Giáo trình Kỹ thuật vi điều khiển - Chương I: Tổng quan về Vi điều khiển - Lâm Tăng Đức

trợ đầy đủ cho việc viết tạo ra các Macro trong ch−ơng trình m! 
ngữ, viết ch−ơng trình bằng ngôn ngữ Assembly, cung cấp các m! nguồn có sẵn và các 
định dạng file khác nhau. Nó tạo ra một môi tr−ờng cho phép soạn thảo m! nguồn, 
biên dịch cũng nh− gỡ rối các ch−ơng trình của ng−ời sử dụng lập trình cho các chip vi 
điều khiển khác nhau bao gồm cả họ PIC16Cxx, PIC 16Cxx và PIC16C5x. 
MPASM có các đặc điểm chính sau đây trong việc hỗ trợ phát triển các ứng dụng 
của ng−ời dùng: 
+ Cho phép biên dịch ch−ơng trình từ m! Assembly sang m! đối t−ợng cho tất cả 
các vi điều khiển của h!ng Microchip. 
+ Cho phép tạo ra các ch−ơng trình Macro. 
+ Tạo ra tất cả các file cần thiết (Object, Listing, Symbol, và các dạng đặc biệt 
khác) khi biên dịch và gỡ rối cho các hệ vi điều khiển của Microchip. 
+ Hỗ trợ việc sử dụng và tạo ra các file định dạng Hex, Decimal và Octal. 
C Compiler (MP-C) 
Công cụ phát triển phần mềm MP-C là một trình biên dịch hoàn chỉnh và đ−ợc 
tích hợp vào trong môi tr−ờng phát triển cho các chip vi điều khiển họ PIC16/17 của 
Microchip. Trình biên dịch này có nhiều khả năng mạnh mẽ và rất dễ sử dụng, điều 
này khó có thể tìm thấy ở một công cụ phát triển nào khác. 
Để dễ dàng cho việc sử dụng và gỡ rối, trình biên dịch MP-C sử dụng các ký hiệu 
thông tin thích hợp với các kí hiệu của công cụ phát triển khác là PICMASTERđ 
Universal Emulator. 
Giáo trình môn Kỹ thuật Vi Điều Khiển Ch−ơng 1 : Tổng quan về vi điều khiển 
 Biên soạn : Lâm tăng Đức – Lê Tiến Dũng – Bộ môn TĐH Trang 24 
Ngoài ra hiện nay còn có một số phần mềm khác rất linh hoạt, hỗ trợ viết cho 
nhiều dòng PIC, từ 16/17/18 đến dsPIC bằng C nh− CCS C, HT PIC, HT PIC 18 hay 
bằng Pascal nh− MikroPascal ... 
1.2.5 Công cụ phát triển cho họ vi điều khiển thông minh PSoC 
Phần mềm PSoC Designer là một công cụ hoàn chỉnh đ−ợc tích hợp vào hệ 
thống hỗ trợ cho việc phát triển cả về mặt lập trình cấu hình phần cứng và ch−ơng trình 
phần mềm cho các chip vi điều khiển thông minh chế tạo theo công nghệ PSoC của 
h!ng Cypress Microchip, ví dụ nh− họ CY8C25-26xxx. 
Phần mềm PSoC Designer đ−ợc xây dựng trên nền hệ điều hành Windows và nó 
có thể chạy đ−ợc trên Windows98, Windows NT 4.0, Windows 2000, Windows 
Millennium (Me), or Windows XP. 
PSoC Designer giúp ng−ời sử dụng lựa chọn một thuật toán cấu hình phần cứng 
cho vi điều khiển, lập trình phần mềm cho vi điều khiển, và gỡ rối. Hệ thống này cho 
phép quản lí cơ sở dữ liệu bằng các project, tích hợp phần gỡ rối với In-Circuit 
Emulator, cho phép lập trình ngay trên hệ thống (In-system programming), và hỗ trợ 
việc tạo ra các Macro CYASM cho ch−ơng trình bằng hợp ngữ. 
PSoC Designer cũng hỗ trợ việc lập trình bằng ngôn ngữ bậc cao C và biên dịch, 
gỡ rối các ch−ơng trình đó cho các thiết bị của h!ng Cypress Microchip. 
