Thiết kế hệ thống điều khiển xa các thiết bị điện có định thời bằng thiết bị hữu tuyến

I ĐẶT VẤN ĐỀ : Với phát triển mạnh mẽ Khoa học Kó thuật thập niên gần đây, ngành Bưu Viễn thông tạo bước ngoặc quan trọng lónh vực thông tin để đáp ứng nhu cầu người Hiện nay, hệ thống thông tin qua mạng điện thoại toàn cầu hóa, trở nên gần gũi quen thuộc với người Nhờ hệ thống thông tin mà người không bị hạn chế khoảng cách liên lạc Trong lónh vực thông tin đáp ứng nhu cầu cần thông tin người Vậy lónh vực điều khiển tự động sao? Con người bị hạn chế nhiều khoảng cách lónh vực Thật vậy, việc điều khiển có nhiều cách : điều khiển tia hồng ngoại, điều khiển vô tuyến… cách phụ thuộc vào khoảng cách, có tác dụng phạm vi điều khiển gần mà thôi! Với phát triển KHKT, với mức độ nhu cầu người ngày cao, đòi hỏi người phải điều khiển thiết bị điện mà không bị hạn chế khoảng cách điều khiển Từ nhóm sinh viên thực hình thành nên ý tưởng đề tài phải thiết kế hệ thống dùng đường truyền có sẵn mạng thông tin qua điện thoại để điều khiển Đề tài anh chị khóa trước nghiên cứu thiết kế có khả thi : “Điều khiển thiết bị điện từ xa điện thoại” dùng vi điều khiển Phạm Minh Huy – Võ Đình Vónh Định (6A95KĐĐ) “Thiết kế mạch điều khiển xa điện thoại” dùng IC số Đinh Hoàng Trí – Nguyễn Đại Thắng (94TCKĐĐ) Với kết khả quan việc nghiên cứu thiết kế đề tài khóa trước chắn việc sử dụng điện thoại để điều khiển vấn đề hoàn toàn được, có tính khả thi tương lai, phù hợp với xu nhân loại Đó vấn đề mà nhóm sinh viên tực đề tài quan tâm II TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI : Với kết thu việc sử dụng điện thoại điều khiển thiết bị khóa trước chứng minh đề tài vấn đề có thật, có thực tế, thựctại khách quan điều không tưởng Ưu điểm việc dùng đường truyền điện thoại để điều khiển thiết bị phạm vi điều khiển rộng, không bị hạn chế khoảng cách điều khiển, đâu có điện thoại điều khiển thiết bị Người điều khiển nơi mà điều khiển thiết bị nhiều nơi khác nhau, chí điều khiển thiết bị môi trường nguy hiểm, độc hại mà người thâm nhập vào để điều khiển thiết bị dây chuyền sản xuất thay người Vì đề tài vấn đề thực khách quan mà có tầm quan trọng thực trong tương lai III GIỚI HẠN VẤN ĐỀ : Với lượng kiến thức truyền đạt suốt khóa học, với khả thân thời gian cho phép để thực đề tài nên nhóm sinh viên thực có giới hạn cụ thể đề tài để phù hợp với khuôn khổ khả điều kiện ngiên cứu sau : - Dùng vi xử lí 8085 làm hệ thống điều khiển trung tâm - Hệ thống điều khiển thực chức điều khiển thiết bị Không thực chức báo động báo trộm, báo cháy hay tự động trả lời điện thoại - Không sử dụng tiếng nói để báo trạng thái thiết bị mà sử dụng âm hiệu nhạc - Chỉ nghiên cứu nguyên lí làm việc hệ thống tổng đài – máy điện thoại để làm liệu cho việc thiết kế mà không nghiên cứu sâu cấu tạo cách thức hoạt động bên tổng đài máy điện thoại - Chỉ điều khiển hệ thống điện thoại hữu tuyến - Bàn phím hiển thị gồm 12 phím số, phím thực chức reset, đặt số password 10 led hiển thị liệu thiết bị mã điều khiển - Dùng IC 74138 giải mã IO/M\ đường thành đường, IC 74245 đệm liệu chiều, IC 74244 đệm liệu chiều, IC 74573 chốt tách liệu – điạ - Điều khiển tối đa thiết bị điện - Ngoài chức điều khiển tắt – mở thiết bị, hệ thống thực chức cài đặt thời gian reset đồng loạt thiết bị điện - Số password dễ dàng cài đặt lại có nhu cầu - Thiết kế bàn phím điều khiển giống bàn phím điện thoại thuận tiện việc thao tác phím - Bộ nhớ hệ thống sử dụng ROM 2764 8Kbyte RAM 6264 8Kbyte Với dung lượng nhớ dư thực vào việc thiết kế chương trình phục vụ chức khác : báo động, tự động trả lời điện thoại, tự động gọi số máy điện thoại cài đặt sẵn,… - Phần mềm sinh viên Trịnh Thị Mỹ Hiền nghiên cứu thiết kế Phần cứng sinh viên Trịnh Quốc Dân nghiên cứu thực IV MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU : Do thực tiễn nay, người bị hạn chế nhiều việc điều khiển tự động thiết bị Do với kết hợp phát triển KHKT ngành Bưu Viễn thông, với có sẵn đường truyền điện thoại vật dụng