thiết kế hệ thống phần mềm cho C AT90S8535

Môc lôc

Môc lôc....................................................................................................1

Lêi nãi ®Çu...............................................................................................3

Ch¬ng i.....................................................................................................4

NhiÖm vô vµ ph¬ng híng thùc hiÖn..................................................... 4

1.1. NhiÖm vô cña ®å ¸n.....................................................................4

1.2. Ph©n tÝch nhiÖm vô.......................................................................4

1.3. Ph¬ng híng thùc hiÖn..................................................................5

1.3.1. Lùa chän thiÕt bÞ....................................................................5

1.3.2. Ph¬ng híng thiÕt kÕ...............................................................6

Ch¬ng 2....................................................................................................8

Lùa chän linh kiÖn thiÕt kÕ.................................................................. 8

vµ mét sè lý thuyÕt vÒ chuyÓn ®æi A/D ............................................ 8

2.1. Lùa chän linh kiÖn thiÕt kÕ...........................................................8

2.1.1. Giíi thiÖu vi m¹ch ®iÒu khiÓn AT90S8535...........................8

2.1.1.1. CÊu tróc cña vi m¹ch AT90S8535......................................12

2.1.1.2. TËp thanh ghi ®a n¨ng cña µC AT90S8535......................13

2.1.1.3. Bé sè häc vµ Logic - ALU....................................................15

2.1.1.4. §Æc ®iÓm c¸c bé nhí trong cña µC AT90S8535................15

2.1.1.5. C¸c chÕ ®é ®Þa chØ cña µC AT90S8535..............................17

2.1.1.6. Thêi gian truy cËp bé nhí vµ thêi gian thùc hiÖn lÖnh.....20

2.1.1.7. Kh«ng gian bé nhí I/O........................................................21

2.1.1.8. Ng¾t vµ xö lý ng¾t trong µC AT90S8535...........................26

2.1.1.9. C¸c chÕ ®é nghØ cña µC AT90S8535 .................................34

2.1.1.10. C¸c m¹ch ®iÒu khiÓn trong µC AT90S8535.....................36

2.1.2. Module LCD (20x4 characters)...........................................85

2.1.3. IC Max232.............................................................................92

2.1.3.1. Giíi thiÖu chuÈn RS232......................................................92

2.1.3.2. IC Max232............................................................................94

2.1.4. C¶m biÕn nhiÖt LM335........................................................95

2.2. Mét sè lý thuyÕt vÒ chuyÓn ®æi A/D.........................................96

2.2.1. Kh¸i niÖm chung..................................................................96

2.2.2. Mét sè ph¬ng ph¸p chuyÓn ®æi AD.................................97

2.2.2.1. Ph¬ng ph¸p chuyÓn ®æi song song.....................................97

2.2.2.2. Ph¬ng ph¸p xÊp xØ liªn tiÕp. .............................................98

2.2.2.3. Ph¬ng ph¸p tÝch ph©n hai sên dèc......................................99

Trang 1

Ch¬ng 3................................................................................................101

ThiÕt kÕ hÖ thèng phÇn cøng.......................................................... 101

3.1. S¬ ®å cÊu tróc phÇn cøng cña hÖ thèng...............................101

3.2. S¬ ®å ghÐp nèi µC víi module LCD.......................................101

3.3. S¬ ®å ghÐp nèi µC víi module KeyPad.................................102

3.4. S¬ ®å ghÐp nèi µC víi c¶m biÕn nhiÖt LM335......................103

3.4. S¬ ®å ghÐp nèi µC víi IC Max232..........................................104

3.5. S¬ ®å kÕt nèi nguån nu«i cho vi m¹ch ®iÒu khiÓn...............104

Ch¬ng 4................................................................................................106

thiÕt kÕ hÖ thèng phÇn mÒm cho µC AT90S8535............................... 106

4.1. BiÓu ®å chøc n¨ng vµ lu ®å tæng thÓ cña ch¬ng tr×nh ®iÒu

khiÓn µC............................................................................................106

4.2. Lu ®å thuËt to¸n cña c¸c chøc n¨ng chÝnh..........................109

4.2.1. Chøc n¨ng giao tiÕp víi LCD controller.........................109

4.2.2. Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn vµ hiÓn thÞ kÕt qu¶ ADC...........111

4.2.3. Chøc n¨ng giao tiÕp víi KeyPad.....................................114

4.2.4. Chøc n¨ng truyÒn nhËn d÷ liÖu nèi tiÕp víi PC.............119

Ch¬ng 5 ...............................................................................................121

ThiÕt kÕ hÖ thèng phÇn mÒm trªn PC............................................... 121

5.1. Môc ®Ých cña phÇn mÒm trªn PC..........................................121

5.2. Mét sè chøc n¨ng chÝnh cña ch¬ng tr×nh..............................122

5.3. NhËn xÐt vµ ®¸nh gi¸...............................................................123

KÕt luËn ................................................................................................125

Phô lôc..................................................................................................126

Ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn µC AT90S8535............................................... 126

Trang 2

Lêi nãi ®Çu

Ngµy nµy, viÖc øng dông m¸y tÝnh vµo c¸c kü thuËt ®o lêng vµ ®iÒu khiÓn

kh«ng cßn míi v× khi c¸c thiÕt bÞ, hÖ thèng ®o lêng vµ ®iÒu khiÓn ®îc ghÐp nèi

víi m¸y tÝnh sÏ cã thêi gian thu thËp vµ xö lý d÷ liÖu ng¾n trong khi møc ®é

chÝnh x¸c vÉn ®îc ®¶m b¶o, nhng ®iÒu ®¸ng quan t©m h¬n c¶ lµ kh¶ n¨ng tù

®éng ho¸ trong viÖc thu thËp vµ xö lý d÷ liÖu. ChÝnh v× ®iÒu nµy lµm cho m¸y

tÝnh ®îc øng dông trong hÇu hÕt vµo c¸c lÜnh vùc trong cuéc sèng hµng ngµy

®Æc biÖt lµ trong lÜnh vùc c«ng nghiÖp.

