Thiết kế và thi công giao tiếp máy tính với các thiết bị ngoại vi

Máy tính là sản phẩm của sự kết hợp giữa điện tử và tin học, nĩ đã được con người đĩn nhận với sự nhiệt tình bởi tốc độ giải quyết cơng việc, sự chính xác và những tính năng ưu việt mà

BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HOC SU’ PHAM KY THUAT

THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

HGMUIIE

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP NGÀNH LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP

THIET KE VA THI CONG GIAO TIEP MAY TINH

VỚI CÁC THIẾT BỊ NGOẠI VI

GVHD: NGUYEN DINH PHU SVTH: DO TRINH HOAI AN

- Qa

SKLOOOS7S9S9

TP Hồ Chí Minh, tháng 02/2001

4

KHOA ĐIỆN -ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIET KE VA THI CONG GIAO TIẾP MÁY

TINH VOI CAC THIET BI NGOAI VI

NHOM SINH VIEN THUC HIEN

DAI HOC SU PHAM KY THUAT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ĐỘC LẬP -TỰ DO -HẠNH PHÚC

NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Nhóm sinh viên thực hiện :

ĐỖ TRỊNH HOÀI AN

Mã số sinh viên : 97201255 TRAN VAN HAO

MÃ Số sinh vién : 97201303

Lớp 97 KDD37/2

1 Tên đề tài

HUET KE VA THE CONG GIAO TIEP MAY TINH

VỚI CÁC THIẾT BỊ NGOẠI VI

„ Số Liệu ban đầu :

stab AML 4u0, vZ thẢ kêu gies 3g xấi uef bị

-NgZ4L.M lướM, đua HỨ TÁC &.đãa (OM) 4 cbg UT

œ -Nội dung thuyết minh và tính toán ;

Xap A " ‹ 4 VIẾE ca£ lí ông túi

Ag Aang a Aft AGL

a ,Giáo viên hướng dẫn : NGUYÊN ĐÌNH PHÚ

b Ngày GIAO NHIỆM VỤ : 2/12 /2000

c Ngày HOÀN THÀNH : 30/2/2001

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: Thông qua bộ môn

BẢN NHÂN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỦA

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

tọ và tên sinh viên thực hiện: TRẦN VĂN HÀO - ĐỖ TRỊNH HOÀI AN

Sớp :97KĐĐ

Ngành : ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

3iáo viên hướng dẫn : NGUYÊN ĐÌNH PHÚ

én dé tai:

THIET KE VA THI CONG GIAO TIEP

MÁY TÍNH VỚI CÁC THIẾT BỊ NGOẠI VI Nỗi dụng đồ ấn tốt nghiệp :

than xét của giáo viên hướng dẫn :

Giáo viên hướng dẫn

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỦA

GIÁO VIÊN XÉT DUYỆT

io va tên sinh viên thực hiện: TRẦN VĂN HÀO ~ ĐỖ TRỊNH HOÀI AN

3iáo viên xét duyệt :

THIẾT KẾ VÀ THỊ CÔNG GIAO TIẾP

MÁY TÍNH VỚI CÁC THIẾT BỊ NGOẠI VI

Nhận xét của giáo viên xét duyệt :

Giáo viên xét duyệt

MUC LUC Số trang

3.1 Câu trú chúng của máy vị tính 7

22 Cau tue ben trong 8 2} Ban mach chink 10 Chuông 3: Khảo sát các vì miách 20

3.1 Giới thiệu cấu trúc phan cứng ñọ MSC-51 (951) 20

3.5 Khảo sát vi mạch biến đối DA 55

3.6 Khảo sát vi mach 74138, 7404 56

3.7 Khao sat vi mach 74244 56 3.8 Khảo sát vi mach 74138 57

4.3 Khối quét bàn phím 61

4.4 Khối khuếch đại đệm 62

Các thuật ngữ về máy tính

Phụ lục

pein Ay eC THE

Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật

Việc truyền thu, giúp đỡ chân thành của quí thầy, cá

và giáo viên hướng dẫn đề tài, cùng với sự nỗ lực củi

bhor sinh viên thực hiện, Đề tài đã dược hoàn thành đúng

theft gan qui

Nhóm sinE thực hiện xin chân thành cảm tạ đến bội

mon điện - !ỞZ cung quí thầy cô trong khoa điện đã giảng dạy - tr thụ những kiến thức chuyên ngành

mị cơ sở Jý luận, thực hiện đề tài tốt nghiệp ,

la cong ste hướng dẫn của thầy NGUYỄN

ai én hướng dan dé ti Thầy không

đã tận tim giúp đỡ, mach bdo giúp nhóm sinh viên định hướng

ĐỖ TRỊNH HOÀI AN TRẦN VĂN HÀO

2VHD : Nguyễn Đình Phú SVTH : Trần Văn Hào - Đỗ Trịnh Hoài An

Trường dại học Sư Phạm Kỹ Thuật

Loi Ni Bou

Thời đại ngày nay -Thời đại của ngành cơng nghệ thơng tin và các ngành kỹ thuật cao

làm chủ đạo Khi mà sự tiến bộ của nhân lọai khơng cịn tính bằng năm, tháng mà tính bằng, phút bằng giây, thì việc con người phải ứng dụng những phát minh, sáng chế mới nhất và

cơng nghệ hiện đại nhất vào cơng việc là vấn đề vơ cùng quan trọng Đồng thời việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào trong mọi lĩnh vực của đời sống xã hội đã gĩp phần làm cho đất nước

phát triển, xã hội giàu đẹp, lối sống văn minh và hiện đại hơn

Máy tính là sản phẩm của sự kết hợp giữa điện tử và tin học, nĩ đã được con người đĩn

nhận với sự nhiệt tình bởi tốc độ giải quyết cơng việc, sự chính xác và những tính năng ưu việt

mà nĩ đã dem đến cho con người, Ứng dụng của máy tính và các bộ vi xử lý đã đĩng vai trị chủ đạo trong mọi lĩnh vực, đác biết như các ngành : Hàng khơng vũ trụ, thơng tin liên lạc, tự

sự điều khiến, diện uf din dung

ting dụng những kỹ thuật cơng ngk én dai nhất vào trong sản xuất, nhằm mau

chồng đưa đất nước đi lên ngang tầm với các nước trong khu vực Vì thế ngành điện -điện tử

là những đề

ài làm cho các nhà khò học kỹ sư và đồng đáo các bạn thuộc các ngành cĩ liên quan đến điện tử, tự đơng hĩa, tin học vv trong vơ số đề tài tốt nghiệp, nhĩm sinh viên chúng tơi đặc biệt quan tâm đến đề tài “Thiết kế và thi cơng bộ giao tiếp máy vi tính với các thiết bị ngoại vi"

