Đồ án Thiết kế hệ bộ vi xử lý đo nhiệt độ sử dụng VĐK89C51 và cảm biến LM335

73-3.73V.Ta điều chỉnh biến trở R20 để ở 250C thì điện áp ra ở chân 2 của cảm biến là 2.98V. - Điện áp ra của cảm biến là từ 2.73-3.73V ,trong khi thang điện áp vào làm việc của ADC0809 là 0-5V ,do vậy ta cần tiến hành chuẩn hóa tín hiệu trước khi đưa đến ADC. .Sơ đồ mạch thực hiện việc đó như trên .Nguyên lý hoạt động của mạch đó là: + Dùng một đi ốt zener và một nguồn nuôi để tạo ra điện áp ổn định 5V. + Điện áp này được nối với một biến trở R21 nối đất. Dùng biến trở này để điều chỉnh điện áp vào bộ đệm là 2.73V. Bộ đệm dùng để hạn chế dòng điện trong mạch . + Qua bộ đệm điện áp vẫn là 2.73V . Điện áp này được đưa đến một mạch trừ. + Bộ trừ được nối với các điện trở như hình vẽ . Giá trị của các điện trở được cho như trên hình. Với cách mắc như vậy điện áp ra của bộ trừ là : Vout = Vin(+) –Vin(-) Ta có : Vin(+) = 2.73 - 3.73 V Vin(-) = 2.73V Do vậy : Vout = 0 - 1V Ta đã đạt được yêu cầu về điện áp. Và cũng để hạn chế dòng điện ta phải đưa điện áp này vào ADC qua một bộ đệm như trên hình vẽ. Ta cần hiển thị kết quả ra LED ,muốn vậy cần có sự đồng nhất : Nhiệt độ đo( 0C ) Mã nhị phân ở đầu ra của ADC + Điện áp ở lối ra của LM335 là 10mV / 0C + Do vậy vấn đề này được giải quyết bằng cách đặt điện áp ở các chân Vref của ADC thích hợp. Như ta đã biết ADC 0809 có 8 bít ở đầu ra nên có: 28 - 1 = 255 ( bậc thang ) Ta sử dụng nguồn 5V,và 1 biến trở để tạo ra Vref(+) của ADC0809 là 2.55V, Nờn suy ra điện áp Ù(ref)=2.55V . Kích cỡ bậc thang là : 2.55/ 255 =0.01(V) - Điện áp đưa tới chân vào của ADC là 0 - 1 V tương ứng với nhiệt độ đầu đo của cẩm biến là 0 - 100 0C - Tín hiệu lối ra của cảm biến 10mV / 0C. - Kích cỡ bậc thang 10mV Khối chuyển đổi ADC - sử dụng ADC0809 Có nhiều phương pháp để chuyển đổi một đại lượng tương tự sang giá trị số như: - ADC dạng sóng bậc thang :lớp ADC đơn giản này sử dụng bộ đếm nhị phân làm thanh ghi và cho phép xung nhịp đẩy bộ đếm tăng mỗi lần một bước,cho đến khi VAX # VA. ADC loại này gọi là ADC sóng bậc thang vì dạng sóng tại VAX có từng bậc đi lên . ADC dạng sóng bậc thang bao gồm một bộ đếm ,một DAC ,một bộ so sánh tương tự ,và một cổng AND điều khiển . Đầu ra bộ so sánh dùng làm tín hiệu điều khiển kết thúc chuyển đổi EOC-tớch cực mức thấp *Ưu điểm: +Tương đối đơn giản +Phù hợp với các ứng dụng tốc độ chậm. *Nhược điểm:Nếu tăng số bit để tăng độ phân giải thi khi đó chỉ cần thêm 1 bit ,thời gian chuyển đổi đã tăng gấp đôi.Như vậy tăng độ phân giải thì thời gian chuyển đổi kéo dài.Vì thế ADC loại này không phù hợp với những ứng dụng đòi hỏi phải liên tục chuyển đổi một tín hiệu tương tự thay đổi nhanh thành tín hiệu số. - ADC liên tiếp-xấp xỉ(ADC0804,ADC0809...). Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi , nhưng mạch điện có phức tạp nhưng thời gian chuyển đổi ngắn hơn . Phương pháp này có thời gian chuyển đổi không phụ thuộc vào điện áp ngõ vào . Clock Start EOC VA V’A + _ DAC Thanh ghi điều khiển Logic điều khiển MSB LSB Sơ đồ khối chuyển đổi ADC dùng phương pháp xấp xỉ liên tiếp Hoạt động Khi tác động cạnh xuống của xung Start thì ADC bắt đầu chuyển đổi -Mạch logic điều khiển đặt bit có nghĩa lớn nhất của thanh ghi diều khiển lên mức cao và tất cả các bit còn lại ở mức thấp . Số nhị phân ra ở thanh ghi điều khiển được qua mạch DAC để tạo ra điện áp tham chiếu V’a . Nếu V’a > Va thì ngõ ra bọ so sánh xuống mức thấp làm cho mạch logic diều khiển xóa bit MSB xuống mức thấp Nếu V’a <Va thì ngõ ra bọ so sánh ở mức cao làm cho mạch logic điều khiển giữ bit MSB ở mức cao . Tiếp theo mạch logic điều khiển đưa bit có nghĩa kế bit MSB lên mức cao và tạo ở ngõ ra khối DAC một điện áp tham chiếu V’a rồi đem so sánh tương tự như bit MSB như trên . Quá trình này cứ tiếp tục cho đến bit cuối cùng trong thanh ghi điều khiển . Lúc đó thì V’a gần bằng Va ngõ ra của mạch logic điều khiển báo kết thúc chuyển đổi . Như vậy mạch đổi ra n bit chỉ mất n chu kì xung clock nên có thể đạt tốc độ rất cao . Tuy nhiên mạch ADC xấp xỉ liên tiếp lại không thể đáp ứng với tín hiệu tương tự vào biến đổi cực nhanh . - ADC chuyển đổi nhanh(MC10319,AD9010,... ) +Bộ chuyển đổi nhanh (fast converter)là loại ADC có tốc độ cao nhất nhưng sơ đồ mạch phức tạp hơn các loại khác.Chẳng hạn,ADC nhanh N bit cần 2N-1 bộ so sánh,2N điện trở và logic mã hoá cần thiết. + Bộ chuyển đổi nhanh không cần tín hiệu xung nhip vì tiến trình chuyển đổi xảy ra liên tục. + Thời gian chuyển đổi là thời gian cần thiết để xuất hiện một đầu ra số đáp lại một thay đổi ở đầu vào tương tự,chỉ phụ thuộc vào khoảng trễ do truyền của bộ so sánh và bộ mã hoá.Do đó ADC nhanh có thời gian chuyển đổi vô cùng ngắn ngủi: VD:MC10319(Motorola)-8 bit: tc<20ns AD9010(Analog Devices)-10 bit: tc<15ns. Ngoài ra còn một số phương pháp khác như:ADC sóng bậc thanh lên/xuống;ADC tích hợp hai độ dốc;ADC chuyển đổi điện thế thành tần số; điều biến sigma/delta. TỔNG QUAN Về ADC 0809: ADC0809 là bộ chuyển đổi tương tự-số 8 bit 8 đầu vào tương tự được dồn kênh bởi 1 bộ dồn kênh tích hợp sẵn trên chip ADC.Như vậy một mặt nó không cần bộ dồn kênh tương tự ngoài ,mặt khác lại cho phép có nhièu đầu vào hơn, Điều này rất thuận tiện cho việc đo ,giám sát các đại lương vật lý ở nhiều điểm đo khác nhau. ADC0809 có 8 kênh đầu vào tương tự .Như vậy ADC0809 cho phép giám sát đồng thời 8 bộ cảm biến,8 kênh đầu vào tương tự được dồn kênh và được chọn nhờ nhờ 3 chân địa chỉ A,B,C . ADC0809 hoạt động theo phương pháp liên tiếp-xấp xỉ. Các đặc tính: -Dễ dàng giao tiếp với các bộ vi xử lý -Bộ dồn kênh 8 đầu vào với logic