Luận văn tốt nghiệp Hệ thống báo giờ tự động Hình 10: SƠ ĐỒ MẠCH ĐỊNH THỜI. Do mạch dao động sử dụng nguồn 1,5V nên tín hiệu đònh thời ở ngõ ra sẽ được khuyếch đại lên cho phù hợp với mức logic của mạch số. Sau đó, tín hiệu đònh thời sẽ được giới hạn độ rộng xung trước khi đưa đến chân NMI của Z80 bằng một mạch đơn ổn (Mono Multivibrator). Độ rộng xung gọi ngắt NMI được chọn phụ thuộc vào thời gian thực hiện lệnh dài nhất trong chương trình Hệ Thống. Thời gian thực hiện lệnh dài nhất của Z80 là 23x1/f ck (giây) để bảo đảm P nhận được ngắt mỗi khi có tín hiệu ngắt NMI = 0. Độ rộng xung gọi ngắt phải thỏa: > 23x1/f ck = 0.46s IC 74LS123 có công thức tính độ rộng xung như sau: = 0,45xRxC Với R = 1K, C = 0.047f Ta có = 0,45x 1000x0.047x10 -6 = 21,1s xấp xỉ 45.1 lần thời gian thực hiện lệnh dài nhất của P, giá trò này của thỏa mãn yêu cầu đặt ra. 2.4.3_Mạch bàn phím (Keyboard): Người sử dụng dùng bàn phím để điều chỉnh thời gian (Settime), đặt các thời điểm báo hiệu đột xuất (Hottime), đặt các thời điểm cấm báo hiệu (Skiptime), xem hoặc xóa nội dung bảng Hotime/Skiptime. Để đáp ứng các yêu cầu trên, bàn phím sẽ có 5 phím với tên gọi như sau : Ins, +, -, Del/Date và Ok chức năng từng phím do phần mềm qui đònh. Cách sử dụng bàn phím được mô tả chi tiết ở phần “Mô tả Hệ Thống và hướng dẫn sử dụng”. Luận văn tốt nghiệp Hệ thống báo giờ tự động Bàn phím được thiết kế theo nguyên tắc ánh xạ bộ nhớ, P sẽ xem bàn phím như 1 byte nhớ. Bàn phím có đòa chỉ thuộc vùng nhớ từ 4000h đến 4FFFh. P dùng tín hiệu điều khiển để truy xuất bàn phím. Các phím ấn khác nhau sẽ làm cho byte nhớ có nội dung khác nhau tương ứng với chức năng khác nhau của mỗi phím. Chu kì P đọc bàn phím như hình 11. CLOCK A0-A15 MERQ D0-D7 Hình 11: CHU KÌ P ĐỌC BÀN PHÍM. Tín hiệu MERQ từ P sẽ hiệu lực hóa việc giải mã đòa chỉ tạo ra tín hiệu để P đọc bàn phím. Bàn phím có cấu tạo gồm một IC đệm 8 bit 3 trạng thái và 5 Switch như sau: Hình 12: SƠ ĐỒ CHI TIẾT MẠCH BÀN PHÍM . IC 74LS245 được dùng làm mạch đệm 8 bit 3 trạng thái nên bàn phím có tối đa 8 phím. Hiện tại bàn phím gồm 5 phím, P dùng tín hiệu điều khiển KBD tác động vào chân G của IC 74LS245 để đọc bàn phím. Khi không có phím nào Luận văn tốt nghiệp Hệ thống báo giờ tự động được ấn, dữ liệu đọc vào có nội dung là 0FFh. Khi có 1 phím được ấn, bit tương ứng sẽ có mức logic thấp. Ví dụ, khi phím OK được ấn, dữ liệu đọc được sẽ có nội dung là 0F7h. Như vậy, mỗi phím tương ứng với một mã sau: PHÍM ẤN MÃ Ins Ins_+ Ins_- + - Del Ok Del/Date _ + Del/Date_ - 0FEh 0FCh 0FAh 0FDh 0FBh 0EFh 0F7h 0EDh 0EBh Bảng 4: BẢNG MÃ BÀN PHÍM Chương trình xử lí bàn phím sẽ thực hiện các công việc phù hợp với các mã được nhận . Khi không có nhu cầu sử dụng bàn phím, ngõ ra của mạch đệm 8 bit ở trạng thái tổng trở cao, bàn phím được cách ly khỏi bus dữ liệu. Chương trình phần mềm phải đọc phím sau mỗi 200ms nhằm mục đích: Chống hiện