Bài giảng The 8051 Microcontroller - Chapter 2: Overview - Lê Chí Thông

ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM  
Lê Chí Thông - [email protected]  
The 8051 Microcontroller  
Chapter 2  
Overview  
Lê Chí Thông  
Ref. I. Scott Mackenzie, The 8051 Microcontroller  
Chapter 2: Overview  
• Hardware Summary  
• Address Decoder Summary  
• First Program  
• Simple Programs  
• Instruction Set Summary  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
2
sites.google.com/site/chithong  
1
ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM  
Lê Chí Thông - [email protected]  
Chapter 2: Overview  
• Hardware Summary  
• Address Decoder Summary  
• First Program  
• Simple Programs  
• Instruction Set Summary  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
3
Features of 8051  
•
•
•
•
•
•
•
4KB ROM  
128 bytes RAM  
Four 8-bit I/O ports  
Two 16-bit timers  
Serial interface  
64KB external code memory space  
64KB external data memory space  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
4
sites.google.com/site/chithong  
2
ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM  
Lê Chí Thông - [email protected]  
Comparison of MCS-51 Family  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
5
8051 Block Diagram  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
6
sites.google.com/site/chithong  
3
ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM  
Lê Chí Thông - [email protected]  
PORT 0  
-
-
IO Port  
Address/Data Bus  
(A0 – A7) / (D0 – D7)  
PORT 1: IO Port  
PORT 3  
PORT 2  
-
-
IO Port  
Control signals  
-
-
IO Port  
Address Bus  
(A8 – A15)  
FIGURE 2–2 80
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
7
Around The Pins  
• Port 0: dual purpose  
o I/O port  
o Multiplexed address and data bus (AD0-AD7)  
• Port 1: I/O port  
• Port 2: dual purpose  
o I/O port  
o High-byte address bus (A8-A15)  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
8
sites.google.com/site/chithong  
4
ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM  
Lê Chí Thông - [email protected]  
• Port 3: dual purpose  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
9
• /PSEN (Program Store Enable)  
o Connects to /OE (Output Enable) of EPROM to permit  
reading of program bytes  
/PSEN (8051) ꢀ /OE (ROM)  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
10  
sites.google.com/site/chithong  
5
ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM  
Lê Chí Thông - [email protected]  
• ALE (Address Latch Enable)  
o ALE (8051) ꢀ G (74373)  
o Use to demultiplex the address and data bus  
PORT 0 ꢀ D0 – D7 and A0 – A7  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
11  
IO Port – Data bus – Address bus  
Port  
No external memory  
With external memory  
Port 0  
IO Port  
Data bus D0 – D7  
Address bus A0 – A7  
Port 1  
Port 2  
Port 3  
IO Port  
IO Port  
IO Port  
Address bus A8 – A15  
IO Port / Control Port  
IO Port / Control Port  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
12  
sites.google.com/site/chithong  
6
ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM  
Lê Chí Thông - [email protected]  
• /EA (External Access) It is tied to +5V or ground.  
o /EA = +5V: executes programs from internal ROM  
o /EA = 0V: executes programs from external ROM  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
13  
• RST (Reset):  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
14  
sites.google.com/site/chithong  
7
ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM  
Lê Chí Thông - [email protected]  
• XTAL1 , XTAL2: On-chip oscillator inputs  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
15  
A machine cycle is 12 oscillator periods.  
Use 12 MHz crystal: a machine cycle is 1 µs  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
16  
sites.google.com/site/chithong  
8
ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM  
Lê Chí Thông - [email protected]  
Machine Cycle  
Internal clock fCLK = fCrystal / 12  
Machine cycle MC = 12 / fCrystal  
• Xtal 12 MHz ꢀ MC = 1 μs  
• Xtal 6 MHz ꢀ MC = ? μs  
ꢀ MC = 2 μs  
• Xtal 24 MHz ꢀ MC = ? μs  
ꢀ MC = 0.5 μs  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
17  
• Vdd, Vss: Power connections  
o Vdd is connected to +5V  
o Vss is connected to ground (0V)  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
18  
sites.google.com/site/chithong  
9
ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM  
Lê Chí Thông - [email protected]  
I/O Port Structure  
• Port 1, 2, and 3 have internal pull-up resistors.  
• Port 0 has no internal pull-up resistors.  
• Instructions that input a port bit require the ‘1’ port latch.  
