2012_mikrodenetleyiciler

7/27/2019 2012_mikrodenetleyiciler

1/238

Mikrodenetleyiciler 8051 Uygulamalar

EGENVERSTESEGEMESLEKYKSEKOKULU

2012

Mikrodenetleyiciler

8051 Uygulamalar

Yrd. Do. Dr. Mustafa Engin

Z M R


2/238

EGE NVERSTES

EGE MESLEK YKSEKOKULU

Mikrodenetleyiciler

8051 Uygulamalar

(DERS NOTU)

Yrd. Do. Dr. MUSTAFA ENGN

zmir 2011


3/238

I


NDEKLER

Mikroilemciler ve Mikrobilgisayarn Geliimi _______________________ 1Giri ____________________________________________________________ 1Mikroilemcinin Geliimi____________________________________________ 2Mikrobilgisayarlar _________________________________________________ 3Merkezi lem Birimi _______________________________________________ 4Yar letken bellekler _______________________________________________ 6Adres, Veri ve Denetim Yollar _______________________________________ 7Giri/k Aygtlar ________________________________________________ 9

Veri Saklama Aygtlar __________________________________________________ 9

nsan le letiimi Salayan Cihazlar_______________________________________ 9

Denetim Ve Monitr Cihazlar ____________________________________________ 9

Yazlm _________________________________________________________ 10Bilgisayarn leyii _______________________________________________ 11Mikrodenetleyiciler _______________________________________________ 13Sorular _________________________________________________________ 15

MCS51 Ailesi Mikrodenetleyiciler ______________________________ 17Giri ___________________________________________________________ 17MCS51 Ailesi Mikrodenetleyiciler __________________________________ 188051in ekirdek Yaps ___________________________________________ 22Denetim Hatlar __________________________________________________ 23

PSEN_______________________________________________________________ 24

ALE________________________________________________________________ 24

EA (EXTERNAL ACESS) ________________________________________________ 24

RESET______________________________________________________________ 24

Osilatr Girileri______________________________________________________ 25

Gerilim Balantlar ___________________________________________________ 27

Giri k Hatlar_________________________________________________ 278051in Bellek Yaps_____________________________________________ 28

RAM Bellein Kullanm ______________________________________________ 29

Alt 128 Bayt _________________________________________________________ 29

st 128 Bayt ________________________________________________________ 30

zel lev Yazalar ___________________________________________________ 30


4/238

II


Akmlatr_________________________________________________________ 32

B Yazac ____________________________________________________________ 34

Durum Yazac _______________________________________________________ 34

Port Yazalar _______________________________________________________ 36

Veri Gsterici________________________________________________________ 39

Yn aretleyici _____________________________________________________ 39Zamanlayc Yazalar_________________________________________________ 39

Seri Port Yazalar____________________________________________________ 40

Kesme Yazalar _____________________________________________________ 40

G Denetim Yazac __________________________________________________ 41

Program Bellei _________________________________________________ 42D Bellek Kullanm _____________________________________________ 42D Program Bellei______________________________________________ 44D Veri Bellei__________________________________________________ 45Sorular ________________________________________________________ 47

MCS51 Ailesi Mikrodenetleyicilerin Komutlar ____________________ 49Giri __________________________________________________________ 49Adresleme Kipleri _______________________________________________ 50

Dorudan Adresleme _________________________________________________ 50

vedi Adresleme______________________________________________________ 51Yaza Adresleme_____________________________________________________ 52

Bal Adresleme _____________________________________________________ 52

Dolayl Adresleme ____________________________________________________ 53

Mutlak Adresleme____________________________________________________ 54

Uuzun Adresleme ____________________________________________________ 54

Sral Adresleme _____________________________________________________ 55

8051 Komut Kmesi_____________________________________________ 56Veri Aktarma Komutlar___________________________________________ 56

Veri Belleinde Veri Aktaran Komutlar _________________________________ 56

D Veri Belleinde Veri Aktaran Komutlar ________________________________ 59

Program Belleinden Veri Okuyan Komutlar_______________________________ 60

Aritmetik lem Komutlar _________________________________________ 62Mantk lem Buyruklar __________________________________________ 68Boolean lem Yapan Komutlar ____________________________________ 72Balanma Komutlar _____________________________________________ 77

Koullu Dallanma Komutlar ___________________________________________ 79


5/238

Mikroilemciler ve Mikrobilgisayarn Geliimi III


Sorular _________________________________________________________ 82Assembly Programlama _______________________________________ 85

Giri ___________________________________________________________ 85Assembly lemi__________________________________________________ 86

Birinci Aama Onay___________________________________________________ 87

kinci Aama Onay ___________________________________________________ 87

Assembly Dilinde Proram Dzeni____________________________________ 87Assembler Ynergeleri ____________________________________________ 89

Durum Denetimi Yapan Assembler Ynergeleri ____________________________ 89

Program Gelitirme _______________________________________________ 90rnek Kaynak Program Sayfas _____________________________________ 91Altprogramlar ve Ynn Ku llanm __________________________________ 93

Ynn Yaps Ve Kullanm _____________________________________________ 94

Yazlm Tabanl Zaman Geciktirme Dngleri __________________________ 95Tek Dngl Zaman Geciktirme Altprogramlar ____________________________ 96

ift Dngl Zaman Gecktirme Altprogramlar _____________________________ 99

rnek Altprogramlar _____________________________________________ 102Sorular____________________________________________________________ 110

MCS-51 Sayclar Zamanlayclar ______________________________ 113Giri __________________________________________________________ 113Zamanlayc Yazalar ____________________________________________ 115

Zamanlayc Mod Seme Yazac ________________________________________ 115

Zamanlayc Denetim Yazac ______________________________________ 116Zamanlayc alma Kipleri _______________________________________ 117

13 Bit Zamanlayc alma Kipi________________________________________ 11716 Bit Zamanlayc Kipi_______________________________________________ 118

8 Bit Yeniden Yklemeli Kip ___________________________________________ 118

Ayrk Zamanlayc Kipi________________________________________________ 119

Tetikleme Kaynaklar_________________________________________________ 119

Zamanlayclarn Kullanm________________________________________ 120Zamanlayc 2 __________________________________________________ 121

Yeniden Yklemeli Kip________________________________________________ 123

Yakalama Kipi ______________________________________________________ 125

Baud Rate reteci Olarak Kullanlmas __________________________________ 125


6/238

IV


AT89S52nin Artlar ____________________________________________ 127Seri Haberleme ve 8051 Seri Portu ___________________________ 139

Giri _________________________________________________________ 139Asenkron Seri Veri letimi ________________________________________ 1408051 UART ___________________________________________________ 142Seri Port alma kipleri _________________________________________ 144

Kip 0 8 Bit Kayar Yaza Kipi___________________________________________ 146

Kip 1 Deiken Hzl 8 Bit UART________________________________________ 147

Kip 2 Sabit Hzl 9-Bit UART___________________________________________ 149

Kip 3 Deiken Hzl 9-Bit UART________________________________________ 149

Yazalarn Ayarlanmas__________________________________________ 149Seri Port letiim Hznn Belirlenmesi ______________________________ 152

Baud Rate Saati Olarak T1in Kullanlmas _______________________________ 154

Sorular _______________________________________________________ 159Kesme ve MCS-51 Kesmeleri _________________________________ 161

Giri _________________________________________________________ 1618051in Kesme Yaps___________________________________________ 164D Kesme Girilerinin Denetimi___________________________________ 168Kesme Servis Altprogram _______________________________________ 168AT89S52nin Kesme Kaynaklar __________________________________ 169Aylak Ve Ksk Gte alma _____________________________________ 169

Aylak alma Kipi___________________________________________________ 170

Ksk Gte alma Kipi______________________________________________ 170

Sorular _______________________________________________________ 177MCS-51 Komut Kmesi ______________________________________ 179

KISALTMALAR _________________________________________________ 179ACALL adr 11 ______________________________________________________ 179

ADD A ________________________________________________ 180

ADDC A, ______________________________________________ 181

AJMP adr 11 _______________________________________________________ 182

ANL , _______________________________ 182

ANL C, ________________________________________________ 183

CJNE , , kayklk_____________________________ 184


7/238

Mikroilemciler ve Mikrobilgisayarn Geliimi V


CLR A _____________________________________________________________ 186

CLR Bit ____________________________________________________________ 186

CPL A _____________________________________________________________ 186

CPL Bit ____________________________________________________________ 187

DA A ______________________________________________________________ 187

DEC BAYT__________________________________________________________ 188

DIV AB_____________________________________________________________ 189

DJNZ , ___________________________________________ 189

INC _________________________________________________________ 190

JB , bal adres________________________________________________ 191

JBC , bal adres ______________________________________________ 191

JC bal adres ______________________________________________________ 192

JMP @A+DPTR ______________________________________________________ 192

JNB bit, rel _________________________________________________________ 193

JNC rel ____________________________________________________________ 193JNZ rel_____________________________________________________________ 193

JZ rel ______________________________________________________________ 194

LCALL 16 Bit Adres __________________________________________________ 194

LJMP 16 Bit Adres ___________________________________________________ 195

MUL AB____________________________________________________________ 195

MOV , _____________________________________ 196

MOV , ________________________________________ 198

MOV DPTR, #Veri 16 _________________________________________________ 199

MOVC A, @A+ __________________________________________ 199MOVX , ____________________________________ 200

ORL , _____________________________________ 201

ORL C, _________________________________________________ 202

POP Dorudan Adres_________________________________________________ 202

PUSH Dorudan Adres _______________________________________________ 203

RET_______________________________________________________________ 203

RETI ______________________________________________________________ 203

RL A ______________________________________________________________ 204

RLC A _____________________________________________________________ 204

RR A ______________________________________________________________ 205

RRC A _____________________________________________________________ 205

SETB _________________________________________________________ 206

SJMP Bal Adres ____________________________________________________ 206

SUBB A, ______________________________________________ 206

SWAP A____________________________________________________________ 208

XCH A, ______________________________________________________ 208

XCHD, @Ri _________________________________________________________ 208

XRL , _____________________________________ 209

Kaynaka ______________________________________________________ 211


8/238

VI


Dictionary_____________________________________________________ 213Szlk________________________________________________________ 222


9/238


MikroilemcilerveMikrobilgisayarnGeliimi

Giri

Mikroilemci (microprocessor) icat edileli ksa bir sre olmasna ramen modern

hayatn bir paras haline gelmitir. Gnlk yaamda otomobilde, televizyonda,

telefonda, kap otomatiinde, asansrde, trafik klarnda, hesap makinesinde,

mzik aletlerinde, daktilolarda, oyuncaklarda, cep telefonlarnda ve benzeri birok

cihazda farknda olmadan mikroilemcileri kullanmaktayz. Mikroilemciler daha


10/238

2 Blm 1


nce hayal edemeyeceimiz hzla mektuplarmz dnyann her noktasna

ulatrmakta, hi bir kimse ile karlatrlamayacak kadar ksa srede karmak

saysalilemleri yapabilmektedir.

Mikroilemcinin Geliimi

lk mikroilemci 1971 ylnda 4004 adyla Intel firmas tarafndan retilmitir. 4004

ok gl bir ilemci deildi, bir admda sadece 4 bitlik verileri ileyebiliyordu, buna

ramen birokkii iin heyecan vericiydi nk tm birimler tek bir tmdevre iinde

toplanmt. Benzer teknolojiyi kullanarak Intel 1974 ylnda 8 bitlik 8080

mikroilemcisini retti. Gerek anlamda bilgisayarn boyutunu klten

mikroilemci, 8088 ise 1979 ylnda retildi ve 1982 ylnda IBM firmas bu ilemciyi

kullanarak ilk kiisel bilgisayar (PC) pazara sundu. lerleyen yllarda kiisel bilgisayar

pazarna ynelik 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium II, Pentium III ve Pentium

4 ilemcileri Intel tarafndan pazara sunuldu.