địa chỉ -Dải điện áp đầu vào 5V và nguồn cấp 5 V Một vài thông số kỹ thuật chính: -Độ phân giải: 8 bit -Sai số : +/- 1LSB -Nguồn cung cấp: 5V . -Công suất: 15mW. -Tốc độ chuyển đổi: <100us Sơ đồ khối cấu trúc bên trong ADC0809: Các chân của ADC0809 Sơ đồ chân của ADC0809 -Vcc: Chân cấp nguồn. Điện áp nguồn:5V -GND: Chân nối đất. - Vref(+) và Vref(-) Hai chân đưa điện áp tham chiếu. Thường Vref (-) nối đất.Trong bài Vref(+) được nối với nguồn 5V và một biến trở 10k để lấy ra Vref(+)=2.55V -IN0->IN7(Input):-8 kênh đầu vào tương tự. - ADDA,ADDB,ADDC là 3 chân chọn kờnh đầu vào. A,B,C la 3 bit chọn 1 trong 8 kênh đầu vào của 1 Multiplexer tương tự được tích hợp trong bộ ADC0809. -ALE(Address Latch Enable): Chân để chốt địa chỉ (kênh vào). - Start: Chân gửi tín hiệu bắt đầu chuyển đổi. - EOC(End off Convertion):Chân nay để gửi tín hiệu kết thúc chuyển đổi. - OE(Output Enable): Chân gửi tín hiệu cho phép lấy số liệu số ở đầu ra. - 01->08: là 8 chân tương ứng 8 bit đầu ra của số liệu 8 bit đã được chuyển đổi. - CLK: Chân tín hiệu Clock , để gửi tín hiệu xung đồng hồ để ADC làm việc . CHỨC NĂNG & HOẠT ĐỘNG CỦA ADC0809 * Sơ đồ khối chức năng của ADC0809: *ADC0809 thể hiện trên sơ đồ trên có thể dược chia theo chức năng thành 2 mạch con cơ bản.Hai mạch con này là một bộ dồn kênh và một bộ chuyển đổi A/D. -Bộ dồn kênh sử dụng 8 khoá tương tự công nghệ CMOS chuẩn để cung cấp một trong 8 đầu vào tương tự.Các khoá được điều khiển chọn,tuỳ thuộc vào số liệu được chốt ở thanh ghi địa chỉ bộ dồn kênh (multiplexer address register) 3 bit. - Khối chức năng thứ hai là bộ chuyển đổi A/D liên tiếp-xấp xỉ,chuyển tín hiệu tương tự đầu ra của bộ dồn kênh thành một từ số 8 bit. Đầu ra bộ dồn kênh sẽ đi đến một trong hai đầu vào của bộ so sánh. Đầu vào kia nhân được từ 1 thang điện trở 256R được mắc vào một cây khoá dùng transistor MOSFET (MOSFET transistor switch tree).Logic điều khiển bộ chuyển đổi sẽ điều khiển switch tree, đưa điện áp tương ứng chảy ra(funneling a particular tap voltage) đến bộ so sánh. Đặt cơ sở cho kết quả của sự so sánh này,bộ logic điều khiển và thanh ghi liên tiếp xấp xỉ(SAR)sẽ quyết định điện áp được chọn để lấy ra sẽ cao hơn hay thấp hơn giá trị hiện tại trên thang điện trở.Tiến trình(algorithm)này được thực hiện 8 lần trong 1 chuyển đổi,mỗi chuyển đổi cần 8 chu kỳ đồng hồ.Như vậy tổng cộng thời gian chuyển đổi là 64 chu kỳ đồng hồ. -Khi một chu kỳ chuyển đổi hoàn thành,số liệu kết quả được đưa vào bộ chốt đầu ra 3 trạng thái.Số liệu trong bộ chốt đầu ra có thể sau đó có thể được đọc bởi một hệ thống tiếp nhận số liệu(host system) bất cứ lúc nào trước khi kết thúc chu kỳ chuyển đổi tiếp theo .Khả năng 3 trạng thỏi của bộ chốt cho phép giao tiếp dễ dàng với các hệ thống bus định hướng(bus oriented systems). -Thực hiện