Đây là đề tài hiện nay được sử dụng nhiều, phạm vi rộng được ứng dụng trong đo lường, điều khiển tại các nhà máy, xí nghiệp, trong nghiên cứu Đặc biệt là phục vụ giảng

day

Từ máy tính (được người sử dụng lập trình sẵn, hay đang được nạp chương trình ), máy

cĩ thể gửi các lệnh đến để điều khiển các thiết bị hoặc cả một hệ thống phức tạp Hệ thống

điều khiển đã trợ giúp con người làm việc trong những mơi trường cực kỳ khĩ khăn, khắc

Ong ra từng phần,

lại thành board hệ thống cĩ phần xuất /nhập (1/O) Dữ liệu được hiển thị cho người sử dụng biết đang làm ở trạng thái nào Ngồi ra cịn được dau noi vi ce jumper va ede relay 3ể nối với thiết bị ngoại vi bên ngồi

GVND : Nguyễn Đình Phui vân Văn Hào - Đỗ Trịnh Hồi An

Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật

Nhằm mở rộng kiến thức, nâng cao khả năng nghề nghiệp, mở ra một lối mới cho những người đang tìm hiểu về lĩnh vực này Đề tài này như hướng giải đáp những thắc mắc, khó hiểu trong lĩnh vực tự động hóa, điều khiển

ĐỖ TRỊNH HOÀI AN

TRẦN VĂN HÀO

Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật

LỜI GIỚI THIỆU

Toàn thế giới chúnh ta đã đón một thiên niên kỷ mới, nhân lọai bước sang thế kỷ 21 Đây là thế kỷ của khoa học công nghệ, kỹ thuật hiện đại Thời kỳ phát triển mạnh mẽ cứa công nghệ thông tn, đi đầu vẫn là thông tin di động, sau là máy tinh Từ những chiếc điện

thọai có trọng lướng hàng ký (kg) thì ngày nay không những kỹ thuật tiên tiến, đa chức năng

siêu nhẹ mà cón siêu mồng, Rồi đến máy tính, từ máy XT có tốc độ rất chậm, để điều khiển

nó phải mất nhiều người ghỉ nhập dữ liệu phải chuỗi thoi gian Tiếp đến máy At 286 đã được „

cải tiến nhiều lần Đến những thế hệ máy tính 686, 786, pentium3, pentium4 với dung lượng

Ke do Ri thong tu điện tử, viễn thống, nó đã phú rộng khắp toàn thế giới, nối lại liền

VÀ xhâu lực sắt lại gần nhàu trong khóag gian và thời gian Sự tiện ích của công nghệ hiện

sar giup cho con nguol lim với liều suất cao hơn, rút ngắn tiết kiệm được kinh phí làm tuổi

thọ cao hơn xã hội ngày cảng vấn mành, boan thiện hiện đại

Đất nứợc chúng tạ đang bước đi ¡ng đường công nghiệp hoá và hiện đại hóa đất

nước Mà công nghiệp hóa gắn liên với tự tuá trong đó ngành điện giữ vai trò then chốt

Vì thế ngành điện -điện tử là những đứ tái

Từ máy tính (được người sử dụng lậ trình sẵn, hay đang được nạp chương trình ) máy

3ó thể gửi các lệnh đến để điều khiển các thiết bị hoặc cả một hệ thống phức tạp Hệ thống

liều khiển đã trợ giúp con người làm việc trong những môi trường cực kỳ khò khăn, khắc liệt

86 giao tiếp nay có chức năng như bộ điều khiển được trải rộng ra từng phần, ghép lại thành

3oard hệ thống Có phần xuất /nhập (I/O) dữ liệu được hiển thị cho người sử dụng biết đang

ầm việc ở trạng thái nào, Ngoài ra còn được đấu nối với các jumper và các relay để nối vớ

:hiết bị ngoại vi bên ngoài

Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật

Nhằm mở rộng kiến thức, nâng cao khẩ năng nghề nghiệp, mở ra một lối mới cho

những người đang tìm hiểu về lĩnh vực này Đề tài này như hướng giải đáp những thắc mắc,

khớ hiểu trong lĩnh vực tự động hóa, điều khiển

Mặc dù nhóm sinh viên thực hiện đề tài có nhiều cố gắng trong quá trình thiết kế và

thỉ công, cùng với sự giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng dẫn NGUYỄN ĐÌNH PHÚ Nhưng

vì đây là một đề tài lớn, mới, phạm vi rộng nên không thể tránh khối những khúc mắc

hạn

shế, Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp chân thành của quí thầy cô và các bạn

T P HỒ CHÍ MINH tháng 2/2001 Nhóm sinh viên thực hiện đề tài

ĐỖ TRỊNH HOÀI AN TRAN VAN HAO

VAD ; Nguyén Binh Phi SVTH : Trầu Văn Hào ~ Đỗ Trịnh Huài An

PHAN B: NOLDING

Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Trang 2

« Kiểu kết nối gián tiếp qua relay, vi mạch đệm hay các transister

'Tùy thuộc vao các chế độ hoạt động thích hợp và nhu cầu sử dụng Đề tài này sẽ thực

biển theo cách kết nổi sau

1 Gian Hep qua cony COM (sian liép néi tiếp )

1 Giae Hey qua cing PIINTER (xiao tiép song song )

3, Gian tiép qua cong card meh ring Clon card)

