Giáo trình hình thành hệ thống ứng dụng cấu tạo mạch tích hợp của vi mạch chuyển đổi đo lường p3 pps

IV.3.1 VI XỬ LÝ VÀ MẠCH CHỌN ĐỊA CHỈ: Linh kiện trung tâm của hệ thống là vi xử lý 8085A liện hệ với các linh kiện còn lại thông qua bus địa chỉ 16 bit và bus dữ liệu 8 bit, bên cạnh đó

Cấu hình của từ điều k`iển Set/Reset bit INTE khi 8255A hoạt động ở Mode 1 hoặc Mode 2 được trình bày ở hình vẽ

Cấu hình này còn cho phép Set/Reset từng bit của Port C từ điều khiển này khác với từ điều khiển cấu hình là bit D7 = 0

 Bit D0 dùng để Set/Reset bit INTE, khi D0 = 1 thì INTE = 1 (cho phép ngắt), khi D0 =0 thì INTE = 0 (không cho phép ngắt) 3 bit D1D2D3 dùng để chọn 1 bit của Port C, gán mức logic của bit D0 cho bit của Port đã chọn

Trong thực tế Port A và Port C thường được cấu hình với nhiều Mode khác nhau Ví dụ: nhóm A hoạt động ở Mode 2, nhóm B làm việc ở Mode 0

GIỚI THIỆU KIT PROFI – 5E:

IV.1 ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT:

Bộ nhớ -8Kbyte EPROM (chương trình hệ thống)

-2Kbyte CMOS RAM, mở rộng đến 22 Kbyte

Chế độ làm việc -Tự động, từng bước, đặt điểm dừng

Giao tiếp -Giao tiếp song song 8255

-6 cổng 8 bit

BIT SET/ RESET

1 = SET

0 = RESET

BIT SELECT

3 2 1 0

B0

1 0 1 0

B 1

1 1 0 0

B 2

0 0 0 0

BIT SET/ RESET FLAG

0 = ACTIVE

X X

X

Don’t Care

-Đầu cắm Centronic -Đầu cắm nối tiếp V-24 cho phép thay đổi tốc độ truyền bằng chuyển mạch DIL

-Giao tiếp Cassette

Nhập dữ liệu -16 phím nhập số Hex, 9 phím chức năng, 1 nút Reset

Nguồn nuôi -+5v, dòng 0,68A

Phần mềm -Chọn chức năng bằng phím F, các chức năng có thể

chọn:

+Dịch chuyển vùng nhớ trùng lập +Lắp đầy vùng nhớ bằng hằng số

+Chèn, xóa ô nhớ, HEX DUMP, dịch ngược Assembler +Xuất dữ liệu dạng ASCII

+Nhập dữ liệu dạng ASCII

Thiết bị phụ -Thiết bị nhập xuất IO 8/5

-Nguồn nuôi NG85

IV.2 SƠ ĐỒ KHỐI:

IV.3 MÔ TẢ:

Sơ đồ khối cấu tạo máy tính PROFI-5E được chia làm 4 khối chính: A: Vi xử lý và mạch chọn địa chỉ

B: Bộ nhớ

C: Khối xuất nhập với đầu nối

D: Bàn phím và Led hiển thị

IV.3.1 VI XỬ LÝ VÀ MẠCH CHỌN ĐỊA CHỈ:

Linh kiện trung tâm của hệ thống là vi xử lý 8085A liện hệ với các linh kiện còn lại thông qua bus địa chỉ 16 bit và bus dữ liệu 8 bit, bên cạnh đó còn có các đường tín hiệu điều khiển, các đường quan trọng nhất được trình bày trong sơ đồ khối

VD: tín hiệu WR\, RD\ và cả IO\M , trạng thái của tín hiệu này cho biết địa chỉ hiện hành của bộ fhớ hay cổng I/O, với 16 bit địa chỉ vi xử lý có thể truy xuất

