Giáo trình điều khiển: Phần 2 - Phan Văn Vượng (Chủ biên)

BÀI 4: GIỚI THIỆU HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ ĐỊNH THỜI TRONG VI<br /> ĐIỀU KHIỂN 8051.<br /> Mục tiêu.<br /> Kiến thức:<br />  Nắm bắt được các chức năng của bộ định thời trong vi điều khiển<br /> 8051.<br />  Nắm bắt được các chức năng của các thanh ghi định thời trong vi<br /> điều khiển 8051.<br />  Nắm bắt được các chế độ định thời trong vi điều khiển 8051.<br />  Nắm bắt được các chương trình điều khiển bộ định thời trong vi<br /> điều khiển 8051.<br /> Kỹ năng:<br />  Viết được một số chương trình điều khiển bộ định thời trong vi điều<br /> khiển 8051.<br />  Viết được một số bài tập thực hành liên quan đến hoạt động định<br /> thời để điều khiển các thiết bị ngoại vi có sẵn trên mô hình thực hành.<br /> Thái độ:<br />  Có ý thức tự giác.<br />  Tuân thủ nội quy và trình tự thực hiện.<br />  Có tinh thần hợp tác giúp đỡ lẫn nhau.<br />  Cẩn thận, đảm bảo an toàn vật liệu, linh kiện.<br />  Bảo quản thiết bị đo, mô hình học cụ.<br />  Vệ sinh mô hình, thiết bị học tập và phòng thực hành.<br /> Nội dung chính.<br /> 4.1. Giới thiệu chung.<br /> <br /> 275<br /> <br />  Tần số: tần số xung ngõ ra bằng tần số xung ngõ vào chia cho 2N.<br />  Giá trị: giá trị nhị phân trong các FF của bộ định thời là số đếm<br /> của các xung clock tại ngõ vào từ khi bộ định thời bắt đầu đếm.<br />  Tràn: xảy ra hiện tượng tràn (cờ tràn = 1) khi số đếm chuyển từ<br /> giá trị lớn nhất xuống giá trị nhỏ nhất của bộ định thời.<br /> Ví dụ: Bộ định thời 16 bit (chứa 16 FF bên trong).<br /> f<br /> f<br />  IN  IN<br /> OUT<br /> 216 65536<br />  Tần số:<br /> f<br /> <br />  Giá trị: số đếm nằm trong khoảng 0 (0000H)  65535 (FFFFH).<br />  Tràn: cờ tràn bằng 1 khi số đếm từ FFFFH chuyển xuống 0000H.<br />  Hình minh họa đơn giản hoạt động của bộ định thời 3 bit:<br /> <br /> Hoạt động của một bộ định thời 3 bit đơn giản được minh họa trong hình<br /> trên. Mỗi một tầng là D FF kích khởi cạnh âm hoạt động như một mạch chia 2<br /> do ta nối ngõ ra Q với ngõ vào D. Flipflop cờ (Flag FF) là một mạch chốt D<br /> 276<br /> <br /> được set bằng 1 bởi tầng cuối của bộ định thời. Giản đồ thời gian cho thấy tầng<br /> thứ nhất (Q 0) chia 2 tần số xung clock, tầng thứ hai (Q 1) chia 4 tần số xung<br /> clock, … Số đếm được ghi ở dạng thập phân và được kiểm tra dễ dàng bằng<br /> cách khảo sát trạng thái của 3 flipflop. Ví dụ, số đếm là 4 xuất hiện khi Q2 = 1,<br /> Q1 = 0, Q0 = 0. Các flipflop ở trên là các flipflop tác động cạnh âm (nghĩa là<br /> trạng thái của các flipflop sẽ thay đổi theo cạnh âm của xung clock). Khi số đếm<br /> tràn từ 111 xuống 000, ngõ ra Q2 có cạnh âm làm cho trạng thái của flipflop cờ<br /> đổi từ 0 lên 1 (ngõ vào D của flipflop này luôn luôn ở logic 1).