Máy chấm điểm trác nghiệm giao tiếp máy vi tính

Ñaàu tö cho Giaùo duïc chính laø ñaàu tö lôùn nhaát, vöõng chaéc nhaát cho tieàn ñeà phaùt trieån Kinh teá_Xaõ hoäi trong töông lai gaàn cuûa moät quoác gia vôùi voán ñaàu tö thaáp nhaát. Thöïc teá nhieàu nöôùc treân theá giôùi nhö: Trung Quoác, Nhaät Baûn,… ñaõ chöùng minh ñöôïc ñieàu aáy. ÔÛ nöôùc ta, tænh An Giang vôùi söï ñaàu tö cho Giaùo duïc trong khoaûng 10 naêm trôû laïi ñaây, ngaân saùch ñaàu tö cho Giaùo duïc chieám töø 20 ñeán 30% toång thu nhaäp haøng naêm. An Giang ñaõ vaø ñang coù moät moät nguoàn nhaân löïc doài daøo, vôùi taàm kieán thöùc khaù roäng vaø gaàn nhö bao goàm taát caû moïi lónh vöïc khoa hoïc, taïo neàn moùng cô baûn cho vieäc xaây döïng cô sôû haï taàng kinh teá xaõ hoäi, vaø töø ñoù phaùt trieån hôn nöõa nguoàn nhaân löïc trí thöùc naøy ñeå tieán haønh xaây döïng töøng böôùc cô sôû cao taàng veà sau (Soá lieäu laáy töø nguoàn Sôû Giaùo Duïc Tænh An Giang naêm 1998). Qua 10 naêm ñaàu tö cho Giaùo duïc, tröôùc heát, An Giang ñaõ coù moät thaønh phoá, thaønh phoá Long Xuyeân, thaønh laäp vaøo thaùng tö naêm 1999. Tieáp theo laø söï phaùt trieån oà aït cuûa thò xaõ Chaâu Ñoác cuøng vôùi haøng loaït caùc tröôøng lôùp, caùc tröôøng Ñaïi Hoïc daàn ra ñôøi. Ñöôïc bieát, ñaàu naêm 2000, An Giang seõ khaùnh thaønh tröôøng Ñaïi hoïc Tænh An Giang (cuoái thaùng 12 naêm 1999, tröôøng ñaõ ñi vaøo hoaït ñoäng chính thöùc), vôùi quy moâ khoâng thua tröôøng Ñaïi hoïc Tænh Caàn Thô. Vieäc xaây döïng Tröôøng Ñaïi hoïc naøy nhaèm xaây döïng nguoàn nhaân löïc taïi choã cho Tænh An Giang, laø chieán löôïc Giaùo duïc vaø cuõng laø chieán löôïc kinh teá cuûa Tænh. Caùc cuoäc khuûng hoaûng kinh teá khu vöïc thöôøng baét nguoàn töø moät nöôùc naøo ñoù, nhö cuoäc khuûng hoaûng kinh teá khu vöïc Ñoâng Nam AÙ vaøo thaùng 07 naêm 1997 baét nguoàn töø söï maát caân baèng nghieâm troïng caùn caân xuaát nhaäp khaåu Thaùi Lan, sau ñoù aûnh höôûng nhanh sang caùc nöôùc trong khu vöïc nhö Malaysia, Indonesia, Philipin, …; Neàn khoa hoïc_kyõ thuaät_coâng ngheä, vôùi söï phaùt trieån vöôït baäc cuûa mình, caùc nöôùc Myõ, Nhaät daãn ñeán moät Hoàng Koâng vôùi mong muoán xaây döïng moät caûng Silicon gioáng thung luõng Silicon coâng ngheä cao cuûa Myõ, vaø ñieàu naøy ñang ñöôïc thöïc hieän (Thoâng tin Thôøi söï, muïc Khoa hoïc Kyõ thuaät Ñaøi truyeàn hình Thaønh Phoá Hoà Chí Minh, keânh HTV7, phaùt luùc 19 giôø ngaøy 06 thaùng 07 naêm 1999). Trong cuøng moät xaõ hoäi thì söï bieán ñoåi, phaùt trieån cuûa moät nöôùc seõ laøm cho caùc nöôùc caïnh beân run mình chuyeån ñoäng theo. Cuøng naèm trong chu trình aáy, Vieät Nam tröôùc theàm theá kæ XXI, trong coâng cuoäc coâng nghieäp hoùa hieän ñaïi hoùa ñaát nöôùc, muoán chuyeån mình ñeå trôû thaønh con Roàng Chaâu AÙ, caàn phaûi coù moät söï ñaàu tö ñuùng ñaén hôn, nhaém vaøo muïc tieâu laâu daøi cuûa Ñaát nöôùc. Ñeå ñaùp öùng nhu caàu Xaõ hoäi, ngaønh Giaùo duïc coù nhieäm vuï ñaøo taïo ra moät theá heä coâng daân môùi, ñoàng thôøi boài döôõng cho theá heä coâng daân ñang tham gia saûn xuaát moät kieán thöùc saâu, roäng. Hieän nay, ngaønh Giaùo duïc vaø Ñaøo taïo ñaõ coù nhöõng tieán boä khoâng ngöøng trong coâng taùc vaø nhieäm vuï cuûa ngaønh, nhöng quaù trình ñaøo taïo naøo cuõng vaäy, neáu khoâng coù söï kieåm tra ñaàu ra thì toaøn boä quaù trình ñaøo taïo aáy xem nhö khoâng hoaøn thieän. Nguoàn kieán thöùc saâu roäng ñöa ñeán ñaàu tö cho theá heä treû, nhöõng coâng daân môùi, ñaõ khoù nhöng vaán ñeà kieåm tra ôû ñaàu ra laïi caøng khoù hôn. Nhieàu hình thöùc kieåm tra ñaàu ra ñöôïc aùp duïng, töø kieåm tra mieäng, kieåm tra vaán ñaùp, kieåm tra vieát, baøi taäp lôùn, laøm tieåu luaän, laøm luaän vaên,… Trong nhöõng hình thöùc kieåm tra noùi treân, kieåm tra traéc nghieäm, tuy chæ môùi xuaát hieän, coøn môùi ôû nöôùc ta vaø ñang coøn trong giai ñoaïn nghieân cöùu nhöng ñaõ vaø ñang ñöôïc chuù yù ñeán. Do tính chaát phöùc taïp cuûa vieäc vaän duïng moät heä thoáng kieåm tra traéc nghieäm cuõng nhö ñaây laø moät heä thoáng coøn quaù môùi ôû Vieät Nam, caùc coâng cuï thöïc thi chöa coù neân ngöôøi nghieân cöùu tieán haønh tìm hieåu vaø thieát keá moät coâng cuï kieåm tra traéc nghieäm. Ñaây laø moät coâng cuï lao ñoäng, vaán ñeà ñöôïc ñaët ra laø coâng cuï naøy phaûi coù tính khaû thi, deã söû duïng, coù tính cô ñoäng, coù tính keát hôïp, coù tính töï ñoäng vaø coù tính thích nghi (khaû naêng söûa ñoåi, naâng caáp). Sau moät thôøi gian tìm hieåu, ngöôøi nghieân cöùu tieán haønh thöïc hieän ñeà taøi

Đầu tư cho Giáo dục chính là đầu tư lớn nhất, vữngchắc nhất cho tiền đề phát triển Kinh tế_Xã hội trongtương lai gần của một quốc gia với vốn đầu tư thấpnhất Thực tế nhiều nước trên thế giới như: Trung Quốc,Nhật Bản,… đã chứng minh được điều ấy

Ở nước ta, tỉnh An Giang với sự đầu tư cho Giáo dụctrong khoảng 10 năm trở lại đây, ngân sách đầu tư choGiáo dục chiếm từ 20 đến 30% tổng thu nhập hàng năm

An Giang đã và đang có một một nguồn nhân lực dồidào, với tầm kiến thức khá rộng và gần như bao gồmtất cả mọi lĩnh vực khoa học, tạo nền móng cơ bản choviệc xây dựng cơ sở hạ tầng kinh tế xã hội, và từ đóphát triển hơn nữa nguồn nhân lực trí thức này để tiếnhành xây dựng từng bước cơ sở cao tầng về sau (Sốliệu lấy từ nguồn Sở Giáo Dục Tỉnh An Giang năm 1998).Qua 10 năm đầu tư cho Giáo dục, trước hết, An Giang đãcó một thành phố, thành phố Long Xuyên, thành lậpvào tháng tư năm 1999 Tiếp theo là sự phát triển ồ ạtcủa thị xã Châu Đốc cùng với hàng loạt các trườnglớp, các trường Đại Học dần ra đời Được biết, đầu năm

2000, An Giang sẽ khánh thành trường Đại học Tỉnh AnGiang (cuối tháng 12 năm 1999, trường đã đi vào hoạtđộng chính thức), với quy mô không thua trường Đại họcTỉnh Cần Thơ Việc xây dựng Trường Đại học này nhằmxây dựng nguồn nhân lực tại chỗ cho Tỉnh An Giang, làchiến lược Giáo dục và cũng là chiến lược kinh tế củaTỉnh