216 = 65.536 địa chỉ khác nhau

Địa chỉ của bộ nhớ hay các cổng I/O được giải mã bằng vi mạch số lập trình (PAL) với 8 ngõ ra điều khiển các chân chọn mạch CS\ của bộ nhớ hoặc cổng tương ứng Linh kiện được chọn sẽ nhận tín hiệu điều khiển trên các bus điều khiển WR\ và RD\ tùy theo yêu cầu ghi (WR\ = 0) hoặc đọc (RD\ = 0)dữ liệu giữa CPU với linh kiện đã được chọn này và dữ liệu sẽ được truyền trên bus dữ liệu 8 bit

IV.3.2 BỘ NHỚ:

Bộ nhớ được chia thành 2 khối:

Khối thứ nhất là ROM bao gồm 1 hoặc 2 EPROM 2764 dung lượng 8 Kbyte, chương trình hệ thống được chứa trong EPROM 1, ngoài ra còn có các chương trình phụ có nhiệm vụ tìm lỗi, phục vụ cho các yêu cầu lập trình ứng dụng

Khối thứ 2 là ROM gồm 3 vi mạch nhớ 2116 dung lượng 2K byte tổng cộng là 6K byte

IV.3.3 GIAO TIẾP I/O:

Máy tính Profi – 5E sử dụng 3 vi mạch giao tiếp song song 8255 mỗi vi mạch có 3 cổng I/O 8 bit Một vi mạch trong số này (Port 3) làm nhiệm vụ điều khiển hệ thống như: bàn phím, DIL Switch…, hai vi mạch còn lại là Port 1 và Port 2 giao tiếp với bên ngoài thông qua 6 cổng 8 bit và được dẫn ra ngoài đầu cắm 64 chân

Khi nối 1 máy in với ngỏ ra Centronic vào máy tính Profit – 5E thì phải kết nối với cổng B và C của Port 2, phần mềm điều khiển tương ứng có sẵn trong chương trình hệ thống Ngoài ra, còn có thể đưa các thiết bị ngoại vi khác vào đầu cắm chuẩn V24

Chương trình ứng dụng có thể lưu trữ trên băng Audio Cassette tại đầu cắm giao tiếp với Cassette Để tận dụng khả năng của hệ thống, toàn bộ các bus của hệ thống ( địa chỉ, dữ liệu, điều khiển) được đưa ra đầu ra giao tiếp SMP bus theo chuẩn SMP của Siemen trong các hệ vi xử lý 8080/8085

IV.3.4 BÀN PHÍM VÀ HIỂN THỊ:

Lệnh điều khiển và dữ liệu được nhập từ bàn phím với 9 phím chức năng (màu cam) và 16 phím số thập lục phân (màu đen), các chế độ hoạt động cơ bản của máy được chọn bằng chuyển mạch 8 vị trí (DIL Switch) trạng thái các phím chuyển mạch được nhập vào Port 3

Bộ phận hiển thị của máy là 8 đèn Led 7 đoạn Tuy nhiên, các đèn này có thể được điều khiển riêng rẽ tùy theo nhu cầu của người sử dụng

Thông thường các đèn được điều khiển bởi 1 vi mạch chuyên dùng kết hợp với phần mềm điều khiển có trong chương trình hệ thống, vị trí các đèn được tiêu chuẩn hóa giống như một ô nhớ

IV.4 CÁCH SỬ DỤNG:

Máy tính Profi – 5E cần một nguồn nuôi ổn định tại + 5V, dòng điện tiêu thụ toàn mạch vào khoảng 650mA, nhưng để đảm bảo nên dùng nguồn 5V/ 750mA hay 5V/1A

Điện áp nguồn nuôi cho máy được đưa vào đầu kẹp 2 chấu S1, máy sẽ sẳn sàng làm việc ngay khi vừa mở điện, lúc này 4 đèn led 7 đoạn phía trái sẽ hiển thị số 0

I 11

1

20 21

40

I 12

1

20 21

40

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

KHÁI NIỆM:

Phần cứng của một thiết bị bao gồm các linh kiện, phần tử cấu tạo nên thiết bị đó Tùy thuộc vào chức năng, độ phức tạp mà thiết bị đó có cấu tạo đơn giản hay phức tạp Với card giao tiếp chỉ nạp được một loại EPROM 2764, cho nên cấu tạo mạch không quá khó