1.3 KIT vi điều khiển 
1.3.1 Mục đích 
Kỹ thuật vi điều khiển là môn học cơ bản quan trọng đối với sinh viên các ngành 
Điều khiển, Tự động hóa , Điện tử, Tin họcv..v. nhằm trang bị cho sinh viên những 
kiến thức cần thiết về một họ vi điều khiển, ở đây là họ 8051, nh− cấu trúc, nguyên tắc 
hoạt động cùng các mạch phụ trợ, tập lệnh, cách lập trình bằng hợp ngữ, các ph−ơng 
thức điều khiển vào ra và các ph−ơng pháp kết nối thiết bị ngoại vi. Dựa trên nền tảng 
kiến thức của môn học kỹ thuật vi điều khiển, sinh viên tiếp thu những môn học kỹ 
thuật chuyên ngành và tiếp cận dễ dàng hơn với những kỹ thuật, trang thiết bị hiện 
Giáo trình môn Kỹ thuật Vi Điều Khiển Ch−ơng 1 : Tổng quan về vi điều khiển 
 Biên soạn : Lâm tăng Đức – Lê Tiến Dũng – Bộ môn TĐH Trang 25 
đại.Đồng thời cho phép sinh viên có cái nhìn trực quan và kiểm chứng, khẳng định sự 
đúng đắn các kiến thức đ! học. Do vậy việc đ−a vào giáo trình phần xây dựng thiết kế 
Kit vi điều khiển là hết sức quan trọng và rất thiết thực đối sinh viên chuyên ngành tự 
động hóa, điện tử viễn thông, đo l−ờng .. Các Kit vi điều khiển đều đ−ợc thiết kế dự 
trên các họ vi điều khiển mà sinh viên đang học trong giáo trình này. Sinh viên có thể 
dùng các Kit vi điều khiển này để điều khiển các quá trình nhiệt độ, điều khiển động 
cơ,điều khiển các đối t−ợng giao thông, điều khiển các quá trình sản xuất .. 
Trên thế giới có rất nhiều nguồn cung cấp các mạch Kit nói trên nh− : 
+ Từ các h!ng của n−ớc ngoài, ví dụ nh− bộ KIT MDA-EMS51 của h!ng Midas 
của Hàn Quốc, KIT và phần mềm phát triển cho họ vi điều khiển PIC của 
MikroElektronika (Website  hay một h!ng nổi 
tiếng khác là OLIMEX (Website  với các sản phẩm KIT phát 
triển cho các dòng AVR, PIC, MAXQ, MSP430, ARM... Đặc điểm của các sản phẩm 
này là có các tính năng mạnh, mẫu m! đẹp, phục vụ tốt nhu cầu thực hành của môn 
học. Tuy nhiên giá thành của thiết bị là rất đắt (giá khoảng 700$ đối với KIT MDA-
EMS51, và việc đặt mua không đ−ợc thuận tiện. 
+ Do các trung tâm nghiên cứu và các tr−ờng đại học trong n−ớc tự chế tạo. 
Trong các tr−ờng đại học ( Đại học BKĐN – bộ môn tự động hóa đ! chế tạo và sản 
xuất hoàn chỉnh KIT vi điều khiển phục vụ đào tạo và sản xuất), các thiết bị thực 
hành môn học vi điều khiển có thể do các cán bộ giảng dạy môn học chế tạo hoặc do 
các sinh viên tự chế tạo d−ới sự h−ớng dẫn của giáo viên. −u điểm của các sản phẩm 
chế tạo trong n−ớc là giá thành rẻ mà chất l−ợng, mẫu m! không thua kém n−ớc ngoài. 
Cấu hình của sản phẩm và nội dung thực hành phù hợp với mục đích, ch−ơng trình đào 
tạo, với điều kiện học tập của sinh viên cả n−ớc nói chung và sinh viên ĐHBK Đà 
Nẵng nói riêng. 
Xuất phát từ tình hình thực tế và sự cần thiết đáp ứng nhu cầu thực hành trong 
quá trình học tập môn học vi điều khiển nói trên, việc thiết kế, xây dựngmột bộ KIT vi 
Giáo trình môn Kỹ thuật Vi Điều Khiển Ch−ơng 1 : Tổng quan về vi điều khiển 
 Biên soạn : Lâm tăng Đức – Lê Tiến Dũng – Bộ môn TĐH Trang 26 
điều khiển với đầy đủ các thành phần cơ bản (nêu ở phần yêu cầu), là vấn đề hết sức 
cần thiết đối với cá sinh viên ngành tự động hóa trong tr−ờng đại học BKĐN. Đây là 
vấn đề trọng tâm trong giáo trình này. 
1.3.2 Yêu cầu thiết kế KIT vi điều khiển phục vụ thí nghiệm : 
+ Phần cứng : Bởi vì mục đích của sản phẩm là phục vụ cho việc đào tạo nên 
cấu hình phần cứng phải rõ ràng, dàn trải. Kích th−ớc của bộ KIT gọn nhẹ, dễ dàng di 
chuyển và bảo quản. Các thành phần của bộ KIT đ−ợc thể hiện rõ ràng, dễ nhận biết, 
một đặc điểm nữa là nó đ−ợc phân thành các module nhỏ và liên kết với module trung 
tâm bằng BUS, điều này cũng giúp ng−ời học có thể nhìn thấy một cách trực quan các 
thành phần của bài thí nghiệm sẽ tiến hành. Đồng thời việc tổ chức thành các module 
nhỏ cũng tiện cho việc sửa chửa, thiết kế mở rộng, và có thể dễ dàng trong việc th−ơng 
mại hóa sản phẩm sau này. 
