Thiết kế board giao tiếp - Chương 3 docx

3.1 Parallel - LED n Tính toán mạch điều khiển LEDs: n LED sáng tĩnh – sáng liên tục – Static Mode: LED chế độ quét, Scan Mode: n Mạch điện tử sẽ điều khiển sáng 1 nhóm phần tử trong toà

Trang 1

Chương 3: Digital Interface

Trang 2

3.1 Parallel - principle

n D Flip – Flop (HC373, 374)

n Là một dãy những phần tử cơ bản của dãy

n D – data, lưu trữ một bit số liệu

n 4/6/8 D flip-flop => tạo ra 4/6/8 bits register, nhiều

register đóng trong một chip là SRAM

n Data bit: 1 hoặc 0

n Clock, thường là sườn lên, ghi nhận giá trị của data và lưu

lại cho tới khi có bít số liệu khác ghi đè lên

n [Có th có] clear – xóa; Preset – đặt trước

n Có 2 lo.i: Transparent (HC373) và

Master-n Slave (HC374)

Trang 3

3.1 Parallel – principle

D Flip – Flop

n Write pin: bit 0 or 1, clock = ↑

n Write bit 0: D flip-flop => Q = 0; /Q = 1 => gate = 1 =>

R(ds) MOSFET = ON => pin = 0

n Write bit 1 D flip-flop => Q = 1; /Q = 0 => gate = 0 =>

R(ds) MOSFET = OFF => pin = 1

n Read pin: (Input line– out “1” firstly)

ReadPin = 0 (!) => open 3 state lower buffer => 1/0 from pin

=> data bus (i)

n ReadLatch (Reading bit out previously):

ReadLatch = 0 (!) => open 3 state higher buffer => 1/0 from

pin => data bus (i)

OE 1 CLK 11

Q0 2Q1 5Q2 6Q3 9Q4 12Q5 15Q6 16Q7 19

74LS02

2 3

Trang 5

n Output Port

n Ghép nối PPI 8255 với PC qua ISA bus

n Addr: 300h-303h, Mode 0 all, PA & PC In, PB Out

Trang 6

n Cổng có tín hiệu bắt tay/trạng thái

n Gủi một packet ra ngoại vi, cần đồng bộ giữa hai phía

n Peripheral chỉ đọc bộ đệm cổng khi có số liệu

Trang 8

3.1 Parallel - LED

n Package and Applications:

n Single point, status of devices

n 7 segment/ 16 segment, Arabian digit, char

n Matrix 8x8 / 16 x 16, character box, graphics modules

n Ðộ sáng: Indoor, Outdoor (super light) and

semioutdoor Độ sáng phụ thuộc vào từng loại pha

tạp, từ150mcd (normal) đến 7000mcd (super light)

n Đặc tính LED: là diode phân cực thuận, tùy pha

tạp =>cho nhiều màu khác nhau và điện áp thuận

tư: 1.5V 2.1V và 3.2 3.5V.

n TriColor: Red – Green – Blue => PWM driving

=> Fullcolor 16,7M colors (3 byte)

3.1 Parallel - LED

Trang 9

3.1 Parallel - LED

n Tính toán mạch điều khiển LEDs:

n LED sáng tĩnh – sáng liên tục – Static Mode:

LED chế độ quét, Scan Mode:

n Mạch điện tử sẽ điều khiển sáng 1 nhóm phần tử

trong toàn bộ bảng ở một khoảng thời gian (ms),

rồi điều khiển nhóm phần tử tiếp theo …cho đến

hết vòng Với điều kiện phải thực hiện 50=>120

frames/second

n Tùy thuộc độ sáng và môi trường (in/outdoor) =>

thiết kế độ rỗng (duty cycle) của từng phần tử

Thường được chon là 1, ½, ¼, 1/8 và 1/16

Trang 10

yêu cầu và dùng LED outdoor

n Độ an toàn, tuổi thọ LED, giá trị giới hạn của IF , đến

mức nào đó – nói chung LED sẽ không sáng thêm khi

n khi outport=0 => LED

n Môtl số outport cho phép

drive trực tiếp,

sink/sourse upto 40mA

R

Trang 11

3.1 Parallel - LED

Kết nối LED

3.1 Parallel – LED (7 seg)

LED 7 đoạn, màu, kích thước, CA/CC?

Trang 12

3.1 Parallel - LED (7 seg)

n Kết nối

n Điều khiển LED

Trang 13

n Có 4 LED (32 pins)

n Điều khiển chế độ quét – chỉ 01 LED sáng trong

một thời điểm => giảm thiểu phần cứng, tăng tính

mềm dẻo của hiển thị - dùng phần mềm điều

khiển, không dùng Ics BCD/7 seg

n Muốn sáng (0, 1, … 9) => gửi mã 7 thanh qua các

anodes

n Muốn sáng LED nào, điều khiển ON Anode LED đó

trong một thời gian t và là duy nhất

n Tính t: theo số LED và 50÷100 fps

3.1 Parallel – LED (Matrix)

Trang 14

Trang 15

Trang 16

#define LED_SCK PORTD.5

#define LED_RCK PORTD.6

#define LED_data PORTD.7

Trang 17

n 2 line x 16 character box

n 4 line x 20 character box

n Graphics (64 x 128) hoÆc (128 x 256) dot graphics –

font down loadable, color (16/4096/64K/16,7M)

n ASCII, 128 characters/ set, 8 user fonts or APA:

All Points Addressable - graphics

n Back light: Công suất tiêu thụ nhỏ

n Dùng cho các hệ nhỏ, mang xách, máy đo,…

(Embedded Systems)

3.1 Parallel – LED (LCD)

Trang 18

3.1 Parallel – LED (LCD)

Read/Write LCD information

n 4 line x 20 column LCD => 80 char boxes

n Write Addr Reg first (RS=0)

n Write Data Reg after (RS=1)

n MSB = 1 Address > 7Fh => control registers

n Ví dụ một chu kỳ đọc/ghi LCD panel – 8 bit bus:

Trang 19

3.1 Parallel – Encoder

n Dùng để ghép nối, đo lường dịch chuyển cơ học: chiều

dài, vận tốc, (cđ thẳng và quay), gia tốc, định vị, robot

n Công nghệ vật liệu từ - nam châm vĩnh cửu hoặc quang –

hồng ngoại/laser

n Độ phân ly cao: upto 224, chịu shock,

n Tốc độ upto 10k rpm, mômen cảm downto 10-3Nm

n Output: các xung lệch nhau 900 (incremental), n bits

(absolute)

n Tín hiệu ra TTL hoặc vi sai (truyền đi xa)

n Manufacturers: Tamagawa Seiki, Hewlett-Packard,

Epson

Trang 20

3.1 Parallel – Encoder

3.2 Serial in/out - Principle

n Thông tin trong Hệ VXL/Máy tính: byte, word (//)

n Khi truyền đi “xa” : serialize - byte => bit stream => lên

đường truyền=> bit stream => byte (deserialize): giảm

thiết bị thu phát và đường truyền

n => Giảm chi chi phí, kích thước vs tốc độ chậm

Trans-Trans Line

Trang 21

Serial ports:

n Nhiệm vụ/ chức năng

n Vào ra nối tiếp: biến đổi byte => dòng bit [thêm start/

stop/ parity] gửi lên đường truyền; dòng bit => byte, loại

các bit không mang tin, kiểm tra lỗi thu

n Ghép nối với hệ trung tâm: các bus/tín hiệu addr, data,

control bằng các phương pháp polling, Interrupt hoặc

DMA (ít)

n Ghép nối với đường truyền [via modem]: TxD, RxD

n Ghép nối modem: qua các tín hiệu bắt tay /RTS, /CTS,

/DSR, /DTR, /CD, /RI (low active signals)

n Ví dụ: UART 8250, 16450, 16550A (Intel, NS ), ACIA

6850 Motorola, USART 8251 - Intel…

Modem:

n Là thiết bị biến đổi bit (0/1) thành tín hiệu vật

lý,phù hợp với môi trường truyền xa (Điều chế

-Modulation) và ngược lại (giải điều

chế-Demoulation)

n Ví dụ: Converter/ driver:

n Maxim 232/ ICL 232 (232 modem): TTL <=> EIA

232, Single end, so với Gnd:

n -3V -15 V <=> '1'

n +3V +15 V <=> '0‘

n Đơn giản, 100feet @ 9600 bps, dễ bị nhiễu

n Thường dùng để ghép nối các thiết bị thông minh, gần:

máy thí nghiệm, máy đo lường, Switching system,

PLC, …

Trang 22

n Max 485/ SN 75 116 TI (485/422 modem): Vi

sai - Differential, so điện áp giữa 2 dây tín hiệu

với nhau Mỗi tín hiệu gồm 2 dây a và b –

n Thường dùng trong công nghiệp

n Current Sourcer – Nguồn dòng điện: 0 và 20 mA

Trang 23

n ASK: Amplitude Shift Keying

n FSK: Frequency Shift Keying

n PSK: Phase Shift Keying

n Truyền tin đồng bộ và không đồng bộ

n Thông tin thường được đóng gói thành các gói tin

- package => packets

n Đồng bộ:

n Trong 1 packet: byte - byte, bit - bit, không có dấu hiệu

phân cách

n Tốc độ truyền do sender: clock (cùng với data) hoặc

xuất hiện lần đầu tại đầu gói tin (sync character)

n Tốc độ cao, khó, tỉ lệ bit không mang tin nhỏ, truyền

gần LAN

Trang 24

n Truyền tin không đồng bộ: Asynchronous Comm.

n Mỗi ký tự/byte đều có 1 sườn/xung đồng bộ (start)

n Clock của phía thu và phát có thể lệch nhau khoảng:

3-6%

n Ví dụ: 10 bit format 8, n, 1; T: time of frame; t: time of

bit, ΔT: thời gian lệch giữa Tphátvà Tthu

n Δ T < 1/2 t (5%)

n Có khoảng trống gữa 2 byte/ký tự

n data, 1 PE, 2 stop

n Tỷ lệ các bit không mang tin lớn (start, stop,

parity,…), lên đến 33% (ví dụ: : format 1 start, 8 data,

1PE, 2 stop)

n Đơn giản, dễ lập trinh, dễ ghép nối

n Đặc biệt được chấp nhận rộng rãi: Thiết bị ngoại vi

thông minh, đo lường điều khiển, modem,…

Trang 25

Trang 26

Bài tập

1 Thiết kế mạch điều khiển 6 x LED 7 đoạn

2 Thiết kế mạch điều khiển 4 LED ma trận 8x8

3 Đo khoảng dịch chuyển, vận tốc (encoder)

Định dạng
Số trang	26
Dung lượng	1,13 MB