Giáo trình phân tích tính ưu việt của vi mạch chuyển đổi trong kỹ thuật điều khiển và đo lường p3 pptx

Các đường tín hiệu của Port C trở thành các đường điều khiển/ dữ liệu của Port A. Bit PC7 trở thành OBF A , PC6 trở thành ACK A , PC4 thành STB A , PC5 thành IBF A và PC3 thành INTR A . chức năng của các đường tín hiệu giống như Mode 1, chỉ khác là tín hiệu ngõ ra INTR A =1 khi OBF A = 1, INTE 1 =1 hoặc IBF A =1, INTE 2 =1. Các bit PC 2,1,0 còn lại có thể là các bit I/O tùy thuộc vào các bit điều khiển của nhóm B. Chú ý: khi nhóm A làm việc ở Mode 2, nhóm B chỉ được phép hoạt động ở Mode 0. 1 0 1 1 D 3 X X X PC 3 PC 7 PC 6 PC 4 PC 5 PC 2,1,0 PA 2 - PA 0 INTE 1 INTE 2 Control Word RD WR INTR A OBF A ACK A STB A IBF A I/O MODE (PORT A) Cấu hình của từ điều k`iển Set/Reset bit INTE khi 8255A hoạt động ở Mode 1 hoặc Mode 2 được trình bày ở hình vẽ Cấu hình này còn cho phép Set/Reset từng bit của Port C. từ điều khiển này khác với từ điều khiển cấu hình là bit D7 = 0.  Bit D0 dùng để Set/Reset bit INTE, khi D0 = 1 thì INTE = 1 (cho phép ngắt), khi D0 =0 thì INTE = 0 (không cho phép ngắt). 3 bit D1D2D3 dùng để chọn 1 bit của Port C, gán mức logic của bit D0 cho bit của Port đã chọn. Trong thực tế Port A và Port C thường được cấu hình với nhiều Mode khác nhau. Ví dụ: nhóm A hoạt động ở Mode 2, nhóm B làm việc ở Mode 0. GIỚI THIỆU KIT PROFI – 5E: IV.1. ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT: CPU Vi xử lý 8085A Bộ nhớ -8Kbyte EPROM (chương trình hệ thống). -2Kbyte CMOS RAM, mở rộng đến 22 Kbyte. Chế độ làm việc -Tự động, từng bước, đặt điểm dừng. Giao tiếp -Giao tiếp song song 8255. -6 cổng 8 bit D D D D D D D D BIT SET/ RESET 1 = SET 0 = RESET BIT SELECT 4 5 6 7 3 2 1 0 B 0 0 1 0 1 1 0 1 0 B 1 0 0 1 1 1 1 0 0 B 2 1 1 1 1 0 0 0 0 BIT SET/ RESET FLAG 0 = ACTIVE X X X Don’t Care -Đầu cắm Centronic -Đầu cắm nối tiếp V-24 cho phép thay đổi tốc độ truyền bằng chuyển mạch DIL. -Giao tiếp Cassette. Ngắt -Sử dụng toàn bộ ngắt. BUS -Đầu cắm 64 chân cho bus hệ thống. Nhập dữ liệu -16 phím nhập số Hex, 9 phím chức năng, 1 nút Reset. Hiển thò -8 led 7 đoạn. Nguồn nuôi -+5v, dòng 0,68A Kích thước -297 x 210mm (DIN A4) Phần mềm -Chọn chức năng bằng phím F, các chức năng có thể chọn: +Dòch chuyển vùng nhớ trùng lập +Lắp đầy vùng nhớ bằng hằng số. +Chèn, xóa ô nhớ, HEX DUMP, dòch ngược Assembler. +Xuất dữ liệu dạng ASCII. +Nhập dữ liệu dạng ASCII. Thiết bò phụ -Thiết bò nhập xuất IO 8/5. -Nguồn nuôi NG85. IV.2. SƠ ĐỒ KHỐI: IV.3. MÔ TẢ: Sơ đồ khối cấu tạo máy tính PROFI-5E được chia làm 4 khối chính: A: Vi xử lý và mạch chọn đòa chỉ. B: Bộ nhớ. C: Khối xuất nhập với đầu nối. D: Bàn phím và Led hiển thò. IV.3.1 VI XỬ LÝ VÀ MẠCH CHỌN ĐỊA CHỈ: Linh kiện trung tâm của hệ thống là vi xử lý 8085A liện hệ với các linh kiện còn lại thông qua bus đòa chỉ 16 bit và bus dữ liệu 8 bit, bên cạnh đó còn có các đường tín hiệu điều khiển, các đường quan trọng nhất được trình bày