+ Các thành phần của bộ KIT : Bộ KIT có đầy đủ các thành phần cơ bản của 
một hệ vi điều khiển và các nguồn tài nguyên ngoại vi phong phú, cho phép ng−ời sử 
dụng có thể tự do phát triển các ứng dụng của mình : 
 Bộ vi điều khiển trung tâm. 
 Các bộ nhớ ROM (nội), RAM (nội/ngoại), EEPROM(nội/ngoại). 
 Các cổng vào/ra t−ơng tự, vào/ra số, các cổng ghép nối ngoại vi 
mở rộng lập trình đ−ợc. 
 Giao tiếp bàn phím. 
 Hiển thị LCD. 
 Hiển thị trạng thái bằng đèn LED . 
 Hiển thị LED 7 thanh. 
 Hiển thị ma trận LED (8x8). 
 Các đầu vào xung. 
 Mạch điều khiển động cơ một chiều, động cơ b−ớc. 
Giáo trình môn Kỹ thuật Vi Điều Khiển Ch−ơng 1 : Tổng quan về vi điều khiển 
 Biên soạn : Lâm tăng Đức – Lê Tiến Dũng – Bộ môn TĐH Trang 27 
 Giao tiếp với máy tính PC qua cổng truyền thông nối tiếp (COM) 
và song song (LPT). 
+ Các bài thí nghiệm thực hiện trên bộ KIT : 
 Các bài cơ bản : Giúp sinh viên làm quen với hệ lệnh của chip vi 
điều khiển, nhập các lệnh và chạy ch−ơng trình để xem kết quả thực hiện của các lệnh 
đó. 
 Các bài nâng cao : Gồm các bài thí nghiệm phức tạp hơn thực hiện 
sử dụng các thành phần ngoại vi trên bộ KIT. Các bài thí nghiệm thực hiện việc điều 
khiển một quá trình t−ơng tự hoặc số, ví dụ : điều khiển hiển thị đèn LED, LED 7 
thanh, ma trận LED, điều khiển vào/ra số - t−ơng tự, điều khiển động cơ b−ớc... 
+ Thực hiện các bài thí nghiệm : 
 Các bài tập mẫu xây dựng tr−ớc : Đi kèm với sản phẩm bộ KIT là 
một hệ thống các bài tập mẫu đ−ợc xây dựng cho các ứng dụng trên bộ KIT nh− điều 
khiển các thành phần ngoại vi của KIT, điều khiển vào/ra t−ơng tự - số... Sinh viên có 
thể đọc h−ớng dẫn sử dụng và thực hiện các bài tập mẫu này trên bộ KIT. 
 Các bài tập do sinh viên tự lập trình : Sau khi đ! nắm rõ cấu hình 
của bộ KIT và sơ đồ bộ nhớ của các thành phần trên bộ KIT, sinh viên có thể tự lập 
trình các bài thí nghiệm trên bộ KIT theo ý định riêng của mình. 
+ Công cụ lập trình : 
Bằng máy tính PC : Có thể sử dụng ngôn ngữ ASSEMBLY với trình biên dịch 
hợp ngữ sẵn có của nhà sản xuất (ASM51.exe) hoặc các công cụ phát triển ví dụ nh− 
phần mềm Keil, ProView32, 8051IDE hay 8051 Bascom để lập các ch−ơng trình 
cho bộ KIT từ máy tính bằng ngôn ngữ C, Assembly hay BASIC, sau đó biên dịch 
thành file dạng Hexa hoặc Binary rồi nạp xuống cho bộ KIT thực hiện các ch−ơng 
trình đó. 
+ Công cụ phát triển cho bộ KIT : 
Giáo trình môn Kỹ thuật Vi Điều Khiển Ch−ơng 1 : Tổng quan về vi điều khiển 
 Biên soạn : Lâm tăng Đức – Lê Tiến Dũng – Bộ môn TĐH Trang 28 
 Ch−ơng trình MONITOR : Ch−ơng trình Monitor điều hành hoạt 
động của cả bộ KIT và cho phép lập trình từ máy tính. Ch−ơng trình hỗ trợ chế độ gỡ 
rối bằng cách chạy từng dòng lệnh (STEP BY STEP) và quan sát câu lệnh vừa chạy (vd 
MOV A, #1) đồng thời cũng quan sát đ−ợc giá trị của các thanh ghi đặc biệt SFR, các 
PORT, các ô nhớ RAM. Ngoài ra ch−ơng trình Monitor của bộ KIT còn cho phép sửa 
đổi nội dung của các thanh ghi đặc biệt hoặc nội dung các ô nhớ trong của chip vi điều 
khiển chính. 
 Công cụ gỡ rối : Trên giao diện máy tính có thể sử dụng các phần 
mềm phát triển ví dụ phần mềm Keil, ASM51, Proview32 để gỡ rối cho việc lập trình. 
(Các phần mềm có thể tìm thấy ở th− mục Programming tools trên CD đi kèm KIT)