Các cuộc khủng hoảng kinh tế khu vực thường bắtnguồn từ một nước nào đó, như cuộc khủng hoảng kinhtế khu vực Đông Nam Á vào tháng 07 năm 1997 bắtnguồn từ sự mất cân bằng nghiêm trọng cán cân xuấtnhập khẩu Thái Lan, sau đó ảnh hưởng nhanh sang cácnước trong khu vực như Malaysia, Indonesia, Philipin, …; Nềnkhoa học_kỹ thuật_công nghệ, với sự phát triển vượtbậc của mình, các nước Mỹ, Nhật dẫn đến một HồngKông với mong muốn xây dựng một cảng Silicon giốngthung lũng Silicon công nghệ cao của Mỹ, và điều nàyđang được thực hiện (Thông tin Thời sự, mục Khoa học Kỹthuật Đài truyền hình Thành Phố Hồ Chí Minh, kênh HTV7,phát lúc 19 giờ ngày 06 tháng 07 năm 1999)

Trong cùng một xã hội thì sự biến đổi, phát triểncủa một nước sẽ làm cho các nước cạnh bên run mìnhchuyển động theo

Cùng nằm trong chu trình ấy, Việt Nam trước thềmthế kỉ XXI, trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đạihóa đất nước, muốn chuyển mình để trở thành con

Rồng Châu Á, cần phải có một sự đầu tư đúng đắnhơn, nhắm vào mục tiêu lâu dài của Đất nước Để đápứng nhu cầu Xã hội, ngành Giáo dục có nhiệm vụ đàotạo ra một thế hệ công dân mới, đồng thời bồi dưỡngcho thế hệ công dân đang tham gia sản xuất một kiếnthức sâu, rộng

Hiện nay, ngành Giáo dục và Đào tạo đã có nhữngtiến bộ không ngừng trong công tác và nhiệm vụ củangành, nhưng quá trình đào tạo nào cũng vậy, nếukhông có sự kiểm tra đầu ra thì toàn bộ quá trình đàotạo ấy xem như không hoàn thiện Nguồn kiến thức sâurộng đưa đến đầu tư cho thế hệ trẻ, những công dânmới, đã khó nhưng vấn đề kiểm tra ở đầu ra lại càngkhó hơn Nhiều hình thức kiểm tra đầu ra được áp dụng,từ kiểm tra miệng, kiểm tra vấn đáp, kiểm tra viết, bàitập lớn, làm tiểu luận, làm luận văn,… Trong những hìnhthức kiểm tra nói trên, kiểm tra trắc nghiệm, tuy chỉmới xuất hiện, còn mới ở nước ta và đang còn trong giaiđoạn nghiên cứu nhưng đã và đang được chú ý đến

Do tính chất phức tạp của việc vận dụng một hệthống kiểm tra trắc nghiệm cũng như đây là một hệthống còn quá mới ở Việt Nam, các công cụ thực thichưa có nên người nghiên cứu tiến hành tìm hiểu vàthiết kế một công cụ kiểm tra trắc nghiệm Đây là mộtcông cụ lao động, vấn đề được đặt ra là công cụ nàyphải có tính khả thi, dễ sử dụng, có tính cơ động, có tínhkết hợp, có tính tự động và có tính thích nghi (khả năngsửa đổi, nâng cấp)

Sau một thời gian tìm hiểu, người nghiên cứu tiến

hành thực hiện đề tài “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY CHẤM ĐIỂM TRẮC NGHIỆM GIAO TIẾP MÁY VI TÍNH”.

I ĐẶT VẤN ĐỀ:

Xã hội cần một nguồn nhân lực mới với sự bổ sungđầy đủ các kiến thức khoa học kỹ thuật đã tạo tiền đềcho ngành Giáo dục và Đào tạo xây dựng hệ thống giáodục tiên tiến, đào tạo ra thế hệ trẻ với tầm kiến thứcsâu rộng Chính sự kiểm tra đầu ra của quá trình đào tạonày đã khiến cho hình thức kiểm tra trắc nghiệm ngàycàng phổ biến rộng rãi và hiện nay được áp dụng chohầu hết các môn học Qua hình thức kiểm tra trắcnghiệm lượng kiến thức kiểm tra được trải rộng, không cocụm, không trọng tâm Người làm bài phải đảm bảođược tính chính xác, không lầm lẫn; tính chất mồi nhửcủa mỗi lựa chọn của câu trắc nghiệm chính là thửthách cho người làm bài Trắc nghiệm là hình thức được

sử dụng rộng rãi trong các kỳ thi, đặc biệt là mônNgoại văn

Với số lượng bài thi lớn, dụng cụ thô sơ (giấy đục lỗhoặc phải quan sát) người chấm không tránh khỏinhững nhầm lẫn xảy ra Thời gian chấm bài cũng làmột vấn đề đối với người chấm và là yếu tố kháchquan ảnh hưởng đến kết quả bài thi

Vận dụng những kiến thức đã học vào thực tiễn, tạomột công cụ giúp giải phóng sức lao động cho ngườichấm, những người đã vất vả trong lĩnh vực lao động tríóc, chính là mong muốn và là nhân tố giúp ngườinghiên cứu mạnh dạn tiến hành tìm hiểu và thực hiệnđề tài

II TẦM QUAN TRỌNG CỦA VẤN ĐỀ:

Trắc nghiệm đã xuất hiện từ rất lâu trên thế giới,đến giữa thế kỷ XIX trắc nghiệm được sử dụng rộng rãitrong lĩnh vực tâm lý học để chỉ một bằng chứng, mộtchứng tích Đầu thập niên 80 của thế kỷ XX, trắcnghiệm được nhiều nước trên thế giới chính thức đặtnền móng để nghiên cứu Cho tới nay, đã có nhiềuthành tựu trong việc nghiên cứu các hình thức trắcnghiệm, như tại Mỹ, Nhật, Anh đã có các bộ trắcnghiệm hoàn chỉnh, có tính khoa học cao

Tuy đã xuất hiện từ rất lâu nhưng tại Việt Nam, kiểmtra trắc nghiệm, chỉ mới được định hình Do còn quá mớinên công cụ phục vụ còn nhiều thiếu thốn

Một công cụ đáp ứng cho nhu cầu hiện tại củangành, phục vụ cho công tác chấm bài chính là tính cấpthiết của vấn đề Máy có độ tin cậy cao, có thể ápdụng vào các kỳ thi quan trọng

III YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI:

Chấm điểm bằng công cụ máy móc, thiết bị tựđộng nên vấn đề về tính sử dụng được đặt ra là: vớitính tự động cao, đảm bảo chính xác, không có yếu tốchủ quan tác động lúc chấm, chấm bài với số lượnglớn, thời gian chấm bài ngắn Ngành Giáo dục vớinguồn kinh phí còn nhiều hạn chế nên vấn đề về tínhkinh tế cũng được đặt ra: chi phí sản xuất thấp, sử dụngtối đa khả năng cung cấp nguyên vật liệu trong nước,có khả năng sản xuất đồng loạt, được thị trường chấpnhận

Là một sản phẩm mang tính khoa học nên vấn đềvề tính kỹ thuật phải được đặt lên hàng đầu, máy phảiđảm bảo: làm việc ổn định, chính xác, tuổi thọ sử dụng

cao, dễ lắp ráp sửa chữavà bảo trì Thị hiếu của ngườitiêu dùng cũng là vấn đề không nhỏ nên tính mỹthuật của sản phẩm cần phải đảm bảo: gọn nhẹ, logiccấu hình.

Ngoài ra, do không thể ngừng lại ở chỗ là một sảnphẩm, máy còn là một công trình nghiên cứu nên khảnăng kế thừa vẫn phải có, máy phải có tính dễ tìmhiểu Ngoài tính thỏa mãn nhu cầu tức thời, máy cầnphải có tính tương thích và dễ dàng nâng cấp để cóthể đáp ứng cho nhu cầu mới trong tương lai

IV GIỚI HẠN ĐỀ TÀI:

Do sự hạn hẹp về kiến thức, kinh nghiệm, thời gianvà kinh phí nghiên cứu, cũng như phương tiện nghiên cứu,

đo lường nên đề tài dừng lại ở mức độ sơ khởi Tínhchính xác và tính cơ động chưa cao, máy chỉ thực hiệnđược các chức năng: nhận đáp án mẫu, chấm bài, xemđiểm, truy xuất, lưu trữ, xóa, chèn, phúc khảo, xem lạibài chấm, kết hợp dữ liệu, mã truy xuất, đặc biệtkhông cho khả năng sửa bài hay sửa mã bài chấm

V MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU:

Đề tài không ngừng lại ở mức độ nghiên cứu khoahọc mà phải tìm hiểu sâu hơn để biến kiến thức đượchọc trong nhà trường thành công trình khoa học khả thi.Giúp người người nghiên cứu năng động trong khoa học,sáng tạo trong tình huống khoa học, vận dụng kiến thứcvà khả năng sáng tạo thành một thể thống nhất đểgiải quyết vấn đề trong thực tế Đó là mục đích chínhcủa đề tài

Trước mắt, tìm hiểu nhu cầu xã hội, đặt vấn đề, tìmhướng giải quyết, chọn phương pháp thực hiện, học hỏikinh nghiệm, thực hiện giải quyết vấn đề Trong tương lai,thực hiện chuyên đề với kinh nghiệm đã có, đặt ra nhucầu mới và giải quyết

VI.KHẢO SÁT TÀI LIỆU LIÊN HỆ:

1 Châu Kim Lang- Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố HồChí Minh- 1984: Tham khảo tài liệu này giúp chongười nghiên cứu xác định được hướng đi của đềtài, tránh hiện tượng đi lòng vòng, tập trung vàonhững điểm chính từ đó phát triển và hoàn chỉnhdần đề tài Ngoài ra, cách trình bày và thực hiệnmột đề tài cũng được trình bày trong cuốn sáchnày

Học-2 Hồng Minh Nhật- Thiết Kế Và Lắp Ráp Máy TínhCPU Z80- Nhà Xuất Bản Giáo Dục-1994: tham khảocách hoạt động của một hệ thống hoàn chỉnh,nắm bắt cách vận hành một hệ vi xử lý để từđó liên hệ tìm hiểu qua các vận hành của hệ vixử lý từ 80286 đến 80486.

