Tài liệu tham khảo hỗ trợ môn vi xử lý các họ vi điều khiển thế hệ mới

của giá trị trong thanh ghi Timer là bit 7 của THx và bit có trọng sô thấp nhất (LSB) và bit 0 của TLx. - Các thanh ghi Timer. Mode tự động nạp 8 bit (MODE 2): 19 Hình 1. 12. Sơ đồ Mode 2 - Mode 2 là mode tự động nạp 8 bit, byte thấp TLx của Timer hoạt động như một Timer 8 bit trong khi byte cao THx của Timer giữ giá trị Reload. Khi bộ đếm tràn từ FFH sang 00H, không chỉ cờ tràn được set mà giá trị trong THx cũng được nạp vào TLx: Bộ đếm được tiếp tục từ giá trị này lên đến sự chuyển trạng thái từ FFH sang 00H kế tiếp và cứ thế tiếp tục. Mode này thì phù hợp bởi vì các sự tràn xuất hiện cụ lúc mà mỗi lúc nghỉ thanh ghi TMOD và THx được khởi động. Mode Timer tách ra (MODE 3): Hình 1.13. Sơ đồ Mode 3 - Mode 3 là mode Timer tách ra và là sự khác biệt cho mỗi Timer. - Timer 0 ở mode 3 được chia là 2 timer 8 bit. TL0 và TH0 hoạt động như những Timer riêng lẻ với sự tràn sẽ set các bit TL0 và TF1 tương ứng. - Timer 1 bị dừng lại ở mode 3, nhưng có thể được khởi động bởi việc ngắt nó vào một trong các mode khác. Chỉ có nhược điểm là cờ tràn TF1 của Timer 1 không bị ảnh hưởng bồ các sự tràn của Timer 1 bởi vì TF1 được nối với TH0. - Khi timer 0 ở chế độ 3, timer 1 vẫn có thể sử dụng bởi port nối tiếp như tạo tốc đô baud (vì nó không còn được nối với TF1). 1.1.4.5. Các nguồn xung clock (CLOCK SOURCES): Có hai nguồn xung clock có thể đếm giờ là sự định giờ bên trong và sự đếm sự kiện bên ngoài. Bit C/T trong TMOD cho phép chọn 1 trong 2 khi Timer được khởi động. 20 Hình 1.14. Nguồn cấp xung nhịp Sự đếm các sự kiện (Event Counting): - Nêu bit C/T = 1 thì bộ Timer được ghi giờ từ nguồn bên ngoài trong nhiều ứng dụng nguồn bên ngoài này cung cấp 1 sự định giờ với 1 xung trên sự xảy ra của sự kiện. Sự định giờ là sự đếm sự kiện. Con số sự kiện được xác định trong phần mềm bởi việc đọc các thanh ghi Timer. TLx/THx, bởi vì giá trị 16 bộ trong các thanh này tăng lên cho mỗi sự kiện. - Nguồn xung clock bên ngoài đưa vào chân P3.4 là ngõ nhập của xung clock bởi Timer 0 (T0) và P3.5 là ngõ nhập của xung clock bởi Timer 1 (T1). - Trong các ứng dụng đếm các thanh ghi Timer được tăng trong đáp ứng của sự chuyển trạng thái từ 1 sang 0 ở ngõ nhập Tx. 1.1.4.6. Sự bắt đầu, dừng và điều khiển các timer: - Bit TRx trong thanh ghi có bit định vị TCON được điều khiển bởi phần mềm để bắt dầu hoặc kết thúc các Timer. Để bắt đầu các Timer ta set bit TRx và để kết thúc Timer ta Clear TRx. Ví dụ Timer 0 được bắt đầu bởi lệnh SETB TR0 và được kết thúc bởi lệnh CLR TR0 (bit Gate = 0). Bit TRx bị xóa sau sự reset hệ thống, do đó các Timer bị cấm bằng sự mặc định. Thêm phương pháp nữa để điều khiển các Timer là dùng bit GATE trong thanh ghi TMOD và ngõ nhập bên ngoài INTx. Điều này được dùng để đo các độ rộng xung. 21 Hình 1.15. Thời gian hoạt động của mode 1 1.1.4.7. Sự khởi động và truy xuất các thanh ghi timer: - Các Timer được khởi động 1 lần ở đầu chương trình để đặt mode hoạt động cho chúng. Sau đó trong chương trình các Timer được bắt đầu, được xóa, các thanh ghi Timer được đọc và cập nhật. . . theo yêu cầu của từng ứng dụng cụ thể. - TMOD là thanh ghi đầu tiên dược khởi tạo, bởi vì đặt mode hoạt động cho các i,nét. Ví dụ khởi động cho Timer 1 hoạt động ở mode 1 (mode Timer 16 bia và được ghi giờ bằng dao động trên Chíp ta dùng lệnh: MOV TMOD, # 00001000B. - Trong lệnh này M1 = 0, M0 = 1 để vào mode 1 và C/T = 0, GATE = 0 để cho phép ghi giờ bên trong đồng thời xóa các bit mode của Timer 0. Sau lệnh trên Timer vần chưa đếm giờ, nó chỉ bắt đầu đếm giờ khi set bit điều khiển chạy TR1 của nó. - Nếu ta không khởi gán giá trị đầu cho các thanh ghi TLx/THx thì Timer sẽ bắt đầu đếm từ 0000H lên và khi tràn từ FFFFH sang 0000H nó sẽ bắt đầu tràn TFx rồi tiếp tục đếm từ 0000H lên tiếp. . . - Ta có thê lập trình chờ sau mỗi lần tràn ta sẽ xóa cờ TFx và quay vòng lặp khởi gán cho Tlx/Thx để Timer luôn luôn bắt dầu đếm từ giá trị khởi gán lên theo ý ta mong muốn. - Đặc biệt những sự khởi gán nhỏ hơn 256 μs, ta sẽ gọi mode Timer tự động nạp 8 bit của mode 2. Sau khi khởi gán giá trị đầu vào THx, khi set bit TRx thì Timer sẽ bắt đầu đếm giá trị khởi gán và khi tràn từ FFH sang OOH trong TLx, cờ TFx tự động dược set đồng thời giá trị khởi gán mà ta khởi gán 22 cho Thx được nạp tự động vào TLx và Timer lại được đếm từ giá trị khởi gán này lên. Nói cách khác, sau mỗi tràn ta không cần khi gán lại cho các thanh ghi Timer mà chúng vẫn đếm được lại từ giá trị ban đầu. 1.1.5. CỔNG NỐI TIẾP 1.1.5.1. Giới thiệu: + 89C51 có 1 port nối tiếp, có thể hoạt động theo nhiều chế độ. + Chức năng chính của port nối tiếp là: - Chuyển đổi từ song song sang nối tiếp đối với dữ liệu xuất và ngược lại đối với dữ liệu nhập, truy cập phần cứng với port nối tiếp thông qua port 3: p3.0 (RXD) chân 10 và p3.1 (TXD) chân 11. - Port nối tiếp hoạt động song công và bộ đệm nhận cho phép 1 ký tự được giữ trong bộ đệm trong khi ký tự thứ hai được thu nhận. - Hai thanh ghi SFR (serial registry): SBUF và SCON, cho truy xuất đến cổng nối liếp bằng phần mềm. Bộ đệm SBUF ở địa chỉ 99H thật ra là 2 bộ đệm đó là SBUF chỉ cho ghi và SBUF chỉ cho đọc. Hình 1.16. Sơ đồ khối port nối tiếp - Thanh ghi SCON ở địa chỉ 98H được địa hóa theo từng bit: chứa các bit trạng thái và các bộ điều khiển. Các bit trạng thái được kiểm tra trong phần mềm hoặc được lập trình đê tạo ngắt. - Tần số hoạt động của port nối tiếp hay tốc độ baud có thể cố định (mạch dao động trong 89C51) hoặc thay đối được (timer 1 cung cấp xung nhịp, và phải được lập trình tương ứng (trong timer 2 cửa 89C52/80C52 có thể cung cấp xung nhịp). 