đồ án môn học thiết kế và thi công mạch quang báo dùng eprom

tất cả các đường dẫn tín hiệu vừa được giới thiệu cho phép trao đổi qua các địa chỉ bộ nhớ của máy tính PC.. IC chỉ được phép hoạt động bình thường khi cả 3 chân này đều ở mức logic ch

Ngày nay, trước khi bước vào một hiệu sách, bạn có thể biết được hiệu

sách đó bán các loại sách gì, có loại sách mà mình cần mua không… nhờ vào bảng

đèn quang báo rất bắt mắt đặt trước cửa hiệu Hoặc khi vào sân bay bạn biết

được giờ giấc các chuyến bay, các thông báo ngắn của phi trường, … cũng nhờ vào

quang báo Đôi khi đi ngoài đường ở thành phố lúc về đêm, bạn sẽ thấy được các

bảng quang báo lớn hơn với các hình ảnh cử động được như li Coca Cola đang sủi

bọt, các logo sản phẩm xuất hiện dần dần theo nhiều kiểu (tràn từ dưới lên, từ

trên xuống, lan dần từ trái qua phải, từ phải qua trái, …)

Như vậy quang báo ngày nay đã được đưa vào sử dụng ở rất nhiều lĩnh vực

khác nhau như: giới thiệu sản phẩm, thông báo tin tức (thay cho các bản tin bằng

giấy)… Với ứng dụng rộng rãi như vậy, ta hãy thử tìm hiểu xem một mạch quang

báo gồm những gì, nguyên lý hoạt động của nó ra sao,… qua đề tài “Thiết kế và

thi công mạch quang báo dùng EPROM”

Như đã giới thiệu ở trên, quang báo có thể hiển thị được các hình ảnh cử

động chứ không gói gọn trong việc hiển thị các chữ Tuy nhiên, do điều kiện có

hạn nên đề tài chỉ giới hạn ở việc hiển thị các chữ chạy, chớp tắt với màu của chữ

được thay đổi theo ý của người viết chương trình

LÝ THUYẾT PHẦN CỨNG

GIAO TIẾP CỔNG GHÉP NỐI VỚI MÁY IN:

vài nét cơ bản về cổng ghép nối với máy in:

cổng nối với máy in hay thường gọi là giao diện Centronics việc nối máy in với

máy tính được thực hiện qua ổ cắm 25 chân ở phía sau máy tính, nhưng đây không

chỉ là chỗ nối với máy in mà khi sử dụng máy tính vào mục đích đo lường và điều

khiển thì việc ghép nối cũng được thực hiện qua ổ cắm này qua cổng này dữ liệu

được truyền đi song song, nên đôi khi còn được gọi là cổng ghép nối song song và

tốc độ truyền dữ liệu cũng đạt đến mức đáng kể tất cả các đưòng dẫn cuas3 cổng

này đều tương thích TTL, nghĩa là chúng đều cung cấp mức mức điện áp giữa 0v

và 5v do đó ta cần phải lưu ý là các đường dẫn lối vào cổng này không được đạt

các mức điện áp quá lớn sự xắp xếp các chân ra ở công in với tất cả các đường

dẫn được mô tả trên hình

ta thấy rõ là bên cạnh 8 bits dữ liệu còn có những đường dẫn tín hiệu khác, tổng

cộng người sử dụng có thể trao đổi một cách riêng biệt với 17 đường dẫn, bao

gồm 12 đường dẫn ra và 5 đường dẫn vào bởi vì 8 đường dẫn dữ liệu D0-D7 khong

phải là đường dẫn 2 chiều trong tất cả máy tính, nên sau đây ta sẽ thấy là D0-D7

chỉ có thể sử dụng như là nối ra các nối ra khác nữa là STROBE,

AUTOFEED(AF), INIT và SELECTIN (SLCTIN)

13 SLCT Lối vào Select(lựa chọn)

BÀNG CHỨC NĂNG CHÂN Ở CỔNG MÁY IN CỦA MÁY TÍNH PC

cổng máy in cũng có những đường dẫn lối vào là PAPER EMPTY (PE),

ACKNOWLEDGE(ACK), SELECT (SLCT) và ERROR, nhờ vậy mà sự bắt chéo

(tay) giữa máy tính và máy in được thực hiện Tổng cộng máy tính PC có 5 lối vào

hướng tối máy in

Trao đổi với các đường dẫn tín hiệu :