tượng nảy của phím và để người sử dụng theo dõi được sự thay đổi của các con số trên đèn hiển thò khi ấn các phím. 2.4.4_Mạch kiểm soát ngắt (interupt controller). Hệ Thống báo giờ tự động có 3 chức năng: Setime, Hotime và Skiptime. Để thực hiện các khả năng này, người sử dụng sẽ dùng tín hiệu ngắt INT để báo cho P biết công việc cần thực hiện để phục vụ người sử dụng. Tại mỗi thời điểm, người sử dụng chỉ có thể làm việc ở 1 chức năng hoặc Setime hoặc Hotime hoặc Skiptime. Ngắt INT của Z80 gồm 8 vectơ ngắt, nhưng chỉ có 3 vectơ ngắt được dùng để tạo nên 3 chức năng trên. Nhiệm vụ của mạch kiểm soát ngắt là tạo ra 3 vectơ ngắt khác nhau P sẽ căn cứ vào vectơ ngắt để gọi chương trình phục vụ tương ứng. Để thuận tiện trong sử dụng, Hệ Thống sẽ có 3 led chỉ thò tương ứng Luận văn tốt nghiệp Hệ thống báo giờ tự động với 3 chức năng: Setime, Hottime và Skiptime mạch kiểm soát ngắt gồm các thành phần như sau: Từ timer NMI Z80 SETTIME HOTTIME DATA BUS SKIPTIME SELECT SW ACCECPT INT IORQ 1 M SW Hình 13: SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH KIỂM SOÁT NGẮT. Mạch tạo vectơ ngắt là mạch đếm modulo 4 đồng bộ, sẽ tạo ra 4 vectơ ngắt (vectơ ngắt gồm 8 bit có dạng 11ttt111). Mỗi vectơ ngắt tạo ra tương ứng với 1 chức năng của Hệ Thống. Hiện tại Hệ Thống chỉ sử dụng 3 vectơ ngắt, các vectơ ngắt còn lại dành cho các yêu cầu mở rộng chức năng khi cần. Bảng 5 trình bày các vectơ ngắt và chức năng của chúng: VECTƠ NGẮT ĐỊA CHỈ NGẮT CHỨC NĂNG 11001111 11011111 11101111 11111111 0008h 0018h 0028h 0038h Setime Phục vụ hotime Phục vụ Skiptime Chưa sử dụng Bảng 5: CHỨC NĂNG VÀ ĐỊA CHỈ CÁC VECTƠ NGẮT. Khi có tín hiệu gọi ngắt, P sẽ phát ra 2 tín hiệu IORQ và 1 M để đọc vectơ ngắt đang hiện diện trên đệm 8 bit và thực hiện chương trình phục vụ ngắt tương CHỐT 8 BIT 3 TRẠNG THÁI TẠO VECTƠ NGẮT MẠCH GỌI NGẮT GIẢI MÃ VÀ CHỈ THỊ Luận văn tốt nghiệp Hệ thống báo giờ tự động ứng với vectơ ngắt đó. Mạch giải mã và chỉ thò sẽ làm sáng led tương ứng với vectơ ngắt được chọn. Người sử dụng sẽ dùng switch “select” để lựa chọn vectơ ngắt và ấn switch “accept” để gọi ngắt INT . Khi ở chức năng Setime, mạch kiểm soát ngắt sẽ tạo ra tín hiệu điều khiển dừng việc đếm thời gian thực. Tín hiệu này sẽ điều khiển việc cho hoặc cấm tín hiệu Timer tác động vào ngắt NMI . Khi khởi động hoặc trước đó bò mất điện, Hệ Thống sẽ tự động đặt ở chế độ Setime và ngừng việc đếm thời gian thực, lúc đó mạch tạo vectơ ngắt tự động tạo ra vectơ ngắt 11001111 và tín hiệu ngừng đếm thời gian. Công việc trên nhằm tránh cho Hệ Thống báo giờ sai, đồng thời người sử dụng sẽ biết được cần phải đặt lại thời gian khi nhìn thấy đèn chỉ thò chức năng Setime sáng lên. Mạch kiểm soát ngắt có cấu tạo như sau: Hình 14: SƠ ĐỒ CHI TIẾT MẠCH KIỂM SOÁT NGẮT. IC 74LS245 được dùng làm đệm 8 bit 3 trạng thái, IC 74LS112 làm mạch đếm modulo 4, được đặt ở chế độ tự động reset khi mới