Nội dung

Ch−¬ng I C¸c bé vi ®iÒu khiÓn 8051 1.1 c¸c bé vi ®iÒu khiÓn vμ c¸c bé xö lý nhóng. Trong môc nμy chóng ta bμn vÒ nhu cÇu ®èi víi c¸c bé vi ®iÒu khiÓn (V§K) vμ so s¸nh chóng víi c¸c bé vi xö lý cïng d¹ng chung nh− Pentium vμ c¸c bé vi xö lý × 86 kh¸c. Chóng ta cïng xem xÐt vai trß cña c¸c bé vi ®iÒu khiÓn trong thÞ tr−êng c¸c s¶n phÈm nhóng. Ngoμi ra, chóng ta cung cÊp mét sè tiªu chuÈn vÒ c¸ch lùa chän mét bé vi ®iÒu khiÓn nh− thÕ nμo. 1.1.1 Bé vi ®iÒu khiÓn so víi bé vi xö lý cïng dïng chung Sù kh¸c nhau gi÷a mét bé vi ®iÒu khiÓn vμ mét bé vi xö lý lμ g×? Bé vi xö lý ë ®©y lμ c¸c bé vi xö lý c«ng dung chung nh− hä Intell × 86 (8086, 80286, 80386, 80486 vμ Pentium) hoÆc hä Motorola 680 × 0(68000, 68010, 68020, 68030, 68040 v.v...). Nh÷ng bé VXL nμy kh«ng cã RAM, ROM vμ kh«ng cã c¸c cæng vμo ra trªn chÝp. Víi lý do ®ã mμ chóng ®−îc gäi chung lμ c¸c bé vi xö lý c«ng dông chung. Data bus CPU GeneralPurpose Microprocessor RA ROM I/O Port Timer CPU RAM ROM I/O Timer Serial COM Port Serial COM Port Address bus (a) General-Purpose Microcessor System (b) Microcontroller H×nh 1.1: HÖ thèng vi xö lý ®−îc so s¸nh víi hÖ thèng vi ®iÒu khiÓn. a) HÖ thèng vi xö lý c«ng dông chung b) HÖ thèng vi ®iÒu khiÓn Mét nhμ thiÕt kÕ hÖ thèng sö dông mét bé vi xö lý c«ng dông chung ch¼ng h¹n nh− Pentium hay 68040 ph¶i bæ xung thªm RAM , ROM, c¸c cæng vμo ra vμ c¸c bé ®Þnh thêi ngoμi ®Ó lμm cho chóng ho¹t ®éng ®−îc. MÆc dï viÖc bæ xung RAM, ROM vμ c¸c cæng vμo ra bªn ngoμi lμm cho hÖ thèng cång cÒnh vμ ®¾t h¬n, nh−ng chóng cã −u ®iÓm lμ linh ho¹t ch¼ng h¹n nh− ng−êi thiÕt kÕ cã thÓ quyÕt ®Þnh vÒ sè l−îng RAM, ROM vμ c¸c cæng vμo ra cÇn thiÕt phï hîp víi bμi to¸n trong tÇm tay cña m×nh. §iÒu nμy kh«ng thÓ cã ®−îc ®èi víi c¸c bé vi ®iÒu khiÓn. Mét bé vi ®iÒu khiÓn cã mét CPU (mét bé vi xö lý) cïng víi mét l−îng cè ®Þnh RAM, ROM, c¸c cæng vμo ra vμ mét bé ®Þnh thêi tÊt c¶ trªn cïng mét chÝp. Hay nãi c¸ch kh¸c lμ bé xö lý, RAM, ROM c¸c cæng vμo ra vμ bé ®Þnh thêi ®Òu ®−îc nhóng víi nhau trªn mét chÝp; do vËy ng−êi thiÕt kÕ kh«ng thÓ bæ xung thªm bé nhí ngoμi, cæng vμo ra hoÆc bé ®Þnh thêi cho nã. Sè l−îng cè ®Þnh cña RAM, ROM trªn chÝp vμ sè c¸c cæng vμo - ra trong c¸c bé vi ®iÒu khiÓn lμm cho chóng trë nªn lý t−ëng ®èi víi nhiÒu øng dông mμ trong ®ã gi¸ thμnh vμ kh«ng gian l¹i h¹n chÕ. Trong nhiÒu øng dông, vÝ dô mét ®iÒu khiÓn TV tõ xa th× kh«ng cÇn c«ng suÊt tÝnh to¸n cña bé vi sö lý 486 hoÆc thËm chÝ nh− 8086. Trong rÊt nhiÒu øng dông th× kh«ng gian nã chiÕm, c«ng suÊt nã tiªu tèn vμ gi¸ thμnh trªn mét ®¬n vÞ lμ nh÷ng c©n nh¾c nghiªm ngÆt h¬n nhiÒu so víi c«ng suÊt tÝnh to¸n. Nh÷ng øng dông th−êng yªu cÇu mét sè thao t¸c vμo - ra ®Ó ®äc c¸c tÝn hiÖu vμ t¾t - më nh÷ng bit nhÊt ®Þnh. V× lý do nμy mμ mét sè ng−êi gäi c¸c bé xö lý nμy lμ IBP ( Itty-Bitty-Processor ), (tham kh¶o cuèn Generating Big product opportunities Good things in small packages are do Rick Grehan viÕt trªn t¹p BYTE th¸ng 9.1994; WWW. Byte. Com ®Ó biÕt vÒ nh÷ng trao ®æi tuyÖt vêi vÒ c¸c bé vi ®iÒu khiÓn). §iÒu thó vÞ lμ mét sè nhμ s¶n xuÊt c¸c bé vi ®iÒu khiÓn ®· ®i xa h¬n lμ tÝch hîp c¶ mét bé chuyÓn ®æi ADC vμ c¸c ngo¹i vi kh¸c vμo trong bé vi ®iÒu khiÓn. B¶ng 1.1: Mét sè s¶n phÈm ®−îc nhóng sö dông c¸c bé vi ®iÒu khiÓn ThiÕt bÞ néi thÊt gia ®×nh V¨n phßng « t« §å ®iÖn trong nhμ §iÖn tho¹i M¸y tÝnh hμnh tr×nh M¸y ®μm tho¹i M¸y tÝnh §iÒu khiÓn ®éng c¬ M¸y ®iÖn tho¹i C¸c hÖ thèng an toμn Tói ®Öm khÝ C¸c hÖ thèng an toμn M¸y Fax ThiÕt bÞ ABS C¸c bé më cöa ga-ra xe Lß vi sãng §o l−êng M¸y tr¶ lêi M¸y sao chôp HÖ thèng b¶o mËt M¸y Fax M¸y in lazer §Ýòu khiÓn truyÒn tin M¸y tÝnh gia ®×nh M¸y in mμu Gi¶i trÝ M¸y nh¾n tin Tivi §iÒu hoμ nhiÖt ®é TruyÒn h×nh c¸p §iÖn tho¹i tæ ong VCR Më cöa kh«ng cÇn ch×a M¸y quy camera kho¸ §iÒu khiÓn tõ xa Trß ch¬i ®iÖn tö §iÖn tho¹i tæ ong C¸c nh¹c cô ®iÖn tö M¸y kh©u §iÒu khiÓn ¸nh s¸ng M¸y nh¾n tin M¸y ch¬i Pootball §å ch¬i C¸c dông cô tËp thÓ h×nh 1.1.2 C¸c bé V§K cho c¸c hÖ thèng nhóng. Trong tμi liÖu vÒ c¸c bé vi xö lý ta th−êng thÊy kh¸i niÖm hÖ thèng nhóng (Embeded system). C¸c bé vi xö lý vμ c¸c bé vi ®iÒu khiÓn ®−îc sö dông réng r·i trong c¸c s¶n phÈm hÖ thèng nhóng. Mét s¶n phÈm nhóng sö dông mét bé vi xö lý (hoÆc mét bé vi ®iÒu khiÓn ®Ó thùc hiÖn mét nhiÖm vô vμ chØ mét mμ th«i. Mét m¸y in lμ mét vÝ dô vÒ mét viÖc nhóng v× bé xö lý bªn trong nã chØ lμm mét viÖc ®ã lμ nhËn