ĐẦU ĐỀ LUẬN VĂN

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

MÁY THU PHÁT KÝ TỰ 8 BIT

 

                                           Giáo Viên Hướng Dẫn   : NGUYỄN THANH BÌNH

                                           Sinh Viên thực Hiện       :

                                           Lớp                                    :

        Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo             Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật         Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

      Khoa Điện – Bộ Môn Điện Tử

         ------------------------------                            ------------------J-----------------

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

                                                Họ Và Tên     :

                                                Khóa   :

                                                Lớp     :

                                                Ngành : Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

1. Đề Tài:

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY THU PHÁT KÝ TỰ 8 BIT

2. Phần Thuyết Minh: Các phần lý thuyết và thuyết minh có liên quan
3. Bảng Vẽ, Bảng Biểu: Các bảng vẽ và bảng biểu cần thiết
4. Giáo Viên Hướng
6. Ngày Nộp Đề Tài:

 

            Giáo Viên Hướng Dẫn                                       Thông Qua Bộ Môn

                                                                                    Ngày……tháng……năm 2010

                                                                                           Chủ Nhiệm Bộ Môn

 

Trong nửa cuối thế kỷ này, nhân loại đã chứng kiến cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật diễn ra trên các lĩnh vực. Trong đó mạnh mẽ và vũ bão nhất là lĩnh vực công nghệ Vi Điện Tử, đặc biệt là Kỹ Thuật Số. Các sản phẩm của công nghệ kỹ thuật cao. Những điều kỳ diệu do thế giới kỹ thuật số đem lại cho con người thì không cần phải kể sau đây.

Tìm hiểu và ứng dụng được kiến thức kỹ thuật số nhằm phục vụ cho nhu cầu thực tế đang là vấn đề quan tâm của sinh viên ngành Điện Tử, các ngành có liên quan và những người yêu thích lĩnh vực này.

            Việc giảng dạy và học tập môn học Vi Mạch Số sẽ được hiệu quả cao hơn khi các vấn đề trong lý thuyết được triển khai cụ thể vào các bài thực hành.

            Nhu cầu cần thiết hiện nay của phòng thí nghiệm là các thiết bị chuyên dụng phục vụ cho yêu cầu các bài thí nghiệm môn học Vi Mạch Số.

            Tuy nhiên, điều kiện thực tế của trường thì chưa đáp ứng được nhu cầu này. Do đó đề tài “Thiết Kế và Thi Công Máy Thu Phát Ký Tự 8 Bit” được thực hiện nhằm đáp ứng một phần nào đó cho nhu cầu trên.

            Do thời gian thực hiện đề tài tương đối ngắn, nên tập luận văn này sẽ không thể tránh khỏi những hạn chế cũng như sai sót. Chúng tôi kính mong được sự chỉ dẫn quý báo của quý thầy cô, những góp ý của các bạn sinh viên để đề tài ngày càng được hoàn thiện hơn.

            Xin chân thành cảm ơn.

MỤC LỤC

                                                                                                                       Trang

1. GIỚI THIỆU.................................................................................................. i

Trang tựa .............................................................................................................. ii

Nhiệm vụ đồ án.................................................................................................... iii

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn.................................................................... iv

Nhận xét của giáo viên phản biện..................................................................... v

Lời mở đầu ........................................................................................................... vi

Lời cảm tạ ............................................................................................................. vii

Mục lục ................................................................................................................. viii

Liệt kê các bảng .................................................................................................. x

Liệt kê các hình.................................................................................................... xi

2. NỘI DUNG..................................................................................................... 1

Chương 1: DẪN NHẬP

1.1. Đặt vấn đề...................................................................................................... 1

1.2. Tầm quan trọng của vấn đề......................................................................... 1

1.3. Giới hạn vấn đề............................................................................................. 2

1.4. Mục đích nghiên cứu................................................................................... 2

Chương 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN

2.1. Dàn ý nghiên cứu.......................................................................................... 4

2.2. Đối tượng nghiên cứu................................................................................... 4

2.3. Phương pháp nghiên cứu............................................................................. 4

2.4. Thời gian nghiên cứu................................................................................... 5

Chương 3: LÝ THUYẾT CƠ SỞ THIẾT KẾ

3.1. Giới thiệu về máy phát từ 16 bit (Word Generator)................................ 6

3.1.1. Giới thiệu.................................................................................................... 6

3.1.2. Đặc điểm..................................................................................................... 6

3.1.3. Hoạt động................................................................................................... 6

3.2. Đề nghị một máy phát từ 8 bit bằng linh kiện điện tử............................. 7

3.2.1. Lý do đề nghị............................................................................................. 7

3.2.2. Đề nghị bằng sơ đồ khối........................................................................... 8

3.2.3. Đề nghị bằng linh kiện điện tử................................................................ 8

3.3. Phát triển máy phát từ đề nghị thành máy thu phát ký tự 8 bit.............. 12

Chương 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY THU PHÁT KÝ TỰ 8 BIT

4.1. Thiết kế khối nguồn..................................................................................... 14

4.2. Thiết kế khối xử lý dữ liệu.......................................................................... 16

4.2.1. Đơn vị xử lý dữ liệu.................................................................................. 16

4.2.3. Bộ nhớ hệ thống........................................................................................ 17

4.2.4. Chốt, đệm địa chỉ và dữ liệu cho vi xử lý.............................................. 17

4.2.5. Giải mã địa chỉ cho hệ thống................................................................... 18

4.2.7. Tính toán chọn lựa linh kiện cho mạch tạo xung đơn ổn.................... 22

4.3. Thiết kế khối bàn phím và hiển thị............................................................ 26

4.3.1. Bàn phím.................................................................................................... 26

4.3.2. Màn hình hiển thị...................................................................................... 26

4.3.3. Giới thiệu vi mạch lập trình 8279........................................................... 27

4.3.4. Kết nối 8279 giữa bàn phím và hiển thị................................................. 27

4.3.5. Lập trình khởi tạo cho 8279.................................................................... 28

4.3.6. Tính toán linh kiện cho mạch chọn LED hiển thị................................ 30

4.4. Thiết kế khối giao tiếp ngoại vi.................................................................. 32

4.4.1. Thu phát dữ liệu 8 bit song song............................................................. 33

4.4.2. Thu phát dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ và đồng bộ................................ 35

4.4.3. Bộ tạo xung Clock..................................................................................... 35

4.3.4. Lập trình khởi tạo 8253............................................................................ 36

4.3.5. Mạch chọn đơn vị xung Clock................................................................ 37

Chương 5: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MONITOR

5.1. Giới thiệu....................................................................................................... 42

5.2. Cơ sở xây dựng chương trình Monitor...................................................... 42

5.3. Các bước xây dựng chương trình Monitor................................................ 43

5.4. Một số yêu cầu đối với chương trình Monitor......................................... 43

5.5. Cấp phát vùng nhớ....................................................................................... 43

5.6. Xây dựng chương trình Monitor................................................................. 43

5.7. Lưu đồ khối chương trình Monitor............................................................ 45

5.8. Lưu đồ thuật giải chương trình Monitor.................................................... 48

Chương 6: THI CÔNG

6.1. Thi công phần cứng...................................................................................... 65

6.2. Thi công phần mềm...................................................................................... 74

Chương 7: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÁY THU PHÁT KÝ TỰ 8 BIT

7.1. Khởi động hệ  thống và nhập mật mã........................................................ 76

7.2. Chọn vùng màn hình soạn thảo và thủ tục soạn thảo............................. 77

7.3. Chọn các chế độ làm việc........................................................................... 77

Chương 8: TÓM TẮT - ĐỀ NGHỊ - KẾT LUẬN

8.1. Tóm tắt đề tài................................................................................................ 82

8.2. Đề nghị........................................................................................................... 83

8.3. Kết luận.......................................................................................................... 84

3. PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO

Phụ lục 1 .Giới thiệu linh kiện sử dụng............................................................ 85

Phụ lục 2 .Chương trình Monitor....................................................................... 126

 

LIỆT KÊ BẢNG

 

Bảng 1.1: Bảng địa chỉ ngoại vi của hệ thống.................................................. 21

Bảng 1.2: Bảng địa chỉ bộ nhớ của hệ thống.................................................... 21

Bảng 6.1: Bảng dự trù vật tư linh kiện.............................................................. 66

Bảng 7.1: Bảng qui định mã LED 7 đoạn cho ký tự và ký số........................ 79

Bảng 7.2: Bảng qui định mã phím ấn của bàn phím....................................... 81

 

LIỆT KÊ HÌNH

 

Hình 3.1: Máy phát từ 16 bit.............................................................................. 6

Hình 3.2: Sơ đồ khối máy phát từ đề nghị 8 bit............................................... 8

Hình 3.3: Sơ đồ bố trí màn hình hiển thị, bàn phím máy phát từ đề nghị.... 11

Hình 3.4: Sơ đồ khối cấu trúc máy thu phát ký tự 8 bit................................. 13

Hình 4.1: Sơ đồ khối nguồn................................................................................ 14

Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn............................................................ 14

Hình 4.3: Sơ đồ khối xử lý dữ liệu.................................................................... 16

Hình 4.4: Sơ đồ giải mã địa chỉ cho hệ thống.................................................. 19

Hình 4.5: Bản đồ địa chỉ bộ nhớ........................................................................ 19

Hình 4.6: Bản đồ địa chỉ các ngoại vi............................................................... 20

Hình 4.7: Sơ đồ nguyên lý mạch tạo xung đơn ổn.......................................... 22

Hình 4.8: Sơ đồ mạch điện Reset....................................................................... 23

Hình 4.9: Sơ đồ mạch điện bảo vệ dữ liệu trong bộ nhớ RAM..................... 23

Hình 4.10: Sơ đồ nguyên lý mạch điện khối xử lý dữ liệu............................ 25

Hình 4.11: Sơ đồ khối bàn phím và hiển thị máy thu phát ký tự 8 bit......... 26

Hình 4.12: Sơ đồ nguyên lý mạch điện khối bàn phím và hiển thị.............. 29

Hình 4.13: Sơ đồ mạch điện chọn LED 7 đoạn dùng  Transitor................... 30

Hình 4.14: Sơ đồ mạch điện thúc các LED đơn sắc dùng Transitor............. 30

Hình 4.15: Sơ đồ bố trí màn hình hiển thị và bàn phím................................. 31

Hình 4.16: Sơ đồ khối giao tiếp ngoại vi.......................................................... 32

Hình 4.17: Sơ đồ mạch điện kết nối 8251 với vi xử lý và ngoại vi.............. 35

Hình 4.18: Sơ đồ mạch điện bộ tạo xung Clock.............................................. 37

Hình 4.19: Sơ đồ mạch điện khối giao tiếp ngoại vi....................................... 39

Hình 4.20: Sơ đồ mạch điện khối xử lý chính................................................. 39

Hình 4.21: Sơ đồ mạch điện khối bàn phím và hiển thị................................. 40

CHƯƠNG 1

 

DẪN NHẬP

1.1.ĐẶT VẤN ĐỀ:

Những vấn đề lý thiết của môn học Vi Mạch Số mà sinh viên ngành Điện Tử đã được học sẽ được làm sáng tỏ hơn trong các bài thực tập Mạch Số. Phục vụ cho việc thực tập môn học này, thực tế thì ở phòng thực tập của Trường Đại Học Sư  Phạm Kỹ Thuật đã có “Bộ  thực tập Vi Mạch” góp phần giải quyết được một số công việc. Tuy nhiên nó chưa đáp ứng được một số yêu cầu cụ thể cần được triển khai trong thực hành.

