قبل از همه چیز چرا 8051 ؟
میکرولنترلر 8051 پایه و اساسی است برای یادگیری دیگر میکروکنترلر ها دستورات اسمبلی این میکرو نسبت به AVR خیلی کمتر هست و دارای امکانات کمتری نسبت به دیگر میکرو ها است به همین دلیل یادگیری و فهم آن خیلی راحت و آسان می باشد که برای شروع ابتدا باید مفاهیم منطق و دیجیتال را خوب فهمیده باشید و بعد از آن باید سخت افرار 8051 و RAM و ROM داخلی آن را درک کرده باشید تا بتوانید یک برنامه کاربردی بنویسید تا یک پروسه را کنترل کند. خیلی ها برای یادگیری میگن که ما که می خواهیم برنامه نویسی میکرو را یاد بگیرم پس بهتر بالاترین میکرو یعنی AVR یا PIC یاد بگیریم در صورتی که به نظر من کاملا اشتاه بوده و کار غلطی است که اگه بخواهید تا آخر ادامه دهید کاری طاقت فرسا خواهد بود. مثل این خواهد بود که سقف طبقه اول یک ساختمان را درست نکرده باشیم و بخواهیم طبقه دوم را درست کنیم. در این وبلاگ من تا بتوانم به زبان ساده و روان مطالب را بیان خواهم کرد که البته اگه یکم علاقه و پشتکار داشته باشد مطمئن باشید به میکرو مسلط خواهید شد و می توانید آن را به راحتی برنامه ریزی کنید. قیمت این میکرو خیلی ارزان می باشد در حدود 1000 تومان و حافظه ROM آن قابل پاک کردن و استفاده مجدد می باشد پس شما به راحتی می توانید در خانه یا محل کار برای راحتی خود و افراد خانواده چیزهایی با آن بسازید که آدم باورش نشه که اینو خودش ساخته و طراحی کرده.
تشریح پایه های 8051 و RAM و ROM داخلی آن
8051 دارای 4 پورت ورودی یا خروجی می باشد یعنی اینکه هر کدام از این پورت ها را می توان در یک لحظه به عنوان ورودی استفاده کرد و همان پورت را دوباره در یک لحظه دیگر به عنوان خروجی از آن استفاده کرد. منظور از پورت چیست؟ پورت در میکرو یعنی 8 عدد پین یا 8 خط دیتا یا ذر اصطلاح 8بیتی، که 8051 دارای 4 پورت 8 بتی یعنی 32 پایه می باشد.
میکرو کنترلر AT89C51 دارای 128 بایت RAM و 4KB حافظه برنامه ROM می باشد. و AT89C52 دارای 256 بایت RAM و 8KB حافظه برنامه ROM می باشد. و AT89C55 دارای 256 بایت RAM و 20KB حافظه برنامه ROM می باشد. که بستگی به حجم برنامه ما دارد که از کدام میکرو استفاده کنیم.
کاربرد RAM چست؟ اصلا به چه دردی می خوره؟
RAM یعنی random access memory حافظه با دستیابی تصادفی. از این حافظه برای ذخیره اطلاعات موقت استفاده می شود یعنی اینکه تا زمانی که تغذیه میکرو وصل باشد این اطلاعات از بین نمی روند و با قطع کردن تغذیه این اطلاعات از بین می روند. ما در میکرو 8 ثبات 8 بتی برای ذخیره کردن داده ها داریم در بعضی از مواقع پیش می آید که این 8 ثبات در کل برنامه استفاده شوند و ما به یک ثبات 8 بیتی برای ذخیره سازی داده ها داریم مثلا یک شمارنده طراحی کردیم و همه ثبات ها هم استفاده شده و ما مثلا به دو ثبات احتیاج داریم که می توانیم از هر کدام از خانه های RAM استفاده کنیم. منظور از اطلاعات همان داده های 8 بیتی می باشند یعنی همون 0 یا 1 ها که به 8 تا از آنها یک بایت یا یک داده 8 بیتی می گویند.
