Tài liệu Đề tài : Thiết kế và thi công máy chấm điểm trắc nghiệm giao tiếp máy tính (P1) docx

MÁY CHẤM ĐIỂM TRẮC NGHIỆM GIAO TIẾP MÁY VI TÍNH Trang 41 Sinh viên: Nguyễn Phước Hậu Giáo viên hướng dẫn: Thầy QUÁCH THANH HẢI II. 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). MÁY CHẤM ĐIỂM TRẮC NGHIỆM GIAO TIẾP MÁY VI TÍNH Trang 42 Sinh viên: Nguyễn Phước Hậu Giáo viên hướng dẫn: Thầy QUÁCH THANH HẢI SƠ ĐỒ MẠCH TRUNG TÂM MÁY CHẤM ĐIỂM TRẮC NGHIỆM GIAO TIẾP MÁY VI TÍNH Trang 43 Sinh viên: Nguyễn Phước Hậu Giáo viên hướng dẫn: Thầy QUÁCH THANH HẢI Trong đó: LINH KIỆN Linh kiện Giá trò Chức năng RN 14 1K Điện trở mảng kéo lên, cho các tín hiệu PortABC. C 111 100nF Lọc nguồn. SV 1 Cảng vào, Port ABC, tín hiệu từ mạch giao tiếp. SV 3 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 nhò phân sang tín hiệu thập phân. J 16 Truyền tín hiệu điều khiển đến mạch công suất. Phân tích mạch: Tín hiệu từ card giao tiếp sau khi truyền qua SV 1 được các điện trở mảng RN 1 , RN 2 , RN 3 và RN 4 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 bò suy giảm). MÁY CHẤM ĐIỂM TRẮC NGHIỆM GIAO TIẾP MÁY VI TÍNH Trang 44 Sinh viên: Nguyễn Phước Hậu Giáo viên hướng dẫn: Thầy QUÁCH THANH HẢI Chân PC 5 chọn làm chân Reset để xác lập lại trạng thái khởi điểm của IC 74164, chân PC 4 là tín hiệu nhòp 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 RN 1 đến chờ ở PortB chờ CPU đọc vào. Tín hiệu ERR1, ERR2 (lỗi 1, lỗi 2) lần lượt qua các chân 1, 2 của SV 3 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 SV 3 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 nhò 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 nghòch hay ngược lại. Thực hiện chức năng này là nhờ vào vi mạch 74LS192 có là loại đếm thuận nghòch (up/down counter). Vi mạch này kết hợp với một cổng NAND tạo thành một bộ đếm vòng lên xuống (bốn bước). MÁY CHẤM ĐIỂM TRẮC NGHIỆM GIAO TIẾP MÁY VI TÍNH Trang 45 Sinh viên: Nguyễn Phước Hậu Giáo viên hướng dẫn: Thầy QUÁCH THANH HẢI 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 trò 0011 B lên 0100 B ) 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 trò 00 B , vòng lặp cứ thế tiếp tục. Trường hợp đếm xuống: khi QD lên mức [1] (chuyển tiếp từ giá trò 0000 B lên 1111 B ) sẽ tạo nên xung qua cổng NAND tạo mức logic [0] tác động vào LD (chân số 11, load), giá trò đặt trước sẽ được đưa ra (AB=[1] và CD=[0] 0011 B ) vòng đếm trở về giá trò 11 B ,vòng lăp cứ thế tiếp tục. Giá trò của QA, QB được chuyển đến tín hiệu vào (A,B tương ứng) tương ứng của IC 4555B, IC này sẽ chuyển giá trò nhò MÁY CHẤM ĐIỂM TRẮC NGHIỆM GIAO TIẾP MÁY VI TÍNH Trang 46 Sinh viên: Nguyễn Phước Hậu Giáo viên hướng dẫn: Thầy QUÁCH THANH HẢI phân này ra giá trò 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 Type V max (V) P max (W) Phase 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 trò cao và giảm dần theo thời gian nghòch lưu với giá trò áp trên tụ. Giá trò 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. MÁY CHẤM ĐIỂM TRẮC NGHIỆM GIAO TIẾP MÁY VI TÍNH Trang 47 Sinh viên: Nguyễn Phước Hậu Giáo viên hướng dẫn: Thầy QUÁCH THANH HẢI 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 đòa chỉ cố đònh 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 đòa chỉ cố đònh là 300H (ta có thể cài đặt đòa chỉ cố đònh là bao nhiêu tùy theo nhu cầu). Đòa chỉ bộ nhớ của mạch là 300H303H tương ứng với: Đòa chỉ bộ nhớ: Đòa chỉ thực: 300H : đòa chỉ Port A. 301H : đòa chỉ Port B. 302H : đòa chỉ Port C. 303H : đòa chỉ Thanh ghi điều khiển. Sau khi nắm được đòa chỉ bộ nhớ của các Port nhờ vào công