trong sơ đồ khối. VD: tín hiệu WR\, RD\ và cả IO\M , trạng thái của tín hiệu này cho biết đòa chỉ hiện hành của bộ fhớ hay cổng I/O, với 16 bit đòa chỉ vi xử lý có thể truy xuất 2 16 = 65.536 đòa chỉ khác nhau. Đòa chỉ của bộ nhớ hay các cổng I/O được giải mã bằng vi mạch số lập trình (PAL) với 8 ngõ ra điều khiển các chân chọn mạch CS\ của bộ nhớ hoặc cổng tương ứng. Linh kiện được chọn sẽ nhận tín hiệu điều khiển trên các bus điều khiển WR\ và RD\ tùy theo yêu cầu ghi (WR\ = 0) hoặc đọc (RD\ = 0)dữ liệu giữa CPU với linh kiện đã được chọn này và dữ liệu sẽ được truyền trên bus dữ liệu 8 bit. IV.3.2 BỘ NHỚ: Bộ nhớ được chia thành 2 khối: Khối thứ nhất là ROM bao gồm 1 hoặc 2 EPROM 2764 dung lượng 8 Kbyte, chương trình hệ thống được chứa trong EPROM 1, ngoài ra còn có các chương trình phụ có nhiệm vụ tìm lỗi, phục vụ cho các yêu cầu lập trình ứng dụng. Khối thứ 2 là ROM gồm 3 vi mạch nhớ 2116 dung lượng 2K byte tổng cộng là 6K byte. IV.3.3 GIAO TIẾP I/O: Máy tính Profi – 5E sử dụng 3 vi mạch giao tiếp song song 8255 mỗi vi mạch có 3 cổng I/O 8 bit. Một vi mạch trong số này (Port 3) làm nhiệm vụ điều khiển hệ thống như: bàn phím, 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 thiết bò ngoại vi khác vào đầu cắm chuẩn V24. Chương trình ứng dụng có thể lưu trữ trên băng Audio Cassette tại đầu cắm giao tiếp với Cassette. Để tận dụng khả năng của hệ thống, toàn bộ các bus của hệ thống ( đòa chỉ, dữ liệu, điều khiển) được đưa ra đầu ra giao tiếp SMP bus theo chuẩn SMP của Siemen trong các hệ vi xử lý 8080/8085. IV.3.4 BÀN PHÍM VÀ HIỂN THỊ: Lệnh điều khiển và dữ liệu được nhập từ bàn phím với 9 phím chức năng (màu cam) và 16 phím số thập lục phân (màu đen), các chế độ hoạt động cơ bản của máy được chọn bằng chuyển mạch 8 vò trí (DIL Switch) trạng thái các phím chuyển mạch được nhập vào Port 3. Bộ phận hiển thò của máy là 8 đèn Led 7 đoạn. Tuy nhiên, các đèn này có thể được điều khiển riêng rẽ tùy theo nhu cầu của người sử dụng. Thông thường các đèn được điều khiển bởi 1 vi mạch chuyên dùng kết hợp với phần mềm điều khiển có trong chương trình hệ thống, vò trí các đèn được tiêu chuẩn hóa giống như một ô nhớ. IV.4. CÁCH SỬ DỤNG: Máy tính Profi – 5E cần một nguồn nuôi ổn đònh tại + 5V, dòng điện tiêu thụ toàn mạch vào khoảng 650mA, nhưng để đảm bảo nên dùng nguồn 5V/ 750mA hay 5V/1A. Điện áp nguồn nuôi cho máy được đưa vào đầu kẹp 2 chấu S1, máy sẽ sẳn sàng làm việc ngay khi vừa mở điện, lúc này 4 đèn led 7 đoạn phía trái sẽ hiển thò số 0. I 11 1 20 21 40 I 12 1 20 21 40 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG KHÁI NIỆM: Phần cứng của một thiết bò bao gồm các linh kiện, phần tử cấu tạo nên thiết bò đó. Tùy thuộc vào chức năng, độ phức tạp mà thiết bò 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 thiết kế: Sơ đồ khối card ghi đọc EPROM Trong đó: Port A: dùng để gởi đòa chỉ byte thấp và dữ liệu cần truy xuất. Port B: dùng để gởi đòa chỉ byte cao. Port C: dùng để điều chỉnh quá trình hoạt động của mạch.  74373: dùng để chốt đòa chỉ bit thấp để việc truy xuất dữ liệu không bò ảnh hưởng. NGUỒN CUNG CẤP: II.1. NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ: Việc EPROM 2764 có thể lập trình với hai nguồn áp +12,5v hay +21v tùy theo loại. Cho nên khi thiết 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. 