d÷ liÖu vμ in nã ra. §iÒu nμy kh¸c víi mét m¸y t×nh PC dùa trªn bé xö lý Pentium (hoÆc mét PC t−¬ng thÝch víi IBM × 86 bÊt kú). Mét PC cã thÓ ®−îc sö dông cho mét sè bÊt kú c¸c tr¹m dÞch vô in, bé ®Çu cuèi kiÓm kª nhμ b¨ng, m¸y ch¬i trß ch¬i ®iÖn tö, tr¹m dÞch vô m¹ng hoÆc tr¹m ®Çu cuèi m¹ng Internet. PhÇn mÒm cho c¸c øng dông kh¸c nhau cã thÓ ®−îc n¹p vμ ch¹y. TÊt nhiªn lμ lý do hiÓn nhiªn ®Ó mét PC thùc hiÖn hμng lo¹t c¸c c«ng viÖc lμ nã cã bé nhí RAM vμ mét hÖ ®iÒu hμnh n¹p phÇn mÒm øng dông th−êng ®−îc ®èt vμo trong ROM. Mét m¸y tÝnh PC × 86 chøa hoÆc ®−îc nèi tíi c¸c s¶n phÈm nhóng kh¸c nhau ch¼ng h¹n nh− bμn phÝm, m¸yin, Modem, bé ®iÒu khiÓn ®Üa, Card ©m thanh, bé ®iÒu khiÓn CD = ROM. Chuét v.v... Mét néi ngo¹i vi nμy cã mét bé vi ®iÒu khiÓn bªn trong nã ®Ó thùc hiÖn chØ mét c«ng viÖc, vÝ dô bªn trong mçi con chuét cã mét bé vi ®iÒu khiÓn ®Ó thùc thi c«ng viÖc t×m vÞ trÝ chuét vμ göi nã ®Õn PC B¶ng 1.1 liÖt kª mét sè s¶n phÈm nhóng. 4.1.3 C¸c øng dông nhóng cña PC × 86. MÆc dï c¸c bé vi ®iÒu khiÓn lμ sù lùa chän −a chuéng ®èi víi nhiÒu hÖ thèng nhóng nh−ng cã nhiÒu khi mét bé vi ®iÒu khiÓn kh«ng ®ñ cho c«ng viÖc. V× lý do ®ã mμ nh÷ng n¨m gÇn ®©y nhÝÒu nhμ s¶n xuÊt c¸c bé vi sö lý c«ng dông chung ch¼ng h¹n nh− Intel, Motorla, AMD (Advanced Micro Devices, Inc...). Vμ Cyric (mμ b©y giê lμ mét bé phËn cña National Senicon ductir, Inc) ®· h−íng tíi bé vi xö lý cho hiÖu suÊt cao cña thÞ tr−êng nhóng. Trong khi Intel, AMD vμ Cyrix ®Èy c¸c bé xö lý × 86 cña hä vμo cho c¶ thÞ tr−êng nhóng vμ thÞ tr−êng m¸y tÝnh PC ®Ó b¸n th× Motorola vÉn kiªn ®Þnh gi÷ hä vi xö lý 68000 l¹i chñ yÕu h−íng nã cho c¸c hÖ thèng nhóng hiÖu suÊt cao vμ b©y giê Apple kh«ng cßn dïng 680 × trong c¸c m¸y tÝnh Macintosh n÷a. Trong nh÷ng n¨m ®Çu thËp kû 90 cña thÕ kû 20 m¸y tÝnh Apple b¾t ®Çu sö dông c¸c bé vi xö lý Power PC (nh− 603, 604, 620 v.v...) thay cho 680 ×0 ®èi víi Macintosh. Bévi xö lý Power PC lμ kÕt qu¶ liªn doanh ®Çu t− cña IBM vμ Motorola vμ nã ®−îc h−íng cho thÞ tr−íng nhóng hiÖu suÊt cao còng nh− cho c¶ thÞ tr−êng m¸y tÝnh PC. CÇn ph¶i l−u ý r»ng khi mét c«ng ty h−íng mét bé vi xö lý c«ng dông chung cho thÞ tr−êng nhóng nã tèi −u ho¸ bé xö lý ®−îc