Ad YlTransistor

AdediFrekans Kelime Uzunluu Hz

8080 1974 6,000 2 MHz 8 64x104

8088 1979 29,000 5 MHz 16, 8-bit Veri Yolu 33 x104

80286 1982 134,000 6 MHz 16 1 x106

80386 1985 275,000 16 MHz 32 5 x106

80486 1989 1,200,000 25 MHz 32 20 x106

Pentium 1993 3,100,000 60 MHz 32, 64-bit Veri Yolu 100 x106

Pentium II 1997 7,500,000 233 MHz 32, 64-bit Veri Yolu ~300 x106

Pentium III 1999 9,500,000 450 MHz 32, 64-bit Veri Yolu ~510 x106

Pentium 4 2000 42,000,000 1.5 GHz 64 bit ~1,700 x106

izelge1.1 Intel firmas tarafndan retilen mikroilemcilerin geliimi ve zellikleri.1

IBM firmasnn bilgisayar mimarisini kullanan birok firma bu ilemciler ile daha

ucuz kiisel bilgisayarlar rettiler. 8088den balayarak Pentium 4e kadar tm

ilemciler geriye doru tm ilevleri gerekletirebilmektedir. 8088de almak

1Kaynak:www.intel.com


11/238

Mikroilemciler ve Mikrobilgisayarn Geliimi 3


zere yazlm bir program ayn zamanda Pentium 4te de almaktadr. Intel

firmas tarafndan retilen ilemcilerin geliimi izelge1.1de verilmitir. Intel

firmas dnda Motorola 6800, RCA 1801, MOS Technology 6502 ve Zilog Z80

mikroilemcilerini rettiler.

ekil1.1 Intelin rettii ilk mikroilemci 4004n grnm.

Mikrobilgisayarlar

Mikroilemcinin yararl bir ite kullanlmas kalc ve geici veri saklama belleklerinin

ve insan veya makinelerle iletiim salayan evre birimlerinin (peripheral devices)

balanmas ile mmkn olur. Elde edilen bu cihaza bilgisayar(computer) ad verilir.

Birden fazla bilgisayarn standart bir iletiim a ile birbirlerine balanmas ile elde

edilen sisteme bilgisayar a (computer network) ad verilir. Bilgisayar oluturan

elemanlara donanm (hardware), bilgisayarn ne yapacan belirleyen komutlar

zinciri olan programlara da yazlm (software) ad verilir.

ekil1.2de temel bilgisayarn blok emas gsterilmitir. Yukarda bahsedilen

birimlerin yan sra adres, veri ve denetim bilgilerini birimler aras tayan hatlarn

oluturduu adres, veri ve denetim yollar da yer almaktadr. Yollardaki hat says ve

zellikleri her mikroilemcide farkldr. evre birimleri bilgisayarn kullanlaca ie

gre farkllk gsterir. Kiisel bilgisayar olarak kullanldnda en temel evre


12/238

4 Blm 1


birimleri veri ve program saklama cihazlar ( hard disk, floppy disk driver, CD driver

gibi), grntleyici, keyboard, fare ve yazcdr. Bu birimlerin balants iin ana kart

zerinde ara birim yongalar yerletirilmitir. Balant ular standart hale gelen

soketler ile kasa zerine veya ana kart zerine yerletirilmilerdir. Endstriyel

bilgisayarlarda genellikle ana kart zerine yerletirilen genileme soketlerikullanlarak arabirim kart taklr ve cihaza bu karttan k alnr. Baz endstriyel

cihazlar ise dorudan kasa zerinde bulunan soketlerden biri kullanlarak

bilgisayarla iletiim kurmas salanr. kinci yntem yava olan sistemlerde

kullanlabilir.

ekil1.2 Mikrobilgisayarn birimleri.

Merkezi lem BirimiAritmetik ve mantk ilemleri yapabilen, veri saklayabilen, yapt ilemlerin

sonucuna gre karar verebilen ve bellee veri yazp okuyabilen saysal elektronik

devrelerine ilemci(processor) ad verilir. lemciler ilk zamanlarda elektron tpleri

ile elde edildiklerinden, boyutlar ok bykt. 1970li yllarn banda transistrlerle

tek bir yongada elde edilen ilemciler elektron tpleri ile elde edilenlere oranla ok

kk olduundan ilemci kelimesinin bana kk anlamna gelen mikro kelimesi

eklenerek mikroilemci (microprocessor) kelimesi elde edilmitir. Baz kaynaklar


13/238



ilemciyi merkezi ilem birimi ksaca MB, (central processing unit ksaca CPU)

olarak adlandrmlardr. Gnmzde her iki isim de kullanlmaktadr.

Merkezi ilem birimi bilgisayarn beynidir, bilgisayardaki aritmetik mantk ve karar

verme ilemleri ile bal birimlerin denetimi bu birim tarafndan yaplr. MB mantkdevrelerinin birleiminden oluur ve srekli yapt ilem komut getirme (fetching)

ve komut yrtmedir (executing). MB ikilik kodlar yrtme yeteneine sahiptir. Bu

kodlarn her biri basit bir ilemi temsil eder rnein toplama, karma VE, VEYA,

DEL gibi. Tm bu ikilik kod kmesine komut kmesi(instruction set) ad verilir. Her

mikroilemcinin kendine zg bir komut kmesi vardr.

ekil1.3de MBin basitletirilmi i yaps gsterilmitir. Aritmetik ve mantk ilem

birimi (arithmetic logic unit, ALU) aritmetikve mantk ilemlerin gerekletii yerdir.

Komut kod zme ve denetim birimi gelen komutun niteliini belirler ve bu komut

iin gerekli denetim iaretlerini reterek ierideki ve dardaki birimlere gnderir.

Ana yaza aritmetik ve mantk ilem yaplrken birinci sayy ve ilem sonunda

sonucun yazld yazatr. Birok mikroilemcide bu yazaca akmlatrad verilir.

Durum yazac her bitine ayr bir grev verilmi bir yazatr. rnein toplama

ilemlerin sonucunun ana yazaca smayan ksm durum yazacnda yer alan elde

bitinde saklanr. Bu yazataki dier bitlere ise mikroilemci reticisine gre farkl

grevler verilmitir, negatif biti, sfr biti, ondalk ilem biti gibi. Yardmc yaza

gurubu geici veri saklamak iin kullanlr. Yardmc yaza gurubunda yer alan yaza

says mikroilemci reticisine bal olarak deiir. Program sayac iletilecek

komutun adres bilgisinin oluturulduu bir ikili saycdr. Darda dorudan adres

yoluna baldr. Komut yazac program sayac tarafndan adresi belirlenen,

bellekten veri yolu ile getirilen komutun yazld yerdir.Bellee yazlacak veri yine

bu yaza yoluyla yanin veri yoluna yazmak iin yine bu yaza kullanlr.

Mikroilemcinin bir makine saykalnda ileyebilecei verinin uzunluu ALUnun bit

says ile snrldr. Akmlatrn bit says da ALUya eittir. Akmlatrdeki bitsaysna mikroilemcinin kelime uzunluu ad verilir. Kelime uzunluu 8 bit olan

mikroilemcilerde akmlatr 8 bittir ve bir makine saykalnda 8 bitlik iki sayy

toplar ve en fazla 9 bit olarak sonucu akmlatr ve durum yazacnda yer alan elde

bitine yazar. 32 bit olan mikroilemcilerde bir makine saykalnda iki 32 bitlik say

toplanabilir ve 33 bitlik sonucun 32 biti akmlatre yazlrken bir biti elde

bayrana yazlr.


14/238

6 Blm 1


ekil1.3 Merkezi ilem biriminin blok emas.

Yar letken bellekler

Bilgisayarn iletecei programlar ve ileyecei veriler ile sonu verileri bellekte

saklanr. Srekli kullanlan program paralar kalc tr belleklerde saklanr, bu

bellein ierii zel durumlar dnda bilgisayar tarafndan deitirilemez. leyecei

verilerve ilem sonucunda elde ettii veriler geici tr belleklerde saklanr. Geici ve

kalc tr belleklerin yaps MBne dorudan balanabilecek ekilde olmaldr. Bu

zellii tayan bellekler kalc tr olan ROM, geici tr olan RAM yar iletken

belleklerdir.

ROM bellek sadece okunabilen ierii zel donanm olmadka deitirilemeyen yar

iletken belleklerdir. retim srasndaprogramlanan mask ROM belleklerin, sonradan

ierii zel donanm olsa bile deitirilemez. erii snrsz adet okunabilir, kullanm

mr 50 yl olarak kataloglarda verilmektedir. zel programlayc ile bir defa

programlanabilen sadece okunur belleklere ise PROM ad verilir. Bu bellein dier

zellikleri mask ROM ile ayndr. ROMlar ayn program ile daha az sayda cihaz

retilecek ise mask ROMa gre daha ekonomik olmaktadr. Dier bir ROM eidi ise

silinebilir ve tekrar programlanabilir EPROM belleklerdir. EPROM bellekler zel

programlayc ile programlanr, kullanldktan sonra ierii deitirilmek

istendiinde zerinde bulunan pencereden 15 dakika ltraviyole k uygulanarak


15/238



silinebilir. Silme ilemi sonras tm hcrelerin ierikleri mantk 1 olacaktr. Bu tr

belleklerin programlanmas ve silinmesi zel donanm ve sre gerektirmesi yeni tr

ROM retimine sebep olmutur. Flash EPROM olarak adlandrlan belleklerin

bilgisayar sistemlerinde kullanm hzla yaygnlamtr. Flash EPROMlar birka

balant deiiklii ile kullanldklar devre zerinde silinebilir ve ayn devre zerindeprogramlanabilir. Silme ilemi bellein tm hcrelerini mantk 1 yapar, silinecek

hcreyi seme sansmz yoktur. stenildiinde programn kopyalanmasn

engellemek iin ifre konabilir. Dier bir bellek tr ise elektrik ile silinebilir

EEPROMdur. EEPROM ile Flash EPROMdan zellii her satrnn zel dzenek

gerektirmeden dierlerinden bamsz siline bilmesidir. Hzl silme ilemi

kullanldnda ise Flash EPROMdan fark yoktur. Bellekler hakkndaki daha geni

bilgiyi saysal elektronik kitaplarndan elde edebilirsiniz.

Bilgisayarda ROM bellek ilk alta ilemcinin evre birimleri ile anlaabilmesi iin

gerekli altprogramlar saklamak iin kullanlr. Bu alt programlar ilk alta

ilemcinin adn, kullanlan arabirim yongalarnn numaralarn ve RAM bellein

salamlk denetimini grntleyiciye yazar. Bu ilemlerin sonunda kullancdan yeni

bir komut bekler hale gelir. RAM bellekte ise kullancnn sonradan girdii veriler ve

bu verilere ait sonular yer alr. Byk programlar ROM ve RAM bellekte

saklanamaz, bu ilem iin hard disk adn verdiimiz manyetik bellekler kullanlr.

Byk program paralar sra ile RAM bellee aktarlr ve ilemci buradan komutlargetirir ve yrtr. lemi tamamlanan program paras bir sonraki blm ile

deitirilir. MB dorudan hard diskten ilem yapamaz.

Adres, Veri ve Denetim Yollar

Yol (bus) belli bir amala veri tamak iin kullanlan iletkenler kmesine verilen

addr. MB evresindeki birimlere adres, veri ve denetim yollar ile baldr. MB

ilem yapaca birimi adres yoluna yazd adres bilgisi ile seer. Yapaca ileminne olduunu denetim yoluna yazd bilgi ile bildirirken ilemin sonucunda oluan

bilgiyi veri yolu ile sonucun yazlmas gereken birime tar.

Adres yolu adresin mikroilemci tarafndan retilmesinden dolay tek ynldr ve bu

yolda veri ak MBden bellek veya arabirim tmdevrelerine dorudur. Kk

lekli bilgisayarlar 16 veya 20 adres hattna sahiptirler. 1 hat iki bellek satrn

adresleyebilir, 16 adres hatt ise;

216=65536 adetbellek satrn adresleyebilir.