Datenregister (Basicaddress)

Statusregister (Basicaddress+1)

Controlregister (Basicaddress+2)

THANH GHI Ở CỔNG MÁY IN CỦA MÁY TÍNH PC

tất cả các đường dẫn tín hiệu vừa được giới thiệu cho phép trao đổi qua các địa

chỉ bộ nhớ của máy tính PC 17 đường dẫn của cổng máy in sắp sếp thành 3 thanh

ghi: ghi dữ liệu, ghi trạng thái và ghi điều khiển

địa chỉ đầu tiên đạt đến của cổng máy in được xem như là địa chỉ cơ bản của cổng

máy in, được sắp xếp như sau:

LPT1 (Cổng máy in thứ nhất) ⇒ Địa chỉ cơ bản378 (Hex)-37F

Hoặc là 3BC (Hex) ở máy tính Laptop LPT2 (cổng máy in thứ 2) ⇒ Địa chỉ cơ bản = 278 (Hex)

địa chỉ cơ bản dồng nhất với thanh ghi dữ liệu thanh ghi trạng thái được đạt tới

địa chỉ cơ bản +1 ở đây cần mức logic của BUSY ở chân 11 được sắp xếp ngược

với thanh ghi trạng thái thanh ghi điều khiển với 4 đường dẫn nối ra của nó được

đặt duới địa chỉ 2, địa chỉ cơ bản +2 Ở đây lại cần chú ý tới sự đảo ngược của các

tín hiệu STROBE, AUTOFEED và SLCTIN

Các địa chỉ cơ bản cổng máy in của máy tính PC được đặt ở những địa chỉ bộ nhớ

xác định và có thể đọc ra bằng chương trình dưới đây địa chỉ cơ bản của LPT1

đùng như giá trị 16 bit trong các địa chỉ 408 (hex) và 409 (hex) Cả hai địa chỉ tiếp

sau: 40A (hex0 và 40B (hex) chứa đựng địa chỉ cơ bản của LPT2

ƯU VÀ KHUYẾT ĐIỂM:

đối với phương pháp dủng cổng nối tiếp; ưu điểm là có đường truyến ít, và do đó

truyền đi xa được còn khuyết điểm là phải thiết kế một KIT xử lý gắn trực tiếp

vào SLOT trên máy tính để kiểm soát START và STOP bit

Đối với phương pháp dùng cổng song song: ưu điểm là đường truyền tốc độ nhanh

do dữ liệu truyền song song, tương thích TTL, dễ sử dụng.Khuết điểm là tốn cáp,

và không truyền đi xa được

từ những ưu và khuyềt điểm của từng phương pháp em nhận thấy phương pháp

cổng song song của máy tính điều khiển mạch quang báo là tối ưu nhất vì sự linh

động của máy tính, tốc độ truyền nhanh, khoảng cách đìều khiển không xa lắm

MÔ TẢ DAO DIỆN SONG SONG:

Đặc điểm:

Tốc độ truyền dữ liệu tối đa: 1000cps

Tín hiệu đồng bộ: xung STROBE bên ngoài

Tín hiệu bắt tay: Tín hiệu-ACKNLG or BUSY

Mức logic: Tín hiệu vào và ra đều tương thích với TTL

Sơ đồ thời gian giao diện song song:

ACKNLG

DATA

STORBE

0,5Ms minimum

II 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 +V CC 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:

SƠ ĐỒ CHÂN IC 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

V CC : nguồn cung cấp cho IC

8

14 13 12 11 10 9

V CC

GND 7404

T A : 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

0 o C – 70 o C)

I OH : 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

I OL : 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 +V CC đến ngõ vào

IC rồi xuống mass), dòng này có giá trị cao

b.IC74LS374 : IC này chứa 8 D-FF và xung CK được đưa vào đồng thời các

FF

Bảng sự thật của IC74LS374 :

