BTL sản xuất tích hợp máy tính :CHUONG TRINH DIEU KHIEN DO DIEN AP 4 KENH trên ISA

Giới thiệu về chuẩn giao tiếp ISA Ở máy tính PC/XT rãnh cắm trong máy tính chỉ có 1 loại với độ rộng bus là 8 bit và tuân theo tiêu chuẩn ISAIndustry Standard Architecture.Từ máy tính AT

LỜI NÓI ĐẦU

Trong mấy chục năm qua , khoa học máy tính và xử lý thông tin có những bước tiến vược bậc và ngày càng có những đóng góp to lớn vào cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật hiện đại Đặc biệt sự ra đời và phát triển nhanh chóng của kỹ thuật số làm cho ngành điện tử trở nên phong phú và đa dạng hơn Nó góp phần rất lớn trong việc đưa kỹ thuật hiện đại thâm nhập rộng rãi vào mọi lĩnh vực của hoạt động sản xuất ,kinh tế và đời sống xã hội Từ những hệ thống máy tính lớn đến nhứng hệ thống máy tính cá nhân , từ những việc điều khiển các máy công nghiệp đến các thiết bị phục vụ đời sống hằng ngày của con người Với mong muốn tìm hiểu , ứng dụng những tiến bộ của khoa học kỹ thuật hiện đại vào phục vụ sản xuất

và phục vụ đời sống con người

Bằng những kiến thức đẵ học và được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong

bộ môn em đã hoàn thành thiết kế của mình tuy nhiên do trình độ còn hạn chế nên không tránh khỏi sai sót mong quý thầy cô chỉ bảo

Sau đây em xin trình bày thiết kế của mình

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ 1.1 Giới thiệu về chuẩn giao tiếp ISA

Ở máy tính PC/XT rãnh cắm trong máy tính chỉ có 1 loại với độ rộng bus là 8 bit

và tuân theo tiêu chuẩn ISA(Industry Standard Architecture).Từ máy tính AT trở đi việc bố trí chân trên rãnh cắm trở lên phức tạp hơn,có loại rãnh cắm PS/2 với 16 bit theo tiêu chuẩn ISA.Rãnh cắm theo tiêu chẩn ISA được mô tả như sau:

Thông thường rãnh cắm có 62 đường tín hiệu dùng cho mục đích thông tin với 1 card cắm vào.Về cơ bản các đường tín hiệu này được chia thành các đường dẫn tín hiệu,đường dẫn địa chỉ

và đường dẫn điều khiển

Phía mạch in Phía linh kiện

/DACK2 B26 A26 A5

H1.Sắp xếp chân ra của rãnh cắm mở rộng 8 bit Kích thước lớn nhất vủa các card ISA 8 bit là:

- Chiều cao 106,7 mm(hay 4,2 inhxơ)

- Chiều dài 333,5mm(hay 13,13 inhxơ)

- Chiều dày –kể cả linh kiện -12,7(hay 0,5 inhxơ)

Kích thước lớn nhất vủa các card ISA 16 bit là:

- Chiều cao 121,92 mm(hay 4,8 inhxơ)

- Chiều dài 333,5mm(hay 13,13 inhxơ)

- Chiều dày –kể cả linh kiện -12,7(hay 0,5 inhxơ)

Từ cách sắp xếp chân ra,rõ ràng 62 đường tín hiệu nằm cả ở mặt hàn thiếc lẫn mặt sắp xếp linh kiện.Do đó các bản mạch (card) cắm vào bao giờ cũng là những card mạc in 2 mặt

Bộ giải mã địa chỉ 74HC688 so sánh các đường dẫn địa chỉ từ A2 đến A9 xem có thống nhất với các địa chỉ cơ bản được thiết lập trên card mở rộng bằng chuyển mạch DIP,74HC688 so sánh 2 trong số 8 bit xem có giống nhau không và khi các bit xếp kề sát đồng nhất sẽ tạo ra tín hiệu Low ở chân 19.Mạch lôgic của mạch giải

mã có chứa 2 vi mạch 74HC00 và 74HC138.Ba cổng NAND làm cho bộ đệm bú 74HC245 sau đấy chỉ trở nên được kích hoạt(/G=0)khi các điều kiện sau được thực hiện:Thứ nhất là card mở rộng cắm vào đã trao đổi được(chân 19 của vi mạch 74HC688 bằng 0) thứ hai là 1 chu trình đọc hay 1 chu trình ghi được thực hiện(IRO=0 hoặc IRW=0)