Chẳng hạn, yêu cầu thực tế đặt ra cho các bài thực tập là: nạp dữ liệu 8 bits cho các bộ nhớ ROM, RAM, mạch DAC, mạch Vi Xử Lý, mạch Vi Điều Khiển, ….. hoặc cần một nguồn xung Clock chuẩn có chu kỳ thay đổi được theo ý muốn.

Để thực hiện được yêu cầu trên trước tiên cần phải có nguồn mã ký tự  8 bits có thể thay đổi được nội dung giá trị cần truyền đi. Hay nói đúng hơn là cần một thiết bị thực tập có khả năng cho phép người sử dụng soạn thảo được nội dung nguồn mã  ký tự  cần truyền.

Xuất phát từ đó, đề tài “Thiết kế và thi công máy thu phát ký tự 8 bit” được bắt tay thực hiện nhằm đáp ứng được phần nào nhu cầu trên.

Thật ra, cần phải kể thêm một số yếu tố góp phần tạo nên khởi điểm xuất phát cho đề tài này là sự gợi ý, chỉ hướng đi của chính người thầy hướng dẫn đề tài này.

 

1.2.TẦM QUAN TRỌNG CỦA VẤN ĐỀ:

Mặc dù trong thực tế bản thân người thực hiện đề tài này chưa được tiếp xúc với thiết bị thực tập có tính năng như trên hay các tài liệu có liên quan.

Tuy nhiên, cũng không dám khẳng định rằng nó không có  trong thực tế, cũng như cho rằng thiết bị thực tập này là hoàn toàn mới lạ. Nhưng thiết nghĩ rằng, ở các quốc gia có ngành công nghiệp Điện Tử phát triển, sự hiện diện của thiết bị thực tập này đã có từ lâu trong phòng thực tập Vi Mạch Số.

Trở lại với đề tài này, liên hệ đến điều kiện thực tế. Trong chương trình học chính khóa ở trường, người thực hiện đề tài đã được học môn học”Giải tích mạch trên máy tính”  và cũng làm quen với phần mềm mô phỏng mạch EWB 5.0 (Electronics Workbench). Trong đó có một thiết bị mô phỏng mang tên “Máy phát từ” (Word Generator) phát dữ liệu 16 bit mã nhị phân. Nhận xét tổng quan, thiết bị này có khả năng trở thành thiết bị thực tập đáp ứng được nhu cầu trên nếu được chọn làm mẫu thiết kế. Đối tượng nghiên cứu đã có, tiến hành quan sát tìm hiểu hoạt động, xác định giải pháp thiết kế thay thế, xây dựng sơ đồ mạch điện, xác định và tận dụng linh kiện có sẵn trong nước để thiết kế và cho chạy thử nghiệm. Trên cơ sở đó, mở rộng và phát triển, thiết kế hoàn chỉnh thành một “Máy thu phát ký tự 8 bit”. Đó là hướng đi, phương thức thực hiện của đề tài này.

Tuy nhiên, cho dù là thiết bị phát mã ký tự 8 bit hay 16 bit thì đây cũng là cách thức để những vấn đề lý thiết, giải pháp thiết kế, cấu trúc của thiết bị sẽ được giới thiệu giải quyết, trình bày trong đề tài này. Đó là những vấn thú vị cho những ai yêu thích quan tâm đến lĩnh vực này.

 

1.3.GIỚI HẠN VẤN ĐỀ:

Khi đề cập đến vấn đề thu phát ký tự thì có rất nhiều vần đề liên quan cần phải nêu ra như:

5. Đường truyền (Vô tuyến, hửu tuyến)
5. Các mã ký tự gởi đi (mã ASCII, Baudot, EBCDIC, …)
5. Các chế độ truyền: (song song, nối tiếp bất đồng bộ và đồng bộ)
5. Tốc độ truyền  chuẩn.

Tuy nhiên, do đề tài này thực hiện trong điều kiện.

• Tài liệu có liên quan đến đề tài này rất ít.
• Thời gian thực hiện chỉ trong vòng 6 tuần lễ.
• Ở Trường Đại Học, người thực hiện không được học các môn về truyền số liệu, thông tin số, ….

Do đó thiết bị “Máy thu phát ký tự 8 bits được thiết kế “có đặc điểm chính sau:

• Đường truyền là hửu tuyến
• Thu phát mã ký tự 8 bits song song có và không bắt tay.
• Có khả năng thu phát mã ký tự ở chế độ nối tiếp đồng bộ và bất đồng bộ.
• Có khả năng giao tiếp bắt tay được với thiết bị thực tập cùng loại hoặc các bộ thiết bị thực tập khác có ở phòng thực tập.
• Phát xung Clock có tần số thay đổi được trong phạm vi từ 1Hz đến 3MHz.
• Hoạt động được ở các chế độ:

17. STEP
17. CYCLE
17. BREAK PIONT
17. BURST
17. PATTERN

1.4. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU:

Khi bắt tay vào thực hiện đề tài này, người thực hiện mong muốn rằng sản phẩm của đề tài phải được ứng dụng, có khả năng đáp ứng được phần nào nhu cầu và về thiết bị thực tập ở phòng thực tập Vi Mạch số của trường. Đó là mục đích trước mắt.

Hơn thế nữa, là thiết bị thực tập này không chỉ phục vụ cho việc thực tập môn học Vi Mạch Số, mà còn có khả năng đáp ứng được việc triển khai các vấn đề lý thiết của các môn học có liên quan như: Vi Xử Lý, Vi Điều Khiển, Điều Khiển, . . ..

Đồng thời đây là cách thức được áp dụng để có khả năng thay thế dần các thiết bị thực tập phải nhập về từ  nước ngoài.

Và đặc biệt, đối với người nghiên cứu đây là điều kiện, cơ hội, cách thức để củng cố, bổ sung và ứng dụng những gì đã được lĩnh hội được trong lý thuyết  và thực hành. Để rồi sử dụng và ứng dụng nó nhằm đáp ứng cho nhu cầu thực tế.

CHƯƠNG 2  CƠ SỞ LÝ LUẬN    2.1.DÀN Ý NGHIÊN CỨU.

• Lý thuyết cơ sở thiết kế.

• Giới thiệu tổng quát về máy phát từ 16 bit  (Word Generator).
• Đề nghị máy phát từ bằng linh kiện điện tử.
• Phát trển máy phát từ đề nghị 8 bit thành máy thu phát ký tự 8 bit.

• Tính toán thiết kế máy thu phát ký tự 8 bit..

• Thiết kế khối nguồn.
• Thiết kế khối xử lý dữ liệu .
• Thiết kế khối bàn phím và màn hình hiển thị.
• Thiết kế khối  giao tiếp với thiết bị ngoại vi.

• Xây dụng chương trình Monitor.
• Thi công.
• Hướng dẫn sử dụng máy thu phát  ký tự 8 bit.

2.2.ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU.

Để thực hiện đề tài này, cần phải có đối tượng nghiên cứu cụ thể, có nghĩa là phải có một thiết bị thực tập điển hình cụ thể. Để có thể tự tay tháo ráp, nghiên cứu, quan sát cấu trúc, tìm hiểu nguyên lý hoạt động  và vận hành thiết bị hoạt động.

Điều đó sẽ tạo cơ sở cho việc thiết kế sau này. Nhưng thực tế điều đó không thực hiện được, bởi vì không thiết bị nào cả kể cả tài liệu có liên quan.

Do đó người thực hiện  quyết định chọn thiết bị mô phỏng mang tên “Máy phát từ” 16 bit (Word Generator) trong phần mềm mô phỏng mạch EWB 5.0 (Electronics Work bench) làm đối tượng nghiên cứu cho đề tài. Đây là thiết bị mà trước đây có lần đã được đề cập đến ở các phần trước.

2.3.PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU.

5. Phương pháp:

• Tham khảo tài liệu: bao gồm các tài liệu có liên quan đến đề tài như : vi mạch số, kỹ thuật, vi xử lý, kỹ thuật lập trình hợp ngữ, truyền số liệu.
• Quan sát: sử dụng phần mềm EWB 5.0 kích lấy máy phát từ  16 bits (Word Generator) ra màn hình soạn thảo và kết nối thiết bị vào mạch điện mô phỏng  cụ thể. kích hoạt cho thiết bị hoạt động ở các chế độ SETP, CYCLE, BREAK PIONT, BURST, PATTERN, quan sát quá trình hoạt động và ghi nhận.
• Thực nghiệm: sử dụng kít vi xử lý 8085A kết hợp với kit mở rộng bàn phím và hiển thị. Tạm gọi là kit vi xử lý 8085A mở rộng để viết chương trình Monitor, chương trình cho chế độ STEP, CYCLE, BURST, PATTERN và các phím chức năng khác của thiết bị.

Phương tiện:

Sử dụng máy vi tính PC để quan sát, sử dụng máy phát từ 16 bits trong phần mềm EWB 5.0.

Ngoài kit vi xử lý mở rộng 8085A người thực hiện còn phải sử dụng thêm các Testboard, bộ thực tập vi mạch để viết thử  nghiệm các chương trình có liên quan đến 8255A, 8253, 8251A, chương trình quét bàn phím và hiển thị cho 8279, thử nghiệm các vi mạch 74221, 74244, MC 1488, MC 1489, 4017, …

2.4.THỜI GIAN NGHIÊN CỨU.