74LS374

18 D7 17D6 14D5 13 D4

8 D3

7 D2

4D1

3 D0

19 Q716 Q6 15 Q5 12 Q4 9 Q3 6 Q2 5 Q1 2 Q0

1 OE CP11

: biểu thị cạnh lên của tín hiệu chốt dữ liệu

X: là trạng thái không cần quan tâm

Z: là trạng thái trở kháng cao

• KẾT LUẬN: từ những đặc điểm của IC74374 nên rất thích hợp để làm chốt dữ

liệu từ cổng máy in đưa vào

I IC 74138: IC 74LS245:

IC này có 8 phát thu Bus ra 3 trạng thái

IC này là phát thu Bus 2 chiều không đảo thuộc qui mô tích hợp MSI Mạch có

Transistor PNP ở ngõ vào để giảm tải đối với diện một chiều cho các đường Bus,

và có tốc độ trễ ở các ngõ vào để tăng lề nhiễu Tác động ở ngõ ra cho phép G và

ngõ điều khiển chiều truyền dữ liệu DIR (Direction control) dược tóm lược ở

bảng

Output control (OC)

Enable (G)

Cho phép

G khiển Điều

Chiều DIR

Hoạt động

0

0

1

0

1

x

Đưa dữ liệu từ B đến

A Đưa dữ liệu từ A đến

B

Ly cách

* KẾT LUẬN: từ đặc điểm của IC này ta có thể dùng chuyển BUS dữ liệu từ 7 bit

thành 14 bit bằng các đường ra IC này

IC74LS08:

IC này là một phần của họ TTL đang được sử dụng rộng rãi Với tất cả các đơn vị

TTL đều sử dụng nguồn cung cấp là 5V mà thế dương được nối vào chân 14 thế

âm nối vào chân 7 Các công tắc A và B được nối vào chân 1 và 2 Nếu đầu ra

chân 3 ở thế cao +5V dòng chảy qua LED LED phát sáng chỉ rằng một trạng thái

H hay là một con nhị phân có ở đầu ra ở cổng V

* Giới thiệu IC 74138:

IC 74138 là loại IC dùng giải mã/giải đa hợp (Decoder/Demultiplexer) làm

việc được với tần số cao, nó đặc biệt thích hợp khi dùng làm bộ giải mã địa chỉ tác

động vào chân chọn IC (Chip Select) của các IC nhớ lưỡng cực

IC 74138 có sơ đồ chân như sau:

SƠ ĐỒ CHÂN IC 74138

Chức năng các chân của IC 74138:

V CC , GND: dùng cấp nguồn cho IC hoạt động V CC được nối đến cực dương

của nguồn (+5V do là IC họ TTL), GND được nối đến cực âm của nguồn (0V)

A 0 , A 1 , A 2 : các ngõ vào chọn trạng thái ngõ ra (có thể coi như đây là các

đường địa chỉ của IC 74138) Tổ hợp trạng thái logic của 3 ngõ vào này ta sẽ được

8 trạng thái logic khác nhau ở 8 ngõ ra của IC (2 3 = 8)

E1, E2, E3: 3 ngõ vào điều khiển IC IC chỉ được phép hoạt động bình

thường khi cả 3 chân này đều ở mức logic cho phép IC hoạt động (cụ thể là E1,

E2 ở mức logic thấp, E3 ở mức logic cao) Chỉ cần 1 trong 3 chân này ở mức logic

16

1 2 3 4 5 6 7 8

15 14 13 12 11 10 9

V CC

GND

A 0 A 1 A 2 E 1 \ E 2 \ E 3 O 7 \

O 0 \ O 1 \ O 2 \ O 3 \ O 4 \ O 5 \ O 6 \

74138

không phù hợp thì IC sẽ bị cấm ngay lập tức (tất cả các ngõ ra đều ở mức logic

cao) bất chấp trạng thái ở các ngõ vào còn lại

O 0 – O 7 : các ngõ ra của IC Tùy thuộc vào trạng thái của các đường địa chỉ

mà ta có trạng thái ở ngõ ra tương ứng Khi IC đang hoạt động bình thường (cả 3

chân điều khiển đều ở mức logic cho phép) thì tại một thời điểm nhất định chỉ có

một ngõ ra duy nhất được ở mức logic thấp, tất cả các ngõ còn lại đều phải ở mức

logic cao

IC 74138 có sơ đồ mô tả hoạt động bên trong như sau:

Bảng trạng thái của IC 74138:

E1

\

E2

\

E3 A 0 A 1 A 2 O 0 \ O 1 \ O 2 \ O 3 \ O 4 \ O 5 \ O 6 \ O 7 \

A 0

A 1

O 6

H

X

X

L

L

L

L

L

L

L

L

x

H

x

L

L

L

L

L

L

L

L

X

x

L

H

H

H

H

H

H

H

H

x

x

x

L

H

L

H

L

H

L

H

x

x

x

L

L

H

H

L

L

H

H

x

x

x

L

L

L

L

H

H

H

H

H

H

H

L

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

L

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

L

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

L

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

L

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

L

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

L

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

L

H: HIGH Voltage Level

L: LOW Voltage Level

x: Don’t care

* Nguyên tắc hoạt động của IC 74138:

Dựa vào bảng trạng thái ta thấy: chỉ cần 1 trong 3 chân cho phép (E1, E2,

E3) ở trạng thái cấm (không cho phép IC hoạt động) thì tất cả các ngõ ra của IC

74138 đều ở mức logic cao bất chấp trạng thái logic của các chân địa chỉ (A 0 , A 1 ,

A 2 ) Chẳng hạn như khi chân E1 ở mức logic cao thì tất cả các ngõ ra của IC đều

ở mức logic cao, bất chấp trạng thái của các chân còn lại như: E2, E3, A 0 , A 1 , A 2

Ta nhận thấy khi cả 3 đường địa chỉ đều ở mức logic thấp 00h (với điều

kiện là các ngõ vào điều khiển đều phải ở mức logic thích hợp để IC hoạt động)

thì chỉ có duy nhất một ngõ ra đầu tiên là ở mức logic thấp, tất cả các ngõ ra còn

lại đều ở mức logic cao

Khi địa chỉ đưa vào IC tăng lên một (01h) thì mức logic thấp này được

chuyển đến ngõ ra thứ hai và cũng chỉ có duy nhất ngõ ra này ở mức logic thấp

Khi địa chỉ đưa vào IC là 08h thì mức logic thấp sẽ ở ngõ ra cuối cùng (O 7 )

Như vậy, mức logic thấp ở ngõ ra sẽ di chuyển tương ứng với địa chỉ đưa

vào IC

Do bảng đèn có 20 cột nên ta dùng bốn IC 74138 để thực hiện việc quét cột

và thêm một IC 74138 nữa để điều khiển các IC này hoạt động đúng như yêu cầu

thiết kế (tại mỗi thời điểm chỉ đưa ra một tín hiệu cho phép duy nhất) Vì mỗi IC

74138 có 8 ngõ ra nên ta được tổng cộng 32 ngõ ra, nhiều hơn 2 đường so với 20

cột của bảng đèn, do đó phải bỏ bớt hai đường của các IC 74138 Người viết đề tài

quy định bỏ hai đường đầu tiên của bộ quét cột Bộ giải mã địa chỉ dùng IC 74138

có sơ đồ nguyên lý hoạt động như sau:

Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch: IC 74138 (I) có nhiệm vụ điều

khiển 3 IC 74138 còn lại Do điều khiển bốn IC nên nó chỉ cần dùng hai đường địa

chỉ để tạo tín hiệu điều khiển (2 2 = 4 trạng thái) đường địa chỉ còn lại được nối

mass để mạch hoạt động ổn định Ba đường địa chỉ của bốn IC quét cột được dùng

hết để giải mã ra được 24 đường

Tại thời điểm đầu tiên khi vừa cấp nguồ3, mạch Auto Reset của bộ tạo địa

chỉ sẽ làm cho các đường địa chỉ đều ở mức logic [0] Khi đó IC 74138 (I) sẽ cho

phép IC 74138 (II) (IC đầu tiên của bộ quét cột) hoạt động, dựa vào bảng trạng

thái của IC 74138 ta biết được trạng thái logic ở các ngõ ra của các IC này Ta

nhận thấy chỉ có 1 ngõ ra đầu tiên của IC 74138 (II) là ở mức logic [0], tấc cả các

ngõ còn lại đều ở mức logic [1] nên chỉ có 1 cột đèn ứng với ngõ ra này được phép

hoạt động (sáng)