1.2 Giới thiệu về các linh kiện sử dụng trong sơ đồ

1.2.1 Vi mạch ADC0804

Chip ADC0804 là bộ chuyển đổi tương tự số thuộc họ ADC800 của

hãng National Semiconductor Chip này cũng được nhiều hãng khác sản xuất Chip cóđiện áp nuôi +5V và độ phân giải 8 bit Ngoài độ phân giải thì thời gian

chuyểnđổi cũng là một tham số quan trọng khi đánh giá bộ ADC Thời gian chuyển đổiđược định nghĩa là thời gian mà bộ ADC cần để chuyển một đầu vào tương tự thành một số nhị phân Đối với ADC0804 thì thời gian chuyển đổi phụ thuộcvào tần số đồng hồ được cấp tới chân CLK và CLK IN và không bé hơn 110μs.Các s.Các chân khác của ADC0804 có chức năng như sau:

- CS (Chip select)

Chân số 1, là chân chọn Chip, đầu vào tích cực mức thấp được sử dụng để kíchhoạt chip ADC0804 Để truy cập ADC0804 thì chân này phải ở mức thấp

- RD (Read)

Chân số 2, là một tín hiệu vào, tích cực ở mức thấp Các bộ chuyển đổi đầu vàotương tự thành số nhị phân và giữ nó ở một thanh ghi trong RD được sử

dụngđể có dữ liệu đã được chuyển đổi tới đầu ra của ADC0804 Khi CS = 0 nếu cómột xung cao xuống thấp áp đến chân RD thì dữ liệu ra dạng số 8 bit được đưatới các chân dữ liệu (DB0 – DB7)

- WR (Write)

Chân số 3, đây là chân vào tích cực mức thấp được dùng để báo cho ADC biết bắt đầu quá trình chuyển đổi Nếu CS = 0 khi WR tạo ra từ xung cao

xuốngxung thấp thì bộ ADC0804 bắt đầu quá trình chuyển đổi giá trị đầu vào tương tự

Vin về số nhị phân 8 bit Khi việc chuyển đổi hoàn tất thì chân INTR được ADChạ xuống thấp

- CLK IN và CLK R

CLK IN (chân số 4), là chân vào nối tới đồng hồ ngoài được sử dụng để tạo thờigian Tuy nhiên ADC0804 cũng có một bộ tạo xung đồng hồ riêng Để

dùngđồng hồ riêng thì các chân CLK IN và CLK R (chân số 19) được nối với một tụđiện và một điện trở (như hình vẽ)

- Ngắt INTR (Interupt)

Chân số 5, là chân ra tích cực mức thấp Bình thường chân này ở trạng thái caovà khi việc chuyển đổi hoàn tất thì nó xuống thấp để báo cho CPU biết l à dữliệu chuyển đổi sẵn sàng để lấy đi Sau khi INTR xuống thấp, cần đặt CS = 0 v àgửi một xung cao xuống thấp tới chân RD để đưa dữ liệu ra

- Vin (+) và Vin (-)

Chân số 6 và chân số 7, đây là 2 đầu vào tương tự vi sai, trong đó Vin = Vin (+)Vin (-) Thông thường Vin (-) được nối tới đất và Vin (+) được dùng làm

đầuvào tương tự và sẽ được chuyển đổi về dạng số

- Vcc

Chân số 20, là chân nguồn nuôi +5V Chân này còn được dùng làm điện áp thamchiếu khi đầu vào Vref/2 để hở

- Vref/2

Chân số 9, là chân điện áp đầu vào được dùng làm điện áp tham chiếu Nếu chânnày hở thì điện áp đầu vào tương tự cho ADC0804 nằm trong dải 0 - +5V

Tuynhiên, có nhiều ứng dụng mà đầu vào tương tự áp đến Vin khác với dải 0 - +5V.Chân Vref/2 được dùng để thực hiện các điện áp đầu ra khác 0 - +5V