Khiếu đã định sẵn rong máy như cáng COMI, COM2 cá địa chi 2F8h, 3F8h; cổng PRINER

tay Ín ) có địa chỉ 3FSh: slot card co & ừ 30)H - 31H

thị chiều chuyển động trên LED vv

Phần thiết kế, nhóm sinh viên thực hiện sẽ bố trí tất cä các vi mạch các linh kiện điện

tử được gắn trên một BOARD mạch in khổ dạng kí điều khiển Trên board mach có các đầu

sáp nối ƯO, _ 8 relay đóng mở thiết bị bên ngoài, 8 LED hiển thị chế

ộ hoạt động, có mạch

siến đổi tưong tự sang số (ADC), mạch biến đổi số sang tương tự(DAC) Ngoài ra trên board

26n ¢6 12 phim để nhập tín hiệu từ bên ngoài vào máy tính Đây là đề tài được ứng dụng trong

thiều lĩnh vực, đặc biệt là trong lĩnh vực học tập Đây cũng liệu để

úp sinh viên, những

1gười đang quan tâm về ngành điện tử -tự động hóa

Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật 3 Teanga

1.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

Để thực hiện đề tài, nhóm sinh viên phải xác định hướng cụ thể, xác định lịch làm việc, tìm, đọc tài liệu tham khảo, chọn linh kiện thường được sử dụng, có trên thị trường đọc tài liệu chạy thử, vẽ mạch trên EAGLE chạy trong môi trường windows

Công việc nghiên cứu được khảo sát theo các bước sau ;

¢ Khio sat cdc céng giao tiép COM, PRINTER, SLOT CARD dia chi da sif dung, dia chi

dành cho người thiết kế

«— Khảo sát các vì mạch:

«— Ví diều khiển 8951

© Vinge biến đối ADC, ĐÁC,

«Tình boần các thiết bí được điệu khiến như động cở hước, motorsevor, led

Kích thước của card nằm bên trong máy sẽ được thay thế bằng board mạch thiết Kế

sên ngoài qua đấusối cáp I/O

1.3.1 Các qui tắc cần lưu ý khi thiết k

Một cách tổng quát, việc tính toán tải sẽ không được đặt ra nếu người thiết kế tuân theo

một vài quy tắc đơn giản sau:

hình là các linh kiện này có khả năng làm việc rất thấp và không chịu được điện áp âm dưới mức thường xẫy ra trên bus hệ thống

2 Không được có quá 2 tải loại L§ đối với một vài loại tín hiệu bus

3 Việc khử ghép các bộ điều khiển bus và các bộ thu nhận với một điện dung

01 giữa các chân +5V và GND là cần thiết

Trường dai học Sư Pham Kỹ Thuật

1.4.1 Giao tiếp qua cổng COM :

Được sử dụng khá phổ biến, nó giao tiếp theo tiêu chudn RS 232 va thường được sử

dụng để giao tiếp giữa máy tính và/modem hoặc giao tiếp với chuột (mouse)

Dữ liệu trong trường hợp này được truyền dưới dạng nối tiếp theo một tốc độ do người

lập trình quyết định thường là 1200bps 2400bps, 9600bps ) chiều dài dữ liệu có thể là5, 6, 7

hoặc 8 bits va ket hup vi bit start, stop, parity tạo thành một khung (frame) Ngoài dữ liệu

giáo ĐỀ này chủ pheẹp khoảng cách truyền đữ liệu ở xa, những tốc độ truyền chậm Trong

tình Điều đái tin hiệu thánh tín hiệu TT,

1.4.2 Giao tiếp qua cổng máy in:

Đây cũng là cách giao tiếp được dung để truyền dữ liệu giữa máy vi tính với máy in,

nối trạng thái

‘Gi cách giao tiếp qua cổng COM, ở

ñ giáo tiếp này dữ liệu được truyền song song cùng lúc

¡ bít Vì thế có thể đạt tốc độ truyền cao Conneetor của port này 25 chân báo gồm 8 đường

lữ liệu và các đường Handshaking Tất c

ic duting data và tín hiệu điều khiển đều ở mức 3slc hoàn toàn tương thích với TTL Hơn nữa người lập trình có thể diều khiển cho phép hoặc hông cho phép các tín hiệu tạo interrup từ ngõ vào, nên việc giao tiếp đơn giản và dễ dàng

ơn Tuy nhiên giao tiếp với mức logic TTL nên khoảng cách truyền dữ liệu bị hạn chế so với lao tiếp qua cổng COM, đồng thời cáp truyền cũng phứ

tạp hơn Đó là nhược điểm của cách

lao tiếp này,

Từ ổ nối 25 chân, có 8 đường dữ liệu, 4 đường từ máy in đưa về máy tính, còn lại là các vồng điều khiển, sẽ được ghép nối qua vi mạch đệm 74244 chốt dữ liệu một chiều, được kích

3t ở chân 1, 19 (G) ở mức thấp tín hiệu từ máy tính đưa về máy in thông qua một vi mạch tốt nữa để tín hiệu từ máy in đưa về máy vi tính

VHID l : Nguyễn Đình Phú SVTH : Trần Van Hào = Đỗ Trình Hoài An

“Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Trang 5

| Các tín hiệu được dưa đến 8255A giao tiếp xuấưnhập ra 3 port thông qua cách chọn

chip

j Các port được đưa ra ngoài thông qua jumper hoặc relay

Tai port Pa thấp và por Pb được ghép với các phím, mục đích nhập dữ liệu vào máy

tính,

1.4.3 Giao tiếp qua card mở rộng (slot card):

Trong máy vi tính người ta chế tạo sẩn các slot card cho phép người sử dụng mở rộng tính nâng cửu máy vi tính bằng cách gắn thêm các thiết bị khác vào nó

Mỗi slot deu c6 cde đường dữ liệu (data), địa chỉ (address), các dường ngưồn, +5V, -

