Giáo trình vi xử lý, nghề sửa chữa điện tử công nghiệp trình độ 3

BỘ LAO ĐỘNG – THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI

TỔNG CỤC DẠY NGHỀ

Dự án giáo dục kỹ thuật và dạy nghề (VTEP)

GIÁO TRÌNH

VI XỬ LÝ

Mả số : CIO 02 31 00

NGHỀ : SỬA CHỬA ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

Trình độ : 3

HÀ NỘI – 2004

2

Mã tài liệu :

Mã quốc tế ISBN :

Tuyên bố bản quyền

Tài liệu này thuộc loạI sách giáo trình

Cho nên các nguồn thông tin có thể được

phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng

cho các mục đích về đào tạo và tham khảo

MọI mục đích khác có ý đồ lệch lạc hoặc

sử dụng vớI mục đích kinh doanh thiếu

lành mạnh sẻ bị nghiêm cấm

Tổng cục dạy nghề sẻ làm mọI cách để

bảo vệ bản quyền của mình

Tổng cục dạy nghề cám ơn và hoan

nghênh các thông tin giúp cho việc tu sửa

và hoàn thiện tốt hơn tài liệu này

Địa chỉ liên hệ

Dự án giáo dục kỹ thuật và nghề nghiệp

Tiểu ban phát triển chương trình học liệu

3

LỜI TỰA

Tài liệu này là một trong các kết quả của dự án GDKT – DN được tài trợ bởi ngân

hàng phát triển Á châu cho các trường kỹ thuật trọng điễm toàn quốc trực thuộc tổng cục

dạy nghề.

Tài liệu được soạn là một giáo trình phục vụ cho đối tượng công nhân nghề sửa

chửa điện tử công nghiệp. Do đó, trình tự nội dung được sắp xếp từ dể đến khó nhằm

giúp người học tiếp thu một cách dể dàng. Đồng thời đi kèm với tài liệu còn có sổ tay

hướng dẩn dành riêng cho giáo viên trong đó đề nghị các bước thực hiện quá trình giãng

dạy một cách nhất quán từ đó tạo điều kiện cho giáo viên khai thác nội dung giá trình một

cách tốt nhất

Đội ngủ biên soạn là nhóm CDC của trường công nhân kỹ thuật cần thơ, nội dung

của tài liệu là sự kết hợp giữa yêu cầu đào tạo với tình hình công nghệ hiện tại trong thực

tế sản xuất và cũng được tham khảo theo tình hình giãng dạy tại các trường kỹ thuật

cũng như các cơ sở đào tạo nghề có liên quan.

Tài liệu này được thiết kế theo từng mô đun/ môn học thuộc hệ thống mô đun/ môn

học của một chương trình đào tạo hoàn chỉnh nghề sửa chửa thiết bị điện tử công

nghiệp ở cấp trình độ 3 và được dùng làm giáo trình cho học viên trong các khóa đào tạo,

cũng có thể được sử dụng cho đào tạo ngắn hạn hoặc cho các công nhân kỹ thuật, các

nhà quản lý và người sử dụng nhân lực tham khảo.

Đây là tài liệu thử nghiệm sẻ được hoàn chỉnh để trở thành chính thức trong hệ

thống dạy nghề.

Hà Nội, ngày tháng năm 2005

Giám đốc Dự án quốc gia

4

MỤC LỤC

LỜI TỰA.............................................................................................................................. 3

MỤC LỤC............................................................................................................................ 4

GIỚI THIỆU VỀ MÔ ĐUN ................................................................................................... 6

Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun........................................................................................... 6

Mục tiêu của môdun ........................................................................................................ 6

Mục tiêu thực hiện của mô đun ....................................................................................... 6

Nội dung chính của mô đun............................................................................................. 6

SƠ ĐỒ QUAN HỆ THEO TRÌNH TỰ HỌC NGHỀ ............................................................. 7

CÁC HÌNH THỨC HỌC TẬP CHÍNH TRONG MÔ ĐUN..................................................... 8

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔ ĐUN............................................................ 8

BÀI 1: CẤU TRÚC HỌ VI XỬ LÝ MCS-80/85 ..................................................................... 9

GIỚI THIỆU......................................................................................................................... 9