Mét bíc tiÕn quan träng trong kü thuËt vi xö lý lµ sù ra ®êi cña c¸c bé vi

xö lý kü thuËt sè. §©y lµ mét vi m¹ch ®iÖn tö cã mËt ®é tÝch hîp cao bao gåm

rÊt nhiÒu c¸c m¹ch sè cã kh¶ n¨ng nhËn, xö lý vµ xuÊt d÷ liÖu. §Æc biÖt lµ

qu¸ tr×nh xö lý d÷ liÖu ®îc thùc hiÖn theo mét ch¬ng tr×nh lµ mét tËp hîp c¸c

lÖnh tõ bªn ngoµi mµ ngêi sö dông cã thÓ thay ®æi dÔ dµng tïy thuéc vµo tõng

øng dông. Do ®ã mét bé vi xö lý cã thÓ thùc hiÖn ®îc rÊt nhiÒu c¸c yªu cÇu

®iÒu khiÓn kh¸c nhau tuú thuéc vµo nhu cÇu sö dông.

Sù ra ®êi cña kü thuËt vi xö lý lµ sù kÕt hîp gi÷a kü thuËt phÇn cøng vµ

phÇn mÒm ®· lµm cho ho¹t ®éng cña c¸c m¹ch ®iÖn tö trë nªn mÒm dÎo h¬n

víi nh÷ng phÇn mÒm rÊt linh ho¹t mµ ngêi sö dông cã thÓ söa ch÷a, thay ®æi

hoÆc bæ sung lµm cho øng dông ngµy cµng trë nªn hoµn thiÖn mµ kh«ng cÇn

ph¶i thiÕt kÕ l¹i toµn bé øng dông.

Trong ®å ¸n nµy, em sö dông vi m¹ch ®iÒu khiÓn AT90S8535 cña h·ng

Atmel ®Ó thiÕt kÕ mét m¹ch ®o nhiÖt ®é ®¬n gi¶n. §©y lµ mét bé vi xö lý 8 bit

n¨ng lîng thÊp (theo kiÓu chÝp CMOS) trªn c¬ së cÊu tróc RICS cña h·ng

Atmel, tèc ®é xö lý d÷ liÖu cña IC AT90S8535 rÊt cao (xÊp xØ 8 MISP t¹i tÇn

sè 8MHz) cho phÐp hÖ thèng cã thÓ ®îc thiÕt kÕ tèi u lµm t¨ng tèc ®é xö lý.

Do ®ã, nã cung cÊp kh¶ n¨ng linh ho¹t rÊt cao trong c¸c øng dông nhóng. V×

vËy, viÖc t×m hiÓu cÊu tróc vµ ®Æc tÝnh cña vi m¹ch ®iÒu khiÓn AT90S8535 cã

thÓ gióp chóng ta sö dông vi m¹ch ®iÒu khiÓn nµy cho c¸c øng dông cÇn thiÕt.

Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy Bïi Quèc Anh ®· tËn t×nh híng dÉn ®Ó

em hoµn thµnh ®å ¸n nµy. Em còng xin ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c anh ë trung

t©m NET.JSC ®· gióp ®ì em trong suèt thêi gian thùc hiÖn ®å ¸n. Tuy nhiªn,

do tr×nh ®é cßn nhiÒu h¹n chÕ nªn ®å ¸n kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng thiÕu

sãt, v× vËy em rÊt mong ®îc sù chØ b¶o cña c¸c thÇy c« còng nh cña nh÷ng ng￾êi ®i tríc trong lÜnh vùc nµy ®Ó ®å ¸n cña em hoµn thiÖn h¬n qua ®ã em cã

thÓ x©y dùng ®îc nh÷ng øng dông trong thùc tÕ.

Trang 3

Ch¬ng i

NhiÖm vô vµ ph¬ng híng thùc hiÖn

1.1. NhiÖm vô cña ®å ¸n.

Tõ môc ®Ých tæng qu¸t cña ®Ò tµi lµ thiÕt kÕ vµ x©y dùng mét hÖ thèng

®o nhiÖt ®é ®¬n gi¶n, cã thÓ ph©n t¸ch ra thµnh c¸c nhiÖm vô chÝnh cÇn

thùc hiÖn nh sau:

 ThiÕt kÕ vµ x©y dùng hÖ thèng ghÐp nèi vi ®iÒu khiÓn (µC)

AT90S8535 víi module LCD (4x20 character), keypad (16 keys), c¶m

biÕn nhiÖt LM335. Ngoµi ra hÖ thèng cßn ph¶i cã kh¶ n¨ng giao tiÕp víi

m¸y tÝnh (PC) qua cæng RS 232.