§V, +13V, - I2V, và các dường điều khiển như CLK, IRQ RESET, IOR\, IOWV, AEN, : vì thế

nếu tiết kÈmach giáo Hep qua slot sé gidim được rất nhiều linh kiện, dễ

iều khiển, nên giảm

gia thành, đong thời tác đố Huyền nhanh Đây la ưu điểm của cách giao tiếp này

Tiến bình cẩm của sét có 62 chân, trong đó có 20 đường dữ liệu Áo - Ajg; Dạ - D; ;

Perel tot, low, den

Ta se thigt ke phip cẩm tiếp x

8 đường dữ liệu tử DAu-DA- sẽ được đưa sáo vi mach chốt 74245, ngõ vào Ai A,

gõ ra Bị- Bụ đưa vàu Cụ-C; vì mạch giá tiếp 5255A¿ 1; và 8355A(2) được lấy ở ngõ ra 6 port,

*_ Ngưồn : Do thiết kế cả 3 cách giao tiếp, nhiều vi mạch, relay, led, transistor dòng tổn

hao trên toàn mạch lớn không thể lấy từ máy tính được, Vì vậy phần ngưồn sẽ được

trình bày ở chương sau

Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật

ï Chối ” BỘ «4 —| ADC |“—| vạo |*—

2VHD.: Nguyễn Đình Phú ——_.———._.— YVIN: trần Vim Hàu = ĐỒ Tránh Huùi sAn

Trường đại học Sư Phạm Kỳ Thuật Trang 7

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ MÁY VI TÍNH

nối mạch điện bộ nhớ, màn hình, máy in, thiết bị đầu cuối, ngưồn nuôi vv

«_ Phần mềm : gồm cá

iải thuật và sự thể hiện trên máy tính của nó là các chương trình

(program), bạo gồm các lệch ( insruction) Chương trình có thể được nhập vào lần lượt

từ bản phím, trình bày trên màn hình, ghi trên đĩa từ vv nhưng nội dung chủ yếu là các lệnh khác với môi trường vật lý

3.3 SƠ ĐỒ KHIỔỐI VÀ CHỨC NĂNG CỦA MỘT HỆ THỐNG MÁY VỊT

Các thiết bị ngoại vi

SVHD : Nguyễn Đình Plui _ŸVTNI : Trin Vin Haw = D6 Trinh Hodi An

Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật

2.2.1 Khối xử lý trung tâm:

CPU (central processing unit) dùng để thu nhập và cho chạy các lệnh, bên trong CPU

Trang 8

gồm các mạch điều khiển logic, mạch tính số học và logic

Nếu CPU được xây dựng trên một hoặc vài vi mạch thường được đóng trong chỉp, thì

nó được gọi là (microprocessor)

2.2.2 Bô nhớ:

Dùng để lưu trữ các lệnh và lưu trữ cho bộ xử lý Nó bao gồm 2 loại : Bộ nhớ trong dược tạo bởi các vi mạch nhớ bán dẫn và bộ nhớ ngoài được tạo bởi môi trường nhớ khác như

via từ, đa quang, Bộ nhớ thường được chỉa thành từng ô nhớ nhỏ như: từ hay byte (Ibyte= 8

bits) LÍ từ =2 hyle), Mỗi õ nhớ cũng như thiết bị vàota được gắn cho I dia chi (address)

De CPU co the dink vị khi cần doc hày viết dữ liệu lên nó

3.2.3 Các thiết bị ngoại vi:

Gon ete HHel Đị văn Tá WG dong de obập hoặc xuất các dữ liệu, bàn phím, chuột, máy

uá trình xử lý số liêu trong máy tính:

Có thể được hiểu một cách khái quát sau: Trước hết các chương trình gồm các chuỗi

ệnh và số liệu ban đầu được nhớ vào bộ nhớ trong Các lệnh được mã hóa thành chuỗi các số

thị phân tương ứng với một tập 2 trạng thái đóng =mở các linh kiện điện tử, khi thao tác (chạy

hương trình ), dưới sự điều khiển của CPU các lệnh và

loạn khi CPU muốn trao đổi số liệu với một ô nhớ hoặc một thiết bị vào/ra, nó sẽ ứng xử sao

cho trong một khoảng cách truyền số liệu trong bus hệ thống chỉ được chiếm dụng bởi ô nhớ

- Bus số liệu (databus) để truyền tải số liệu

~ Bus địa chỉ (address bus) để chọn ô nhớ hoặc thiết bị vào/ ra

- Bus điều khiển (control bus) hỗ trợ cho việc trao đổi thông tin trạng thái như

phân biệt đơn vị được CPU truy nhập là thuộc bộ nhớ hay thiết bị vào/ra, thao tác truy nhập đọc hay viết Cpu sử dụng các bus này khi cần trao đổi số liệu với một thiết bị vào/ra nào đó,

Sử đồ xử dụng các hus khi trao đổi số liệu với thiết bị ngoại vỉ:

CPU phát tín hiệu địa chỉ của thiết bị lên bus địa chỉ Tín hiệu này được đặt vào bộ

giải mã địa chỉ chọn thiết bị Bộ giải mã này sẽ phát ra chỉ một ứn hiệu chọn chip

3⁄2 Đúng với đường dây nối chọn CS\ (chip seleet) của thiết bị 2 cần chọn nên địa chỉ :ủa bộ đệm, số liệu của nó là được mở để trao đổi với CPU trên các đường dây của bus số

iêu, Trong quá trình này các tín hiệu thông tỉn trạng thái cũng được phát trên bus điều khiển

18 đạt được mục đích cụ thể cửa công việc truy xuất (R/W\ để điều khiển việc dọc hay ghỉ

Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Trang 10

Hình _ Sơ đồ khối của một máy PC với các thiết bị ngoại vi

Odie men O dia cing Lg! Bain phim

CPU va bộ nhớ trong là các thánh phán chính của bản mạch chinh (main board ) ban

›ác tập dữ liệu trong thời gian dài kể cả khi tất máy, các bộ nhớ ngoài là cần thiết như ổ đĩa ném FDD (floppy disk device), ổ đĩa cứng HDD (hard disk device), va 6 dia quang (CD

lrive)