Thời gian phân bố thực hiện đềi tài trong 6 tuần lễ như sau:

• Tuần 1: Lập đề cương tổng quát.
• Tuần 2: Thu thập tài liệu.
• Tuần 3: Lập đề cương chi tiết.
• Tuần 4, 5, : Khai triển đề cương và đánh máy (viết xong phần nào gởi đi đánh máy phần đó).
• Tuần 6 : Chỉnh sửa, định dạng, in ấn, đóng bìa và nộp đề tài.

            Do thời gian thực hiện đề tài tương đối ngắn, nên phải chờ đến ngày nộp đề tài, và trong thời gian chờ bảo vệ luận văn tốt nghiệp, người thực hiện đề tài mới bắt tay vào thực hiện công việc thi công máy thu phát ký tự 8 bit.

...........................................................

CHƯƠNG 3

 

 

LÝ THUYẾT

CƠ SỞ THIẾT KẾ

3.1.GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ MÁY PHÁT TỪ 16 BIT (WORD  GENARATOR).

3.1.1.Giới thiệu.

            Máy phát từ là tên gọi của một trong những thiết bị (Instruments) mô phỏng phục vụ cấp phát nguồn mã nhị phân 16 bit cho các mạch điện mô phỏng trong phần mềm EWB 5.0 (Electronics Workbench). Đây là phần mềm hổ trợ cho việc giải tích mạch trên máy tính, giống như các phần mềm khác như Circuit Maker, Pspice…phục vụ cho việc giảng dạy và học tập của sinh viên ngành kỹ thuật Điện tử.

 

Hình 3.1.Hình dạng máy phát từ

3.1.2.Đặc điểm.

            Máy phát từ có chức năng phát ký tự mã nhị phân 16 bit và mã ASCII.          Ý nghĩa các chú thích trên mặt máy phát từ:

• INITIAL: hiện thị địa chỉ đầu vùng dữ liệu soạn thảo (mã Hexa).
• FINAL  :hiển thị địa chỉ cuối vùng dữ liệu soạn thảo(mã Hexa).
• EDIT : hiển thị địa chỉ dữ liệu hiện hành(mã Hexa).
• CURRENT: hiển thị dữ liệu dưới dạng mã hexa .
• BINARY : hiển thị giá trị các bit mã nhị phân  phân 16 bit.
• ASCII : hiển thị dữ liệu dạng ASCII.
• FREQUENCY : hiển thị tần số làm việc  từ 1HZ đến 999MHZ.

3.1.3.Hoạt động.

            Máy phát từ có các chức năng hoạt động cơ bản thông qua các hộp thoại sau:

• Các chế độ hoạt động :

•  CYCLE: máy sẽ phát lần lượt mã nhị phân từ địa chỉ đầu vùng dữ liệu soạn thảo đến địa chỉ cuối rồi quay trở về địa chỉ đầu tiếp tục vòng lập.
•  STEP: một ký tự mã nhị phân 16 bit sẽ được phát ra mỗi khi kích hoạt vào hộp thoại STEP.
• BREAK POINT: cho phép đặt các điểm dừng tại các địa chỉ soạn thảo. Khi đó máy phát sẽ phát mã ký tự từ địa chỉ đầu  vùng soạn thảo đến điểm dừng đầu tiên nếu tiếp tục tác động BREAK POINT thì máy sẽ tiếp tục phát mã ký tự cho đến điểm dừng tiếp theo.
•  BURST:máy sẽ phát mã ký tự từ địa chỉ đầu vùng dữ liệu soạn thảo đến địa chỉ cuối và sau đó quay trở về dừng lại tại địa chỉ đầu vùng dữ liệu soạn thảo.
• PARTERN: khi kích hoạt vào hộp thoại này sẽ xuất hiện một danh sách các hộp thoại khác như :

• SHIFT LEFT: dịch trái vùng dữ liệu.
• SHIFT RIGHT: dịch phải vùng dữ liệu.
• UP COUNTER: đếm lên.
• DOWN COUNTER: đếm xuống.
• CLEAR BUFFER: xóa vùng đệm dữ liệu.
• OPEN: cho phép mở một phần mềm khác trong cùng môi trường làm việc.
• SAVE : lưu trữ tài liệu vào đĩa.

• INTERNAL :hệ thống hoạt động vơi xung Clock bên trong
• EXTERNAL :hệ thống hoạt động với xung Clock bên ngoài
•  :cho phép xung clock tác động theo cạnh lên hoặc cạnh xuống
• DATA READY : bao gồm 16 ngõ song song ra để kết nối với mạch điện mô phỏng và các đèn trạng thái của các bit nhị phân tương ứng.

3.2.ĐỀ NGHỊ MỘT MÁY PHÁT TỪ 8 BIT BẰNG LINH KIỆN ĐIỆN TỬ.

3.2.1 Lý do đề nghị :

Đề nghị ở đây đồng nghĩa với thay thế tương đương, có nghĩa là ngưới thực hiện muốn thay thế Máy Phát Từ trong phần mềm EWB 5.0 bằng một Máy Phát Từ tương đương nhưng được thiết kế và lắp ráp từ linh kiện điện tử chuyên dụng.

Thay thế để làm gì ?.  Trở lại yêu cầu thực tế đặt ra ở phòng thực tập Vi Mạch đã được nêu ra trước đây. Để đáp ứng được yêu cầu trên thì không có giải pháp nào khác hơn là thực hiện giải pháp trên.

Lý do đề nghị Máy Phát Từ 8 bit thay vì 16 bit là nhằm mục đích dễ dàng cho việc chọn lựa các linh kiện xử lý dữ liệu 8 bit. Bởi vì người thực hiện có ý định ứng dụng kỹ thuật Vi xử lý để thiết kế.

Đồng thời những gì được đề nghị, chọn lựa trong phần này sẽ được sử dụng làm nền tảng cơ sở cho các thiết kế sau này.

Nhưng trước hết là xây dựng sơ đồ khối tương thích, xác định linh kiện tương ứng cho các khối             

3.2.2 Đề nghị Máy Phát Từ 8 bit bằng sơ đồ khối:

Hình 3.2.Sơ đồ khối máy phát từ đề nghị 8 bit

• Khối nguồn: cung cấp năng lượng cho hệ thống hoạt động.
• Khối xủ lý dữ liệu: thực hiện việc xử lý  thông tin và điều khiển các hoạt động của thiết bị do đó người thực hiện đặt tên cho nó là khối vi xử lý cho các thiết kế sau này.
• Khối bàn phím và hiển thị: là khối xuất nhập cơ bản trong các hệ vi xử lý, có chức năng nhận các giá trị nhập vào từ bàn phím và hiển thị các giá trị thông tin lên màn hình.
• Khối tạo xung Clock: cung cấp các giá trị tần số theo yêu cầu.
• Khốigiao tiếp ngoại vi:trao đổ thông tinvới thiết bị bên ngoài.

3.2.3. Đề nghị Máy Phát Từ 8 bit bằng linh kiện điện tử.

            Việc đề nghị Máy Phát Từ 8 bit bằng linh kiện điện tử phải đảm bảo các chức năng của nó. Đồng thời dễ dàng cho người sử dụng thao tác dễ dàng trong khi soạn thảo dữ liệu.

 

3.2.3.1. Giải pháp đề nghị  cho khối nguồn.

            Trong phần mềm EWB 5.0 thì việc cấp nguồn cho Máy Phát Từ được thực hiện bằng cách click chuộc vào biểu tượng công tắc đóng mở nguồn điện POWER / PAUSE. Còn ở đây, cần có nguồn cung cấp cụ thể và phải thỏa các yêu cầu về:

• Điện áp cung cấp ngõ ra phải ổn định.
• Khả năng kháng nhiễu cao.
• Đáp ứng dòng tải cho toàn thiết bị.
• Có nguồn dự phòng (Back up) nếu trong hệ thống có sử dụng bộ nhớ RAM.
• 3.2.3.2.Giải pháp đề nghị  cho khối xử lý dữ liệu.

            Trong khối xử lý dử liệu thông thường bao gồm các thành phần chủ yếu sau :

• Đơn vị xử lý dử liệu.
• Bộ nhớ hệ thống.
• Mạch giải mã địa chỉ .
• Các ngoại vi phối ghép.

Như đã giới thiệu ở phần đầu, để hoạt động được các chế độ như: STEP, CYCLE, BURST, PATTERN, BREAK PIONT hay chuyển đổi số Hex, ASCII thành mã nhị phân 16 bit, hiển thị giá trị dữ liệu, địa chỉ soạn thảo lên màn hình làm việc, dịch trái, dịch phải vùng dữ liệu …Đây là một chức năng thuộc về xử lý dữ liệu và thi hành chức năng.

            Có nhiều loại linh kiện xử lý dữ liệu 8 bit chuyên dụng có khả năng được các chức năng trên như: Z80, 8085A, các họ MC 6800 … các họ vi điều khiển như: 8031, 8951, 8051…

            Ở đây, do bản chất đề tài là xử lý dữ liệu 8 bit do đó người thực hiện quyết định chọn linh kiện  8085A làm đơn vị xư  lý trung tâm, hơn nữa đây là linh kiện đã được tìm hiểu qua và  bởi tính phổ dụng của nó.

Bộ nhớ hệ thống bao gồm cả bộ nhớ ROM  và RAM,     ở hệ thống này tùy thuộc vào dung lượng chương trình MONITOR và cấu hình của thiết bị mà chọn dung lượng bộ nhớ cho phù hợp.

Phần mạch giải mã địa chỉ có nhiều phương pháp để thực hiện như dùng vi mạch chuyên dụng, dùng EPROM , dùng cổng logic.

3.2.2.3. Giải pháp đề nghị cho khối bàn phím và hiển thị.

Trong các hệ thống vi xử lý, bàn phím và màn hình hiển thị là thiết bị xuất nhập chủ yếu phục vụ cho việc thông tin giữa người sử dụng và thiết bị.

Đảm bảo cho việc thay thế tương ứng với các tính năng hiện hành, đồng thời đảm bảo cho người sử dụng nhận biết được điều đang thực hiện là màn hình hiển thị (Monitor) của máy và bàn phím (Keyboard) cho phép đưa dữ liệu soạn thảo vào máy.

5. Màn hình hiển thị (Monitor).

Màn hình hiển thị cho biết trạng thái, chế độ hoạt động hiện hành của thiết bị.      

Để đáp ứng cho việc hiển thị địa chỉ soạn thảo (Address), dữ liệu (Data), tần số hoạt động (Frequency)… có nhiều phương pháp thực hiện:

• Dùng màn ảnh tinh thể lỏng (LCD) (Lyquid Crystal Display).
• Dùng LED 7 đoạn (Seven Segmen LED).
• Dùng bóng đèn hình CRT (Cathod Ray Tube).
• Dùng ma trận LED (Matrix LED).

