ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRẦN VĂN NAM (Chủ biên) TRƯƠNG VĂN HỢI – NGUYỄN THANH HÀ GIÁO TRÌNH VI XỬ LÝ Nghề: Điện tử công nghiệp Trình độ: Cao đẳng (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2018 LỜI NÓI ĐẦU Để cung cấp tài liệu học tập cho học sinh - sinh viên và tài liệu cho giáo viên khi giảng dạy, Khoa Điện tử Trường CĐN Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội đã chỉnh sửa, biên soạn cuốn giáo trình “VI XỬ LÝ” dành riêng cho học sinh - sinh viên nghề Điện tử công nghiệp. Đây là môn học kỹ thuật cơ sở trong chương trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp trình độ Cao đẳng. Nhóm biên soạn đã tham khảo các tài liệu: Giáo trình “Vi xử lý” của tác giả Trần Văn Trọng. Trường ĐHSPKT TP HCM, Giáo trình “Microprocessors and Interfacing” , Doulas V.
Hall và nhiều tài liệu khác. Mặc dù nhóm biên soạn đã có nhiều cố gắng nhưng không tránh được những thiếu sót. Rất mong đồng nghiệp và độc giả góp ý kiến để giáo trình hoàn thiện hơn Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 09 năm 2018 Chủ biên: Trần Văn Nam 1 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU. 1 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN.
3 Bài 1Tổng quan về các hệ vi xử lý. Chuyển đổi lẫn nhau giữa các hệ đếm. Các phép toán số học đối với số hệ nhị phân. Cấu trúc của hệ vi xử lý và máy vi tính.
29 Bài 2Các đơn vi vi xử lý trung tâm. Trung tâm vi xử lý P 8085:. Các trung tâm vi xử lý họ 80x86. Cấu trúc và tính năng của một số chíp vi xử lý hiện đại.
130 Bài 3Bộ nhớ trong của hệ vi xử lý. Bộ nhớ trong hệ vi xử lý. Tổ chức bộ nhớ cho hệ vi xử lý. 152 Bài 4Thiết bị vào ra của hệ vi xử lý.
Bàn phím HEX (keyboard). 171 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 178 2 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Vi xử lý Mã số của mô đun: MĐ 21 Thời gian của mô đun: 120 giờ. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun Vị trí của mô đun: Mô đun được bố trí dạy cuối chương trình sau khi học xong các môn học cơ bản như linh kiện điện tử, đo lường điện tử, kỹ thuật xung - số, điện tử công suất.
Tính chất của mô đun: Là mô đun bắt buộc. Ý nghĩa của mô đun: sau khi học xong mô đun Vi xử lý, người học phải biết lập trình một số ứng dụng từ đơn giản đến phức tạp và xử lý được các kết nối máy tính với thiết bị ngoại vi. Vai trò của mô đun: Giáo trình mô đun “Vi xử lý” nhằm cung cấp cho người học những kiến thức về lập trình và giao tiếp với máy tính bằng vi xử lý. Mục tiêu của mô đun + Về kiến thức: Trình bày được về hệ đếm và mã hóa trong máy tính, tương tác giữa máy tính và vi xử lý, các bộ vi xử lý intel đang được ứng dụng.
Giải thích được nguyên lý làm việc các hệ điều khiển ứng dụng vi xử lý. + Về kỹ năng: Lập trình hợp ngữ một số bài tập cơ bản một cách thành thạo. Xử lý được một số dạng kết nối máy tính với vi xử lý và các thiết bị ngoại vi. Phát triển được các hệ điều khiển trên cơ sở khối trung tâm là vi xử lý.
+ Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác và an toàn vệ sinh công nghiệp III. Nội dung mô đun 3 Thời gian Mã bài Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Thực Kiểm số thuyết Hành tra MĐ21-01 Tổng quan về các hệ vi xử lý 10 4 5 1 1. Các hệ đếm 2 1,2 0,8 Chuyển đổi lẫn nhau giữa các 2. Mã hóa thông tin 3 1 2 Các phép tính trong hệ đếm 4.
