Bài1. Giới Thiệu Họ 8051

Giới thiệu

Vi điều khiển bao gồm tất cả các tính năng được tìm thấy trong bộ vi xử lý tích hợp thêm ROM, RAM, cổng I / O, cổng nối tiếp, bộ hẹn giờ, ngắt và mạch đồng hồ. Đó là toàn bộ máy tính trên chip đơn được nhúng trong các ứng dụng. Vi điều khiển được sử dụng rộng rãi trong nhiều nước (máy giặt, máy VCD, lò vi sóng, robot, vv) cũng như khu vực công nghiệp và ô tô.

8051 là vi điều khiển đầu tiên của gia đình MCS-51 được phát triển bởi Tập đoàn Intel vào năm 1980. Nó được phát triển bằng công nghệ N-type Metal-Oxide-Semiconductor (NMOS) và sau đó nó được xác định bằng chữ C trong tên của chúng. 80C51 được phát triển với công nghệ CMOS-Oxide-Semiconductor (CMOS) bổ sung tiêu thụ ít năng lượng hơn NMOS và làm cho nó tương thích tốt hơn cho các ứng dụng chạy bằng pin.

Vi điều khiển có thể được phân loại dựa trên khả năng xử lý bit của chúng, ví dụ vi điều khiển 8 bit có nghĩa là nó có thể đọc, ghi và xử lý dữ liệu 8 bit. Về cơ bản nó chỉ định kích thước của bus dữ liệu. Hôm nay vi điều khiển được thiết kế với nhiều chi tiết kỹ thuật nhỏ gọn hơn, rẻ hơn và mạnh mẽ như AVR và PIC .

Bộ vi xử lý cần các thiết bị bên ngoài như RAM để lưu trữ dữ liệu, ROM để lưu trữ chương trình, PPI 8255 cho cổng I / O, 8253 cho bộ đếm thời gian và USART cho giao tiếp nối tiếp. 

Tất cả các thiết bị ngoại vi này được tích hợp với nhau để tạo thành một đơn vị kiểm soát sẵn sàng nhúng trong các ứng dụng.                          

Vi điều khiển

Trong khi vi điều khiển có tất cả các ký ức và các cổng có sẵn trên chip như trong hình. Điều này làm cho vi điều khiển phổ biến nhất. Sau đó nhiều công ty bán dẫn đã phát triển vi điều khiển riêng của họ với các thông số kỹ thuật khác nhau.   

Thông số thành viên họ 8051

Tìm bên dưới, thông số kỹ thuật cho các thành viên gia đình 8051 phổ biến được phát triển bởi các công ty bán dẫn đã đề cập.

Được phát triển bởi	Thành viên gia đình	RAM (byte)	ROM (Kbytes)	Bộ hẹn giờ	Chân I / O	Cổng nối tiếp	Các nguồn ngắt
Intel	8051	128	4	2	32	1	6
	8052	256	số 8	3	32	1	số 8
	8031	128	không ai	2	32	1	6
Atmel	AT89C51	128	4	2	32	1	6
	AT89C52	256	số 8	3	32	1	6
Dallas	DS5000-8	128	số 8	2	32	1	6
	DS5000-32	128	32	2	32	1	6
Philips	P89C51RD2	1024	64	3	32	1	số 8

CPU

Bộ vi điều khiển 8051 có đơn vị xử lý trung tâm, cũng được gọi là ALU (Đơn vị logic số học), thực hiện tất cả phép toán số học và logic.

Sơ đồ pin 8051

RAM (bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên)

• Vi điều khiển 8051 có RAM 128 byte để lưu trữ dữ liệu.
• Nó là loại bộ nhớ dễ bay hơi. Điều đó có nghĩa là dữ liệu bị mất khi nguồn điện bị tắt.
• Nó được sử dụng trong thời gian thực thi để lưu trữ dữ liệu tạm thời.
• RAM bao gồm ngân hàng đăng ký, ngăn xếp và lưu trữ dữ liệu tạm thời với một số thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR).