            Trong đặc điểm hiển thị của thiết bị này, thì việc hiển thị là các con số thập phân (Decemal) hay các số thập lục (Hexa) cho địa chỉ, dữ liệu và tần số.

            Do đó giải pháp lựa chọn hiển thị là dùng LED 7 đoạn và các LED đơn sắc để đáp ứng cho phần hiển thị.

         

5. Bàn phím (Keyboard).

            Có nhiều dạng bàn phím được sử dụng khá phổ dụng nhằm đáp ứng cho việc nhập các giá trị soạn thảo trong thực tế như:

• Dùng loại phím màng (Mem brane).
• Dùng loại phím điện dung (Capacitive).
• Dùng loại phím điện trở.
• Dùng loại phím hiệu ứng Hall.

            Đối với thiết bị này để dễ dàng cho việc thao tác ấn phím khi soạn thảo và tính phổ biến ở thị trường, nên ngưới thực hiện chọn giải pháp dùng bàn phím điện dung (Loại bàn phím của máy vi tính).

            Sơ đồ bố trí màn hình hiển thị (Monitor) và bàn phím (Keyboard).

Hình 3.3.Sơ đồ bố trí màn hình hiển thị và bàn phím cho máy phát từ đề nghị

• Ngoài các phím soạn thảo phục vụ cho việc nhập dữ liệu như: từ phím số 0 …F. Hay các phím chức năng, hệ thống còn có thêm các phím mở rộng khác. Phím TAB cho phép xác định vùng làm việc bằng di chuyển dấu “·” đến các vùng soạn thảo cần thực thi thay cho con trỏ trên màn hình màn vi tính.
• Phím SHIFT mở rộng thêm các chức năng cho thiết bị (trong thiết bị này phím này không được sử dụng).
• Phím RESET đặt lại toàn bộ hệ thống.
• Phím PAUSE cho phép dừng tạm thời.

Do tính hạn chế của màn hình LED 7 đoạn, do đó để thực hiện được chức năng BREAK PIONT trong phần màn hình hiển thị có thêm 2 LED 7 đoạn để xác định các điểm dừng của chức năng này, được chú thích là SET.

PATTERN đó là chú thích cho 2 LED 7 đoạn để xác định các trạng thái của chế độ PATTERN.           

Đồng thời trên bàn phím có thêm hai phím SET và CLEAR để phục cho chức năng BREAK PIONT.

Trong phần đề nghị này, người thực hiện không đề cập đến hai chức năng: SAVE và OPEN  của chế độ PATTERN.

            Trong đó, còn có thêm 8 LED 7 đoạn để hiển thị giá trị của các bit nhị phân.

3.2.2.4. Giải pháp đề nghị cho khối  giao tiếp ngoại vi.

Khối này có nhiệm vụ trao đổi thông tin vớí các thiết bị ngoại vi bên ngoài như:giao tiếp với máy vi tính, thiết bị cùng loại, hoặc các thiết bị thực tập khác ở phòng thực tập vi mạch.          

Đối với đề tài này chỉ giới hạn trong phạm vi giao tiếp với thiết bị thực tập cùng loại. Do đó có thể chọn lựa một trong các vi chuyên dụng mạch sau:

• Vi mạch chốt 74LS373 (chốt theo mức dương), 74LS374 (chốt theo sườn dương).
• Sử dụng vi mạch lập trình 8255A  ( dùng các Port I/O  của 8255A).

 Giải pháp lựa chọn linh kiện cho khối giao tiếp vơí thiết bị ngoạivi dùng khá phổ dụng là dùng vi mạch chốt 74LS373.

            Sơ đồ mạch điện nguyên lý cho các khối sẽ được trình bày cụ thể trong chương 4.

3.3. PHÁT TRIỂN MÁY PHÁT TỪ 8 BIT ĐỀ NGHỊ THÀNH MÁY THU PHÁT KÝ TỰ 8 BIT.

            Từ một Máy Phát Từ 8 bit đề nghị đã được xây dựng bằng linh kiện điện tử, đảm bảo được các chức năng tương ứng với Máy Phát Từ trong phần mềm EWB 5.0. Tuy nhiên nó chỉ mới cho phép phát mã ký tự 8 bit ở chế độ song song không bắt tay.

            Do đó một yêu cầu được đặt ra là cần có một thiết bị có khả năng thu phát dữ liệu 8 bit ở chế độ:

• Truyền mã ký tự 8 bit nối tiếp.
• Truyền song song có bắt tay.
• Tryền nối tiếp, đồng bộ và bất đồng bộ.
• Đồng thời có khả năng giao có tiếp bắt tay với thiết bị thưc tập cùng loại, kit Vi xử lý 8058A, bộ thực tập vi mạch, bộ thí nghiệm vi xử lý, hay các thiết bị thực tập  ở phòng thực tập vi mạch.

            Xuất phát từ yêu cầu vừa đặt ra và dựa trên cơ sở nền tản những gì của một máy phát từ đề nghị 8 bit vừa xây dựng được, sẽ tiến hành bổ sung thêm để thiết kế hoàn chỉnh thiết bị nhằm đáp ứng cho nhu cầu thực tập vi mạch ở thực            Tất nhiên là sẽ có thay đổi ít nhiều trong việc xác định giải pháp chọn   lựa cho việc thiết kế, chọn linh kiện cho các khối trong thiết bị để cho phù hợp với yêu cầu đặt ra và điều kiện thực tế.

3.3.1. Sơ đồ khối của Máy Thu Phát Ký Tự 8 bit.

Hình 3.4.Sơ đồ khối cấu trúc máy thu phát ký tự 8 bit

CHƯƠNG 4

 

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY THU PHÁT KÝ TỰ 8 BIT

4.1. THIẾT KẾ KHỐI NGUỒN.

            Để hệ thống hoạt động ổn định, khối nguồn giữ vai trò quan trọng trong việc cung cấp một điện áp DC liên tục, cố định cho toàn bộ hệ thống.

4.1.1. Sơ đồ khối của nguồn cung cấp.

Hình 4.1.Sơ đồ khối nguồn

5. Bộ nguồn trong hệ thống cung cấp các nguồn

• Nguồn cung cấp cho các linh kiện lập trình như: vi xử lý, ngoại vi, các đèn led, ROM, RAM…

• Nguồn dự phòng (Back up) cho bộ nhớ RAM.
• Đối với hệ thống này, bộ nguồn phải tạo ra các cấp điện áp:
• +5V cho các IC của họ Intel (vi xử lý 8085A, 8255A…) và các họ TTL
• ± 12VDC cho IC kích phát đường truyền ký tự (MC1488, MC 1489). Trong đó cấp điện áp +5VDC là cần độ ổn định cao nhất để hệ thống hoạt động ổn định.

4.1.1.1. Chọn lựa biến áp cho hệ thống.

• Do trong thiết bị có sử dụng nguồn một chiều đối xứng : +12V và -12V
• Nên trong bộ nguồn sử dụng biến áp nguồn đôi có điểm  giữa 0V (biến áp vi sai)
• Các thông số đặc tính cần quan tâm khi chọn biếp áp là:

• Điện áp hiệu dụng sơ cấp: 220V ¸ 240V.
• Điện áp hiệu dụng thứ cấp gồm 24VAC.
• Dòng tải ngõ ra là 1A.

4.1.1.2 Mạch chỉnh lưu và  lọc nguồn.

5. Có nhiều dạng linh kiện chỉnh lưu là:

• Dùng Diode.
• Dùng bộ chỉnh lưu cầu.

            Tuy nhiên dạng chỉnh lưu diode là thông dụng nhất đồng thời cũng là cách chọn lựa cho bộ chỉnh lưu trong khối nguồn.

5. Bộ lọc nguồn DC có nhiều dạng thông dụng được dùng trong các thiết bị như:

• Lọc dùng tụ điện.
• Lọc dùng kết hợp điện trở – tụ điện (R – C).
• Lọc kết hợp điện trở, cuộn cảm, tụ điện (R – L – C).

5. Tuy nhiên giải pháp lựa chọn ở đây là dùng tụ điện.

4.1.1.3. Mạch ổn áp DC.

5. Các dạng ổn áp DC được dùng phổ dụng trong thực tế là:

• Ổn áp dùng diode ổn áp (Diode Zener).
• Ổn áp dùng Transistor.
• Ổn áp dùng mạch tích hợp (IC Regulator).

            Do yêu cầu về mức độ ổn định, độ chính xác của mức điện áp nên dùng IC ổn áp để thiết kế cho mạch.

            Hơn nữa trong các IC ổn áp đều có mạch bảo vệ ngắn mạch bên trong và bảo vệ chống quá tải do nhiệt. Trong bộ nguồn này linh kiện IC ổn áp được dùng là họ 78H05, 78H12, 79H12.

 

4.1.2. Sơ đồ mạch nguyên lý khối nguồn.

            Do trong hệ thống có sử dụng bộ nhớ RAM do đó cần nguồn dự phòng (Back up)

Hình 4.2.Sơ đồ nguyên lý mạch điện nguồn

4.2. THIẾT KẾ KHỐI XỬ LÝ DỮ LIỆU.

            Trong hệ thống này khối xử lý dử liệu thực hiện các chức năng lưu trữ nhận, xử lý các giá trị thông tin theo chương trình nhập vào từ bàn phím, thông và thi hành các chức năng tương ứng.4.2.1. Sơ đồ khối xử lý dữ liệu.

Hình 4.3. Sơ đồ khối đơn vị xử lý dữ liệu.

4.2.2. Đơn vị xử lý dử liệu.

            Có nhiều đơn vị xử lý dử liệu khá phổ dụng trong các hệ vi xử lý 8 bit như:

• Vi xử lý 8085A (Intel)
• Vi xử lý Z80 (Zilog)
• Vi xử lý MC 6800 (Motorola)
• Các họ vi điều khiển của Intel (8031, 8051, 8951, 8751P)

            Linh kiện vi xử lý được dùng trong hệ thống này là vi xử lý 8085A, thực chất linh kiện này khá phổ dùng trên thị trường mà người thực hiện đề tài này đã có điều kiện tìm hiểu trong chương trình học.

4.2.2.1.Giới thiệu đơn vị Vi Xử Lý 8085A.

Đây là một linh kiện xử lý dử liệu 8 bit có 16 đường địa chỉ có khả năng quản lý được 64kB bộ nhớ (xem phần phụ lục 1).