sö dông cho c¸c hÖ thèng nhóng. V× lý do ®ã mμ c¸c bé vi xö lý nμy th−êng ®−îc gäi lμ c¸c bé xö lý nhóng hiÖu suÊt cao. Do vËy c¸c kh¸i niÖm c¸c bé vi ®iÒu khiÓn vμ bé xö lý nhóng th−êng ®−îc sö dông thay ®æi nhau. Mét trong nh÷ng nhu cÇu kh¾t khe nhÊt cña hÖ thèng nhóng lμ gi¶m c«ng suÊt tiªu thô vμ kh«ng gian. §iÒu nμy cã thÓ ®¹t ®−îc b»ng c¸ch tÝch hîp nhiÒu chøc n¨ng vμo trong chÝp CPU. TÊt c¶ mäi bé xö lý nhóng dùa trªn × 86 vμ 680 × 0 ®Òu cã c«ng suÊt tiªu thu thÊp ngoμi ra ®−îc bæ xung mét sè d¹ng cæng vμo - ra, cæng COM vμ bé nhí ROM trªn mét chÝp. Trong c¸c bé xö lý nhóng hiÖu suÊt cao cã xu h−íng tÝch hîp nhiÒu vμ nhiÒu chøc n¨ng h¬n n÷a trªn chÝp CPU vμ cho phÐp ng−êi thiÕt kÕ quyÕt ®Þnh nh÷ng ®Æc tÝnh nμo hä muèn sö dông. Xu h−íng nμy còng ®ang chiÕm lÜnh thiÕt kÕ hÖ thèng PC. B×nh th−êng khi thiÕt kÕ bo m¹ch chñ cña PC (Motherboard) ta cÇn mét CPU céng mét chÝp - set cã chøa c¸c cèng vμo - ra, mét bé ®iÒu khiÓn cache, mét bé nhí Flash ROM cã chøa BIOS vμ cuèi cïng lμ bé nhí cache thø cÊp. Nh÷ng thiÕt kÕ míi ®ang Comment [URG1]: khÈn tr−¬ng ®i vμo c«ng nghiÖp s¶n xuÊt hμng lo¹t. VÝ dô Cyrix ®· tuyªn bè r»ng hä ®ang lμm viÖc trªn mét chÝp cã chøa toμn bé mét m¸y tÝnh PC ngo¹i trõ DRAM. Hay nãi c¸ch kh¸c lμ chóng ta x¾p nh×n thÊy mét m¸y tÝnh PC trªn mét chÝp. HiÖn nay do chuÈn ho¸ MS - DOS vμ Windows nªn c¸c hÖ thèng nhóng ®ang sö dông c¸c m¸y t×nh PC × 86 . Trong nhiÒu tr−êng hîp viÖc sö dông c¸c m¸y tÝnh PC × 86 cho c¸c øng dông nhóng hiÖu suÊt cao lμ kh«ng tiÕt kiÖm tiÒn b¹c, nh−ng nã lμm rót ng¾n thêi gian ph¸t triÓn v× cã mét th− viÖn phÇn mÒm bao la ®· ®−îc viÕt cho nÒn DOS vμ Windows. Thùc tÕ lμ Windows lμ mét nÒn ®−îc sö dông réng r·i vμ dÔ hiÓu cã nghÜa lμ viÖc ph¸t triÓn mét s¶n phÈm nhóng dùa trªn Windows lμm gi¶m gi¸ thμnh vμ rót ng¾n thêi gian ph¸t triÓn ®¸ng kÓ. 1.1.4 Lùa chän mét bé vi ®iÒu khiÓn. Cã 4 bé vi ®iÒu khiÓn 8 bit chÝnh. §ã lμ 6811 cña Motorola, 8051 cña Intel z8 cña Xilog vμ Pic 16 × cña Microchip Technology. Mçi mét kiÓu lo¹i trªn ®©y ®Òu cã mét tËp lÖnh vμ thanh ghi riªng duy nhÊt, nÕu chóng ®Òu kh«ng t−¬ng thÝch lÉn nhau. Còng cã nh÷ng bé vi ®iÒu khiÓn 16 bit vμ 32 bit ®−îc s¶n xuÊt bëi c¸c