1.1.5.2. Thanh ghi port nốt tiếp: 23 Chế độ hoạt động của port nối tiếp được đặt bằng các thanh ghi. Sau đây là bảng tóm tắt của thanh ghi SCON: Bit Ký hiệu Địa chỉ Mô tả SCON.7 SM0 Bit 0 của chê độ port nôi tiếp SCON.6 SM1 9Ell Bit 1 của chê độ port nôi tiếp SCON.5 SM2 9DH Bit 2 của chê độ port nôi tiếp. Cho phép truyền thông đa Xử lý trong chế độ 2 và 3; nếu bit thu là 0 thì Rl không bị tác động. SCON.4 REN 9CH Cho phép bộ thu khi nó được đặt lên 1 SCON.3 TB8 9BH Bit thứ 9 trong quá trình phát trong chế độ 2 và 3; được đặt và xóa băng phần mềm. SCON.2 RB8 9AH Bit thứ 9 thu được. SCON.1 T1 99H Cờ ngắt phát, đặt lên 1 khi kết thúc phát ký tự; được xóa băng phân mềm. SCON.0 . R1 98H Cờ ngồi thu đặt lên 1 khi kết thúc thu ký tự và dược xóa băng phân mềm. Các chế độ port nối tiếp: SM0 SM1 Chế độ Mô tả Tốc đô baud 0 0 0 Thanh ghi dịch Cố định (Fosc/12) 0 1 1 UART 8 bit Thay đổi (đặt băng timer 1) 1 0 2 UART 9 bit Cố định (Fosc/12 hoặc 64) 1 1 3 UART 9 bit Thay đôi (đặt băng timer l) Trước khi sử dụng port nối tiếp ta phái khởi tạo SCON đúng chế độ ta mong muốn như đa được quy định như trên. 1.1.5.3. Các chế độ hoạt động Port nối tiếp có 4 chế độ hoạt động. Trong đó có 3 chế độ truyền thông bất đồng bộ. Với 1 ký tự được phát hoặc thu đều được đóng khung bằng bit start và kết thúc bằng 1 bit stop. Chế độ còn lại hoạt động như 1 thanh ghi dịch đơn giản. a. Thanh ghi dịch 8 bit (chế độ 0): Chế độ này được chọn khi SM0 = 0 và SM1 = 0. Dữ liệu vào ra ở chân RXD, còn TXD xuất xung nhịp dịch. Bit đầu tiên của thu hoặc phát là LSB. Tốc độ cố định 1/12 của dao động trên chíp. Việc phát đi dược khởi động bằng bất cứ lệnh nào ghi dữ liệu vào SBUF. 24 Dữ liệu được dịch ra ngoài trên đường RXD (P3.0) với các xung nhịp được gửi ra từ chân TXD (P3.1). Mỗi bit phát đi hợp lệ trong 1 chu kỳ máy. Việc thu bit REN = 1 và RI = 0. Khi RI bị xóa, các xung nhịp được đưa ra dưỡng TXD, bắt đầu chu kì máy kế tiếp, và dữ liệu theo xung ra chân RXD. Lấy xung nhịp cho dữ liệu vào port nối tiếp xảy ra ở cạnh dương của TXD. b. UART 8 bit với tốc độ baud thay đổi được (chế độ 1): UART (universal Asynchronous receiver/transmitter: bộ phát thu bất đồng bộ vạn năng) với chức năng thu/ phát nối tiếp. Với mỗi ký tự dữ liệu đi trước là bit start ở mức thấp và theo sau là bit stop ở mức cao. Có hoặc không bit kiểm tra chẵn lẻ parity. Ở chế độ này 10 bít được phát trên TXD hoặc thu trên RXD. Với hoạt động thu, bit stop dược đưa vào RB8 trong SCON. Trong 8051/8031 chế độ baud được đặt bằng tốc độ báo tràn của timer 1. Tạo xung nhịp và đồng bộ các thanh ghi dịch trong chế độ 1, 2, 3 được thiết lập bằng bộ đếm 4 bit chia cho 16. ngõ ra là xung nhịp tốc độ baud, ngõ vào được chọn bằng phân mềm. Truyền dữ liệu được khởi động bằng cách ghi vào SBUF. Cờ ngắt TI = 1 khi xuất hiện bit stop trên chân TXD. Thu dữ liệu bằng 1 chuyển trạng thái từ 1 xuống 0 trên chân RXD. Luồng bit đến được lây mẫu giữ 16 lần điếm. Giả sử đã phát hiện bit start hợp lệ, thì tiếp tục thu kí tự. Sau khi thu xong thì: Bit thứ 9 (bit stop) được chốt vào RB8 trong SCON. SBUF được nạp 8 bit dữ liệu. Cờ Rl đặt lên 1 . c. UART 9 bit với tốc độ baud cố định (chế độ 2): Khi SM 1 = 1, SM0 = 0, lúc này 11 bít được phát hoặc thu: 1 bit sưu, 8 bộ dữ liệu bit thứ 9 có thể lập trình được và 1 bit stop. Khi phát bit thứ 9 là bit đưa vào TB8 trong SCON. Khi thu bit thứ 9 sẽ ở trong RB8. Tốc độ baud là l/32 hoặc 1/64 tần số dao động trên chíp tùy theo bit SMOD. d. UART 9 bit tốc độ baud thay đối được (chế độ 3): 25 - Chế độ này giống chế độ 2 ngoại trừ tốc độ baud có thể thay đổi được bằng timer1. Tốc độ baud của port nối tiếp: Tốc độ bị ảnh hưởng bởi 1 bit trong thanh ghi điều khiển nguồn cung cấp (PCON) đó là SMOD = 1 thì tốc độ baud trong chế độ 1, 2, 3 sẽ gấp đôi. - Chế độ 0,2 có tốc độ cố định: Chệ độ 0: bằng tần số dao động trên chíp chia cho 12. Chế độ 2: bằng tần số dao động trên chíp chia 32 hoặc 64 tùy vào SMOD. SMOD =0: chia 64. SMOD = 1: chia 32. Sau khi reset thì chia 64. - Chế độ 1 và 3: Tần số dựa vào thời gian tràn của timer 1. Vì PCON không được địa chỉ theo bit, nên để đặt bit SMOD lên 1 thì ta có thể làm như sau: MOV A. PCON; lấy giá trị hiện thời của PCON SETB ACC.7; đặt lên 1 MOV PCON, A; nạp ngược lại. Những chú ý khi sử dụng timer 1 làm xung nhịp tốc độ baud ở chế độ 1 và 3: Xét 8051, ta khởi động TMOD ở chế độ 8 bit tự động nạp lại, có thể làm như sau: MOV TMOD, #0010xxxxB Với : x là bit 0 hoặc 1 . Ta có thể dùng chế độ 16 bit. MOV TMOD, # 0001xxxxB. Ty nhiên tốn thêm phần mềm vì phải nạp lại TH1, TL1 sau mỗi lần tràn, việc này phải thực hiện trong chương trình phục vụ ngắt. Công thức tổng quát để xác định tốc độ baud trong chế độ l,3: Tốc độ baud - tộc độ tràn timer 1/32. * Vì việc làm tròn số nên có sai số trong tốc độ baud, ta sẽ có tốc độ baud 26 chính xác nếu dùng thạch anh 11.059MHz. Ta hãy so sánh giữa thạch anh 12MHz và 11,059MHz Tốc độ baud Tần số thạch anh SMOD Giá trị nạp Th1 Tốc độ baud thật Sai số 9600 12 MHz 1 - 7 (F9H) 8923 7% 2400 12 MHz 0 - 13 (F3H) 2404 0,16% 1200 12 MHZ 0 - 26 (E6H) 1202 0,16% 9600 11,059 0 - 3 (FDH) 9600 0 2400 11,059 0 - 12 (F4H) 2400 0 1200 11,059 0 - 24 (E8H) 1200 0 1.1.6. TỔ CHỨC NGẮT CỦA MCS51 - Có 5 nguồn ngắt ở MCS51: 2 ngắt ngoài, ngắt từ timer và 1 ngắt port nối tiếp. Tất cả các ngắt theo mặc nhiên đều bị cấm sau khi reset hệ thống và được cho phép từng cái hàng phần mềm. - Khi có 2 hoặc nhiều ngắt đồng thời, hoặc một ngắt xảy ra trong khi 1 ngắt khác đông được phục vụ, thì có 2 cách giải quyết: sự tuần tự hỏi vòng và sơ đồ ưu tiên. Việc hệ vòng tuần tự thì cố định. còn ưu tiên ngắt thì có thể lập trình. Cho phép và cấm các ngắt: Thông qua thanh ghi IE (interrupt enable) ở địa chỉ A8H Bit Ký hiệu Địa chỉ bit Mô tả (1: cho phép, 0: cấm) IE.7 EA AFH cho phép/cấm toàn bộ IE.6 AEH Không được định nghĩa IE.5 ET2 ADH Ngắt timer 2 (8052) IE.4 ES ACH Ngắt port nôi tiếp IE.3 ET1 ABH Ngắt timer 1 IE.2 EXT0 AAH Ngát ngoài 1 IE.1 EX0 A9H Ngắt timer 0 IE.0 EX0 A8H Ngát ngoài 0 1.1.6.1. Ưu tiên ngắt: Lập trình thông qua thanh ghi chức năng đặc biệt địa chỉ bit IP (interrupt priority) ở địa chỉ B8H. 27 Bảng tóm tắt thanh ghi IP Bit Ký hiệu Địa chỉ bit Mô tả (1: mức cao hơn, 0: mức thấp hơn) IP.7 - - Không định nghĩa IP.6 - - Không định nghĩa IP.5 PT2 BDH Uu tiên ngắt timer (8052) IP.4 PS BCH Ưu tiên ngắt port nôi tiếp IP.3 PT1 BBH Ưu tiên ngắt timer 1 IP.2 PX1 BAH Ưu tiên ngắt ngoài 1 IP.1 PT0 B9H Ưu tiên ngắt timer 0 IP.0 PX0 B8H Ưu tiên ngắt ngoài 0 1.1.6.2. Hỏi