hoạt động của các bộ chuyển đổi này bằng một bộ vi xử lý hoặc một số logic điều khiển thì rất đơn giản.Thiết bị điều khiển đầu tiên sẽ chọn kênh vào. Để làm điều này ,một địa chỉ kênh 3 bit được áp vào các chân A,B,C;và chân ALE (Address Latch Enable) được đưa xung tích cực để khoá địa chỉ vào thanh ghi địa chỉ bộ dồn kênh. Kênh được chọn C B A IN0 0 0 0 IN1 0 0 1 IN2 0 1 0 IN3 0 1 1 IN4 1 0 0 IN5 1 0 1 IN6 1 1 0 IN7 1 1 1 - Để bắt đầu chuyển đổi,chân START được áp xung tích cực. ở sườn lên của xung này,những thanh ghi trong được xoá và ở sườn xuống sự chuyển đổi được bắt đầu. Cần 8 chu kỳ đồng hồ trong mỗi lần xấp xỉ.Dù là không có chuyển đổi trong quá trình đó,ADC0809 vẫn quay vòng ở bên trong(internally cycling) qua 8 chu kỳ đồng hồ.Một xung start có thể xuất hiện bất cứ lúc nào trong suốt quá trình này nhưng sự chuyển đổi sẽ không thật sự bắt đầu đến khi bộ chuyển đổi quay vòng bên trong đến khi bắt đầu chuỗi 8 chu kỳ đồng hồ sau.Chỉ cần chân START được giữ ở mức cao thì sẽ không có chuyển đổi,nhưng khi chân start đựơc đưa xuống thấp sự chuyển đổi sẽ bắt đầu trong khoảng thời gian 8 chu kỳ đú. -Đầu ra EOC được lật ở sườn lên của xung start.Nó cũng được điều khiển bởi chu trình gồm 8 chu kỳ đồng hồ,nên nó sẽ xuống thấp trong khoảng thời gian 8 chu kỳ đồng hồ khi xảy ra sườn lên của xung start . Sơ đồ thời gian của ADC0809: Kết nối các chân của ADC0809 với VĐK8051 Vì chỉ dùng 1 đầu đo nên 3 chân ADDA,B,C ta đặt ở mức 0 01-08 là 8 bit đầu ra được nối với cổng P0 của 8051 EOC nối với ngắt ngoài INT0 ALE,START,EO được điều khiển bởi các tín hiệu READ/WRITE Đầu đo nhiệt độ nối vào IN0. Bộ vi xử lý 8051 Tổng quan cấu trúc 8051: MCS-51 là họ vi điều khiển của INTEL. Các nhà sản xuất IC khác như Siemens, Advanced Micro Divices, Fujitsu và Philips được cấp phép làm các nhà cung cấp thứ hai cho các chíp của họ MCS-51.Vi mach tổng quát cưa họ MCS-51 là chíp 8051, linh kiện đầu tiên của họ này được đưa ra thị trường. Chíp 8051 có các đặc trưng được tóm tắt như sau : _4KB ROM. _128 byte RAM. _ 4 port xuất nhập (I/O port ) 8- bit. _ 2 bộ định thời 16 bit. _ Mạch giao tiếp nối tiếp. _ Không gian nhớ chương trình (mã) ngoài 64K. _ Không gian nhớ dữ liệu ngoài 64K. _ Bộ xử lý bít(thao tác trên các bit riêng rẽ). _ 210 vị trí được định địa chỉ, mỗi vị trí 1 bit. Sơ đồ khối của chíp 8051. Tổ chức chân của MCS51: S¬ ®å ch©n cña 8051 d¹ng DIP. Tổ chức chân của 8051 dạng PQFP/TQFP và PLCC port 0 : chức năng ở trên chân từ 32 đến 39 trong các thiết kế cỡ nhỏ (không 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 giữa các bus ). 