h·ng s¶n xuÊt chÝp kh¸c nhau. Víi tÊt c¶ nh÷ng bé vi ®iÒu khiÓn kh¸c nhau nh− thÕ nμy th× lÊy g× lμm tiªu chuÈn lùa chän mμ c¸c nhμ thiÕt kÕ ph¶i c©n nh¾c? Cã ba tiªu chuÈn ®Ó lùa chän c¸c bé vi ®iÒu khiÓn lμ: 1) §¸p øng nhu cÇu tÝnh to¸n cña bμi to¸n mét c¸ch hiÖu qu¶ vÒ mÆt gi¸ thμnh vμ ®Çy ®ñ chøc n¨ng cã thÓ nh×n thÊy ®−îc (kh¶ dÜ). 2) Cã s½n c¸c c«ng cô ph¸t triÓn phÇn mÒm ch¼ng h¹n nh− c¸c tr×nh biªn dÞch, tr×nh hîp ng÷ vμ gì rèi. 3) Nguån c¸c bé vi ®iÒu khiÓn cã s½n nhiÒu vμ tin cËy. 1.1.5 C¸c tݪu chuÈn lùa chän mét bé vi ®iÒu khiÓn. 1. Tiªu chuÈn ®Çu tiªnvμ tr−íc hÕt tronglùa chän mét bé vi ®iÒu khiÓn lμ nã ph¶i ®¸p øng nhu cÇu bμi to¸n vÒ mét mÆt c«ng suÊt tÝnh to¸n vμ gi¸ thμnh hiÖu qu¶. Trong khi ph©n tÝch c¸c nhu cÇu cña mét dù ¸n dùa trªn bé vi ®iÒu khiÓn chóng ta tr−íc hÕt ph¶i biÕt lμ bé vi ®iÒu khiÓn nμo 8 bit, 16 bit hay 32 bit cã thÓ ®¸p øng tèt nhÊt nhu cÇu tÝnh to¸n cña bμi to¸n mé tc¸ch hiÖu qu¶ nhÊt? Nh÷ng tiªu chuÈn ®−îc ®−a ra ®Ó c©n nh¾c lμ: a) Tèc ®é: Tèc ®é lín nhÊt mμ bé vi ®iÒu khiÓn hç trî lμ bao nhiªu. b) KiÓu ®ãng vá: §ã lμ kÝÓu 40 ch©n DIP hay QFP hay lμ kiÓu ®ãng vá kh¸c (DIP ®ãng vá theo 2 hμng ch©n. QFP lμ ®ãng vá vu«ng dÑt)? §©y lμ ®iÒu quan träng ®èi víi yªu cÇu vÒ kh«ng gian, kiÓu l¾p r¸p vμ t¹o mÉu thö cho s¶n phÈm cuèi cïng. c) C«ng suÊt tiªu thô: §iÒu nμy ®Æc biÖt kh¾t khe ®èi víi nh÷ng s¶n phÈm dïng pin, ¾c quy. d) Dung l−îng bé nhí RAM vμ ROM trªn chÝp. e) Sè ch©n vμo - ra vμ bé ®Þnh thêi trªn chÝp f) Kh¶ n¨ng dÔ dμng n©ng cÊp cho hiÖu suÊt cao hoÆc gi¶m c«ng suÊt tiªu thô. g) Gi¸ thμnh cho mét ®¬n vÞ: §iÒu nμy quan träng quyÕt ®Þnh gi¸ thμnh cuèi cïng cña s¶n phÈm mμ mét bé vi ®iÒu khiÓn ®−îc sö dông. VÝ dô cã c¸c bé vi ®iÒu khiÓn gi¸ 50 cent trªn ®¬n vÞ khi ®−îc mua 100.000 bé mét lóc. 2) Tiªu chuÈn thø hai trong lùa chän mét bé vi ®iÒu khiÓn lμ kh¶ n¨ng ph¸t triÓn c¸c s¶n phÈm xung quanh nã dÔ dμng nh− thÕ nμo? C¸c c©u nh¾c chñ yÕu bao gåm kh¶ n¨ng cã s½n tr×nh l−îng ng÷, gì rèi, tr×nh biªn dÞch ng«n ng÷ C hiÖu qu¶ vÒ m· nguån, tr×nh m« pháng hç trî kü thuËt vμ kh¶ n¨ng sö dông trong nhμ vμ ngoμi m«i tr−êng. Trong nhiÒu tr−êng hîp sù hç trî nhμ cung cÊp thø ba (nghÜa lμ nhμ cung cÊp kh¸c