vòng tuần tự: Nếu 2 ngắt cùng độ ưu tiên xảy ra đồng thời, thì hỏi vòng tuần tự sẽ xác định cái nào sẽ phục vụ trước theo thứ tự như sau: Ngắt ngoài 0, timer 0, bên ngoài 1, timer 1, port nối tiếp và timer 2. Các vectơ ngắt Ngắt Cờ Địa chỉ vectơ Reset hệ thống RST 0000H Bên ngoài 0 IE0 0003H Timer 0 TF0 000BH Bên ngoài 1 IE1 0013H Timer 1 TFI 001BH Port nối tiếp TI hoặc RI 0023H 1.1.7. TÓM TẮT TẬP LỆNH CỦA 89C51 Các chương trình được cấu tạo từ nhiều lệnh chúng được xây dựng logic, sự nối tiếp của các lệnh được nghe ra một cách hiệu quả và nhanh. Tập lệnh họ MSC - 51 được sự kiểm tra của các mode định vị và các lệnh của chúng có các Opcode 8 bit. Điều này cung cấp khả năng 28 = 256 lệnh được thi hành. Vì lệnh có 1 hoặc 2 byte bởi dữ liệu hoặc địa chỉ thêm vào Opcode. Trong toàn bộ các lệnh có 139 lệnh 1 byte, 92 lệnh 2 byte và 24 lệnh 3 byte. 1.1.7.1. Các chế độ định vị địa chỉ (addressing mode): Các mode định vị là một bộ phận thống nhất của tập lệnh. Chúng cho phép 28 định rõ nguồn hoặc nơi gửi tới của dữ liệu ở các đường khác nhau tùy thuộc vào trạng thái của người lập trình. 89C51 có 8 mode định vị được dùng như sau: √ Thanh ghi. √ Trực tiếp √ Gián tiếp. √ Tức thời. √ Tương đối. √ Tuyệt dối. √ Dài √ Định vị. 1.1.7.2. Tóm tắl tập lệnh của họ MCS - 51: a. Nhóm lệnh chuyển dữ liệu: Lệnh Mô tả MOV A, Rn (A) ← (Rn) MOV A, @Ri (A) ← ((Ri)) MOV A, #data (A) ← #data MOV Rn, A (Rn) ← (A) . MOV Rn, #data (Rn) ← #data MOV direct, Rn (direct) ← (Rn) MOV direct, @Ri (direct) ← ((Ri)) MOV direct, #data (direct) ← #data MOV @Ri, A ((Ri)) ← (A) MOV @ Ri, direct ((Ri)) ← (direct) MOV @Ri, #data ((Ri)) ← (data) MOVX @Ri, A ((Ri)) ← (A) MOVX @dprt, A ((dptr) ← (A) PUSH direct (SP) ← (SP) + 1 (SP) ← (direct) POP direct (direct) ← ((SP)) (SP) ← (SP) - 1 XCH A, Rn (direct) ↔ (Rn) XCH A, direct (A) ↔ (direct) 29 XCHA, @Ri (A) ↔ ((Ri)) XCHD A, @Ri (A3 - 0) ↔ ((Ri3 - 0)) b. Nhóm lệnh toán học: Lệnh Mô tả ADD A, Rn (A) ← (A) + (Rn) ADD A, direct (A) ← (A) + (direct) ADD A, @Ri (A) ← (A) + ((Ri)) ADD A, #data (A) ← (A) + #data SUBB A, Rn (A) ← (A) - (Rn) - (C) SUBB A, direct (A) ← (A) - (direct) - (C) SUBB A, @Ri (A) ← (A) - ((Ri)) - (C) SUBB A, #data (A) ← (A) - #data - (C) INC A (A) ← (A) + 1 INC Rn (Rn) ← (Rn) + 1 INC drect (direct) ← (direct) +l INC @Ri ((Ri)) ← ((Ri)) + 1 INC dptr (dptr) ← (dptr) + 1 DEC A (A) ← (A) - 1 DEC Rn (Rn) ← (Rn) - 1 DEC direct (direct) ← (direct) - 1 DEC @Ri ((Ri)) ← ((Ri)) - 1 MUL AB (B15 - 8), (A7 - 0) ← (A) x (B) DIV AB (A15 - 8), (B7 – 0) ← (A) / (B) DA A Content of A là BCD c. Nhóm lệnh logic: Lệnh Mô tả ANL A, Rn (A) ← (A) AND (Rn) ANL A, direct (A) ← (A) AND (direct) ANL A, @ Ri (A) ← (A) AND ((Ri)) ANL A, #data (A) ← (A) AND #data ANL derect, A (direct) ← (direct) and (A) ANL direct, #data (direct) ← (direct) and #data 30 ORL A, Rn (A) ← (A) OR (Rn) ORL A, direct (A) ← (A) OR (direct) ORL A, @Ri (A) ← (A) OR ((Ri)) ORL A, #data (A) ← (A) OR #data ORL direct, A (direct) ← (direct) OR (A) ORL direct, #data (direct) ← (direct) OR #data XRL A, Rn (A) ← (A) XOR (Rn) XRL A, direct (A) ← (A) XOR (direct) XRL A, @Ri (A) ← (A) XOR ((Ri)) XRL direct, A (direct) ← (direct) XOR (A) CLR A (A) ← 0 CPL A (A) ← (-A) SWAP A (A3 - 0) ↔ (A7 - 4) d. Nhóm lệnh chụvển điều khiển: Lệnh Mô tả LJMP addr 16 (PC) ← addr15-0 SJMP rel (PC) ← (PC) + 2ư (PC) ← (PC) + rel JMP @ A + dptr (PC) ← (A) + (dptr) JZ rel (PC) ← (PC) + 2 IF (A) = 0 then (PC) ← (PC) + rel JNZ rel (PC) ← (PC) + 2 IF (A) ≠ 0 then (PC) ← (PC) + rel JC rel (PC) ← (PC) + 2 IF (C) = 0 then (PC) ← (PC) + rel JNC rel (PC) ← (PC) + 2 31 IF (C) ≠ 0 then (PC) ← (PC) + rel JB bit, rel (PC) ← (PC) + 3 IF (bit) = 0 then (PC) ← (PC) + rel JNB bit, rel (PC) ← (PC) + 3 IF (bit) ≠ 0 then (PC) ← (PC) + rel JBC bit, rel (PC) ← (PC) + 3 IF (bit) = 0 then (bit) ← 0 (PC) ← (PC) + rel CJNE A, direct, rel (PC) ← (PC) + 3 IF (direct) < (A) then (C) ← 0 and (PC) ← (PC) + rel IF (direct) > A then (C) ← 1 and (PC) ← (PC) + rel CJNE A, ≠data, rel (PC) ← (PC) + 3 IF ≠data < (A) then (C) ← 0 and (PC) ← (PC) + rel IF ≠data > A then (C) ← 1 and (PC) ← (PC) + rel DJNZ Rn, rel (PC) ← (PC) + 2 (Rn) ← (Rn) - 1 IF (Ri) ≠ 0 then 32 (PC) ← (PC) + rel DJNZ direct, rel (PC) ← (PC) + 3 (direct) ← (direct) - 1 IF (direct) ≠ 0 then (PC) ← (PC) + rel NOP (PC) ← (PC) + 1 e. Nhóm lệnh xủ lý bit: Lênh Mô tả CLRC (C) ← 0 CLR bit (bit) ← 0 SETB C (C) ← 1 SETB bit (bit) ← 1 CPL C (C) ← (C) CPL bit (bit) ← (bit) ANLC, bit (C) ← (C) AND (bit) ANLC, / bit (bit) ← (C) AND (bit) ORL C, bit (C) ← (C) oR (bit) ORL C, / bit (bit) ← (C) OR (bit) MOV C, bit (C) ← (bit) MOV bit, C (bit) ← (C) 1.2 VI ĐIỀU KHIỂN AT89C55 1.2.1 Đặc trưng • Tương thích với những sản phẩm MCS®-51 • Bộ nhớ 1 lash 20K Bytes có thể lập trình • Khả năng; 1000 chu trình ghi / xóa • Dải điện áp hoạt động : 4V đến 5.5V • Dải tần số hoạt động: 0 HZ - 33 MHZ • Bà mức khóa bộ nhớ chương trình 33 • RAM tích hợp 256x8 bit. • 32 đường điều khiển vào / ra có thể lập trình được • Ba bộ định thời/bộ đếm 16 bit • 8 nguồn ngắt • Vào ra nối tiếp có thể lập trình • Chế độ nguồn thấp Idle và chế độ nguồn giảm • Phục hồi ngắt từ chế độ nguồn giảm • Bộ định thời bảo vệ phần cứng (Watchdog) 1.2.2. Phần mô tả AT89C55WD là một vi điều khiển 8bit CMOS có công suất nguồn tiêu thụ thấp, hiệu suất cao Với 20K byte Flash ROM lập trình được và 256 byte RAM. Thiết bị được sản xuất sử dụng công nghệ bộ nhớ không mất nội dung có độ tích hợp cao của Atmel và tương thích với tập lệnh và các chân ra của tiêu chuẩn công nghiệp 80C51 và 80C52. Flast trên chíp này cho phép bộ nhớ chương trình được người dùng chương trình hóa bằng lập trình bộ nhớ không mất nội dung quy ước. Bằng việc kết hợp một CPU linh hoạt 8- bít với Flash trên một chíp đơn thể, Atmel AT89C55WD là một máy vi tính mạnh cung cấp một giải pháp có hiệu quả về chi phí và rất linh hoạt dối với nhiều ứng dụng diều khiển nhúng. AT89C55WD có các đặc trưng chuẩn sau đây: 20 K byte Flash, 256 byte RAM, 32 đường nhập/xuất, ba bộ định thời/bộ đếm 16-bit, sáu vectơ, cấu trúc ngắt hai mức, một cổng nối tiếp