3 Trần Văn Trọng- Kỹ Thuật Vi Xử Lý- Trường Đại Học

Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh- 1995: sựphát triển và nguyên lý vận hành của các hệthống vi xử lý

4 Trần Ngọc Sơn (biên soạn)-Tra cứu TRANSISTOR NHẬTBẢN- Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật-HàNội 1991: tra cứu thông số kỹ thuật và sơ đồchân của BJT

5 Tra cứu VI Mạch Số CMOS- Nhà xuất bản Khoa Họcvà Kỹ Thuật-Hà Nội 1993: tra cứu thông số kỹthuật và sơ đồ chân của vi mạch số CMOS

6 Data book Digital IC (Tra cứu IC số)- 1992: tra cứuthông số kỹ thuật và sơ đồ chân của vi mạch sốTTL

VII XÁC ĐỊNH THUẬT NGỮ:

CPU : Central Processing Unit, đơn vị xử lý trung tâm.

Mạch lưu giữ,ø xử lý và điều khiển bên trongmáy tính, bao gồm đơn vị số học–logic (ALU), đơn

vị điều khiển và bộ nhớ sơ cấp trong dạngROM hoặc RAM Chỉ có đơn vị ALU và đơn vịđiều khiển được chứa trọn vẹn trong chíp gọi làchíp xử lý

ROM : Read Only Memory, bộ nhớ chỉ đọc Một phần

của bộ nhớ sơ cấp của máy tính, thường đượcdùng để lưu trữ các địa chỉ lệnh hệ thống.Không bị mất nội dung khi bị mất điện

RAM : Random Access Memory, bộ nhớ truy cập ngẫu

nhiên Bộ nhớ sơ cấp của máy tính Trong đó,byte lệnh và byte dữ liệu được lưu trữ sau chođơn vị xử lý trung tâm có thể truy cập trựctiếp vào chúng thông qua bus cao tốc Thôngtin trong RAM bị mất đi khi bị mất điện

BOARD : Circuit board, bảng mạch Tấm Plastic

phẳng, trên đó có gắn sẵn linh kiện điện tử

CARD : Card, bìa, bảng Một board mạch điện tử được

thiết kế nhằm thực hiện một chức năng nàođó và có thể cắm vào một khe slot của busmở rộng trong máy vi tính

BUS : Bus, đường truyền Là tập hợp các đường

dẫn có cùng chức năng và nhiệm vụ

SLOT : Expansion Slot, khe cắm mở rộng Là đường

dữ liệu mở rộng của máy tính, được thiết kếđể cắm vừa các card giao tiếp

PORT : Port, cảng, cổng Là cổng giao tiếp, là mối

nối giữa các đường truyền với nhau

Để đảm bảo tính khoa học, tính hệ thống, tính tườngminh và tính hiệu quả đề tài được thực hiện qua các giaiđoạn sau:

 Tìm hiểu đề tài

 Soạn đề cương

 Thu thập dữ liệu

 Viết đề tài

I TÌM HIỂU ĐỀ TÀI:

Đề tài được giáo viên hướng dẫn gợi ý, người thựchiện tiến hành tìm hiều Nhận thấy tính khoa học, tínhcấp thiết, tính giá trị cùng với sự say mê và phát sinh

ý tưởng, đề tài được chọn với nội dung: thiếât kế và thicông máy chấm điểm trắc nghiệm giao tiếp máy vi tínhcá nhân (Personal Computer, viết tắt là PC) Người thựchiện đăng ký đề tài với khoa Điện – Điện tử với sựđồng ý của giáo viên hướng dẫn

II SOẠN ĐỀ CƯƠNG:

Giai đoạn soạn đề cương nhằm đạt được các mục đích:xác định nhiệm vụ, phân tích công trình liên hệ, phântích tài liệu liên hệ, lập kế hoạch nghiên cứu

1 Xác định nhiệm vụ nghiên cứu:

Trên cơ sở tìm hiểu sơ bộ đề tài, nhiệm vụ đượcđặt ra như sau:

 Tìm hiểu sơ bộ về giao tiếp ngoại vi và cổnggiao tiếp

 Tìm hiểu bộ cảm biến quang

 Thiết kế hệ thống quét ảnh

 Thiết kế phần cứng và phần cơ khí

 Xây dựng phần mềm điều khiển và xử lýthông tin

2 Phân tích công trình liên hệ:

Đồ án tốt nghiệp của anh Trần Ngọc Vân và anh LêNguyễn Duy Đức, sinh viên khóa 92, niên khóa 1992-1997,khoa Điện, bộ môn Điện Khí Hóa và Cung Cấp Điện vớitên: “THIẾT KẾ MÁY CHẤM ĐIỂM TRẮC NGHIỆM” giúpcho người nghiên cứu rất nhiều kinh nghiệm và có thểlấy đó làm tài nguyên nghiên cứu như hệ thống cảm

quang, thiết bị giao tiếp ngoại vi PPI 8255A, nhưng nhìn chung,đề tài còn nhiều thiếu sót và hạn chế như: không cótính tự động cao, chấm mỗi lần chỉ một bài, tính ổn địnhchưa cao, tốc độ chậm, không tường minh trong thiết kế,

… máy là một hệ cô lập, không tính cơ động, khó liênkết, không giao tiếp, khó cải tiến

Mặc dù nghiên cứu thiết kế một hệ thống trênnguyên lý vận hành hoàn toàn khác công trình nghiêncứu trước nhưng những yếu tố thu được trong các côngtrình này là nguồn tài nguyên giúp cho người nghiêncứu cải tiến và khắc phục những điều chưa hoàn chỉnhtrên chính công trình của mình

3 Lập kế hoạch nghiên cứu:

Đề cương nghiên cứu chính là bộ khung đảm bảo chocông việc nghiên cứu được tiến hành theo một trình tựthống nhất và logic Việc thiết lập đề cương và đềcương chi tiết có thể tránh được hiện tượng không logickiến thức, bài làm không mạch lạc, không hệ thống,đồng thời, giúp tự cân đối tài nguyên nghiên cứu

Sau là dàn ý của đề tài:

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU

PHẦN A: GIỚI THIỆU

LỜI NÓI ĐẦUMỤC LỤC

PHẦN B: NỘI DUNG

CHƯƠNG DẪN NHẬPCHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬNCHƯƠNG I : KHẢO SÁT CỔNG GIAO TIẾPCHƯƠNG II : GIỚI THIỆU CÁC BỘ PHẬN CẢM

BIẾN CHƯƠNG III : CÁC MẠCH HỖ TRỢCHƯƠNG IV : THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦNCỨNG

CHƯƠNG V : XÂY DỰNG PHẦN MỀMCHƯƠNG KẾT LUẬN

PHẦN C: PHỤ LỤC VÀ PHỤ ĐÍNH

Việc thiết kế lại được thực hiện dựa trên cấu hìnhcủa đề cương chi tiết:

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT

PHẦN A: GIỚI THIỆU

LỜI NÓI ĐẦU

Sơ lược nội dung nghiên cứu, tóm tắtthành quả đạt được

MỤC LỤC

Cấu trúc toàn bộ đề tài

PHẦN B: NỘI DUNG

CHƯƠNG DẪN NHẬP

Giới thiệu sơ lược hoàn cảnh lịch sử vàhoàn cảnh ra đời của ý tưởng thiết kế

CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN

Những cơ sở làm nền tảng cho công việcnghiên cứu và thiết kế

CHƯƠNG I : KHẢO SÁT CỔNG GIAO TIẾPGiới thiệu chung về cổng giao tiếp, giaotiếp ngoại vi của máy vi tính, cổng máy in.Khảo sát vi mạch PPI 8255A

CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU CÁC BỘ PHẬN

CẢM BIẾN Giới thiệu chung Cảm biến quang: Kháiniệm, linh kiện quang điện tử, linh kiện cảmbiến quang điện, linh kiện cảm biến quangcông nghiệp