cần thiết quen thuộc người nên nhóm sinh viên thực nghiên cứu vấn đề nhằm đưa ý tưởng dùng điện thoại để điều khiển thiết bị trở thành thực giúp người phá bỏ hạn chế khoảng cách lónh vực điều khiển tự động, phù hợp với xu ngành tự động điều khiển V KHẢO SÁT TÀI LIỆU LIÊN HỆ : “Điều khiển từ xa điện thoại” dùng vi điều khiển sinh viên thực Phạm Minh Duy – Võ Đình Vónh Định (6A95KĐĐ) “Thiết kế mạch điều khiển xa điện thoại” dùng IC số Đinh Hoàng Trí – Nguyễn Đại Thắng (94TCKĐĐ) Sau nghiên cứu đề tài này, nhóm sinh viên thực phát nhiều thiếu sót từ hình thành nên ý tưởng phát triển đề tài thành hệ thống có tính khả thi đáp ứng nhu cầu người sử dụng Đề tài khác đề tài trước gì? Các đề tài trước tên thiết kế sau : • Sử dụng vi điều khiển hay IC số • Hệ thống điều khiển thiết bị • Mật mã hệ thống có chữ số, xác suất ngẫu nhiên bấm mật mã cao • Trạng thái điều khiển tải tắt hay mở mà (không định thời được) • Báo trạng thái tắt/ mở thiết bị tiếng nói • Chỉ điều khiển thiết bị điều khiển qua mạng điện thoại mà (tức muốn điều khiển thiết bị bắt buộc phải dùng đến điện thoại) – bất tiện cần điều khiển nơi đặt hệ thống • Không hiển thị liệu thiết bị để quan sát • Không tắt khẩn cấp thiết bị lúc VI GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI SINH VIÊN KHẢO SÁT : Như trình bày trên, đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển xa thiết bị điện có định thời điện thoại hữu tuyến” đề tài mang tính kế thừa mở rộng phạm vi sử dụng phạm vi điều khiển Đây đề tài có tính qui mô cao, đáp ứng nhu cầu người sử dụng có tính khả thi phù hợp với KHKT đại nước nhà Đề tài nhóm sinh viên nghiên cứu, mở rộng phát triển sau : • Hệ thống điều khiển trung tâm dùng vi xử lý 8085 • Hệ thống điều khiển thiết bị • Mật mã hệ thống có chữ số (nâng cao tính bí mật hệ thống xác suất ngẫu nhiên bấm mã thấp) • Trạng thái điều khiển thiết bị chức tắt / mở định thời gian làm việc cho thiết bị • Báo trạng thái thiết bị âm hiệu nhạc (đảm bảo tính kó thuật tính kinh tế cho hệ thống) • Ngoài chức điều khiển thiết bị qua điện thoại, điều khiển thiết bị qua phím nhấn đặt hệ thống điều khiển thiết kế giống bàn phím điện thoại • Hiển thị liệu thiết bị thông qua 10 Led đoạn gồm có : Led : hiển thị số thiết bị cần quan sát điều khiển Led : hiển thị số thời gian cài đặt cho thiết bị, đồng thời hiển thị cho thấy số mật mã cần cài đặt lại 4Led : hiển thị số thời gian làm việc lại thiết bị (đếm lùi) • Khi cần thiết điều khiển tắt khẩn cấp lúc thiết bị • Trong thiết bị chia đơn vị thời gian tính sau :  thiết bị làm việc với thời gian cài đặt từ (1 ÷ < 3) với đơn vị tính giây  thiết bị làm việc với thời gian cài đặt từ (1 ÷ < 160) với đơn vị tính phút  thiết bị làm việc với thời gian cài đặt từ (1 ÷ 9999) với đơn vị tính Tùy theo lượng thời gian cài đặt theo đơn vị tính mà người sử dụng cài đặt thiết bị cho hợp lí VII GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ : “Thiết kế hệ thống điều khiển xa thiết bị điện có định thời điện thoại hữu tuyến” Thuật ngữ : “có định thời” nói lên chất hệ thống chức điều khiển tắt – mở thông thường cài đặt thời gian làm việc cho thiết bị điện Thuật ngữ : “điện thoại hữu tuyến” : khả thân, tìnhhình nghiên cứu điều kiện thử nghiệm nên đề tài giới hạn sử dụng điện thoại có dây (hữu tuyến) để điều khiển mà không sử dụng điện thoại di động, điện thoại vô tuyến để điều khiển thiết bị điện CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ LUẬN I Dàn ý nghiên cứu: - Thiết kế cấu trúc sơ đồ khối thiết bị - Thíêt kế khối xử lý trung tâm CPU & ngoại vi - Thiết kế phần bàn phím hiển thị - Thi công phần cứng – phần mềm thiết bị - Hướng dẫn sử dụng phần cứng thiết bị II Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu chủ yếu đề tài tên khóa trước sở giảng tổng đài điện thoại III Phương pháp phương tiện nghiên cứu : Phương pháp : - Tham khảo tài liệu: Chủ yếu tài liệu có kiến thức liên hệ đến kỹ thuật số, kỹ thuật điện tử, ngoại vi vi xử lý Thực nghiệm : Kết nối phần cứng giao