LUẬN VĂN: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG CARD GHI- ĐỌC EPROM pptx

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ    L L U U Ậ Ậ N N V V Ă Ă N N T T Ố Ố T T N N G G H H I I Ệ Ệ P P Đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG CARD GHI- ĐỌC EPROM Sinh Viên Thực Hiện : NGÔ SỸ Lớp: 95 KĐĐ Giáo Viên Hướng Dẫn: TRẦN VĂN TRỌNG TRƯƠNG T. BÍCH NGÀ TP. HỒ CHÍ MINH THÁNG 03/2000 LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại bùng nổ thông tin, khoa học kỹ thuật, sự ra đời và phát triển vượt bậc của bộ vi xử lý đã làm thay đổi cấu trúc hầu hết các ngành trong mọi lãnh vực. Trong hệ thống tự động điều khiển, máy tính, mạng điện thoại… hoạt động dưới sự điều khiển của bộ vi xử lý theo một chương trình lập sẵn được lưu giữ trong một vi mạch nhớ mà người ta thường gọi là ROM (Read Only Memory). Mặc dù ROM không được nhắc đến trong bộ vi xử lý, nhưng nó có mặt hầu hết trong các hệ vi xử lý và cùng phát triển đồng thời với sự phát triển của bộ vi xử lý để đáp ứng kịp thời với hoạt động của các hệ này. Vi mạch nhớ có nhiều loại, nhưng hiện nay EPROM được sử dụng nhiều nhất do những ưu việt của nó. Vấn đề đặt ra là làm sao chúng ta có thể ghi một chương trình điều khiển vào EPROM? Và cách thức chúng ta đọc được một chương trình đã nạp sẵn trong EPROM như thế nào? Đó chính là chức năng của một mạch ghi đọc EPROM mà đề tài đã thiết kế và thi công. Do thời gian thực hiện đề tài có hạn, hơn nữa đây là lần đầu tiên làm việc với tính năng độc lập nên việc mở rộng đề tài không thực hiện được mà chỉ dừng lại ở mức độ đơn giản và khả năng sai sót có thể xảy ra. Em rất mong sự góp ý của quý thầy cô và các bạn để đề tài hoàn chỉnh hơn. TP. Hồ Chí Minh tháng 3 năm 2000. Sinh viên thực hiện NGÔ SỸ LỜI CẢM ƠN Sau những tháng ngày miệt mài tìm hiểu, học hỏi luận văn đã hoàn thành đúng thời gian quy định. Trong suốt thời gian này, em luôn được sự giúp đỡ của quý thầy cô trong Khoa Điện. Đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình, những lời động viên khích lệ của thầy Trần Văn Trọng và cô Trương Thị Bích Ngà, hai giáo viên đã hướng dẫn cho em. Em không biết nói gì hơn để bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến quý thầy cô. Người đã vì em mà bỏ ra biết bao công sức để cho đề tài em được trọn vẹn. Qua đây em xin gởi đến thầy Trần Văn Trọng và cô Trương Thị Bích Ngà lời kính chúc sức khỏe để đi hết sự nghiệp trồng người của mình, góp phần đào tạo những nhân tài cho đất nước cũng như tạo tiếng vang cho Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật. Xin chân thành cảm ơn các bạn bè, thân hữu đã cođ những đóng góp cho đề tài hoàn thành trọn vẹn. TP. Hồ Chí Minh tháng 3 năm 2000. Sinh viên thực hiện NGÔ SỸ PHẦN I CHƯƠNG DẪN NHẬP ĐẶT VẤN ĐỀ: Với xu hướng khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển mạnh mẽ, nhất là trong lĩnh vực thông tin viễn thông, điện tử, công nghiệp… Nhiều thiết bị, linh kiện mới đã ra đời thay thế cho những thiết bị, linh kiện trước đó có phần hạn chế. Nhờ sự vi mạch hóa đã đem lại những lợi ích to lớn cho cuộc sống của con người. Hầu hết khi xử lý dữ liệu, điều khiển… người ta đều chọn xử lý trên nền tảng số học và đại số logic, với sự trợ giúp của các hệ vi mạch số. Đặc biệt là các hệ vi mạch số lập trình được mà người ta thường gọi là ROM (Real Only Memory). Vì thế em sẽ khảo sát cách ghi đọc EPROM để làm đề tài tốt nghiệp của mình. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI: Tuy ROM không được nhắc đến trong bộ vi xử lý, nhưng nó hiện diện hầu hết trong tất cả các hệ vi xử lý và nó phát triển đồng thời với sự phát triển của bộ vi xử lý, để đáp ứng kịp thời của hệ này. Theo suốt quá trình phát triển của ROM, em nhận thấy hiện nay hầu hết các ứng dụng đều tập trung vào EPROM vì những ưu việt của nó. Với khả năng có hạn, hơn nữa thời gian tiến hành đề tài chỉ trong thời gian ngắn nên chỉ thiết kế mạch ghi đọc EPROM dùng kit vi xử lý với một loại EPROM duy nhất đó là 2764. Luận văn bao gồm những nội dung sau: - Chương I: Tổng quát về mạch tích hợp. - Chương II: Giới thiệu kit PROFI – 5E. - Chương III: Thiết kế mạch ghi đọc EPROM. - Chương IV: Thiết kế phần mềm. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: Với tầm quan trọng của ROM trong các ứng dụng thực tế, từ những nhu cầu sinh hoạt – giải trí hằng ngày đến những ứng dụng trong đo lường, điều khiển… Để các thiết bị giảm tối thiểu sự cố và chính xác thì đòi hỏi những chương trình phải được lập trình sẵn. Vì muốn hiểu sâu trong việc lập trình của EPROM nên em đã chọn đề tài card ghi đọc EPROM để trao dồi, mở rộng kiến thức cho mình. CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ LUẬN ĐẶC ĐIỂM, YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI: Với khả năng có hạn, hơn nữa yêu cầu đặt ra của đề tài là không đi rộng hết các loại ROM mà đi sâu vào một linh kiện được sử dụng rộng rãi hiện nay là EPROM 2764. Do đó đề tài sẽ thiết kế card ghi đọc EPROM có những đặc điểm sau: - Card phải dễ sử dụng, kích thước nhỏ gọn. - Độ tin cậy cao. - Dể di chuyển. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI: Đề tài mà em thiết kế không có sự quy mô như những đề tài của đàn anh đi trước. Nhưng không vì thế mà nó kém đi phần thực tế. Do tính chất thông dụng của EPROM trong đời sống thì việc thiết kế card ghi đọc EPROM dùng kit vi xử lý có những thuận lợi hơn việc giao tiếp bằng máy tính về phương diện kinh tế cũng như kích thước. Ngoài ra, đề tài sẽ là những gì đúc kết lại sau những năm ngồi trên ghế giảng đường của trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ: Từ những đặc điểm, yêu cầu của đề bài, em đã chọn ra phương áf thực hiện theo trình tự sau: - Tham khảo ý kiến của giáo viên, bạn bè và thu thập tài liệu liên quan. - Đề ra phương án thi công có tính khả thi xét trên các mặt kinh tế và kỹ thuật. - Thực hiện theo phương án, thi công dưới sự chỉ dẫn của giáo viên hướng dẫn. PHƯƠNG PHÁP THU THẬP DỮ LIỆU: Những tài liệu, những vấn đề có liên quan đến đề tài chủ yếu do giáo viên hướng dẫn cung cấp. Ngoài ra, em còn tham khảo ý kiến của quý thầy cô trong Khoa Điện và các bạn bè thân thuộc. Em cũng bỏ ra rất nhiều thời gian để tự mình nghiên cứu, tìm tòi những phần liên quan trong đề tài. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ: Sau khi bắt tay vào làm đề tài, em đã tuân thủ các bước sau: - Thu thập dữ liệu. - Phân tích dữ liệu. - Đề ra các phương án và lựa chọn. - Thi công. - Kiểm tra và kết luận. PHẦN II CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠCH TÍCH HỢP ĐỊNH NGHĨA: Mạch tích hợp là mạch điện mà các phần tử được chế tạo đồng thời trên cùng một đế, và các phần tử này không tách rời nhau, thông thường người ta gọi là IC (Intergrated Circuit). Với sự phát triển không ngừng về kỹ thuật và công nghệ chế tạo linh kiện điện tử, đã cho ra đời những mạc` tích hợp có độ tin cậy cao, kích thước nhỏ. Tính đa dụng cũng như tính kinh tế cũng được phát huy. Theo mức độ tích hợp ta phân ra các mạch tích hợp sau:  Loại nhỏ ( SSI ) chứa dưới 12 cổng logic cơ bản.  