<br /> <br />  Ứng dụng định thời gian (TIMER): bộ định thời được lập trình<br /> sao cho sẽ tràn sau một khoảng thời gian đã qui định và khi đó cờ tràn của bộ<br /> định thời sẽ bằng 1.<br />  Ứng dụng đếm sự kiện (COUNTER): để xác định số lần xuất hiện<br /> của một kích thích từ bên ngoài tới một chân của chip 8051 (kích thích là sự<br /> chuyển trạng thái từ 1 xuống 0).<br />  Ứng dụng tạo tốc độ baud cho port nối tiếp: xem thêm trong phần<br /> “Hoạt động port nối tiếp.”.<br /> <br /> 4.2. Bộ định thời của vi điều khiển 8051.<br /> 4.2.1. Thanh ghi THx/TLx.<br />  TL0: Chứa byte thấp của bộ định thời 0.<br />  TL1: Chứa byte thấp của bộ định thời 1.<br />  TH0: Chứa byte cao của bộ định thời 0.<br />  TH0: Chứa byte cao của bộ định thời 1.<br /> 4.2.2. Thanh ghi TMOD.<br /> 277<br /> <br />  Thanh ghi TMOD (Timer Mode Register) chứa các bit dùng để thiết<br /> lập chế độ hoạt động cho bộ định thời 0 và bộ định thời 1.<br />  Thanh ghi TMOD được nạp giá trị một lần tại thời điểm bắt đầu<br /> của chương trình để qui định chế độ hoạt động của các bộ định thời.<br />  Cấu trúc thanh ghi TMOD:<br /> <br />  Các chế độ hoạt động của bộ định thời:<br /> <br /> Ví dụ 1: Cho biết giá trị cần nạp cho thanh ghi TMOD để<br />  Timer 0: là bộ định thời gian 16 bit, được điều khiển bằng phần<br /> mềm (bit TR0).<br /> 278<br /> <br />  Timer 1: là bộ đếm xung 13 bit, được điều khiển bằng phần cứng<br /> (chân INT1).<br /> Giải<br /> Phân tích:<br /> (1): Chế độ 16 bit.<br /> (2): Bộ định thời gian.<br /> (3): Điều khiển bằng phần mềm.<br /> (4): Chế độ 13 bit.<br /> (5): Bộ đếm xung.<br /> (6): Điều khiển bằng phần cứng.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> M1 = 0, M0 = 1.<br /> C / T = 0.<br /> GATE = 0.<br /> M1 = 0, M0 = 0.<br /> C / T = 1.<br /> GATE = 1.<br /> <br /> Từ đó ta có: (TMOD) = 11000001B = C1H.<br /> Ví dụ 2: Cho biết giá trị cần nạp cho thanh ghi TMOD để<br />  Timer 0: không sử dụng.<br />  Timer 1: là bộ định thời gian 8 bit tự nạp lại, được điều khiển bằng<br /> phần mềm (bit TR1).<br /> Giải<br /> Phân tích:<br /> (1): Không sử dụng.<br /> <br /> M1 = 0, M0 = 0.<br /> (2): Không sử dụng.<br /> <br /> C / T = 0.<br /> (3): Không sử dụng.<br /> <br /> GATE = 0.<br /> Do Timer 0 không sử dụng, nên ta có thiết lập nó ở bất cứ chế độ<br /> nào. Thông thường để dễ dàng ta nên cho: GATE=0, C / T = 0, M1<br /> = 0 và M0 = 0.<br /> (4): Chế độ 8 bit tự động nạp lại.<br /> <br /> M1 = 1, M0 = 0.<br /> (5): Bộ định thời gian.<br /> <br /> C / T = 0.<br /> (6): Điều khiển bằng phần mềm.<br /> <br /> GATE = 0.<br /> <br /> 279<br /> <br />