2.3.2 Bản mạch chính : (main board) ;

Là tất cả các linh kiện tuyệt đối cần thiết được lắp ráp trên bản mạch chính, có sơ đồ

‘au : Bộ nhớ chính gồm các chip có thể ghi/ đọc RAM trandom access memory) được chia

hành một vài bank CPU dùng nó để lưu trữ số liệu, các kết quả tính toán trung gian của

“hương trình vv Các dữ liệu được được lưu trữ trong các đơn vị nhớ khi cần thiết có thể truy

thập được, việc sắp xếp này gọi là địa chỉ hóa bộ nhớ

Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Trang 11

Trên bản mạch chính còn có các chip chỉ đọc được ROM (read only memory) do die

tính thông tin trong ROM không bị mất đi khi tắt máy, nên trong các chip này đã được nạp các

chương trình và số liệu để CPU dùng cho việc khởi động PC, các chương trình bổ trợ thâm nhập bàn phím, màn hình vv được gọi là hệ vào/ra cơ sở BIOS (basic in out system )

~ Chip trong bộ nhớ trực tiếp DMAC (direct memory access controller)

- Bus hệ thống nối với các khe cắm mổ rộn ong

2.3.3 Ghép song song và ghép nối tiếp:

mắt xỏ dường: khác dành cho tín hiệu đicu khiến, cụ thể sẽ được trình bày ở phần sau

3.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐỊA CHÍ VÀ KẾT NỐI BUS DỮ LIỆU:

3.3.1 Đặc điểm địa chí:

Hầu hết các thiết bị hỗ trợ và các bó tưởng thích vào/ra trong máy tính PC đều được

3iều khiển và cảm nhận bằng cách sứ dụng các card vào/ ra bằng hệ thống số

Máy tính PC ~XT có 20 đường địa chỉ nhưng thiết kế PC không sử dụng hết không gian địa chỉ này, chỉ có đường địa chí thấp (10 bít thấp của vùng địa chỉ) được sử dụng trong nay tinh PC Vi vay, tit bit 0 dén bit 9 được sử dụng để giải mã các địa chỉ của thiết bị hoặc xác càng, Bit thứ 9 của địa chỉ card vào/ra có một ý nghĩa đặc biệt trong việc thiết kế máy ính PC Khi bit này không tác động, dữ liệu không chỉ nhận được trên bus hệ thống từ 5 xlot sard của board hệ thống mà chỉ cho phép nhận dữ liệu từ các địa chỉ của thiết bị vào/ra trên 3oard hệ thống Khi bit này tác động, nó cho phép nhận dữ liệu trên slot card, điều này có Aghĩa là đối với cổng vào, 1024 địa chỉ cổng trong máy tính PC được chia thành 2 phần bằng

ahau là 512 địa chỉ cổng mà chúng chỉ tồn tại trên board hệ thối 12 địu chỉ cổng tồn tại

rén bus cia slot card

GVHD : Neuvén Dinh Phi SVTH: Trin Van Hoo = Đỗ Thịnh Hogi Au

O3FFH ==

0A00H

6451

FIFI

Khi mot card it rong die car dat trong rnb ciia méy tinh PC thi dia chi eng vao/ra

ahép bao trùm lên vùng địa chỉ vá:

Khi đưa một card mở rộng vao sir dung thì việc đầu tiên là ta phấi lưu ý đến vùng địa

;hỉ này được mã hóa bằng 10 bit địa chỉ được sử dụng để nhận dạng xem cổng vào/ra nào

7

Bằng sơ đồ địa chỉ và chưc năng sau :

O80 —QUF | Thanh ghi trang DMA (LS670)

DAU OBE | BO dit u khiển ngắt2 — (8259) ÚC0 -011 Hô điêu khiến DMA2 (8237)

| 200 ~ 20F ho tro chơi - ( game)

2F8 - 2FF ' Công nối tiếp 2 (COM2)

300 -31F CARD DÀNH CHO NGƯỜI DÙNG

320 -32F | Bộ điều khiển đĩa cứng

378 — 37F | Cong song song 1 (LPT 1)

380- 38F | Cổng nối tiếp đồng bộ 2 3A0~ 3AF | Cổng nối tiếp đồng bộ |

3B0 ~ 3BF | Màn hình đơn sắc 3C0 - 3CF | Card EGA

Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Trang 14

Từ 0000H đến 0IFEH được gắn cho bản mạch hệ thống Vùng 512 địa chi trong số phục vụ cho các chức năng như : các ngất, hoạt động truy nhập trực tiếp bộ nhớ DMA và các mạch ghép nối với ngoại vi khác

# Vùng 521 địa chỉ từ 200H đến 3FEH được gắn cho cá:

công nối tiếp khác cong may in (LPT!) & ham khảo, không đi tìm hiểu một cách cụ

thể Machi di vao quan tâm đến đầu nối 9 chán

Hình 2.5.1 Chân 1 DCD (data carrite detec )

Phát hiện tín hiệu mang dữ liệu

nhận dữ liệu từ DCE tới DTE (máy tính hoặc thiết

bị đầu cuối ) qua RD

3 TxD (transmit data ) truyén dữ liệu

dữ liệu từ DTE (máy tính hoặc đầu cuối) tới DCE qua đường Tả

4DTR (Data terminal relay) đầu cuối dữ liệu sẵn

sang

Tinh hoat déng giéng vdi RTS nhưng được kích hoạt bởi DCE khi muốn truyền dữ liệu

Chân 5 : SG (signal ground) tất cả các tín hiệu được so sánh với đất

—-“Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Trang 15

Chân 6 : DSR (data set ready ) dữ liệu sẵn sàng Tính hoạt động giống như CTS nhưng kích hoạt bởi DTE khi nó sẵn sàng nhận dữ liệu ,

Chân 7: RTS (request to send ) DTE đặt đường này nên mức hoạt động sẵn sàng

truyền dữ liệu

* Chân 8 : CTŠ (Clear to send ) xóa để nhận DCE đặt đường này nên mức hoạt động để thông báo cho DTE là sẵn sàng nhận dữ liệu ,