song công hoàn toàn (full-duplex serial), mạch dao động và tạo xung clock trên chíp. Ngoài ra, AT89C55WD được thiết kế với lôgic anh cho hoạt đông có tần số giảm xuống 0 và hỗ trợ hai chế độ tiết kiệm năng lượng được lựa chọn bằng phần mềm. Chế độ nghỉ dừng CPU trong khi vẫn cho phép RAM, các thiết bị định thời/đếm, cổng nối tiếp và hệ thống ngắt tiếp tục hoạt động. Chế độ nguồn giảm duy trì nội dung của RAM nhưng không cho mạch dao động cung cấp xung clock nhằm vô hiệu hóa các hoạt động khác của chíp cho đến khi có Reset cứng tiếp theo. Sơ đồ khối 34 Hình 1.17. Cấu trúc bên trong AT89C55WD 35 Hình 1.18. Sơ đồ chân AT89C55WD Mô tả các chân Port 1 Port 1 là một port nhập/xuất 8- bit hai chiều có các điện trở kẻo lên bên trong. Khi các logic 1 được ghi lên các chân của port 1, các chân này được kéo lên mức cao bởi điện trở kéo lên bên trong và có thể được sử dụng như là các ngõ vào. Khi làm nhiệm vụ phu nhập các chân của port 1 đang được kéo xuống mức thấp do tác động bên ngoài sẽ cấp dòng cho các điện trở kéo lên bên trong. Ngoài ra, P1. 0 và P1. 1 có thể được định cấu hình để là đầu vào đếm ngoài (P1.0/ T2) là của bộ định thời/đếm 2 và đâu vào trigger ( P1.1/T2EX) của bộ định thời/đếm 2, theo thứ tự cho trong bảng sau: Part Pin Alternate Functions P1.0 T2 (external count input to Timer/Counter 2), clock-out P1.1 T2EX (Timer/Counter 2 capture/reload trigger and direction control) Porl 1 cũng nhận byte địa chỉ thấp trong thời gian lập trình cho Flash và kiểm tra chương trình. RST: Ngõ vào reset. Mức cao trên chân này trong 2 chu kỳ máy trong khi bộ dao động hoạt động sẽ reset AT89C55WD. Chân này điều khiển mức cao cho 98 chu kỳ dao động sau khi Watchdog hết giờ. Bit DISRTO trong SFR AUXR (địa chỉ 8 EH) có thể được dùng để vô hiệu hóa đặc tính này. Trong trạng thái mặc định của bit DISRTO, RESET HIGHT ở ngoài đặc tính được cho phép. XTAL1: Ngõ vào đến mạch khuếch đại đảo của mạch dao động và ngõ vào đến mạch tạo xung clock bên trong chíp. XTAL2: Ngõ ra từ mạch khuếch đại đảo của mạch dao động . 36 Những thanh ghi chức năng đặc biệt Chú ý răng không phải tất ca địa chỉ đang được sử dụng, và những địa chỉ nhàn rỗi có thể không được thực hiện trên chíp. Những truy nhập đọc tới các địa chỉ này sẽ nói chung trả lại dữ liệu ngẫu nhiên, và những truy nhập ghi không hiệu quả. Phần mềm người dùng không nên ghi mức logic 1 tới những vùng này, chúng có thể được dùng cho những sản phẩm trong tương lai xuất hiện các đặc tính mới. Trong trường hợp đó, các giá trị reset hay không hoạt động luôn = 0. Thanh ghi định thời 2: Các bộ điều khiển và trạng thái cho bộ định thời 2 được chứa đựng trong các thanh ghi T2CON và T2MOD. Cặp thanh ghi (RCAP2H, RCAP2L) là các thanh ghi Thu nhận/Nạp lại cho bộ định thời 2 trong chế độ Thu nhận 16- bít hay chế độ Nạp lại tự động 16- bít. Hình minh họa: 12CON(thanh ghi diều khiển bộ định thời 2) 37 Biểu tượng Chức năng TF2 Cờ tràn của bộ định thời 2. Cờ này được sét băng phân cứng và được xóa băng phần mềm. TF2 không thể được sét khi RCLK=l hoặc ICLK=1 EXF2 Cờ ngoài của bộ định thời 2. Cờ này được sét khi có sự nạp lại hoặc thu nhận tạo ra bởi chuyển trạng thái trên chân T2EX và EXEN2=l. Khi ngắt do bộ định thời 2 được phép, EXF2-1 sẽ làm cho CPU trỏ tới trình phục vụ ngắt định thời. EXF2 phải được xóa bằng phần mềm. RCLK Clock thu. Khi được set.port sử dụng các xung tràn của bộ định thời 2 làm clock thu trong các chế độ 1 và 3. RCLK=1 gây ra tràn bộ định thời 1 để được sử dụng làm clock thu. TCLK Clock phát. Khi được set port nối tiếp sử dụng các xung tràn của bộ định thời 2 làm clock phát trong các chế độ 1 và 3. TCLK=0 gây ra tràn bộ định thời 1 để được sử dụng làm clock phát. EXEN2 Cờ cho phép ngoài của bộ định thời 2. Khi được sét cờ này cho phép thu nhận hoặc nạp lại khi có sự chuyên trạng thái trên chân T2EX nếu bộ định thời 2 hiện không được dùng làm xung clock cho port nối tiếp. TR2 Bit cho phép hoặc không cho phép bộ định thời 2 hoạt động. Bit này diều khiển START/STOP bộ định thời 2. Logic 1 của bit này khởi động bộ định thời. C/T2 Chọn chế độ định thời hay đêm cho bộ định thời 2. C/T2=0 cho định thời bên trong, CT2=1 cho đếm sự kiện bên ngoài. CP/RL2 Cờ thu nhận/nạp lại. Khi cờ này được set việc thu nhận xảy ra khi có chuyển trạng thái âm trên chân T2EX nếu EXEN2=1. Khi được xóa việc tự nạp sẽ lại say ra khi tràn bộ nhớ định thời 2 hoặc có chuyển 1 trạng thái trên chân T2EX khi EXEN2=1. Khi RCLK hoặc TCLK=1, bit này được bỏ qua và bộ định thời phải tự nạp lại khi tràn. Hình minh họa: T2MOD (thanh ghi điều khiển chế độ bộ định thời 2) 38 Biểu tượng Chức năng -- Không được cấp, dành cho tương lai T2OE Bit cho phép đầu ra bộ định thời 2 DCEN Khi thiết lập, bit này cho phứp bộ định thời 2 được định cấu hình như một bộ đếm Tiến/ Lùi Các thanh ghi ngắt: Thanh ghi cho phép ngắt IE (Interrupt Enable) làm cho các bit có thể ngắt riêng rẽ. Trong thanh ghi ưu tiên ngắt IP (Interrupt Priority) có 2 mức ưu tiên có thể thiết lập cho mỗi trong 6 nguồn ngắt. Thanh ghi con trỏ dữ liệu kép (Dual Data Pointer Registers): Để tạo điều kiện thuận lợi cho truy nhập cả bộ dữ liệu trong và ngoài 2 dãy thanh ghi con trỏ dữ liệu được cung cấp: DP0 ở vùng địa chỉ 82H-83H và DP1 ở 84H-85H. Bit DPS=0 trong SFR AUXR1 chọn DP0 và DPS=1 chọn DP1. Người sử dụng cần phải luôn luôn khởi tạo bit DPS tới giá trị thích hợp trước khi truy cập thanh ghi con trỏ dữ liệu tương ứng. Cờ tắt nguồn điện (Power Off Flag ): Cờ tắt nguồn điện (POF) được định vị lại bổ 4 (PCON.4) trong PCON SFR. POF được thiết lập tới "l" trong thời gian nguồn năng. Nó có thề được thiết lập và thiết lập lại dưới điều khiển phần mềm và không bị anh hương bởi Reset. AUXR: Thanh ghi hỗ trợ (Auxilliary Register) AUXR Địa chỉ = 8EH Giá trị khởi tạo=XXX00XX0B Not Bit Addressable - - - WDIDLE DISRTO - - DISALE Bit 7 6 5 4 3 2 1 0 - Dành riêng cho sự mở rộng trong tương lai DISALE Cho phép/không cho phép ALE DISALE Chế độ hoạt động 39 0 ALE được phát hiện ra tại tần số = 1/6 tần số của mạch dao động 1 ALE được hoạt động trong 1 lệnh MOVX hoặc MOVC DISRTO