Sau đây là sơ đồ khối của card giao tiếp mà đề tài thiết kế:

Sơ đồ khối card ghi đọc EPROM Trong đó:

Port A: dùng để gởi địa chỉ byte thấp và dữ liệu cần truy xuất

Port B: dùng để gởi địa chỉ byte cao

Port C: dùng để điều chỉnh quá trình hoạt động của mạch

 74373: dùng để chốt địa chỉ bit thấp để việc truy xuất dữ liệu không bị ảnh hưởng

NGUỒN CUNG CẤP:

II.1 NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ:

Việc EPROM 2764 có thể lập trình với hai nguồn áp +12,5v hay +21v tùy theo loại Cho nên khi thiết kế nguồn phải có hai loại nguồn này với sự chuyển mạch bằng cơ khí Ta làm theo cách này vì khi mua EPROM đã biết được điện áp cần nạp ghi trên lưng EPROM

74373

A0÷A7

EPROM

2764

O0÷O7

A8÷A12

Port A

8255

Port B

Port C

Điều khiển Địa chỉ cao Dữ liệu+dchỉ thấp

Ngoài ra ta còn phải thiết kế thêm bộ nguồn chính +5v cung cấp cho toàn kit Profi – SE và các linh kiện sử dụng nguồn này ở card ghi đọc EPROM

II.2 THIẾT KẾ:

II.2.1.Nguồn +5V:

Đây là nguồn chính cung cấp cho toàn kit và card ghi đọc EPROM cho nên dòng tiêu thụ rất lớn Riêng kit Profi – SE đã tiêu thụ hết 0,68 A Cho nên chọn dòng toàn hệ thống là 1A để đảm bảo tránh hiện tượng quá dòng

Từ đó ta chọn biến áp có dòng là 1A, điện áp ngõ ra 12V Vì nguồn nuôi mạch cần có độ chính xác khá cao, cho nên ta chọn IC 7805 làm ổn áp cho mạch

IC này có các đặc tính sau:

Dòng ra cực đại: 1A

Điện áp ra (ổn áp): +5V  5%

Điện áp vào: Vv: 8÷14V

Vùng điện áp làm việc an toàn: VSA = V = 3÷9V

Trong IC có hệ thống bảo vệ khi quá dòng

Sơ đồ chân của IC 7805:

Sơ đồ nguyên lý nguồn +5v như sau:

Trong đó:

C: là tụ lọc nguồn có giá trị từ 470 ÷ 4700F

C1, C2: là các tụ lọc nhiễu ngõ vào và ngõ ra Theo tính toán của nhà thiết kế

C1 = 0,33 F, C2= 0,1 F

II.2.2 BỘ NGUỒN +12,5V:

Nếu dùng IC ổn áp 7812 thì ngõ ra của ổn ápchỉ +12v Để có nguồn +12,5v ta dùng mạch điều chỉnh điện áp dùng LM 317 như sơ đồ bộ nguồn +21V dưới đây:

7805

V

II.2.3 Nguồn +21V dùng LM 317:

Bộ nguồn dùng LM 317 có những ưu điểm sau:

Điện áp ngõ ra có thể điều chỉnh trong phạm vi rộng ( 1,2 ÷37v)

Dòng điều khiển rất bé

Điện áp vào lớn ( Vv = 32v)

Sơ đồ nguyên lý nguồn dùng LM 317:

Trong đó:

C1 = 1 F

C2 = 1 F

Cref = 10 F

R1 = 220 

Là các giá trị do nhà sản xuất cung cấp

Diode có chức năng bảo vệ

R2 dùng điều chỉnh mức điện áp ngõ ra điện áp này được tính dựa vào công thức sau:

2 1

2

R

R















Vì dòng Iadj có giá trị rất bé nên có thể bỏ qua

















220 1 25 ,

0

R

Từ đó ta có:

220 1 25 , 1

0













R

Muốn V0 có giá trị 5 ÷25V thì ta phải chọn R2 làm biến trở

+ Khi V0 = 5V thì 1 220 660

25 , 1

5















+ Khi V0 = 25V thì 1 220 4180

25 , 1

25















Vậy ta chọn R2 là biến trở 5 (K)