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 ngoài nếu cần. Port1 không có chức năng khác, vì vậy chúng ta có thể dùng chúng trong giao tiếp với các thiết bị ngoài một cách tự do. Port 2 : 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. Port 3 : là một port công dụng kép trên các chân 10 - 17. Các chân của port này có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tính đặc biệt của 8051 / 8031 như ở bảng sau : Bit Tên Chức năng chuyển đổi P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho port nối tiếp P3.1 TXD Dữ liệu phát cho port nối tiếp P3.2 INTO Ngắt 0 bên ngoài P3.3 INT1 Ngắt 1 bên ngoài P3.4 TO Ngõ vào của timer/counter 0 P3.5 T1 Ngõ vào của timer/counter 1 P3.6 WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài P3.7 RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài Chức năng của các chân trên port3 PSEN (Program Store Enable ) : 8051 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). 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 byte 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. 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 không 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. RST (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. Cấp clock cho 8051 Xtal1 & Xtal2 :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. Power: 8051 vận hành với nguồn đơn +5V. Vcc được nối vào chân 40 và Vss (GND) được nối vào chân 20. 2. Tổ chức bộ nhớ : 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. Tóm tắt các vùng bộ nhớ của 8051 Như ta đã thấy trên hình, RAM bên 8051 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). Bộ nhớ ROM có 30 byte đầu tiên được dành cho bảng vector ngắt : RAM trên chip bao gồm vùng RAM đa chức năng, vùng RAM với từng bit được định địa chỉ, các dóy thanh ghi (bank) và các thanh ghi chức năng đặc biệt. Vùng RAM đa mục đích: Có 80 byte, địa chỉ từ 30H đến 7FH Bất cứ vị trí nào trong vùng RAM ta đều có thể truy xuất tự do bằng cách sử dụng định địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp. Vùng RAM định địa chỉ: Chip 8951 chứa 210 vi trí định địa chỉ in đó có 128 byte chứa trong các byte ở địa chỉ 20H đến 2FH (16 byte x 8 = 128 bits), phần còn lại chứa trong các thanh ghi chức năng đặc biệt. Công dụng: + Truy xuất các bit riêng rẽ thông qua các phần mền. + Các port có thể địng địa chỉ từng bit, làm đơn giản việc giao tiếp băng phần mền với các thiết bị xuất nhập đơn bit. Các dãy thanh ghi: Có địa chỉ từ 00H đến 1FH, 32 vị trí thấp nhất của bộ nhớ nội chứa các dãy thanh ghi. Các lệnh của 8951 hỗ trợ 8 thanh ghi tử R0 đến R7 (mặc định thuộc bank 0 sau khi reset hệ thống) Các thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR) Không phải tất cả 128 địa chỉ từ 80H đến FFH đều được định nghĩa mà chỉ có 21 địa chỉ được định nghĩa. Các thanh ghi chức năng đặc biệt bao gồm: + PSW: có địa chỉ là D0H Bit Kí hiệu Địa chỉ Mô tả PSW.7 CY D7H Cờ Nhớ PSW.6 AC D6H Cờ nhớ phụ PSW.5 F0 D5H Cờ 0 PSW.4 RS1 D4H