Đồ án: thiết kế và thi công mạch quang báo dùng EPROM - Vương Kiến Hồng - 3 pdf

Nó tác động ở mức logic thấp, có nghĩa là khi chân này ở mức logic thấp thì dữ liệu mới được phép truyền qua, ngược lại khi nó ở mức logic cao thì dữ liệu không được phép truyền qua và n

VCC, GND: đây là hai chân cấp nguồn cho IC VCC nối đến +5V, GND nối với mass (0V) Do là IC số thuộc họ TTL nên nguồn cung cấp cần phải có độ ổn định tốt thì

IC mới làm việc tốt được (VCC ± 5%)

1G: chân điều khiển của nhóm 1 Như đã giới thiệu ở trên thì IC này được chia làm hai nhóm, đây là một nhóm của nó Chân này sẽ cho phép các phần tử trong nhóm của nó (nhóm 1) được phép hay không được phép truyền dữ liệu Nó tác động ở mức logic thấp, có nghĩa là khi chân này ở mức logic thấp thì dữ liệu mới được phép truyền qua, ngược lại khi nó ở mức logic cao thì dữ liệu không được phép truyền qua và ngõ ra sẽ ở trạng thái tổng trở cao

2G: chân điều khiển của nhóm 2 Cũng tương tự như chân 1G, chân này điều khiển việc truyền dữ liệu của các phần tử thuộc nhóm 2 Mức logic cho phép truyền dữ liệu của chân này khác với chân trên, nó tác động ở mức logic cao: dữ liệu chỉ được phép truyền qua khi nó ở mức logic cao, ngõ ra sẽ ở trạng thái tổng trở cao khi nó ở mức logic thấp

1A1 – 1A4: các ngõ vào của nhóm 1

2A1 – 2A4: các ngõ vào của nhóm 2

1Y1 – 1Y4: các ngõ ra của nhóm 1

2Y1 – 2Y4: các ngõ ra của nhóm 2

IC 74241 có sơ đồ nội bộ như sau:

IC 74241 có sơ đồ nội bộ như sau:

Bảng các trạng thái hoạt động của IC 74241:

Bảng các trạng thái hoạt động của IC 74241:

L

L

L

H

L

H

H

H

L

H

L

H

SƠ ĐỒ MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG BÊN TRONG CỦA IC 74241 2G

1G

1A4

1Y1 2Y1 1Y2 2Y2 1Y3 2Y3 1Y4 2Y4

H X Z L X Z

H: HIGH Voltage Level

L: LOW Voltage Level

X: Immaterial

Z: HIGH Impedence

* Nguyên tắc hoạt động của IC 74241:

* Nguyên tắc hoạt động của IC 74241:

Dựa vào bảng các trạng thái hoạt động của IC ta nhận thấy trạng thái hoạt động của nó được chia làm hai nhóm riêng biệt, mỗi nhóm được điều khiển bởi một chân điều khiển của riêng nó

Do hai chân điều khiển có trạng thái logic khi cho phép là đảo nhau nên ở đây chỉ xét nguyên tắc hoạt động của một nhóm, cách hoạt động của nhóm còn lại cũng được giải thích tương tự

Xét nguyên tắc hoạt động của nhóm 1, nhóm này được điều khiển bởi chân 1G Chân điều khiển của nhóm này tác động ở mức logic thấp, nghĩa là dữ liệu chỉ được phép truyền qua khi nó đang ở mức logic thấp Khi chân điều khiển ở mức logic cao thì nó sẽ làm cho cả 4 ngõ ra của nhóm 1 ở trạng thái tổng trở cao, bất chấp trạng thái logic ở các ngõ vào

VIII

VIII IC 7404:IC 7404:IC 7404:

7404 là loại IC cổng thuộc họ TTL, bên trong nó gồm 6 cổng đảo

Khi số lượng cổng được sử dụng ít hơn 6 thì ở các cổng không sử dụng ta nên nối nó lên +VCC hay nối xuống mass qua một điện trở khoảng vài trăm Ω đến 1KΩ để các cổng không sử dụng này không gây nhiễu đến quá trình làm việc của các cổng khác

IC 7404 cần nguồn nuôi chuẩn 5V (± 10%)

