Tài liệu thiết kế máy chấm bài trắc nghiệm, chương 7 ppt

Chương 7: MẠCH GIẢI MÃ TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂNđược xem là mạch trung tâm Mạch giải mã tín hiệu điều khiển thực ra chỉ là mạch đệm dữ liệu giữa mạch ngoài và mạch giao tiếp bên trong máy tính

Chương 7: MẠCH GIẢI MÃ TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN

(được xem là mạch trung tâm)

Mạch giải mã tín hiệu điều khiển thực ra chỉ là mạch đệm dữ liệu giữa mạch ngoài và mạch giao tiếp bên trong máy tính đồng thời giải mã các tín hiểu điều khiển được truyền đến Mạch được thiết kế theo sơ đồ khối sau:

SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH GIẢI MÃ TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN

Mạch lấy tín hiệu trực tiếp từ card giao tiếp đưa ra, sau đó cân áp ra mức logich 0 hay 1 (0V hay 5V) nhờ vào các điện trở mảng (array) Giải mã tín hiệu điều khiển từ Port A, thông qua các IC 74LS00, 74LS192 và 4555 để lấy được tín hiệu điều khiển động cơ bước truyền qua các jumper để truyền qua mạch công suất Truyền tín hiệu của port C sang mạch quét, các tín hiệu còn lại được xử lý và truyền đi Mạch sử dụng một IC

74164 (để chốt dữ liệu đầu ra, tín hiệu này card giao tiếp sẽ đọc vào để xử lý, thông qua port B)

Dưới đây là sơ đồ mạch mạch Giải mã điều khiển động cơ bước, được thiết kế sau khi thử nghiệm đối với từng mạch lẻ (mạch đơn, thí nghiệm kiểm chứng trên từng IC)

SƠ ĐỒ MẠCH TRUNG TÂM

Trong đó:

LINH KIỆN

Linh kiện Giá

trị

Chức năng

RN14 1K Điện trở mảng kéo lên, cho các tín hiệu

PortABC

C111 100nF Lọc nguồn

SV1 Cảng vào, Port ABC, tín hiệu từ mạch

giao tiếp

SV3 Cảng vào ra, trao đổi tín hiệu với cần

quét

74LS32 Giải mã Autoreset

74LS00 Giải mã tín hiệu điều khiển và vòng lặp 74LS192 Tạo vòng lặp

4555 Giải mã tín hiệu nhị phân sang tín hiệu

thập phân

J16 Truyền tín hiệu điều khiển đến mạch

công suất

Phân tích mạch:

Tín hiệu từ card giao tiếp sau khi truyền qua SV1 được các điện trở mảng RN1, RN2, RN3 và RN4 làm chuẩn mức logic 0 hay 1 (tín hiệu truyền song song chỉ truyền với khoảng cách ngắn, với đoạn đường truyền dài tín hiệu sẽ bị suy giảm)

Chân PC5 chọn làm chân Reset để xác lập lại trạng thái khởi điểm của IC 74164, chân PC4 là tín hiệu nhịp dữ liệu Tín hiệu vào chân AB được lấy trực tiếp từ mạch quét gởi về Tín hiệu này đồng thời truyền qua cổng OR để làm chuẩân mức logic và truyền tín hiệu này qua Port C về PC

Tín hiệu được chốt ở IC 74164 sẽ thông qua RN1 đến chờ ở PortB chờ CPU đọc vào

Tín hiệu ERR1, ERR2 (lỗi 1, lỗi 2) lần lượt qua các chân 1, 2 của SV3 đến cổng OR (IC2D) và chờ CPU đọc vào Tín hiệu TH_Page, là tín hiệu theo dõi xem có giấy hay không, lượt qua chân 3 của SV3 và chờ CPU đọc vào Mạch điều khiển động cơ bước làm việc trên cơ sở của mạch quét tuần tự Mạch dùng vi mạch đếm 74LS192 (với

thiết kế ban đầu dùng vi mạch 4022B) và vi mạch giải mã nhị phân sang mã thập phân, 4555B Sự kết hợp của hai vi mạch này tạo ra mạch quét tuần tự bốn (04) bước, có thể chuyển trạng thái từ quét thuận sang quét nghịch hay ngược lại Thực hiện chức năng này là nhờ vào vi mạch 74LS192 có là loại đếm thuận nghịch (up/down counter) Vi mạch này kết hợp với một cổng NAND tạo thành một bộ đếm vòng lên xuống (bốn bước)

Xung Ck và tín hiệu điều khiển up/down nhận từ Port A qua điều khiển bằng cổng NAND (74LS00) tạo ra xung Ck_up hay Ck_down tác động vào chân Ck tương ứng của 74LS192 (chân số 04: Ck_up; chân số 05: Ck_down) Trường hợp đếm lên: khi QC lên mức [1] (chuyển tiếp từ giá trị 0011B lên 0100B) sẽ tạo nên xung qua cổng OR (cổng dùng chung với chức năng Autoreset) tạo mức logic [0] tác động vào Clr (chân số 14), vòng đếm trở về giá trị 00B,

vòng lặp cứ thế tiếp tục Trường hợp đếm xuống: khi QD lên mức [1] (chuyển tiếp từ giá trị 0000B lên 1111B) sẽ tạo nên xung qua cổng NAND tạo mức logic [0] tác động vào