Cho phép/không cho phép Reset đầu ra DISRTO Chế độ họat động 0 chân Reset được đặt tới mức cao sau đầu ra định thời WDT 1 Chân Reset chỉ là đầu vào WDIDLE Cho phép/không cho phép WDT trong chế độ IDLE WDIDLE Chế độ hoạt động 0 WDT tiếp tục đếm trong chế độ IDLE 1 WDT tạm dừng đếm trong chế độ IDLE Tổ chức bộ nhớ Thiết bị MCS-51có không gian bộ nhớ riêng dành cho chương trình và dữ liệu. Tối da 64 Kbytes cua bộ nhớ chương trình và dữ liệu ngoài có thể được định địa chỉ. Bộ nhớ chương trình Nếu chân EA được kết nối với GND, tất cả các chương trình định sẵn được hướng tới bộ nhớ ngoài. Trong AT89C55WD, nếu EA được kết nối tới VCC, các chương trình tìm nạp từ địa chỉ 0000H đến 4FFFH được hướng tới bộ nhớ trong và tìm nộp từ địa chỉ 5000H tới FFFFH hướng tới bộ nhớ ngoài. Bộ nhớ dữ liệu AT89C55 bổ sung -56 bytes RAM trên chíp, 128 byte cao chiếm giữ 1 không gian địa chi song song tới các thanh ghi chức năng đặc biệt. Có nghĩa là 128 bytes cao có không gian địa chỉ của SFR nhưng không gian vật lý thì tồn tại riêng so đi không gian SFR. Khi 1 lệnh truy cập tới 1 vùng nhớ ngoài vượt quá địa chỉ 7FH, chế độ địa chỉ là được sử dụng trong 1 lệnh chỉ rõ CPU truy cập tới 128 byte cao của không gian RAM hay SFR. Những lệnh đó sử dụng địa chỉ trực tiếp truy cập không gian SFR. Ví dụ lệnh định địa chỉ trực tiếp sau truy cập không gian SFR tai vùng nhớ 0A0H. Máy 0A0H ≠data 40 Những lệnh đó sử dụng địa chỉ gián tiếp để truy cập tới 128 byte cao của RAM. Ví dụ, lệnh định địa chỉ gián tiếp sau: tại R0o chứa 0A0H, truy cập tới byte dữ liệu tai địa chỉ 0A0H, đúng hơn P2 (của địa chỉ 0A0H) MOV @R0, ≠data Chú ý rằng các thao tác ngăn xếp là ví dụ của định địa chỉ gián tiếp, vì thế 128 byte cao của RAM dữ liệu có thể dùng như không gian ngăn xếp. Định thời bảo vệ phần cứng (One-time Enabled with Reset-out) WDT được mong đợi như 1 phương pháp phục hồi tại vị trí mà CPU quản lý các upset phần mềm. WDT gồm có 1 bộ đếm 13 bit và WatchDog Timer Reset (WDTRST) SFR. The WDT được mặc định để vô hiệu hoá từ exiting reset. Để có WDT, 1 người dùng phải ghi 01EH và 0E1H đúng trình tự tới thanh ghi WDTRST (vùng 0A6H của SFR). Khi WDT được cho phép, nó sẽ gia tăng từ số mọi chu trình máy trong khi máy tạo dao động đang chạy. WDT time-out period phụ thuộc tần số clock ngoài. Không có cách nào để vô hiệu hóa WDT trừ khi reset hoàn toàn (reset phần cứng hoặc reset tràn WDT) Khi WDT tràn bộ nhớ, nó sẽ điều khiển một xung ra RESET HIGH tại chân RST. Sử dụngWDT Để cho phép WDT, người sử dụng phải ghi 01EH và OE1H trong trình tự tới thanh ghi WDTRST (SFR vùng 0A6H). Khi WDT được cho phép, người sử dụng cần phục vụ nó băng cách ghi 01EH và 0E1H tới WDTRST để tránh 1 WDT tràn bộ nhớ. Bộ đếm 13 -bit tràn khi nó tới 8191 (1FFFH), và khi đó sẽ Reset thiết bị. Khi WDT được cho phép nó sẽ gia tăng mọi chu kì máy trong khi bộ dao động đang chạy. Điều đó có nghĩa là người sử dụng phải khởi chạy lại WDT tại tối thiểu mọi 8191 chu kì máy Để khởi chạy lại WDT người sử dụng phải phải ghi 01EH và 0E1H tới WDTRST. WDTRST là 1 thanh ghi chỉ đọc. Bộ đếm WDT không thể được đọc hay ghi. Khi WDT tràn bộ nhớ, nó sẽ tạo ra 1 xung RESET đầu ra ở chân RST. Thời hiệu xung Reset là 98xTOSC, tại đó TOSC=1/FOSC. Để sử dụng WDT tốt nhất, nên phục vụ nó trong những đoạn mã mà sẽ định kì thực hiện trong khoảng thời gian cần để ngăn 1 Reset WDT. WDT trong lúc Nguồn giảm và Nghỉ Trong chế độ nguồn giảm, mạch dao động ngừng, có nghĩa là WDT cũng ngừng. Khi nguồn giảm người dùng không cần phục vụ WDT. Có 2 cách để thoát khỏi chế độ nguồn giám: bằng Reset phần cứng hoặc theo 1 mức kích hoạt ngắt ngoài mà nó làm cho có thể đi vào chế độ nguồn giảm. Khi thoát chế độ nguồn giảm bằng Reset phần cứng, sự phục vụ WDT cần diễn ra bình thường 41 giống như khi Reset AT89C55WD. Thoát chế độ Nguồn giảm bằng ngắt là 1 cách khác. Ngắt được giữ ở mức thấp đủ dài để mạch dao động ổn định. Khi ngắt được đẩy lên mức cao, ngắt được phuc vụ. Để ngăn WDT từ Reset thiết bị trong khi chân ngắt dược giữ ở mức thấp, WDT không được bắt đầu đến tận khi ngắt được đẩy lên mức cao. Nó được đưa ra để WDT được Reset trong quá trình phục vụ ngắt cho ngắt được dùng để thoát khỏi chế độ nguồn giảm. Để đảm bảo WDT không tràn bộ nhớ trong trạng thái thoát chế độ nguồn giảm, tốt nhất là Resct WDT ngay trước khi vào chế độ nguồn giảm. Trước khi vào chế độ IDLE, bit WDIDLE trong SFR AUXR được sử dụng để quyết định WDT có tiếp tục đếm hay không nếu có thể. WDT giữ đếm trong IDLE (bit WDIDLE =0) giống như trạng thái mặc định. Để ngăn AT89C55WD khởi động lại WDT trong chế độ IDLE, người sử dụng phải luôn cài đặt một bộ định thời để định kì thoát khỏi IDLE: phục vụ WDT, và vào lại chế độ IDLE. Với bit WDIDLE đã cho phép. WDT sẽ dừng đếm trong chế độ IDLE và phục hôi lại đếm trên kết thúc từ IDLE. UART: UART trong AT89C55WD vận hành cùng cách với UART trong AT89C51 và AT89C52. Bộ định thời 0 và Bộ định thời 1 Bộ định thời 0 và bộ định thời 1 trong AT89C55WD hoạt động giống như bộ định thời 0 và bộ định thời 1 trong AT89C51 và AT89C52. Bộ Định Thời 2 Bộ định thời 2 là một bộ Đếm/định thời có thể hoạt động định thời hoặc đếm một sự kiện. Kiểu hoạt động được chọn bằng bit C/T2 trong SFR T2CON. Bộ định thời 2 có 3 các độ hoạt động: thu nhận: tự nạp lại, tạo ra tốc độ baud, tốc độ đếm bằng 1/12 tần số của mạch dao động. Các chế độ hoạt động của bộ định thời 2 RCLK+TCL CP/RL2 TR2 Chế Độ 0 0 1 Nạp tự động 16-bit 0 1 1 Thu nhân 16-bit 1 X 1 Tạo tốc độ Baud X X 0 Tắt Trong chức năng đếm. thanh ghi được tăng một trị số trong đáp ứng chuyển 1 thành 0 trong chân đầu vào bên ngoài hoạt động đúng của nó, T2. Trong chức năng này đầu vào bên ngoài lấy mẫu trong quá trình S5P2 của mọi chu kì máy. 42 Khi mẫu được đưa lên mức cao ở một chu kì và đạt mức thấp trong chu kì tiếp theo thì đếm được tăng 1 giá trị. Giá trị đếm mới xuất hiện trong thanh ghi trong S3P1 của chu kì sau chu kì mà sự chuyển tiếp được phát hiện. Từ 2 chu kì máy (24 chu kì mạch dao động) được yêu cầu để thừa nhận chuyển tiếp 1 thành 0, tốc độ đếm tối đa là 1/24 tần số mạch