IC 7404 có sơ đồ chân như sau:

IC 7404 có sơ đồ chân như sau:

SƠ ĐỒ CHÂN IC 7404

8

14 13 12 11 10 9

VCC

GND

7404

Để việc sử dụng IC được tốt hơn thì ta nên xem bảng các thông số của IC 7404

do nhà sản xuất cung cấp

KÝ HIỆU THẤP NHẤT ĐIỂN HÌNH CAO NHẤT ĐƠN VỊ ĐO

Giải thích các chữ viết tắt ở bảng trên

VCC: nguồn cung cấp cho IC

TA: giới hạn nhiệt độ của môi trường làm việc cho IC (IC còn hoạt động được khi nhiệt độ môi trường làm việc còn trong giới hạn cho phép, cụ thể là từ 0oC – 70oC)

IOH: dòng ngõ ra của IC khi ngõ ra ở mức logic cao Khi ngõ ra của IC ở mức logic cao thì có dòng điện từ IC đổ ra để cung cấp cho tải, dòng này có giá trị thấp

IOL: dòng ngõ ra của IC khi ngõ ra ở mức logic thấp Khi ngõ ra của IC ở mức logic thấp thì có dòng điện từ ngoài đổ vào IC (từ tải hoặc +VCC đến ngõ vào IC rồi xuống mass), dòng này có giá trị cao

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ EPROM CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ EPROM

I

I GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ CÁC IC NHỚ:GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ CÁC IC NHỚ:GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ CÁC IC NHỚ:

EPROM là một loại trong họ các IC nhớ Nó có thể lập trình được và xóa được rất nhiều lần Trước khi biết cách sử dụng EPROM thì ta cũng nên xem qua một chút về ý nghĩa của tên gọi cũng như quá trình phát triển của nó

Bộ nhớ bán dẫn được chế tạo đầu tiên có tên gọi là ROM (ROM: Read Only Memory có nghĩa là bộ nhớ chỉ đọc) Với ROM, ta chỉ có thể đọc dữ liệu ra chứ không thể viết dữ liệu mới vào nó bất cứ khi nào ta muốn ROM có cách truy xuất dữ liệu như sau:

ROM nhận mã số vào (các đường địa chỉ) và cho mã số ra tương ứng (dữ liệu cần truy xuất) khi được các ngõ vào điều khiển cho phép Do không thể ghi dữ kiện mới vào nên ROM chỉ được sản xuất hàng loạt ở số lượng lớn và ghi cùng một chương trình có độ phổ dụng cao (chương trình được sử dụng trong nhiều ứng dụng thực tế với số lượng lớn)

Để đáp ứng cho các nhu cầu riêng biệt hay các yêu cầu có độ phổ dụng không cao (sử dụng với số lượng ít), ROM thảo chương được đã được chế tạo (PROM: Programable ROM nghĩa là ROM có thể lập trình được) Tuy nhiên, với PROM thì người sử dụng chỉ ghi chương trình được có một lần, nếu ghi sai hay muốn đổi chương trình khác thì phải thay PROM mới Để khắc phục thiếu sót này, EPROM đã được chế tạo

EPROM (Erasable PROM: ROM có thể lập trình được và xóa được) EPROM có hai loại là UV-EPROM (Ultra Violet EPROM: EPROM xóa bằng tia cực tím) và E-EPROM (Electrically E-EPROM: E-EPROM xóa bằng xung điện) Do UV-E-EPROM được sử dụng rộng rãi hơn E-EPROM nên khi nói đến EPROM thì thường là nói đến UV-EPROM EPROM được xóa bằng cách rọi tia cực tím với bước sóng và cường độ thích hợp trong khoảng thời gian mà nhà sản xuất quy định vào cửa sổ xóa trên lưng EPROM Việc xóa E-EPROM được thực hiện bằng các xung điện nên sẽ dễ dàng, nhanh chóng và chính xác hơn khi xóa EPROM Tuy nhiên, để xóa được E-EPROM thì cần phải có các mạch xóa riêng biệt cho từng loại E-EPROM, và mạch xóa này phải