74373 A 0 ÷A 7 EPROM 2764 O 0 ÷O 7 A 8 ÷A 12 Port A 8255 Port B Port C Điều khiển Đòa chỉ cao Dữ liệu+dchỉ thấp Ngoài ra ta còn phải thiết 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. THIẾT KẾ: II.2.1.Nguồn +5V: Đây là nguồn chính cung cấp cho toàn kit và card ghi đọc EPROM cho nên dòng tiêu thụ rất lớn. Riêng kit Profi – SE đã tiêu thụ hết 0,68 A. Cho nên chọn dòng toàn hệ thống là 1A để đảm bảo tránh hiện tượng quá dòng. Từ đó ta chọn biến áp có dòng là 1A, điện áp ngõ ra 12V. Vì nguồn nuôi mạch cần có độ chính xác khá cao, cho nên ta chọn IC 7805 làm ổn áp cho mạch. IC này có các đặc tính sau: Dòng ra cực đại: 1A Điện áp ra (ổn áp): +5V  5%. Điện áp vào: V v : 8÷14V Vùng điện áp làm việc an toàn: V SA = V = 3÷9V. Trong IC có hệ thống bảo vệ khi quá dòng. Sơ đồ chân của IC 7805: Sơ đồ nguyên lý nguồn +5v như sau: Trong đó: C: là tụ lọc nguồn có giá trò từ 470 ÷ 4700F C 1 , C 2 : là các tụ lọc nhiễu ngõ vào và ngõ ra. Theo tính toán của nhà thiết kế C 1 = 0,33 F, C 2 = 0,1 F. II.2.2. BỘ NGUỒN +12,5V: Nếu dùng IC ổn áp 7812 thì ngõ ra của ổn ápchỉ +12v. Để có nguồn +12,5v ta dùng mạch điều chỉnh điện áp dùng LM 317 như sơ đồ bộ nguồn +21V dưới đây: 7805 IN (+) Out +5V  V II.2.3. Nguồn +21V dùng LM 317: Bộ nguồn dùng LM 317 có những ưu điểm sau: Điện áp ngõ ra có thể điều chỉnh trong phạm vi rộng ( 1,2 ÷37v). Dòng điều khiển rất bé. Điện áp vào lớn ( V v = 32v). Sơ đồ nguyên lý nguồn dùng LM 317: Trong đó: C 1 = 1 F C 2 = 1 F C ref = 10 F R 1 = 220  Là các giá trò do nhà sản xuất cung cấp. Diode có chức năng bảo vệ. R 2 dùng điều chỉnh mức điện áp ngõ ra điện áp này được tính dựa vào công thức sau: 2 1 2 0 125,1 RI R R V adj           Vì dòng I adj có giá trò rất bé nên có thể bỏ qua        220 125,1 2 0 R V (v) Từ đó ta có: 2201 25,1 0 2         V R Muốn V 0 có giá trò 5 ÷25V thì ta phải chọn R 2 làm biến trở. + Khi V 0 = 5V thì 6602201 25,1 5 2        R () + Khi V 0 = 25V thì 41802201 25,1 25 2        R () Vậy ta chọn R 2 là biến trở 5 (K) CARD GHI ĐỌC EPROM: III.1. GIỚI THIỆU: Với yêu cầu của đề tài là chỉ ghi đọc được loại EPROM 2764 cho nên card giao tiếp đã đơn giản đi rất nhiều. Để card giao tiếp dễ sử dụng, phần thiết kế chỉ dùng 1 cổng vi mạch giao tiếp I/O 8255 A trong số 2 cổng vi mạch giao tiếp bên ngoài. Phần thiết kế chọn linh kiện là I 11 với đòa chỉ các port như sau: Linh kiện Port A Port B Port C Từ điều khiển I 11 10(4010) 11(4011) 12(4012) 13(4013) Đòa chỉ đầu (8 bit) được dùng ở lệnh In, Out. Đòa chỉ trong ngoặc (16 bit) phải được dùng trong trường hợp Port