H×nh 1.1 : S¬ ®å tæng thÓ cña hÖ thèng cÇn thiÕt kÕ



ThiÕt kÕ vµ x©y dùng phÇn

mÒm ®iÒu khiÓn µC ®Ó thu thËp d÷ liÖu tõ c¶m biÕn nhiÖt nhiÖt LM335, tõ

keypad hoÆc tõ PC. Xö lý d÷ liÖu nhËn ®îc ®Ó hiÓn thÞ trªn LCD hoÆc

truyÒn sang PC.

 X©y dùng phÇn mÒm trªn PC ®Ó cã thÓ giao tiÕp ®îc víi µC qua cæng

RS 232

1.2. Ph©n tÝch nhiÖm vô.

§Ó cã thÓ thiÕt kÕ vµ x©y dùng ®îc hÖ thèng nh trªn cÇn ph¶i thùc hiÖn

c¸c bíc sau :

 Nghiªn cøu vµ t×m hiÓu bé vi xö lý AT90S8535.

 T×m hiÓu sù ho¹t ®éng cña module LCD vµ c¶m biÕn nhiÖt LM 335.

 T×m hiÓu sù ho¹t ®éng vµ ph¬ng ph¸p m· ho¸ keypad ®Ó cã thÓ ghÐp

nèi víi µC.

 T×m hiÓu ph¬ng ph¸p truyÒn th«ng sö dông chuÈn RS 232.

 ThiÕt kÕ s¬ ®å m¹ch nèi ghÐp gi÷a µC víi LCD, keypad, IC LM335

vµ gi÷a µC víi m¸y tÝnh th«ng qua cæng RS 232.

Trang 4

LCD display

KeyPad

16

L335

µC +

I/O port

PC

RS 232

 LËp tr×nh phÇn mÒm n¹p cho µC ®Ó thùc hiÖn c¸c kÕt nèi trªn.

 ViÕt phÇn mÒm trªn PC ®Ó giao tiÕp víi µC qua cæng RS 232.

 L¾p gi¸p m¹ch ®· thiÕt kÕ, ch¹y kiÓm thö vµ ®¸nh gi¸ kÕt qu¶.

 ViÕt b¸o c¸o tèt nghiÖp.

1.3. Ph¬ng híng thùc hiÖn.

1.3.1. Lùa chän thiÕt bÞ.

a) Lùa chän vi ®iÒu khiÓn :

Trong thùc tÕ cã rÊt nhiÒu c¸c hä vi xö lý kh¸c nhau cã thÓ sö dông ®îc

trong øng dông nµy nh hä vi ®iÒu khiÓn 8051 cña Intel, 68hC11 cña Motorola

hay hä vi ®iÒu khiÓn 8515 cña ATMEL... Tuy nhiªn, trong ®å ¸n sö dông bé vi

xö lý AT90S8535 cña ATMEL, do ®©y lµ mét s¶n phÈm míi cña h·ng ATMEL

nªn viÖc t×m hiÓu nã sÏ ®em l¹i rÊt nhiÒu lîi Ých trong viÖc thiÕt kÕ c¸c øng

dông ®o lêng vµ ®iÒu khiÓn. VÒ mÆt cÊu t¹o nã còng t¬ng tù nh bé vi xö lý

AT90S8515 ®· cã tõ kh¸ l©u víi 4 cæng I/O lËp tr×nh ®îc. Nhng vÒ mÆt c«ng

dông th× bé vi xö lý AT90S8535 ®îc tÝch hîp nhiÒu chøc n¨ng h¬n so víi bé vi

xö lý AT90S8515, ®Æc biÖt trªn µC AT90S8535 ®îc tÝch hîp mét bé ADC cho

phÐp mçi ch©n cña port A ®îc sö dông lµ ®Çu vµo cho bé ADC, lµm cho viÖc sö

dông µC AT90S8535 trong c¸c øng dông linh ho¹t h¬n rÊt nhiÒu so víi µC

AT90S8515 ®ang ®îc sö dông réng r·i t¹i ViÖt Nam.

b) ThiÕt bÞ hiÓn thÞ d÷ liÖu :

§èi víi c¸c lo¹i d÷ liÖu ®îc hiÓn thÞ díi d¹ng sè th× gi¶i ph¸p tèi u lµ sö

dông c¸c LED 7 thanh do lo¹i thiÕt bÞ hiÓn thÞ nµy cã gi¸ thµnh t¬ng ®èi rÎ. Tuy

nhiªn, do øng dông kh«ng chØ hiÓn thÞ ch÷ sè (gi¸ trÞ nhiÖt ®é) mµ cßn ph¶i

hiÓn thÞ c¶ c¸c ký tù trong b¶ng ch÷ c¸i, do ®ã lùa chän thiÕt bÞ hiÓn thÞ LCD v×

lo¹i thiÕt bÞ hiÓn thÞ nµy cã kh¶ n¨ng hiÓn thÞ c¶ ch÷ c¸i vµ ch÷ sè mét c¸ch râ

nÐt. MÆc dï so víi c¸c lo¹i ®Ìn LED th× LCD cã gi¸ thµnh cao h¬n, nhng bï l¹i

thiÕt bÞ hiÓn thÞ LCD cã nhiÒu ®Æc tÝnh u viÖt h¬n h¼n so víi c¸c lo¹i ®Ìn LED.

§Æc biÖt, thiÕt bÞ LCD cung cÊp kh¶ n¨ng hiÓn thÞ d÷ liÖu v« cïng linh ho¹t do

ta cã thÓ ®iÒu khiÓn xuÊt d÷ liÖu mét c¸ch trùc tiÕp th«ng qua tËp lÖnh ®iÒu

khiÓn cña vi m¹ch ®iÒu khiÓn vµ bé m· ký tù s½n cã trong CGRAM cña LCD.