Don’t need Bus-driver  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
19  
Memory Organization  
• Memory  
o ROM: for program (code) ꢀ Code memory  
ꢁ External: maximum 64K  
ꢁ Internal (on-chip): depend on chips  
o RAM: for data ꢀ Data memory  
ꢁ External: maximum 64K  
ꢁ Internal (on-chip): depend on chips  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
20  
sites.google.com/site/chithong  
10  
ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM  
Lê Chí Thông - [email protected]  
Memory Map  
256-byte  
Ref. I. Scott Mackenzie  
64-Kbyte  
Lê Chí Thông  
21  
• Internal (on-chip) data memory  
o Register banks (00H-1FH)  
o Bit-addressable RAM (20H-2FH)  
o General-purpose RAM (30H-7FH)  
o Special function registers (80H-FFH)  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
22  
sites.google.com/site/chithong  
11  
ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM  
Lê Chí Thông - [email protected]  
• Internal (on-chip) data memory:  
General purpose  
RAM  
(30H-7FH)  
Using for MUL,DIV  
Bit-addressable  
RAM  
(20H-2FH)  
Register banks  
(00H-1FH)  
DPTR  
Special function  
registers  
(80H-FFH)  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
23  
Chapter 2: Overview  
• Hardware Summary  
• Address Decoder Summary  
• First Program  
• Simple Programs  
• Instruction Set Summary  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
24  
sites.google.com/site/chithong  
12  
ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM  
Lê Chí Thông - [email protected]  
Memory Organization  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
25  
External Memory  
• Use external memory: need to create Data bus and  
Address bus from Port 0 and Port 2  
• Cannot use Port 0 and Port 2 as IO Port  
D0 – D7  
A0 – A7  
A8 – A15  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
26  
sites.google.com/site/chithong  
13  
ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM  
Lê Chí Thông - [email protected]  
External Memory  
• 8051 usually uses ROMs as code memory and RAMs as  
data memory.  
• External Data Memory (External RAM)  
o Pin connection: /RD ꢀ /OE; /WR ꢀ /W  
o Instruction: MOVX  
• External Code Memory (External ROM)  
o Pin connection: /PSEN ꢀ /OE  
o Instruction: MOVC  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
27  
External Data Memory (External RAM)  
o Pin connection: /RD ꢀ /OE; /WR ꢀ /W  
o Instruction: MOVX  
o Port 0 is AD0-AD7 bus & Port 2 is A8-A15 bus.  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
28  
sites.google.com/site/chithong  
14  
ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM  
Lê Chí Thông - [email protected]  
External Code Memory (External ROM)  
o Pin connection: /PSEN ꢀ /OE  
o Instruction: MOVC  
o Port 0 is AD0-AD7 bus & Port 2 is A8-A15 bus.  
/CS  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
29  
Address Decoding  
• 1 RAM / 1 ROM / 1 RAM and 1 ROM:  
no Address Decoder required  
• ROM and RAM may have the same address.  
RAM  
ROM  
/CS  
/CS  
Address of RAM:  
0000H - FFFFH  
Address of ROM:  
0000H - FFFFH  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
30  
sites.google.com/site/chithong  
15  
ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM  
Lê Chí Thông - [email protected]  
Address Decoding  
• Multiple ROMs and/or RAMs are interfaced to an  
8051: Address Decoder is required  
RAM 2  
RAM 1  
A15  
/CS  
/CS  
Address of RAM 1:  
0000H - 7FFFH  
Address of RAM 2:  
8000H - FFFFH  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
31  
Address Decoding  
• Typically, a decoder IC such as 74138 is used  
with its outputs connected to the chip select (/CS)  
inputs on the memory ICs.  