kh«ng ph¶i lμ h·ng s¶n xuÊt chÝp) cho chÝp còng tèt nh−, nÕu kh«ng ®−îc tèt h¬n, sù hç trî tõ nhμ s¶n xuÊt chÝp. 3) Tiªu chuÈn thø ba trong lùa chän mét bé vi ®iÒu khiÓn lμ kh¶ n¨ng s½n sμng ®¸p øng vÒ sè l−îng trong hiÖn t¹i vμ t−¬ng lai. §èi víi mét sè nhμ thiÕt kÕ ®iÒu nμy thËm chÝ cßn quan trong h¬n c¶ hai tiªu chuÈn ®Çu tiªn. HiÖn nay, c¸c bé vi ®iÒu khiÓn 8 bit dÊu ®Çu, hä 8051 lμ cã sè l−¬ng lín nhÊt c¸c nhμ cung cÊp ®a d¹ng (nhiÒu nguån). Nhμ cung cÊp cã nghÜa lμ nhμ s¶n xuÊt bªn c¹nh nhμ s¸ng chÕ cña bé vi ®iÒu khiÓn. Trong tr−êng hîp 8051 th× nhμ s¸ng chÕ cña nã lμ Intel, nh−ng hiÖn nay cã rÊt nhiÒu h·ng s¶n xuÊt nã (còng nh− tr−íc kia ®· s¶n xuÊt). C¸c h·ng nμy bao gåm: Intel, Atmel, Philips/signe-tics, AMD, Siemens, Matra vμ Dallas, Semicndictior. B¶ng 1.2: §Þa chØ cña mét sè h·ng s¶n xuÊt c¸c thμnh viªn cña hä 8051. H·ng §Þa chØ Website Intel www.intel.com/design/mcs51 Antel www.atmel.com Plips/ Signetis www.semiconductors.philips.com Siemens www.sci.siemens.com Dallas Semiconductor www.dalsemi.com Còng nªn l−u ý r»ng Motorola, Zilog vμ Mierochip Technology ®· dμnh mét l−îng tμi nguyªn lín ®Ó ®¶m b¶o kh¶ n¨ng s½n sμng vÒ mét thêi gian vμ ph¹m vi réng cho c¸c s¶n phÈm cña hä tõ khi c¸c s¶n phÈm cña hä ®i vμo s¶n xuÊt æn ®Þnh, hoμn thiÖn vμ trë thμnh nguån chÝnh. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y hä còng ®· b¾t ®Çu b¸n tÕ bμo th− viÖn Asic cña bé vi ®iÒu khiÓn. 1.2 Tæng quan vÒ hä 8051. Trong môc nμy chóng ta xem xÐt mét sè thμnh viªn kh¸c nhau cña hä bé vi ®iÒu khiÓn 8051 vμ c¸c ®Æc ®iÓm bªn trong cña chóng. §ång thêi ta ®iÓm qua mét sè nhμ s¶n xuÊt kh¸c nhau vμ c¸c s¶n phÈm cña hä cã trªn thÞ tr−êng. 1.2.1 Tãm t¾t vÒ lÞch sö cña 8051. Vμo n¨m 1981. H·ng Intel giíi thiÖu mét sè bé vi ®iÒu khiÓn ®−îc gäi lμ 8051. Bé vi ®iÒu khiÓn nμy cã 128 byte RAM, 4K byte ROM trªn chÝp, hai bé ®Þnh thêi, mét cæng nèi tiÕp vμ 4 cæng (®Òu réng 8 bit) vμo ra tÊt c¶ ®−îc ®Æt trªn mét chÝp. Lóc Êy nã ®−îc coi lμ mét hÖ thèng trªn chÝp . 