Chan 9; RI (ring indicate ) chỉ báo là DCE đang nhận tín hiệu rung chuông

Tủ phải quan tâm đến các đường tín hiệu riêng lẻ, có thể chia làm 3 nhóm sau „

ác dường dẫn tín hiệu, xuất ra từ máy tính PC và điều khiển máy in, được gọi

là tác đường dẫn điều khiển,

- Các đường dẫn tín hiệu, đưa các thông báo ngược lại từ máy in về máy tính

được gi là dưng Hang thất

Tượng dấn dữ liệu, tuyên các bịt riêng lễ của các kí tự cần in từ kết cấu trên

sae tin HIỆU Và tức tít

Dựa trên các đặc điểm trên điều khiển được cách giao điện song song l

hướng hay 2 hướng Thông hiưỡng thì cốt

thể là chân 1, 19 (G) ic được nối thẳng vào strobe ở mức LOW làm Du _ D; được nối đến Cụ

~C; vi mạch 8255A, và được hiển thị trên LED Khi ta nhập dữ liệu từ bên ngoài vào máy

tính Nghĩa là chân strobe, sau đó đưa ra cổng đảo đưa về chân RD, kích hoạt vào IC 74244

Dựa trên cơ sở này nhóm sinh viên thực hiện thiết kế bộ giao tiếp máy tính với thiết bị

Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Trang 16

Hình 25 2 1 STROBE : với mức logic thấp ở

chân này, máy _ tính thông báo cho máy in biết là

cóI byte sẵn sàng trên các đường dẫn tín hiệu đã

được truyền

2_9:Do _ D;: các đường dữ liệu

10 Acknowledge : với mức logie thấp ở chân này máy in thông báo cho máy tính biết là đã nhận được ký tự vừa gửi vào và có thể tiếp tục nhận

1 BUSY : (báo bận ) máy in gửi một mức logic cao trong khi đang đón nhận

hoặc ín ra dữ liệu để thông báo là các bộ đệm máy in đã bị đây hoặc máy in trung Wang thai off lìng

12 PAPER EMILY | (hel gidly › mức HIGH có nghĩa là đã hết giấy

thái được xác định lúc ban dau

17 SELECT INPUT :bằng một mức LOW máy in được chọn bởi máy tính

Sơ đồ cách đấu nối cụ thể giữa máy tinh va may in

Trường đại học Su Phạm Kỹ Thuật Trang 17

cứng và đĩa mềm, xuất dữ liệu ra máy in, các cổng modem, vào/ra nối tiếp vv

Từ trước đến nay đã có đến 8 kiểu bus mở rộng được sử dụng trong máy tính PC

© Bus PC (gyi li bus ISA 8 bit )

© Bus EISA (32 bit)

© Buy VESA Local (2 bity

@ Bus SCSEC 16/42 bit) Bus ISA (16 bit)

© Buy MCA (32 bit)

© Buy PCI] (32/64 bịt)

© Bus PC/MCA ( 16 bit»

Vấn đề thiết kế card mổ zí quan vam dén bus PC (ISA 8 bit) Rảnh cắm

tên bus PC có 62 chân (62 tiếp điểm J bởi miit bus dia chi 20 bịt nên nó có thể

= Ay «Ay | Bus dja chỉ lối vào / lối ra, 20 bịt thấp hơn của bus địa chỉ hệ thống đôi khi

>òn được kí hiệu là SAu SA

Ogic giải mã địa chỉ I/O cục bộ của nó Nó kích hoạt ở mức cao, khi hoạt déng address enable

:hï cho thấy hoặc quá trình truy nhập trực tiếp bô nhớ (DMA)

- Dạ D; :Bus dữ liệu (ối vào / lối ra ) 8 bit dữ liệu, cho phép truyền giữa bus chủ

“master bus ) va card mé rong

- CLK :Tín hiệu giữ nhịp (lối ) tín hiệu giữ nhịp được đặt bằng 4 772727 Mhz đối

Trường dai học Sư Phạm Kỹ Thuật Trang I8

- ALE : (address lach enable ) chốt địa chỉ, cho bus mở rộng thấp là tín hiệu điều

khiển bus dia chỉ và chu trình bus là hợp lệ , Như vậy nó chỉ cho thấy chỉ bắt đầu của một chu

trình bus trên bus mở rộng

- IOR :/O READ ( đọc vào ra) lối vào / lối ra , tín hiệu lệnh đọc vào/ra chí cho thấy

một chu trình đọc I/O đang được tiến hành

- IOW : (i/o wite ) ghi 16i vào lối ra tín hiệu ghỉ vào/ra chỉ cho thấy một chu trình bus

phi O đang được tiến hành ,

- SMEMR : (system memory ready) lối ra Đọc bộ nhớ hệ thống tín hiệu ghỉ vào bộ nhớ hệ thống chí cho thấy một chủ trình bus ghi vào bộ nhớ trong phạm vi địa chỉ 20 biL từ 00000H1 FEEFEEH

vang mở Lông keo đài thời lưỡng cần có mốt chủ trình bus

Khang có trạng thái chờ Ú cho phép tiết cand mở rồng rút bớt thời lượng cần có một chu trình

- REF : (refresh lối vào ) n biếu Ì # lai được sử dụng để báo tin cho bản mạch

biết nó sẽ thực hiện một chu trình làm tưới lại

~ T/C : (terminal counL, Lối vào ) cho thấy truy nhập DMA đã tiến hành xong và tất

cae byte da được truyền

- DACKI DACK3 (xác nhận DMA „ DMA acknow legdge ) Lối ra xác nhận DMA

›hï cho thiết bị ghép nối đang yêu cầu biết là DMA đang xử lý yêu cầu của nó

- IRQ 2 IRQ7 (interrupt/requert ) Tín hiệu yêu cầu ngất, chỉ cho thấy là thiết bị ghép

tối đang đề nghị bộ xử lý phục vụ (dịch vụ từ bộ xứ lý)