MỤC TIÊU THỰC HIỆN...................................................................................................... 9

NỘI DUNG CHÍNH.............................................................................................................. 9

1. GIỚI THIỆU CHUNG .................................................................................................... 10

1.1 Cấu trúc chung ........................................................................................................ 10

1.2 Đặc tính chung của vi xử lý ..................................................................................... 11

2. VI XỬ LÝ 8085A............................................................................................................ 13

2.1 Chức năng các chân ra ........................................................................................... 13

2.2 Mô tả nguyên lý hoạt động ...................................................................................... 17

BÀI 2: TẬP LỆNH 8085A................................................................................................... 23

GIỚI THIỆU....................................................................................................................... 23

MỤC TIÊU THỰC HIỆN.................................................................................................... 23

NỘI DUNG CHÍNH............................................................................................................ 23

1. GIỚI THIỆU................................................................................................................... 24

2. TẬP LỆNH.....................................................................................................................24

2.1 Nhóm lệnh truyền dữ liệu ....................................................................................... 24

2.2 Nhóm lệnh số học – logic ........................................................................................ 26

2.3 Nhóm lệnh so sánh.................................................................................................. 35

2.4 Nhóm lệnh nhảy....................................................................................................... 35

2.5 Nhóm lệnh về ngăn xếp........................................................................................... 37

2.6 Nhóm lệnh điều khiển.............................................................................................. 39

BÀI 3: GIAO TIẾP I/O........................................................................................................ 40

GIỚI THIỆU....................................................................................................................... 40

MỤC TIÊU THỰC HIỆN.................................................................................................... 40

NỘI DUNG CHÍNH............................................................................................................ 40

1. TỔNG QUAN................................................................................................................. 41

1.1 Thiết bị ngoại vi có không gian địa chỉ riêng............................................................ 41

1.2 Thiết bị ngoại vi dùng chung địa chỉ với bộ nhớ...................................................... 41

2. GIẢI MÃ ĐỊA CHỈ CHO THIẾT BỊ NGOẠI VI................................................................. 41

3. CÁC MẠCH CỔNG ĐƠN GIẢN .................................................................................... 42

4. VI MẠCH GIAO TIẾP SONG SONG LẬP TRÌNH ĐƯƠC 8255A.................................. 43

4.1 Mô tả chức năng...................................................................................................... 44

4.2 Các chế độ hoạt động.............................................................................................. 47

4.3 Ứng dụng 82C55A................................................................................................... 56

5. VI MẠCH GIAO TIẾP NỐI TIẾP LẬP TRÌNH ĐƯỢC 8251A ........................................ 60

5.1 Đặc tính ................................................................................................................... 60

5.2 Mô tả chức năng...................................................................................................... 61

5.3 Hoạt động chi tiết..................................................................................................... 66

5.4 Ứng dụng 8251A ..................................................................................................... 73

5

BÀI 4: NGẮT VÀ CHƯƠNG TRÌNH PHỤC VỤ NGẮT ......................................................81

GIỚI THIỆU .......................................................................................................................81

MỤC TIÊU THỰC HIỆN ....................................................................................................81

NỘI DUNG CHÍNH ............................................................................................................81

1. TỔNG QUAN.................................................................................................................82

1.1 Nguyên lý vào/ra dử liệu theo phương pháp thăm dò .............................................82

1.2 Các phương pháp thông dụng.................................................................................82

2. TRAO ĐỔI DỬ LIỆU BẰNG NGẮT................................................................................84

2.1 Tổ chức ngắt............................................................................................................84

2.2 Quy trình xử lý yêu cầu ngắt....................................................................................86

3. VI MẠCH XỬ LÝ NGẮT 8259A .....................................................................................87

3.1 Tóm tắt đặc tính 8259A............................................................................................87

3.2 Sơ đồ khối................................................................................................................88

3.3 Mô tả chức năng ......................................................................................................89

3.4 Lập trình 8259A........................................................................................................94

TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................106

6

GIỚI THIỆU VỀ MÔ ĐUN

Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun

• Đây là một mô đun chuyên ngành được học vào năm thứ hai của trình

độ 3 sau khi học viên đã hoàn tất các mô đun hổ trợ trước đó như: Linh

kiện điện tử, mạch điện tử, kỹ thuật số.