được đònh đòa chỉ như những ô nhớ. III.2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG: III.2.1. Đối với chế độ ghi: Từ điều khiển có nội dung 80H để tất cả các port A, port B, port C đều xuất dữ liệu. Gởi dữ liệu điều khiển ra port C có nội dung là 06H để cho 74373 ở trạng thái hoạt động. Gởi đòa chỉ thấp ra port A. Lúc này đòa chỉ tới được các đường đòa chỉ của EPROM, có mặt ở đường dữ liệu nhưng đòa chỉ này không nạp được vào EPROM vì nó đang ở trạng thái Standby. Gởi đòa chỉ cao ra port B. Gởi dữ liệu ra port A. Để gởi đòa chỉ này không ảnh hưởng đến đường đòa chỉ thấp, ta phải điều khiển Port C để 74273 ở trạng thái tổng trở cao (chốt) bằng cách điều khiển port C để chân Oc của 74373 ở mức cao. [...]... bước sau: Gởi dữ liệu điều khiển ra port C có nội dung 05H để chốt 74373 Gởi dữ liệu ra port A Gởi xung lập trình có độ rộng 50ms từ port C Để tiến hành ghi những dữ liệu tiếp theo thì quy trình hoạt động cũng như trên sau khi ta tăng đòa chỉ lên 1 III.2.2 Đối với chế độ đọc: Để đọc được EPROM ta phải khởi tạo 8255 hai lần Quy trình đọc EPROM được trình bày cơ bản như sau: Từ điều khiển có nội dung là... này Trong sơ đồ còn có 2 transistor làm vi c ở chế độ bảo hòa với chức năng là chuyển mạch tự động để điều khiển chân điện áp lập trình Vpp Khi ở chế độ lập trình thì chân Vpp có điện áp là Vpp Khi ở chế độ chờ hoặc đọc thì chân Vpp có điện áp là Vcc Sau đây là sơ đồ nguyên lý của card ghi đọc EPROM 2764 Sơ đồ nguyên lý mạch ghi đọc EPROM ... dữ liệu điều khiển ra port C có dung là 6H để cho 74373 ở trạng thái hoạt động Gởi đòa chỉ thấp ra port A Gởi dữ liệu điều khiển ra port C có nội dung là 05H để cho 74373 ở trạng thái tổng trở cao Từ điều khiển có nội dung là 90H để cho port A nhập , port B, port C xuất Gởi đòa chỉ cao ra port B Gởi dữ liệu ra port C có nội dung là 15 để cho EPROM ở trạng thái đọc Lúc này dữ liệu được đưa vào port... liệu tiếp theo ta chỉ vi c tăng đòa chỉ lên 1 và thực hiện lại các bước như trên III.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ: Card ghi đọc EPROM chỉ hoạt động với một loại EPROM phổ biến 2764 cho nên nó đơn giản, chỉ gồm1 EPROM và 1 IC chốt 74373 IC chốt 74373 có nhiệm vụ chốt đòa chỉ thấp để sau đó khi gởi dữ liệu cùng port A thì dữ liệu không ảnh hưởng đến đòa chỉ này Trong sơ đồ còn có 2 transistor làm vi c ở chế độ bảo . có thể được điều khiển riêng rẽ tùy theo nhu cầu của người sử dụng. Thông thường các đèn được điều khiển bởi 1 vi mạch chuyên dùng kết hợp với phần mềm điều khiển có trong chương trình hệ thống,. IV.3.3 GIAO TIẾP I/O: Máy tính Profi – 5E sử dụng 3 vi mạch giao tiếp song song 8255 mỗi vi mạch có 3 cổng I/O 8 bit. Một vi mạch trong số này (Port 3) làm nhiệm vụ điều khiển hệ thống như: bàn. chuẩn SMP của Siemen trong các hệ vi xử lý 8080/8085. IV.3.4 BÀN PHÍM VÀ HIỂN THỊ: Lệnh điều khiển và dữ liệu được nhập từ bàn phím với 9 phím chức năng (màu cam) và 16 phím số thập lục phân (màu