16/238

8 Blm 1


210=1024 Satr K ile ksaltlrsa;

216=26.210=26 K=64 K

Olarakadlandrlr. 20 adres hattna sahip ilemcilerde;

220=1048576 Bellek satr adreslenebilir. Ksalttmzda 1 Mega bellek satr olarak

syleyebiliriz. Forml ile ifade edecek olursak;

Belleme kapasitesi = 2 Adres Hatt Says

eklinde yazabiliriz.

Veri yolu mikroilemcinin ileyecei komutlar bellekten komut yazacna tar veya

akmlatrde oluan sonular geici bellee tar. Veri yolundaki bilgi ak iftynldr. Veri yolundaki hat says mikroilemcinin kelime uzunluuna eit olur.

Aratrmalar sonucuna gre, mikroilemcilerin yapt ilemlerin te ikisi kendi

yazalar ile bu birimler aras veri aktarma ilemleri olduu grlmtr.

Performans yksek ilemci elde etmek istiyorsak veri yolunun mmkn olduu

kadar hzl ve geni tutulmas gerekmektedir. Veri yolunun genilii mikroilemcinin

komut saysn belirler. Komut saysnn fazla olmas mikroilemcinin yeteneini

arttrr.

Mikroilemci komut says = 2 veri hattsays

Denetim yolu mikroilemcinin bellek ve arabirim tmdevreleri ile bilgi al veriinde

kulland eleme iaretleri ile zamanlama ve kesme iaretlerinden oluur. Veri ve

adres yolunda olduu gibi tm hatlarnn grevleri ve ynleri ayn deildir. Her

hattn grevi farkldr. Genellikle zamanlama amal olanlar MB tarafndan

retilirler. Bunlardan en nemlileri saat (clock), yazma (write), okuma (read)

hatlardr. Bunlardan oku hatt tek ynl bir hattr ve bellekten okuma ilemi

srasnda mikroilemci tarafndan retilir. Yazma hatt da ayn ynldr ve yazmasrasnda mikroilemci tarafndan yazma ilemi srasnda retilir. Kesme (interrupt)

hatt evre birimleri veya programc tarafndan retilir. Bu iaret etkin olduunda

ilemci normal program akn keser ve zel bir program iletir. Denetim yolundaki

hatlarn says ve alma ekilleri mikroilemci reticisine gre ok farkllk gsterir.


17/238



Giri/k Aygtlar

Giri/k cihazlar veya dier adyla bilgisayar evre elemanlar MB ile gerek

dnya arasndaki iletiimi salayan birimlerdir. Bu birimler olmasayd byk bir

olaslkla bilgisayarlar kimse tarafndan kullanlmazd. eit giri/k cihazvardr. Bunlar, veri saklama cihazlar, insan ile iletiimi salayan cihazlar, denetim

ve gsterge cihazlardr.

Veri SaklamaAygtlar

Manyetik veri saklama cihazlar bellek teknolojisi arenasnda RAM ve ROM gibi

yariletken belleklerle birlikte anlrlar. Fakat aslnda yap olarak ok farkldr. Bu

cihazlar ok geni kapasiteye sahiptirler, fakat mekanik olduklarndan gvenirlikleri

dktr. Pazar gn getike bymesine ramen performanslarnda fazla gelimeolmamtr. RAM de olduu gibi MBe yakn balanamaz, arabirim kullanmak

zorundadr ki bu da veri iletimini yavalatr. Boyutlarnn srekli bymesine ramen

teknolojisi bu lde gelimemektedir. RAM ve ROM gibi yariletken belleklere

smayan programlarn saklanmasnda kullanlr. Bu cihazlardan MB dorudan

program iletemez, ancak paralar halinde RAM bellee tanr ve ilem bittikten

sonra tekrar bu cihazlara kaydedilir. Bu cihazlar (online) srekli hatta veya ariv

amal olmak zere iki trl kullanlabilirler. Genellikle manyetik ortamda veri

saklayan hard diskler srekli hatta alrlar. CD-ROM adn verdiimiz optikortamda veriyi saklayan bellekler ise ariv amal kullanlrlar. Bunlarn dnda teyp

kasetleri de veri saklama amal kullanlrlar.

nsan le letiimi Salayan Cihazlar

Bilgisayar ile insan kaynatrmak insan ile makineyi anlatran cihazlarn okluuna

baldr. En ok kullanlan arabirim video display terminal (VDT) olarak adlandrlan

klavye ve katot nl tpten oluan ekrandr. Gnmzde grntleme cihazlar

olduka eitlenmitir. LCD ekranlarn yksek renk kalitesi ve kapladklar az alandolaysyla kullanm yksek fiyatlarna ramen artmaktadr. Dier cihazlar ise

yazc, izici, mikrofon, hoparlr, fare, joystick, light pendir.

Denetim Ve Monitr Cihazlar

Mikroilemciler endstride de yaygn olarak kullanlmaktadr. zellikle seri retim

bantlarnda retimin hatasz ve hzl olmas iin birok ii robotlar yapmaktadr.

Robotlar ise mikroilemciler denetlemektedir. Mikroilemci denetleyecei

deikenin deerini renmek iin sensr kullanr. Deikenidenetlemekiin motor,

rle gibi elemanlar kullanr. Sensrler genellikle basn, scaklk, k, hareketi gibi


18/238

10 Blm 1


ltkleri parametreleri elektrik iaretine dntrrler. Bu analog elektrik iareti

ADC kullanlarak saysallatrlr. Bu bilgi ilendikten sonra tekrar kontrol elemanna

gnderilmeden DAC kullanlarak analog iarete dntrlr. Endstride yaygn

olarak mikroilemci yerine mikrodenetleyici kullanlmaktadr.

Yazlm

lk yllarda donanm yazlmdan daha nemliydi ve maliyeti yksekti. Son yllarda ise

yazlm daha nemli hale gelmitir. Maliyet olarak donanmn zerine kmtr.

ekil1.4te yazlm trleri basitletirilmi olarak gsterilmitir. Yazlm seviyeden

oluur: en dta uygulama program, onun iinde iletim sistemi program, en ite

giri/k alt programlar.

En iteki giri/k alt programlar dorudan donanm ile st grup yazlmlarn

balantsn salar. Alt programlar keyborddan karakter okur, gstergede karakter

grntler, hard diskten bir grup program parasn RAM bellee getirmek gibi

iletim sisteminin gereksinim duyduu altprogramlardr. Bu alt programlar

donanm tasarlayan kiiler tarafndan yazlr ve kalc tr bellekler ierisine yazlr.

IBM PClerde bu belleklere BIOS (Basic Input/Output System) ad verilir. BIOS bellei

programc tarafndan deitirilemez. Fakat saat, tarih, ifre gibi sonradan

deitirilmesi gerekli deikenlerin sakland bir pilli RAM veya EEPROM bellekanakart zerine yerletirilir.

ekil-1.4 Yazlmn katmanlar.

Programlaycnn donanm ile daha yakn iliki kurabilmesi MBin yazalarnn

balang deerleri giri/k alt programlar tarafndan sistem RAMine kaydedilir.

LETM SSTEM(KOMUTLAR VE

UYGULAMA YAZILIMI

GR/IKI ALTPROGRAMLARI

(DONANIMI KULLANDIRAN

DONANIM


19/238



Programc bu RAMin ieriini deitirerek kendine uygun ekilde donanma

ulaabilir. BIOS giri/k alt programlarnn yan sra sistemi balatma programn

da ierir. ROMda kaytl olduu iin balatma program bal sistemlerin test

edilmesi ve bellein balang koullarna ayarlanmas gibi sabit ilemleri ierebilir.

Bunun dnda bootstrap loader alt program diskin birinci izini okur ve programparasn RAMe kaydeder. Bu program iletme sisteminin temelini oluturur.

letim sistemi birokprogramn toplamndan oluur ve bilgisayar ile birlikte gelir.

Uygulama programlarnn kullanm iin komut dili ve yardmc programlar ierir.

letim sistemi giri/k altprogramlarnn bir veya bir kan birletirerek kendine

komut oluturur. Dizin yaratma, kopyalama, silme, yeniden adlandrma gibi

komutlar buna birer rnektir. Bu komutlar uygulama programlar tarafndan komut

olarak kullanlr. Kullanc program yazan bir programc bilgisayarnmikroilemcisinin assembler dilini bilmeden giri/k altprogramlarn rahatlkla

kullanabilir. Uygulama yazlmlar bilgisayara i yaptrmak iin yazlm

programlardr. Kelime ilemcisi, programlama dilleri izim programlar, ses ve mzik

programlar gibi.

Bilgisayarn leyii

Bilgisayara g uygulandnda veya reset tuuna basldnda mikroilemci adresyoluna reset vektr ad verilen adres bilgisini yazar. Daha sonra okuma iaretini

reterek bellekten bu adreste yer alan komutu komut yazacna aktarr. Reset

vektr retici firma tarafndan BIOS ROMun ilk veya son adresi olarak belirlenir.

Birinci komut okunduktan sonra program sayac bir arttrlr ve bir sonraki komut

veya veri okunacak ilk bilgidir. Programn ak iletilen komutlara gre deiecektir.

Mikroilemcinin bellekten komut okumasna komut getirme saykl ad verilir.

ekil1.5te komut getirme sayklnn aamalar gsterilmitir. Komut getirme

sayklndaki olaylar sras ile yle geliir;

1. Program sayacn ierii adres yoluna aktarlr,

2. Denetim yolu hatlarndan okuma iareti etkin yaplr,

3. kilik bilgi RAM veya ROMdan veri yoluna aktarlr,

4. Veri yolundaki ikilik bilgi MB ierisindeki komut yazacna alnr,

5. Program sayac bir sonraki komut getirme ilemi iin artrlr.


20/238

12 Blm 1


Getirilen ikilik bilginin komut kodu olup olmad kod zme ve denetim birimi

tarafndan belirlenir. Eer bir komutun kodu ise bu kod geldiinde yaplmas

gereken ilemler mikroilemci ierisinde yazlrdr. Bu bilgiler mikroilemci retilirken

yazlr ve sonradan deitirilemez. Komutun kodunun zlp gerekli denetim

iaretlerinin retilmesi aamasna komut yrtme sayklad verilir. Komut yrtmesayklnda komut yazacna alnan komutun kodu zlerek retilmesi gereken i

denetim iaretleri retilir ve zamannda ilgili i birime gnderilir. rnein eer ilem

kodu bir toplama ilemi olduunu sylyorsa ilem iin saylar yazalardan

aritmetik ilem birimine alnr. Toplama en dk deerlikli bitten balar ve en

yksek deerlikli bite doru yaplr. Zamanlama ilemleri komut kod zme ve

denetim birimi tarafndan yaplr. Komut yrtme ilemleri komut getirme ilemleri

gibi sabit sreli deildirler. Yaplan ilemin karmaklna gre sre uzayabilir.

Anlaml bir ilem yaptrmak iin sralanm komut kmesine program ya da yazlmad verilir. Amalanan ilemin hatasz bir ekilde gereklenmesi yazlan programn

gln gsterir. Gl programlar girilecek tm girdileri gz nne alnarak

yazlr. ounlukla program ilettiimizde baz verilerde hatal sonular elde

ettiimizde bilgisayar sular ve bilgisayar hata yapt deriz. Aslnda bilgisayar deil

yazdmz program hatal veya eksiktir. Fakat donanm hatas var diyebiliriz. Bunu

sylemek iinde yazlmzn doruluundan emin olmalyz.

ekil1.5 Komut getirme sayklnda ilem sras.