Chọn dãy thanh ghi 1 PSW.3 RS0 D3H Chọnh dãy thanh ghi 0 00 = bank 0: địa chỉ từ 00F đến 07H 01 = bank 1: địa chỉ từ 08F đến 0FH 10 = bank 2: địa chỉ từ 00F đến 07H 11 = bank 3: địa chỉ từ 00F đến 07H PSW.2 OV D2H Cờ tràn PSW.1 - D1H Dự trữ PSW.0 P D0H Cờ kiểm tra chẵn lẻ + Thanh ghi B: Có địa chỉ F0H được dùng chung với thanh chứa A trong các phộp toán nhân và chia. + Con trỏ Stack (SP) : là thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 81H, nó chứa địa chỉ của dữ liệu hiện đang ở đỉnh của stack. + Con trỏ dữ liệu DPTR: - Dùng để truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài hoặc bộ nhớ dữ liệu ngoài. - DPTR là thanh ghi 16 bit có địa chỉ 82H (byte thấp ) và 83H (byte cao). + Các thanh ghi port: - Port 0 : địa chỉ 80H - Port 1 : địa chỉ 90H - Port 2 : địa chỉ A0H - Port 3 : địa chỉ B0H + Các thanh ghi định thời: 8951 có 2 bộ định thời/đếm dùng để định khoảng thời gian hoặc đếm các sự kiện. - Bộ định thời 0: địa chỉ 8AH (TL0 ) va 8CH (TH0) - Bộ định thời 1: địa chỉ 8bH (TL1 ) va 8DH (TH1) Hoạt động của bộ định thời được thiết lập bởi thanh ghi chế độ định thời TMOD ở địa chỉ 89H và thanh ghi điều khiển bộ định thời TCON ở địa chỉ 88H (chỉ có TCON được định địa chỉ từng bit) a. Thanh ghi chế độ định thời TMOD: GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 TMOD chứa hai nhóm 4 bit dùng để thiết lập chế độ định thời cho bộ định thời 0 và bộ định thời 1. TMOD không được định địa chỉ từng bit mà được thiết lập một lần bằng phần mềm ở đầu chương trình. Bit Tên Bộ định thời Mô tả 7 GATE 1 -Bit điều khiển cổng. Bộ định thời 1 hoạt động khi GATE được set bằng 1 và /INT1 ở mức cao. 6 C/T 1 - Bit chọn chế độ đếm hoặc định thời. Xoá bằng 0 khi đếm sự kiện (tín hiệu vào từ đồng hồ hệ thống trong chip), set bằng 1 khi hoạt động định thời 5 M1 1 - Bit chọn chế độ. 4 M0 1 - Bit chọn chế độ. Tương tự như vậy với 4 bit của bộ định thời 0. Với các chế độ định thời được chọn: M1 M0 Chế độ Mô tả 0 0 0 Chế độ định thời 13 bit 0 1 1 Chế độ định thời/ bộ đếm 16 bit 1 0 2 Chế độ định thời/ bộ đếm 8 bit tự nạp lại 1 1 3 Timer 0: TL0 là bộ định thời/ đếm 8 bit điều khiển. bởi các bit chọn của Timer 0 chuẩn. TH0 là một bộ timer 8 bit điều khiển bởi các bit chọn của Timer 1. Còn Timer 1 dừng không hoạt động b. Thanh ghi điều khiển định thời TCON: TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 Bit Tên Địa chỉ bit Mô tả TCON.7 TF1 8Fh Cờ tràn của bộ định thời 1. Được set bởi phần cứng khi có tràn, được xoá bởi phần mềm hoặc phần cứng khi bộ vi xử lý trỏ đến trình phục vụ ngắt. TCON.6 TR1 8Eh Bit điều khiển Timer 1. Set hoặc xoá bởi phần cứng để timer 1 hoạt động hoặc ngừng. TCON.5 TF0 8Dh Cờ tràn của Timer 1. Set/ xoá bởi phần cứng khi Timer/ Counter 0 tràn hoặc bộ vi xử lý trỏ đến trình phục vụ ngắt. TCON.4 