cấp điện. IC 4093 làm nhiệm vụ giải mã và thúc các led chỉ thò. IC 74LS123 làm nhiệm vụ giới hạn xung gọi ngắt INT . Các switch ấn đều được chống dội. Các chân Q1, Q2 của IC 74LS112 kết hợp với các chân A1, A2, A3, A4, A5, A6,A7, A8 được nối lên mức Luận văn tốt nghiệp Hệ thống báo giờ tự động cao của IC 74LS245 để tạo thành các vectơ ngắt. P dùng tín hiệu IORQ và 1 M tác động vào chân G của 74LS245 để đọc nội dung vectơ ngắt. 2.4.5_Mạch hiển thò (Display). Mạch hiển thò có nhiệm vụ thông báo thời gian thực và cho phép người sử dụng theo dõi được công việc đang thực hiện khi dùng bàn phím. Nội dung hiển thò là các con số chỉ thời gian (thứ, giờ, phút, giây). Đèn hiển thò gồm 7 led 7 đoạn, một led hiển thò thứ, hai led hiển thò giờ, hai led hiển thò phút và 2 led hiển thò giây. Do đặc điểm của Hệ Thống là phần quét hiển thò cần phải được thực hiện độc lập với vi xử lí nên người viết sử dụng IC chuyên quét phím và hiển thò. Đó là IC 8279 để hiển thò. Cấu trúc phần cứng 8279 Hình 15: SƠ ĐỒ CHÂN CHỨC NĂNG IC 8279 Tên các chân : TÊN DB7 – DB0 CLK RESET CS\ RD\ WR\ I/O I/O I I I I I CHỨC NĂNG Data bus Clock input Reset input Chip Select Read input Write input Luận văn tốt nghiệp Hệ thống báo giờ tự động Ao IRQ Sl0 - SL3 RL0 – RL3 SHIFT CNTL/STB OUT A3 – 0 OUT B3 – 0 BD I O O I I I O O O Address Interrupt request input Scan lines Return lines Shift input Control/Strobe input Display (A) output Display (B) output Blank Display output Cấu trúc phần mềm của 8279 IC 8279 có 1 đường đòa chỉ A0 cho chức năng lựa chọn như sau: A0 = 0 2 : 8279 xem dữ liệu từ vi xử lí gởi tới 8279 là dữ liệu để hiển thò. A0 = 1 2 :8279 xem dữ liệu từ vi xử lí gởi đến là dữ liệu của lệnh điều khiển 8279. Các lệnh điều khiển của 8279: Keyboarb/display mode set: + Mã 0 0 0 D D K K K + Trong đó hai bit DD dùng để thiết lập mode hiển thò, 3 bit KKK dùng để thiết lập mode quét bàn phím. + Hai bit DD: DD = 00 : hiển thò 8 kí tự – lối vào trái DD = 01 : hiển thò 16 kí tự - lối vào trái DD = 10 : hiển thò 8 kí tự - lối vào phải DD = 11 : hiển thò 16 kí tự – lối vào phải + Ba bit KKK Luận văn tốt nghiệp Hệ thống báo giờ tự động 000 : encode scan keyboard – 2 key lockout 001 : decode scan keyboard – 2 key lockout 010 : encode scan keyboard – N key lockout 011 : decode scan keyboard – N key lockout 100 : encode scan sensor matrix 101 : dencode scan sensor matrix 110 : strobe input, encode display scan 111 : strobe input, decode display scan Program clock: + Mã 0 0 1 P P P P P + Lệnh này có chức chia tần số xung clock ở ngõ vào clk ở chân số 3, các bit PPPPP dùng để xác đònh số chia nằm trong từ 2 đến 30, tần số hoạt động của mạch quét hiển thò và chống dội của 8279 thường là 100KHz. Nếu tần số ngõ vào là 2MHz thì phải chia cho 20 để được 100 KHz. Khi đó các bit PPPPP có giá trò là 10100 Read FIFO /sensor RAM. + Mã 0 1 0 AI X A A A + 8279 có 8 byte RAM bên trong