- OSC : (erysstal oscilator) tín hiệu từ bộ dao động thạch anh là tin higu 14, 318 Mhz,

:ung cấp cho các ứng dụng mở rộng Tốc độ đồng hồ này bằng 3 lần tốc độ CLK —,

- RESET DRV (reset drive ) đặt lại trạng thái ban đầu ối ra, được đặt về trạng thái pan dau cho bản mạch được cắm vào bus I§A

- /O CHCHK (HO check ) Lối vào _ Tín hiệu kiểm tra vào/ra chỉ cho thấy bộ nhớ của

“hiết bị ghép nối đã bị phát hiện có một lỗi chấn lẻ

~+5V, -5V ;I2V và GND : cung cấp cho card mở rộng

3VHD : Nguyễn Đình Phú SVTH : Trầu Văn Hào = Đồ Trình Huài ¿UL

Trường đại học Sự Phạm Kỹ Thuật Trang 19

Trên đây là vị trí rãnh cắm và chân các đường đường dẫn của bus ISA nhưng chỉ lấy 23/62 đường đẫn_ của bus ISA D6 1A Ag Ay ;DAg DAy :Reset; ANE ; IOW ; IOR ; GND

;5V ;¡ -5V Còn phần ngưồn cung cấp cho toàn board, sẽ được thiết kế rời, vì trên board có rất

nhiều vi mạch và lính kiện, thiết bị cần điều khiển Bộ nguồn sẽ được trình bày ở trang thiết

kế

GVHD : Nguyễn Đình Phú SVTH : Trần Vũn Hào = Đỗ Trinh Hoài AI

Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Trang 20

ý đã mỏ rộng, được ứng dũng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong điều khiển, tự động hóa

V1, GIỚI THHỶ

RUC PHAN CUNG HO MSC-51 (8951):

Đặc điệm và chute nang hoat dong cua cée IC hy MSC-51 hoan toan tong tự như nhau

J ay giới thiệu ICR95I là một vĩ do hãng Intel của Mỹ sẵn xuất có các đặc điểm

hung như sau:

* 8 KB EPROM 5

* 128 Byte RAM nội

® — 4Port xuất/nhập 1/0 & bit

® — Truyền dữ liệu nối tiếp

¢ 64 KB vùng nhớ chứa chương trình bên ngoài

¢ 64 KB vùng nhớ chứa dữ liệu bên ngoài

* C6 lệnh nhân và chia

3VHD : Nguyễn Đình Phi YVTM : Trần Văn Hào = Đỗ Trinjt Hoài Ai

Trường đại học Su Phạm Kỹ Thuật

3.2 KHAO SAT SO DO CHAN 8951, cH

3.2.1 Sơ đồ chân 895

Trang 21

NG TUNG CHAN:

XIRL2 03-0

P0A-A0A FAC PO AOBE

06-06 ast 207-807 Pie 20-88

BH Being

Bly B2LAIE PIS BREA Pig P2£-nlx PI? BPRS

SYS! co tất cá 40 chân có chứ, ác dường xuất nhấp Trong đó có 24 chân có tác dụng

€ tải địa chỉ và dữ liệu khi giao tiếp với bộ nhớ

Port 1 1a port IO với số thứ tự chân I- 8 Các chân được ký hiệu Pu, P;¡, P¿¿ Pị; có thể

Port Ì không có chức năng khác

dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài để điều khiển xuất nhậ

[PorL2:

Port 2 là 1 port có tác dụng kép với số thứ tự chân 21- 28 Trong các thiết kế cỡ nhỏ không

dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường điều khiển IO (Input- Output) Đối với các thiết

kế cỡ lớn có bộ nhớ mở rộng, nó đóng vai trò là bus dia chi cao,

OG Port 3:

Port 3 là port có tác dụng kép với số thứ tự chân 10 -17 Các chân eda port này có nhiều chức

Nang, cde công dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tính đặc biệt của 8951 như ổ bằng sau:

VHIỦ : Nguyễn Đình Pui SVTH : Trần Vũu Hào = Đỗ Trình Hoài Ai

Trường dại học 3ư Phạm Kỹ Thuật

Chức năng chuyển đổi

Bạo RxD [Ngõ vào nhận divin nd tiếp — Psy TXD _ | Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp,

hạ INTO | Ngõ vào ngất cứng th 0

Pas TO Ngõ vào củaTIMER/COUNTER thứ 0

Pas TI | | Ngo vio cũaTIMER/COUNTER thứ I

Pr, WR Tin hiệu ghỉ dữ liệu lên bộ nhớ ngoài

Po RD Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

4) Cav ngé tin hiệu điều khiể

Ngo tin bigu PSEN (Pr

mi store enable):

PSEN Hà tim hiệu ngo tà # chân 29 có lác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng

thaooy nói đen chân: DE: Letpäl ehabley cuz Egprom cho phép đọc các bytc mã lệnh

eradroller 8951

PSEN ở mức thấp trong thơi gián Mu ấy lệnh Các mã lệnh của chương

trình đọc từ Eprom quá bus dữ liệu và được chất sáo thanh ghỉ lênh bên trong 8951 để giải mã lệnh

Khi 8951 thi hành chướng tr OMS noi thi PSEN sẽ ở mức logic l

TÑ Ngõ tín hiều dicu ke Address Latch Enable):

Khi 895] truy xuất bộ nhớ bén nguái mret 0 có chức năng là bús địa chỉ và bus dữ liệu do dé

phải tích các đường dữ liệu và địa chỉ Tín hiểu ra ALE ở chân thứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để

giải đã hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối chủng với IC chốt

Tin hiệu ra ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian porL 0 đóng vai trò là địa chỉ thấp nên việc chốt địa chỉ được thực hiện I cách hoàn toàn tự động

Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể được dùng lầm tín hiệu clock cho các phần khác của hệ thống