Mét ®iÒu cÇn quan t©m kh¸c lµ thiÕt bÞ LCD tiªu tèn rÊt Ýt n¨ng lîng.

Trªn thÞ trêng hiÖn nay cã kh¸ nhiÒu module LCD cña c¸c h·ng kh¸c nhau

nh Samsung, Hitachi, Motorola... víi nhiÒu lo¹i kÝch thíc. Trong ®å ¸n sö dông

module LCD cã kÝch thíc 4x20 characters víi 16 ch©n ghÐp nèi. Kh«ng nhÊt

thiÕt ph¶i chän h·ng cung cÊp v× c¸c module LCD ®Òu ®îc x©y dùng theo cïng

mét tiªu chuÈn, do ®ã c¸ch thøc ®iÒu khiÓn vµ ghÐp nèi c¸c module LCD th«ng

dông hiÖn nay còng t¬ng tù nhau.

c) ThiÕt bÞ vµo d÷ liÖu vµ ®iÒu khiÓn (Keypad) :

Trang 5

§Ó ngêi sö dông cã thÓ giao tiÕp ®îc víi hÖ thèng, cÇn ph¶i ghÐp nèi µC

víi mét module keypad. Do øng dông cã thÓ lµm viÖc víi c¶ ch÷ c¸i vµ ch÷ sè

nªn ta sö dông keypad lo¹i 16 keys, trong ®ã mçi mét phÝm ®îc thiÕt kÕ nh mét

c«ng t¾c ®Ó cã thÓ nhËp ®îc d÷ liÖu cã d¹ng nh sau :

 10 ch÷ sè trong hÖ thËp ph©n tõ 0..9.

 26 ch÷ c¸i la tinh tõ A..Z.

 C¸c phÝm ®iÒu khiÓn bao gåm : Send, Bspace, , , /, Clear.

Do sè ký tù cã thÓ ®îc sö dông cïng víi c¸c phÝm chøc n¨ng lín h¬n rÊt

nhiÒu so víi tæng sè phÝm s½n cã trªn module keypad. V× vËy, b¾t buéc ph¶i sö

dông ph¬ng ph¸p Multikey, tøc lµ sö dông phÇn mÒm ®Ó mçi mét phÝm trªn

module keypad cã thÓ m· ho¸ ®îc kh«ng Ýt h¬n hai ký tù kh¸c nhau. B»ng c¸ch

nµy, víi keypad cã 16 phÝm ta cã thÓ m· ho¸ ®îc toµn bé b¶ng ch÷ c¸i vµ ch÷

sè ®ång thêi vÉn cã thÓ thùc hiÖn ®îc c¸c chøc n¨ng ®iÒu khiÓn nh tr×nh bÇy ë

trªn.

d) Giao tiÕp gi÷a µC vµ PC :

MÆc dï hÖ thèng ®îc thiÕt kÕ dùa trªn µC AT90S8535 ®· cã thÓ lµm viÖc

®éc lËp trong qua tr×nh thu thËp, xö lý vµ hiÓn thÞ d÷ liÖu tíi ngêi sö dông mµ

kh«ng cÇn cã sù trî gióp cña PC. Tuy nhiªn, trong hÇu hÕt c¸c øng dông ®Òu

cÇn ph¶i lu tr÷ l¹i d÷ liÖu mµ nÕu thùc hiÖn viÖc nµy dùa trªn µC AT90S8535

®ßi hái rÊt nhiÒu kü thuËt vµ chi phÝ. Trong khi ®ã, thao t¸c lu tr÷ d÷ liÖu trªn

PC l¹i rÊt ®¬n gi¶n, v× vËy gi¶i ph¸p tèi u nhÊt lµ sö dông PC ®Ó lµm nhiÖm vô

phøc t¹p nµy. VÊn ®Ò cßn l¹i chØ lµ thao t¸c truyÒn d÷ liÖu cÇn lu tr÷ tõ µC sang

PC, viÖc nµy ®îc thùc hiÖn kh¸ ®¬n gi¶n v× b¶n th©n µC AT90S8535 ®· ®îc tÝch

hîp mét bé UART ®Ó sö dông trong ho¹t ®éng truyÒn tin víi c¸c thiÕt bÞ ë xa.

Nh vËy, dùa vµo m¹ch UART cña µC ta cã thÓ thùc hiÖn truyÒn nhËn d÷ liÖu víi

PC theo chuÈn RS 232. Mét vÊn ®Ò cÇn quan t©m khi ghÐp nèi µC víi PC theo

chuÈn RS 232 lµ sù t¬ng quan vÒ mÆt ®iÖn ¸p tÝn hiÖu d¹ng TTL cña µC vµ ®iÖn

¸p tÝn hiÖu d¹ng RS 232 cña PC. §Ó thùc hiÖn viÖc chuyÓn ®æi tÝn hiÖu d¹ng

TTL sang d¹ng tÝn hiÖu RS 232 ta sö dông IC Max232, IC nµy cã nhiÖm vô t¹o

ra tÝn hiÖu ±10V

tõ møc ®iÖn ¸p TTL ®Ó t¹o sù t¬ng thÝch vÒ møc ®iÖn ¸p víi

chuÈn RS 232.