thức: Đòa chỉ cố đònh+ 0H : đòa chỉ Port A. Đòa chỉ cố đònh+ 1H : đòa chỉ Port B. Đòa chỉ cố đònh+ 2H : đòa chỉ Port C. Đòa chỉ cố đònh+ 3H : đòa chỉ Thanh ghi điều khiển. Ta tiến hành cài đặt lại CMOS của máy tính để cho máy tính hỗ trợ và kiểm tra đòa 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 trò 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. MÁY CHẤM ĐIỂM TRẮC NGHIỆM GIAO TIẾP MÁY VI TÍNH Trang 48 Sinh viên: Nguyễn Phước Hậu Giáo viên hướng dẫn: Thầy QUÁCH THANH HẢI II. XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI THƯ VIỆN DRIVER: Thư viện Driver là một trong số những thư viện được viết để xây dựng phần mềm điều khiển máy chấm điểm trắc nghiệm. Thư viện này được viết bằng ngôn ngữ lập trình PASCAL, bao gồm 11 thủ tục con, dùng để điều khiển hoạt động của động cơ và truy xuất dữ liệu hệ thống. Thư viện này sử dụng một Unit tên VAR_COM, là thư viện chứa các hằng, biến toàn cục của chương trình. Cụ thể: UNIT VAR_COM; {Khai báo tên Unit cần tạo} INTERFACE {Khai báo chung} TYPE File_Name_Type = String[16]; XY_Type = Record Hor : Word; Vert : Word; End; CONST L_Horizontal = 600; (*Chiều dài tối đa tín hiệu điều khiển cần quét*) L_Scan = 100; (*Chiều dài tối đa tín hiệu điều khiển quét *) On = True; Off = False; Right = True; Left = False; Up = True; Down = False; VAR Sys_Error : Byte; DataA, DataB : Byte; DataC, CL, CH : Byte; Error : Boolean; (*PC3 : tín hiệu lỗi Error *) Page : Boolean; (*PC2 : tín hiệu lỗi Page *) Vert : Boolean; (*PC1 : tín hiệu Veritical *) Hor : Boolean; (*PC0 : tín hiệu Horizontal*) V_Count, H_Count, Sc_Count : Integer; Add_Port : Array [0 2] of Word; MÁY CHẤM ĐIỂM TRẮC NGHIỆM GIAO TIẾP MÁY VI TÍNH Trang 49 Sinh viên: Nguyễn Phước Hậu Giáo viên hướng dẫn: Thầy QUÁCH THANH HẢI (* Add_Port 0 : Address Port A Add_Port 1 : Address Port B Add_Port 2 : Address Port C *) DataA_Bit : Array[0 7] of Boolean; (* Bit 0 : Clock Vertical Bit 1 : Up/Down Vertical Bit 2 : Clock Scan Bit 3 : Up/Down Scan Bit 4 : Clock Horizontal Bit 5 : Up/Down Horizontal Bit 6 : Motor DC 1st Bit 7 : Motor DC 2nd *) T_DL_CK : Word; (*Thời gian Delay của xung CK*) T_DL_MDC : Word; (*Thời gian Delay của Motro DC*) F_XY, (*File lưu trữ tọa độ XY*) F_Data, (*File lưu trữ trả lời mẫu*) F_Sys, (*File lưu trữ trạng thái*) F_Ans : File; (*File lưu trữ kết quả*) F_Error : Boolean; W_Data, (*Chiều rộng dữ liệu*) L_Data : Byte; (*Chiều dài dữ liệu *) XY_Name : File_Name_Type; (*Tên mở rộng File tọa độ XY*) XY_Count : Word; (*Số cặp tọa độ XY*) XY_Data : Array [1 500] of XY_Type;(*Mãng dữ liêu, tối đa 500*) IMPLEMENTATION {Thi hành} BEGIN END. {Kết thúc thư viện} Các thủ tục ta xây dựng sơ đồ khối trong chương này là: 1. ProceDure ReadC; 2. ProceDure CK; 3. ProceDure MDC(DC1,DC2:Boolean); 4. ProceDure Run_SM(Motor:Byte;Step:Integer); 5. ProceDure SM_Standar(SM_H,SM_SC:Boolean); 6. ProceDure Page_Out; MÁY CHẤM ĐIỂM TRẮC NGHIỆM GIAO TIẾP MÁY VI TÍNH Trang 50 Sinh viên: Nguyễn Phước Hậu Giáo viên hướng dẫn: Thầy QUÁCH THANH HẢI 7. ProceDure Page_In; 8. ProceDure GoXY(H,V:Integer); 9. ProceDure ResetData; Sta r Read PortC L Bit C 0 = 1 Bit C 1 = 1 Bit C 2 = 1 Bit C 3 = 1 Hor=True Hor=False Vert=False Page=False Error=False Page=True Vert=True Error=True End Đ Đ Đ Đ S S S S . khởi động lại máy tính lần nữa. MÁY CHẤM ĐIỂM TRẮC NGHIỆM GIAO TIẾP MÁY VI TÍNH Trang 48 Sinh viên: Nguyễn Phước Hậu Giáo viên hướng dẫn: Thầy QUÁCH THANH. TRUNG TÂM MÁY CHẤM ĐIỂM TRẮC NGHIỆM GIAO TIẾP MÁY VI TÍNH Trang 43 Sinh viên: Nguyễn Phước Hậu Giáo viên hướng dẫn: Thầy QUÁCH THANH HẢI Trong đ : LINH