dao động. Đế đảm bảo 1 mức độ nhất định được lấy mẫu tối thiểu 1 lần trước khi thay đổi, mức độ đó nên được giữ trong tối thiểu 1 chu kì máy trọn vẹn. Chế độ Thu nhận (Capture) Trong chế độ thul nhận, 2 tùy chọn được chọn bởi EXEN2 trong T2CON. Nếu EXEN2=0 bộ định thời 2 là 1 bộ đếm hay định thời 16-bit thiết lập bit TF2 trong T2CON khi tràn bộ nhớ. Bit đó có thể được dùng để tạo ra 1 ngắt. Nếu EXEN2=I, bộ định thời 2 thực thi cùng hoạt động ,nhưng chuyển đổi 1 ´ 0 tại đầu vào ngoài T2EX cũng gây ra giá trị hiện tại TH2 và TL2 để được thu nhận lần lượt trong RCAP2H và RCAP2L. Ngoài ra, sự chuyển đổi tại T2EX cũng là nguyên nhân khiến bit EXF2 trongT2CON được thiết lập. Bit EXF2 cũng như TF2 có thể tạo ra 1 ngắt. Hình vẽ minh họa: Chế độ Tự nạp lại (Bộ đếm tiến hoặc lùi ) Bộ định thời 2 có thể được lập trình để đếm tiến hoặc lùi khi đã định cấu hình trong chế độ tự nạp lại 16-bit.Tính năng này được gọi tới bằng bit DCEN (Down Cunter Enable) được định vị trong SFR T2MOD. Trong lúc Reset, bit DCEN được sét tới 0 vì thế bộ định thời 2 sẽ mặc định đếm tiến. Khi DCEN được set, bộ định thời 2 có thể đếm tiến hoặc lùi, phụ thuộc giá trị của chân T2EX. 43 Hình vẽ minh họa: DCEN=0 Trên hình vẽ trên ta thấy bộ định thời 2 tự động đếm tiến khi DCEN=0. Trong chế độ này, 2 tùy chọn được chọn bởi bit EXEN2 trong T2CON. Nếu EXEN2=0 bộ định thời 2 đếm tăng tới 0FFFFH và sau đó thiết lập bit TF2 khi tràn bộ nhớ. Tràn bộ nhớ càng khiến các thanh ghi định thời được nạp lại với 16- bit giá trị trong RCAP2H và RCAP2L. Các giá trị tong RCAP2HVÀ RCAP2L trong bộ định thời trong chế độ Thu nhận được định sẵn bằng phần mềm. Nếu EXEN2=1, chế độ nạp lại 16-bit có thể được khởi chạy bằng sự tràn bộ nhớ hoặc sự chuyển 1 ´ 0 tại đầu vào ngoài T2EX . Sự chuyển đổi đó cùng thiết lập bit EXF2. Cả 2 bit TF2 và EXF2 đều có thể tạo ra 1 ngắt nêu được phép. Sự thiết lập bit DCEN(DCEN=1) cho phép bộ định thời 2 đếm tiến hoặc lùi. Trong chế độ này, chân T2EX điều khiển hướng đếm. T2EX=1, bộ định thời 2 đếm tiến, bộ định thời sẽ tràn tại 0FFFFH và thiết lập bit TF2. Sự tràn bộ nhớ cũng khiến l6-bit giá trị trong RCAP2H và RCAP2L được nạp lại lần lượt vào 44 trong các thanh ghi định thời TH2 và TL2. T2EX=0, bộ định thời đếm lùi. Bộ định thời thiếu bộ nhớ khi giá trị lưu trữ trong TH2 và TL2 bằng giá trị lưu trữ trong RCAP2H và RCAP2L. Thiết lập bit TF2 và làm cho 0FFFFH được nạp lại vào các thanh ghi định thời. Bit EXF2 toggles mỗi khi bộ định thời 2 tràn bộ nhớ hoặc thiếu bộ nhớ và có thể được sử dụng như bit thứ 17. Trong chế độ hoạt động này EXF2 không làm cờ tràn. Máy phát tốc độ baud Bộ định thời 2 được lựa chọn như máy phát tốc độ baud bằng việc thiết lập TCLK, RCLK trong T2CON. Chú ý rằng tốc độ baud cho truyền và nhận có thể khác nếu bộ định thời 2 đực dung cho máy nhận hoặc máy truyền và bộ định thời 1 được dùng cho chức năng khác. Việc thiết lập RCLK, TCLK đặt bộ định thời 2 vào chế độ máy phát tốc độ baud của nó, chế độ máy phát tốc độ baud tương tự như chế độ tự nạp lại trong đó 1 rollover trong TF2 làm cho các thanh ghi bộ định thời 2 được nạp lại với 16 bit giá trị trong các thanh ghi RCAP2H và RCAP2L, chúng được định sẵn bằng phần mềm tốc độ baud trong các chế độ 1 và 3 được xác định bằng tốc độ tràn bộ nhớ theo phương trình sau: Tốc độ baud các chế độ 1 và 3 = tốc độ tràn bộ nhớ của bộ định thời 2/16. Bộ định thời có thể được cấu hình đề hoạt động định thời hoặc đếm. Trong hầu hết các ứng dụng, nó được cấu hình cho hoạt động định thời. Thông thường, như 1 thiết bị định thời, nó gia tăng mọi chu kì máy (tại 1/12 tần số mạch dao động). Tuy nhiên như 1 máy phát tốc độ baud, nó gia tăng mọi trạng thái thời gian (tại 1/2 tần số mạch dao động). Công thức tính tốc độ baud : (Chế độ 1 và 3/tốc độ baud) = (Tần số mạch dao động/32x[65536-(RCAP2H,RCAP2L)]) Trong đó (RCAP2H, RCAP2L) là nội dung của RCAP2H và RCAP2L được lấy bằng 1 số nguyên không dấu 16 bit. Bộ định thời 2 trong chế độ 1 máy phát tốc độ bằng được minh họa bằng hình 1191 tính minh họa này chỉ đúng nếu RCLK hoặc TCLK=1 trong T2CON. Chú ý rằng 1 rollover trong TH2 không thiết lập TF2 và sẽ không tạo ra ngắt. Cũng lưu ý rằng nếu EXEN2 được thiết lập, một chuyển đổi 1 ´ 0 trong T2EX sẽ thiết lập EXF2 nhưng không nạp lại từ (RCAP2H, RCAP2L) tới (TH2, THL). Như vậy khi bộ định thời được sử dụng trong chế độ máy phát tốc độ baud. 45 T2EX có thể được dung như một ngắt ngoài. Hình 1. 19. Bộ định thời 2 trong chế độ máy phát tốc độ baud Chú ý rằng khi bộ định thời 2 đang chạy (TR2 = 1) như một bộ định thời trong chế độ tạo tác độ baud, TH2 hoặc TL2 không được đọc từ hoặc ghi tới bộ định thời 2. Dưới những điều kiện đó, bộ định thời gia tăng mọi trạng thái thời gian, và kết quả của việc đọc hay ghi không thể chính xác. Thanh ghi RCAP2 có thể đọc nhưng không thể ghi, hội vì việc ghi có thê chồng lên việc nạp lại gây ra các lỗi nạp lại, ghi. Bộ định thời phải được tắt trước khi truy cập bộ định thời 2 hoặc các thanh ghi RCAP2. Programmable Clock Out Một xung clock chu kì nhiệm vụ 50% có thể được lập trình đi ra trên P1.0, như được chỉ ra trên hình 14-1. Chân này thêm vào để trở thành một chân nhập/xuất thông thường. Có hai chức năng xen kẽ nhau. Nó có thể được lập trình tới đầu vào của xung chích ngoài cho bộ đếm/định thời 2 hoặc tới đầu ra của xung clock chu kì nhiệm vụ 50% trong dải từ 61 Hz đến 4MHz cho tần số hoạt động là 16MHz. Để định cấu hình bộ đếm/định thời 2như là máy tạo xung clock, bit C/T2 (T2CON.1) phải được xoá và bit T2OE (T2MOD.l) phải được thiết lập. Bit TR2 (T2CON.2) bắt dầu và dừng bộ định thời. Tần số xung nhịp ra phụ thuộc tần số mạch dao động và giá trị nạp lại của các thanh ghi thu nhận của bộ định thời 2 (RCAP2H, RCAP2L) được tính theo phương trình sau: Tần số xung nhịp ra = Tần số mạch dao động/{4x[65536- 46 (RCAP2H,RCAP2L)]} Trong chế độ xung nhịp ra, bộ định thời 2 roll-overs sẽ không tạo ra ngắt. Phương thức của chế độ này tương tự khi bộ định thời 2 được sử dụng như một máy phát tốc độ baud. Có thề đồng thời sử dụng bộ định thời 2 như một máy phát tốc độ baud và một máy phát xung clock. Tuy nhiên chú ý rằng các tần số tốc độ baud và xung clock ra không thề xác định độc lập từ một thiết bị khác, chúng sử dụng cả RCAP2H và RCAP2L. Hình minh hoạ: Bộ định thời 2 trong chế độ xung nhịp ra Ngắt AT89C55WD có tất cả 6 vector : 2 ngắt ngoài (INT0, INT1), 3 ngắt định thời (bộ định thời 0, 1 và 2 ) và 3 ngắt cổng nối tiếp . Những ngắt này được chỉ ra trong hình minh họa. Bảng thanh ghi cho phép ngắt(IE) EA _ ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 Bit cho phép = 1 cho phép ngắt Bit cho phép = 0 vô hiệu hóa ngắt Mỗi nguồn ngắt có thể được cho phép hoặc không cho phép riêng lẻ bằng cách thiết lập hoặc xoá một bộ trong thanh ghi, chức năng đặc biệt IE. IE cũng chứa một bit vô hiệu hóa chung, EA, nó vô hiệu hoá tất cả các ngắt trước đó. Chú y rằng bảng 5 chỉ ra rằng bit vị trí IE6 được bổ sung. Phần mềm người dùng không nên ghi ‘1’ tới bit vị trí đó, nó có thể được sử dụng trong các sản phẩm AT89 tương lai. 47 Biểu tượng Vị trí Chức năng EA IE.7 Vô hiệu hóa mọi ngắt. Nếu EA=0, không có ngắt nào được thừa nhận. Nếu EA=1, mỗi nguồn ngắt cho phép hay vô hiệu hóa bằng cách thiết lập hoặc xóa bit cho phép của nó. IE.6 Dự trữ ET2 IE.5 Bit cho phép ngắt bộ định thời 2 ES IE.4 Bit cho phép ngắt port nối tiếp ET1 IE.3 Bit cho phép ngắt bộ định thời 1 EX1 IE.2 Bit cho phép ngắt ngoài ET0 IE.1 Bit cho phép ngắt bộ định thời 0 EX0 IE.0 Bên ngoài gián đoạn 0 mẩu có thể Ngắt bộ định thời 2 được tạo bởi vùng OR của các bit của TF2 và EXF2 trong thanh ghi T2CON. Không cờ nào được xoá bằng phần cứng khi sự phục vụ thường lệ được vector hoá. Trong thực tế, sự phục vụ thường lệ có thể phải xác định TF2 hay EXF2 tạo ra ngắt đó và bit đó phải được xóa trong phần mềm. Các cờ TF0, TF1 của bộ định thời 0 và bộ định thời 1 được thiết lập tại S5F2 của chu kì mà các bộ định thời tàn bộ nhớ. Các giá trị này được làm tròn bằng mạch bên trong chu kì tiếp theo. Tuy nhiên, cờ TF2 của bộ định thời 2 lại được thiết lập tại S2P2 và được làm tròn trong cùng chu kì với chu kì bộ định thời tràn. Các đặc tính của mạch dao động XTAL1 và XTAL2 lần lượt là đầu vào và đầu ra của 1 bộ khuếch đại đảo được cấu hình làm mạch dao động trên chíp. Hoặc 1 tinh thể thạch anh hoặc mạch cộng hưởng gốm được sử dụng. Để điều khiển thiết bị này từ 1 nguồn xung clock bên ngoài, XTAL2 được thả nổi (không kết nối) trong khi XTAL1 được điều khiển. Không có yêu cầu nào về chu kì nhiệm vụ của tín hiệu xung clock bên ngoài, vì để đầu vào này đến được mạch tạo xung clock bên trong chíp phải đi qua 1 flip-flop chia-2, nhưng các chi tiết kỹ thuật về thời gian mức cao và mức thấp, điện áp cực tiểu và cực đại phải được xem xét. Chế độ nghỉ Trong chế độ nghỉ, CPU đặt chính nó vào trạng thái ngủ trong khi tất cả các 48 ngoại vi bên trong chíp vẫn tích cực. Chế độ này được điều khiển bởi phần mềm. Nội dung của RAM trên chíp và của tất cả các thanh ghi chức năng đặc biệt vẫn không đổi trong thời gian tồn tại chế độ này. Chế độ nghỉ được kết thúc bởi 1 ngắt bất kì nào dược phép hoặc bằng Reset cứng. Ta cần lưu ý rằng khi chế độ nghỉ được kết thúc bởi 1 reset cứng, chíp vi điều khiển sẽ tiếp tục bình thường việc thực thi chương trình từ nơi chương trình bị tạm dừng trong vòng 2 chu kì thấy trước khi giải thuật reset mềm nắm quyền điều khiển. Ở chế độ nghi. phần cứng trên chíp cấm truy xuất RAM nội dung nhưng cho phép truy xuất các chân của các port. Để tránh khả năng có 1 thao tác ghi không mong muốn đến 1 chân port khi chế độ nghỉ kết thúc bằng reset, lệnh tiếp theo lệnh yêu cầu chế độ nghỉ không nên là lệnh ghi đến chân port hoặc đến bộ nhớ ngoài. Chế độ nguồn giảm Trong chế độ nguồn giảm, mạch dao động ngừng hoạt động và lệnh yêu cầu chế độ nguồn giảm là lệnh sau cùng được thực thi. RAM trên chíp và các thanh ghi chức năng đặc biệt vẫn duy trì giá trị của chúng cho đến khi chế độ nguồn giảm kết thúc. Ra khỏi chế độ nguồn giảm bằng reset cứng hoặc bằng 1 ngắt được phép. Reset xác định tại các thanh ghi chức năng đặc biệt nhưng không thay đổi RAM trên chíp.Việc reset không nên xảy ra trước khi Vcc được khôi phục lại mức điện áp bình thường và phải kéo dài trạng thái tích cực của chân reset đủ lâu để cho phép mạch dao động hoạt động trở lại và đạt trạng thái ổn định . Bảng trạng thái của các chân ngoài trong chế độ nguồn giảm, chế độ nghỉ Chế độ Bộ nhớ chương trình ALE PSEN PORT0 PORT1 PORT2 PORT3 Nghỉ Bên trong 1 Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu Nghỉ Bên ngoài 1 1 Thả nôi Dữ liệu Địa chỉ Dữ liệu Nguồn giảm Bên trong 0 0 Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu Nguồn giảm Bên ngoài 0 0 Thả nối Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu 49 1.3 VI ĐIỀU KHIỂN AT89C54/58 1.3.1 Mô tả SST89C54 và SST89C58 là thuộc họ FlashFlex51 vi mạch điều khiển 8- bit. SST89C54/58 cùng tập lệnh mạnh và sử dụng cùng kiểu kiến trúc, thích hợp với tiêu chuẩn thiết bị vi điều khiển 8xC5x. SST89C54/58 có 20/36 KB của bộ nhớ chương trình EEPROM trong chíp tích hợp. Phân chính của khối SupperFlash 0 chiếm 16/32 KB không gian nhớ chương trình bên trong và khối SupperFlash chiếm giữ 4 KB của SST89C54/58 trong không gian như chương trình bên trong. 4kbyte của khối SuperFlash thứ hai có thể được sắp xếp ở vị trí cao hay thấp 64 KByte: nó có thể cũng được ẩn dưới bộ đếm chương trình và sử dựng dữ liệu như một EEPROM độc lập. Khối bộ nhớ Flash có thể được lập trình qua một tiêu chuẩn 87C5x OTP EPROM phù hợp với một bộ tiếp hợp đặc biệt và vi chương trình cho những thiết bị SST89C54/58. 50 1.3.2.Tổ chức bộ nhớ SST89C54/58 có vùng địa chỉ riêng biệt cho bộ nhớ chương trình dữ liệu. Bộ nhớ chương trình Có hai khối bộ nhớ truy cập nhanh bên trong SST89C54/58. Khối bộ nhớ block 0 có 16/32 Kbyte và chiếm giữ vùng địa chỉ 0000H đến 3FFFH/7FFFH. Khối bộ nhớ truy cập nhanh thứ hai là Bock 1 có 4 Kbyte và chiếm giữ vùng địa chỉ F000H tới FFFFH. 