1.3.2. Ph¬ng híng thiÕt kÕ.

Tõ s¬ ®å tæng thÓ cña hÖ thèng nh trªn h×nh 1.1 vµ tõ viÖc lùa chän thiÕt bÞ

nh tr×nh bÇy ë trªn, hÖ thèng cÇn thiÕt kÕ cã thÓ ®îc thÓ hiÖn nh trong s¬ ®å

h×nh 1.2, trong ®ã :

 Khèi LCD display : Sö dông module LCD s½n cã trªn thÞ trêng ®îc

ghÐp nèi víi µC ®Ó hiÓn thÞ c¸c th«ng tin cÇn thiÕt cho ngêi sö dông.

 Khèi Keypad : §îc nèi ghÐp víi µC ®Ó ngêi sö dông cã thÓ nhËp d÷

liÖu hoÆc ®iÒu khiÓn sù ho¹t ®éng cña hÖ thèng. Module nµy ®îc thiÕt kÕ

díi d¹ng c¸c c«ng t¾c vµ sö dông trùc tiÕp c¸c ®Æc tÝnh cña c¸c cæng I/O

lËp tr×nh ®îc cña µC ®Ó thùc hiÖn mµ kh«ng cÇn nguån hç trî bªn ngoµi.

 Khèi LM 335 : Lµ mét IC c¶m biÕn nhiÖt lµm nhiÖm vô biÕn ®æi

nhiÖt ®é m«i trêng sang d¹ng ®iÖn ¸p ®Ó lµm ®Çu vµo cho bé ADC cña µC

lµm viÖc.

Trang 6

 Khèi Max 232 : Sö dông IC Max 232 ghÐp nèi trîc tiÕp víi µC lµm

nhiÖm vô trao ®æi th«ng tin gi÷a µC vµ PC theo chuÈn RS 232.

 Khèi nguån : Lµm nhiÖm vô biÕn nguån xoay chiÒu 220V sang nguån

mét chiÒu ±5

V

æn ®Þnh ®Ó cÊp nguån cho c¸c khèi kh¸c ho¹t ®éng.

H×nh 1.2 : S¬ ®å khèi thiÕt kÕ phÇn cøng

Trang 7

LCD display

Keypad

LM335

µC +

I/O port

Nguån

Max 232

Ch¬ng 2

Lùa chän linh kiÖn thiÕt kÕ

vµ mét sè lý thuyÕt vÒ chuyÓn ®æi A/D

2.1. Lùa chän linh kiÖn thiÕt kÕ.

2.1.1. Giíi thiÖu vi m¹ch ®iÒu khiÓn AT90S8535.

AT90S8535 lµ mét vi m¹ch ®iÒu khiÓn n¨ng lîng thÊp 8 bit (c«ng nghÖ

chÝp CMOS) trªn c¬ së cÊu tróc RICS cña h·ng ATMEL, nã thuéc hä vi ®iÒu

khiÓn AT90S/LS8535. B»ng c¸ch thùc hiÖn mçi lÖnh trong mét ®¬n chu kú,

AT90S8535 cã thÓ ®¹t tíi 1 MIPS cho mçi MHz cho phÐp hÖ thèng cã thÓ ®îc thiÕt

kÕ mét c¸ch tèi u nhÊt sù tiªu thô n¨ng lîng lµm t¨ng tèc ®é xö lý. VÒ mÆt cÊu t¹o

µC nµy còng t¬ng tù nh µC AT90S8515 víi 4 cæng I/O lËp tr×nh ®îc, tuy nhiªn vÒ

mÆt chøc n¨ng th× µC AT90S8535 ®îc tÝch hîp thªm nhiÒu tÝnh n¨ng míi mµ

µC AT90S8515 kh«ng cã. C¸c ®Æc trng chÝnh cña µC AT90S8535 ®îc tr×nh bÇy

díi ®©y :

• 8KB bé nhí ch¬ng tr×nh

• 512 byte EEPROM

• 512 byte SRAM

• 32 line (4 cæng) I/O lËp tr×nh ®îc

• 32 thanh ghi ®a n¨ng 8 bit

• 8 kªnh ®Çu vµo ADC riªng biÖt víi 10 bit kÕt qu¶

• 2 bé Timer/Counter 8 bit víi bé ®Õm ®éc lËp vµ chÕ ®é so s¸nh

• 1 bé Timer/Counter 16 bit víi bé ®Õm ®éc lËp vµ c¸c chÕ ®é PWM

• 1 bé UART lËp tr×nh trao ®æi th«ng tin nèi tiÕp

• 1 bé Watchdog Time lËp tr×nh ®îc víi bé t¹o giao ®éng trong

• 1 bé so s¸nh analog

• 1 cæng phèi ghÐp nèi tiÕp thiÕt bÞ ngo¹i vi SPI

• 3 chÕ ®é lµm viÖc lµ : Idle, Power-Save vµ Power-down

• Nguån cung cÊp tõ 4.0 - 6.0V

, tÇn sè lµm viÖc 0 - 8MHz.

Vi m¹ch ®iÒu khiÓn AT90S8535 ®îc chÕ t¹o theo c«ng nghÖ chÝp nhí cè

®Þnh víi mËt ®é cao. Bé nhí Flash ISP trªn chÝp cho phÐp bé nhí ch¬ng tr×nh cã

thÓ ®îc lËp tr×nh l¹i th«ng qua mét cæng SPI phèi ghÐp nèi tiÕp víi thiÕt bÞ

ngo¹i vi. Ngoµi ra, µC AT90SS8535 cßn hç trî cho viÖc lËp tr×nh th«ng qua c¸c

c«ng cô ph¸p triÓn hÖ thèng nh C, assemblers...