CHƯƠNG III : CÁC MẠCH HỖ TRỢCác mạch bảo vệ, mạch khuếch đại sửdụng trong đề tài

CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦNCỨNG

Thiết kế và thi công: mạch giao tiếp đanăng, mạch quét và mạch đệm, mạch côngsuất phần cơ, mạch trung tâm

CHƯƠNG V : XÂY DỰNG PHẦN MỀMGiới thiệu tổng quát về lập trình, phầnmềm lập trình PASCAL Xây dựng sơ đồ khốicủa các thủ tục chính, viết hoàn chỉnh thủtục đọc và viết (nhận và truyền dữ liệu).Giới thiệu cách sử mềm điều khiển

CHƯƠNG KẾT LUẬN

Tổng kết lại vấn đề và hướng phát triểntrong tương lai

PHẦN C: PHỤ LỤC VÀ PHỤ ĐÍNH

Tài liệu liên hệ, các bảng-biểu thu hoạchtrong quá trình nghiên cứu

III THU THẬP DỮ KIỆN:

Tham khảo tài liệu, khảo sát các mạch thực tế, kếthợp giữa lý thuyết với mạch để tạo ra mạch thích hợp chonội dung nghiên cứu Chú ý trọng tâm nghiên cứu Ghichép lại thông tin quan trọng, sơ đồ mạch, sơ đồ nguyênlý

Trong quá trình thu thập dữ kiện, nếu có gặp vấnđề khó hiểu, tiến hành tham khảo ý kiến của giáoviên hướng dẫn.

IV XỬ LÝ DỮ KIỆN:

Hệ thống lại thông tin cập nhập được, phân loại theotầm quan trọng của thông tin cũng như mối liên hệ giữacác thông tin, chắt lọc thông tin

V THIẾT KẾ-THI CÔNG-CÂN CHỈNH-THU HOẠCH:

Sau khi đủ cơ sở lý luận ta tiến hành thiết kế cácmạch dựa trên các thông tin và kiến thức có được, chạyhệ thống bằng sơ đồ nguyên lý, test trên board, nhờ sựkiểm tra của giáo viên hướng dẫn trước khi vẽ mạch in.Sửa chữa nếu có Thi công vẽ và hàn linh kiện vàomạch in, thử lại, cân chỉnh hệ số Nghiệm thu Làm tiếpphần khác Thử kết nối Tổng nghiệm thu

VI VIẾT ĐỒ ÁN:

Viết sơ bộ các chương trên cơ sở dàn ý chi tiết Xin

ý kiến của giáo viên hướng dẫn khi đã hoàn thành sơlược Sửa chữa Viết lại chính thức

Từ những ngày đầu của việc thiết kế một sảnphẩm, công cụ lao động hay sản phẩm tiêu dùng, conngười luôn tìm mọi cách để nâng cao khả năng sử dụngcủa sản phẩm Công việc này bắt nguồn từ việc cảitiến dần công dụng của sản phẩm, tạo thêm các chứcnăng phụ, rồi đến các chức năng phụ trội chuyển tiếp,chờ một sự liên kết hay chuyển mạch là bắt đầu hoạtđộng để thay thế hay thêm vào một chức năng nàođó.

Sự đa năng của một sản phẩm ứng dụng là yếu tốđòi hỏi hàng đầu của người tiêu dùng

Nếu nhà sản xuất, nhà chế tạo không phát huy hếtkhả năng sử dụng của sản phẩm thì người tiêu dùngsẽ tự cải tiến công dụng của sản phẩm ấy Ví dụ nhưchiếc máy nổ Koler với công dụng chính là chạy máytàu xuồng nhưng qua người dân có thể trở thành máyquạt lúa, động cơ truyền lực, động cơ máy suốt lúa,động cơ xe cải tiến, máy bơm nước, … Giá trị sử dụngcủa một sản phẩm tăng là niềm vui của người thiếtkế và bên cạnh ấy, một sản phẩm có nhiều giá trị sửdụng, giá trị sử dụng tăng nhiều trong khi giá thànhkhông tăng là bao, dễ được người tiêu dùng chấp nhậnhơn

Mọi sản phẩm cần phải có tính đa năng Tính đa nănggiúp sản phẩm có tính tự thích nghi và do đó chu kỳsống của sản phẩm kéo dài hơn, điều này có lợi chonhà sản xuất và giúp nâng cao giá trị xã hội của sảnphẩm

I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CỔNG GIAO TIẾP:

Trong lĩnh vực điện tử, chính nhu cầu của người tiêudùng và mong muốn của nhà thiết kế, các mạch điệnkhông ngừng được cải tiến để nâng cao khả năng sửdụng của một hệ mạch Có thể thực hiện công việcnày bằng nhiều cách khác nhau như tăng tầm hoạtđộng, thêm chức năng, chức năng ẩn (chỉ hoạt độngkhi có nhu cầu)

Sự phát triển không ngừng của ngành Điện-điện tử,thông tin khiến cho những sản phẩm làm ra không thểngừng lại ở đó, yêu cầu mới được đặt ra là tính tươngthích Máy này có thể giao tiếp, trao đổi, bắt tay vớimáy khác, cùng loại hay khác loại, một chiều hay nhiềuchiều, đồng bộ hay bất đồng bộ, với một máy haynhiều máy Các cổng giao tiếp ra đời

Port là từ đại diện cho các cổng giao tiếp, các cổngtruyền dữ liệu hữu tuyến tương tự hay số, hai (02) dây

đến n dây dẫn Với xu hướng ấy, cổng giao tiếp khôngcòn là nơi truyền và nhận thông tin giữa hai (02) máy,giữa hai (02) hay nhiều hệ thống, mà còn là sự kết nốigiữa một bộ phận với một hệ thống hay hệ thống nàyvới một hệ thống khác tạo nên sự thống nhất, liênhoàn, bổ sung cho nhau.

Để khai thác thêm những tính năng chưa có của mộthệ thống người ta thường thông qua cổng giao tiếp vàdùng cổng này để lấy thông tin của hệ thống trungtâm truyền qua cho hệ thống bổ sung và từ đây thôngtin được xử lý lần hai để đạt được yêu cầu mong muốn.Máy vi tính ra đời có thể được xem là cột mốc pháttriển của khoa học kỹ thuật, đánh dấu một kỷ nguyênmới, kỷ nguyên của công nghệ thông tin Thời kỳ đầu,để minh họa cho tính đa năng và khả năng tương thích củamình, máy AT thực hiện được khá nhiều chức năng; máy

AT là bậc cao hơn của chiếc máy tính bỏ túi và nơi nócòn chứa những tính năng của chiếc máy Tivi trắng đen,với hàng loạt các slot AT và các card màn hình, card I/O,card IDE cắm trên các slot này tạo cho nó có thêm nhiềukhả năng về lưu trữ, hiển thị, điều khiển

Máy XT, 286, 386 ra đời cũng dựa trên những tínhnăng ấy nhưng được nâng lên một bậc cao hơn về khảnăng xử lý, chức năng sử dụng, tốc độ thực hiện

Một hệ thống cô lập không còn chiếm vị trí hàngđầu

Sự ra đời của slot PCI là sự hoàn chỉnh lại của slot ISAvề tốc độ thực hiện, là sự kế thừa có nâng cao khảnăng ứng dụng của các slot tiền nhiệm như AT, XT và làtiền đề cho các cổng giao tiếp cao tốc về sau Với cácmáy đời sau, từ máy 486 DX2, các card I/O, card IDE đượcbổ sung vào mạch chủ (mainboard) rồi dần dần đến cácđời máy 586 mạch âm thanh (sound card) và mạch mànhình (VGA card) cũng được thiết kế ngay trên mạch chủ (onboard) dưới dạng tích hợp trong những IC vi xử lý

SƠ ĐỒ BIẾN ĐỔI ÂM THANH TỪ DẠNG SỐ SANG DẠNG

TƯƠNG TỰTHÔNG QUA CARD GIAO TIẾP CỦA MÁY VI TÍNH

Sinh viên: Nguyễn Phước Hậu Giáo viên hướng dẫn: Thầy

QUÁCH THANH HẢI

Tín hiệu

tường

minh hiệu Tín

nhị phân

Tín hiệu số hiệu Tín

Speaker

MÁY CHẤM ĐIỂM TRẮC NGHIỆM GIAO TIẾP MÁY VI TÍNH

Trang 14

âm tần

SƠ ĐỒ BIẾN ĐỔI TÍN HIỆU HÌNH TỪ DẠNG SỐ SANG DẠNG

TƯƠNG TỰTHÔNG QUA CARD GIAO TIẾP CỦA MÁY VI TÍNH

Tính đa dạng của hình thức truyền dữ liệu đòi hỏicần phải có một số cổng truyền riêng, mang tính đặcthù; cổng nối tiếp, cổng song song được ứng dụng đểđiều khiển (giao tiếp) với các thiết bị chuột (mouse), bànphím (key board), máy in (printer) hoặc giao tiếp I/O

Máy vi tính thực hiện công việc giao tiếp này ra saovà dưới hình thức nào? Đó chính là câu hỏi được đặt ra

II TÌM HIỂU CHUNG VỀ CỔNG MÁY IN:

Thông tin truyền trong máy vi tính dưới dạng nhị phân,được thể hiện qua hai chỉ số 0 và1 Tất cả mọi ngônngữ, lập trình và điều khiển, đều được chuyển về ngônngữ máy dưới dạng số nhị phân Người ta gọi việctruyền dữ liệu này là truyền dữ liệu dưới dạng số(digital), việc truyền này khác hẳn với việc truyền dữliệu dưới dạng tương tự (analog) như tín hiệu âm thanh, hìnhảnh

Truyền dữ liệu kiểu digital, có bốn (04) dạng truyền:

 Truyền song song đồng bộ

 Truyền song song bất đồng bộ

 Truyền nối tiếp đồng bộ

 Truyền nối tiếp bất đồng bộ

Thực hiện giao tiếp qua cổng máy in là hình thứctruyền dữ liệu dưới dạng song song bất đồng bộ Việctruyền số liệu theo dạng song song bất đồng bộ này chophép truyền 08 bit cùng một lần truyền, tốc độ truyềntùy thuộc vào hàm truyền Khuyết điểm chính của hìnhthức truyền này là khoảng cách truyền ngắn, muốntruyền xa phải có bộ phận đệm dữ liệu

Vì là hình thức truyền bất đồng bộ nên không đòihỏi phải đồng bộ từ nơi phát đến nơi thu, tức là xungclock (ck) nơi phát và nơi thu không nhất thiết phải đồng

Tín hiệu số hiệu Tín

bộ với nhau Ưu điểm của hình thức truyền bất đồng bộlà vậy, tuy nhiên bên cạnh ấy vẫn tồn tại những khókhăn khác, đó là tín hiệu bắt tay giữa nơi truyền và nơithu Cổng máy in giải quyết vấn đề nhờ các tín hiệu:/STROBE, /ACK, /BUSY.

SƠ ĐỒ TRUYỀN CỦA BUS TRUYỀN CỔNG MÁY IN

Sơ đồ chân của cổng máy in được mô tả như sau:

SƠ ĐỒ CHÂN CỦA CỔNG MÁY IN

DATA BUS

Bảng 01: Chức năng của các chân cổng máy in

Cha

ân hiệu Ký Vào/ra Ý nghĩa Mức tác động

1 STROBE Lối ra Dữ liệu đã được

15 ERROR Lối

16 INIT Lối ra Đặt lại máy in Thááp

17 SLCTIN Lối ra Chọn kiểu in Cao

Cổng máy in là một đế nối gồm có 25 chân, trongđó có 12 chân ra, 05 chân vào và 08 chân nối mass Cụthể:

 Chân 0209 : loại chân ra, đường dẫn dữ liệu, là dạng đường dẫn một chiều, chỉ ra

 Chân 01,1017 : các chân tín hiệu bắt tay giữa máy vi tính và máy in

 Chân 1825 : các chân mass

Các bước thực hiện quá trình truyền dữ liệu củamáy vi tính sang máy in như sau:

 CPU chờ cho đến khi đường tín hiệu BUSY xuống thấp, tín hiệu này báo cho biết máy in đã sẵn sàng nhận dữ liệu

 CPU xuất mã của ký tự kế tiếp ra cổng máy in

 CPU đưa bit STROBE xuống thấp báo hiệu cho máy in biết dữ liệu mới đã được đưa đến cổng máy in

 Máy in nhận dữ liệu, nhận dữ liệu xong, trả bitBUSY về mức cao

 Máy in trả bit ACK về mức cao

 CPU trả bit STROBE về mức cao

 Máy in trả ACK xuống thấp

 Máy in thực hiện công việc in

 Thực hiện in xong, máy in cho BUSY xuống thấp để cho CPU biết đang sẵn sàng nhận ký tự khác

Có thể biểu diễn các bước thực hiện của dạng giaotiếp song song bất đồng bộ qua cổng máy in như sau:

GIẢN ĐỒ THỜI GIAN

Đặc điểm thuận lợi lớn nhất ở hình thức truyền nàylà tất cả các tín hiệu đều nằm ở cấp điện áp từ 0Vđến 5V, có nghĩa là nó tương thích với hầu hết các ICsố, loại TTL hay CMOS Chính sự tương thích này giúp choviệc giao tiếp trở nên đơn giản và dễ dàng hơn

Tuy nhiên, ở đây các đường tín hiệu dữ liệu là dạngtín hiệu một chiều nên trong việc giao tiếp với các hìnhthức trao đổi tín hiệu hai (02) chiều hay tín hiệu lớn hơnphạm vi một byte thì cổng máy in không thích hợp Tạo ramột cổng vào ra có phạm vi trao đổi lớn hơn và đa dụnghơn cổng máy in là nhiệm vụ đặt ra cho người nghiêncứu

III KHẢO SÁT VI MẠCH PPI 8255A:

Có rất nhiều IC dạng IO đảm nhiệm công việc giaotiếp trao đổi thông tin giữa các hệ thống như 82C37A,82C42, 82C79, 82C55A, … với phạm vi sử dụng và khảnăng lập trình trạng thái vào ra IC PPI 82C55A được chọn vìthỏa được yêu cầu để thiết kế mạch giao tiếp đa năng.Tiến hành khảo sát vi mạch để thuận tiện cho việc sửdụng, cụ thể khảo sát: cấu trúc phần cứng, cấu trúcthanh ghi điều khiển

1 Cấu trúc phần cứng PPI 82C55A:

PPI 82C55A là IC ngoại vi được chế tạo theo côngnghệ LSI dùng để giao tiếp song song giữa các hệthống vi mạch hay giữa Microprocessor và thiết bị điềukhiển (bên trong hay bên ngoài), có 40 chân, dạngDIL

SƠ ĐỒ CHÂN VÀ SƠ ĐỒ LOGIC PPI 82C55A

Tên các chân PPI 82C55A:

RESET : Reset input, chân vào, xác lập lại trạngthái ban đầu

CS\ : Chip Select, chân vào, chọn trạng tháihoạt động

RD\ : Read input, chân vào, xác lập trạngthái đọc

WR\ : Write input, chân vào, xác lập trạngthái ghi

A0, A1 : Port Address, chân vào, xác lập địachỉ

D0D7 : Dữ liệu Bus (Bi – Direction), ba (03) trạngthái.

PA7 – PA0 : Port A, ba trạng thái, cổng giao tiếp A.PB7 – PB0 : Port B, ba trạng thái, cổng giao tiếp B.PC7 – PC0 : Port C, ba trạng thái, cổng giao tiếp C.PPI 82C55A giao tiếp với các vi mạch khác thôngqua 3 Bus: Bus dữ liệu 8 bit D0D7, Bus địa chỉ A1A2, Busđiều khiển RD\, WR\, CS\, Reset

PPI 82C55A có 03 Port xuất nhập (I/O) có tên làPort A, Port B, Port, mỗi Port 8 bit Với 03 port dữ liệu vàmột thanh ghi điều khiển PPI 82C55A có thể được ứngdụng vào nhiều công dụng khác, IC quét mã bànphím là một trong những ứng dụng ấy Port A gồmcác đường PA0PA7, Port B gồm các đường PB0PB7 , Port

C gồm các đường PC0PC7 Các Port này có thể làcác Port Input hay Output tùy thuộc vào lệnh điềukhiển chứa trong thanh ghi lệnh Mã lệnh, thông tintrạng thái và dữ liệu đều được truyền trên 8 đườngdữ liệu D0D7, công việc của PPI 82C55A tùy thuộcvào lệnh điều khiển chứa trong thanh ghi điều khiển.Các đường tín hiệu RD\, WR\ của PPI 82C55A được kếtnối với các đường tín hiệu đọc ghi của hệ thống vimạch (hay Microprocessor)

Tín hiệu Reset dùng để khi khởi động hay khởiđộng lại PPI 82C55A, khi bị Reset các thanh ghi bên trongcủa PPI 82C55A đều bị xóa về trạng thái mặc địnhvà PPI 82C55A ở trạng thái chờ lệnh, sẳn sàng làmviệc Như vậy, điều trước tiên khi sử dụng vi mạchnày, nếu chúng ta không muốn sử dụng các giá trịmặc định, là phải nhập lệnh vào thanh ghi điềukhiển mỗi khi reset lại vi mạch Khi giao tiếp vớiMicroprocessor ngõ vào tín hiệu Reset này được kếtnối với tín hiệu Reset Out của vi xử lý Chân Resettác động mức cao

Tín hiệu Chip Select (CS) dùng để điều khiển hoạtđộng của PPI 82C55A Tín hiệu này có thể làm cho vimạch hoạt động bình thường hay ở trạng thái chờ.Trong việc kết hợp Microprocessor với nhiều IC tạothành một hệ thống hoàn chỉnh, chân CS giúp vi xửlý chọn đúng IC cần hoạt động Chân CS tác độngmức thấp

Các đường địa chỉ A1A0 của PPI 82C55A dùng đểlựa chọn các Port và thanh ghi A1A0 = 00Bin dùng đểchọn Port A, A1A0 = 01Bin dùng để lựa chọn Port B, A1A0 =