MÃ

MÃ SỐ

SỐ VÀO

MÃ SỐ RAMÃ SỐ RAMÃ SỐ RA

ROM

CÁC NGÕ VÀO CÁC NGÕ VÀO ĐIỀU KHIỂNĐIỀU KHIỂNĐIỀU KHIỂN

hoạt động tốt, nếu không sẽ làm cho E-EPROM hoạt động không bình thường (không như mạch xóa EPROM, có thể xóa được nhiều loại EPROM trong cùng một lúc và chỉ cần sử dụng cùng một mạch xóa và nếu mạch xóa có bị hỏng thì ta chỉ không xóa được EPROM chứ không ảnh hưởng gì tới sự hoạt động của nó sau này)

Thời gian gần đây có xuất hiện thêm loại IC nhớ mới: bộ nhớ Flash (có người gọi là Flash ROM) Nguyên lý hoạt động của bộ nhớ Flash cũng giống như E-EPROM, chỉ có điện thế xóa thấp hơn và tốc độ làm việc của nó nhanh hơn so với E-EPROM Bộ nhớ Flash này thường được sử dụng thay thế cho các ổ đĩa mềm và cứng trong các máy tính xách tay (Notebook) Bộ nhớ Flash có thể hoạt động gần mềm dẻo như RAM nhưng lại không bị mất dữ liệu khi bị mất điện

Các EPROM thường được ký hiệu bắt đầu bằng 27xxx, với x là các số chỉ dung lượng của EPROM và tính bằng Kbit Chẳng hạn như EPROM 2708 có dung lượng bộ nhớ là 8 Kbit (tương đương 1 Kbyte do EPROM 2708 có bus dữ liệu dài 8 bit), EPROM

2764 có dung lượng là 64 Kbit (8 Kbyte), EPROM 27256 có dung lượng là 256 Kbit (32 Kbyte)…

II

II CÁCH TRUY XUẤT DỮ LIỆU CỦA EPROM:CÁCH TRUY XUẤT DỮ LIỆU CỦA EPROM:CÁCH TRUY XUẤT DỮ LIỆU CỦA EPROM:

Các EPROM đều có cách truy xuất dữ liệu như sau:

Nguyên lý hoạt động của EPROM khi ở chế độ đọc dữ liệu như sau (giải thích dựa vào hình vẽ trên): địa chỉ đặt vào EPROM sẽ được giải mã thành các địa chỉ hàng và địa chỉ cột riêng biệt bên trong nó (do ma trận nhớ được tổ chức theo cách chọn trùng phùng) nhờ các mạch X DECODER và Y DECODER Dữ liệu ứng với địa chỉ này sẽ được đưa đến bộ đệm ngõ ra (OUTPUT BUFFER) và chỉ được phép xuất ra khi được sự cho phép của bộ điều khiển xuất dữ liệu (OUTPUT CONTROL) Do đó các chân OE, CE phải ở mức logic thấp (0V); các chân PGM, VPP phải ở mức logic cao (VCC) khi EPROM đang ở chế độ đọc dữ liệu

Tổ chức ma trận nhớ theo cách chọn trùng phùng: địa chỉ của một tế bào nhớ được quy định bởi địa chỉ hàng và địa chỉ cột, chỉ có những tế bào nhớ mà địa chỉ hàng

OUTPUT CONTROL

Y DECODER

X DECODER

OUTPUT BUFFER

Y GATING

MATRIX MEMORY

ADDRESS INPUTS

DATA OUTPUTS

OE\

CE\

PGM\

và địa chỉ cột đều ở mức logic cao thì mới được chọn để đưa dữ liệu ra ngoài Để hiểu rõ hơn về cách tổ chức ma trận nhớ theo cách chọn trùng phùng, ta hãy xem hình vẽ sau:

TỔ CHỨC MA TRẬN NHỚ THEO CÁCH CHỌN TRÙNG PHÙNG

Ta nhận thấy trong hình vẽ trên thì tế bào nhớ chỉ có một bit Khi muốn số lượng bit ở ngõ ra tăng lên thì số lượng bit trong một tế bào nhớ phải tăng lên theo, và lúc này số lượng đường bit cũng phải tăng lên tương ứng, kéo theo số cổng đệm ngõ ra cũng phải tăng lên theo