Trang 8

Vi ®iÒu khiÓn AT90S8535 cã 4 cÊu h×nh ch©n kh¸c nhau lµ : PDIP (Cã 40

ch©n), PLCC, TQFP, MLF (Cã 44 ch©n). S¬ ®å ch©n cña mçi lo¹i nh sau.

H×nh 2.1 : CÊu h×nh ch©n cña µC AT90S8535

Chøc n¨ng c¸c ch©n cña µC AT90S8535 nh sau :

 VCC : Ch©n cÊp nguån 5V

 GND : Ch©n nèi ®Êt

 RESET : Lµ ®Çu vµo reset. TÝn hiÖu reset ë bªn ngoµi sÏ t¹o ra bëi

møc thÊp cña trë kh¸ng trªn ch©n Reset. Xung reset dµi qu¸ 50ns sÏ t¹o ra

tÝn hiÖu reset. Xung ng¾n h¬n sÏ kh«ng ®¶m b¶o ph¸t sinh tÝn hiÖu reset.

 XTAL1 : Lµ mét ®Çu vµo cã t¸c dông ®¶o chiÒu bé khuÕch ®¹i t¹o dao

®éng vµ lµ ®Çu vµo cña m¹ch ®iÒu khiÓn ®ång hå bªn trong.

Trang 9

PDIP PLCC

TQFP MLF

 XTAL2 : Lµ ®Çu ra cña tÝn hiÖu ®¶o tõ bé khuÕch ®¹i t¹o dao ®éng

 AVCC : Lµ ch©n cung cÊp ®iÖn ¸p cho cæng A vµ bé chuyÓn ®æi

ADC, nÕu ADC kh«ng ®îc sö dông th× ch©n nµy ph¶i ®îc nèi víi nguån 5V

(ch©n VCC), nÕu ADC ®îc sö dông th× ch©n nµy ph¶i ®îc nèi tíi nguån 5V

qua bé läc th«ng thÊp.

 AREF : Lµ ®Çu vµo chuÈn cña tÝn hiÖu t¬ng tù cho bé chuyÓn ®æi

ADC. §Ó cho ADC ho¹t ®éng ®îc, nguån sö dông cho ch©n nµy ph¶i cã

ph¹m vÞ tõ 2V

®Õn AVCC.

 AGND : Ch©n nèi ®Êt cña tÝn hiÖu analog, nÕu bo m¹ch cã mét møc

nèi ®Êt riªng cña tÝn hiÖu analog, th× ch©n nµy ph¶i ®îc nèi tíi møc nèi ®Êt

nµy. NÕu kh«ng cã, ch©n nµy ®îc nèi tíi ch©n GND.

 Port A (PA7..PA0) : Lµ mét cæng vµo ra hai chiÒu 8 bit. C¸c ch©n cña

cæng cã thÓ cung cÊp c¸c trë kh¸ng trong cho phÐp chän tõng bit. §Öm ra

cña cæng A cã kh¶ n¨ng kÐo dßng lªn tíi 20mA vµ cã thÓ ®iÒu khiÓn trùc

tiÕp sù hiÓn thÞ LED. Khi c¸c ch©n PA0 ®Õn PA7 ®îc sö dông nh c¸c cæng

vµo vµ ë møc thÊp, chóng sÏ lµ ®Çu vµo hiÖn thêi nÕu c¸c ®iÖn trë trong ®-

îc kÝch ho¹t. Cæng A còng cã thÓ ®îc sö dông nh nh÷ng ®Çu vµo analog ®Ó

®a tÝn hiÖu tíi bé bé chuyÓn ®æi ADC. C¸c ch©n cña cæng A ë tr¹ng th¸i

kh«ng x¸c ®Þnh khi reset, ngay c¶ khi ®ång hå kh«ng ho¹t ®éng.

 Port B (PB7..BP0) : Lµ mét cæng vµo ra hai chiÒu 8 bit víi c¸c trë

kh¸ng trong. §Öm ra cña cæng B cã kh¶ n¨ng kÐo dßng lªn tíi 20mA. Khi

lµ ®Çu vµo, c¸c ch©n cña cæng B trong tr¹ng th¸i trë kh¸ng thÊp sÏ lµ ®Çu

vµo hiÖn thêi nÕu c¸c ®iÖn trë trong ®îc kÝch ho¹t. Cæng B lµ cæng cung

cÊp c¸c chøc n¨ng kh¸c nhau víi nh÷ng ®Æc tÝnh ®Æc biÖt cña µC

AT90S8535. C¸c ch©n cña cæng B ë tr¹ng th¸i kh«ng x¸c ®Þnh khi reset,

ngay c¶ khi ®ång kh«ng ho¹t ®éng.

 Port C (PC0..PC7) : Lµ mét cæng vµo ra hai chiÒu 8 bit víi c¸c trë

kh¸ng trong. §Öm ra cña cæng C cã kh¶ n¨ng kÐo dßng lªn tíi 20mA. Khi

lµ ®Çu vµo, c¸c ch©n cña cæng C trong tr¹ng th¸i trë kh¸ng thÊp sÏ lµ ®Çu

vµo hiÖn thêi nÕu c¸c ®iÖn trë ®îc kÝch ho¹t. Hai ch©n cña cæng C cã thÓ

®îc lùa chän ®Ó sö dông gièng nh bé t¹o dao ®éng cho bé Timer/Counter2.