حال به تقسیم بندی RAM توجه کنید. برای برنامه نویسی خیلی مهم است که ما از چه خانه های RAM مجاز هستیم استفاده کنیم آیا می توانیم در فلان خانه RAM داده را به صورت بیتی دستکاری کنیم یا داده را 8 بیتی دستکاری کنیم. اصلا در چه محدوده ای از RAM قادر هستیم داده ذخیره کنیم یا بانک های ثباتی در کجای RAM واقع شده اند و دیگر ثبات ها... به جدول زیر که مربوط به RAM خوب توجه کنید:
8051 در کل 128 بایت RAM دارد که به صورت جدول بالا تقسیم بندی می شود:
1) 32 بایت از مکان های 00 تا 1F برای بانک های ثباتی و پشته کنار گذاشته شده.
2) 16 بایت از 20 تا2F برای خواندن و نوشتن آدرس پذیر بیتی کنار گذاشته شده.
3) 80 بایت از مکان های 30 تا7F برای خواندن و نوشتن بایتی و یا آنچه که عموما داده موقت گفته می شو به کار می رود.
نکته: جلوی خانه هایی که نوشته شده قابل آدرس دهی نیست یعنی اینکه نمی توان با آدرس هگز آن از این ثبات استفاده کرده به عنوان مثال برای SBUF در برنامه نویسی حتما باید خود SBUF را نوشت یعنی از آدرس هگز آن نمی توان استفاده کرد. ولی در بقه موارد مجاز هستیم. با یک مثال این قضیه را روشن می کنیم:
MOV A,#60H یعنی عدد 60 در مبنای هگز را در انباره کپی کن. حال این دستور را این طوری هم می توان نوشت یعنی از آدرس A استفاده کرد. MOV E0,#60H
در RAM /8051 ما چهار بانک ثباتی داریم که هر بانک داری 8 بایت(R0تاR7) 8بیتی می باشد یعنی:
بقیه بانک ها نیز مانند جدول بانک صفر می باشد از این ثبات ها در برنامه نویسی خیلی زیاد استفاده می شودند.نحوی انتخاب بانک یا تغییر دادن آن به صورت زیر می باشد:
8051 هنگامی روشن می شود بانک صفر به صورت پیش فرض برای بانک ثباتی خود انتخاب می کند که برای تغییر دادن آن می توانیم به صورت زیر عمل کنیم
به کمک دستورات بیتی می توان این بانک را تغییر داد به مثال زیر توجه کنید می خواهیم بانک 3 را به عنوان بانک ثباتی میکرو تغییر دهیم؟
SETB PSW.4
SETB PSW.3
می خواهیم بانک دو را انتخاب کنیم؟
SETB PSW.4
CLR PSW.3
پشته:
هنگامی که 8051 روشن می شود اشارگر پشته به صورت پیش فرض عدد 07 را در خود دارد که نهایت با عث انتخاب بانک 1 برای پشته خود می شود. SP=07H
برای تغییر پشته به مکان دیگری ازRAM یا بانک دیگری می توان به کمک دستور زیر پشته را تغییر داد: MOV SP,#XX که XX آدرس آن مکان از RAM می باشد.
حال کاربرد پشته چیست؟ پشته کاربرد زیادی دارد شاید ما زیاد با آن سرو کار نداشته باشیم ولی CPU با آن خیلی کار دارد به عنوان مثال برای اجرای یک زیر برنامه(برنامه فرعی) مثلا CALL LABEL پردازنده آدرس این مکانی را که در آن به این دستور برخورد کرده، را در پشته خود ذخیره می کند و بعد از اجرای پشته به کمک این آدرس بر می گردد تا ادامه برنامه اصلی را انجام دهد.