Loại vừa ( MSI ) tích hợp đến cả trăm cổng logic cơ bản.  Loại lớn ( LSI ) tích hợp đến cả ngàn cổng logic cơ bản.  Loại cực lớn ( VLSI ) tích hợp đến hơn một ngàn cổng logic. Đây là các loại mạch vi xử lý . Theo chức năng vi mạch người ta phân ra các loại sau:  Vi mạch tương tự ( Analog IC ).  Vi mạch số (Digital IC ).  Vi mạch chuyển đổi ADC, DAC ( Analog – Digital Converter ).  Vi mạch nhớ ( Memory IC ).  Vi mạch vi xử lý (Processor). Và nhiều loại vi mạch chuyên dụng khác nữa. VI MẠCH SỐ: Vi mạch số là các vi mạch mà nó chỉ làm việc đúng với các tín hiệu gián đoạn, rời rạc. Các tín hiệu này chính là các giá trị có điện (High) và không có điện (Low) của điện áp. Với sự phát triển rất nhanh vað mạnh của kỹ thuật số. Vi mạch số ngày nay đang được ưa chuộng và được ứng dụng trong các ngành then chốt như: máy tính điện tử, đo lường, điều khiển… cũng như trong lĩnh vực dân dụng như quang báo… Bằng công nghệ khác nhau mà nhà chế tạo đã sản xuất ra IC số theo 2 loại chính để tạo nên 2 loại IC phổ biến. TTL ( Transistor – Transistor logic ) làm việc ở mức điện áp 5v ± 10%. CMOS ( Complementary Mos) làm việc ở điện áp cao hơn với 1 dãy rộng. Điển hình của loại IC TTL là họ 74xx, 74Hxx, 74LSxx,… và cho CMOS là 74Cxx,74CHxx, 45xx. Mỗi loại có những ưu việt cũng như khuyết điểm riêng. Tùy vào những ứng dụng cụ thể mà ta chọn cho thích hợp. VI MẠCH NHỚ: Là vi mạch có khả năng lưu trữ dữ liệu. Về mặt điện tích thì chúng được xem như nhiều ô nhớ mà ta có thể đặt vào một giá trị điện áp là High hoặc Low. Và giá trị này sẽ được lưu trữ theo thời gian tùy theo từng loại. Có 2 loại mạch nhớ cơ bản là ROM và RAM. III.1. Ram ( Random Access Memory): Là bộ nhớ có thể truy xuất và ghi vào. Nói cách khác RAM là bộ nhớ thay đổi, nghĩa là nó sẽ mất dữ liệu khi bị mất nguồn nuôi. Có 2 loại RAM sau: III.1.1. SRAM ( Static RAM): Được gọi là RAM tĩnh, là dạng RAM hoạt động theo nguyên tắc của Flip – Flop D. dữ liệu ghi vào được tồn trữ theo thời gian. III.1.2. DRAM ( Dynamic RAM): Được gọi là RAM động. Là dạng RAM hoạt động như tụ điện, do đó dữ liệu có thể bị mất sau khi ngắt điện. Vì thế đối với DRAM để đảm bảo không mất dữ liệu thì ta phải làm tươi RAM sau một khoảng thời gian ấn định. III.2. ROM (Real Only Memory): Là bộ nhớ chỉ có thể đọc được dữ liệu được ghi trước từ nó. Nhưng cũng có một số loại ROM ta có thể ghi vào nó với một số điều kiện đặc biệt. Hình 1: Sơ đồ logic ROM được đơn giản hóa. Tùy theo công nghệ chế tạo và cách thức ghi dữ liệu mà ta có các loại ROM sau: III.2.1. PROM (Programmable ROM ): Là loại chỉ ghi được dữ liệu một lần và không đổi được nữa. Người sử dụng có thể tự lập trình trên PROM. Thường gọi là ROM cầu chì, có giá thành thấp, được sử dụng trong các ứng dụng quy mô nhỏ. ROM A 3 A 2 A 1 A 0 D 7 D 0 Data bus Andress Bus Control Input [...]