21/238



Mikrodenetleyiciler

lk yllarda endstride ve bilgisayarda ayn mikroilemciler kullanld. Daha sonraki

yllarda bilgisayarn daha hzl ve daha ok ilem yapan ilemcilere gereksinim

duymas, endstrinin ise yava fakat ierisinde ska kullanlan yardmc birimleriieren mikroilemciler istemesi nedeniyle endtrinin gereksinimi iin yeni araylara

girildi. lk denemeyi Intel irketi 1976 ylnda 8748 mikroilemcisi ile yapt. Bu

tmdevre ierisinde mikroilemciye ek olarak 1Kbayt EPROM bellek, 64 Bayt RAM,

27 I/O baca ve 8 bit zamanlayc yer almaktayd. Bu ilemciyi elde etmek iin

yaklak 17,000 transistor kullanlmtr. 8748 kontrol uygulamalarnn deimez

eleman oldu ve birok sistemin daha basit ve akll ekilde tasarlanmasn olanakl

kld. zellikle otomatik amar makineleri, trafik klar, otomobil ateleme

sistemleri gibi endstriyel cihazlarda youn olarak kullanld. Pazardan memnun

kalan Intelgelitirilmi endstri mikroilemcisini 1980 ylnda MCS51 ailesini olarak

dnyaya tantt. Bu ailenin ilk eleman 8051 olarak adlandrld. Bu tmdevre 60000

transistrden oluuyordu ve iersinde mikroilemci, 32 giri/k hatt, 2 adet 16 bit

zamanlayc, seri port, 4 Kbayt ROM bellek, 128 bayt RAM bellek barndryordu.

ekil1.6dailk retilen 8051 Mikrodenetleyicisini blok emas gsterilmitir.

ekil1.6 Mikrodenetleyicinin blok emas.

Intelden retim izni alan yaklak 20den fazla firma MCS51 ailesini gelitirdiler,

ayn yonga ierisine kendi altklar alana uygun birimler eklediler. Gnmzn en


22/238

14 Blm 1


ok kullanlan mikrodenetleyicisi MCS51 ailesidir. Motorola ise 68HC11 serisi

mikrodenetleyicileri retti, zellikleri 8051e benzeyen bu mikrodenetleyici daha

nce 6802 ilemcisini kullananlar tarafndan tercih edildi. Microchip firmas daha

kk uygulamalara dnk olarak daha az baca olan ve d bellek balanmasna

izin vermeyen mimaride 12XX, 14XX ve 16XX serisinde PIC (Peripheral Interface

Controller) mikrodenetleyicilerini retti. Zilog firmas da PICe benzer mimaride Z8

serisi mikrodenetleyiciler retti. Thomsonfirmas ise tek yongada ADC ve DAC ieren

ST62XX serisi mikrodenetleyiciler reterek daha baka bir boyut getirdi. Gnmzde

birok firma mikrodenetleyiciye program bellei, veri bellei, MB, seri kanal, deiik

sayda I/O portuna ek olarak denetim uygulamalarnda ska kullanlan ADC, DAC,

sayc/zamanlayc, SPI, I2C gibi ek birimler eklemektedirler. Bu devrelerin tek bir

tmdevrede (chip) birletirilmesi tketilen enerjiyi azaltrken devrelerin uyum

probleminden doacak hatalar ortadan kaldrmaktadr.

Son yllarda tasarmclar Analog Devices, Atmel, AMD, Maxim Dallas, Hynix,

Infineon, Intel, ISSI, Micronas, Oki, Philips, SST, Winbond, Silicon Laboratories,

Hyundai, ST Microelectronics, Samsung gibi 20den fazla firmann rettii 8051

ekirdekli ve bilgisayardan dorudan programlanabilen flash bellei olan

microdenetleyicileri kullanmay tercih etmektedirler.

Mikroilemci ile mikrodenetleyicileri komut kmeleri bakmndan karlatrrsak,

kullanm amalar farkl olduu iin komut kmeleri de farkldr. Mikroilemci daha

gl uygulamalarda kullanlaca iin hz ve kelime uzunluu byk olarak

tasarlanmtr. Bunun sonucu olarak byk veri gruplarn ileyebilecek ekilde bayt,

ift bayt uzunluundaki verileri bir defada ileyebilecek komutlara sahiptir. Fakat

mikrodenetleyicilerde bit ilem yapan komutlar daha nemlidir. Birokkomutu bit

adresleme kipinde kullanlr.


23/238



Sorular

1. Yaygn olarak kullanlan ilk mikroilemci hangisidir? Hangi firma tarafndan

retilmitir?

2. Yariletken bellektrlerini yazn hangisinde veri kalc deildir?

3. Komut getirme evresinde adres ve veri yolunun ieriinedir?

4. 14 bit program sayac olan mikroilemcinin belleme kapasitesi ne kadardr?

5. Srekli hatta veri saklama cihaz ile ariv tr veri saklama cihazlar

arasnda ne gibi farkllklar vardr aklayn?

6.Nonvolatile RAM bellein zelliinedir?

7. Port adresli giri/k yntemi ile bellek adresli giri/k yntemi

arasndaki farklar nelerdir?

8. En yaygn kullanlan evre birimleri nelerdir?

9. Seri ve paralel portlarn farklar nelerdir?

10. Kesme ne demektir? Neden gereklidir?

11. Mikroilemci ile mikrodenetleyicinin fark nedir?

12. Mikrobilgisayarn blok emasn izip ksmlarnn grevlerini aklaynz.


24/238


25/238


MCS51 AilesiMikrodenetleyiciler

Giri

8051 mikrodenetleyicileri ilk olarak INTEL tarafndan 1980 ylnda retilmitir. MCS

51 ailesi mikrodenetleyiciler olarakta adlandrlan 8051in kullanm haklarn INTEL

30dan fazla fimaya satmtr. 1990l yllardan balayarak Intel 8051 retimini

kademeli olarak durdurmasna ramen kullanm hakkn alan 30dan fazla firma

ekirdek yapsnave komut setine sadk kalarak gnnz ihtiyalarna yant verecek

ekilde gelitirerek gnmze kadar gncel kalmasn salamtr. Ayrca KEIL, IAR,

NOHAU, TASKING, RAISONANCE gibi birok firma ise geni bir donanm ve yazlmgelitirme aralar destei sunmaktadr. Bunun sonucu olarak 8051 ailesi,

1980lerden bugne bir endstri standard olmutur.

Pek ok retici firma, orijinal 8051e eitli ek zellikler katarak trev rnler

gelitirmitir. ok deiik 8051 trev rnler bulunmasna ramen komut seti ve

ekirdekyap olarak btn rnler uyumludur. 8051 ekirdek mimarisi en basitten

en karmana kadar her trl endstriyel otomasyon uygulamalarnda kullanma

uygundur. Piyasaya ilk sunulduklar tarihte 12 MHzlik modelleri bir saniyede 1


26/238

18 Blm 2


milyon (1 MIPS, Mega Instruction Per Second) komut yrtyorken yeni trevlerde

24 MIPS, 50 MIPS ve 100 MIPSlik hzlara ulalmtr.

8051 Ailesi rnlerin teknik ve ticari avantajlarnn yan sra eitimde de

kullanmann birok avantaj vardr. 8051 hakknda birok ders kitab, teknikdokman, yazlm ve donanm gereleri, pek ok nternet Web Sayfas mevcuttur.

Kitabn sonunda kaynaklar ksmnda bu dkmanlar verilmitir. Dier bir kolayl

ise 8051 mikrodenetleyicisini birok elektronik para satan firmadan ucuz olarak

temin edilebilmesidir. Mikroilemci-mikrodenetleyici derslerinde her hangi bir

mimari yapnn retilmesi halinde bir baka mimari yapya sahip aileye uyum

salamak ok fazla zaman almayacaktr. Ancak olanaklar elverdiince piyasada

yaygn kullanlan bir mikrodenetleyici ailesinin seilmi olmas rencilerin i

hayatna uyumunu hzlandracaktr.

MCS51 Ailesi Mikrodenetleyiciler

MCS51 ailesi mikrodenetleyicilerin ilk yesi 8051dir. zerinde 4 Kbayt bir defa

programlanabilir (OTP) tipi ROM program bellei yer alr. Bu ilk rnn ismi ou

zaman ailenin genel ad olarak sylenir. Birok kaynak ya da kii MCS51 ailesi

mikrodenetleyiciler yerine 8051 ailesi ksaltmasn kullanmaktadr. Ailenin ilk

yesinin zelliklerini yle sralayabiliriz.

8 bitMikroilemci, Mantksal ilemler yapabilen ilemci, 4x8 biiminde dzenlenmi, 32 adet Giri/k hatt, 128 bayt RAM bellek, ROM veya baz modellerinde EPROM, FLASH bellek 128 adet bitadreslenebilen bellek hcresi, ACC ve B yazacna ek olarak8 adet yaza (R0, R1, ...., R7), Programlanabilir ift ynl (full-duplex) seri port, zerinde var olan i belleklere ek olarak d bellekler ekleyebilme zellii, ki adet 16 Bitlik zamanlayc/sayc, ki ncelik dzeyi olan be adetkesme kayna,


27/238

MCS-51 Ailesi Mikrodenetleyiciler 19


Tmdevre zerinde osilatr ve saat iaretleri oluturma devresi.8051in program bellei ROM belleinieriinin deitirilememesi baz kullanclarn

iini zorlatrmtr. Bu sorun program bellei EPROM olan 8751 retilerek

giderilmitir. Bu rnn ierisinde 8051den farkl olarak 4 kbayt EPROM bellekkullanlmtr. 8751in i program bellei zel programlayc ile programlanabir,

program deitirmek istediimizde EPROM silici ultraviyole k ile 15 dakidada

silinip tekrar programlanabilir. Programlama silme aygtlarnn pahal olmas

nedeniyle birok amatr kullanc 8751i kullanamamtr.Amatr kullanclar iin

fiyat ucuz i program bellei olmayan fakat dier zellikleri 8051ile ayn olan 8031

retilmitir. Daha sonraki yllarda program ve veri belleklerinin gereksinimi

karlamamas nedeniyle bellek miktarlar iki katna karlmtr. 8051in ROM

program bellei 8 Kbayta ve RAM veri bellei 256 Bayt karlm ve 8052, 8751EPROM program bellei 8 Kbayta ve RAM veri bellei 256 Bayt karlm ve 8752,

8031in ise veribellei 256bayta karlmve 8032 olarak adlandrlmtr. izelge

2.1de 8051 ailesi mikrodenetleyicilerin en temel yelerinin zellikleri gsterilmitir.

8051 8052 8751 8752 8031 8032

On-Chip ROM 4K 8K 4K 8 K 0 K 0 K

RAM (Bayt) 128 256 128 256 128 256

Zamanlayc 2 3 2 3 2 3

I/O Portlar 4 4 4 4 2 2

Seri Port 1 1 1 1 1 1

Kesme Kayna 5 6 5 6 5 6

izelge2,1 MCS51 ailesinin en temel elemanlar ve ierdikleri evrebirimleri.

1990l yllardan sonra tmdevre (on chip) zerinde yer alan program bellei nce

EEPROM bellekle deitirilmi bylece elektrik ile silinebilir hale gelmitir. Dahasonraki yllarda daha ucuz retim teknolojisine sahip FLASH EEPROM retilmi ve

program bellekleri bu tr bellek kullanlarak retilmeye balanmtr. Intel ve baz

firmalar bu tr bellee sahip MCS ailesi rnleri 89FXX olarak adlandrmlardr.

FLASH EEPROM belleklerin yama silme adedi 1000 defadr, bu adet aldktan sonra

en son yaplan program bellekte kalr yeni yazma yaplamaz. Gnmzde retilen

8051 trevlerini programlamak iin zel programlaycya gereksinim yoktur. retici

firmaya bal olarak bilgisayarn seri, paralel ve USB portunu kullanarak yaplacak

basit bir devre ile hzl bir ekilde programlama yaplabilmektedir. Hatta adm


28/238

20 Blm 2


modunda altrlarak yazalarn ierikleri okunarak program hatalar

belirlenebilmektedir. 8051in sat fiyatlar ierisinde yer alan birime bal olarak bir

ile 50 aralnda deimektedir.

1985 ylndan sonra Intel firmas MCS51 ailesi mikrodenetleyicilerin ekirdek yapsve komut setinin kullanm hakkn dier firmalara satmaya balam ve gnmzde

birok firma tarafndan 8051 ekirdei ve komut kmesi kullanlmaktadr. Bu

firmalar kendi kullanm alanlarna gre uygulamaya zel, her tketiciye uygun 8051

eitleri retmilerdir. Bu zelliklerin bazlarn yle yazabiliriz.

