Vi điều khiển 8051 là gì? Trong bài viết này, hãy cùng chúng tôi đi tìm hiểu về sự ra đời và quá trình phát triển của 8051 và tìm hiểu cơ bản về sơ đồ cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng thực tế.
Tìm hiểu về vi điều khiển 8051
Vi điều khiển 8051 được biết đến là một trong những sản phẩm của tập đoàn Intel được thiết kế vào năm 1981, nó được biết đến là một con vi điều khiển 8 bit, có bộ nhớ RAM 128 byte, bộ nhớ ROM là 4KB, 2 bộ định thời 16 bit.
8051 với 4 cổng I/O 8 bit song song, bộ xử lý trung tâm của 8 bit. Do đó muốn xử lý được các luồng dữ liệu lớn hơn thì cần phải chia dữ liệu thành các dữ liệu 8 bit.
Để hiểu hơn về con vi điều khiển 8051 này, hãy cùng chúng tôi quay ngược dòng lịch sử để hiểu thêm về nguồn gốc cũng như sự phát triển của nó. Bộ vi điều khiển 8051 được phát minh lần đầu tiên vào năm 1980 bởi tập đoàn khổng lồ Intel và dần nó được thể thế giới chấp nhận và càng cho thấy được tầm quan trọng.
Trước đó 8051 đã được Intel phát triển bằng công nghệ NMOS nhưng không đem lại hiệu quả, vì thế các nhà phát minh nghiên cứu để làm tăng hiệu suất làm việc thì Intel đã phát triển nó bằng cách áp dụng công nghệ CMOS với một phiên bản hoàn toàn mới ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu và hoạt động tối đa.
Phiên bản mới của vi điều khiển 8051 này có 2 đường bus và trong đó 1 Bus sẽ dành cho chương trình và Bus còn lại sẽ dành cho dữ liệu.
Vi điều khiển 8051 được biết đế là dòng vi điều khiển 8 bit được sử dụng trên toàn thế giới. Hệ thống CHIP được biết đến là từ đồng nghĩa với vi điều khiển 8051. Bộ xử lý CPU 8 bit có thể hoạt động rất nhanh chóng và hiệu quả nếu dữ liệu trong 1 thời điểm nằm trong khoảng 8 bit, nếu dữ liệu nhiều hơn thì nó sẽ được phân tách thành nhiều CPU khác nhau.
Sơ đồ chân của vi điều khiển 8051
Vi điều khiển 8051 gồm 40 chân với cấu hình chân chi tiết như sau:
- Vcc: Chân cấp nguồn với mức điện áp hoạt động là 5Vdc.
- GND: Chân mass 0V.
- RST: Chân reset, hoạt động chân ở mức cao. Nếu chân này được cấp mức điện áp cao thì vi điều khiển sẽ được đặt lại trạng thái ban đầu của chương trình. Nó sẽ xóa toàn bộ các giá trị của thanh ghi và đặt lại bộ đếm về 0.
- XTAL1 và XTAL2: 2 chân này được nối với thạch anh dao động ở bên ngoài. Bộ dao động được kết hợp với 2 tụ gốm với giá trị 30pF, 1 đầu sẽ được nối với thạch anh, đầu còn lại sẽ được nối mass. Tốc độ xử lý của 8051 sẽ phụ thuộc và tần số dao động của bộ dao động ngoài này.
- PSEN: là chân số 29, PSEN viết tắt với tên tiếng anh là Program store enable và nó được sử dụng để lập trình.
- EA ( External Access): Là chân lưu trữ chương trình, tất cả các họ vi điều khiển 8051 đều có bộ nhớ ROM để lưu trữ chương trình.
- Các cổng I/O gồm các cổng P0, P1, P2, P3 dùng để giao tiếp với các thiết bị bên ngoài.
Kiến trúc của vi điều khiển 8051
Trong phần nội dung này bạn hãy cùng chúng tôi đi tìm hiểu về cấu trúc bên trong của vi điều khiển 8051.
Các thanh ghi được sử dụng chủ yếu trong vi điều khiển 8051 và chúng chủ yếu được lập trình bằng ngôn ngữ Assembly. Nhưng trong lập trình C bạn có thể chỉ cần biết một số thanh ghi được sử dụng để thực hiện các lệnh ADD và MOV.