4.2.2.2 .Kết nối đơn vị xử lý trung tâm 8085A vào mạch điện.

Vi Xử Lý 8085A có 40 chân được sử dụng cho các chức năng sau :

Bus đa hợp AD0 _AD7 : kết nối đến mạch chốt địa chỉ 74373 để tách để tách ra thành :bus địa chỉ D0 _D7 và bus địa chỉ Ao _A7.

• RD\,RW\ :kết nối đến các ngõ vào tương ứng để điếu khiển công việc ghi/đọc đối với bộ nhớ và các ngoại vi.
• TRAP :chân sử dụng ngắt để dừng chương trình tạm thời khi ấn phím PAUSE
• RST 7.5 :kết nối đến ngõ ra bộ đếm 2 của 8253
• RST 6.5: kết nối đến ngõ RxC của 8251A để ngắt vi xử lý thực hiện chương trình thu dữ liệu nối tiếp.
• RST 5.5 : kết nối đến ngõ TxC của 8251A để ngắt vi xử lý thực hiện chương trình truyền dữ liệu nối tiếp.
• RESET OUT :  được sử dụng để reset các ngoaivi có trong hệ thống như 8251,8255, 8279.
• CLK  OUT được dùng để cấp xung clock chocác ngoại vi như : 8251,8255,8279, 8253
• IO/M\ kết nối đến 74LS138  để thực hiện giải mã địa chỉ kiểu MEMORY cho toàn hệ thống.

4.2.3. Bộ nhớ hệ thống.

            Trong hệ thống Vi Xử Lý có mặt cả hai linh kiện nhớ là ROM và RAM:có chức năng;

• ROM (Read only Memory) được dùng để lưu trữ chương trình điều khiển hệ thống (Monitor)
• RAM: (Radom Access Memory) được sử dụng để lưu trữ chương trình dữ liệu soạn thảo của người sử dụng đưa vào thiết bị, các vùng nhớ tạm thời, ngăn xếp.

            Đối với bộ nhớ ROM và RAM có rất đa dạng về đặc tính kỹ thuật và dung lượng bộ nhớ.

• Bộ nhớ ROM có nhiều loại như: PROM, EPROM,…

            Trong hệ thống này dùng loại EPROM họ Intel: 2764 có dung lượng bộ nhớ là 8KB.

• Bộ nhớ RAM có hai loại cơ bản là DRAM và SRAM.

            Bộ nhớ đươc sử dụng là SRAM HM 6264 có dung lượng bộ nhớ là 8KB.

4.2.4. Mạch chốt, đệm tuyến địa chỉ và dữ liệu cho vi xử lý 8085A.

4.2.4.1. Mạch chốt tuyến địa chỉ thấp.

            Trong một hệ thốngcó sử dụng Vi xử lý 8085A, bắt buộc phải chốt (Latch) tuyến địa chỉ thấp để giải đa hợp (Demux) tuyến AD₀ – AD₇  thành hai tuyến riêng biệt

• Tuyến địa chỉ thấp A₀ – A₇ và
• Tuyến dữ liệu D₀ – D₇.

            Có hai vi mạch chốt được sử dụng cho các hệ vi xử lý là 74LS373. Chốt theo mức dương và 74LS374, chốt theo sườn dương.

            Do tính phổ dụng nên 74LS373 được dùng trong các hệ thống, đồng thời đây cũng là vi mạnh đệm cho tuyến địa chỉ thấp.

4.2.4.2. Đệm tuyến địa chỉ caoA₈ – A₁₅ và tuyến dữ liệu D₀ – D₇.

            Mặc dù trong vi xử lý 8085 đã có mạch đệm cho tuyến địa chỉ.

            Theo sổ tay kỹ thuật 8085A có khả năng cung cấp dòng 400mA và rút dòng 2mA, nhưng theo yêu cầu kỹ thuật trong hệ thống có nhiều từ 10 thành phần trở lên cần phải có mạch đệm để tăng khả năng cấp dòng.

            Đề cập đến vi mạch đệm có rất nhiều loại như:

• Các vi mạch đệm một chiều dùng cho mạch đệm địa chỉ như:

• 74LS244, 8282, 8283.

• Các vi mạch đệm hai chiều – dùng cho mạch đệm dữ liệu như:

• 74LS245, 8286, 8287.

            Tuy nhiên linh kiện dùng cho mạch đệm phổ dụng nhất là:

• 74LS244: dùng đệm tuyến địa chỉ.
• 74LS245: dùng đệm tuyến dữ liệu.

4.2.5. Mạch giải mã địa chỉ.

            Đối với một số hệ thống Vi Xử Lý, cần phải có mạch giải mã địa chỉ cụ thể để cho vi xử lý hiểu rằng nó đang cần thông tin với phần tử nào trong mạch. Chẳng hạn ,nó cần làm việc với bộ nhớ ROM, RAM, hay các thiết bị ngoại vi…

4.2.5.1. Các phương pháp giải mã địa chỉ.

            Có ba phương pháp để giải mã địa chỉ:

1. Giải mã toàn phần.
2. Giải mã từng phần.
3. Giải mã theo khối.

            Để thực hiện các kiểu giải mã trên thì trong hệ Vi xử lý 8085A cho phép giải mã địa chỉ theo kiểu:

• Giải mã kiểu bộ nhớ  kiểu MEMORY.
• Giải mã kiểu I/O .
• Giải mã dùng EPROM.

            Trong hệ thống này thì chỉ sử dụng một kiểu giải mã MEMORY cho bộ nhớ và hệ thống các IC ngoại vi trong hệ thống.

            Các dạng vi mạch giải mã chuyên dụng từ m đường sang n đường được dùng như:

• 74LS138 – giải mã 3 đường sang 8 đường.
• 74LS154 – giải mã 4 đường sang 16 đường.

            Ơ đây dùng 74LS138 để giải mã cho hệ thống.

            Sơ đồ mạch giải mã cho bộ nhớ và ngoại vi.

Hình 4.4. Sơ đồ giải mã địa chỉ cho hệ thống

Hình 4.5.Bản  đồ địa chỉ bộ nhớ và ngoại vi

Hình 4.6.Bảng đồ địa chỉ các ngoại vi

 

Bảng1.1. địa chỉ ngoại vi của hệ thống

Ngoại vi	A15	A14	A13	A12®A0	Vùng địa chỉ
8251A	0 0	1 1	0 0	0®0 1®1	4000H 4003H
8253	0 0	1 1	1 1	0®0 1®1	6000H 6003H
8255A	1 1	0 0	0 0	0®0 1®1	8000H 8003H
8279(I)	1 1	0 0	1 1	0®0 1®1	A000H A003H
8279(II)	1 1	1 1	0 0	0®0 1®1	C000H C000H
74244	1 1	1 1	1 1	0®0 1®1	E000H

Bảng1.2. Bảng địa chỉ bộ nhớ hệ thống.

Bộ nhớ	A15	A14	A13	A12®A0	Vùng nhớ
ROM	0 0	0 0	0 0	0 ® 0 1 ® 1	0000H 1FFFH
RAM	0 0	0 0	1 1	0 ® 0 1 ® 1	2000H 3FFFH

4.2.6.  Xử lý ngắt và cách khởi tạo bên ngoài cho hệ thống.

            Trong một hệ thống vi xử lý cần phải có đáp ứng ngắt để ngắt một sự thi hành chương trình khi có yêu cầu thông thường, vi xử lý được thiết kế chủ yếu là để phục vụ cho việc trao đổi dữ liệu vào/ra hệ thống. Đồng thời đây cũng là cách tận dụng khả năng của vi xử lý để thực thi thêm nhiều công việc khác nữa.

            Trong Vi xử lý 8085A có thiết kế các tín hiệu ngắt có thể sử dụng để dừng một sự thực thi chương trình. Đó là ngắt theo thứ tự như sau:

• RESET IN: đặt lại hệ thống.
• INTR.
• TRAP.
• RST 7.5.
• RST 6.5.
• RST 6.5.

            Trong hệ thống này để phục vụ cho yêu cầu thiết bị khi cần: Dừng tạm thời khi chương trình , hoặc khi cần thu hoặc phát dữ liệu 8 bit nối tiếp có bắt tay với thiết bị khác.

5. Do đó các ngắt được dùng trong hệ thống là:

• RESET IN: đặt lại toàn bộ hệ thống.
• TRAP: dừng tạm thời chương trình để phục vụ cho phím PAUSE.
• RST 7.5: ngắt Vi xử lý để kiểm soát tốc độ thu dữ liệu (RxC) và phát dữ liệu (TxC).
• RST 6.5: ngắt Vi xử lý khi cần thu dữ liệu 8 bit nối tiếp bất đồng bộ .
• RST 5.5: ngắt Vi xử lý để phát dữ liệu 8 bit nối tiếp bất đồng bộ .

4.2.7. Tính toán mạch tạo xung đơn ổn để kích cho chân TRAP, CLOCK IN 4017.

            Các vi mạch được dùng để tạo xung ngắt tác động vào chân ngắt TRAP của Vi xử lý 8085A là 74LS123, 74LS221, 74LS122, hay vi mạch họ 555, hoặc dùng phần mềm.

Để tạo được một mạch có ngõ ra một trạng thái bền, trong hệ thống này dùng vi mạch 74221, được kích hoạt bởi một xung âm.

Hình 4.7.Sơ đồ nguyên lý mạch điện tạo xung đơn ổn

            Vi mạch được đưa ở đây là 74LS221. Đây là vi mạch chuyên dụng chứa hai bộ tạo xung một trang thái bền (Monostable Multivibrator).

            Ơ đây độ rộng xung được tính theo công thức:

Trong đó: T được tính theo msec

                 C tính theo mF

                 R tính theo KW

Để tạo được xung có độ rộng 50 msec chúng ta cần có R = 10 KW, C = 22 mF.

4.2.8. Tính và chọn lựa linh kiện cho mạch Reset.

Hình 4.10. Sơ đồ nguyên lý mạch điện khối xử lý dử liệu

4.3. THẾT KẾ KHỐI BÀN PHÍM VÀ HIỂN THỊ.

Sơ đồ khối

Hình 4.11. Sơ đồ khối bàn phím và hển thị

4.3.1. Bàn phím (Keyboard).

            Bàn phím là một thiết bị vào rất thông dụng trong các hệ vi xử lý, thiết bị lập trình.