tiếp với đường truyền điện thoại để biết cách hoạt động cụ thể IC chuyên dụng lónh vực viễn thông; kết nối phần cứng vi xử lí, ngoại vi testboard kết nối với kit VXL 8085 Viết chương trình để thử nghiệm cách hoạt động ngoại vi Phương tiện : Ngoài thiết bị thực tập VXL 8085 trường ĐHSP Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh, dụng cụ đo đạc dao động ký, máy phát sóng, đồng hồ VOM… để thực đề tài phải thiết kế số mạch phụ hay dùng testboard để thử nghiệm ngoại vi khảo sát 8253, 8279, MT8870 IV Thời gian nghiên cứu : Theo phân công môn điện tử, thời gian thực đề tài tính từ ngày 18/12/1999 đến ngày 28/02/2000 LÝ TUYẾT TỔNG QUÁT VỀ TỔNG ĐÀI – MÁY ĐIỆN THOẠI I GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ TỔNG ĐÀI : Định nghóa tổng đài : Tổng đài hệ thống chuyển mạch có hệ thống kết nối liên lạc thuê bao với nhau, với số lượng thuê bao lớn hay nhỏ tuỳ thuộc vào loại tổng đài, khu vực Chức tổng đài : Tổng đài điện thoại có khả : - Nhận biết thuê bao có nhu cầu xuất phát gọi - Thông báo cho thuê bao biết sẵn sàng tiếp nhận yêu cầu thuê bao - Xử lí thông tin từ thuê bao chủ gọi để điều khiển kết nối theo yêu cầu - Báo cho thuê bao bị gọi biết có người cần muốn liên lạc - Giám sát thời gian tình trạng thuê bao để ghi cước giải tỏa - Giao tiếp với tổng đài khác để phối hợp điều khiển Phân loại tổng đài : 3.1 Tổng đài công nhân : Việc kết nối thông thoại, chuyển mạch dực vào người 3.2 Tổng đài điện : Bộ phận thao tác chuyển mạch hệ thống khí, điều khiển hệ thống mạch từ Gồm hai hệ thống chuyển mạch khí : cuyển mạch nấc chuyển mạch ngang dọc 3.3 Tổng đài điện tử : Quá trình điều khiển kết nối hoàn toàn tự động, người sử dụng cung cấp cho tổng đài yêu cầu lời nói Ngược lại, tổng đài trả lời cho người sử dụng lời nói Do đó, cần qui định số thiết bị tín hiệu để người sử dụng tổng đài làm việc với 3.3.1 Đóa quay số : máy điện thoại có bàn phím số, nhằm gởi số thuê bao bị gọi đến tổng đài 3.3.2 Các âm hiệu : - Tín hiệu mời quay số : Khi thuê bao nhấc tổ hợp để xuất phát gọi nghe âm hiệu mời quay số tổng đài cấp cho thuê bao gọi, tín hiệu hình sin có tần số 425 ± 25 Hz liên tục - Tín hiệu báo bận : Tín hiệu báo cho người sử dụng biết thuê bao bị gọi tình trạng bận trường hợp thuê bao nhấc máy lâu mà không quay số tổng đài gởi âm hiệu báo bận Tín hiệu báo bận tín hiệu hình sin có tần số 425 ± 25 Hz, ngắt quãng 0.5 giây có 0.5 giây không - Tín hiệu chuông : Tín hiệu chuông tổng đài cung cấp cho thuê bao bị gọi, tín hiệu hình sin có tần số 25 Hz điện áp 90V hiệu dụng ngắt quãng tuỳ thuộc vào tổng đài, thường giây có giây không - Tín hiệu hồi chuông : Tín hiệu hồi chuông tổng đài cấp cho thuê bao bị gọi, tín hiệu hình sin có tần số 425 ± 25 Hz hai tín hiệu ngắt quãng tương ứng nhịp chuông 3.3.3 Phương thức chuyển mạch tổng đài điện tử : Tổng đài điện tử có phương thức chuyển mạch sau : • Tổng đài điện tử dùng phương thức chuyển mạch không gian (SDM : Space Devision Multiplexer) • Tổng đài điện tử dùng phương thức chuyển mạch thời gian (TDM : Timing Devision Multiplexer) : có hai loại - Phương thức ghép kênh tương tự theo thời gian (Analog TDM) gồm có : + Ghép kênh phương thức truyền đạt cộng hưởng + Ghép kênh PAM (PAM : Pulse Amplitude Modulation) Trong kỹ thuật ghép kênh PCM người ta lại chia loại : điều chế Delta điều chế PCM Ngoài ra, tổng đài có dung lượng lớn lớn (dung lượng lên đến cỡ vài chục ngàn số) người ta phối hợp hai phương thức chuyển mạch SDM TDM thành T – S – T, T – S, S – T – S … Öu điểm phương thức kết hợp tận dụng tối đa số link trống giảm bớt số link trông không cần thiết, làm cho kết cấu toàn tổng đài trở nên đơn giản vì, phương thức ghép kênh TDM luôn tạo khả toàn thông, mà thông thường tổng đài có dung lượng lớn, việc dư link không cần thiết Người ta tính thông thường có tối đa 10% thuê bao có yêu cầu lúc, nên số link trống cần đạt 10% tổng số thuê bao đủ • Tổng đài điện tử dùng phương thức ghép kênh theo tần số (FDM : Frequence Devision Multiplexer) II GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ MÁY ĐIỆN THOẠI : Các thông số máy điện thoại : - Tổng đài nối với thuê bao qua đườc truyền TIP RING Thông qua đường dây thông tin từ tổng đài qua thuê bao cấp nguồn dòng từ 25 mA đến 40 mA (trung bình chọn 35 mA) đến cho máy điện thoại - Tổng trở DC gác máy lớn từ 20 KΩ - Tổng trở AC gác máy từ 4KΩ đến 10KΩ - Tổng trở DC nhấc máy nhỏ 1KΩ (từ 0,2KΩ ÷ 0,6KΩ) Các hoạt động mạng điện thoại: Tổng đài nhận biết trạng thái nhấc máy thuê bao hay gác máy cách sử dụng nguồn chiều 48VDC Khi gác máy tổng trở DC 20KΩ lớn xem hở mạch Khi ngấc máy tổng trở DC giảm xuống nhỏ 1KΩ hai tổng đài nhận biết trạng thái thông qua dòng DC xuất đường dây Sau đó, tổng đài cấp tín hiệu mời gọi lên đường dây đến thuê bao Quay số : Người gọi thông báo số muốn gọi cho tổng đài biết cách gởi số máy điện thoại muốn gọi đến cho tổng đài Có hai cách gởi số đến tổng đài : - Quay số xung (Pulse – Dialing) : Được thực cách thay đổi tổng trở DC mạch thuê bao tạo nên xung dòng với số xung tương đương với số muốn quay - Quay số Tone (Tone – Dialing) : Máy điện thoại phát lúc hai tín hiệu với tần số dao động khác tương ứng với số muốn quay (DTMF : Dual Tone Multi Frequence) theo baûng sau : Bảng : phân loại tần số tín hiệu Tone Phím Tần số thấp (Hz) Tần số cao (Hz) 697 1209 697 1336 697 1477 770 1209 770 1336 770 1477 852 1209 852 1336 852 1477 * 941 1209 941 1336 # 942 1477 Kết nối thuê bao : Tổng đài nhận số liệu xem xét : - Nếu đường dây nối thông thoại bị bận tổng đài cấp tín hiệu báo bận - Nếu đường dây nối thông thoại khôngbị bận tổng đài cấp cho người bị gọi tín hiệu chuông người gọi tín hiệu hồi chuông Khi người gọi nhấc máy, tổng đài nhận biết trạng thái này, tổng đài ngưng cấp tín hiệu chuông để không làm hư mạch thoại thực việc thông thoại tín hiệu đường dây đến máy điện thoại tương ứng với tín hiệu thoại cộng với giá trị khoảng 300 mV đỉnh – đỉnh Tín hiệu khỏi máy điện thoại chịu suy hao đường dây với mát công suất khoảng 10 dB ÷ 25 dB Giả sử suy hao 20 dB, suy tín hiệu khỏi máy điện thoại có giá trị khoảng V đỉnh – đỉnh Ngưng thoại : Khi thuê bao gác máy, tổng đài nhận biết trạng thái này, cắt thông thoại cho máy đồng thời cấp tín hiệu báo bận cho máy lại Tín hiệu thoại: Tín hiệu thoại đường dây tín hiệu điện mang thông tin có nguồn gốc từ âm trình trao đổi thuê bao Trong đó, âm tạo dao động học, truyền môi trường dẫn âm Khi truyền mạng điện thoại tín hiệu thường bị méo dạng lý : nhiễu, suy hao tín hiệu đường dây xạ sóng đường dây với tần số khác Để đảm bảo tín hiệu điện thoại nghe rõ trung thực, ngày mạng điện thoại người ta sử dụng tín hiệu thoại có tần số từ 300 Hz ÷ 3400 Hz III PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG GIỮA TỔNG ĐÀI VÀ MÁY ĐIỆN THOẠI : Lệnh chốt đếm (Counter latch command) Giống từ điều khiển lệnh ghi vào ghi từ điều khiển chọn A1 A0 = 11 bit SC1 SC0 lựa chọn đếm bit D 5D4 = 00 để phân biệt lệnh Ngõ đếm chọn (OL) chốt số đếm nhận lệnh chốt giữ lại CPU đọc (hoặc đếm lập trình lại), số đếm không chốt tự động ngõ chốt đếm chọn lặp lại giá trị đếm khác (CE) Điều cho phép đọc nội dung đếm làm việc mà không ảnh hưởng đến tiến trình đếm Có thể dùng lệnh chốt nhiều lần để chốt nhiều đếm không làm ảnh hưởng đến kiểu lập trình đếm Nếu đếm chốt sau tiếp tục trước số đếm đọc lệnh chốt lần bỏ qua số đếm đọc số đếm lệnh chốt Với hai phương pháp số đếm đọc sau việc lập trình đặc biệt đếm để đọc/ghi byte số đếm byte phải đọc Hai byte… Một đặc điểm khác 82C53 đọc ghi đếm chen vào Ví dụ : Một đếm lập trình để đọc/ghi byte thì: Đọc LBS Ghi LBS Đọc MBS Ghi MBS Nếu đếm lập trình để đọc/ghi byte chương trình chuyển đổi việc điều khiển đọc byte thứ byte thứ với chương trình khác mà đọc đếm số đếm đọc Lệnh đọc (Read - back command) Lệnh cho phép người sử dụng kiểm tra giá trị đếm, kiểu lập trình trạng thái ngõ cờ đếm không hợp lệ (null count flag) đếm chọn Lệnh ghi vào ghi từ điều khiển (hình 10) cho phép chọn đếm tương ứng với bit D3, D2, D1 = 111 Lệnh đọc dùng để chốt ngõ chốt nhiều đếm (OL) cách đặt COUNT D5 = chọn đếm cần đọc Chức lệnh giống lệnh chốt đếm khác Mỗi đếm chốt số đếm cho đọc (hoặc lập trình lại) Bộ đếm không tự động chốt lại giá trị đếm đọc đếm khác Nếu dùng lệnh đọc nhiều lần đếm mà không đọc số đếm số đếm đọc giá trị nhận lệnh đọc Lệnh đọc dùng để chốt trạng thái thông tin (Status in formation) đếm chọn cách đặt STATUS D5 = trạng thái chốt để đọc (Hình 11) Bit D5 đến D0 chức kiểu lập trình giống kiểu từ điều khiển trước Ngõ D7 chức trạng thái thời ngõ Điều cho phép người sử dụng “giám sát” ngõ phần mềm loại bỏ vài phần cứng khỏi hệ thống Null Count bit D6 : số đếm sau ghi ghi đếm (Counter Register (CR)) đưa vào Couting Element (CE) thời gian xảy phụ thuộc vào kiểu đếm mô tả mode số đếm sau đưa vào Couting Element (CE) đọc từ đếm Nếu số đếm chốt hay đọc trước thời gian số đếm ghi vào (hoạt động null count hình 12) Nếu lệnh chốt nhiều trạng thái đếm mà không đọc lần chốt bị bỏ qua trạng thái đọc trạng thái đếm nhận lệnh Cà số đếm trạng thái đếm chọn chốt đồng thời cách đặt COUNT STATUS D5D4 = 0, giống đặt lệnh đọc lúc……… Mode Definition (Định nghóa kiểu hoạt động) - Clk pulse : xung clock tác động cạnh xuống ngõ vào xung clock cho đếm - TRIGGER : xung kích hoạt cạnh ngõ vào gate đếm - COUNTER LOADING : Mode : ngắt đếm xong : Mode dùng tiêu biểu cho việc đếm kiện Sau ghi từ điều khiển vào, ngõ OUT = đếm đạt tới Ngõ sau lên trở lại gặp số đếm từ điều khiển cho Mode Gate = cho phép đếm, Gate = không cho phép đếm Gate không ảnh hưởng đến ngõ Sau từ điều khiển số đếm ghi vào đếm số đếm chuyển đến đếm chu kỳ đồng hồ sau Xung không làm giảm số đếm nạp vào N số đếm ngõ OUT = (N + 1) xung Clock Neáu nạp vào byte số đếm : Byte (LSB), ngõ xuống thấp chưa cho phép đếm Byte thứ (MSB) cho phép bắt đầu đếm chu kỳ xung Nếu ghi LSB vào đếm sau đếm đạt tới quay vòng lại FFFFH dừng đếm Tuy nhiên LSB gửi sau đếm đếm lùi từ FFFF H MSB đưa vào đếm để đếm mà không dừng đếm lại Điều cho phép trình tự đếm xảy đồng phần mềm Nếu số đếm ghi vào Gate = chuyển đến xung Clock kế tiếp, Gate = ngõ OUT = Mode : HARDWARE RETRIGGERABLE ONE – SHOT (đa hài đơn ổn tái kích hoạt) Ban đầu OUT =1, OUT = có xung Clock kèm theo xung kích hoạt đơn ổn giữ mức đến đếm Zero Sau ngõ lên mức trở lại giữ gặp xung kích hoạt cửa Gate Khi nạp vào số đếm N có xung đơn ổn kích hoạt ngõ mức N xung clock Khi có kích hoạt xung đơn ổn tiếp ngõ không đổi Mode : RATE GENERATOR (phát xung) Chức Mode giống đếm chia N, sử dụng cho việc phát chuỗi xung Clock ngắt quãng Đầu tiên ngõ OUT = 1, số đếm giảm đến ngõ OUT = xung Sau OUT = trở lại đếm lặp lại trình đếm Mode làm việc tuần hoàn trình tự lặp lại không định rõ Nạp vào số đếm N trình tự lặp lại N chu kỳ xung Clock Gate = cho phép đếm, Gate = suốt xung Clock ngõ OUT = Trigger tải vào đếm với số đếm xung đồng hồ ngõ OUT = N xung Clock có Trigger cộng thêm ngõ vào Gate sử dụng đồng với đếm Sau ghi từ điều khiển số đếm, đếm chuyển đến xung Clock keá tieáp OUT = N xung Clock, điều cho phép đếm đồng với phần mềm Ghi số đếm đếm không làm ảnh hưởng đến trình tự đếm Nếu Trigger nhận sau ghi số đếm nới trước kết thúc chu kỳ làm việc đếm chuyển số đếm vào chu kỳ đồng hồ sau tiếp tục đếm lùi từ số đếm Hay số đếm chuyển kết thúc chu kỳ đếm Mode số đếm không hợp leä Mode CLK OUT Count of lo aded Mode CLK G OUT Trig ger with count of Mode CLK OUT Count of lo aded Mode CLK OUT Count of lo aded Mode CLK OUT Trig ger with count of Mode CLK G OUT Hình : Minh họa dạng sóng ngõ mốt hoạt động 8253 Trig ger with count of IC 8085 CẤU TRÚC BÊN TRONG CỦA 8085 Hình 5.3 trình bày cấu trúc bên 8085 Nó bao gồm đơn vị logic số học ALU (Arithmetic and Logic Unit), đơn vị địnhthời điều khiển (Timing and Comtrol Unit), Bộ giải mã ghi lệnh (Instruction Register and Decoder), Dãy ghi (Register Array), điều khiển ngắt (Interrupt Control) điều khiển I/O nối tiếp (Serial I/O Control)  Đơn vị logic số học ALU : Đơn vị thực chức tính toán : bao gồm