8051 lμ mét bé xö lý 8 bit cã nghÜa lμ CPU chØ cã thÓ lμm viÖc víi 8 bit d÷ liÖu t¹i mét thêi ®iÓm. D÷ liÖu lín h¬n 8 bit ®−îc chia ra thμnh c¸c d÷ liÖu 8 bit ®Ó cho xö lý. 8051 cã tÊt c¶ 4 cæng vμo - ra I/O mçi cæng réng 8 bit (xem h×nh 1.2). MÆc dï 8051 cã thÓ cã mét ROM trªn chÝp cùc ®¹i lμ 64 K byte, nh−ng c¸c nhμ s¶n xuÊt lóc ®ã ®· cho xuÊt x−ëng chØ víi 4K byte ROM trªn chÝp. §iÒu nμy sÏ ®−îc bμn chi tiÕt h¬n sau nμy. 8051 ®· trë nªn phæ biÕn sau khi Intel cho phÐp c¸c nhμ s¶n xuÊt kh¸c s¶n xuÊt vμ b¸n bÊt kú d¹ng biÕn thÕ nμo cña 8051 mμ hä thÝch víi ®iÒu kiÖn hä ph¶i ®Ó m· l¹i t−¬ng thÝch víi 8051. §iÒu nμy dÉn ®Õn sù ra ®êi nhiÒu phiªn b¶n cña 8051 víi c¸c tèc ®é kh¸c nhau vμ dung l−îng ROM trªn chÝp kh¸c nhau ®−îc b¸n bëi h¬n nöa c¸c nhμ s¶n xuÊt. §iÒu nμy quan träng lμ mÆc dï cã nhiÒu biÕn thÓ kh¸c nhau cña 8051 vÒ tèc ®é vμ dung l−¬ng nhí ROM trªn chÝp, nh−ng tÊt c¶ chóng ®Òu t−¬ng thÝch víi 8051 ban ®Çu vÒ c¸c lÖnh. §iÒu nμy cã nghÜa lμ nÕu ta viÕt ch−¬ng tr×nh cña m×nh cho mét phiªn b¶n nμo ®ã th× nã còng sÏ ch¹y víi mäi phiªn b¶n bÊt kú kh¸c mμ kh«ng ph©n biÖt nã tõ h·ng s¶n xuÊt nμo. B¶ng 1.3: C¸c ®Æc tÝnh cña 8051 ®Çu tiªn. §Æc tÝnh Sè l−îng ROM trªn chÝp 4K byte RAM 128 byte Bé ®Þnh thêi 2 C¸c ch©n vμo - ra 32 Cæng nèi tiÕp 1 Nguån ng¾t 6 1.2.2 Bé vÝ ®iÒu khiÓn 8051 Bé vi ®iÒu khiÓn 8051 lμ thμnh viªn ®Çu tiªn cña hä 8051. H·ng Intel ký hiÖu nã nh− lμ MCS51. B¶ng 3.1 tr×nh bμy c¸c ®Æc tÝnh cña 8051. EXTERNAL INTERRUPTS INTERRUPT CONTROL ON - CHIP RAM COUNTER INPUTS ETC TIMER 0 TIMER 1 CPU OSC BUS CONTROL 4 I/O PORTS SERIAL PORT H×nh 1.2: Bè trÝ bªn trong cña s¬ ®å khèi 8051. P0 P1 P2 P3 1.2.3 c¸c thμnh viªn kh¸c cña hä 8051 TXD RXD ADDRESS/DATA Cã hai bé vi ®iÒu khiÓn thμnh viªn kh¸c cña hä 8051 lμ 8052 vμ 8031. a- Bé vi ®iÒu khiÓn 8052: Bé vi ®iÒu khiÓn 8052 lμ mét thμnh viªn kh¸c cña hä 8051, 8052 cã tÊt c¶ c¸c ®Æc tÝnh chuÈn cña 8051 ngoμi ra nã cã thªm 128 byte RAM vμ mét bé ®Þnh thêi n÷a. Hay nãi c¸ch kh¸c lμ 8052 cã 256 byte RAM vμ 3 bé ®Þnh thêi. Nã còng cã 8K byte ROM. Trªn chÝp thay v× 4K byte nh− 8051. Xem b¶ng 1.4. B¶ng1.4: so s¸nh c¸c ®Æc tÝnh cña c¸c thμnh viªn hä 8051. §Æc tÝnh 8051 8052 8031 ROM trªn chÝp 4K byte 8K byte OK RAM 128 byte 256 byte 128 byte Bé ®Þnh thêi 2 3 2 Ch©n vμo - ra 32 32 32 Cæng nèi tiÕp 1 1 1 Nguån ng¾t 6 8 6 Nh− nh×n thÊy tõ b¶ng 1.4 th× 8051 lμ tËp con cña 