C¸c ch©n cña cæng C ë tr¹ng th¸i kh«ng x¸c ®Þnh khi reset, ngay c¶ khi

®ång kh«ng ho¹t ®éng.

 Port D (PD0..PD7) : Lµ mét cæng vµo ra hai chiÒu 8 bit víi c¸c trë

kh¸ng trong. §Öm ra cña cæng C cã kh¶ n¨ng kÐo dßng lªn tíi 20mA.

Khi lµ ®Çu vµo, c¸c ch©n cña cæng D trong tr¹ng th¸i trë kh¸ng thÊp sÏ lµ

®Çu vµo hiÖn thêi nÕu c¸c ®iÖn trë ®îc kÝch ho¹t. Cæng D còng cung cÊp

nh÷ng chøc n¨ng cã ®Æc tÝnh ®Æc biÖt cña µC AT90S8535. C¸c ch©n cña

cæng D ë tr¹ng th¸i kh«ng x¸c ®Þnh khi reset, ngay c¶ khi ®ång kh«ng

ho¹t ®éng.

H×nh 2.2 : S¬ ®å khèi vi m¹ch ®iÒu khiÓn AT90S8535

Trang 10

Trang 11

2.1.1.1. CÊu tróc cña vi m¹ch AT90S8535.

Vi m¹ch ®iÒu khiÓn AT90S8535 cã nh÷ng ph¬ng thøc truy cËp nhanh tíi

t©p thanh ghi ®a n¨ng bao gåm 32 thanh ghi 8 bit víi thêi gian truy cËp trong

mét ®¬n chu kú ®ång hå. §iÒu nµy cã nghÜa trong mét ®¬n chu kú, mét thao t¸c

cña bé ALU ®îc thùc hiÖn sÏ lÊy hai to¸n h¹ng tõ hai thanh ghi trong tËp thanh

ghi, sau khi thao t¸c ®îc thùc hiÖn vµ kÕt qua tr¶ sÏ ®îc lu trë l¹i tËp thanh ghi

trong mét chu kú ®ång hå.

S¸u trong sè 32 thanh ghi ®a n¨ng nµy cã thÓ ®îc sö dông nh 3 thanh ghi

®Þa chØ gi¸n tiÕp 16 bit trá ®Õn kh«ng gian ®Þa chØ d÷ liÖu, lµm cho phÐp tÝnh ®Þa

chØ ®¹t ®îc hiÖu qu¶ cao. Mét trong 3 con trá ®Þa chØ nµy còng ®îc sö dông

gièng nh con trá ®Þa chØ tíi vïng nhí d÷ liÖu cè ®Þnh. C¸c thanh ghi ®Þa chØ nµy

lµ c¸c thanh ghi 16 bit X, Y, Z.

H×nh 2.3 : S¬ ®å khèi kiÕn tróc cña µC AT90S8535

Bé ALU cung cÊp c¸c chøc n¨ng tÝnh to¸n sè häc vµ logic gi÷a c¸c thanh

ghi hoÆc gi÷a mét h»ng sè vµ mét thanh ghi. Nh÷ng thao t¸c cña mét thanh ghi

®¬n còng ®îc thùc hiÖn trong bé ALU. Sù ho¹t ®éng cña ALU ®îc ph©n chia

lµm 3 lo¹i chÝnh lµ sè häc, logic vµ c¸c chøc n¨ng bit.

Trang 12

Ngoµi c¸c chøc n¨ng cña thanh ghi, c¸c chÕ ®é ®¸nh ®Þa chØ bé nhí th«ng

thêng còng cã thÓ ®îc sö dông trªn c¸c tËp c¸c thanh ghi. §iÒu nµy ®îc thùc

hiÖn qua viÖc tËp thanh ghi ®îc g¸n 32 ®Þa chØ thÊp nhÊt cña kh«ng gian ®Þa chØ

d÷ liÖu ($00..$1F), Cho phÐp chóng cã thÓ ®îc truy nhËp nh lµ lµ c¸c ®Þa chØ nhí

b×nh thêng.

Kh«ng gian vïng nhí I/O bao gåm 64 ®Þa chØ ($20..$5F) dµnh cho c¸c

chøc n¨ng ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ ngo¹i vi cña µC nh : C¸c thanh ghi ®iÒu khiÓn, bé

Timer/Couter, bé chuyÓn ®æi ADC vµ c¸c chøc n¨ng I/O kh¸c. Vïng nhí I/O

cã thÓ ®îc truy nhËp trùc tiÕp hoÆc gi¸n tiÕp th«ng qua tËp c¸c thanh ghi.

µC AT90S8535 sö dông kiÕn tróc Harvard - víi bé nhí vµ bus ®éc lËp cho

ch¬ng tr×nh vµ d÷ liÖu. Bé nhí ch¬ng tr×nh ®îc thùc hiÖn víi mét “pipeline” hai

tr¹ng th¸i. Trong khi mét lÖnh ®ang ®îc thùc hiÖn, lÖnh tiÕp theo ®îc n¹p tríc tõ

bé nhí ch¬ng tr×nh. C¸ch thøc nµy cho phÐp c¸c lÖnh liªn tiÕp ®îc thùc hiÖn

trong tõng ®¬n chu kú ®ång hå. Bé nhí ch¬ng tr×nh lµ bé nhí Flash cho phÐp

n¹p d÷ liÖu trong hÖ thèng.