Thanh ghi tích trữ (Accumulator), Thanh ghi tạm (Temporary register), mạch logic số học, cờ báo (Flag) Thanh ghi tạm dùng để trì liệu suốt hoạt động số học logic Kết lưu trữ vào ghi tích trữ cờ (các Flip – Flop) đặt (set : 1) bị đặt lại (reset : 0) tuỳ theo kết hoạt động Các cờ chịu ảnh hưởng hoạt động số học logic ALU Trong hầu hết hoạt động này, kết lưu trữ vào ghi tích trữ Do cờ thường phản ánh điều kiện liệu ghi tích trữ trừ vài ngoại lệ INTA RST 6.5 TRAP INTR RST 5.5 RST 7.5 Interrupt Control SID SOD Serial I/O Control Bit Internal Data Bus Accumulat (8) er Temp Register (8) Instruction Register (8) Flag Flip Flops Instruction Decode and Machine Cycle Encoding Arithmatic Logic Unit (ALU) (8) Power Supply +5V Multiplex (8) Z W er(8) Temp Reg Temp Reg.(8) (8) B Reg Re g Sel ect D Reg H Reg (8) (8) C Reg (8) E Reg Register Array (8) L Reg Stack Pointer (16) Program Counter (16) Incrementer / Decrementer Address Lactch (16) GND X1 X2 CLK GEN CLK OUT Control READY Timing and Control Status DMA Reset RD WR ALE S0 S1 IO/M HLDA RESET OUT HOLD RESET IN Address buffer (8) Data address buffer (8) AD15 - AD8 Address Bus Hình 5.3 Sơ đồ khối chức 8085 AD7 - AD0 Address Data Bus • S – Sign Flag : Cờ dấu : sau thi hành phép toán hoạt động logic, bit D7 kết (luôn ghi tích trữ) Thì cờ dấu đặt Cờ sử dụng với số có dấu Trong byte cho, D7 1, số xem số âm, D7 0, số xem số dương Trong hoạt động liên quan tới cácsố có dấu, bit D7 phục vụ để thị dấu bit lại dùng để đại diện cho độ lớn (magnitude) số • Z – Zero Flag : Cờ không : Cờ không đặt (Z = 1) hoạt động ALU có kết 0, cờ đặt lại kết không Cờ điều chỉnh kết ghi tích trữ ghi khác • AC – Auxiliary Carry Flag : Cờ mược phụ : Trong hoạt động toán học, số mượn (carry) phátra từ số D chuyển sang số D4, cờ AC đặt Cờ sử dụng bên phép toán liên quan đến số BCD, không khả dụng người lập trình muốn chuyển đổi trình tự chương trình lệnh nhảy • P – Parity Flag : Cờ chẵn lẻ : Sau phép toán số học hoạt động logic, kết có số chẵn số 1, cờ P đặt (P = 1), có số lẻ số cờ P đặt lại (P = 0) • CY – Carry Flag : Cờ mượn : Nếu phép toán số học dẫn đến vay mượn, cờ C đặt, ngược lại đặt lại Vị trí bit phục vụ cho cờ sau ghi cờ : D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 S Z x AC x P x CY Trong số cờ, cờ AC dùng bên phép toán BCD : tập lệnh không chứa lệnh nhảy có điềi kiện liên quan đến cờ AC Trong bốn cờ lại, cờ Z Cy cờ sử dụng thường xuyên  Đơn vị định thời điều khiển : Đơn vị đồng với tất hoạt động vi xử lý xung đồng hồ, phát tín hiệu điều khiển cần thiết cho việc tryền thông tin vi xử lý ngoại vi Các tín hiệu điều khiển có chức tương tự xung đồng (synchronous pule) dao động kí Các tín hiệu RD\, WR\ xung đồng thị có sẵn liệu tuyến liệu  Thanh ghi lệnh giải mã : Thanh ghi lệnh giải mã thuộc ALU Khi lệnh tìm thấy từ nhớ, nạp vào ghi lệnh Bộ giải mã giải mã lệnh thực thi trình tự việc theo sau Thanh ghi lệnh lập trình bị xâm nhập lệnh  Dãy ghi : Các ghi lập trình gồm có : A, B, C, D, E, F, H, L Mỗi ghi lập trình độc lập kết hợp thành cặp thanhghi : AF = (PSW), BC = (B), DC = (D), vaø HL = (H) Ngoài có hai ghi phụ, gọi thanhghi tạm W Z, thuộc dãy ghi Các ghi sử dụng để trì liệu bit thi hành số lệnh Tuy nhiên chúng dùng bên trong, nên chúng không khả dụng đối người lập trình Tức là, người lập trình không cần thiết phải quan tâm đến nội dung ghi SP (Stact Pointer) – trỏ ngăn xếp, PC (Program Counter) – đếm chương trình ghi 16 bit vô quan trọng TẬP LỆNH CỦA 8085 Một lệnh (Instruction) mẫu nhị phân (Binary pattern) thiết kế bên vi xử lí để thực chức cụ thể Một nhóm đủ lệnh, gọi tập lệnh (Instruction set), xác định chức mà vi xử lí thực Tập lệnh 8085 có 74 lệnh (hơn 8080 hai lệnh), lệnh phân thành nhóm chức : • Các hoạt động (sao chép) truyền liệu • Các hoạt động toán học • Các hoạt động logic • Các hoạt động rẽ nhánh • Các hoạt động điềàu khiển  Các hoạt động (sao chép) truyền liệu : Nhóm lệnh chép liệu từ nơi nguồn đến nơi đích, mà không điều chỉnh nội dung nơi