ROM (Chỉ đọc bộ nhớ)

• Vào năm 8051, ROM 4KB  có sẵn để lưu trữ chương trình.  
• Nó là loại bộ nhớ không bay hơi. Nó có nghĩa là dữ liệu không bị mất ngay cả trong trường hợp mất điện.
• 8051 có địa chỉ 16 bit. Nó có nghĩa là nó có thể truy cập 2 ^ 16 vị trí bộ nhớ và chúng tôi có thể giao tiếp tới 64 KB bộ nhớ chương trình bên ngoài trong trường hợp các ứng dụng lớn.

Kích thước được chỉ định của RAM và ROM khác nhau tùy theo nhà sản xuất.

Bộ đếm thời gian và bộ đếm                                                                                   

• Bộ vi điều khiển 8051 có hai chân hẹn giờ T0 và T1
• Bằng những bộ hẹn giờ này, chúng tôi có thể tạo thời gian trễ trong chế độ hẹn giờ
• Chúng tôi có thể đếm xung hoặc sự kiện bên ngoài ở chế độ truy cập
• Hai thanh ghi hẹn giờ 16 bit có sẵn như T0 (TH0 & TL0) và T1 (TH1 & TL1), ví dụ: Nếu chúng ta muốn tải T0 thì chúng ta có thể tải Cao hơn 8 bit trong TH0 & Thấp hơn 8-bit trong TL0
• Thanh ghi TMOD và TCON được sử dụng để chọn chế độ và kiểm soát hoạt động hẹn giờ

Ngắt

• Ngắt được yêu cầu bởi các thiết bị ngoại vi nội bộ hoặc bên ngoài được đeo mặt nạ trong khi không sử dụng.
• Các trình xử lý ngắt gián đoạn được gọi sau mỗi sự kiện ngắt xảy ra.
• Những thói quen này được gọi là gián đoạn dịch vụ thường xuyên (ISR) và được đặt trong loc bộ nhớ đặc biệt.
• Chân INT0 và INT1 được sử dụng để chấp nhận ngắt ngoài.

Dao động

• IIt được sử dụng để cung cấp đồng hồ cho 8.051 quyết định tốc độ và tốc độ truyền.
• Chúng tôi sử dụng các tinh thể có tần số thay đổi từ 4MHz đến 30 MHz. Thông thường chúng tôi sử dụng tần số 11,0592 MHz cần thiết cho tốc độ truyền 9600 trong truyền thông nối tiếp.

Cổng I / O

• 8051 có bốn cổng vào / ra P0, P1, P2, P3
• Mỗi cổng rộng 8 bit và SFR của chúng (P0, P1, P2, P3) có thể truy cập bit, nghĩa là chúng ta có thể thiết lập hoặc thiết lập lại từng bit riêng biệt.
• Một số cổng có chức năng kép trên chân của chúng,
• P0 I / O pins được ghép kênh với bus dữ liệu 8 bit và bus địa chỉ thứ tự thấp hơn (AD0-AD7) mà không được ghép kênh bởi tín hiệu ALE và chốt được sử dụng trong hoạt động truy cập bộ nhớ ngoài.
• Các chân P2 I / O được ghép kênh với bus địa chỉ bậc cao còn lại (A8-A15)
• Chân I / O P3 cũng có chức năng kép như,

1. P3.0 - RXD - Nhận dữ liệu nối tiếp.
2. P3.1 - TXD - Truyền dữ liệu nối tiếp.
3. P3.2 - INT0 - Ngắt ngoài 0.
4. P3.3 - INT1 - Ngắt ngoài 1.
5. P3.4 - T0 - Đầu vào đồng hồ cho bộ đếm 0.
6. P3.5 - T1 - Đầu vào đồng hồ cho bộ đếm 1.
7. P3.6 - WR - Tín hiệu để ghi vào bộ nhớ ngoài.
8. P3.7 - RD - Tín hiệu để đọc từ bộ nhớ ngoài.

• Không thể sử dụng P0 và P2 làm chân I / O trong thao tác truy cập bộ nhớ ngoài

Cổng giao tiếp nối tiếp

• 8051 có hai chân giao tiếp nối tiếp TXD và RXD được sử dụng để truyền và nhận dữ liệu serially qua thanh ghi SBUF
• SCON SFR được sử dụng để điều khiển hoạt động nối tiếp