برای درج داده رد پشته از دستور PUSH استفاده می کنیم و برای بازیافت داده از پشته از دستور POP استفاده می کنیم. با هر بار درج در پشته اشارگز پشته یک واحد به آن اضافه می شود. و با هر بار بازیافت از پشته اشارگر پشته یک واحد از آن کم می شود.
ROM چیست؟
این حافظه از دست ما خارج است یعنی اینکه فقط توسط کامپیوتر می توان برنامه اصلی را توی این حافظه کپی کرد و ما بعدا توسط خود میکرو نمی توانیم محتوای آن را تغییر دهیم بلکه فقط می توانیم اطلاعات را این حافظه به حافظه RAM انتقال داده و بعد از پردازش می توان آنها را به خروجی فرستاد.
پایه RST(9) ریست
با فعال شدن این پایه یعنی یک شدن به مدت حداقل 2 سیکل ماشین میکرو ریست شده و به خانه 0000H پرش کرده و ار آنجا شروع به خواندن برنامه می کند.
پایه EA
اگر این پایه را یک کنیم میکرو برنامه را از ROM داخلی خودش شروع به خواندن می کند و اگر این پایه را صفر کنیم میکرو از ROM داخلی خودش هیچ اطلاعاتی نمی خواند و با برنامه ریزی که شده از ROM بیرونی شروع به خواندن اطلاعات می کند.
پایه PSE
این پایه برای زمانی است که بخواهیم از RAM یا ROM بیرونی استفاده کنیم که بسته به شرایط یا صف می شود یا یک.
پایه ALE
اگر از RAM یا ROM بیرونی استفاده کنیم این پایه پورت صفر را به عنوان خطوط آدرس معرفی می کند.
دستور EQU و DB
البته این دو دستور جزء قالب های دستوری 8051 نیست یعنی اصلا میکرو چنین دستوری را ندارد و اجرا هم نمی کند. این دو دستور را فقط کامپایلر ها می شناسد که به رهنمون هم معرف هستند اینها برای راحتی کار و برنامه نویسی هستند.
EQU به کمک این دستور می توان یه متغیر تهریف کنیم مثلا ما در یک پروژه داریم که در آن یک کلید به نام OK وجود دارد ما می خواهیم OK را روی بیت 3 از پورت 2 قرار دهیم یعنی اینکه P2.3=OK برای راحتی کار در طول برنامه ممکن از این کلید بخواهیم زیاد استفاده کنیم به همین دلیل اول برنامه این بیت را به متغییر OK نسبت می دهیم به روش زیر:
OK EQU P2.3
…………………….
JB OK,LOOP
برنامه اینطور می باشد که P2.3 به OK اختصاص داده شده و در برنامه اصلی ما می خواهیم که هر گاه این بیت یک شد به آدرس LOOP پرش کند. پس ما می نویسیم اگر OK یک شده به LOOP پرش کن.
DB اگه با LCD سرو کار داشته باشیم برای نمایش پیغام ها روی LCD باید کد اسکی آنها رو نوشت که خیلی کار سخت و وقت گیری به همین دلیل در برنامه پیغام خود را به صورت زیر می نویسیم:
ORG 600H
DB 'WWW.MC8051.BLOGFA.COM'
ابتدا باید مکان این پیغام را مشخص کنیم مثلا من در خانه 600 ROM این عبارت را نوشته توجه شود که هر کاراکتر 8 بیت دارد و هر یک از آنها در خانه 600و601و602و603 تا.... قرار می گیرد. قالب دستور به این صورت می باشد DB ' ' متن یا پیغام را باید حتما بین این دو علامت نوشت تا کامپایلر متوجه شود که متن ما همینی هست که توی این دو تا علامت قرار دارد و بعد از این علامت جزء پیغام ما نیست.
دستور MOV
این دستور پر کاربرد ترین دستور در میکرو می باشد معنی این دستور هم کپی کردن هست و انتقال دادن به مثال های زیر توجه کنید!