ADDRESS DECODER  
U7  
A13  
A14  
A15  
/CS0  
/CS1  
/CS2  
/CS3  
/CS4  
/CS5  
/CS6  
/CS7  
1
2
3
15  
14  
13  
12  
11  
10  
9
A
B
C
Y0  
Y1  
Y2  
Y3  
Y4  
Y5  
Y6  
Y7  
+5 V  
6
4
5
G1  
G2A  
G2B  
7
74LS138  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
32  
sites.google.com/site/chithong  
16  
ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM  
Lê Chí Thông - [email protected]  
ADDRESS DECODER  
Address  
CS  
U7  
A13  
A14  
A15  
/CS0  
/CS1  
/CS2  
/CS3  
/CS4  
/CS5  
/CS6  
/CS7  
1
2
3
15  
14  
13  
12  
11  
10  
9
0000H – 1FFFH  
2000H – 3FFFH  
4000H – 5FFFH  
/CS0  
/CS1  
/CS2  
…
A
B
C
Y0  
Y1  
Y2  
Y3  
Y4  
Y5  
Y6  
Y7  
+5 V  
6
4
5
G1  
G2A  
G2B  
7
E000H - FFFFH  
/CS7  
74LS138  
74138  
C
B
A
A15  
A14  
A13  
A12  
A11  
A10  
A9  
A8  
A7  
A6  
A5  
A4  
A3  
A2  
A1  
A0  
CS  
/CS0  
/CS1  
/CS2  
0
0
0
0
1
0
1
0
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
0
…
1
/CS7  
1
Ref. I. Scott1Mackenzie  
X
X
X
X
X
LêXChí Thông  
X
X
X
X
X
X
X
33  
RAM  
ROM  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
34  
sites.google.com/site/chithong  
17  
ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM  
Lê Chí Thông - [email protected]  
ADDRESS BUS [A0-A15]  
DATA BUS [D0-D7]  
A0 – A15  
D0 – D7  
U2  
U1  
A0  
A1  
A2  
A3  
A4  
A5  
A6  
A7  
D0  
D1  
D2  
D3  
D4  
D5  
D6  
D7  
D0  
D1  
D2  
D3  
D4  
D5  
D6  
D7  
A8  
A9  
2
5
6
3
4
7
8
13  
14  
17  
18  
39  
38  
37  
36  
35  
34  
33  
32  
21  
22  
23  
24  
25  
26  
27  
28  
Q0  
D0  
D1  
D2  
D3  
D4  
D5  
D6  
D7  
P0.0/AD0  
P0.1/AD1  
P2.0/A8  
P2.1/A9  
Q1  
Q2  
Q3  
Q4  
Q5  
Q6  
Q7  
A10  
A11  
A12  
A13  
A14  
A15  
P0.2/AD2 P2.2/A10  
P0.3/AD3 P2.3/A11  
P0.4/AD4 P2.4/A12  
P0.5/AD5 P2.5/A13  
P0.6/AD6 P2.6/A14  
P0.7/AD7 P2.7/A15  
9
12  
15  
16  
19  
ALE P1.0  
P1.1  
P1.2  
RXD  
TXD  
/INT0  
/INT1  
T0  
T1  
/WR  
/RD  
11  
1
1
2
3
4
5
6
7
8
10  
11  
12  
13  
14  
15  
16  
17  
LE  
OE  
P1.0  
P1.1  
P1.2  
P1.3  
P1.4  
P1.5  
P1.6  
P1.7  
P3.0/RXD  
P3.1/TXD  
P3.2/INT0  
P3.3/INT1  
P3.4/T0  
P3.5/T1  
P3.6/WR  
P3.7/RD  
P1.3  
P1.4  
P1.5  
P1.6  
P1.7  
74LS373  
C1  
ALE  
/PSEN  
19  
18  
30  
29  
X1  
X2  
ALE  
PSEN  
30 pF  
C2  
Y1  
31  
9
EA  
RST  
12 MHz  
+5 V  
40  
VCC  
8951  
+5 V  
+5 V  
30 pF  
C3  
10 uF  
R1  
100  
SW1  
RESET  
R2  
8.2 k  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
35  
ROM 1  
ROM 2  
ROM  
U3  
2764  
U4  
2764  
A0  
A1  
A2  
A3  
A4  
A5  
A6  
A7  
A8  
A9  
A10  
A11  
A12  
D0  
A0  
A1  
A2  
A3  
A4  
A5  
A6  
A7  
A8  
A9  
A10  
A11  
A12  
D0  
D1  
D2  
D3  
D4  
D5  
D6  
D7  
10  
9
8
7
6
5
4
3
25  
24  
21  
23  
2
11  
12  
13  
15  
16  
17  
18  
19  
10  
9
8
7
6
5
4
3
25  
24  
21  
23  
2
11  
12  
13  
15  
16  
17  
18  
19  
A0  
A1  
A2  
A3  
A4  
A5  
A6  
A7  
A8  
A9  
A10  
A11  
A12  
O0  
O1  
O2  
O3  
O4  
O5  
O6  
O7  
A0  
A1  
A2  
A3  
A4  
A5  
A6  
A7  
A8  
A9  
A10  
A11  
A12  
O0  
O1  
O2  
O3  
O4  
O5  
O6  
O7  
D1  
D2  
D3  
D4  
D5  
D6  
D7  
/PSEN  
/PSEN  
+5 V  
22  
27  
20  
+5 V  
22  
27  
20  
OE  
PGM  
CE  
OE  
PGM  
CE  
/CS0  
/CS1  
1
1
VPP  
VPP  
0000H-1FFFH  
2000H-3FFFH  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