            Có nhiếu dạng phím ấn được sử dụng trong các hệ thống đó là:

• Phín ấn kiểu điện trở.
• Phín ấn kiểu điện dung (Capacitive).
• Phín ấn loại màng (Membrane).
• Phín ấn kiểu hiệu ứng Hall.

            Tuy nhiên để thuận tiện cho thao tác ấn phím và tính phổ dụng của nó, nên trong đề tài này sử dụng loại bàn phím điện dung (loại bàn phím của máy vi tính).

4.3.2. Màn hình hiển thị.

            Để đáp ứng cho màn hình hiển thị có nhiều phương pháp thực hiện:

• Dùng màn ảnh tinh thể lỏng (LCD) (Lyquid Crystal Display).
• Dùng led 7 đoạn (Seven segmen led).
• Dùng bóng đèn hình CRT (Cathod Ray Tube).
• Dùng ma trận led (Matrix led).

            Do việc hiển thị ở thiết bị không cần phức tạp, chỉ dừng lại ở việc hiển thị các con số thập phân và kí tự đơn giản nên màn hình hiển thị là dùng led 7 đoạn loại Anod chung (Common Anod) đồng thời có tăng cường một số Led đơn sắc để xuất hiện trạng thái hiện hành của máy.

            Để thực hiện cho chức năng quét phím và hiển thị có hai phương pháp được dùng khá phổ biến là:

• Dùng phần mềm.
• Dùng phần cứng (sử dụng vi mạch giải mã bàn phím và hiển thị chuyên dụng).

            Tuy nhiên bất lợi của phương pháp dùng phần mềm là vi xử lý bận kiểm tra phím ấn và làm tươi RAM hiển thị. Do đó để giải phóng cho vi xử lý khỏi công việc trên, trong đề tài này lựa chọn giải pháp dùng phần cứng.

            Có nhiều dạng vi mạch chuyên dụng thực hiện cả hai chức năng là:

• 8279C (Intel)
• 8048, 8042 (Intel) phục vụ bàn phím máy vi tính PC.

            Vi mạch được lựa chọn cho phần hiển thị và quét phím của hệ thống là 8279C.

4.3.3.Giới thiệu vi mạch 8279C.

Đây là vi mạch chuyên dụng phục vụ cho việc quét bàn phím và hiển thị đa hợp, của Intel sản suất.(xem phụ lục phần 1).

            Do đặc điểm của thiết bị mã, số lượng led 7 đoạn bố trí cho màn hình hiển thị khá nhiều. Tổng cộng là 29 led 7 đoạn.

            Trong khi đó mỗi vi mạch chuyên dụng 8279. Khi có sử dụng thêm vi mạch mở rộng giải mã từ 4 đường sang 16 đường thì chỉ đáp ứng hiển thị tối đa là 16 led 7 đoạn mà thôi.

            Do đó trong phần bàn phím và hiển thị này đã phải dùng đến hai vi mạch 8279 và hai vi mạch mở rộng 74LS154.

4.3.4. Kết nối 8279  với bàn phím và hiển thị.

Phân bố chức năng cho hai vi mạh như sau;       

Vi mạch 8279 (I)  sử dụng 4 đường SL0 _SL3 kết nối đến 74154 để cho ra 16 đường quét dùng cho hiển thị 16 led 7 đoạn đầu tiên.

            Vi mạch 8279 (II) phục vụ cho việc quét bàn phím và hiển thị các led 7 đoạn còn lại

sử dụng 8 đường RL0 _RL7 kết hợp vơi 4 đường quét của 74154 tạo thành ma trận bàn phím. (8 hàng x4 cột).bao gồm 32 phím.

            Bàn phím có tất cả 35 phím và hai công tắc cơ khí hai trạng thái. Trong đó có:

• 31 phím quét.

• 4 phím không dùng phương pháp quét là: SHIFT, RESET, PAUSE, và UNIT.
• Công tắc gạt hai trạng thái EXT/INT chuyển chế độ hoặc dùng xung clock bên ngoài hệ thống
• Công tắc gạt hai trạng thái UP/DOWN chuyển trạng thái hoặc tác động theo sườn lên của xung clock hoặc tác động theo sườn xuống của xung clock.

 

 4.3.5. LẬP TRÌNH KHỞI TẠO CHO VI MẠCH 8279.

            Vi mạch lập trình 8279 được khởi tạo theo trình tự sau:

• Đặt mode bàn phím hiển thị.
• Lập trình xung đồng hồ.
• Xóa RAM hiển thị, FIFO.

            Việc đọc mã phím ấn trong hệ thống này được thực hiện bằng kỹ thuật hỏi vòng (Polling)

Hình 4.12. Sơ đồ nguyên lý mạch điện phần bàn phím và hiển thị

.........................................................

Từ điều khiển này chọn địa chỉ trong RAM hiển thị nơi cần ghi dữ liệu vào. sau đó từ  lệnh AO = 1 tất cả những lần ghi kế tiếp vào AO = 0 sẽ ở trong RAM hiển thị. Các chức năng định địa chỉ và tăng tự động giống như đọc RAM hiển thị. Tuy nhiên từ lệnh này không ảnh hưởng đến nguồn của những lần đọc dữ liệu kế tiếp. Vi xử lý sẽ đọc dữ liệu bất kỳ RAM nào. (Hiển thị/FIFO/Cảm biến) được nêu rõ sau cùng. Lẽ ra RAM hiển thị được nêu rõ sau cùng, việc ghi vào RAM hiển thị, tuy nhiên sẽ làm thay đổi vị trí đọc tiếp theo.

NHẤP NHÁY/CẤM GHI VÀO HIỂN THỊ:

Các bit IW có thể được sử dụng che nửa byte A và nửa byte B. Trong những ứng dụng đòi hỏi các cổng hiển thị 4 bit tách biệt bằng cách đặt cờ IW (IW = 1) đối với một trong các cổng, cổng sẽ được đánh dấu sao cho việc ghi vào RAM hiển thị từ CPU không ảnh hưởng đến cổng đó. Nếu mỗi nửa của byte được nhập vào bộ giải mã BCD, CPU có thể ghi vào một số RAM hiển thị mà không ảnh hưởng đến số khác đang hiển thị. Bit B_o tương ứng với  bit D_o trên tuyến dữ liệu của CPU và bit A₃ tương ứng với bit D₇.

Nếu người sử dụng muốn nhấp nháy hiển thị, các cờ BL có khả dụng đối với mỗi nửa byte. Lệnh xóa sau cùng được phát ra xác định mã sử dụng như một “nhấp nháy” tất cả bằng 0 sau sự đặt lại. Chú ý cả hai cờ BL phải được đặt nhấp nháy một lần hiển thị kết hợp với một cổng đơn 8 bit.

XÓA:

Các bit C_D được có sẳn trong từ  lệnh này để xóa tất cả các hàng  của RAM hiển thị theo một mã  có thể chọn lựa như sau:

Trong suốt thời gian RAM hiển thị đang bị xóa (~ 160mS) nó  không thể được ghi vào. Bit có trong số lớn nhất (MSB) của từ trạng thái được đặt trong suốt thời gian này. Khi RAM hiển thị trở nên khả dụng trở lại, các bit này  tự động đặt lại.

            Nếu C_F = 1, trạng thái FIFO  bị xóa và các ngõ ra ngắt được đặt lại và con trỏ RAM cảm biến được đặt lại tại hàng 0, C_A bit xóa tất  cả, có sự ảnh hưỡng của CD và CF. Nó sử dụng CD xóa mã trên RAM hiển thị và xóa trạng thái FIFO. Hơn thế nữa nó còn đồng bộ lại bộ định thời bên trong.

ĐẶT LẠI MODE BÁO LỖI/NGẮT Ở CUỐI:

Đối với Mode Ma trận cảm biến  từ lệnh này hạ đường IRQ xuống thấp và cho phép ghi vào RAM khi đường IRQ nâng lên phát hiện một sự thay đổi trong một giá trị cảm biến. Điều này cũng sẽ cấm ghi vào RAM cho đến khi được đặt lại. Đối với Mode xoay vòng N phím, nếu bit E được đặt  bằng 1, 8279 sẽ hoạt động ở Mode báo lỗi.

 

5. KHỞI TẠO 8279:

• Khi khởi tạo 8279 thứ tự các từ điều khiển sau đây là cần thiết:
• Đặt Mode hiển thị/bàn phím.
• Lập trình xung đồng hồ.
• Xóa RAM hiển thị hoặc FIFO hoặc cả hai. Các từ điều khiển còn lại có thể gởi ra thanh ghi điều khiển trong lúc cần thiết hoặc đồng thời.

 

5. Việc đọc mã của phím có thể được thực hiện bằng một trong hai cách:

• Dùng ngắt (Interrup) hoặc kỹ thuật hỏi vòng (Polling). Khi một phím được ấn xuống, chân IRQ của 8279 sẽ tạo ra một mức logic cao, nếu dùng ngắt, chân này phải được nối đến chân ngắt của 8085 hay CPU, chương trình phục vụ ngắt sẽ đọc mà phím ấn.
• Nếu dùng kỹ thuật hỏi vòng, phải kiểm tra trạng thái FIFO trước khi muốn đọc FIFO để lấy mã phím ấn.

5. Trong đề tài này, để thực hiện việc quét bàn phím đã sử dụng kỹ thuật hỏi vòng (Polling).

4.GIỚI THIỆU IC ĐỊNH THỜI GIAN/MẠCH ĐẾM THỜI GIAN 8253:

4.1GIỚI THIỆU CHUNG:

Mạch định  thời gian lập trình được 8253 A là một mạch phụ rất quan trọng trong các hệ xử lý của Intel. Nó có thể đáp ứng một số yêu cầu ứng dụng khác nhau trong hệ vi xử lý như: đếm thời gian, đếm sự kiện, chia tần số, tạo ra dãy xung.

8253 là một thiết bị có 24 chân, dạng DIP đòi hỏi nguồn đơn +5V. Nó phát ra những trì hoãn thời gian chính  xác và có thể ứng dụng như là đồng hồ thời gian thực (real time clock) bộ đếm sự kiện (event counter) mạch dao động đơn ổn, máy phát sóng vuông (Square Wave generator) và máy phát dạng sóng phức tạp (Complex Wave form generator).