10Bin dùng để chọn Port C, A1A0 = 11Bin dùng để chọnthanh ghi điều khiển

Các Port I/O của PPI 82C55A chia ra làm 2 nhóm:Nhóm A gồm Port A và 4 bit cao của Port C, nhóm Bgồm Port B và 4 bit thấp của Port C Để sử dụng cácPort của PPI 82C55A người lập trình phải gởi từ điềukhiển vào thanh ghi điều khiển để định cấu hình chocác Port đúng theo yêu cầu mà người lập trình mongmuốn

Khi muốn thực hiện chức năng bắt tay với cáchệ thống khác, PPI 82C55A dùng các bit PC7, PC6 vàPC3 của port C để thực hiện chức năng giao tiếp BitPC7 trở thành bit OBFA (Output Buffer Full, tác động mứcthấp), khi có dữ liệu Microprocessor gởi ra Port A, tínhiệu OBFA sẽ yêu cầu thiết bị bên ngoài nhận dữliệu Bit PC6 trở thành bit ACKA (AcknowLedge Input, tácđộng mức thấp), thiết bị nhận dữ liệu dùng tín hiệunày để báo cho PPI 82C55A biết tín hiệu đã đượcnhận và sẳn sàng nhận dữ liệu tiếp theo Bit PC3trở thành INTRA (Interrupt Request, tác động mức cao),bit này có mức logic 1 khi 2 bit OBFA = 1, ACKA = 1 và bitINTEA (Interrupt Enable) ở bên trong PPI 82C55A bằng 1.Tín hiệu INTRA tác động đến ngõ vào ngắt của hệthống trung tâm để báo thiết bị bên ngoài đã nhậndữ liệu ở Port A

Các bit còn lại của Port C: PC4, PC5 là các bit xuấthay nhập bình thường tùy thuộc vào bit D3 trong từđiều khiển

CẤU TRÚC TỪ ĐIỀU KHIỂN

Sinh viên: Nguyễn Phước Hậu Giáo viên hướng dẫn: Thầy

QUÁCH THANH HẢI

0 = MODE 0

1 = MODE 11X = MODE 2

Để thuận tiện cho việc quản lý việc xuất nhậpvà cũng là để tăng thêm tính linh hoạt công việcgiao tiếp, vi mạch PPI 82C55A phân chia ra hai cấu hìnhlàm việc khác nhau đó là làm việc theo nhóm A vànhóm B Tuy nhiên, cũng có thể không chú ý đếnviệc phân chia này trong giao tiếp trao đổi thôngthường, không cần nhiều tín hiệu giao tiếp.

2 Cấu trúc thanh ghi điều khiển phần mềm của PPI 82C55A:

Do các Port ra của PPI 82C55A được chia ra làm 2nhóm A và nhóm B tách rời nên từ điều khiển củaPPI 82C55A cũng được chia làm 2 nhóm

a Các bit D 2 D 1 D 0 dùng để cấu hình cho nhóm B

Bit D0 dùng để thiết lập 4 bit thấp của Port C,

D0 = 0 – Port C thấp là Port xuất dữ liệu (Output), D0

= 1 – Port C thấp là Port nhập dữ liệu (Input)

Bit D1 dùng để thiết lập Port B, D1 = 0 – Port Blà Port xuất dữ liệu (Output), D1 = 1 – Port B là Portnhập dữ liệu (Input)

Bit D2 dùng để thiết lập Mode điều khiển củanhóm B:

+ D2 = 0: Nhóm B hoạt động ở Mode 0

+ D2 = 1: Nhóm B hoạt động ở Mode 1

b Các bit D 6 D 5 D 4 D 3 dùng để cấu hình cho nhóm A

Bit D3 dùng để thiết lập 4 bit cao của Port C, D3

= 0 – Port C là Port xuất dữ liệu (Output), D3 = 1 –Port C là Port nhập dữ liệu (Input)

Bit D4 dùng để thiết lập Port A, D4 = 0 – Port Axuất dữ liệu (Output), D4=1 – Port A là Port nhậpdữ liệu (Input)

Bit D6D5 dùng để thiết lập Mode điều khiển của nhómA:

+ D6D5 = 00: Nhóm A hoạt động ở Mode 0

+ D6D5 = 01: Nhóm A hoạt động ở Mode 1

+ D6D5 = 1x: Nhóm A hoạt động ở Mode 2

c Các nhóm A và B được cấu hình ở Mode 0

Từ điều khiển khi 2 nhóm A và B làm việc ở Mode 0:

Ở Mode 0 các Port A, Port B, Port C thấp và Port

C cao là các Port xuất hoặc nhập dữ liệu độc

lập Do có 4 bit để lựa chọn nên có 16 từ điều

khiển khác nhau cho 16 trạng thái xuất hay nhập

của 4 Port

d Các nhóm A và B được cấu hình ở Mode 1

Từ điều khiển khi 2 nhóm A và B làm việc ởMode 1:

Ở Mode 1 các Port A, Port B làm việc xuấtnhập có chốt (Strobed I/O) Ở Mode này 2 Port A

và Port B hoạt động độc lập với nhau và mỗi Port

có 1 Port 4 bit điều khiển hay dữ liệu Các Port 4

bit điều khiển hay dữ liệu được hình thành từ 4 bit

thấp và 4 bit cao của Port C

Khi PPI 82C55A được cấu hình ở Mode 1, thiết bịgiao tiếp PPI 82C55A nhận dữ liệu, thiết bị đó

phải tạo ra một tín hiệu yêu cầu PPI 82C55A nhận

dữ liệu, ngược lại PPI 82C55A muốn gởi tín hiệu

đến 1 thiết bị khác, PPI 82C55A phải tạo ra 1 tín

hiệu cho thiết bị đó nhận biết dữ liệu đã được

xuất ra, tín hiệu yêu cầu đó gọi là tín hiệu Stobe

e Nhóm A làm việc ở cấu hình Mode 1

 Cấu hình Port A được là Port nhập dữ liệu:

Các đường tín hiệu của Port C một phần trởthành các đường tín hiệu điều khiển, tín hiệu

chốt và một phần là đường dữ liệu của Port A

Mã lệnh từ điều khiển:

SƠ ĐỒ LÀM VIỆC CỦA NHÓM A

CHỨC NĂNG NHẬP DỮ LIỆU

Bit PC4 trở thành bit STBA (Strobe Input, tác độngmức thấp nhất), được dùng để chốt dữ liệu ởngõ vào PA7PA0 vào mạch chốt bên trong

Bit PC5 trở thành bit IBFA (Input Buffer Full, tácđộng mức cao), dùng để báo cho thiết bị bênngoài biết dữ liệu đã được chốt vào bên trong.Bit PC3 trở thành bit INTRA (interrupt Request, tácđộng mức cao), bit này có mức logic 1 khi STBA, IBFAvà INTEA (Interrupt Enable) ở bên trong PPI 82C55Abằng 1 Bit INTEA được thiết lập mức logic 1 hay 0dưới sự điều khiển của phần mềm dùng cấutrúc bit Set/Reset của PPI 82C55A Bit INTEA dùng đểcho phép tín hiệu IBFA xuất hiện tại ngõ ra Tínhiệu INTRA tác động đến ngõ vào ngắt của hệthống trung tâm để dữ liệu mới đã xuất hiện ởPort A Chương trình phục vụ ngắt đọc dữ liệu vàovà xóa yêu cầu

Các bit còn lại của Port C: PC6, PC7 là các bitxuất hay nhập bình thường và tùy thuộc vào bitD3 trong từ điều khiển

 Cấu hình Port A được là Port xuất dữ liệu:

Tương tự cấu hình nhập dữ liệu, cấu hình xuấtdữ liệu chỉ khác ở từ điều khiển:

SƠ ĐỒ LÀM VIỆC CỦA NHÓM A

CHỨC NĂNG XUẤT DỮ LIỆU

Quá trình thực hiện chức năng, vi mạch làmviệc theo sự diều khiển trực tiếp của từ điềukhiển Bit D0 dùng để Set/Reset bit INTEA, khi D0=1 thìINTEA=1 (cho phép ngắt), khi D0 = 0 thì INTE = 0(không cho phép ngắt) Ba bit D1D3 dùng để chọn

1 bit của Port C, gán mức logic của bit D0 cho bitcủa Port đã chọn

Về nguyên lý, ba (03) bit D4D6 là không cầnquan tâm đến, các bit này dùng để điều khiểncho nhóm B Nhưng trong thực tế, để tránh tranhchấp giữa hai nhóm làm việc này, Port A và Port Bthường được cấu hình với mode khác nhau (Ví dụnhóm A hoạt động ở Mode 2, nhóm B làm việc ởMode 0.)

f Nhóm A của PPI 82C55A làm việc ở Mode 2.

SƠ ĐỒ CỦA NHÓM A LÀM VIỆC Ở MODE 2

Mode 2 là kiểu hoạt động Strobed Bi – directional

10, sự khác biệt với Mode 1 là Port có hai chứcnăng xuất và nhập dữ liệu Các đường tín hiệucủa Port C trở thành các đường tín hiệu điều

Không quan tâm

khiển hay dữ liệu của Port A Port làm việc ở chếđộ nhập hay xuất là tùy thuộc vào bit D4 của từđiều khiển.