Programlanabilir sayc dizisi(PCA), Analog saysal ve Saysal analog dntrcler, SPI, USB, I2C ve Microwire gibi seri haberleme kanallar, CAN denetleyici, PWM, LCD src birimi, RAM, EEPROM veri bellekleri.

zellik 8051 PENTIUM Aklama

Hz 12- 60 Mhz 14 GHZ.

Adres Yolu 16 bit 32 bit

8051 216, veya 64 Kbyte bellek.

Pentium ise 232, veya 4 GBayt

bellei adresleyebilir.

Veri Yolu 8 bit 64 bitPentium bir defada daha fazla

veriyi aktarr.

ALU kelime

genilii8 bit 32 bit

Pentium bir defa da daha byk

saylar toplayabilir.

Uygulama

Alan

Ev gereleri,

EndstriBilgisayarlar

G Tketimi 250 mW 3060 W Pentium ok snr soutma ister.

Maliyeti 12 100200

izelge2.2 8051 ile Pentium serisi ilemcilerin karlatrlmas.


29/238


30/238

22 Blm 2


8051 mikrodenetleyici olduu iin denetim uygulamalarnda kullanlmak zere

gelitirilmitir. Dier yandan 8051 ile ayn yllarda retime balayan 8088

mikroilemcisi bilgisayarlarda kullanlmak zere gelitirilmi ve bugn Pentium ailesi

olarak devam etmektedir. 8051 ile Pentium ailesi mikroilemcilerin zelliklerinin

karlatrlmas izelge2.2de gsterilmitir.

ekil2.1de 8051in mantk simgesi ve bacak balants verilmitir. 8051in 40 bacandan

32 tanesi I/O hattdr. Geriye kalan 8 bacak ise besleme ve denetim hatlardr. 32 I/O hatt 4

adet 8 hatl port olarak adlandrlr. Bu portlarn I/O hatt dnda ikincil grevleri vardr. Eer

d veri ve program bellei tasarlanan sistemde gerekli deilse bu hatlar serbest I/O hatt

gibi kullanlabilirler.

ekil2.1 8051in mantk simgesi ve bacak balants.

8051in ekirdek Yaps

8051 MBinin ierisinde 8 bit ALU (Arithmetic Logic Unit), 8 bit A akmlatr ve 8

bit B akmlatr yer alr. Bunlarn dnda her MBde bulunmas gereken komut

yazac, kod zme birimi, port tutucular ve srcleri, zamanlama ve kesme

ncelikleme birimleri yer alr. Bu yapnn tannmas program yazm srasnda

mikrodenetleyicinin daha etkin kullanlmasn salar. ekil2.2de 8051in

basitletirilmi yaza yaps gsterilmitir.


31/238



8051de mikroilemciden farkl olarak i RAM bellek birimi ile zamanlayc ve seri

port denetim birimleride ekirdek yap ierisine alnmtr. Dier birok

mikroilemciden farkl olarak A ve B yazalarnnda adresleri vardr.

Denetim Hatlar

8051in denetim hatlar osilatr girileri, reset girii ve d bellek kullanmn

salayan PSEN, ALE, EA hatlarndan olumaktadr.D bellek kullanlmadnda baz

denetim hatlar ilevsiz kalr, bu sebeple yeni trev 8051lerde bu hatlar yer

almayabilir. Bazlarnda ise programlama srasnda yaplan seimle etkin yaplabilir.

ADRES Yolu 16 bit

I -RAM

Yaza B ankalar

Bit-adreslenebil ir

SFR

Ge ici Veri

Saklama Yazac

ALU

8-bit

VeriYo

lu

I Veri Yolu

D Bel lek Adres Yazac( P0 ve P2)

DPTR

P.C.

I Ver i Bel legi

Komut

Yazac Acc

Ak mlatrB

G eici Veri

Saklama Yazac

Komut Kod

zme ve

Denetleme

C

AC

F0

R S1

R S2

OV

P

PS W

Bayraklar

Port 1Ve digerler i .. .

Zamanlayc

Sayc 0

Zamanlay

Sayc 1UART

Denetim

Hatlar

RD/ WR/ PSEN/

AL E

ekil2.2 8051in i yaza yaps


32/238

24 Blm 2


PSEN

D program belleinden okuma yapan iaret kdr, program belleinin

(EPROMun) OE giriine balanr. PSEN k d bellekten program iletilirken

komutun okunmas srasnda dk seviyeli vuru verir. Bu iaret etkin olduunda

adres yolu tarafndan seilmi bellek satrnn ierii veri yoluna aktarlr.

bellekten program iletildiinde etkin olmaz.

ALE

Bu iaret PORT 0 adres ve veri yolu olarak kullanldnda veri bilgisi ile adres

bilgisinin demultiplex edilmesini salar. D bellekten ilem yapma sayklnn ilk

yarsnda adres bilgisi PORT 0a yazlr ve bu periyodun sonunda ALE iareti etkin

yaplarak Port 0n ierii D tutucu kna aktarlr. Saykln ikinci yarsnda ALE

iareti etkin olmaz ve Port 0 bellein veri giriine bal kalr. Veri aktarm bellektenilem yapma sayklnn ikinci yarsnda gerekleir. ALE iareti on-chip osilatrn

1/6s hznda vuru retir. 12 MHz ile almada 2 MHZlik bir vuru k verir. Bu

kural, sadece MOVX komutu iletilirken geerli deildir, bu komut iin ALE iareti bir

saykl sresince sfr dzeyinde kalr.

EA (EXTERNAL ACESS)

EA (external acess) giriid ya da i program bellekleri arasnda seim yapmak iin

kullanlr. Bu girie mantk 1 uygulandnda (3K3lk bir diren zerinden +5Vabalanrsa) 8051 i program belleinden komut iletir. Mantk 0 uygulanrsa (GND

hattna balanarak) ise d program belleinden komut iletir. 8031/8032de i

program bellei bulunmadndan mutlaka aseye balanmaldr. program

belleinin programlama aamasnda bu girie programlama gerilimi uygulanr.

8051in EPROMlu srmolan 8751de programlama gerilimi 21 Volt, 87C52de ise

programlama gerilimi 12 volttur. Flash EPROMlu srmlerde ise 5 volttur.

Aklama:Son yllarda retilen 8051 trevlerinde yeteri kadar i program bellei (64

Kbayt) ve i veri bellei (4 Kbayt) bulunduu iin d bellee ihtiya

duyulmamaktadr. Bu tr trevlerde (yaklak %90nda) PSEN, ALE ve EA hatlar

bulunmaz. Baz trevlerde ise programlama srasnda seim yaplr. Eer d bellek

balants seilirse giri/k hatlar bu i iin grevlendirilir.

RESET

8051 RST giriine en az 2 makine saykl sresince yksek seviye uygulandktan

sonra dk seviye uygulanrsa balang konumuna gelir (resetler). RST girii bir

basmal anahtarla veya bir RC devre ile sadece g verildiinde (Power On Reset,


33/238



POR) etkin hale getirilir. ekil2.3te her iki devre balants gsterilmitir. 8051

resetlendiinde SFR yazalarnn ierikleri deiir ve balang durumlarn alrlar.

Bunlardan en nemlisi (PC) program sayacdr. Reset sonras program sayacnn

ierii 0000H olur ve8051 program iletmeye bu adresten balar. Bu adrese reset

vektr denir. RAM bellein ierii reset ileminden etkilenmez. 8051inalmaya balayabilmesi iin mutlaka PORi almas gerekir, aksi halde almaya

balamaz.

ekil2.3 8051 reset balantlar.

Osilatr Girileri

ekil2.4te gsterildii gibi 8051in iki adet osilatr girii vardr. Bu girilere

ierideki osilatre kaynakolacakbir rezonans devresi balanr. Genellikle bir kristal

bu grevi yerine getirir. MSC51 ailesi mikrodenetleyicilerin yazl kristal frekanslar

12 MHzdir, fakat 8051 her 12 osilatr sayklnda 1 ilem gerekler. Piyasaya ilk

sunulduklar tarihte 12 MHzlik modelleri bir saniyede 1 milyon (1 MIPS, Mega

Instruction Per Second) komut yrtyorken yeni trevlerde 24 MIPS, 50 MIPS ve

100 MIPSlik hzlara ulalmtr.

ekil-2.4 8051in osilatr girileri ve kristal balants.

8051

C1

RST

C2

+5

XTAL

8.2

FOSC = XTAL =0.5-40 Mhz aralnda alr

C1=C2= 22-33 F aral nda se ilebilir

10u

8051

80C51

XTAL1

RST

XTAL2

+5V

2.2uF

Power-on ve iste e ba l Reset Power-on Reset


34/238

26 Blm 2


Mikroilemcilerin bir komutu yrtme sresine makine saykl denir. Her

mikroilemcinin makine saykl kendine zg formul ile hesaplanr. Osilatr

frekans bilinen 8051in makine saykl aada verilen formlle hesaplanabilir.

TMak. Say. = 12 / fOSC

Bunun anlam 8051 bir komutun ilenmesini 12 osilatr sayklnda tamamlar. Bu

durum birok kullanc tarafndan eletirilmitir. Motorola firmasnn rettii

68HC12XXailesi mikrodenetleyiciler 1 osilatr sayklnda 1 komut ilerken PIC ailesi

mikrodenetleyiciler 4 osilatr sayklnda 1 komut iler. Yeni trev 8051lerde

istenirse programlama srasnda 6 osilatr, 4 osilatr veya 1 osilatr saykllarnda

bir komut ilemesi iin seim olana tannmtr. Tm 8051 trevleri balang

olarak 12 osilatr sayklnda 1 komut ileyecek seilde programlanmtr.

rnek1:

fOSC= 11.0592 MHz olan 8051in makina saykln hesaplayn?

TMS. = 12 / 11059200 Hz

TMS. = 1.085 s

rnek 2:

fOSC= 12 MHz olan 8051in makina saykln hesaplayn?

TMS. = 12 / 12000000 Hz

TMS. = 1 s

rnek3:fOSC= 16 MHz olan 8051in makina saykln hesaplayn?

TMS. = 12 / 16000000 Hz

TMS. = 0.75 s

rnek3:

fOSC= 500 KHz olan 8051in makina saykln hesaplayn?


35/238



TMS. = 12 / 500000 Hz

TMS. = 24 s

Gerilim Balantlar

8051 mikrodenetleyicisi tek bir 5 voltluk kaynaktan beslenir. VCC40 numaral bacak,

VSS ise 20 numaral bacaktr. Kaynaktan ekilen akmn miktar retim teknolojisine

ve g denetim yazac ierisinde yer alan ksk g ve aylak kip bitlerinin deerlerine

baldr. Philips CMOS 8051 mikrodenetleyicilerin ektii akm deerleri izelge

2,3de verilmitir. Tasarm srasnda bu tabloda yer alan en byk deeri dikkate

alnz.

ICC VCC Min Max Birim

Aktif mod 16 MHZ 4.5 V-5.5 V - 25 mA

Aktif mod 12 MHZ 4.5 V-5.5 V - 20 mA

Aylak mod 16 MHZ 4.5 V-5.5 V - 6.5 mA

Aylak mod 12 MHZ 4.5 V-5.5 V - 5 mA

Ksk G 16 MHZ 4.5 V-5.5 V - 75 A

Ksk G 12 MHZ 4.5 V-5.5 V - 50 A

izelge2.3 CMOS 8051in g tketimi.3

Girik Hatlar

8051in 4 port eklinde dzenlenmi 32 adet giri ve k olarak kullanlabilen hatt vardr.

Bu hatlara giri kn yan sra baz ikincil grevler de verilmitir. P1, P2, P0n hatlarnn

srme kapasitesi 4 adet LS (low power Schottky) TTL yktr. P3n src devresi

glendirilmi olduu iin 8 LS TTL yk srebilmektedir. Bu deerler yeni retilen trev8051lerde farkldr. Kullanlan 8051 trevinin veri yapraklarnda en doru deer elde

edilebilir. Portlar SFR blgesinde yaza olarak yerletirilmitir. Portlar 8li olarak veya tek

hat olarak okuma ve yazma yapabiliriz. Portlarn okunmas ve yazmas yaplarnda kk

farkllklar olmasna ramen ayndr. Reset sonras portlarn klar mantk 1 deerini alr.

