Introduccion a los microcontroladores 8051

1. Universidad mayor de san andresETN-801Introduccion a los microcontroladores Aux.Univ. David Marza Herrera

2. Microcontroladores Intelfamilia MCS-51 La familia básica de microcontroladores de 8 bits de Intel. Esta familia es adecuada para soportar aplicaciones sencillas y de mediana complejidad. Otros fabricantes, como Siemems Components, Atmel, Philips Semiconductors, OKI Semiconductor, etc., proporcionan versiones especializadas de ésta.

3. Microcontroladores Intelfamilia MCS-51 32 líneas de entrada/salida, distribuidas en 4 puertos de 8 bits cada uno. Memoria RAM interna de hasta 256 bytes. 4 bancos de 8 registros de un byte cada uno. Área de registros de función especial (SFR). Espacio de memoria para programas de hasta 64k. Espacio de memoria para datos de hasta 64k. Hasta 3 temporizadores de 16 bits cada uno. Comunicación serie asíncrona (UART full-duplex). De 5 a 6 fuentes de interrupción con 2 niveles de prioridad. 2 modos especiales de bajo consumo (Power Down y Idle).

4. Microcontroladores de Atmel Atmel Corporation tiene una familia de microcontroladores de 8 bits basados en la arquitectura de la MCS-51. - Memoria interna flash para programas. - Memoria RAM interna. - Patillas bidireccionales de I/O accesibles bit a bit. - Varios temporizadores/ contadores de 16 bits. - UART Full-Duplex. - Múltiples fuentes de interrupción. - La versión AT89S tiene 2K de memoria EEPROM interna, una interfaz SPI de bus serie y un temporizador de Watchdog.

5. Microcontroladores Atmel 8051y 8052 La familia MCS-51 tiene cuatro puertos: P0, P1, P2 y P3. Los puertos son de 8 bits, y cada bit puede ser configurado de forma individual como entrada o como salida (E/S). P0 puerto open colector, E/S bidireccional, Presenta byte bajo de bus de direcciones. P1 puerto bidireccional en 8052 sirven como P1.0 T2, P1.1 T2EX P2 puerto bidireccional, presenta byte alto de bus de direcciones. P3 puerto bidireccional, funciones de control adicionales: P3.0 RxD, P3.1TxD, P3.2 INT0, P3.3 INT1, P3.4 T0, P3.5 T1 P3.6 WR , P3.7 RD

6. Imágenes en

7. MicrocontroladoresAtmel8051y 8052 ALE/PROG (Addres Latch Enable) permite deshacer la multiplexación. PSEN (ProgramStoreEnable) se activa a 0 lógico cuando el microcontroladoraccede a la memoria externa de programas. EA/VPP(External Acces) colocado a 1 lógico hace que el microcontrolador ejecute el código almacenado en la EPROM interna. RESET cuando se pone a 1 reinicializa el microcontrolador. XTAL1, XTAL2: estos terminales son la entrada de la señal de reloj del microcontrolador.

8. MicrocontroladoresAtmel8051y 8052 Organización de memoria El 8051 esta disenado en base a la arquitectura Harvard. Memoria de programa interna viene en tamanos y tipos diferentes 4k, 8k, EPROM o FLASH. (hasta 64k incluyendo externa) Memoria de datos interna de hasta 256 bytes (00 a FFh) 8051 solo 128.Tambien es posible externa de 64k. La pila usa RAM solo 80 posiciones. Existe un espacio asignado a los Registros de Funciones Especiales

9. Organización de memoria

10. Area de memoria interna Está estructurada en tres partes: área de registros, formado por cuatro bancos con ocho registros cada uno. A losocho registros de cada banco de registros se les denomina R0, R1, R2, R3, R4, R5, R6 y R7. b) área accesible bit a bit. Existen 16 bytes, posiciones entre 20H y 2FH. c) área de memoria RAM general. Es una zona de 80 bytes comprendida entre 30H y 7FH. En las versiones 8052 esta zona se amplía en 128 bytes.