16/32 KB khối nhớ truy cập nhanh được tổ chức như 128/256 Sector được đanh địa chỉ nhờ 4 bộ địa chỉ từ A15 đến A17, mỗi sector gồm 128 Byte, 4KB khối nhớ thứ 2 được chia thành các Sector mỗi sector có 64 byte. Khi cho phép thao tác mã bên trong (EA#=l), 16/32 khối nhớ truy cập nhanh đầu tiên luôn hiện ở máy đếm chương trình mã lệnh. Hình 1.23 cho thấy sự tổ chức bộ nhớ chương trình cho SST89C54/58 Hình 1.23. Tổ chức chương trình bộ nhớ SST89C54/58 51 Khi cho phép thao tác mã bên trong(EA#=l), khối bộ nhớ 4kbyte thứ 2 truy cập nhanh cho mã lệnh, khối bộ nhớ thứ 2 luôn luôn có thể tiếp cận những thanh ghi của hòm thư: SFCM, SFCF, SFAL, SFAH, SFDT và SFST. Khi nào bit 7 của cấu hình hòm thư SupperFlash (SFCF[7]). SFR định địa chỉ B1H, khối 4kbyte sẽ hiện rõ ở bộ đếm chương trình. Sắp xếp bộ nhớ SST89C54/58 cho phép sắp xếp một cách đặc biệt, người sử dụng có thể sắp xếp bộ nhớ Flash vào bên trong các rãnh từ, vì thế có thể ngăn chặn Block 0 của bộ nhớ Flash đã được chương trình hoá. Từ đó có thể ngăn chặn Block 0 chiếm giữ vùng địa chỉ chương trinh bên phải cua 8051 tại vị trí các vector ngắt cư trú, những vector ngắt đó sẽ không sẵn có khi Block 0 đang được chương trình hóa. SST89C54/58 cung cấp 4 tuỳ chọn của sự sắp xếp bộ nhớ. Khi nào 4kbyte ở mức thấp được ánh xạ, bất kì sự truy nhập chương trình bên trong, địa chỉ logic sẽ bị hạn chế từ 0000H đến 0FFFH sẽ có 4 giá trị lớn nhất của địa chỉ thành bit ‘1’, một lần nữa sự truy cập lại được gửi tới F000H - FFFFH. Block 1 cũng có thể truy cập đến F000H - FFFFH. Hình 7 và 8 biểu diễn sự sắp xếp lại tổ chức bộ nhớ chương trình của SST89C54/58. 52 Hình 1.24. SST89C54/58 Tổ chức lại bộ nhớ Hình 1.25. SST89C54/58 sắp xếp lại chương trình chương trình tổ chức bộ nhớ Bộ nhớ dữ liệu SST89C54/58 có 256x8 bit của bộ nhớ RAM và 64kbyte dữ liệu bộ nhớ ngoài Hình 1.26. Tổ chức ô nhớ trong thanh ghi chức năng của Flashnex51 Thanh ghi chức năng đặc biệt của SST89C54/58 Bảng 3.4: CPU related SFRs 53 Kí hiệu Mô tả Chỉ dẫn địa chỉ Địa chỉ bit, kí hiệu hoặc thay thế chuyển hàm Khởi tạo giá trị LSB ACC* Bình ắc quy E0H ACC[7:0] 00H B* Đăng kí B F0H B[7:0] 00H PSW* Từ tình trạng chương trình D0H CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P 00H SP Ngăn xếp con trỏ 81H SP[7:0] 07H DPL Điểm dữ liệu thấp 82H DLP[7:0] 00H DPH Điểm dữ liệu cao 0 83H DHP[7:0] 00H IE* Cho phép ngắt A8H EA - ET2 ES0 ET1 EX1 ET0 EX0 40H IP* Ưu tiên ngắt B8H - - PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0 xx000000 b PCON Điều khiển nguồn 87H SM OD - - - GF 1 GF0 PD IDL 0xxx0000 b Bảng 3B: Lập trình bộ nhớ Flash SFRS 54 Kí hiệu Mô tả Chỉ dẫn địa chỉ Địa chỉ bit, kí hiệu hoặc thay thế chuyển hàm Khởi tạo giá trị LSB SFST Tình trạng Super Flash B6H SECD - Busy Flash_busy - - xxx00000B SFCF Cấu hình Super Flash B2H VIS IAPEN - - - - MAP_EN 000000xxB SFCF Lệnh Super Flash B2H FIE FCM 00H SFCM Dư liệu Super Flash B5H Thanh ghi dữ liệu SuperFlash 00H SFAL Địa chỉ thấp Super Flash B3H SuperFlash sắp đặt thanh ghi địa chỉ thấp từ A7-A0(SFAL) 00H SFAH Địa chỉ cao Super Flash B4H SuperFlash sắp đặt thanh ghi địa chỉ cao từ A15-A8(SFAH) 00H Thanh ghi trạng thái SuperFlash (SFST) (Thanh ghi chỉ đọc) 7 6 5 4 3 2 1 0 Vị trí 0B6H SECD2 SECD1 SECD0 - Busy Flash_busy - - 55 Kí hiệu Chức năng SECD2 Kiểm tra bit 1 SECD1 Kiểm tra bit 2 SECD0 Kiểm tra bit 3 Chuyển tới bảng 8 cho tuỳ chọn kiểm tra khóa Busy Truyền loạt chương trình hoàn thành kiểm soát vòng bit 1 : Thiết bị bận với thao tác flash 0: Thiết bị sẵn sàng cho thao truyền loạt chương trình tiếp theo Flash_busy Hoàn thành thao tác kiềm tra Flash 1: Thiết bị bận với thao tác flash 0: Thiết bị hoàn thành các lệnh cuối cùng, bao gồm cả truyền loạt chương trình Thanh ghi lệnh SuperFlash (SFCM) 7 6 5 4 3 2 1 0 Vị trí 0B2H FIE FCM6 FCM5 FCM4 FCM3 FCM2 FCM1 FCM0 Kí hiệu Chức năng FIE Flash cho phép ngắt 1 : INT1 # hoàn thành thao tác gán tín hiệu IAP INT1 # không cho phép ngắt ngoài 0 : INT1 # không gán FCM[6:0] Flash thao tác lệnh 000-0001B chíp xoá 000 - 0110B truyền loạt chương trình 000 - 1011B xoá rãnh từ 000 - 1100B Kiểm tra byte 56 000 - 1101B Xoá khối 000 - 1110B Byte chương trình tất cả các sự kết hơp khác không được thực hiện, và dự trữ cho sử dụng trong tương lai. Thanh ghi dữ liệu SuperFlash (SFDT) 7 6 5 4 3 2 1 0 Vị trí 0B5H Thanh ghi dữ liệu SuperFlash Thanh ghi địa chỉ SuperFlash (SFAL) 7 6 5 4 3 2 1 0 Vị trí 0B3H Thanh ghi địa chỉ thấp SuperFlash Thanh ghi địa chỉ SuperFlash (SFAH) 7 6 5 4 3 2 1 0 Vị trí 0B4H Thanh ghi địa chỉ cao SuperFlash Bảng 3C: thiết bị bấm giờ SFRs WDTC Điều khiển thiết bị bấm giờ C0H - - - - WDRE WDTS WDT SWDT X0H WDTH Thiết bị bấm giờ dữ liệu/nạp lại 86H WDRL 00H 57 1.4 VI ĐIỀU KHIỂN AT89C2051 1.4.1 Đặc trưng của AT89C2051 • Tương thích với sản phẩm họ MCS-51 . • Chiếm 2k bytes của bộ nhớ flash. • Hệ thống hoạt động trong nguồn điện 2,7v đến 6v. • Thao tác trong miền tĩnh tấn số:0HZ tới 24MHZ. • Có hai mức đế xoá chương trình. • l28bytes RAM. • Có 15 đường xuất nhập. • Có 2 bộ định thời timer/counter chiếm l6bit. • 6 nguồn ngắt. • kênh UART dùng dê lập trình tuần tự. • LED thiết bị dẫn tín hiệu ra trục tiếp. • Trong bộ nhớ có chứa thước so sánh tín hiệu tương tụ 1.4.2 Mô tả AT89C2051 là một hệ vi tính 8bit đơn chíp CMOS có hiệu xuất cao. Công xuất nguồn tiêu thụ thấp và có 2 k bytes bộ nhớ ROM FLASH có thể xoá/1ập trình được. Chíp này sân xuất dựa vào công nghệ bộ nhớ không mất nội dung có 58 độ tích hợp cao của ATMEL. AT89C2051 cũng thích hợp với các lệnh và các chân ra của chuẩn công nghiệp MCS-51 flash trên chíp cho phép bộ nhớ chương trình được lập trình lập lại trên hệ thống hoặc bằng bộ lập bộ nhớ không mất nội dung qui ước. Bằng cách kết hợp CPU linh hoạt 8 bit với flash trên một chíp mạnh đáp ứng cho những ứng dụng điều khiển. AT89C2051 thiết kế với logic tĩnh cho hoạt động có tần số giảm xuống 0 và hỗ trợ hai chế độ tiết kiệm năng lượng. Nó có các chế độ như chế độ nghỉ dừng CPU trong khi vẫn cho phép RAM, các bộ định thời/đếm, port nối tiếp và hệ thống ngắt tiếp tục hoạt động. Chế độ nguồn giảm duy trì nội dung trong RAM không cho mạch dao động cứng cấp xung clock nhằm vô hiệu hoá Các hoạt động khác của chíp cho đến khi có reset phần cứng tiếp theo. Cấu hình chân ra AT89C2051: 59