3Kaynak: Philips 8051 data book.


36/238

28 Blm 2


8051in Bellek Yaps

MCS51 ailesinde i RAM, d RAM ve d program bellei olmak zere tr bellek

yer alr. Baz kaynaklarda RAM belleklere veri bellei, program belleine ise kod

bellei ad verilir. Program bellei 8051 ve 8751de tmdevre zerinde yer alr. program bellei yeterli olduunda d program bellei kullanmaya gerek yoktur. D

bellek kullanldnda giri k portlarnn bir ksm adres ve veri yolu olarak

kullanlacandan giri/k hatt olarak kullanlamayacaktr. 8051in bellek yaps

ekil-2.5te gsterilmitir.

8051

D

Veri

Bellei

(RAM)

D

Program

Bellei

(ROM)

I -RAM

Ve ri Yo lu (8-bit)

Dene t im H at lar

12MHz

P1 P3

Adres Yolu (16-bit)

ekil2.5 8051in bellek yaps.

MCS51 ailesi mikrodenetleyicilerde program bellei ile veri bellekleri ayr adres

alanlarna sahiptir. Her iki bellek trnden 64 Kbayt bellek balanabilir. Bu iki belleksatr arasndaki ayrm kullanlan komut ve denetim hatt ile yaplr. 8051 komut

okurken okuma iareti olarakPSEN hattn veri okurken RD hattn etkin yaplr. Veri

yazarken ise WR iaretini etkin yaplr, program belleine ise yazma yaplmaz. Devre

tasarm srasnda EPROMun oku giriine PSEN hatt, RAM bellein oku giriine RD

hatt, yaz giriine ise WR hatt balanmaldr. Bu ayrk bellek yapsna HARVARD

mimarisi ad verilir. Bu mimaride MBe balanabilecek bellek kapasitesi iki katna

karken, denetim hatt says ve komut says artar. ekil2.6da bellek alanlar ve

her bellek trnn kuland denetim hatlar gsterilmitir.


37/238



ekil- 2.6 8052in adres alanlar.

RAM Bellein Kullanm

8051de i RAM olarak adlandrlan blgeMB yazalar, evre birimini denetleyenyazalar, bit adreslenebilen bellek satrlar ve ilem sonularn geici olarak

saklamaya yarayan bellek satrlarndan oluur. RAM MB yazalar ve evre

birimlerini denetleyen yazalarn yer ald zel amal yaza blgesi, yaza

bankalar, bit adreslenebilir ve genel kullanma ak bellek satrlarnn bulunduu alt

128 bayt blgesi ve sadece genel kullanm amal bellek satrlarnn bulunduu st

128 bayt blgesi olmak zere ana blgeye ayrlmtr. ekil-2.7da i RAM

bellein kullanm blgeleri gsterilmitir.

ekil2.7 RAM bellein ksmlar.

Alt 128 Bayt

Alt 128 baytn adres aral 00h-7Fhdir ve bu ksma dorudan ve dolayl adresleme

kiplerinin her ikisi ile de ulalabilir. Bu alanda yer alan 128 bayt farkl kullanm amalarna

gre blmlendirilmitir. Bunlardan ilk 32 bayt yaza bankalar olarak adlandrlr. Bunun

hemen zerinde yer alan 16 bayt bit adreslenebilen blgedir. Geri kalan 80 bayt ise genel

kullanma ak blgedir.


38/238

30 Blm 2


Bu blgelerin kullanm kat kurallara bal deildir, ayrlan grevde kullanmak

programcya kolaylk salar. Yaza bankasn kullanmak veya kullanmamak

programcya braklmtr. Reset sonras bank 0 olarak adlandrlan yaza gurubu

etkin olur. Programcsemek istedii yaza bankas numarasn yazarak etkin yaza

bankasn deitirebilir. Kullanlmayan yaza bankasn genel amal RAM bellekolarak kullanlabilir. Bit adresli blgenin bit adresleri 00hden balayarak 7Fhye

kadar devam eder. Bu adresler bayt adreslere benzer fakat bit adreslemenin

kullanld komut ile bayt adreslemenin kullanld komutlar fakl olduu iin

herhangi bir kargaaya sebep olmaz. ekil-2.8de alt 128 baytn kullanm alanlar

gsterilmitir.

st 128 Bayt

st 128 baytn adres aral 80h-FFh arasdr ve bu ksm sadece dolayl adreslemekipi ile kullanlabilir. Bu ksm 8052 ve st serilerde yer alr. Bu bellek alan st

srmlerde gerek duyulan daha byk kapasiteli yna bir zm olarak

eklenmitir. MCS51 ailesi mikrodenetleyiciler ynn d veri belleinde

oluturulmasna izin vermez. Programc balangta ynn balang adresini 80H

ayarlayarak st 128 bayt yn olarak kullanabilir.

zel lev Yazalar

zel amal yazalar (SFR) ksmnn adres aral st 128 bayta olduu gibi 80H-FFHaraldr, ayn adresi iki birimin paylamas sebebiyle karkl engellemak iin

MCS51 ailesi mikrodenetleyiciler bu bellek alanna sadece dorudan adresleme kipi

ile eriime izin vermitir. zel ilev yazalar tmdevre zerinde yer alan evre

birimleri ile merkezi ilem biriminde yer almas gereken ana, yardmc ve denetleme

yazalarndan olumaktadr. evre birimlerine erimek iin bu yazalar kullanlr.

MCS51 ailesi mikrodenetleyicilerde sonraki srmleri dnlerek bu blge iin

128 baytlk yer ayrlmtr, fakat fiziksel olarak bunlarn ok az ilk srmlerinde

kullanlmtr. 8051de bu yazalarn says 21 adettir, 8052de ise 26 adettir. 8051

ierisine evre birimi eklendike zel lev Yazalarnn says artacaktr. ekil

2.10da AT89S52nin zel ilev yazalarnn yerleimi verilmitir. zel lev

Yazalarnn tmnn assemlerda kullanlan simgeleri vardr, assembly program

yazarken simgeler kullanlabilir.


39/238



7F

GenelKullanm

Amal RAMBANK

3

1F R7

1E R6

1D R5

1C R4

1B R3

1A R2

19 R1

30 18 R0

2F 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78

BTADRESLENEBLRBLGE

BANK2

17 R7

2E 77 76 75 74 73 72 71 70 16 R6

2D 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68 15 R5

2C 67 66 65 64 63 62 61 60 14 R4

2B 5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58 13 R3

2A 57 56 55 54 53 52 51 50 12 R2

29 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48 11 R1

28 47 46 45 44 43 42 41 40 10 R0

27 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38

BANK1

0F R7

26 37 36 35 34 33 32 31 30 0E R6

25 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 0D R5

24 27 26 25 24 23 22 21 20 0C R4

23 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18 0B R3

22 17 16 15 14 13 12 11 10 0A R2

21 0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08 09 R1

20 07 06 05 04 03 02 01 00 08 R0

1FBank 3

BANK0

07 R7

18 06 R6

17 Bank 2 05 R510 04 R4

0FBank 1

03 R3

08 02 R2

07Bank 0

01 R1

00 00 R0

ekil2.8 Alt 128 bayt RAMin kullanm alanlar.


40/238

32 Blm 2


F8 FF

F0 B F7

E8 EF

E0 ACC E7

D8 DF

D0 PSW D7

C8 T2CON RCAP2L RCAP2H TL2 TH2 CF

C0 C7

B8 IP BF

B0 P3 B7A8 IE AF

A0 P2 A7

98 SCON SBUF 9F

90 P1 97

88 TCON TMOD TL0 TL1 TH0 TH1 8F

80 P0 SP DPL DPH PCON 87

ekil2.9 SFR yazalarnn bellek alanna yerleimi.

zel amal yazalarn isimleri ve SFR blgesine yerleimleri ekil2.9da

gsterilmitir. izelge2.4te ise bu yazalarn reset sonras aldklar deerler

belirtilmitir. Akmlatr ve durum yazac da bu blgede yer alr ve birer adresleri

vardr. imdi bu yazalar daha yakndan tanyalm.

Akmlatr

Ksaca A veya Acc olarak adlandrlan bu yaza aritmetik ve mantk ilemlerde ana

yaza olarak kullanlr. D veri belleinden veri al verii ve program belleinden

veri okuma ilemleri de sadece bu yazatan yaplabilir. SFR blgesinde 0E0H

adresinde yer alr, bit adreslenebilir. Kullanld birok komutta adresi op-kod

ierisinde yer aldndan ayrca adres yazlmaz. Eer adresi op-kod ierisinde

olmayan bir komut kullanlyorsa assembler programna bildirmek iin A yerine Acc

ksaltmas kullanlmaldr.


41/238



ADRES SMGE YAZA ADI RESET

080H P0 Paralel G/ Kaps 0 FFH

081H SP Yn Gsterici 07H082H DPH Yksek deerli Bayt 00H

083H DPL Dk deerli Bayt 00H

087H PCON G Denetim (HMOS) 0XXXXXXXB

PCON G Denetim (CHMOS) 0XXX0000B

088H TCON Z/S Denetim 00H

089H TMOD Z/S Mod Denetim 00H

08AH TL0 Zamanlayc/Sayc 0 DDB 00H08BH TL1 Zamanlayc/Sayc 1 DD 00H

08CH TH0 Zamanlayc/Sayc 0 YDB 00H

08DH TH1 Zamanlayc/Sayc 1 YDB 00H

090H P1 G/ portu 1 FFH

098H SCON Seri Kap Denetim 00H

099H SBUF Seri Kap Tampon 00H

0A0H P2 G/ portu 2 FFH

0A8H IE Kesme zin 0X000000B

0B0H P3 G/ portu 3 FFH

0B8H IP Kesme ncelik XXX00000B

0C8H T2CON Z/S 2 Denetim yazac 00H

0CAH RCAP2L Z/S 2 Yakalama YDB 00H

0CBH RCAP2H Z/S 2 Yakalama DDB 00H

0CCH TL2 Zamanlayc/Sayc 2 DDB 00H

0CDH TH2 Zamanlayc/Sayc 2 YDB 00H

0D0H PSW Durum yazac 00H

0E0H ACC Akmlatr 00H

0F0H B B Yazac 00H

izelge2.4 zel amal yazalarn isimleri, adreslerive reset ile ald deerler.


42/238

34 Blm 2


B Yazac

B yazac veya baka syleyi ile B akmlatr 0F0H adresinde yer alr, arpma ve

blme ilemlerinde yardmc akmlatr olarak kullanlr. MUL AB komutu A

akmlatr ile B akmlatrnn ieriklerini arparak 16 bitlik sonucun dk

deerli ksmn A akmlatrne, yksek deerli ksmn B akmlatrne yazar. DIV

AB komutu, A akmlatrnn ieriini (blnen) B akmlatrnn ieriine

(blen) bler. Blm A akmlatrne, kalan ise B akmlatrne yazar. Ayrca B

akmlatr A akmlatr gibi bit adreslenebilir, zel grevleri dnda genel

amal yardmc yaza olarak kullanlabilir.

Durum Yazac

Durum yazac ilemcinin yapt en son ilem hakknda bilgiler ierir. Bo kalan

bitleri denetim amacyla kullanlmtr. Bu yazaca hem durum gstermesi hem dedenetim ditleri iermesi nedeniyle durum/denetim yazac ad da verilir. D0h

adresinde yer alan durum yazacnn her bitinin grevi izelge2.5te gsterildii gibi

farkldr. imdi bu grevlerini yakndan tanyalm.

7 0

PSW CY AC F0 RS1 RS0 OV - P

BT SEMBOL BT ADRES AIKLAMA

PSW.7 CY D7H Elde bayra

PSW.6 AC D6H Yardmc elde bayra

PSW.5 F0 D5H Bayrak 0

PSW.4 RS1 D4H Bank seme biti

PSW.3 RS0 D3H Bank seme biti

PSW.2 OV D2H Tama bayra

PSW.1 --- D1H Rezerve

PSW.0 P D0H ift elik bayra

izelge2.5 Durum yazacnn ierii (PSW) ierii.