Víi nh÷ng lÖnh nhÈy vµ lÖnh gäi, toµn bé kh«ng gian ®Þa chØ 4K ®îc truy

nhËp trùc tiÕp. HÇu hÕt c¸c lÖnh cña AVR ®Òu cã ®é dµi 16 bit. Mçi ®Þa chØ bé

nhí ch¬ng tr×nh bao gåm mét lÖnh 16 bit hoÆc 32 bit.

Mçi mét module ng¾t cã nh÷ng thanh ghi ®iÒu khiÓn trong kh«ng gian I/O

víi mét bit cho phÐp ng¾t chung ®îc ®Æt trong thanh ghi tr¹ng th¸i. Mçi ng¾t

kh¸c nhau cã mét vector ng¾t ®éc lËp trong b¶ng vector ng¾t ë t¹i vÞ trÝ b¾t ®Çu

cña bé nhí ch¬ng tr×nh. Mçi ng¾t kh¸c nhau ®Òu cã møc ®é u tiªn tu©n theo vÞ

trÝ vector ng¾t cña chóng. §Þa chØ cña vector ng¾t cµng thÊp, møc ®é u tiªn cµng

cao. Khi xÈy ra ng¾t, mét ch¬ng tr×nh con phô vô ng¾t ®îc gäi, ®Þa chØ trë vÒ PC

®îc ®Èy vµo ng¨n xÕp. Vïng nhí ng¨n xÕp ®îc cÊp ph¸t trong vïng nhí d÷ liÖu

cña SRAM vµ do ®ã, dung lîng cña ng¨n xÕp bÞ giíi h¹n bëi tæng dung lîng

cña SRAM vµ c¸ch sö dông th«ng thêng cña SRAM. TÊt c¶ c¸c ch¬ng tr×nh cña

ngêi sö dông ph¶i ®îc khëi ®Çu b»ng con trá ng¨n xÕp (SP) trong thñ tôc reset

(tríc khi c¸c ch¬ng tr×nh con hoÆc c¸c ng¾t ®îc thùc thi). Con trá stack sö dông

10 bit ®Ó truy nhËp ghi/®äc trong kh«ng gian I/O. 512 byte d÷ liÖu SRAM cã

thÓ ®îc truy cËp dÔ dµng bëi 5 chÕ ®é ®Þa chØ kh¸c nhau ®îc cung cÊp bëi µC

AT90S8535.

H×nh 2.4 : B¶n ®å bé nhí cña µC AT90S8535

2.1.1.2. TËp thanh ghi ®a n¨ng cña µC AT90S8535.

Trang 13

TÊt c¶ c¸c thanh ghi trong tËp thanh ghi cña µC AT90S8535 khi thùc mét

hiÖn lÖnh trong tËp lÖnh ®Òu cã thÓ ®îc truy cËp trùc tiÕp trong mét ®¬n chu kú

®ång hå. Ngo¹i trõ 5 lÖnh trùc tiÕp SBCI, SUBI, CPI, ANDI, ORI gi÷a mét h»ng

sè vµ mét thanh ghi vµ lÖnh LDI sö dông ®Ó n¹p tøc th× h»ng d÷ liÖu, nh÷ng

lÖnh nµy ph¶i sö dông c¸c thanh ghi cña nöa thø hai trong tËp thanh ghi (tõ

R16..R31). C¸c lÖnh cßn l¹i ®Òu cã thÓ sö dông bÊt kú thanh ghi nµo trong tËp

thanh ghi.

H×nh 2.5 : §Þa chØ 32 thanh ghi ®a n¨ng cña µC

Qua h×nh 2.5 cã thÓ thÊy, mçi thanh ghi ®Òu ®îc g¸n mét ®Þa chØ trong

kh«ng gian ®Þa chØ d÷ liÖu, chóng ®îc ®Æt trong 32 vÞ trÝ ®Çu tiªn cña kh«ng

gian d÷ liÖu sö dông. MÆc dï kh«ng ®îc thùc hiÖn mét c¸ch vËt lý nh trong

SRAM, viÖc tæ chøc bé nhí nµy cung cÊp sù linh ho¹t lín trong viÖc truy nhËp

tíi c¸c thanh ghi, nh c¸c thanh ghi X, Y, Z cã thÓ ®îc thiÕt lËp ®Ó trá tíi bÊt kú

thanh ghi nµo trong tËp thanh ghi.

C¸c thanh ghi tõ R26..R31 ®îc thªm vµo mét sè chøc n¨ng nh»m më réng

kh¶ n¨ng sö dông cña tËp thanh ghi. Nh÷ng thanh ghi nµy lµ nh÷ng con trá ®Þa

chØ ®îc sö dông trong chÕ ®é ®Þa chØ gi¸n tiÕp cña kh«ng gian d÷ liÖu. Ba thanh

ghi ®Þa chØ gi¸n tiÕp lµ X, Y, Z ®îc m« t¶ nh trong h×nh 2.6 :

H×nh 2.6 : M« t¶ c¸c thanh ghi ®Þa chØ gi¸n tiÕp X, Y, Z

Trong c¸c chÕ ®é ®Þa chØ kh¸c nhau, c¸c thanh ghi nµy cã chøc n¨ng ®iÒu

chØnh linh ho¹t ®èi víi tõng trêng hîp, tù ®éng t¨ng, gi¶m hoÆc kh«ng ®æi.

Trang 14