Chẳng hạn như EPROM 2764 có 8 bit ở ngõ ra thì tế bào nhớ của nó phải là 8 bit, 8 bit này được đưa đến 8 đường bit riêng biệt, mỗi đường bit cũng được nối đến một bộ đệm ngõ ra riêng biệt

III

III KHẢO SÁT VÀI EPROM THÔNG DỤNG:KHẢO SÁT VÀI EPROM THÔNG DỤNG:KHẢO SÁT VÀI EPROM THÔNG DỤNG:

1

1 EPROM 2732:EPROM 2732:EPROM 2732:

EPROM 2732 là một IC nhớ có dung lượng 4 Kbyte, gồm 12 đường địa chỉ, 24 chân Các chân được sắp xếp như sau:

GIẢI MÃ Y ( GIẢI MÃ CỘT )

1 TRONG N

GIẢI MÃ

X (GIẢI MÃ HÀNG)

1 TRONG

M

ĐỆM NGÕ

RA

Các đường từ Y (cột)

Các đường từ X (hàng)

Tế bào nhớ (1 bit)

Đường bit

Dữ liệu ra

SƠ ĐỒ CHÂN EPROM 2732 EPROM 2732 có bảng trạng thái hoạt động như sau:

EPROM 2732 có bảng trạng thái hoạt động như sau:

Pins MODE

CE (18)

OE/VPP

(20)

VCC

(24)

Outputs (9 ~11, 13 ~17)

Chức năng các chân:

Chức năng các chân:

VCC, GND: là hai chân cấp nguồn cho EPROM, VCC nối với +5V, GND nối mass (0V) Nguồn nuôi cho EPROM cần có độ ổn định cao Khi cấp nguồn thì phải luôn luôn đúng cực tính, không được phép sai

CE: chip enable, chân chọn IC Chỉ ở trạng thái chờ và cấm nạp trình thì chân này mới ở mức logic cao, các trạng thái còn lại thì nó phải ở mức logic thấp Khi CE được đưa lên mức logic cao thì các ngõ ra của EPROM sẽ ở trạng thái tổng trở cao, bất chấp trạng thái logic ở các ngõ vào còn lại

OE/VPP: chân này có hai chức năng là cho phép xuất dữ liệu và điều khiển nạp trình Khi EPROM đang đọc dữ liệu thì chân này phải ở mức logic thấp, còn khi nạp chương trình thì chân này phải ở mức logic cao (VPP, giá trị VPP này được nhà sản xuất quy định)

A0 ~ A11: các đường địa chỉ của EPROM, khi nạp chương trình hoặc truy xuất dữ liệu thì đều cần các đường địa chỉ này Khi áp địa chỉ ô nhớ cần truy xuất hoặc cần nạp chương trình vào thì các bộ giải mã hàng và giải mã cột bên trong EPROM sẽ chọn lấy

16

15 14 13

12

21

9 10

VCC

GND

D2

D1

A1

A2

A3

D3

A8

D0

D7

A7 A6

D6 D5

20 19 18 17

D4

A4

A5

3

2

23

A9 A11 A10

A0

OE/VPP

CE

tế bào nhớ ở đúng địa chỉ cần truy xuất hoặc nạp trình để từ đó dữ liệu được lấy ra (lúc truy xuất) hoặc nạp vào (khi nạp trình)

D0 ~ D7: các đường dữ liệu của EPROM Khi EPROM đang nạp trình thì nó có nhiệm vụ đưa dữ liệu vào bên trong EPROM, còn khi đang đọc thì nó lại lấy dữ liệu từ bên trong EPROM đưa ra ngoài Do khi ở trạng thái chờ thì các đường dữ liệu này sẽ ở trạng thái tổng trở cao nên ta có thể mắc song song các ngõ ra của nhiều EPROM lại với nhau được, điều này rất thiết thực với những ứng dụng cần nhiều bộ nhớ

2

2 EPROM 2764:EPROM 2764:EPROM 2764:

EPROM 2764 có dung lượng nhớ lớn gấp đôi EPROM 2732 (8 Kbyte), nó có tất cả là 28 chân Trong đó có 13 chân được dùng làm đường địa chỉ, 8 chân làm đường dữ liệu, các chân còn lại dùng cấp nguồn và điều khiển