LD (chân số 11, load), giá trị đặt trước sẽ được đưa ra (AB=[1] và CD=[0]0011B) vòng đếm trở về giá trị

11B,vòng lăp cứ thế tiếp tục Giá trị của QA, QB được chuyển đến tín hiệu vào (A,B tương ứng) tương ứng của IC 4555B, IC này sẽ chuyển giá trị nhị phân này ra giá trị thập phân truyền đến mạch công suất để điều khiển động cơ bước

Đề tài sử dụng tất cả là năm (05) động cơ Để đảm bảo tính chính xác trong tính chất cơ học, động cơ bước (step motor) được sử dụng thay cho động cơ DC trong các phần chính yếu Trong quá trình thử nghiệm động cơ bước, các chỉ số thu được liệt kê trong bảng sau:

BẢNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT CÁC ĐỘNG CƠ BƯỚC

SỬ DỤNG TRONG THIẾT KẾ

(V)

P max (W)

Phas e

Deg /Step

Ghi chú

231M-C351-03 10 5 04 1,8 Động cơ kéo bệ dò

457M-C961-23

10 5 04 1,8 Động cơ cuốn

giấy

14769070-60 10 1 04 1,8 Động cơ kéo cần dò

DC 12V 12 2 01 Động cơ lấy giấy

DC 12V 12 2 01 Động cơ kéo phụ

giấy

Trong mạch ngoài những mạch giải mã nói trên cần phải nhắc đến vai trò không nhỏ của mạch Autoreset và bộ phận lọc nguồn

Mạch Auto Reset được thết kế dựa trên nguyên lý quá trình nạp xả tụ, cụ thể là lấy áp trên điện trở vi phân để làm tín hiệu Reset Khi có điện tụ sẽ tự động nạp đầy và trong thời gian quá độ này của tụ điện, áp trên điện trở tích phân, R_RS, mang giá trị cao và giảm dần theo thời gian nghịch lưu với giá trị áp trên tụ Giá trị áp trên R_RS qua cổng đệm

OR (cổng A-74LS32) để làm chuẩn mức logic ([0] hay [1]) sau đó truyền tín hiệu này đến chân thứ nhất của cổng OR

thứ B, C, D (chân thứ hai tương ứng của các cổng này được liên kết với các chân QC của 74LS192) và truyền đến chân Clr của 74LS192 (mức logic [1]) làm cho IC này tự động Reset thiết lập lại trạng thái ban đầu

Mạch lọc nguồn đơn giản chỉ là các tụ lọc đặt trước các chân nguồn của IC số để lọc hết các tín hiệu nhiểu xuống Mass

* Sơ đồ mạch in xin xem phần phụ lục A.

Công việc cuối cùng của việc thiết kế đó chính là thiết kế và xây dựng phần mềm điều khiển toàn bộ hệ thống Phần mềm được viết bằng phần mềm lập trình cấp cao, ngôn ngữ lập trình PASCAL

Trong giới hạn của việc trình bày đề tài người thực hiện chỉ đưa ra một số thủ tục chính và sơ đồ khối mô tả phương cách hoạt động của chúng Sau là phần trình bày về phần mềm điều khiển, phần này gồm có:

 Cài đặt Jumper của mạch Giao tiếp và sự hỗ trợ của Mainboard (cài đặt CMOS)

 Xây dựng sơ đồ khối thư viện Driver

 Phân tích một thủ tục mẫu

I CÀI ĐẶT:

Trước hết chúng ta nên cài địa chỉ cố định trên mạch Giao tiếp, công việc này được thực hiện bằng cách gắn jumper nối liền hai chân 2-3 của các slot J1, J2, J3; thực hiện công việc này là ta chọn địa chỉ cố định là 300H (ta có thể cài đặt địa chỉ cố định là bao nhiêu tùy theo nhu cầu) Địa chỉ bộ nhớ của mạch là 300H303H tương ứng với:

Địa chỉ bộ nhớ: Địa chỉ thực:

ghi điều khiển

Sau khi nắm được địa chỉ bộ nhớ của các Port nhờ vào công thức:

Địa chỉ cố định+ 0H : địa chỉ Port A Địa chỉ cố định+ 1H : địa chỉ Port B Địa chỉ cố định+ 2H : địa chỉ Port C Địa chỉ cố định+ 3H : địa chỉ Thanh ghi điều khiển

Ta tiến hành cài đặt lại CMOS của máy tính để cho máy tính hỗ trợ và kiểm tra địa chỉ chúng ta cài đặt Công việc cài đặt lại CMOS thực hiện như sau:

 Tắt máy, khởi động lại

 Khi máy kiểm tra Ram xong nhấn phím Delete để vào sửa chữa lại CMOS

 Chọn mục Power Management Setup

 Chọn mục I/O Region Access Check

 Dùng phím PageUp và PageDown để chọn trị số của mục là 300h-33Fh

 Nhấn phím “ESC”, chọn Save and Quit, nhấn phím “Y” Nhấn phím “Enter”

Công việc hoàn tất khởi động lại máy tính lần nữa