... khi thi t 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 Ngoài ra ta còn phải thi t 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 THI T KẾ: II.2.1.Nguồn +5V: Đây là nguồn chính cung cấp cho toàn kit và card ghi đọc EPROM. .. CHƯƠNG III: THI T KẾ PHẦN CỨNG KHÁI NIỆM: Phần cứng của một thi t bị bao gồm các linh kiện, phần tử cấu tạo nên thi t bị đó Tùy thuộc vào chức năng, độ phức tạp mà thi t 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 thi t kế: Port A Dữ liệu+dchỉ thấp 74373 EPROM 2764 8255... với ngõ vào CE I.4 CHẾ ĐỘ LẬP TRÌNH: Chế độ lập trình sẽ được hoàn hảo khi EPROM đã được xóa sạch Khi đó, các bit của EPROM đều ở trạng thái logic 1 Việc lập trình được tiến hành từ địa chỉ thấp nhất đến địa chỉ cao hơn và nó sẽ kết thúc khi ta hết dữ liệu đưa vào mà không đòi hỏi là phải chiếm hết các ô nhớ của EPROM Để lập trình EPROM 2764 ta cần thực hiện các bước cơ bản sau: Đưa địa chỉ vào bus... EEROM (Electrically EPROM ): EPROM có 2 nhược điểm sau: Muốn thay đổi chương trình khác phải đem đi xóa và lập trình lại, việc này rất tốn thời gian Khi ta muốn thay đổi nội dung của một bit tại một địa chỉ nào đó thì phải xóa toàn bộ EPROM Do đó EEPROM đã ra đời để cải tiến EPROM EEPROM có thể xóa bằng điện Và khi xóa có thể xóa toàn bộ hay từng từ (Word) trong ma trận nhớ Ký hiệu EEPROM: 28xxx Điện... điện và xóa bằng tia cực tím I.1.1 SƠ ĐỒ CHÂN CỦA EPROM 2764: Trong đó: A0 đến A12 bus địa chỉ (ngõ vào) D0 đến D7 bus dữ liệu (ngõ ra) OE: điều khiển cho phép ngõ ra (ngõ vào) CE: điều khiển chọn chip (ngõ vào) Vpp: điện áp lập trình PGM: xung lập trình với độ rộng cần thi t I.1.2 BẢNG TRẠNG THÁI HOẠT ĐỘNG EPROM 2764: CHÂN CE OE PGM VPP VCC OUTPUT Chế độ (20) (22) (27) (1) (28) (11-13,15-19) Đọc VIL... 8085A có ngõ vào Reset In dùng để Reset Microprocessor để thoát khỏi 1 chương trình, khi tác động đến ngõ vào Reset, Microprocessor sẽ đặt lại giá trị trong thanh ghi PC = 0000H và các chương trình sẽ bắt đầu thực hiện ở ô nhớ có địa chỉ 0000H GIỚI THI U 8255A: III.1 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG: 8085A là IC ngoại vi được chế tạo theo công nghệ LSI dùng để giao tiếp song song giữa Microprocessor và thi t bị điều... 1 0 1 D4 D3 1 D1 D0 Ở Mode 1 các Port A và Port B làm việc xuất nhập có chốt (Strobed I/O) ở Mode này 2 Port A và Port B hoạt động độc lập với nhau và mỗi Port có 1 Port 4 bit điều khiển dữ liệu Các Port 4 bit điều khiển dữ liệu được hình thành từ 4 bit thấp và 4 bit cao của Port C Khi 8255A được cấu hình ở Mode 1, thi t bị giao tiếp muốn 8255A nhận dữ liệu, thi t bị đó phải tạo ra 1 tín hiệu yêu cầu... 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 thi t bị ngoại vi khác vào đầu cắm chuẩn V24 Chương trình ứng dụng... bản sau: Đưa địa chỉ vào bus địa chỉ của EPROM để chọn ô nhớ lập trình Đưa dữ liệu cần nạp vào bus dữ liệu của EPROM Mỗi lần dữ liệu vào thì ô nhớ tự động tăng lên 1 đơn vị Điện áp cần nạp EPROM 2764: Vpp =+21v hoặc =+12,5v Chân CE được nối xuống mass (mức logic 0) Khi công việc trên đã hoàn tất nghĩa là địa chỉ và dữ liệu đã ổn định thì xung lập trình được đưa vào chân PGM Giản đồ xung lập trình: Khi... cao Port C A0÷A7 A8÷A12 Điều khiển 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 THI T KẾ: Việc EPROM 2764 có thể lập trình với hai nguồn áp . điều khiển vào EPROM? Và cách thức chúng ta đọc được một chương trình đã nạp sẵn trong EPROM như thế nào? Đó chính là chức năng của một mạch ghi đọc EPROM mà đề tài đã thi t kế và thi công. Do. L L U U Ậ Ậ N N V V Ă Ă N N T T Ố Ố T T N N G G H H I I Ệ Ệ P P Đề tài: THI T KẾ VÀ THI CÔNG CARD GHI- ĐỌC EPROM Sinh Viên Thực Hiện : NGÔ SỸ Lớp: 95 KĐĐ Giáo Viên Hướng Dẫn:. 2764. Luận văn bao gồm những nội dung sau: - Chương I: Tổng quát về mạch tích hợp. - Chương II: Giới thi u kit PROFI – 5E. - Chương III: Thi t kế mạch ghi đọc EPROM. - Chương IV: Thi t kế phần