Elde bayra (C veya CY)

Elde bayra aritmetik ilemlerde kullanlr. Toplama ileminde eer toplanan

saylarn en yksek deerli bitlerinden bir elde oluur ise elde bayra kurulur.

karma ileminde ise karlan daha byk ise elde bayra kurulur. Elde bayra


43/238



ayrca boolean akmlatrdr. Bir bitlik ilemlere birinci ilenen elde bayranda

bulunmak zorunda ve ayrca sonuta elde bayrana yazlr.

Yardmc Elde Bayra (AC)

Yardmc elde bayra KO saylarn toplanmasnda nc bitlerin toplamndan eldeolumas durumunda veya sonucun dk deerli nible 0Ah-0Fh aralnda ise

kurulur.

Yaza Bank Seme Bitleri

Bank seme bitleri (RS0, RS1) etkin yaza bankasn belirler. Reset iareti ile bu iki bit

temizlenir ve bylece bank 0 balang olarak seilir. Dier banklarn etkin

yaplabilmesi iin yazlm ile bu bitlerin ayarlanmas gerekir. izelge2.6da

banklarn seimleri iin RS0 ve RS1 bitlerinin deerleri verilmitir.

RS1 RS0 SELEN BANK

0 0 BANK 0 (Reset ile seilir)

0 1 BANK 1

1 0 BANK 2

1 1 BANK 3

izelge2.6 Bank seme bitleri ve seilen yaza bankas.

Bayrak 0

Bayrak 0 genel amal bayraktr, herhangi bir zel grevi yoktur programc kendi

istedii grevi bu bite verebilir.

Tama Bayra

Tama bayra (OV) toplama veya karma ilemi sonras eer aritmetik tama varsa

kurulur. Yazlm bu bite bakarak sonu hakknda gerekli dzenlemeyi yapar. Bu bit iaretli

saylar ile aritmetik ilemler yapldnda kullanlr. aretsiz saylarla aritmetikte bu bayrakihmal edilir. Toplama sonucu +127den byk veya 128den kk ise bu bit kurulur.

Elik Biti

Elik biti her makine sayklnda otomatik olarak akmlatrdeki ift elii denetler,

eer birlerin says tek ise bu bit kurulur. Akmlatr ile bu bitin durumu srekli ift

elik oluturur. Baka bir syleyile akmlatrn ierisindeki birlerin says tek

olduunda kurulur ve akmlatr ve bu bitin ieriindeki bir saysn ift hale getirir.

Elik biti iletiim sistemlerinde hata denetlemek amac ile kullanlr.


44/238

36 Blm 2


Port Yazalar

8051in portlarna SFR blgesinde yer alan yazalar kullanlarak eriilebilir.

portlarn yaplarnda kk farkllklar vardr. Bu farkllklar portlar okuma ve yazma

ileminde herhangi bir farkllkyaratmaz. Yaplarnn farkl olmasnn nedeni birok

port hattnn giri k ileminin dnda ikincil grevleri vardr.Port yazalar 80h,

90h, A0h, B0h adreslerinde yer alr. Eer d bellek kullanlyor ise port 0, 2 ve 3

genel amal giri/k hatt olarak kullanlamaz. Tm portlar bit adreslenebilir, bu

zellik denetim uygulamalarnda programcya kolaylk salayacaktr. Her hatt farkl

bir motor veya rle balanarak ok sayda deiken a-kapa denetimi yaplabilir.

PORT 0

Port 0n ikincil grevi d bellek kullanldnda zaman paylaml adres yolu dk

deerli bayt ve veri yolu olmasdr. Port 0n i yksee ekme direnleri veri/adres

yolu olarak kullanlmas dnda yoktur. Balanlan cihaza gre bu porta dardan

yksee ekme direnleri balanmaldr.

ekil- 2.10 Port 0n i yaps.

ekil2.10daport 0n iyaps verilmitir. Hatta balanacak R direncinin deeri

kullanlan 8051in veri yapraklarndan elde edilecek port hatlarnn sink akmna ve

bu hatta balanacak ykn deerine gre seilmelidir. Port 0n bir hattna veri

yazmak iin tutucu kna istenilen veri yazlr. Tutucu kta bulunan MOSFETi

srerek yazmak istediimiz veriyi hat kna ulatrr. Giri olarak kullanmak

istediimizde nce ka 1 yazlr ve ktaki MOSFETin yaltma gemesini

salarz ve daha sonra girii okuyan komut ile giriin seviyesi 8051 yazana


45/238



aktarlr. 8051 portlarn giri ve k olarak kullanlrken ynlendirme ilemi

yaplmaz. Bir anlamda otomatik giri k seimi yaplr diyebiliriz. Giri ilemi

ncesi 1 yazlmasnn nedeni nceki ilemden 0 yazl kalrsa port hatt giriine 1

uygulansada 0 uygulansa da her zaman MOSFET iletimde olaca iin srekli 0

okunur. 8051in giri k hatlar ynlendirme yaplan mikrodenetleyici giri khatlar ile karlatrldnda zayf bir yapya sahiptir ar akm ve gerilimlere kar

korumasz olduu iin kolay zarar grr. Gl k akmn gerek olduu

uygulamalarda transistr veya mantk geitleri kullanlarak akm olarak k hattar

glendirilmelidir.

PORT 1

Port 1 i yksee ekme direnleri olan 8 adet ift ynl alabilen Giri/k

hattndan oluur. Port 1in her bir hatt 4 adet LS ailesi TTL geidi srebilecekkaynak/ase kapasiteye sahiptir. 8051de port 1in ikincil bir grevi yoktur, fakat

8052de zamanlayc 2nin girileri iin P1.0a sayc tetikleme, P1.1e ise

yakalama/yeniden ykleme ilemi tetikleme girii grevleri verilmitir. Seri

programlama yaplabilen 8052nin yeni srmlerinde P1.5e MOSI, P1.6ya MOSO

ve P1.7ye SCK grevleri verilmitir. Port 1in ikincil grevlerive bit adresleriizelge

2.7deverilmitir.Port 1, 2 ve 3n i yaplar ayndr ve ekil-2.11de gsterilmitir.

PORT 2Port 2 i yksee ekme direnleri olan 8 adet ift ynl alabilen Giri/k

hattndan oluur. Port 2nin her bir hatt 4 adet LS ailesi TTL geidi srebilecek

kaynak/ase kapasiteye sahiptir. port 2nin ikincil grevi d bellek kullanmnda

adresin yksek deerli 8 bitini tamasdr. D bellek kullanlmadnda veya 256

bayt kullanldnda yksek deerli adrese gereksinim olmayacaktr ve bu hatlar

serbest I/O hatt olarak kullanlabilirler.

PORT 3

Port 3 i yksee ekme direnleri olan 8 adet ift ynl alabilen Giri/k

hattndan oluur. Port 3in her bir hatt 4 adet LS ailesi TTL geidi srebilecek

kaynak/ase kapasiteye sahiptir. Port 3n her hattnn farkl bir ikincil grevi vardr,

ikincil grevleri ve adresleri her hat iin izelge2.7de verilmitir. zel

grevlendirildii birim kullanlmad durumlarda bu hatlar serbest giri/k (I/O)

hatt olarak kullanlabilir.


46/238

38 Blm 2


ekil2.11 Port 1,2 ve 3n iyaps.

BT SM BT ADRES LEV

P3.0 RXD B0H Seri kanal veri girii

P3.1 TXD B1H Seri kanal veri k

P3.2 INT0 B2H D kesme 0 girii

P3.3 INT1 B3H D kesme 1 girii

P3.4 TO B4H Zamanlayc/sayc 0 d girii

P3.5 T1 B5H Zamanlayc/sayc 1 d girii

P3.6 WR B6H D bellee yazma iaret k

P3.7 RD B7H D bellekten okuma iaret k

P1.04 T2 90H Zamanlayc/sayc 2 d girii

P1.1 T2EX 91H Zamanlayc 2 yakalama/yenidenykleme

P1.55

MOSI 95H Seri programlama giriP1.6 MISO 96H Seri programlama k

P1.7 SCK 97H Seri programlama saat

izelge2.7PORT 3 ve PORT 1in ikincil grevleri.

48052de vardr.

5AT89S52de vardr.


47/238



Port 3 dier portlara gre daha gl k hatlarna sahip olduu iin ikincil

grevleri olmad durumlarda tasarmda bu porta ncelik verilmelidir. Port 0da

olduu gibi bu portta da giri olarak kullanlmadan nce mutlaka ka 1

yazlmaldr. zellikle kesme ve zamanlayc girilerinde bu kurala kesinlikle

uyulmaldr.

Veri Gsterici

Veri gsterici yaza (DPTR) d veri veya program belleine ulamak iin kullanlan

16 bitlik bir yazatr. 82H ve 83H adreslerinde yer alr, 8 bitine veya bir defada 16

bitine ulaabilen komutlar vardr. Bu yazaca bir defada 16 bit say yklenebilir veya

ierii arttrlabilir ya da azaltlabilir. Yeni trev 8051lerde ikinci bir DPTR1 yazac

eklenmitir alma ekli benzerdir.

Yn aretleyici

Yn iaretleyici 81H adresinde yer alan 8 bit bir yazatr. Yna en son atlan

verinin adresini gsterir. Yna veri atma ileminde nce yn iaretleyicinin ierii

bir arttrlr ve bilgi yna atlr. Yndan bilgi ekmede ise nce bilgi akmlatre

alnr ve sonra ierik bir azaltlr. 8051de yn alt 128 baytlk i RAM ile snrldr

8052de ise i RAM bellein tamam (256 bayt) yn olarak kullanlabilir. Reset

sonras yn iaretleyici 07H adresine ayarlanr. Bu demektir ki bank 0 dndaki

banklar ve bit adreslenen blge yn olarak kullanlaca iin zel grevlerindekullanlamayacaklardr.

Zamanlayc Yazalar

8051 iki adet 16 bit zamanlayc/saycya sahiptir. Zamanlayc 0 ve1in alma kipi

seme ilemleri iin TMOD denetim ve durum gsterme ilemleri iin TCON yazalar

grevlendirilmitir. Bu iki yaza 8 bitliktir ve her bitine ayr grev verilmitir.

Zamanlayc/Sayc 0 ve 16 bit bir saycdr. 8051in SFR yaza yaps ise 8 bitlik

olduu iin Zamanlayc/Sayc 0 TL0 ve TH0 olarak adlandrlm iki 8 bit yazacn

birleiminden oluur. Zamanlayc/Sayc 1 ise TL1 ve TH1 olarak adlandrlm iki 8

bit yazacn birleiminden oluur.

8052ye Zamanlayc/Sayc 2 olarak adlandrlan nc 16 bitlik bir

Zamanlayc/Sayc eklenmitir. Bu zamanlaycnn alma kipi seme bitleri, T2MOD

yazacnda denetim bitleri ve durum bitleri ise T2CON yazacnda yer alr.

Zamanlayc/Sayc 2 8er bitlik T2H ve T2L yazalarndan oluur. Zamanlayc/Sayc

2 dier zamanlayc/sayclardan farkl olarak 16 bit yeniden ykleme ve yakalama

alma kiplerinde kullanmak zere RCAP2L RCAP2H yazalarna sahiptir. izelge-


48/238

40 Blm 2


2.8de 8052nin zamanlayclarn yazalarnn isimleri, simgeleri, grevleri ve

adresleri gsterilmitir.

Adres SM LEV

88H TCON Zamanlayc 0 ve 1 denetim

89H TMOD Zamanlayc 0 ve 1 kip seme

8AH TL0 Zamanlayc 0 DDB

8BH TL1 Zamanlayc 1 DDB

8CH TH0 Zamanlayc 0 YDB

8DH TH1 Zamanlayc 1 YDB

0C8H T2CON Zamanlayc 2 denetim

0C9H T2MOD Zamanlayc 2 kip seme

0CAH RCAP2L Zamanlayc 2 yenidenykleme/yakalama DDB

0CBH RCAP2H Zamanlayc 2 yenidenykleme/yakalama YDB

0CCH TL2 Zamanlayc 0 DDB

0CDH TH2 Zamanlayc 1 YDB

izelge2.8 8052nin zamanlayc yazalar.