Từ điều khiển khi nhóm A hoạt động ở Mode 2:

Trong cấu hình này bit PC7 trở thành tín hiệuOBFA, PC6 trở thành tín hiệu ACKA, PC5 thành tín hiệuIBFA, PC4 thành tín hiệu STBA, và bit PC3 trở thành tínhiệu INTRA Khi OBFA=1, INTEA1=1 hoặc IBFA=1, INTEA2

=1

Các bit PC0PC2 còn lại có thể là các bit I/Otùy thuộc vào các bit điều khiển của nhóm B.Chú ý khi nhóm A làm việc ở Mode2, nhóm B chỉđược phép hoạt động ở Mode 0

Cấu hình này còn cho phép Set / Reset từng bitcủa Port C Từ điều khiển này khác với từ điềukhiển cấu hình Mode 1 là bit D7 = 0

g Nhóm B làm việc ở cấu hình mode 1:

Trong cấu hình này, Port B có khả năng trởthành cổng nhập hay xuất dữ liệu, công việcnày tùy thuộc vào bit điều khiển D1 Các đườngcủa Port C trở thành các đường tín hiệu điềukhiển hay đường dữ liệu của Port B

Từ điều khiển của mode này là:

SƠ ĐỒ LÀM VIỆC CỦA NHÓM BCHỨC NĂNG NHẬP DỮ LIỆU

Bit PC2 biến thành tín hiệu STBB (tác dụng mứcthấp), bit PC1 thành bit IBFB (tác dụng mức cao) vàbit PC0 trở thành tín hiệu INTRB (tác dụng mức cao)

Chức năng của các bit điều khiển giống nhưnhóm A hoạt động ở Mode 1.

SƠ ĐỒ LÀM VIỆC CỦA NHÓM ACHỨC NĂNG XUẤT DỮ LIỆU

Khi làm việc ở mode 0, cả hai nhóm hợp lạilàm ba (03) cổng xuất nhập riêng biệt và côngviệc của các Port này tùy thuộc vào thanh ghilệnh điều khiển

3 Ứùng dụng của vi mạch trong thực tế và hình

thức giao tiếp của PPI 82C55A được sử dụng trong thiết kế:

IC giao tiếp IO PPI 82C55A được ứng dụng trongnhiều hệ thống điều khiển vi mạch; dùng chungMicroprocessor, vi mạch PPI 82C55A đóng vai trò là ICgiao tiếp giữa Microprocessor và đối tượng điều khiển,ngoài ra 82C55A còn có khả năng mở rộng tín hiệuđiều khiển (bằng hai nhóm trạng thái A và B)

Các ứng dụng của vi mạch PPI 82C55A là tryền dữliệu, giải mã hiển thị, giải mã bàn phím, giao tiếpđiều khiển tùy theo yêu cầu

Như đã biết, PPI 82C55A là một vi mạch với ba (03)cổng giao tiếp và một thanh ghi điều khiển nên khisử dụng chỉ cần hai (02) đường địa chỉ Do đó, cóthể giao tiếp kiểu IO hay kiểu bộ nhớ Về chức năngcủa PPI 82C55A không có gì thay đổi trong hai kiểu giaotiếp này, chỉ thay đổi về địa chỉ truy xuất Kiểu IO,địa chỉ của Port hay thanh ghi có độ dài 8 bit, kiểu bộnhớ, địa chỉ của Port hay thanh ghi sẽ có độ dài 16bit giống như bộ nhớ nên gọi là kiểu bộ nhớ Khithiết kế giao tiếp theo kiểu bộ nhớ thì mỗi Port haymỗi thanh ghi điều khiển của PPI 82C55A được xem là

ô nhớ Khi đó Microprocessor giao tiếp với vi mạch

giống như bộ nhớ và 2 lệnh IN và OUT không còntác dụng Kiểu bộ nhớ chỉ được sử dụng trong cáchệ thống nhỏ, đơn giản.

Do tính chất là một hệ thống tuy đa năng nhưngsử dụng những kiến thức cơ bản nên mạch giao tiếpđược thiết kế theo kiểu đơn giản nhất Mạch thiết kếtheo kiểu giao tiếp bộ nhớ

Trước hết, cảm biến là bộ phận thu nhận các tínhiệu không điện như ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, sóngâm thanh, điện từ, … và biến chúng thành các đại lượngcó thể cân, đo, đếm được (nói chung, là các đại lượngkhá tường minh) Vậy cảm biến quang điện chính là bộphận biến đổi ánh sáng thành đại lượng điện.

Khái niệm về cảm biến quang điện là vậy, cònnguyên lý hoạt động của chúng là dựa vào định luậtbảo toàn năng lượng và định luật bảo toàn vật chất,vất chất không mất đi mà chỉ biến đổi từ dạng nàysang dạng khác Ở đây, năng lượng cũng không mất đimà chỉ biến đổi từ dạng này sang dạng khác Đối vớicảm biến quang điện, năng lượng ánh sáng (quang năng)dưới dạng các hạt Photon được linh kiện cảm biến quangđiện hấp thụ và chuyển đổi thành các chuyển động cóhướng của các Electron tự do bên trong vật liệu làm nênlinh kiện Tùy thuộc vào cường độ thu nhận các Photonmà sự chuyển dời của các Electron là mạnh hay yếu,điều này cũng có nghĩa là dòng phát (hay áp) sinh ởđầu tín hiệu ra là cao hay thấp

Trên là nguyên lý hoạt động chung, dựa vào tínhchất riêng của từng nguyên lý mà người ta phân linhkiện cảm biến quang thành các loại sau:

 Cảm biến điện trở

 Cảm biến Diod

Trong nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật, con người đãvà đang sử dụng các bức xạ thuộc những dải khác nhaucủa phổ điện từ, phổ biến nhất là:

 Bức xạ thuộc phổ tần quang học bao gồm: ánhsáng thấy được, tia hồng ngoại và tia tử ngoại

 Tia X, tia Y, hạt  cũng như hạt 

I CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MỘT SỐ LINH KIỆN QUANG ĐIỆN TỬ:

1 Quang điện trở:

a Cấu tạo:

Quang trở có hình dạng bên ngoài khônggiống như những điện trở thông thường, chúngcó một lớp vỏ ngoài bằng chất dẻo, sứ hay kim

loại nhưng đặc điểm nổi bật là có một cửa sổbằng thủy tinh để ánh sáng đi xuyên qua Quangđiện trở dùng trong công nghiệp được chế tạo từSulfit chì để mức chỉ thị nhiệt động và tình trạngnung nóng ở nhiệt độ tương đối thấp (từ 200đến 400oC).

Đặc tuyến phổ nhiệt của quang điện trởđược thể hiện như hình sau:

Theo đường đặc tuyến của Sulfitbitmuyt, Sulfit chì có tác dụng mạnh trong khu vực bức xạ hồng ngoại ( = 1,8  2,5 m)

b Nguyên lý hoạt động:

Khi chưa được chiếu sáng, dòng điện qua quang trởvà qua mạch nhỏ (hay lớn là tùy loại), gọi là dòngđiện tối Khi được chiếu sáng, điện trở nội củaquang trở giảm (hay tăng là tùy loại) đáng kể làmcho dòng qua tăng theo Giá trị của điện trở tùythuộc vào cường độ ánh sáng chiếu vào qua cửasổ thủy tinh Hiện tượng này tùy thuộc vào loại chấtlàm nên quang trở được sử dụng, độ tạp chất vàchiều dài bước sóng

c Ứng dụng:

Quang điện trở được ứng dụng rộng trongnhiều lĩnh vực cảm biến ánh sáng khác nhau tùythuộc vàonguyên lý hoạt động của chúng Cụthể là các lĩnh vực sau:

 Phần tử phát hiện

 Đo độ ánh sáng trong quang phổ

 Cảm biến trong hệ tự động hóa

 Bảo vệ, chuyển mạch, báo động, …

2 Diod quang:

a Cấu tạo:

Hình 01: Đặc tuyến phổ của Sulfitbitmuyt và Sulfitcatmi

Hình 02: Sơ đồ cấu tạo quang

trở

Diod quang thường được cấu tạo từ chất bándẫn phổ biến như Gecmani hay Silic Chúng cũngnhư các diod khác nhưng đặc trưng của chúng chínhlà luôn có một cửa sổ để ánh sáng lọt vàotác động lên lớp tiếp giáp PN Diod quang có thểđược sử dụng với hai mục đích hoàn toàn khácnhau, pin mặt trời và diod cảm biến quang.

b Nguyên lý hoạt động:

* Pin mặt trời:

Khi được chiếu sáng, diện tích trên mối nối PN đượctăng cường làm cho sức điện động trên hai đầu mốinối được hình thành Dòng điện sẽ xuất hiện khi mạchngoài và diod tạo thành một vòng khép kín

Giá trị của điện áp xuất hiện tùy thuộcvào chất bán dẫn làm nên diod

* Diod cảm biến quang:

Diod được phân cực nghịch đối với nguồncung cấp Khi không được chiếu sáng, diodphân cực nghịch làm cho mạch giống như bịhở, chỉ có lượng dòng rỉ nhỏ trôi qua Khiđược chiếu sáng, mối nối PN như được nối tắt,dòng có thể đổ qua diod

c Ứng dụng:

Diod quang được dùng trong các lĩnh vực sau:

 Đo ánh sáng

 Cảm biến quang đo tốc độ

 Điều khiển tự động trong các thiết bịchuyên về quang học

 Cảm biến trong hệ tự động hóa

 Bảo vệ, chuyển mạch, báo động, …

3 Transistor quang:

a Cấu tạo:

BJT quang cũng giống các linh kiện quang điệnkhác, đều có cửa sổ thủy tinh để cho ánh sángxuyên qua BJT quang để hở mối nối BC, ba lớp bándẫn tạo nên hai lớp tiếp giáp Một trong những lớpngoài có kích thước nhỏ để quang không thể chiếuvào giữa lớp nền Lớp nền phải đủ mỏng để đưađể lượng quang hấp thụ có thể tác động đến lớptiếp giáp kề bên

b Nguyên lý hoạt động:

BJT quang không làm việc theo kiểu tự kích, khi cósự tác dụng của ánh sáng mối nối tạo ra dòng điệntác động đến Transistor quang, dòng điện này giốngnhư dòng kích vào cực B của các BJT thường Độ nhạy

Hình 03: Sơ đồ cấu tạo BJT quang

của BJT quang tùy thuộc vào mối nối BC và độ lợicủa mạch.

c Ứng dụng:

BJT quang với điện áp phân cực từ 3 đến 5V(nguồn áp thông dụng trong nhiều lĩnh vực thiết kế),độ nhạy tín hiệu lớn nên được sử dụng khá rộng rảivà có thể thay thế được nhiều linh kiện cảm biếnquang điện

Transistor quang được ứng dụng rộng rải trong việcđóng ngắt mạch, điều khiển tự động, tín hiệu khuất,mạch đếm,…

4 Bộ ghép quang Opto coupler:

a Cấu tạo:

Phần tử phát quang là Diod phát quang (LED, LightEmitter Diod) còn phần tử cảm biến quang là linh kiệncảm biến quang, thường sử dụng nhất là BJT quang

b Nguyên lý hoạt động:

Khi có tín hiệu phân cực thuận cho Led, diod phátquang này sẽ phát sáng và kích thích vào mối nối BCcủa BJT quang (phần tử cảm biến quang) làm cho BTJlàm việc ở trạng thái dẫn (thường là dẫn bảohòa)

c Ứng dụng:

Với ưu điểm là tần số đáp ứng nhanh, tổn hao ítngười ta thường sử dụng bộ ghép quang Opto-couplervào các phạm vi đóng ngắt mạch điều khiển

II CÁC LOẠI CẢM BIẾN QUANG TRONG CÔNG NGHIỆP:

Với môi trường làm việc trong hóa chất, nhiệt độcao,… các linh kiện cảm biến quang phải đảm bảo đạtcác yếu cầu sau:

 Có độ bền cơ khí cao, giảm được chấn động,vận tốc quét cao, chống run cơ học, …

 Có độ nhạy cảm cao, giảm tối thiểu được ảnhhưởng của môi trường làm việc,…

 Thích hợp với nhu cầu và đáp ứng được nhucầu sử dụng

Hình 04: Sơ đồ cấu tạo bộ ghép quang Opto-coupler

Các hãng sản xuất thiết bị tự động đã đưa ra thịtrường các loại cảm biến đạt được các yêu cầu nóitrên Đề tài ứng dụng cảm biến quang (Photo ElectricSensors) nên chỉ tập trung tìm hiểu về loại cảm biếnnày.

Về ứng dụng người ta có thể chia cảm biến quang ralàm hai loại:

 Loại chùm tia xuyên

 Loại tán xạ

Tiến hành phân tích hai thể loại trên để tìm ra giảipháp cho đề tài

1 Loại chùm tia xuyên:

a Nguyên tắc hoạt động:

Bộ thu và bộ phát cùng nằm trên cùng mộtđường thẳng Dùng kĩ thuật phát hiện do chekhuất hay vật thể làm cho ánh sáng có bướcsóng đã chọn không thể xuyên thấu

Kĩ thuật này thường được sử dụng trong các bộphận đếm và kiểm tra sản phẩm

b Các thông số đáng chú ý:

Hình dạng : hình trụ hay khối chữ nhật

Tầm cảm nhận : tối đa khoảng 20 mét

Đầu vào : 24 đầu dây

Đầu ra : Rờ le (Relay)

Tần số chuyển : 1,5200Hz

c Nhận xét:

Với nguyên lý hoạt động như trên, có thể ứngdụng để thiết kế đầu đọc cho đề tài Nhìn chung, dùlà khả thi nhưng mạch rất khó thực hiện, vì lý do:

 Linh kiện rất đắt

 Thực hiện xuyên qua một lớp giấy, nếu nhưđục lổ thì không khả thi còn như tự xuyênvật chất (giấy) thì đụng đến độ dầy mỏngvà trắng đen của giấy (phẩm chất giấy)

 Rất khó để cải tiến đầu đọc vì đầu dòcảm biến quang trong trường hợp này chỉthích ứng với sự chuyển động tịnh tiến

Hình 05: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ thu phát loại chùm tia

xuyên

(trong khả năng là một sinh viên, kinh phíthực hiện không cao, không thể thực hiện)hoặc cố định.

 Độ tinh tia quét, theo khả năng cho phépthực hiện, không cao

Kết luận sau cùng là: phương pháp này không phải là tối ưu hoàn toàn đối với người nghiên cứu

2 Loại phản hồi:

a Nguyên tắc hoạt động:

Mỗi vật chất đều có tính chất hấp thụ (vật đen)hay phản xạ (gương) năng lượng từ ngoài tác độngvào Tùy theo mức độ phản xạ của vật thể khi nhậnmột chùm tia tới chiếu đến mà chùm tia phản xạcó thể là mạnh hay yếu Cảm biến quang dựa theonguyên tắc phản hồi chính là dựa trên nguyên tắcphản xạ của chùm tia phản xạ

b Các thông số tiêu chuẩn:

Hình dạng : hình trụ hay khối chữ nhật

Tầm cảm nhận : 1,570mm

Đầu vào : 2 đầu dây, 12VDC hay 24VDC

Đầu ra : 1 đầu dây tín hiệu

Tần số chuyển : 1,5200Hz

Theo tài liệu của hãng “PEPPERL+FUCHS” vềcường độ phản xạ tia hồng ngoại trên các gam màuvà vật chất ta có bảng sau:

Vật chất Phản

xạ Từ nguyên bản

Trắng tiêu

chuẩn 90% Testcard standard whiteXám tiêu

chuẩn 18% Testcard standard grey

Giấy trắng 80% White paper

Chữ in trên

Gỗ thông sạch 75% Clean pine wood

Nút bần 35% Cork

Tấm bảng gỗ

sạch 20% Wooden pallets clean

Bọt bia 70% Beer foam

Chai nhựa trong 40% Clear plastic bottes

Chai nhựa nâu

trong 60% Transparent brown plasticbottlesNhựa trắng đục 87% Opaque white plastic

Nhựa đen 14% Black plastic

Đen tuyền 04% Black neoprene

Hình 06: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ thu phát loại phản

hồi

Gáy xoắn đen 02% Black foam carpet backingLốp xe hơi 1.5% Automobile tyres

 Linh kiện rất đắt

 Thực hiện phản hồi trên một lớp giấy córất nhiều tia tán xạ gây ảnh hưởng đếnvùng lân cận nếu như sử dụng nhiều đầuquét sát liền nhau

 Độ tinh tia quét, theo khả năng cho phépthực hiện, không cao

Kết luận sau cùng là: phương pháp này khôngphải là tối ưu hoàn toàn đối với người nghiên cứunhưng mang tính khả thi hơn nếu thực hiện công việccải tiến cũng như tìm vật tương ứng thay thế

d Giải pháp:

* Mạch phát hồng ngoại:

Diod phát hồng ngoại có bước sóng  =950nm (dãy phát  = 900  1020 nm), thời giantrể là 0,5s, dòng tiêu thụ 20  30mA Khi sửdụng dùng thêm một điện trở hạn dòng từ

180  330

* Mạch thu hồng ngoại:

Mạch thu hồng ngoại có một Diod thu loạiSilic, DIN (Diod Infraronge), độ nhạy  = 900  950

nm thích hợp với mạch phát hồng ngoại Sửdụng trực tiếp bộ thu hồng ngoại nhận tínhiệu của bộ điều khiển xa của TelevisionSONY, giá thị trường khoảng 10.000 ĐVN Bộ thuhồng ngoại này hoạt động ổn định ở mứcáp +5VDC, có ba chân (một chân VCC, mộtchân Mass và một chân tín hiệu)

* Nguyên lý hoạt động:

Khi hệ thống làm việc, đầu đọc luôn ởtrạng thái đọc Đầu quét nhận tín hiệu đọc từmạch trung tâm (nối Mass), đèn hồng ngoạichiếu sáng, phát ra tín hiệu hồng ngoại Tùytheo bề mặt của tờ giấy là sáng hay tối màđộ phản xạ tia hồng ngoại mạch hay yếu