3 0,8 1,7 0,5 nhị phân Cấu trúc của hệ vi xử lý và 5. 1 0,5 0,5 máy vi tính MĐ21-02 Các đơn vi vi xử lý trung tâm 40 10 29 1 1. Trung tâm vi xử lýP 8085 15 4 11 Các trung tâm vi xử lý họ 2. 15 4 11 80x86 Cấu trúc và tính năng của một 3.
10 2 7 1 số chíp vi xử lý hiện đại MĐ21-03 Bộ nhớ trong của hệ vi xử lý 30 6 23 1 1. Bộ nhớ trong hệ vi xử lý 15 3 12 Tổ chức bộ nhớ cho hệ vi xử 2. 15 3 11 1 lý MĐ21-04 Thiết bị vào ra của hệ vi xử 40 10 28 2 1. Bàn phím HEX (keyboard) 8 2 6 Ghép nối bàn phím với hệ vi 2.
12 4 8 xử lý Mạch điều khiển và lập trình 3. 8 1,5 5,5 1 chỉ thị 7 thanh 4. Màn hình 12 2,5 8,5 1 Tổng cộng 120 30 85 5 4 Bài 1 Tổng quan về các hệ vi xử lý Mục tiêu - Trình bày được một số hệ đếm, và các mã thường dùng trong hệ vi xử lý. - Tính toán, chuyển đổi được các phép toán nhị phân.
- Trình bày được cách biểu diễn thông tin trong các hệ vi xử lý. - Rèn luyện tính tư duy, tác phong trong công nghiệp. Các hệ đếm Mục tiêu: Trình bày được một số hệ đếm, và các mã thường dùng trong hệ vi xử lý. Nguyên lý của việc viết số.
Một số được viết bằng cách đặt kề nhau các ký hiệu, được chọn trong một tập hợp xác định. Mỗi ký hiệu trong một số được gọi là số mã (số hạng, digital). Ví dụ: Trong hệ thống thập phân (cơ số 10) tập hợp này gồm 10 ký hiệu rất quen thuộc, đó là các con số từ 0 đến 9: S10= {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9} Khi một số gồm nhiều số mã được viết, giá trị của các số mã tùy thuộc vị trí của nó trong số đó. Giá trị này được gọi là trọng số của số mã.
Trong triển khai, số mũ của đa thức chỉ vị trí của một ký hiệu trong một số với quy ước vị trí của hàng đơn vị là 0, các vị trí liên tiếp về phía trái là 1, 2, 3,. Nếu có phần lẻ, vị trí đầu tiên sau dấu phẩy là -1, các vị trí liên tiếp về phía phải là -2, -3, .Ta thấy, số 9 đầu tiên (sau số 1) có trọng số là 900 trong khi số 9 thứ hai chỉ là 90. Với 2 ký hiệu giống nhau trong hệ 10, ký hiệu đứng trước có trọng số gấp 10 lần ký hiệu đứng ngay sau nó. Điều này hoàn toàn đúng cho các hệ khác.
Ví dụ, đối với hệ nhị phân ( cơ số 2) thì tỉ lệ này là 2. Có rất nhiều hệ thống số được sử dụng trong kỹ thuật số, các hệ đếm thông dụng nhất là: hệ thập phân (decimal number system), nhị phân (binary number system), thập lục phân (hexadecimal number system)…. Hệ thập phân (Decimal Number System) Đây là hệ đếm mà chúng ta sử dụng hàng ngày. Hệ đếm này sử dụng mười chữ số ‘0’.’9’để biểu diễn các số hệ 10.