8253 chứa 3 bộ đếm 16 bit có thể hoạt động độc lập ở bất kỳ một trong 6 Mode. Để kích hoạt một bộ đếm, từ điều khiển và một số đếm 16 bit được nạp vào thanh ghi của nó, bộ đếm bắt đầu suy giảm cho đến khi số đếm bằng 0, khi đó nó phát ra một xung, xung  này có thể dùng để mắt vi xử lý. Mỗi bộ đếm có thể đếm ở dạng nhị phân hoặc dạng BCD. Ngoài ra một số đếm có thể được đọc bởi vi xử lý trong khi bộ đếm đang giảm.4.2.CẤU TRÚC 8253:

Hình 4.1 trình bày sơ đồ khối của 8253.

            Nó chứa 3 bộ đếm (0,1 và 2), một bộ đếm tuyến dữ liệu, logic điều khiển đọc/ghi và  một thanh ghi điều khiển.

Xung đồng bộ CLK  và cổng kích GATE và một tín hiệu ra OUT.

Bộ đếm tuyến dữ liệu:

Đây là một bộ đếm hai chiều, 8 bit, 3 trạng thái được kết nối đến tuyến dữ liệu của vi xử lý.

Logic điều khiển:

Phần logic điều khiển có 5 tín hiệu:  và các đường địa chỉ A₀ và A₁ được nối đến các đường địa chỉ A₀ và A₁  của vi xử lý một cách  tương ứng, được nối đến một chân củabộ giải mã địa chỉ.

Thanh ghi điều khiển và các bộ đếm được tùy chọn theo các tín hiệu A_o và A₁ như trình bày dưới đây.

A1 0 0 1 1

A0 0 1 0 1

Chọn lựa Bộ đếm 0 Bộ đếm 1 Bộ đếm 2 Thanh ghi điều khiển

Hình 4.2.Sơ đồ nguyên lý mạch tạo xung Clock

 

5. Thanh ghi từ điều khiển:

Thanh ghi này được xâm nhập khi các đường A_o và A₁ ở logic 1. Nó được sử dụng để ghi một từ  lệnh, từ này nêu rõ bộ đếm nào sẽ đuợc dùng, Mode của nó và một hoạt động đọc hoặc ghi. Tuy nhiên thanh ghi từ điều khiển không khả dụng đối với hoạt động đọc.

5. Các Mode hoạt động

8253 có hoạt động ở 6 Mode khác nhau. Cổng GATE của một bộ đếm được sử dụng hoặc để cấmhoặc để cho phép hoạt động.

Mode O: Tạo yêu cầu ngắt khi đếm xong (Terminal Count, TC)

Từ điều khiển là CW = 10H, Mode này chỉ đọc/ghi LSB và chế độ đếm hệ 16 cho bộ đếm O. Khi nạp LSB = N thì sau N +1 xung đồng hồ ta có OUT = 1, bộ đếm sau khi đạt 0000H thì sẽ tiếp tục lùi từ  FFFFH nếu như nó không được nạp thêm giá trị mới.

Mode 1: Đa hài đợi với thời gian lập trình được.

Từ điều khiển là  CW = 12H, chỉ đọc/ghi LSB  và chế  độ đếm theo hệ 16 cho bộ đếm O. Khi nạp LSB = N và GATE = 1 thì OUT = 0 trong N xung đồng hồ. Bộ đếm sau đạt 0000H thì sẽ tiếp tục lùi từ  FFFFH nếu như nó không được nạp giá trịđếm mới và khi có xung GATE = 1 nó lại tạo ra xung OUT = 0 kéo dài N xung đồng hồ.

Mode 2: Tạo ra xung có tần số FIN/N.

Từ điều khiển, CW = 14 H, chỉ đọc/ghi LSB và chế độ đếm theo hệ 16 cho bộ đếm O.

Nạp LSB = N vào bộ đếm thì sau N xung đồng hồ, ta có ở đầu ra OUT = 0 trong thời gian một xung đồng hồ.

Mode 3: Tạo ra xung cho phép bằng chương trình từ điều khiển CW = 18H, chỉ đọc/ghi LSB và chế độ đếm theo hệ 16 cho bộ đếm O. Nạp số đếm N thì sau N + 1  xung đồng hồ ta sẽ có được xung cho phép tích cực thấp kéo dài một xung đồng hồ.

Mode 4: Tạo ra xung cho phép bằng xung điều khiển GATE.

Từ điều khiển CW = 1AH, chỉ đọc/ghi LSB và chế độ đếm theo hệ 16 cho bộ đếm O. Nạp số đếm là N và kích phát bộ đếm bằng xung GATE = 1 thì sau N + 1 xung đồng hồ sẽ có được xung cho phép tích cực thấp kéo dài một xung đồng hồ.

Hình 4.3.Giản đồthời gian của các mode cuả 8235

 

4.3.LẬP TRÌNH CHO 8253:

Mỗi bộ đếm có thể lập trình riêng biệt bằng cách ghi từ điều khiển trước, theo sau là số đếm ban đầu.

Hình liệt kê các dạng thức thanh ghi điều khiển của vi mạch 8253.

Từ điều khiển cho phép người lập trình chọn lựa bộ đếm, mốt hoạt động, và dạng của hoạt động (Đọc/Ghi). Từ  điều  khiển cũng sử dụng để chọn hoặc số đếm nhị phân hoặc số đếm BCD. Mỗi bộ đếm có thể được lập trình với số đếm từ 1 đến FFFFh. Số đếm bằng O với (FFFFh + 1), (tức là 65.536) hoặc là 10.000 ở BCD.

Mode 2 và Mode 3 có số đếm nhỏ nhất là 1. Mỗi bộ đếm có một từ  điều khiển được sử dụng để chọn cách mà bộ đếm hoạt động.

Nếu 2 byte được lập trình cho bộ đếm thì byte đầu tiên là LSB  sẽ làm dừng số đếm và byte thứ hai (MSB) sẽ khởi động bộ đếm với số đếm mới.

Thứ tự của việc lập trình rất quan trọng  đối với mỗi bộ đếm, nhưng việc lập trình cho các bộ đếm khác nhau có thể được xen kẻ với nhau.

8253 có thể được lập trình để cung cấp các ngõ ra khác nhau thông qua hoạt động đọc/ghi để kiểm tra một số đếm trong khi đếm thông qua hoạt động đọc.

4.3.1.HOẠT ĐỘNG GHI:

Để khởi tạo bộ đếm, cần thiết phải theo các bước sau:

• Ghi một từ điều khiển vào thanh ghi điều khiển,
• Nạp byte thấp của số đếm vào thanh ghi điều khiển.
• Nạp byte cao của số đếm vào thanh ghi điều khiển.
• Nếu chỉ nạp LSB hoặc MSB, 8253 sẽ tự động hiểu byte không dùng có giá trị 00h. Muốn khởi tạo đồng thời  nhiều bộ đếm. Chẳng hạn hai bộ đếm  có thể theo một trong hai phương pháp sau đây:

5. Phương pháp 1:

• LẬP TRÌNH TỪ ĐIỀU KHIỂN 1; Khởi tạo bộ đếm 1.
• LẬP TRÌNH TỪ ĐIỀU KHIỂN 2; Khởi  tạo bộ đếm 2.
• LẬP TRÌNH LSB1 ; Dừng bộ đếm 1 và lập trình LSB1.
• LẬP TRÌNH LSB2 ; Dừng bộ đếm 2 và lập trình LSB2.
• LẬP TRÌNH MSB1; Lập trình MSB1 và khởi động bộ đếm 1.
• LẬP TRÌNH MSB2; Lập trình MSB2 và khởi động bộ đếm 2.

5. Phương pháp 2:

• LẬP TRÌNH TỪ ĐIỀU KHIỂN 1; Khởi tạo bộ đếm 1.
• LẬP TRÌNH LSB1 ; Dừng bộ đếm 1 và lập trình LSB1.
• LẬP TRÌNH MSB1; Lập trình MSB1 và khởi động bộ đếm 1.
• LẬP TRÌNH TỪ ĐIỀU KHIỂN 2; Khởi  tạo bộ đếm 2.
• LẬP TRÌNH LSB2 ; Dừng bộ đếm 2 và lập trình LSB2.
• LẬP TRÌNH MSB2; Lập trình MSB2 và khởi động bộ đếm 2.

 

4.3.2.HOẠT ĐỘNG ĐỌC:

Trong một số ứng dụng, đặc biệt là trong các bộ  đếm sự kiện, cần thiết phải đọc giá trị của bộ đếm trong khi bộ đếm đang đếm. Điều này có thể được thực hiện bằng hai phương pháp.

Phương pháp thứ nhất liên quan đến việc đọc một số đếm sau khi đã làm dừng bộ  đếm cần đọc.

Phương pháp thứ hai liên quan đến việc đọc  một số đếm khi số đếm đang thay đổi.

            Ơ phương pháp thứ nhất việc dừng bộ đếm bằng cách kích hoạt vào cổng gate, hoặc ngõ vào xung đồng hồ (Clock) của bộ đếm được chọn và hoạt động I/O được thực hiện bởi vi xử  lý.

• Hoạt động I/O thứ  nhất là  đọc byte thấp.
• Hoạt động I/O thứ hai là đọc byte cao.

            Ơ phương pháp thứ hai, một từ  điều khiển tương ứng  được ghi vào thanh ghi điều khiển để chốt lại số đếm tại mạch chốt ngõ ra, và hoạt động I/O thực hiện bởi vi xử lý.

Tần số xung đồng hồ và thời gian trì hoãn.

Tần số xung đồng hồ tối đa tại ngõ vào của vi mạch 8253 là 2,6 MHz.

Vi mạch 8254 là 8 MHz

Vi mạch 8254 – 2 là 10 MHz.

Gọi f_CLK là tần số xung đồng hồ đưa vào bộ đếm.
            N là giá trị số đếm nạp cho bộ  đếm đó thì thời gian trì hoãn do đếm là T_D.
4.3.GIAO TIẾP VỚI VI MẠCH 8253 VỚI CÁC NGOẠI VI VÀ CPU:

5. Trong hệ thống này 8253 có nhiệm vụ:

• Tạoxung ngắt có chu kỳ  cho vi xử lý.
• Cung cấp xung đồng hồ cho các nhiệm vụ  truyền (TxC) và nhận (RxC) của vi mạch 8251 A để lập trình tốc độ truyền  (baud).
• Tạo nên tần dố có dố chia thay đổi lập trình được từ đơn vị  Hz, KHz, MHz.

 

            Muốn vi mạch 8251 A truyền dữ liệu  với máy tính với tốc độ bao nhiêu (75, 110, 300, 600, 900, 1200, 2400, 4800 hay 9600 bit/S). Chỉ cần lập trình cho vi mạch 8253 phát ra xung định thời (tại chân  OUT) có tần số tương ứng.