36  
sites.google.com/site/chithong  
18  
ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM  
Lê Chí Thông - [email protected]  
RAM 1  
RAM 2  
RAM  
U5  
6264  
U6  
6264  
A0  
A1  
A2  
A3  
A4  
A5  
A6  
A7  
A8  
A9  
A10  
A11  
A12  
D0  
D1  
D2  
D3  
D4  
D5  
D6  
D7  
A0  
A1  
A2  
A3  
A4  
A5  
A6  
A7  
A8  
A9  
A10  
A11  
A12  
D0  
D1  
D2  
D3  
D4  
D5  
D6  
D7  
10  
9
8
7
6
5
4
3
25  
24  
21  
23  
2
11  
12  
13  
15  
16  
17  
18  
19  
10  
9
8
7
6
5
4
3
25  
24  
21  
23  
2
11  
12  
13  
15  
16  
17  
18  
19  
A0  
A1  
A2  
A3  
A4  
A5  
A6  
A7  
A8  
A9  
A10  
A11  
A12  
D0  
D1  
D2  
D3  
D4  
D5  
D6  
D7  
A0  
A1  
A2  
A3  
A4  
A5  
A6  
A7  
A8  
A9  
A10  
A11  
A12  
D0  
D1  
D2  
D3  
D4  
D5  
D6  
D7  
/RD  
/WR  
/CS0  
/RD  
/WR  
/CS1  
22  
27  
20  
26  
22  
27  
20  
26  
OE  
OE  
WE  
CS1  
CS2  
WE  
CS1  
CS2  
+5 V  
+5 V  
0000H-1FFFH  
2000H-3FFFH  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
37  
EXTRA OUTPUT PORTS  
Extra Output Ports  
Eg. To output 0FH to this port  
MOV A,#0FH  
U8  
D0  
D1  
D2  
D3  
D4  
D5  
D6  
D7  
3
4
2
D0  
Q0  
5
MOV DPTR,#4000H  
MOVX @DPTR,A  
D1  
D2  
D3  
D4  
D5  
D6  
D7  
Q1  
6
7
8
Q2  
9
Q3  
12  
13  
14  
17  
18  
Q4  
15  
ADDRESS: 4XXXH  
Q5  
16  
Q6  
19  
U9A 74LS02  
Q7  
/CS2  
/WR  
2
3
1
11  
1
LE  
OE  
74LS373  
Eg. To output F0H to this port  
MOV A,#0F0H  
U10  
D1  
D2  
D3  
D4  
D5  
D6  
D7  
D8  
3
4
2
D0  
D1  
D2  
D3  
D4  
D5  
D6  
D7  
Q0  
5
MOV DPTR,#6000H  
MOVX @DPTR,A  
Q1  
6
7
8
Q2  
9
Q3  
12  
13  
14  
17  
18  
Q4  
15  
ADDRESS: 6XXXH  
Q5  
16  
Q6  
19  
U9B 74LS02  
Q7  
/CS3  
/WR  
5
6
4
11  
1
LE  
OE  
74LS373  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
38  
sites.google.com/site/chithong  
19  
ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM  
Lê Chí Thông - [email protected]  
+5 V  
EXTRA INPUT PORTS  
Extra Input  
Ports  
10 K  
Eg. To input from this port  
MOV DPTR,#4000H  
U11  
D0  
D1  
D2  
D3  
D4  
D5  
D6  
D7  
2
3
4
5
6
7
8
9
18  
A0  
A1  
A2  
A3  
A4  
A5  
A6  
A7  
B0  
B1  
B2  
B3  
B4  
B5  
B6  
B7  
MOVX A,@DPTR  
17  
16  
15  
14  
13  
12  
11  
ADDRESS: 4XXXH  
U12A 74LS32  
/CS2  
/RD  
1
2
1
19  
+5 V  
DIR  
G
3
74LS245  
10 K  
Eg. To input from this port  
MOV DPTR,#6000H  
U13  
D1  
D2  
D3  
D4  
D5  
D6  
D7  
D8  
2
3
4
5
6
7
8
9
18  
17  
16  
15  
14  
13  
12  
11  
A0  
A1  
A2  
A3  
A4  
A5  
A6  
A7  
B0  
B1  
B2  
B3  
B4  
B5  
B6  
B7  
MOVX A,@DPTR  
ADDRESS: 6XXXH  
U12B 74LS32  
/CS3  
/RD  
4
5
1
19  
DIR  
G
6
74LS245  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
39  
• Overlapping the External Code and Data Spaces  
o A RAM can occupy code and data memory space by  
using the following circuit.  
For external CODE and DATA memory  
Ref. I. Scott Mackenzie  
Lê Chí Thông  
40  
sites.google.com/site/chithong  
20  
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 70 trang myanh 20820 Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng The 8051 Microcontroller - Chapter 2: Overview - Lê Chí Thông", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_the_8051_microcontroller_chapter_2_overview_le_chi.pdf