Khi xung kế tiếp tác động, địa chỉ tăng lên 1, bây giờ chỉ có ngõ ra thứ 2

của IC 74138 (II) ở mức logic [0], tất cả các ngõ còn lại của bộ quét cột đều ở mức

logic [1] Tương tự như trên, bây giờ cũng chỉ có cột thứ 2 của bảng đèn (ứng với

ngõ ra thứ 2 của IC 74138 (II) mới được phát sáng

Cứ tiếp tục như thế, khi đến xung thứ 9 tác động thì chỉ có IC 74138 (III)

mới được phép hoạt động, các IC còn lại ở trạng thái cấm Và tại thời điểm này

chỉ có ngõ ra đầu tiên của IC 74138 (III) ở mức logic [0], cho phép cột đèn ứng với

nó được phép hoạt động Như vậy, mức logic [0] được chuyển từ IC 74138 (II)

sang IC 74138 (III) một cách liên tục và như vậy việc quét cột cũng được thực

hiện liên tục

Khi xung thứ 32 tác động thì mức logic [0] được dịch đến ngõ ra cuối cùng

của bộ quét cột, cho phép cột đèn ứng với ngõ ra này hoạt động Và khi xung thứ

33 tiếp theo tác động, IC 74138 (I) lại quay về trạng thái đầu tiên, chỉ cho phép IC

đầu tiên trong bộ quét cột hoạt động (IC 74138 (II)) Lúc này các đường địa chỉ

đặt vào IC 74138 (II) đều ở mức logic [0] nên ngõ ra đầu tiên của bộ quét cột

cũng ở mức logic [0] và mạch điện lại trở về trạng thái đầu tiên giống như khi

vừa cấp điện

Như vậy, mạch giải mã địa chỉ dùng IC 74138 trên đã hoạt động đúng như

yêu cầu khi thiết kế là tại mỗi thời điểm nhất định chỉ có một tín hiệu cho phép

duy nhất và tín hiệu này được dịch chuyển theo vòng mỗi khi có xung điện tác

động Dịch chuyển theo vòng: tín hiệu cho phép được di chuyển từ ngõ ra đầu tiên

đến ngõ ra cuối cùng, sau đó lại quay về ngõ ra đầu tiên và bắt đầu chu kỳ di

chuyển mới

MA TRẬN LED 5*7

Cấu tạo ma trận LED gồm có 35 nhỏ được chia thành 5 hàng và 7 cột.điểm LED

SƠ ĐỒ CHÂN MA TRẬN LED

Trong hệ thống này 7 hàng là Katod và 5 cột là Anod Như vậy muốn 35 điểm

LED đều sáng cùng một lúc thì ta chỉ việc cung cấp mức cao cho 7 hàng và mức

thấp cho 5 cột còn muốn điểm LED nào sáng thì ta cấp mức 1 và mức 0 tương

ứng với Anod và Katod của d7iểm LED đó

Như vậy mỗi chữ hay số cần hiển thị trên Ma Trận LED thì phải được tổ hợp bởi

7 hàng và 5 cột và để hiện thị hết một chữ hay số ta phải quét tới 7*5 lần

Cấu trúc bộ hiển thị:

Màn hình hiển thị được ghép lại từ 6 ma trận LED Để tiếp kiệm bộ giải mã ta

nối 7 hàng giống nhau của 5 Ma Trận LED chung lại với nhau rồi đưa đến 7

đường ra của Printer Port, dữ liệu xuất ra sẽ quyết định điểm LED nào sáng

Với cách mắc mạch như trên tại một thời điểm bất kỳ chỉ có một cột LED được

sáng do đó muốn hiển thị một số hay chữ (số) hay một hàng chữ thì ta phải quýet

làm nhiều lần nhưng do tần số quét nhanh ta cảm thấy các chữ xuất hiện cùng

một lúc

khối hiển thị