địa chỉ 82H(DPL: byte thấp) và 83H (DPH:byte cao). Ba lệnh sau sẽ ghi 55H vào
RAM ngoài ở địa chỉ 1000H:
MOV A,#55H
MOV DPTR,#1000H
MOVX @DPTR,A
Lệnh đầu tiên dùng địa chỉ tức thời để tải dữ liệu 55H vào thanh ghi tích lũy, lệnh
thứ hai cũng dùng địa chỉ tức thời, lần này để tải dữ liệu 16 bit 1000H vào con trỏ dữ
liệu. Lệnh thứ ba dùng địa chỉ gián tiếp để di chuyển dữ liệu trong A (55H) đến RAM
ngoài ở địa chỉ được chứa trong DPTR (1000H)
e. Các thanh ghi port xuất nhập:
Các port của 8051/8031 bao gồm Port 0 ở địa chỉ 80H, Port 1 ở địa chỉ 90 H, Port
2 ở địa chỉ A0H và Port 3 ở địa chỉ B0H. Tất cả các Port đều được địa chỉ hóa từng bit.
Điều đó cung cấp một khả năng giao tiếp thuận lợi.
f. Các thanh ghi timer:
8051/8031 chứa 2 bộ định thời đếm 16 bit được dùng trong việc định thời hoặc
đếm sự kiện. Timer 0 ở địa chỉ 8AH (TL0:byte thấp) và 8CH (TH0:byte cao).Timer 1

ở địa chỉ 8BH (TL1:byte thấp) và 8DH (TH1: byte cao). việc vận hành timer được set
bởi thanh ghi Timer Mode (TMOD) ở địa chỉ 89H và thanh ghi điều khiển timer
(TCON) ở địa chỉ 88H. Chỉ có TCON được địa chỉ hóa từng bit.
g. Các thanh ghi port nối tiếp:
8051/8031 chức một port nối tiếp trên chip dành cho việc trao đổi thông tin với
các thiết bị nối tiếp như máy tính, modem hoặc cho việc giao tiếp với các IC khác có
giao tiếp nối tiếp (có bộ chuyển đổi A/D, các thanh ghi dịch..). Một thanh ghi gọi là bộ
đệm dữ liệu nối tiếp (SBUF) ở địa chỉ 99H ssẽ giữ cả hai giữ liệu truyền và nhận. Khi
truyền dữ liệu thì ghi lên SBUf, khi nhận dữ liệu thì đọc SBUF. Các mode vận hành
Trang 20