nguồn Trong sổ tay kỹ thuật, từ truyền liệu sử dụng cho chức chép Sau dạng truyền liệu: Dạng truyền Giữa ghi Byte liệu cụ thể đến ghi ô nhớ Giữa ghi ô nhớ Giữa thiết bị I/O ghi tích trữ Giữa cặp ghi ngăn xếp Ví dụ Sao chép nội dung thanhghi B vào ghi D Nạp vào ghi B byte liệu 32H Từ ô nhớ 2000H đến ghi B Từ bàn phím vào ghi tích trữ Từ cặp ghi BC đến ô nhớ định nghóa ngăn xếp  Các hoạt động toán học : Các lệnh thực phép toán cộng, trừ, tăng giảm • Cộng : số bit, nội dung ghi, nội dung ô nhớ cộng với nội dung ghi tích trữ tổng lưu vào ghi tích trữ Hai ghi ô nhớ cộng trực tiếp với Lệnh DAD ngoại lệ, cộng trực tiếp liệu 16 bit cặp ghi • Trừ : Bất kì số bit, nội dung ghi, nội dung ô nhớ trừ từ nội dung ghi tích trữ Lệnh trừ thực dạng bù 2, kết âm biểu dạng bù Hai ghi ô nhớ trừ trực tiếp • Tăng/ giảm : Nội dung bit ghi ô nhớ tăng giảm lần đơn vị Tương tự nội dung 16 bit cặp ghi tăng giảm Các hoạt động tăng giảm khác với phép cộng trừ cách thức quan trọng, : chúng thực ghi ô nhớ  Các hoạt động logic: Các lệnh thực hoạt động logic khác với nội dung ghi tích trữ • AND, OR, XOR : Bất kì số bit, nội dung ghi, nội dung ô nhớ logic AND, OR, XOR với nội dung ghi tích trữ • Xoay : Mỗi bit ghi tích trữ dịch trái dịch phải đến vị trí • So sánh : số bit, nội dung ghi, nội dung ô nhớ so sánh bằng, lớn hơn, nhỏ với nội dung ghi tích trữ • Bù : Nội dung ghi tích trữ lấy bù : tất thay toàn đổi thành  Các hoạt động rẽ nhánh : Nhóm lệnh làm thay đổi trình tự thi hành chương trình cách có điều kiện điều kiện • Nhảy : Các lệnh nhảy có điều kiện khía cạnh quan trọng để đưa định lập trình Các lệnh kiểm tra điều kiện (cờ Zero cờ Carry) làm thay đổi trình tự chương trình bắt gặp điều kiện • Gọi, Trở về, Khởi động lại : Các lệnh làm thay đổi trình tự chương trình cách gọi chương trình trở từ chương trình Các lệnh Gọi Trở kiểm tra cờ điều kiện  Các hoạt động điều khiển : Các lệnh điều khiển chức vận hành : Dừng, Ngắt, không làm (No Operation) Tập lệnh vi xử lí 8085 phân thành nhóm tuỳ theo kích cỡ từ : Các lệnh từ byte Các lệnh hai từ byte Các lệnh ba từ byte Lệnh byte chứa mã hoạt động (Opcode) toán tử (Operand) byte Trong lệnh hai byte, byte thứ nêu lên mã hoạt động theo sau toán tử Đối với lệnh ba byte, byte thứ cho biết mã hoạt động, hai byte liệu 16 bit (nội dung địa chỉ) LẬP TRÌNH CHO 8279 Để có khả sử dụng thành thạo 8279, trước tiên phải hiểu rõ chất từ điều khiển 8279 8279 có tất tám từ điều khiển, tùy theo mục đích sử dụng mà chọn từ điều khiển thích hợp  Đặt Mode hiển thị / bàn phím MSB Mã LSB 0 D D K K Trong đó, DD Mode hiển thị KKK Mode bàn phím : DD 0 hiển thị kí tự, bit - ghi trái hiển thị 16 kí tự, bit - ghi trái hiển thị kí tự, bit - ghi phải K 1 hiển thị 16 kí tự, bit - ghi phải nghóa Ghi trái (Left Entry) Ghi phải (Right Entry) trình bày hình 5.25 Chú ý quét có giải mã đặt Mode bàn phím, hiển thị bị giảm xuống kí tự không phụ thuộc vào việc đặt Mode hiển thị KKK 0 bàn phím có lập mã - khóa phím 0 bàn phím quét có giải mã - khóa phím bàn phím quét có lập mã - xoay vòng N phím 1 bàn phím quét có giải mã - xoay vòng N phím 0 ma trận cảm biến, quét có lập mã 1 ma trận cảm biến, quét có giải mã 1 ngõ vào Strob, quét hiển thị có lập mã 1 ngõ vào Strob, quét hiển thị có giải mã Mode lập mã, ngõ SL tác động mức cao theo sau mã bit nhị phân từ đến từ đến 15, tùy theo hiển thị 16 số chọn Mode giải mã, ngõ SL tác động mức thấp bốn ngõ mức thấp thời điểm cho Các ngõ giải mã lập lại mẫu : 1110, 1101, 1011 0111 mode Strob, xung tác động mức cao chân CN/ST Strob liệu từ chân RL vào FIFO bên trong, nơi mà chúng trì cho vi xử lí  Lập trình xung đồng hồ : Mã 0 P P P P P Tất tín hiệu định thời đa hợp cho 8279 phát đặt trước tỉ lệ (precaler) bên Bộ đặt trước chia xung đồng hồ bên (chân 3) cho số nguyên lập trình bit P P P P P định giá trị số nguyên này, phạm vi từ đến 31 Hãy chọn số chia cho đạt tần số 100 KHz RAM LOCATION POSITION (A) A DISPLAY (b) b C (C) (d) CODE FOR A d (A) REPRESENTS SEGMENT (a) Left Entry