Thanh ghi dữ liệu
Thanh ghi trong 8051 được sử dụng để có thể lưu trữ dữ liệu, lưu trữ các tập lệnh tạm thời. Vi điều khiển 8051 có 8 thanh ghi. Mỗi thanh ghi có 8 bit được bắt đầu từ D0 – D7.
Đối với Bit D0 là bit được biết đến có trọng số thấp nhất và D7 là bit có trọng số cao nhất. Để có thể xử lý các luồng dữ liệu lớn hơn 8 bit bạn cần bắt buộc phải chia các dữ liệu đó thành các dữ liệu 8 bit. Dưới đây là một số thanh ghi thường được sử dụng:
- Thanh ghi Accumulator (Thanh ghi A): được sử dụng để thực hiện các phép toán logic và toán số học.
- Các thanh ghi B, R0 – R7 được sử dụng để có thể lưu trữ địa chỉ lệnh và dữ liệu.
- DPTR (Con trỏ dữ liệu): Được sử dụng để có thể truy cập và xử lý các dữ liệu ở các chế độ định địa chỉ khác nhau.
- PC (Bộ đếm chương trình): Đây là thanh ghi 16 bit được sử dụng để có thể lưu trữ các dạng địa chỉ của các lệnh tiếp theo sẽ được thực thi.
Thanh ghi lập trình
32 byte của RAM sẽ được sử dụng để dành riêng cho các thanh ghi lập trình và stack (ngăn xếp). 32 Byte này sẽ được chia thành 4 bank và mỗi bank sẽ có 8 thanh ghi từ R0 – R7.
Thanh ghi trạng thái chương trình
Thanh ghi trạng thái hay còn được gọi là thanh ghi flag, được sử dụng để giúp hiển thị các lệnh logic số học.
Stack trong vi điều khiển 8051
Ngăn xếp được biết đến là 1 phần của bộ nhớ RAM được sử dụng để lưu trữ các dữ liệu hoặc các địa chỉ tạm thời, vì số lượng thanh ghi này bị hạn chế để lưu dữ liệu nên stack được coi là rất quan trọng.
Con trỏ ngăn xếp với 8 bit nên dữ liệu có thể chứa từ 00 – FFH và con trỏ ngăn xếp được CPU sử dụng để có thể truy cập vào ngăn xếp.
Các kiểu dữ liệu trong vi điều khiển 8051
8051 chỉ có 1 kiểu dữ liệu 8 bit với kích thước thanh ghi cũng 8 bit, nếu trường hợp dữ liệu lớn hơn 8 bit thì bắt buộc bạn phải xử lý chia nhỏ dữ liệu thành các dữ liệu 8 bit để có thể xử lý.
Các cổng I/O trong vi điều khiển 8051
Vi điều khiển 8051 có 4 cổng I/O để giúp giao tiếp với các thiết bị ngoại vi. Các cổng I/O bao gồm P0 – P3, mỗi công có 8 bit. Mỗi bit sẽ tương ứng với 1 chân đầu ra
Ứng dụng của vi điều khiển 8051
Vi điều khiển 8051 được tích hợp sử dụng trong rất nhiều các ứng dụng trong đời sống, hôm nay chúng ta chỉ kể đến ứng dụng phổ biến được sử dụng bởi 8051.
- Hệ thống đo lường năng lượng: 8051 được sử dụng nhiều trong các hệ thống đo lường năng lượng vì độ hiệu quả cũng như khả năng tiết kiệm năng lượng của nó.
- Màn hình cảm ứng: Nhưng vi điều khiển hiện đại đều có chức năng tích hợp màn hình cảm ứng và vi điều khiển 8051 cũng vật. Do đó 8051 cũng được ứng dụng nhiều trong các thiết bị máy nghe nhạc, máy chơi game và điện thoại di động.
- Ứng dụng trong lĩnh vực ô tô: 8051 được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực ô tô, hệ thống giám sát hành trình, hệ thống phanh và các một số ứng dụng tích hợp trên ô tô.
Ngoài các ứng dụng trên, còn rất nhiều các ứng dụng khác được tích hợp vi điều khiển 8051 mà bạn có thể tham khảo thông tin trên internet.
Vi điều khiển 8051 là gì? Sơ đồ chân, cấu trúc và ứng dụng ra sao? Câu hỏi đã được chúng tôi giải đáp. Hy vọng, với những thông tin trên có thể giúp ích cho bạn trong học tập và trong cuộc sống. Mọi thắc mắc hãy để lại cho chúng tôi dưới phần bình luận.