để chứa mã của phím ấn hay mã của các sensors, để truy xuất từng byte mã của phím ấn hay của sesors ta có thể điều chỉnh các bit AAA tương ứng. Bộ nhớ này thuộc kiểu FIFO. + AI (automatically increment) : ở mức 1 có chức năng làm con trỏ tự động tăng lên byte kế tiếp để sẵn sàng cho việc đọc dữ liệu. Nếu AI = 0 con trỏ sẽ không thay đổi. Read display RAM: + Mã 0 1 1 AI A A A A Luận văn tốt nghiệp Hệ thống báo giờ tự động + 8279 có 16 byte RAM bên trong do con trỏ 4 bit AAAA quản lý. 16 byte Ram này dùng để chứa dữ liệu hiển thò do vi xử lí gởi đến, để đọc dữ liệu ô nhớ nào trong vùng nhớ Ram ta có thể điều chỉnh các bit AAAA tương ứng. Bộ nhớ này thuộc kiểu FIFO + AI (automatically increment): ở mức 1 có chức năng làm con trỏ tự động tăng lên byte kế tiếp để sẵn sàng đọc byte dữ liệu. Nếu AI = 0 con trỏ sẽ không thay đổi. End interrupt + Mã 1 1 1 E 0 0 0 0 + Bit E = 1 sẽ xóa ngắt IRQ về mức 0 Lệnh write display RAM. + Mã 1 0 0 AI A A A A + 8279 có 16 byte Ram bên trong do con trỏ 4 bit AAAA quản lý 16 byte Ram này dùng để chứa dữ liệu hiển thò do vi xử lí gởi tới. Để gởi dữ liệu đến byte Ram tứ mấy trong 16 byte Ram ta có thể điều chỉnh các bit AAAA tương ứng + AI (automatically increment): ở mức 1 có chức năng làm con trỏ tư ïđộng tăng lên byte kế để sẵn sàng nhận dữ liệu. Nếu AI = 0 con trỏ sẽ không thay đổi do đó byte dữ liệu sau sẽ đè lên byte dữ liệu trước đó. Luận văn tốt nghiệp Hệ thống báo giờ tự động Hình 16: SƠ ĐỒ CHI TIẾT MẠCH HIỂN THỊ. Cách khởi tạo 8279 được trình bày ở phần thiết kế phần mềm. 2.4.6_Mạch điều khiển báo hiệu: Khi đến thời điểm báo hiệu, Hệ Thống phát ra tín hiệu điều khiển thiết bò báo hiệu hoạt động. Việc báo hiệu được thể hiện bằng đèn chớp tắt hay tiếng còi, chuông điện. Cách thức báo hiệu như : số hồi chuông và độ dài các hồi chuông do phần mềm Hệ Thống qui đònh. Cách thức báo hiệu có thể thay đổi bằng cách thay đổi byte mã chuông trong chương trình phần mềm. Các thiết bò báo hiệu có thể được cấp điện từ nguồn điện khác với nguồn điện của Hệ Thống. Mạch điều khiển báo hiệu có đòa chỉ từ 3000h đến 3FFFh. P sẽ xuất tín hiệu báo hiệu ra mạch điều khiển báo hiệu bằng lệnh ghi dữ liệu vào 1 byte nhớ bất kì trong vùng nhớ 3000h đến 3FFFh, P dùng tín hiệu BDR để điều khiển việc báo hiệu. Mạch điều khiển báo hiệu có sơ đồ khối như hình 17. . phục vụ tương ứng. Để thuận tiện trong sử dụng, Hệ Thống sẽ có 3 led chỉ thò tương ứng Luận văn tốt nghiệp Hệ thống báo giờ tự động với 3 chức năng: Setime, Hottime và Skiptime mạch kiểm. bàn phím được mô tả chi tiết ở phần “Mô tả Hệ Thống và hướng dẫn sử dụng . Luận văn tốt nghiệp Hệ thống báo giờ tự động Bàn phím được thi t kế theo nguyên tắc ánh xạ bộ nhớ, P sẽ xem. mất điện, Hệ Thống sẽ tự động đặt ở chế độ Setime và ngừng việc đếm thời gian thực, lúc đó mạch tạo vectơ ngắt tự động tạo ra vectơ ngắt 11001111 và tín hiệu ngừng đếm thời gian. Công việc