RAM LOCATION DISPLAY POSITION (A) A (b) 6 b (C) (d) C d (A) REPRESENTS SEGMENT CODE FOR A (b) Right Entry Hình 5.25 : Mối liên hệ RAM 8279 vị trí hiển thị  Dọc FIFO / RAM cảm biến : Mã AI X A A A X = không quan tâm Từ điều khiển chọn địa mã phím cần đọc RAM FIFO/ Cảm biến Ở mốt bàn phím có quét, cờ tăng tự động AI (Auto - Inerement) bit địa RAM (A A A) không khả dụng 8279 tự động lái tuyến liệu cho lần đọc (Ao = 0) theo trình tự mà ban đầu liệu nhập vào FIFO Tất lần đọc đến từ FIFO lệnh khác tạo mốt ma trận cảm biến, it địa RAM (A A A) chọn hàng RAM cảm biến Nếu cờ AI đặt (AI = 1), đọc đến từ hàng RAM cảm biến  Đọc RAM hiển thị Mã 1 A1 A A A A Từ điều khiển chọn địa byte liệu cần đọc RAM hiển thị Các bit địa A A A A chọn 16 hàng RAM hiển thị.Nếu cờ AI đặt (AI = 1), địa hàng đượa tăng tự động sau lần đọc ghi Vì đếm sử dụng cho hai hoạt động đọc ghi Từ lệnh đặt địa đọc ghi cảm nhận mốt tự động tăng cho hai hoạt động  Ghi vào RAM hiển thị Mã 0 AI A A A A Từ điều khiển chọn địa RAM hiển thị nơi cần ghi liệu vào Sau từ lệnh với Ao = RAM thị Các chức định địa tăng tự động giống đọc RAM hiển thị Tuy nhiên từ lệnh nàykhông ảnh hưởng đến nguồn lần đọc liệu ; CPU đọc RAM (Hiển thị FIFO / cảm biến) nêu rõ sau cùng, việc ghi vào RAM hiển thị, nhiên làm thay đổi vị trí Đọc  Nhấp nháy / Cấm Ghi vào hiển thị Mã 1 X IW IW BL BL Các bit IW sử dụng che nửa byte A nửa byte B ứng dụng đòi hỏi cổng hiển thị bit tách biệt Bằng cách đặt cờ IW (IW = 1) cổng, cổng trở nên đánh dấu cho việc ghi vào RAM hiển thị từ CPU không ảnh hưởng đến cổng Thế nửa byte nhập giải mã BCD, CPU ghi số vào RAM hiển thị mà không ảnh hưởng đến số khác hiển thị Một ý quan trọng bit Bo tương ứng với bit Do tuyến liệu CPU, bit A tương ứng với bit D7 Nếu người sử dụng muốn nhấp nháy hiển thị, cờ Bl có khả dụng nửa byte Lệnh xóa sau phát xáx định mã sử dụng “nhấp nháy” Mã ? tất không sau đặt lại Chú ý hai cờ BL phải đặt để nhấp nháy hiển thị kết hợp với cổng đơn bit  Xoá Mã 1 CD CD CD CF CA Các bit CD có sẵn từ lệnh để xoá tất hàng RAM hiển thị theo mã chọn lựa sau : CD CD CD X tất không (X = không quan tâm) AB = 20H ( 0010 0000 ) 1 tất cho phép xoá hiển thị = (hoặc CA =1) Trong suốt thời gian RAM hiển thị bị xóa( ∼ 160µS), ghi vào Bit có trọng số cao ( MSB) từ trạng thái đặt suốt thời gian Khi RAM hiển thị trở nên khả dụng trở lại, bit tự động đặt lại Nếu CF = 1, trạng thái FIFO bị xóa đường ngõ rangắt đặt hàng CA, bit xoá tất cả, có ảnh hưởng C D CF Nó sử dụng CDxóa mã RAM hiển thị xóa trạng thái FIFO Hơn nửa, đồng lại định thời bên  Đặt mốt báo lỗi / Ngắt cuối Mã 1 E X X X X Đối với mốt ma trận cảm biến, từ lệnh hạ đường IRQ xuống thấp cho phép ghi vào RAM (đường IRQ nâng lên, phát thay đổi giá trị cảm biến Điều cấm ghi vào RAM đặt lại) Đốt với mốt xoay vòng N phím, bit E lập trìng 1, chip 8279 hoạt động mốt báo lỗi  Khởi tạo 8279 Mặc dù 8279 có tới tám từ điều khiển, lúc sử dụng hết tất tám từ Khi khởi tạo 8279, thứ tự từ điều khiển sau cần thiết : + Đặt mốt hiển thị / bàn phím + Lập trình xung đồng hồ + Xóa RAM hiển thị FIFO hai Các từ điều khiển lại gởi ghi điều khiển lúc cần Việc đọc mã bàn phímcó thể thực hai cách : dùng ngắt ( interrupt ) dùng kỹ thuật hỏi vòng ( polling ) Khi phím ấn xuống, chân IRQ 8279 tạo mức logic cao, dùng ngắt vi xử lý Chương trình phục vụ ngắt đọc mã phím ấn ... SÁT TÀI LIỆU LIÊN HỆ : “Điều khiển từ xa điện thoại” dùng vi điều khiển sinh viên thực Phạm Minh Duy – Võ Đình Vónh Định (6A95KĐĐ) “Thiết kế mạch điều khiển xa điện thoại” dùng IC số Đinh Hoàng... để thiết kế phần cứng phần mềm hợp lí cho việc điều khiển thiết bị từ xa qua điện thoại Đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển xa thiết bị điện có định thời điện thoại hữu tuyến” kết hợp cũ mới,... người sử dụng cài đặt thiết bị cho hợp lí VII GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ : “Thiết kế hệ thống điều khiển xa thiết bị điện có định thời điện thoại hữu tuyến” Thuật ngữ : “có định thời” nói lên chất hệ thống