8052. Do vËy tÊt c¶ mäi ch−¬ng tr×nh viÕt cho 8051 ®Òu ch¹y trªn 8052 nh−ng ®iÒu ng−îc l¹i lμ kh«ng ®óng. b- Bé vi ®iÒu khiÓn 8031: Mét thμnh viªn kh¸c n÷a cña 8051 lμ chÝp 8031. ChÝp nμy th−êng ®−îc coi nh− lμ 8051 kh«ng cã ROM trªn chÝp v× nã cã OK byte ROM trªn chÝp. §Ó sö dông chÝp nμy ta ph¶i bæ xung ROM ngoμi cho nã. ROM ngoμi ph¶i chøa ch−¬ng tr×nh mμ 8031 sÏ n¹p vμ thùc hiÖn. So víi 8051 mμ ch−¬ng tr×nh ®−îc chøa trong ROM trªn chÝp bÞ giíi h¹n bëi 4K byte, cßn ROM ngoμi chøa ch−¬ng trinh ®−îc g¾n vμo 8031 th× cã thÓ lín ®Õn 64K byte. Khi bæ xung cæng, nh− vËy chØ cßn l¹i 2 cæng ®Ó thao t¸c. §Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nμy ta cã thÓ bæ xung cæng vμo - ra cho 8031. Phèi phÐp 8031 víi bé nhí vμ cæng vμo - ra ch¼ng h¹n víi chÝp 8255 ®−îc tr×nh bμy ë ch−¬ng 14. Ngoμi ra cßn cã c¸c phiªn b¶n kh¸c nhau vÒ tèc ®é cña 8031 tõ c¸c h·ng s¶n xuÊt kh¸c nhau. 1.2.4. C¸c bé vi ®iÒu khiÓn 8051 tõ c¸c h·ng kh¸c nhau. MÆc dï 8051 lμ thμnh viªn phæi biÕn nhÊt cña hä 8051 nh−ng chóng ta sÏ thÊy nã trong kho linh kiÖn. §ã lμ do 8051 cã d−íi nhiÒu d¹ng kiÓu bé nhí kh¸c nhau nh− UV - PROM, Flash vμ NV - RAM mμ chóng ®Òu cã sè ®¨ng ký linh kiÖn kh¸c nhau. ViÖc bμn luËn vÒ c¸c kiÓu d¹ng bé nhí ROM kh¸c nhau sÏ ®−îc tr×nh bμy ë ch−¬ng 14. Phiªn b¶n UV-PROM cña 8051 lμ 8751. Phiªn b¶n Flash ROM ®−îc b¸n bëi nhiÒu h·ng kh¸c nhau ch¼ng h¹n cña Atmel corp víi tªn gäi lμ AT89C51 cßn phiªn b¶n NVRAM cña 8051 do Dalas Semi Conductor cung cÊp th× ®−îc gäi lμ DS5000. Ngoμi ra cßn cã phiªn b¶n OTP (kh¶ tr×nh mét lÇn) cña 8051 ®−îc s¶n xuÊt bëi rÊt nhiÒu h·ng. a- Bé vi ®iÒu khiÓn 8751: ChÝp 8751 chØ cã 4K byte bé nhí UV-EPROM trªn chÝp. §Ó sö dông chÝp nμy ®Ó ph¸t triÓn yªu cÇu truy cËp ®Õn mét bé ®èt PROM còng nh− bé xo¸ UV- EPROM ®Ó xo¸ néi dung cña bé nhí UV-EPROM bªn trong 8751 tr−íc khi ta cã thÓ lËp tr×nh l¹i nã. Do mét thùc tÕ lμ ROM trªn chÝp ®èi víi 8751 lμ UV-EPROM nªn cÇn ph¶i mÊt 20 phót ®Ó xo¸ 8751 tr−íc khi nã cã thÓ ®−îc lËp tr×nh trë l¹i. §iÒu nμy ®· dÉn ®Õn nhiÒu nhμ s¶n xuÊt giíi thiÖu c¸c phiªn b¶n Flash Rom vμ UV-RAM cña 8051. Ngoμi ra cßn cã nhiÒu phiªn b¶n víi c¸c tèc ®é kh¸c nhau cña 8751 tõ nhiÒu h·ng kh¸c nhau.