11. Area de memoria interna

12. Area de registros especiales SFR Esta entre 80H y FFH de la memoria interna y determinan el modo de funcionamiento y la configuración de los recursos internos. Las versiones con 256 bytes de memoria interna tienen los 128 bytes altos situados entre las posiciones 80H y FFH. En consecuencia, comparten las direcciones que del SFR (80H-FFH). Se diferencia por el modo de direccionamiento.

13. Registros especiales SFR

14. Registros especiales SFR

15. Tipos de SFR Podemos dividirlos en tres grupos: 1er grupo son los relacionados con la entrada y salida los 4 puertos P0, P1, P2, P3. 2do grupo son SFRs que controlan la operación o la configuracion. Por ejemplo TCON controla temporizadores, SCON controla el puerto serie. PCON, TCON, TMOD, SCON, IE, IP, PSW. 3er grupo Los restantes que se pueden considerara auxiliares, no configuran el microcontrolador. Por ejemplo SBUF donde se leen los datos a enviar o recibir por el puerto serie. SP, DPL, DPH, TL0, TL1, TH0, TH1, SBUF, ACC, B.

16. Descripcion de los SFRs PCON Se usa para controlar los modos alimentacion. TCON Control de timers configura la manera en que operan los timers T0 y T1. Si cada timer esta parado o corriendo, contiene una bandera que indica el desborde, alberga tambien bits que indican la configuracion de las interrupciones externas. TMOD Modo de timer 8 o 16 bits, autorecargable, trabajar con interrupciones. SCON Comportamiento del puerto serie, velocidad en baudios, banderas que indican Tx o Rx exitosa. IE Se usa para permitir o inhibir las interrupciones. PSW Registro de banderas C, AC, OV, N, P, F0, R0, R1. TL0/TH0 , TL1/TH1representan los timers 0 y 1 dependen de TCON. DPL/DPL puntero de datos SBUFbufer serie.

17. Tipos de direccionamiento En concreto, las familias de microcontroladores MCS-51 y MCS-251 disponen de siete modos de direccionamiento distintos: - Direccionamiento inmediato. - Direccionamiento directo. - Direccionamiento por registro. - Direccionamiento indirecto. - Direccionamiento indexado. - Direccionamiento relativo. - Direccionamiento de bit.

18. Conjunto de instrucciones de la familia MCS-51 IntruccionesAritmeticas

19. Conjunto de instrucciones de la familia MCS-51 IntruccionesLogicas

20. Conjunto de instrucciones de la familia MCS-51 Intrucciones de rotacion

21. Conjunto de instrucciones de la familia MCS-51 Intrucciones de Transferencia

22. Conjunto de instrucciones de la familia MCS-51 Intrucciones de Transferencia

23. Conjunto de instrucciones de la familia MCS-51 Intrucciones de intercambio

24. Conjunto de instrucciones de la familia MCS-51 Intrucciones a nivel de bit

25. Conjunto de instrucciones de la familia MCS-51 Intrucciones de salto

26. Conjunto de instrucciones de la familia MCS-51 Intrucciones de llamada y retorno de subrutina

27. Conjunto de instrucciones de la familia MCS-51 Intrucciones que modifican las banderas

28. Formato de una instrucción Etiqueta Mnemónico 1er Operando , 2º Operando Retardo: MOV R0 , #70H Suma: ADD A , 70H MOV 20H , @R0 INC A DJNZ R2 , Bucle SJMP Salir PUSH A

29. Directivas de ensamblador ORG <dirección> <símbolo> EQU <expresión> DB [[<espacio de datos>]] END

30. Ejemplo simple

31. Tecnica de multiplexado para display’s

32. Un programa ejemplo ORG 00H START: MOV DPTR,#TABLE MOV R2,#10000000B MOV R1,#0 NEXT: MOV A,R1 MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A MOV A,R2 MOV P1,A CALL DELAY RR A MOV R2,A INC R1 CJNE R1,#5,NEXT JMP START ;======================== ; DELAY 5mS ;======================== DELAY: MOV R6,#10 DL1: MOV R7,#249 DJNZ R7,$ DJNZ R6,DL1 RET ;========================= TABLE: DB 3EH,48H,88H,48H,3EH END