- D0 - D7, chân số 18 – 11, là các chân ra dữ liệu số (D7 là bit cao nhất MSB vàD0 là bit thấp nhất LSB) Các chân này được đệm ba trạng thái và dữ liệu đãđược chuyển đổi chỉ được truy cập khi chân CS = 0 và chân RD đưa xuống mức thấp

1.2.2 Giới thiệu về 74HC245

Bộ đệm bus 2 chiều 74HC245 gồm có 20 chân, ,bộ đệm chỉ hoạt động khi có tín hiệu low ở chân 19.Nó có chứa 8 vi mạch đệm với các lối ra 3 trạng thái để trao đổi thông tin giữa các đường dẫn bus dữ liệu theo 2 hướng Hướng truyền dữ liệu được xác định bằng chân DIR: DIR = 0, dữ liệu được chuyển từ B sang A Việc chuyển hướng dữ liệu cho phép quản lý đơn giản bằng tín hiệu /IOR Ta có thể nối trực tiếp ra chân DIR Qua đó đảm bảo bộ đệm chỉ cho phép dữ liệu đưa vào từ bên ngoài đưa lên bus dữ liệu của máy tính khi PC thực hiện một quá trình truy nhập đọc (/IOR = 0)

1.2.3 Giới thiệu về 74HC688

Bộ giả mã địa chỉ 74HC688 so sánh các tín hiệu từ A0-A7 xem có thống nhất với các địa chỉ của tín hiệu trên các chân tương ứng B0-B7.74HC688 so sánh hai trong

số tám bit xem có giống nhau không và khi các bit xếp kề sát đồng nhất sẽ tạo ra một tín hiệu Low ở chân19

1.2.4 Vi mạch 8255

8255A là vi mạch phối ghép được dùng rất phổ biến trong các mạch mở rộng cổng vào ra song song

Các chân tín hiệu của 8255:

- Reset: đặt trạng thái làm việc ban đầu cho 8255A.Chân này phải được nối với tín hiệu Reset chung của toàn hệ(khi reset thì các cổng được định nghĩa là cổng vào để không gây ra sự cố cho các mạch điều khiển)

- /CS:Chân chọn vỏ,được nối với mạch giả mã địa chỉ để đặt mạch 8255A vào một địa chỉ cơ sở nào đó

A0,A1: Các chân tín hiệu địa chỉ cho phép chọn ra 4 thanh ghi bên trong 8255A:một thanh ghi để ghi từ điều khiển cho hoạt động của 8225A,và 3 thanh ghi khac tương ứng với các cổng PA,PB,PC để ghi đọc các dữ liệu.Địa chỉ của cổng chính là địa chỉ cơ sở của 8255A

Bảng chân lý vi mạch 8255

Có hai loại từ điều khiển cho 8255

- Từ điều khiển định nghĩa cầu hình cho các cổng PA, PB, PC

- Từ điều khiển lập/xóa từng đầu ra của cổng PC

* Từ điều khiển định nghĩa cấu hình

Các cổng PA, PB, PC được chia thành 2 nhóm Nhóm A gồm cổng PA và 4 bít cao của

PC (gọi 4 bit này là CA), nhóm B gồm cổng PB và 4 bit thấp của cổng PC (gọi 4 bit này là CB)

Từ điều khiển dùng để điều khiển định nghĩa cấu hình các cổng như sau.

Trong đó:

- MA1, MA0: Là 2 bit định chế độ cho nhóm A

00: Chế độ 0 01: Chế độ 1 1x: Chế độ 2

- Bit A dùng để đặt cổng PA là cổng ra (A=0) hay cổng vào (A=1)

- Bit CA dùng để đặt 4 bit cao của cổng PC là cổng ra (CA=0) hay cổng vào (CA=1)

- Bit MB là bit định chế độ làm việc cho nhóm B:

MB=0: Chế độ 0 MB=1: Chế độ 1

- Bit B để đặt cổng PB là cổng ra (B=0) hay cổng vào (B=1)

- Bit CB dùng để đặt 4 bit thấp của cổng PC là cổng ra (CB=0) hay cổng vào (CB=1)