• Trong các dây chuyền sản xuất, cung như các thiết bị tự động đơn lẻ

hiện nay việc ứng dụng vi xử lý trong các lỉnh vực này là rất phổ biến

nhằm tăng tính linh hoạt, độ chính xác cũng như độ ổn định của hệ

thống. Do đó, kiến thức về vi xử lý rất cần thiết cho công nhân ngành

sửa chửa thiết bị điện tử công nghiệp.

Mục tiêu của môdun

Sau khi hoàn tất mô-đun này, học viên có năng lực:

• Hiểu, giải thích được nguyên lý làm việc các hệ điều khiển ứng dụng vi

xử lý

• Cải tiến được chức năng của hệ vi xử lý theo yêu cầu

• Phảt triển được các hệ điều khiển trên cơ sở khối trung tâm là vi xử lý

Mục tiêu thực hiện của mô đun

• Vận hành, kiểm tra được các hệ điều khiển ứng dụng vi xử lý

• Sửa chửa được phần mềm và thay thế được linh kiện phần cứng

• Thi công, lắp ráp thiết bị theo sơ đồ có sẳn.

Nội dung chính của mô đun

Mô đun này bao gồm 4 bài học như sau :

1. Cấu trúc họ vi xử lý MCS-80/85

2. Tập lệnh 8085A

3. Giao tiếp I/O

4. Ngắt và chương trình phục vụ ngắt

7

SƠ ĐỒ QUAN HỆ THEO TRÌNH TỰ HỌC NGHỀ

ChÝnh trÞ

PH¸P LUËT

QuèC ßNG

THÓ CHÊT

TIN HäC

ANH V¡N

Atl®

Tổ chức sản

ChÕ t¹o

M¹CH §IÖN Tö

§O L

Ö

L kiÖn ®iÖn tö

§iÖn Kü ThuËt

Đ. tử công suất

Vi điều khiển 1, 2

Đkh l tr plc

Thực hành PLC

Xử lý lổi

profibus

§ÇU VμO ĐẦU RA

C¸c m«n häc chung

Hai m«®un bæ trî

VÏ §IÖN

§I£N C¥ B¶N

Mạch ĐT nâng

cao

Máy điện

Trang bị điện

K.T. Cãm biến

Vi mạch PLD

Kỹ thuật số

Kỹ thuật xung

Vi mạch tương tự

TKM điện-điện tử

Vi xử lý

Tính toán mạch

điện tử cơ bản

8

CÁC HÌNH THỨC HỌC TẬP CHÍNH TRONG MÔ ĐUN

Hình thức 1: Học lý thuyết trên lớp

- Tất cả các bài học từ 1 đến 4

- Giải các câu hỏi và bài tập phần lý thuyết

- Viết chương trinh điều khiển

- Phân tích chương trình có sẳn

Hình thức 2: Học thực hành trong xưởng

- Chạy thử các chương trình đả viết trên lớp

- Ráp mô hình thiết bị ngoại vi

- Ráp toàn bộ mạch điều khiển kết hợp mô hình thiết bị ngoại vi và kiểm tra hoạt

động

Hình thức 3: Tự nghiên cứu

- Tự đề ra yêu cầu và thực hiện

- Tham khảo các vấn đề liên quan trên sách báo, internet...

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔ ĐUN

Hiểu và thực hiện được các nội dung sau

- Phân tích được chương trình trên hệ thống thực.

- Phát triển được phần mềm theo yêu cầu

- Lắp ráp, vận hành và sửa chửa được hệ điều khiển dùng vi xử lý

Về thái độ

- Chuyên cần, sáng tạo

- Luôn kiểm tra kết quả bằng nhiều phương pháp khác nhau để tăng mức độ tin

cậy, chính xác.

9

BÀI 1

Tên bài: Cấu trúc họ vi xử lý MCS-80/85 Mã bài: CIO 02 31 01

GIỚI THIỆU

Bài học này tập trung giới thiệu về cấu trúc, đặc tính và nguyên lý hoạt động của

một bộ vi xử lý rất cơ bản của hãng INTEL đó là họ 8085, từ những kiến thức cơ sở đó

người học có thể tự nghiên cứu để hiểu các vi xử lý khác.