33. Interrupciones Una interrupción la realiza de forma asíncrona un periférico o un dispositivo conectado físicamente al microcontrolador, cuando requiere a la CPU el desvío del flujo de ejecución del programa para gestionar y controlar los diversos sucesos que no se encuentran bajo su supervisión directa. Mejora la eficiencia de la CPU, ya que no tiene que estar continuamente pendiente de si acontece o no un suceso en un instante de tiempo determinado. Atendiendo a los sucesos tan sólo cuando éstos se producen.

34. Interrupciones

35. Encuesta (polling) Siempre se ejecutan las instrucciones Para verificar si ha habido cambios. Siempre en el mismo momento. La encuesta significa mayor tiempo de CPU ocupado. La respuesta no puede ser inmediata.

36. Interrupcion Las instrucciones solo se ejecutan si han sucedido cambios. Puede suceder en cualquier momento. Evita ocupar la CPU cuando es innecesario. La respuesta es inmediata.

37. Interrupciones Cuando se produce una interrupción el microcontrolador ejecuta un proceso de atención a la interrupción. La CPU deja de ejecutar la secuencia de instrucciones normal y pasa a ejecutar la rutina de servicio a la interrupción (RSI).

38. Proceso de atencion a la interrupcion

39. Interrupciones A la dirección de salto a partir de la cual se almacena la rutina de RSIse denomina vector de interrupción. Según el tipo de microcontrolador o microprocesador, las direcciones pueden ser fijas, o bien pueden ser definidas por el programador. Los vectores de interrupción de las familias MCS-51 y MCS-251 son fijos.

40. Vectores de interrupcion del MSC-51 Tres de las seis fuentes de interrupción son externas al microcontrolador: INT0, INT1 y el puerto serie. Las fuentes de interrupción restantes son los tres temporizadores, Timer 0, Timer 1 y Timer 2, y al array de contadores programable PCA

41. Interrupciones Otro factor importante en el proceso de interrupciones es la habilitación de máscaras y el establecimiento de prioridades. La interrupción no es atendida a menos que su bit de habilitación correspondiente esté activado. Puede haber una interrupción sin este bit, lo que se denomina interrupción no mascarable. Se reservan para sucesos de suma importancia.

42. Bits de habilitacion de interrupcion

43. Bits de prioridad de interrupcion

44. Bits de prioridad de interrupcion

45. Ejemplo usando interrupcion

46. Ejemplo usando interrupcion ORG 00h AJMP CONDINI ORG 03H AJMP ALAR0 ORG 13H AJMP ALAR1 ORG 30H CONDINI: MOV IE,#10000101B MOV TCON,#00000101B MOV IP,#00000100B SETB P3.2 SETB P3.3 MOV DPTR,#TABLA PRINCIPAL: MOV A,R0 MOVC A,@A+DPTR MOV P1,A ACALL RETARDO INC R0 CJNE R0,#10H,PRINCIPAL MOV R0,#00H AJMP PRINCIPAL ALAR0: CLR P2.0 ACALL RETARDO SETB P2.0 ACALL RETARDO INC R2 CJNE R2,#06H,ALAR0 MOV R2,#00H RETI ALAR1: CLR P2.1 ACALL RETARDO SETB P2.1 ACALL RETARDO INC R3 CJNE R3,#07H,ALAR1 MOV R3,#00H RETI

47. Ejemplo usando interrupcion RETARDO: NOP DJNZ R4,RETARDO DJNZ R5,RETARDO RET TABLA: DB 01H,4FH,12H,06H,4CH,24H,20H,0FH DB 00H,0CH,08H,60H,31H,42H,30H,38H END

48. ETN-801 Introduccion a los microcontroladoles Gracias por su atencion (Debe parecer circular) 4x3 16x9