* Từ điều khiển lập/xóa bit PCi

0 0 0 0 C B A S/R

Trong đó:

- Các bit a, b, c dùng để chọn một trong 8 bit: PC0 … PC7 của cổng

PC Bit được chọn sẽ có giá trị bằng bit S/R ( 0 hoặc 1) Bit S/R có thể được đặt là

0 hoặc 1 tại thời điểm ghi điều khiển

Các chế độ làm việc của 8255A có thể được đặt bằng cách ghi nội dung vào

từ điều khiển ( thường được ký hiệu là CWR) 8255A có 4 chế độ làm việc

- Chế độ 0: Vào/ra cơ sở Trong chế độ này mỗi cổng PA, PB, PCH hay PCL đều có thể được định nghĩa là cổng vào hoặc cổng ra

- Chế độ 1: Vào ra có xung cho phép Trong chế độ này mỗi cổng PA,

PB có thể được định nghĩa là cổng vào hoặc cổng ra với các tín hiệu móc nối do các bit tương ứng của cổng PC trong cùng nhóm đảm nhiệm

- Chế độ 2: Vào ra 2 chiều Trong chế độ này chỉ riêng cổng PA có thể được định nghĩa là cổng vào/ra 2 chiều với các tín hiệu móc nối do các bit của cổng PC đảm nhiệm Cổng PB có thể làm việc ở chế độ 1 hoặc 2

- Lập xóa các bit cổng PC

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MODUL GHÉP NỐI THEO YÊU CẦU

2.1 Thiết kế mạch chuyển đổi chuẩn hóa điện áp.

Sử dụng mạch khuyếch đại thuật toán không đảo

Nguyên lý :

Dùng để khuếch đại một điện áp (nhân với một hằng số lớn hơn 1)

 (thực ra, tổng trở bản thân của đầu vào op-amp có giá trị từ 1 MΩ đến 10 TΩ Trong nhiều trường hợp tổng trở đầu vào có thể được xem như cao hơn, do ảnh hưởng của mạch hồi tiếp.)

 Một điện trở thứ ba, có giá trị bằng , được thêm vào giữa nguồn tín hiệu vào và đầu vào không đảo trong khi thực ra không cần thiết, nhưng

nó sẽ làm giảm thiểu những sai số do dòng điện định thiên đầu vào

Số liệu tính toán trình bày như bảng dưới

2.2 Modul cơ sở vào ra 8 bit ghép nối ISA

2.2 Mạch ghép nối đầu vào với ADC

2.3 Mạch tạo nguồn nuôi

C 8

G N D

+ 8 V

+ 5 V

- 8 V

D 1

D I O D E B R I D G E _ 4 2 1 3

4

2

+ 1 0 V ~

- 1 0 V ~

U 5

L M 7 8 0 8 / T O

V I N

1

U 6

L M 7 9 0 8 / T O 3

V I N

3

U 7

L M 7 8 0 5 / T O

V I N

1

C 2

C 3

C 4

C 5

C 6

C 7

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ PHẤN MỀM

3.1 Giao diện điều khiển.

3.2 Chương trình điều khiển

Dim dl(0 To 4) As Integer

Dim A(0 To 4) As Integer

Dim B(0 To 4) As Integer

Dim I As Integer

Private Sub Command1_Click()

MsgBox "CHUONG TRINH DIEU KHIEN DO DIEN AP 4 KENH" End Sub

Private Sub Command2_Click()

End

End Sub

Private Sub Command3_Click() outportb &H303, 144

For i = 1 To 4

outportb &H302, dl(i)

dl(i) = dl(i) + 8

outportb &H302, dl(i)

dl(i) = dl(i) + 16

outportb &H302, dl(i)

A(i) = inportb(&H300)

Next i

B(1) = A(1) / 16

Text1.Text = B(1)

B(2) = A(2) / 32

Text2.Text = B(2)

A(3) = B(3) / 64

Text3.Text = B(3)

A(4) = B(4) / 128

Text4.Text = B(4)

End Sub

Private Sub Form_Load()

dl(1) = 0

dl(2) = 1

dl(3) = 2

dl(4) = 3

End Sub