Seri Port Yazalar

8051 tmdevre zerinde seri iletiim yapan cihazlarla iletiim kurmak amac ile seri porta

(UART) sahiptir. Seri port tampon yazac (SBUF) 99h adresinde yer alr. Gnderilecek olan

veriyi veya gelen veriyi ierir. alma kipi ve ilem sonular ise seri port denetim yazac

(SCON) tarafndan yaplr.Yeni trev 8051 yelerinde ikinci bir UART1 birimi, SPI haberleme

birimi ve I2C seri haberleme birimleri eklenmitir ve bu birimleri kullanmak ve denetlemek

iin yeni yazalar eklenmitir.

Kesme Yazalar

8051 iki nceliklime dzeyi olan 5 adet kesme kaynana sahiptir. Sistem

resetlendiinde kesmeler etkisiz hale getirilir, yazlm ile kullanlacak kesmeler

kesme izinleme (IE) yazac ile genel ve bireysel olarak etkin hale getirilebilir. Kesme

kaynaklarnn alglanmas srasnda oluacak kargaann engellenmesi iin kesme

ncelik sralama yazac (IP) yerletirilmitir. 8052de zamanlayc 2 kesmesi en dk

ncelii sahip olarak kesme kaynaklarna eklenmitir.


49/238



GDenetim Yazac

G denetim yazacnn grevi mikroilemcinin g tketimini azaltmaktr.

Mikroilemcinin normal almas drasnda g azaltlmas mmkn deildir. Fakat

ilemini bitiren ve yeni bir i bekleyen mikroilemci uyku moduna geerek g

tketimini azaltabilir. G denetim yazac (PCON) ierisine bu amaca hizmet

etmeyen baka birimlerin denetim bitleri de yerletirilmitir, isimleri ve grevleri

izelge2.9dagsterilmitir.SMOD biti seri kanaln iletim hzn ikiye katlar. 4, 5, 6

nolu bitler kullanlmamtr. G denetim bitleri IDL ve PD sadece CMOS

tmdevrelerde kullanlmaktadr.

BIT SMGE AIKLAMA

7 SMODSeri port mod 1, 2 veya 3 modlarnda alrken iletiim

hzn iki katna karr.

6 --- Kullanlmam

5 --- Kullanlmam

4 --- Kullanlmam

3 GF1 Genel kullanma ak bayrak

2 GF0 Genel kullanma ak bayrak

1* PDMBni Ksk gte alma kipine sokar sadece reset ile

kar.

0* IDL MBi aylak alma kipine sokar reset veya kesme ile kar.

*sadece CMOS srmlerinde vardr.

izelge2.9 PCON yazacnn ierii.

Aylak alma Kipi

IDL bitini kuran komut iletilen son komut olacaktr. nk bu bit kurulduundaMBninsaat iareti kapatlr, MB en son halini korur. Seri portu ve zamanlayclarn

almasn etkilemez. Portlarn mantk seviyeleri son durumlarn korur. ALE ve

PSEN iaretleri yksek seviyede kalrlar. IDL moddan ancak kesme veya sistem reseti

ile klabilir.

Ksk Gte alma Kipi

PD bitini kuran komut en son iletilen komut olur. PD biti kurulduktan sonra

ilemcinin saati kapatlr. Reset ile ancak ksk g almadan klabilir. Tm


50/238

42 Blm 2


ilemler sayclar ve seri port da olmak zere durdurulur, portlar ve yazalar en son

halini korurlar. ALE ve PSEN dk seviyede kalrlar.

Program BelleiMCS51 ailesi mikrodentleyiciler program bellei olarak tmdevre zerinde yer alan

ROM, EPROM, FLASH bellek trleri kullanlr. zerinde bellek bulunmayan yelerine

EA baca aseye balanarak dardan kalc tr program bellei balanabilir.

Gnmzde retilen MCS51 yelerinin hepsi yeteri kadar i program belleine

sahiptir, yeterli olmadnda d bellek balamak yerine daha yksek bellei olan bir

rn seilmektedir. 8051 i ve d olmak zere 65536 satr program belleini

adresleyebilir. Baz reticiler kendilerine zg yntemle program belleini

kapasitesini 512 Kbayta kadar arttrmlardr. Bazreticiler ise program belleiinin

bir ksmn veri saklamak zere alrken programlanmasna olanak salamlardr.

MCS51 ailesi mikrodentleyiciler program belleinden okuma yaparken PSEN

hattn etkin yapar.Adres yolu olarakP0 ve P2yi veri yolu olarakta yine P0 kullanr.

P0n adres ve veri yolu olarak zaman paylaml kullanmn ALE iaretisalar.

D Bellek Kullanm

Mikrodenetleyicilerin sadece ierisinde bulunan birimleri ile devre tasarlamak

kullanm alanlarn kstlar. zellikle i bellein kullanm baz uygulamalarda

yetersiz kalabilir. Mikrodenetleyici reticileri devre tasarmclarn daha fazla olanak

sunmak iin i bellein yan sra dardan hem program bellei hem veri bellei

balantsnn yaplmas iin mikrodenetleyici zerinde gerekli dzenlemeleri

yapmlardr. MCS51 ailesi mikrodenetleyiciler de 64 K d program ve veri bellei

adres alanna sahiptir. bellein yetersiz kald uygulamalarda dardan 64

Kbayta kadar program bellei, 64 Kbayt veri bellei eklenebilir. Ayrca evrearabirimi (Peripheral interface) d bellek alanna eklenebilir. D bellek

kullanldnda Port 0 giri/k ilemleri iin kullanlamaz. Bu port zaman paylaml

adresin dk deerli bayt (A0-A7) ve veri yolu (D0-D7) olarak kullanlr. D bellek

ilem sayklnn birinci yarsnda ALE iareti ile adresin dk deerli bayt tutucu

klarnda tutulur. kinci yarda veri yolu olarak kullanlr. Port 2 ise kullanldnda

adresin yksek deerli bayt olarak grevlendirilir. Kullanlan d bellek 256 baytn

altnda ise adres iin 8 bit yeterli olduundan port 2 giri k ilemleri iin

kullanlabilir. Zaman paylaml ayn portun adres ve veri yolu iin kullanlmas


51/238



adres ve veri yolu iin kullanlacak hat saysn azaltr. Zaman paylaml

kullanlmayan ilemcilerde 24 bacak bu ilem iin kullanlrken zaman paylaml

kullanan sistemlerde 16 bacak kullanlr. Dier bacaklar farkl ilevler iin

kullanlabilir. Bu tr ilemcilerin DIP 40 soketinde retildiini dnrsek 8 hat

olduka deerlidir. ekil2.12de zaman paylaml ve paylamsz sistemlerinzamanlama diyagramlar verilmitir. Zaman paylaml almada ilem sayklnn

birinci yarsnda port 0 k olarak ynlendirilir ve adresin dk deerli bayt yazlr.

ALE iareti etkin yaplarak 74HHC373 veya edeer tutucuda tutulur. Port 2ye ise

adresin yksek deerli bayt yazlr. kinci yarda port 2nin ierii deimez fakat

port 0, okuma ilemi yaplyor ise giri yaplr ve veri okunur. Yazma ilemi ise k

yaplr ve veri yazlr. kinci yarda ALE iareti etkin olmaz fakat program belleinde n

ilem yaplyorsa PSEN, veri belleinden ilem yaplyor ise WR veya RD iaretleri

etkin yaplr.

ekil2.12Zaman paylamsz adres ve veri yolunun zamanlama diyagram.

ekil2.13Zaman paylaml adres ve veri yolunun zamanlama diyagram.

A0-A15

A8-A15

D0-D7

ADRES

VER

BELLEK SAYKILI

ADRES

16HAT

BELLEK SAYKILI

D0-D7

24HAT

VERADRES


52/238

44 Blm 2


D Program Bellei

D program bellei PSEN iareti ile etkin olan sadece okunabilir tr bellektir. D EPROM

kullanldnda port 0 ve port 2 genel amal Giri/k hatt olarak kullanlamaz. Bu tr

bellein 8051e balants ekil2.14tegsterilmitir. 8051in bir makine saykl 12 osilatrperiyodundan oluur. 12 MHzlik kristal kullanldnda bir makine saykl 1 Sdir. Bir makine

saykl sresince ALE iareti iki defa etkin olur ve d program belleinden iki bayt okunur.

Eer okunan komut tek baytlkise ikinci bayt atlr. Bu ilemin zamanlama diyagram ekil

2.15de gsterilmitir.

ekil2.14 D program bellei balants.

ekil2.15 D program belleinden okuma.

Port 0

P1

74HC373

P2

8051

S1

EA

P1

ALE

P2

PORT 2

S2

PSEN

P1

D

P2

Q

S3

G

P1

D0-D7

P2

A0-A7

S4

A8-A15

P1

EPROM

P2

OE

S5

P1 P2

S6

P1 P2

S1

P1 P2

S2

Makine saykl

Opkod PCL BAYT 2

PCHPCH

OSC.

ALE

Port 2

Port 0

PSEN

PCLPCL


53/238



D Veri Bellei

D veri bellei RD ve WR iaretleri ile etkinletirilen oku/yaztr belleklerdir. RD ve

WR iaretleri P3.7 ve P3.6 hatlarndan MOVX komutu ile retilirler. MOVX

komutunda adres gsterici olarak DPTR kullanldnda d veri belleinin adres hatt16 olur, R0 veya R1 yazalarndan biri kullanldnda adres hatt 8 bittir. D veri

bellei olarak 256 baytlk bellek kapasitesi yeterli ise ikinci seenek kullanlr.

ekil2.16da gsterildii gibi veri bellei balants adresin dk deerli ksm ile

veri yolu balants EPROMda olduu gibidir. Farkl ksm ise RD iaretinin RAM

bellein OE giriine ve WR iaretinin de W giriine balanmasdr. PSEN iareti d

veri bellei balantsnda kullanlmaz. Port 0 ve Port 2 kullanlarak 64 Kbayta kadar

d veri bellei balanabilir. rnek ekilde ise 1Kbaytlk RAM balantsgsterilmitir. P2 portunun bota kalan hatlar bilinli bir ekilde serbest G/ hatt

olarak kullanlabilir. 8051 bu hatlar bir yere balanmasa da MOVX A,@DPTR veya

MOVX @DPTR, A komutlar iletildiinde mantk seviyelerini deitirebilir.

MOVX A,@R0 veya MOVX @R0, A iletildiinde ise bu komutlarda sadece 8 bit

adres kullanlmas nedeniyleP2 portu etkilenmeyecektir. Bu yntemle eriilebilecek

bellek kapasitesi 256 bayttr. Daha byk kapasite gerekiyorsa P2 ya da dier bo

olan portlarn hatlar gerektii kadar RAM bellein A8, A9, A10 adres girilerine

balanr ve bu hatlarn mantk seviyeleri programc tarafndan okuma ve yazma

komutlar iletilmeden nce yaplr.Bu yntem 2 Kbayta kadar bellek balamak iin

ekil- 2.16 D veri belle i ba lants.

Port 0

74HC3738051

EA

ALE

D Q

GD0-D7

A0-A7

A8

RAM

A9

RD

WR

P2.0

P2.1

RD

WR


54/238

46 Blm 2


verimli olabilir, daha byk bellek balamak iin veri gsterici olarak DPTR kullanlr.

lem yaplacak veri belleinin adresi DPTR yazacna yklenir ve sonra okuma veya

yazma ilemi yaplr. ekil2.17de MOVX A, @DPTR komutunun ileme

zamanlamas verilmitir. Birinci makine sayklnda opkod program belleinden

okunaca iin ALE ve PSEN srasyla etkin olmutur. kinci makine sayklnda ilemd veri belleinden yapld iin PSEN etkin deildir RD iareti etkindir. D veri

belleine yazma ilemi de okuma ile ayn olacaktr, tek fark ilemci tarafndan ikinci

ma

Documents

2012_mikrodenetleyiciler