EPROM 2764 có sơ đồ chân như sau:

EPROM 2764 có sơ đồ chân như sau:

SƠ ĐỒ CHÂN EPROM 2764 EPROM 2764 có bảng trạng th

EPROM 2764 có bảng trạng thái như sau:ái như sau:ái như sau:

Mode Pins CE

(20)

OE (22)

PGM (27)

VPP

(11)

VCC

(28)

Outputs (11~13, 15~19) Read

Standby Program Program Verify Program Inhibit

VIL

VIH

VIL

VIL

VIH

VIL

X

X

VIL

X

VIH

X

VIL

VIH

X

VCC

VCC

VPP

VPP

VPP

VCC

VCC

VCC

VCC

VCC

Dout

High Z

Din

Dout

High Z

Chức năng các chân của EPROM:

Chức năng các chân của EPROM:

VCC, GND: cấp nguồn cho EPROM, +5V cho VCC, GND nối mass

1

16

15

14

13

12

21

9 10

VCC

GND

D2

D1

A1

A2

A3

D3

A8

D0

D7

A7 A6

D6 D5

20 19 18 17

D4

A4

A5

PGM\

3

2

23

26

VPP

NC

A12

A9 A11 A10

A0

CE: chân chọn IC Cũng giống như EPROM 2732, chân này chỉ ở mức logic cao khi ở trạng thái chờ hoặc cấm nạp trình Khi EPROM ở các trạng thái còn lại thì chân này ở mức logic thấp

OE: chân cho phép xuất dữ liệu ra ngoài Khi ở trạng thái đọc hoặc kiểm chương trình (ở cả hai trạng thái này EPROM đều xuất dữ liệu) thì chân OE phải ở mức logic thấp Ở các trạng thái còn lại của EPROM thì mức logic của chân này không quan trọng (mức logic thấp hay cao đều không ảnh hưởng đến quá trình làm việc của EPROM) PGM: chân điều khiển việc nạp trình của EPROM Khi EPROM đang đọc dữ liệu thì PGM ở mức logic cao (VCC) Khi đang nạp chương trình thì PGM được hạ xuống mức thấp trong khoảng thời gian 50 ms Mỗi lần có xung này thì dữ liệu được đưa vào ô nhớ có địa chỉ tương ứng với địa chỉ đang đặt vào EPROM

VPP: ở trạng thái đọc (Read) hoặc chờ (Standby) thì VPP = VCC, khi ở trạng thái nạp chương trình (Program), kiểm chương trình (Program Verify) hoặc cấm nạp chương trình (Program Inhibit) thì VPP = VPP, giá trị VPP này tùy thuộc từng loại EPROM và được nhà sản xuất cung cấp

A0 ~ A12: các đường địa chỉ của EPROM Lúc nạp trình cũng như truy xuất dữ liệu đều cần địa chỉ cho EPROM Chính nhờ các đường địa chỉ này mà dữ liệu bên trong EPROM được tổ chức một cách có trật tự, giúp cho việc truy xuất dữ liệu này được thực hiện một cách dễ dàng

D0 ~ D7: các đường dữ liệu của EPROM, nhận dữ liệu đưa vào EPROM khi nạp chương trình và đưa dữ liệu ra khi EPROM ở trạng thái đọc

NC: No internal Conection, chân này được để trống (không nối với bất kỳ chân nào khác)

3

3 EPROM 27128:EPROM 27128:EPROM 27128:

EPROM 27128 có dung lượng nhớ là 16 Kbyte, số lượng chân cũng như cách bố trí các chân giống hệt như EPROM 2764, chỉ có chân NC của EPROM 2764 được thay bằng chân A13 (đường địa chỉ cuối cùng) của EPROM 27128

EPROM 27128 có sơ đồ chân như sau:

EPROM 27128 có sơ đồ chân như sau:

SƠ ĐỒ CHÂN EPROM 27128

16

15

14

13

12

21

9 10

VCC

GND

OE\

D2

D1

A1

A2

A3

D3

A8

D0

D7

A7 A6

D6 D5

20 19 18 17

D4

A4

A5

PGM\

3

2

23

26

VPP

CE\

A12

A9 A11 A10

A0

A13