Bài học thuần túy lý thuyết chỉ cần nắm được những nội dung cần thiết nhất trong

thời gian học trên lớp.

MỤC TIÊU THỰC HIỆN

• Hiểu được cấu túc chung của vi xử lý, phân biệt vi xử lý dựa trên các đặc điễm

cơ bản

• Hiểu cấu trúc cụ thể của bộ vi xử lý 8085A

• Hiểu nguyên lý hoạt động các khối chức năng, giải thích được giản đồ thời gian

hệ thống của 8085A

NỘI DUNG CHÍNH

Nội dung bài học tập trung về các chủ đề chính như sau:

• Khái niệm cơ bản về vi xử lý: Các khối cấu tạo chính, các kiểu định địa chỉ dử

liệu

• Đặc tính và cấu tạo bộ vi xử lý 8085A.

• Sơ đồ chân và ý nghĩa các chân ra của 8085A.

• Cấu tạo hệ thống thanh ghi, ý nghĩa các bít trong thanh ghi cờ.

• Chế độ RESET, cách RESET tự động khi mở máy

• Đặc điễm các ngỏ vào ngắt.

• Phương pháp tạo xung đồng hồ hệ thống

• Tạo trạng thái wait cho mỗi chu kỳ máy

• Phân tích thời gian hệ thống, giản đồ thời gian hệ thống.

10

1. GIỚI THIỆU CHUNG

Vi xử lý là một vi mạch có mật độ tích hợp cao, trong đó gồm các mạch số có khả

năng nhận, xử lý và xuất dữ liệu: Đặc biệt là quá trình xử lý được điều khiển theo một

chương trình gồm tập hợp các lệnh mà người xử dụng có thể thay đổi một cách dể dàng.

Một vi xử lý có thể hiểu được từ một vài trăm cho đến hàng ngàn lệnh. Vì vậy, nó có khả

năng thực hiện được rất nhiều yêu cầu điều khiển khác nhau.

1.1 Cấu trúc chung

Cấu trúc của vi xử lý thường được biểu diển dưới dạng sơ đồ khối. Qua đó, người

xử dụng có thể thấy được các đặc điễm cần thiết để phục vụ cho việc lập trình. Về cơ

bản có thể xem vi xử lý gồm có ba khối chính:

Hình 1.1 Sơ đồ khối cấu tạo vi xử lý

Đơn vị số học -logic (arithmatic-logic unit)

Cơ sở của đơn vị số học-logic là một mạch cộng n bít, mạch cộng này còn được

mở rộng thêm để thực hiện các phép xử lý khác như: Tính số bù bậc 2, phép trừ, các

hàm logic...

Các thanh ghi (registers)

Thanh ghi giống như ô nhớ bên trong vi xử lý, điểm khác biệt ở chổ là thanh ghi

được phân biệt bằng tên thay vì bằng địa chỉ như ô nhớ. Thanh ghi dùng để chứa dữ liệu,

các kết quả trung gian của phép tính, số lượng thanh ghi ảnh hưỡng rất lớn đến tốc độ xử

lý vì số lần truy xuất bộ nhớ sẽ ít đi. Vì vây, các vi xử lý hiện đại thường có nhiều thanh

ghi.

Đơn vị điều khiển (control unit)

Là phần quan trọng nhất trong vi xử lý, mọi hoạt động của máy tính được phối hợp

một cách chặt chẻ bới các tín hiệu được tạo ra từ đơn vị điều khiển.

Máy tính thi hành tuần tự từng chỉ thị của chương trình cho đến khi có lệnh dừng

hoặc thao tác vòng lặp. Chương trình điều khiển được chứa trong bộ nhớ dưới dạng tổ

hợp các bít gọi là mã đối tượng (object code). Nhưng để dể viết chương trình một lệnh

điều khiển thường được viết dưới dạng gợi nhớ (mnemonic).

Ví dụ: Đối với vi xử lý 8085A, chỉ thị truyền dữ liệu từ thanh ghi B sang thanh ghi A

được viết như sau:

Address Register

Data Register

ALU

Instruction Decoder

Program Counter

Logic Control