Chữ số ‘0’ biểu diễn số 0, chữ số ‘1’ biểu 5 diễn số 1,… Khi đếm đến 10 thì hết số nên phải thêm 1 sang hàng bên trái để thành ‘10’ (mười) rồi lại tiếp tục đếm ‘11’, ‘12’, ‘13’,. Một số hệ 10 có giá trị bằng tổng giá trị của từng chữ số nhân với trọng số tương ứng của chữ số. Trọng số của chữ số thứ i là 10i. Khi làm việc với nhiều hệ đếm các số hệ 10 có thêm chữ D ở cuối để chỉ ra rằng đó là số hệ 10.
Tổng quát hóa cho hệ đếm cơ số a bất kỳ (a ≥ 2, a ∈ N): Sử dụng a chữ số để biểu diễn các số hệ a. Chữ số có giá trị nhỏ nhất là ‘0’, chữ số có giá trị lớn nhất tùy thuộc vào từng hệ đếm nhưng có giá trị là a-1. Giá trị (lượng) của một số hệ a bằng tổng giá trị của từng chữ số nhân với trọng số tương ứng của chữ số. Trọng số của chứ số thứ i là ai.
Ví dụ: Số 5346,72 biểu diễn như sau: 5346,72 = 5.10-2 Tuy nhiên, trong các mạch điện tử, việc lưu trữ và phân biệt 10 mức điện áp khác nhau rất khó khăn nhưng việc phân biệt hai mức điện áp thì lại dễ dàng. Do đó, người ta sử dụng hệ nhị phân để biểu diễn các giá trị trong hệ thống số. Trong số thập phân thì: Số tận cùng bên trái là số có giá trị lớn nhất MSD ( Most Significant Digit). Số tận cùng bên phải là số có giá trị nhỏ nhất LSD ( Least Significant Digit).
Hệ nhị phân (Binary Number System) Hệ nhị phân gồm có 2 chữ số: 0 và 1, ký số nhị phân gọi là bit (binary digit). Cơ số hệ nhị phân hay gọi là cơ số 2. Một số nhị phân (binary digit) thường được gọi là bit. Một chuỗi gồm 4 bit nhị phân gọi là nibble, chuỗi 8 bit gọi là byte, chuỗi 16 bit gọi là word và chuỗi 32 bit gọi là double word.
Bit tận cùng bên trái là bit có giá trị lớn nhất MSB ( Most Significant bit), bit tận cùng bên phải là bit có giá trị nhỏ nhất LSB ( Least Significant bit). Một số trong hệ nhị phân được biểu diễn theo số mũ của 2. Ta thường dùng chữ B cuối chuỗi bit để xác định đó là số nhị phân. 6 Các linh kiện điện tử cấu tạo nên máy tính chỉ có hai trạng thái: có điện và không có điện.
Hai trạng thái này có thể được biểu diễn bằng 1 và 0. Chính vì lý do này mà hệ đếm cơ số 2 là hệ đếm duy nhất được dùng trong máy tính. Trong kỹ thuật máy tính, mỗi chữ số nhị phân được gọi là một bit (viết tắt của từ tiếng anh binary digit). Một cụm 4 bit tạo thành một nible, cụm 8 bit tạo thành 1 byte, cụm 16 bit tạo thành 1 từ (word), cụm 32 bit tạo thành một từ kép (double word).
Bit đầu tiên bên trái trong các số nhị phân gọi là bit có trọng số lớn nhất (Most Significant Bit, MSB), còn bit tận cùng bên phải gọi là bit có trọng số nhỏ nhất (Least Significant Bit, LSB).01b biểu diễn giá trị số: 101110.01b = 1x25 + 0x24 + 1x23 +1x22 + 1x21 + 0 + 0x2-1 + 1x2-2 Ví dụ 2: cho 1 số nhị phân 1100,1102 được minh hoạ như hình vẽ: 23 22 21 20 2-1 2-2 2-3 1 1 0 0, 1 1 0 MSB dấu phẩy nhị phân LSB 1100,1102 = 1x 23 +1x22 + 0x21 + 0x20 + 1x2-1 + 1x2-2 + 0x2-3 Cách đếm số nhị phân: ta dùng một số nhị phân 4 bit .