CARD GHI ĐỌC EPROM:

III.1 GIỚI THIỆU:

Với yêu cầu của đề tài là chỉ ghi đọc được loại EPROM 2764 cho nên card giao tiếp đã đơn giản đi rất nhiều

Để card giao tiếp dễ sử dụng, phần thiết kế chỉ dùng 1 cổng vi mạch giao tiếp I/O 8255 A trong số 2 cổng vi mạch giao tiếp bên ngoài

Phần thiết kế chọn linh kiện là I11 với địa chỉ các port như sau:

Linh kiện Port A Port B Port C Từ điều khiển

Địa chỉ đầu (8 bit) được dùng ở lệnh In, Out Địa chỉ trong ngoặc (16 bit) phải được dùng trong trường hợp Port được định địa chỉ như những ô nhớ

III.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG:

III.2.1 Đối với chế độ ghi:

Từ điều khiển có nội dung 80H để tất cả các port A, port B, port C đều xuất dữ liệu

Gởi dữ liệu điều khiển ra port C có nội dung là 06H để cho 74373 ở trạng thái hoạt động

Gởi địa chỉ thấp ra port A Lúc này địa chỉ tới được các đường địa chỉ của EPROM, có mặt ở đường dữ liệu nhưng địa chỉ này không nạp được vào EPROM vì nó đang ở trạng thái Standby

Gởi địa chỉ cao ra port B

Gởi dữ liệu ra port A

Để gởi địa chỉ này không ảnh hưởng đến đường địa chỉ thấp, ta phải điều khiển Port C để 74273 ở trạng thái tổng trở cao (chốt) bằng cách điều khiển port C để chân Oc của 74373 ở mức cao

Do đó để gởi dữ liệu ra port A phải qua hai bước sau:

Gởi dữ liệu điều khiển ra port C có nội dung 05H để chốt 74373

Gởi dữ liệu ra port A

Gởi xung lập trình có độ rộng 50ms từ port C

Để tiến hành ghi những dữ liệu tiếp theo thì quy trình hoạt động cũng như trên sau khi ta tăng địa chỉ lên 1

III.2.2 Đối với chế độ đọc:

Để đọc được EPROM ta phải khởi tạo 8255 hai lần Quy trình đọc EPROM được trình bày cơ bản như sau:

Từ điều khiển có nội dung là 80H để cho port A, port B, port C đều xuất

Gởi dữ liệu điều khiển ra port C có dung là 6H để cho 74373 ở trạng thái hoạt động

Gởi địa chỉ thấp ra port A

Gởi dữ liệu điều khiển ra port C có nội dung là 05H để cho 74373 ở trạng thái tổng trở cao

Từ điều khiển có nội dung là 90H để cho port A nhập , port B, port C xuất Gởi địa chỉ cao ra port B

Gởi dữ liệu ra port C có nội dung là 15 để cho EPROM ở trạng thái đọc Lúc này dữ liệu được đưa vào port A

Để tiến hành đọc các dữ liệu tiếp theo ta chỉ việc tăng địa chỉ lên 1 và thực hiện lại các bước như trên

III.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ:

Card ghi đọc EPROM chỉ hoạt động với một loại EPROM phổ biến 2764 cho nên nó đơn giản, chỉ gồm1 EPROM và 1 IC chốt 74373

IC chốt 74373 có nhiệm vụ chốt địa chỉ thấp để sau đó khi gởi dữ liệu cùng port A thì dữ liệu không ảnh hưởng đến địa chỉ này

Trong sơ đồ còn có 2 transistor làm việc ở chế độ bảo hòa với chức năng là chuyển mạch tự động để điều khiển chân điện áp lập trình Vpp

Khi ở chế độ lập trình thì chân Vpp có điện áp là Vpp

Khi ở chế độ chờ hoặc đọc thì chân Vpp có điện áp là Vcc

Sau đây là sơ đồ nguyên lý của card ghi đọc EPROM 2764

Sơ đồ nguyên lý mạch ghi đọc EPROM