Trong hệ thống này 8253 được sử dụng cả 3 bộ đếm 0,1 và 3.

Bộ đếm O được sử dụng để chia tần số  được lấy từ  ngõ ra xung CLOCK OUT của vi xử lý 8085 có tần số là 3 MHz.

Ngõ vào CLC của bộ đếm có tần số là  3MHz sau đó được chia để cho ngõ ra OUT O là 1MHz.

Bộ đếm 1 được sử dụng  để chia tần số 1MHz lấy từ bộ đếm O để chia tần số và cho ngõ OUT 1 có tần số có đơn vị là KHz.

Bộ đếm 2 được sử dụng để tần số ngõ vào  là KHz để cho ngõ OUT 2 có tần số có đơn vị là Hz.

Trong hệ thống dùng vi mạch 4017 để chọn đơn vị tần số được chia ở ngõ ra thông qua phím UNIT và 3 đèn LED hiển thị đơn vị tần số Hz, KHz, MHz.

Ngõ ra xung CLOCK cuối cùng sau khi đã được chia sẽ qua công tắc (SW) chuyển mạch để đưa đến các nguồn nhận sau:

• Đưa đến ngõ vào RST 7.5 để tác động ngắt vi xử lý 8085 khi truyền dữ liệu.
• Cấp xung Clock cho thiết bị nhận với mức tác động, hoặc tác động lên sườn lên, hoặc tác động sườn xuống của xung Clock nhờ vào SW chuyển mạch.
• Cấp xung Clock cho vi mạch 8251 để thực hiện đồng bộ việc thu (RxC) hoặc phát (TxC) dữ liệu.

5.GIỚI THIỆU IC NGOẠI VI 8255 A:

Hình 5.1. Cấu trúc bên trong của IC 8255 A:

5.1GIỚI THIỆU CHUNG:

IC 8255 A là một thiết bị ngoại vi giao tiếp song song lập trình được, sử dụng rộng rãi do Intel chế tạo. Nó có thể lập trình để truyền dữ liệu bởi các điều kiện khác nhau, từ I/O đơn giải đến I/O có ngắt, IC 8255 khá linh hoạt, đa năng và tinh tế (Khi có nhiều cổng I/O đòi hỏi). Nó là một thiết bị phổ dụng có thể sử dụng tương thích với hầu hết các bộvi xử lý.

8255 có 40 chân dạng DIP, về cơ bản được phân nhóm thành hai cổng (Port) song song 8 bit: A và B, với 8 bit còn lại của Port C có thể được sử dụng độc lập hoặc theo hai nhóm 2 cổng 8 bit.

Cu (Upper: Cao và C_L (Lower: thấp)

Hình 5.2. Trình bày tất  cả các chức năng của 8255 A

 Được xếp theo hai nhóm mốt (Mode). Mode đặt/Đặt lại bit (BSR) và Mode I/O.

• Mode BSR  được sử dụng để đặt lại các bit trong cổng C.
• Mode I/O được chia thành 3 Mode: Mode 0, Mode 1 và Mode 2.

• Ơ Mode 0, tất cả các cổng  có chức năng như nhau đều là các cổng I/O đơn giản.
• Ơ Mode 1 là Mode bắt tay (Hand shake Mode) nhờ đó các cổng  A và/ hoặc B sử dụng  các bit từ  cổng C như là tín hiệu bắt tay. Ơ Mode bắt tay, hai dạng truyền dữ liệu I/O có thể được thi hành: Kiểm tra trạng thái và ngắt.
• Ở Mode 2: Cổng A có thể được đặt để truyền dữ liệu hai chiều nhờ sử dụng các tín hiệu bắt tay từ  cổng  C và cổng B có thể được đặt ở Mode 0 hoặc Mode 1.

            Sơ đồ khối hình 6.3 trình bày hai cổng 8 bit (A và B) và hai cổng 4 bit (C_U và C_L), bộ đệm tuyến dữ liệu, logic và điều khiển. Sơ đồ khối này trình bày tất cả các phần tử của một thiết bị lập trình, cổng C thực hiện chức năng tương tự  chức năng của thanh ghi trạng thái, ngoài ra còn cung cấp tín hiệu bắt tay.

Logic điều khiển:

Phần điều khiển có 6 đường, chức năng và việc kết nối của chúng như sau:

• : (Read) đọc, tín hiệu điều khiển này cho phép hoạt động đọc. Khi tín hiệu này ở mức logic thấp, vi xử lý đọc tín hiệu từ cổng I/O được chọn của 8255A.
• 
  : (Write): Ghi tín hiệu này cho phép hoạt động ghi. Khi tín hiệu này ở mức thấp, vi xử lý ghi vào thanh ghi hoặc cổng I/O đã được chọn.

            Đối với hệ thống này, hai chân này được kết nối trực tiếp với chân và của vi xử lý.

• RESET (Reset): Đặt lại: Đây là một tín hiệu tác động ở mức cao, nó xóa thanh ghi  điều khiển và đặt lại toàn bộ các cổng ở mode nhập chân này có thể được nối trực đến chân RESET OUT của vi xử lý.
• , A₀, A₁ Đây là tín hiệu chọ thiết bị.  được ối đến một chân giải mã, cụ thể là chân … của 74LS 138 giải mã.

            A₀ và A₁ thường được nối đến các đường địa chỉ A₀ và A₁ của vi xử lý tương ứng.

Trạng thái tổ hợp của , A₀ và A₁ như sau

	A1	A0	Trạng thái chọn lựa
0 0 0 0 1	0 0 1 1 x	0 1 0 1 x	Cổng A Cổng A Cổng A Thanh ghi điều khiển 8255A không chọn lựa

5.2.TỪ ĐIỀU KHIỂN

            Hình 5.3. Trình bày một thanh ghi gọi là thanh ghi điều khiển (Control Register). Nội dung của thanh ghi này gọi là từ điều khiển (Control Word) nêu rõ một chức năng I/O cho mỗi cổng. Thanh ghi này có thể xâm nhập để ghi từ điều khiển.

            Bit D₇ của thanh ghi điều khiển nêu rõ hoặc chức năng I/O hoặc chức năng đặt / đặt lại bit.

            Nếu bit D₇ = 1 còn các bit D₆ – D₅ quyết định các chức năng I/O ở các Mode khác nhau.

            Nếu bit D₇ = 0, cổng C hoạt động ở các Mode đặt / đặt lại bit (BSR). Từ điều khiển BSR không ảnh hưởng đến các chức năng của các chức năng của các cổng A và B.

Hình 5.3.Dạng từ điều khiển đối với Mode I/O của IC 8255A.

            Để thông tin với các thiết bị ngoại vi, thông qua 8255A cần thực hiện ba bước sau đây.

1. Xác định địa chỉ cổng A, B và C củ thanh ghi theo Logic chọn chip() và các đường địa chỉ A₀ – A₁.
2. Ghi từ điều khiển vào thanh ghi điều khiển.
3. Ghi các lệnh I/O để thông tin với các ngoại vi thông qua các cổng A, B và C.

            Đối với hệ thống này, chọ 8255A làm việc ở Mode 0 là thích hợp nhất.

5. Các đặc diểm I/O ở mức 0 như sau:

1. Các ngõ ra được chốt (Latch).
2. Các ngõ vào không được chốt.
3. Các cổng không có khả năng bắt tay và khả năng ngắt.

            Để cổng A là cổng xuất (8 bit), B và C là hai cổng nhập (16 bit), từ điều khiển gởi vào thanh ghi điều khiển của 8255A có giá trị là 8BH.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. CHÂU KIM LANG

• Phương pháp nghiên cứu khoa học. Ban Sư Phạm Kỹ  Thuật. Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM, 1989.

2.DƯƠNG MINH TRÍ

• Linh kiện quang điện trở. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật TP. HCM, 1989.

3.NGUYỄN HỮU PHƯƠNG

• Giáo trình Mạch số Tập 2.

Trường Đại Học Tổng Hợp TP. HCM, 1988.

4.NGÔ DIÊN TẬP

• Lập trình bằng hợp ngữ. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1988. Trang 31 – 97.

• Giáo trình hợp ngữ. Khoa Tin học, Đại học mở bán công TP. HCM, 1995.

5.LÊ VĂN VIỆT

• Cấu trúc máy tính. Khoa Tin học. Đại Học Bách Khoa TP. HCM, 1988.

6.NGÔ DIÊN TẬP

• Đo lường và điều khiển bằng máy tính. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 1996.

7. DƯƠNG MINH TRÍ

• Sơ đồ chân linh kiện bán dẫn. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật TP. HCM, 1994.

8. HỒNG MINH NHẬT và các tác giả

• Thiết kế và lắp ráp máy vi tính bằng VI XỬ LÝ Z 80. Thiết kế cơ bản, tập 1. Nhà xuất bản giáo dục, 1994. Trang 77 – 190.

9. TRẦN VĨNH AN

• Tài liệu giảng dạy môn học thiết kế mạch điện tử. Lưu hành nội bộ, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM, 1997.

10. TRẦN VĂN TRỌNG

• Kỹ thuật vi xử lý 8085 A. Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM, 1995.

11. VĂN THẾ MINH

• Kỹ thuật vi xử lý, Nhà xuất bản giáo dục, 1997.

12. HUỲNH ĐẮC THẮNG

• Cẩm nang thực hành vi mạch tuyến tính TTL/LS CMOS, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 1994, trang 7 – 130.

13. NGUYỄN MẠNH GIANG

• Kỹ thuật ghép nối máy vi tính, tập 1. Nhà xuất bản giáo dục, 1998.

14. ROBETJ. BARON LEE HIGBIE

• Kiến trúc  máy tính. Nguyễn Minh Tuấn (dịch) Khoa công nghệ thông tin. Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, 1999.

15. PAUL BATES, P. ENG

• Truyền dữ liệu sử dụng vi mạch LSI. TỐNG VĂN ON (dịch). Đại Học Bách Khoa TP. HCM, 1994.

16. BARRY   B. BREY

• The Z80 Microprocessor. Hardware, Software, Programming, Inter facing Prentice – Hall International, 1992, Page 97 – 245.

17. MPF – I

• Experiment Manual (Sofware/Hardware) Multitech Industrial Crop, 1981, Page 21 – 87.

18. SAVAN. RODEN. CAPPENTER

• Electronic Design, Ciruits and Systems the Benjamin/Cummings Publishing Company, InC, 1991, Page 724 – 828.

15. MICROPROCESSORS and IC families DATA hand book, Intel Comporation, 1993, Page 17 – 97.