TR0 8Ch Bit điều khiển hoạt động của Timer 0. TCON.3 IE1 8Bh Cờ ngắt bên ngoài 1 (kích khởi cạnh). Hoạt động bởi phần cứng. TCON.2 IT1 8Ah Cờ ngắt bên ngoài 1 (kích khởi cạnh hoặc mức). Hoạt động bởi phần mềm. TCON.1 IE0 89h Cờ ngắt bên ngoài 0 (kích khởi cạnh). Hoạt động bởi phần cứng. TCON.0 IT0 88h Cờ ngắt bên ngoài 0 (kích khởi cạnh hoặc mức). Hoạt động bởi phần mềm. + Các thanh ghi của port nối tiếp: Chip 8951 có 1 port nối tiếp để truyền thông với các thiết bị như các thiết bị đầu cuối hoặc modem... + Các thanh ghi ngắt: có một cấu trúc ngắt với 2 mức ưu tiên và 5 nguyên nhân ngắt. Các ngắt bị vô hiệu hoá sau khi Reset hệ thống và được phép bằng cách vào thanh ghi IE ở địa chỉA8H. Mức ưu tiên ngắt được thiết lập bởi thanh ghi IP ở địa chỉ B8H. + Thanh ghi điều khiển nguồn: PCON có địa chỉ 87H. 3. Hoạt động định thời: Là một chuỗi các Flip-Flop nối tiếp nhau và nhận tín hiệu từ nguồn xung nhịp. Bộ định thời được lập trỡnh sao cho sẽ tràn trong một khoảng thời gian nhất định và set cờ tràn của bộ định thời = 1. Các bộ định thời sử dụng để: - Định thời trong một khoảng thời gian. - Đếm sự kiện. - Tạo tốc độ baud cho các port nối tiếp. Các bộ định thời được truy xuất bằng cách sử dụng 6 thanh ghi chức năng đặc biệt. SFR của bộ định thời Mục đích Địa chỉ Địa chỉ của Bit TCON Điều khiển 88H Có TMOD Chon chế độ 89H Không TL0 Byte thấp của bộ định thời 0 8AH Không TL1 Byte thấp của bộ định thời 1 8BH Không TH0 Byte cao của bộ định thời 0 8CH Không TH1 Byte cao của bộ định thời 1 8DH Không 4. Hoạt động ngắt: Là một sự kiên, một điều kiện làm cho chương trình hiện hành tạm dừng trong khi điều kiện được phục vụ bởi một chương trình khác. Ngắt đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế, thực hiện ứng dụng các bộ vi điều khiển. Tổ chức ngắt của 8951: . Có 5 nguyên nhân tạo ra ngắt: 2 ngắt do bên ngoài, 2 ngắt do bộ định thời, một ngắt do port nối tiếp. . Khi xảy ra 2 hay nhiều ngắt đồng thời hoặc một ngắt trong khi đang thực hiên một ngắt khác thì ta sẽ có 2 sơ đồ xử lý các ngắt: Sơ đồ chuỗi vòng và sơ đồ mức ưu tiên. Ngắt được cho phép và không được cho phép Bit Kí hiệu Địa chỉ bit Mô tả (0= Không cho phép; 1= Cho phép) IE.7 EA AFH Cho phép/ không cho phép toàn cục IE.6 - AEH Không sử dụng IE.5 ET2 ADH Cho phép ngắt do bộ định thời 2 IE.4 ES ACH Cho phép ngắt do port nối tiếp IE.3 ET1 ABH Cho phép ngắt do bộ định thời 1 IE.2 EX1 AAH Cho phép ngắt từ bên ngoài (Ngắt ngoài 1) IE.1 ET0 A9H Cho phép ngắt do bộ định thời 0 IE.0 EX0 A8H Cho phép ngắt từ bên ngoài (Ngắt ngoài 0 ) * Ưu tiên ngắt: Các ưu tiên ngắt được lập trình riêng rẽ để có một trong 2 mức ưu tiên thông qua các thanh ghi chức năng đặc biệt được định địa chỉ bit. Bit Kí hiệu Địa chỉ bit Mô tả (0= Không cho phép; 1= Cho phép) IP.7 - - Không sử dụng IP.6 - - Khụng sử dụng IP.5 PT2 BDH Ưu tiên ngắt do bộ định thời 2 IP.4 PS BCH Ưu tiên ngắt do port nối tiếp IP.3 PT1 BBH Ưu tiên ngắt do bộ định thời 1 IP.2 PX1 BAH Ưu tiên ngắt từ bên ngoài (Ngắt ngoài 1) IP.1 PT0 B9H Ưu tiên ngắt do bộ định thời 0 IP.0 PX0 B8H Ưu tiên ngắt từ bên ngoài (Ngắt ngoài 0 ) Xử lý ngắt: Các thao tác xảy ra sau khi ngắt: - Hoàn tất việc thực thi lệnh hiện hành. - Bộ đếm chương trình PC được hoàn tất. - Trạng thái của ngắt hiện hành được lưu giữ lại. - Các ngắt được chặn lại ở mức ngắt. - Bộ đếm chương trình PC được nạp địa chỉ véctơ của trình phục vụ ngắt ISR - SR được thực thi. Các cờ ngắt: Ngắt Cờ Thanh ghi SFR và vị trí bít Do bên ngoài (ngắt ngoài 0) IE0 TCON.1 Do bên ngoài (ngắt ngoài 1) IE1 TCON.3 Do bộ định thời 1 TF1 TCON.7 Do bộ định thời 0 TF0 TCON.5 Do port nối tiếp TI SCON.1 Do port nối tiếp RI SCON.0 * Thanh ghi điều khiển hoạt động cổng nối tiếp SCON: SM0 SM1 SM2 REN TB RB8 TI RI Bit Ký hiệu Mô tả SCON.7 SM0 Bit 0 chọn chế độ của port nối tiếp. SCON.6 SM1 Bit 1 chọn chế độ của port nối tiếp. SCON.5 SM2 Bit 2 chọn chế độ của port nối tiếp. SCON.4 REN Set/ xoá bằng phần mềm để cho phép/ không cho phép thu. SCON.3 TB8 Bit phát 8. Bit thứ 9 được phát ở các các chế độ 2 và 3; được set hoặc xoá bởi phần mềm. SCON.2 RB8 Bit phát 8. Bit thứ 9 nhận được cờ ngắt phát; được xoá bởi phần mềm. SCON.1 TI Cờ ngắt phát. SCON.0 RI Cờ ngắt thu. Khối phím ấn Khối phím gồm 4 phím là :Func,DEC,INC,OK.Khi bấm vào phím nào đố VXL sẽ gọi chương trình phục vụ ngắt phím.Các phím này được dùng để tăng và lưu giá trị nhiệt độ. Phím FUNC :lưu giá trị cảnh báo max Phím DEC: tăng giá trị nhiệt độ đặt Phím INC: giảm giá trị nhiệt độ đặt Phím OK: lưu giá trị cảnh báo min Ta dùng vi mach 74LS148 để giải mã phím.Khi ấn nút vi mạch sẽ phát ra 1 ngắt để cho VXL biết để nhận mã phím vào Đặc điểm chính của vi mạch 74LS148 -Là 1 IC mã hóa có 8 đường vào song song.Mỗi đường vào sẽ tưong ứng với 1 mã nhị phân ở lối ra song song qua 3 cổng A,B,C -Các lối vào có các chân X0-X7 là các lối vào ưu tiên tích cực thấp,chân EI là lối vào cho phép tích cực thấp - Các lối ra gồm có các chân ADC là các mã của đầu vào,chân EO là lối ra cho phép tích cực cao,chân GS sẽ phát ra 1 ngắt khi có phím được ấn EI X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 GS A B C EO H X X X X X X X X H H H H H L H H H H H H H H H H H H L L X X X X X X X L L L L L H L X X X X X X L H L H L L H L X X X X X L H H L L H L H L X X X X L H H H L H H L H L X X X L H H H H L L L H H L X X L H H H H H L H L H H L X L H H H H H H L L H H H L L H H H H H H H L H H H H Các đầu vào từ X4-X7 ,ta sẽ có các đầu ra A,B,C có mã tương ứng là Phím A B C FUNC 1 1 0 DEC(-) 1 0 0 INC(+) 0 1 0 OK 0 0 0 Hiển thị Led Sử dụng 1 LED 4digit để hiển thi nhiệt độ. Tín hiệu từ