Chân ALE được dùng lầm ngõ vào xung lập trình cho Eprom trong 8951,

[Ngõ tín hiệu EA\ (External Access) : Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 thường nối lên mức l hoặc mức 0,

hi hành chương trình từ EPROM nội trong

Nếu nối lên mức 1 thì vi điều khiển 8951

Khoảng địa chỉ thấp 8 Khyte

Nếu ở với mức 0 thì vi điều khiển 8951 sẽ thỉ hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng

Chân BA\ được lấy làm chân cấp ngưồn 21V khi lập trình cho Eprom trong 8951

-GVHD ¿ Nguyễn Định Phí SVE Date Yn Ua = DE Doin He

“Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Trang 23

Ngé tin higu RST (Reset) Ngõ vào RŠT ở chân 9 là ngõ vào Reset của 8951 Khi ngõ vào tín hiệu này dưa lên cao í nhất là 2 chủ kỳ máy, các thanh ghi bên trong dược nạp những

Khi

giá trị thích hợp để khởi động hệ thống

ấp diện mạch tự động Reset

Ø Các ngũ vào bộ dao động XI, X2 :

Bộ dao động được được tích hợp bên trong 8951, khi sử dụng 8951 người thiết kế chỉ cần kết

nối thêm tụ thụch anh va ác tụ như hình vẽ trong sơ đồ Tần s

Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật

Bảng ng đồ bộ nhớ Data trên Chip như sau : đồ

Địa chỉ ie Bia chi

chi bit L bực Địa chỉ hít ee

RE

3 i

ro |? lo Js Ja J3 J2 jer fo |e RAM da dụng

E0 leo es Ja Jrx J2 an nô face D0 |D? Joe Jos Jos Jos Jb for Joo Jpsw

BS - Jhc Jen faa ao fos [ir

iF fie [ip fic fiw fia vfs | t ap 2 base dia chi hoa but [rH

I7 ie Ps fm Ps |2 fe | ae prime vie aa ci hoa rt THO

F WE Pd fc pp fa pops | #8 không được địa chỉ hoá bí frit

? 6 bs ps fos fo2 fi fo | 8A fkhing dine dia chi hos bit tro ank 3 89 khong được địa chỉ hoá bít [rMop

88 BF k> fc pe fa fo ps frcon bank2 S7 không dược dịa chỉ hoá bú PCON

Bank | 83 không được dịa chỉ hoá bịt lopH

33 không được địa chỉ hoá bit lop [Bank thanh shí0 81 không được địa chỉ hoá bit se

¡mặc dinh eho RO-R7) op J6 RR eR Bp

Bộ nhớ trong 8951 bao gom ROM va RAM,

RAM trong 8951 bao gồm nhiều thành phần: phần lưu trữ da dụng, phần lưu trữ địa chỉ

hóa từng bit, các bank thanh ghì và các thanh ghỉ chức năng đặc biệt

-GVHD - Nguyễn Binh Blut YV7H ; Trầu Vău Hào = Đỗ Trịnh Huài An.

ng đại học Sư Phạm Kỹ Thuật

Trường J Trang 25

8951 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard: có những vùng bộ nhớ riêng biệt cho chương

trình và dữ liệu Chương trình và dữ liệu có thể chứa bên trong 8951 nhưng 8951 vẫn có thể

kết nối với 64K byte bộ nhớ chương trình và 64K, byte dữ liệu

RAM bên trong 8951 được phân chỉa như sau:

Cúc bank thành phí có địa chỉ từ 00H đến IEH

RAM địa chỉ hóa tưng bít có địa chỉ từ 20H đến 2PH

8951 chứa 210 bit có thể truy xuất từng bit trong đó có 128 bit nằm ở các các byte có

địa chỉ từ 20E đến 2FH và các bit còn lại chứa trong nhóm thanh ghỉ có chức năng đặc biệt

Ý tướng truy xuất từng bit bằng phần mềm là các đặc tính mạnh của microcontoiler

Các bit có thể được đặt, xóa, AND, OR, , bằng I lệnh đơn Đa số các microprocessor xử lý

đòi hỏi một chuỗi lệnh đọc - sửa - ghỉ để đạt được mục đích tương tự

Ngoài ra các port cũng có thể truy xuất được từng bít

128 bịt truy xuất từng bỉt này cũng có thể truy xuất như các byte hoặc như các bit phụ

thuộc vào lệnh được dùng,

© Cac bank thanh ghi :

32 byte thấp của bộ nhớ nội được dành cho các bank thanh ghỉ

lệnh 8951 hỗ trợ 8

thanh ghỉ có tên là Rụ đến R; và theo mặc định sau khi reset hệ thống thì các thanh ghỉ Ro đến

Ñ; được gần cho 8 ô nhớ có địa chỉ từ 00H đến 07H

Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Fee

Các lệnh dùng các thanh ghi Ro dén R; sẽ ngắn hơn và nhanh hơn so với

bởi các thanh ghi Rụ đến R;, để chuyển đối việc truy xuất các bank thanh ghi ta phải thay đổi

các bịt chọn bank trong thanh ghi trạng thai

2 Các thanh ghi có chức n: g đặc bị Các thunh ghi nội của 8951 được truy xuất ngầm định bởi bộ lệnh

Các thanh ghi trong 8951 được định dạng như một phần của RAM trên chip vì vậy mỗi thành ght sé ed mot dia chỉ (ngoại trừ thành ghỉ bộ đếm chương trình và thanh ghỉ lệnh vì các thành ghi này hiểm khi bị tác đông trực tiếp) Cũng như Rụ đến Rạ, 8951 có 21 thanh ghỉ có

khúc nàng đực DICE OSPR: Special Function Register) é ving uén của RAM nội từ địa chỉ 80H

đến FEH

Chủ y tài cá 128 địa chi tu 80H

FEH không dược xác định, chỉ có 21 thanh ghỉ có

eH thang dae biel due awe dink ede dia of

Ngoại trừ thủnh ghí A có

chức năng diệt biệt SER có thé dia chị búa

-GVHD : Nuuyễn Đình Phú “Nguyen Din ui SVTH ; Trầu Văn Hàu = ĐỒ ThinlL Hoài An