CHƯƠNG 2 THIẾT kế PHẦN CỨNG

Chương Thiết kế phần cứng Khối điều khiển bao gồm mạch giao tiếp giữaVi Xử Lí với RAM (62256), mạch giao tiếp máy tính qua IC 75176, mạch mở rộng Port qua IC 8255 Quá trình giải mã đòa tránh xung đột giao tiếp với khối nhờ IC chốt 74573 IC 74138 1) Mạch vi xử lí:  P0 nối với JP6 ,chức I/O  Chân nối mạch Reset Khi chân Reset nhấn Mạch vi xử lí trở trạng thái lúc cấp nguồn  Chân 31 nối JP1 có chế độ:  Khi JP2 nối cho Vi xử lí chạy chương trình ROM  Khi JP2 không nối cho vi xử lí chạy chương trình ROM nội  Chân 12 ->15 nối đến JP11 Khi cần sử dụng ngắt ta nối đến chân nối  Chân 18, 19 : Nối mạch dao động:  Mạch gồm tụ điện C1, C2 30 pF thạch anh 11.059 MHz, tạo cho Vi Xử Lí có tần số hoạt động 12MHz, tụ điện thay đổi tần số dao động vi xử lí thay đổi theo  Chân 10,11: Giao tiếp nối tiếp Mức áp vào 5V, mức áp vào 0V 11 13 15 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 10 12 14 16 P1.0/T2 P1.1/T2-EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 VCC P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 40 U14 JP6 PORT C4 10u R1 100 T1 T0 /INT1 /INT0 15 14 13 12 18 19 EA/VPP T1 TO INT1 INTO RD WR PSEN ALE/PR X2 X1 21 22 23 24 25 26 27 28 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 17 16 29 30 /RD /WR /PSEN ALE TX RX AT89C52 20 AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 11 10 TXD RXD GND R2 8.2k R3 RST S1 31 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 39 38 37 36 35 34 33 32 4.7k VCC JP1 X1 11.059MEG C1 30p /INT0 /INT1 T0 T1 JP11 C2 30p /INT0 /INT1 T0 T1 Sơ đồ kết nối mạch vi xử lí  Chân 10 nối với chân IC 75176, có chức thu  Chân 11 nối với chân IC 75176, có chức phát  Ngỏ IC 75176 mức áp vi sai (0 - 200mV)  Các chân /RD(16) nối đến chân /OE(22) RAM chân /RD(6) 8255 có tác dụng đọc Data từ ngoại vi, /WR(17) nối chân /WE RAM nối tới chân /WR(36) 8255 trình xuất Data chân tích cực, hai chân tích cực mức thấp  P0 : Trong chu kì truyền, truyền Data đòa chỉ, ngỏ mắc điện trở kéo lên Từ P0.0 ->P0.7 nối đến đầu điện trở 10K đầu nối lên nguồn, sau nối đến JP12 cần sử dụng cho mục đích khác, nối đến ngỏ vào (chân 2->9) IC 74573, nối đến ngỏ vào đòa RAM  P2 :3 chân (P2.5,P2.6,P2.7) nối đến ngỏ vào tương ứng A,B,C(1,2,3) IC 74138 Các chân P2.0-> P2.6 nối ngỏ vào đòa RAM  Chân ALE nối chân LE IC74573, ALE tích cực đòa truyền qua Khi ALE mức thấp, đòa ngỏ giử nguyên ALE tích cực lại Xác lập đòa cho khối : 2) Khối tạo đòa chỉ: gồm IC 74573, IC 74138, IC7400: Hình vẽ minh họa trình truy xuất data qua IC chốt:  IC 74138 chân G2A(4),G2B(5) tích cực mức thấp trường hợp ta nối Mass  Chân G1(6) tích cực mức cao, nối lên nguồn Không thiết phải nối lên nguồn G1, nối Mass G2A, G2B, trường hợp khác ta sử dụng chúng để kết hợp việc giải mã đòa  Chân /OE (1) IC 74573 tích cực mức thấp ta cho nối Mass  Chân LE(11) nối ALE Vi Xử lí, chức chốt, Xác nhận đòa  Byte đòa thấp chốt giử qua IC 74373 Các đường đòa thấp đưa vào ngỏ vào IC 74573 Ngỏ IC 74138: có đòa sau :  Y0: 0000H  Y1: 2000H  Y2: 4000H  Y3: 6000H  Y4: 8000H  Y5: A000H  Y6: C000H  Y7: E000H Được tạo từ bit cao Byte đòa cao(P2) Vi xử Lí Kết hợp ngỏ chốt đòa IC 74573, bit đòa thấp ngỏ lại P2 (P2.0->P2.5)  YI: A15:A16:A17  P2.4 ->P2.0: A14-> A8  D7->D0: A7->A0 Đòa truy xuất ứng với ngỏ YI:  Y0: P2.4 ->P2.0: D7->D0: 1000H ->1FFFH  Y1 P2.4 ->P2.0: D7->D0: 2000H ->3FFFH  Y2 P2.4 ->P2.0: D7->D0: 400H ->5FFFH  Y3 P2.4 ->P2.0: D7->D0: 6000H ->7FFFH  Y4 P2.4 ->P2.0: D7->D0: 8000H ->9FFFH  Y5 P2.4 ->P2.0: D7->D0: A00H ->BFFFH  Y6 P2.4 ->P2.0: D7->D0: C000H->DFFFH  Y7 P2.4 ->P2.0: D7->D0: E000H->FFFFH R10 10 12 14 16 AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 U21 AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 ALE JP13 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 11 13 15 10 12 14 16 11 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 VCC 11 13 15 LE OE 74AC573 GND JP12 VCC 19 18 17 16 15 14 13 12 10 AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 20 VCC VCC U20 A B C G1 G2A G2B VCC Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 GND A13 A14 A15 16 VCC 15 14 13 12 11 10 0000 -1FFFH 2000-3FFFH 4000-5FFFH 6000-7FFFH 8000-9FFFH A000-BFFFH C000-DFFFH E000-FFFFH JP10 11 13 15 10 12 14 16 SELECT ADD 74LS138 sơ đồ nguyên lí mạch tạo đòa 3) Khối tạo đòa chỉ:    đường Data nối P0 Vi xử lí chân /WR, /RD nối với /WR, /RD vi xử lý A1,A0 nối ngỏ IC 74573 /CS1 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7  Chân Reset nối Mass  Ngỏ vào chọn chip (/CS) nối Y2  Port A:4000H  Port B: 4001H  PortC: 4002H  Thanh ghi điều khiển:4003H Trong trình xuất Data, đòa chỉ, chân /WR chuyển xuống mức 0, lúc Data xuất 8255 Trong trình nhận Data về, đòa chỉ, chân /RD chuyển mức Data nhận từ 8255 A0 A1 /RD /WR U18 34 33 32 31 30 29 28 27 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 36 /CS1 35 VCC AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 26 VCC A0 A1 PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7 PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7 RD WR PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 PC7 CS RESET GND 40 39 38 37 JP9 PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7 11 13 15 18 19 20 21 22 23 24 25 PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7 14 15 16 17 13 12 11 10 PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 PC7 10 12 14 16 JP8 11 13 15 10 12 14 16 JP7 11 13 15 10 12 14 16 PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7 PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7 PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 PC7 8255 4) Khối giao tiếp Vi xử lý RAM(62256): RAM dung lượng 32K ngoại có đòa truy xuất 8000H->FFFFH đường đòa (D1->D8) nối đến P0 vi xử lí, (A0-A7) nối (Q0->Q7) IC 74573, (A9->A14 nối P2.0->P2.6 vi xử lí), /WE nối /WR, /0E nối /RD vi xử lí Tín hiệu chọn đòa lấy từ chân IC 7400 , đưa vào chân /CE, với điều kiện ngỏ vào 4, IC 7400 nối P2.7(A15) 14 11 VCC U17 12 13 A8 10 74LS00 A15 /PSEN 25 24 21 23 26 8000-FFFFH 20 U6 10 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 VCC WE OE 11 12 13 15 16 17 18 19 CE 27 22 /RD 14 KM 62256A JP14 /RD 5) Khối đếm xung: AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 BACKUP 28 GND /A8 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 /WR C2 VCC GND 13 14 12 IC1393A A VCC GND CLR QA QB QC QD IC1393B A VCC GND CLR QA QB QC QD D4 D5 D6 D7 11 10 D8 D9 D10 D11 D0 D1 D2 D3 VCC U12 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 C2 C3 VCC GND 14 IC2393A A VCC GND CLR QA QB QC QD VCC GND 13 14 12 GND VCC IC2393B A VCC GND CLR QA QB QC QD 11 10 CS2 CS1 C1 C3 11 GND D12 D13 D14 D15 D8 D9 D10 D11 D12 D13 D14 D15 JP1 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D 8D LE OE 1Q 2Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7Q 8Q GND AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 19 18 17 16 15 14 13 12 10 VCC AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 GND GND 11 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D 8D LE OE 1Q 2Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7Q 8Q GND 11 13 15 17 19 10 12 14 16 18 20 VCC AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 GND CLR CLR CS1 CS2 COUNTER COUNTER VCC U13 74HC573/SO JP5 GND JP2 JP3 JP4 JP6 20 COUNTER 20 VCC 14 VCC C1 VCC GND CLR 19 18 17 16 15 14 13 12 AD8 AD9 AD10 AD11 AD12 AD13 AD14 AD15 10 GND AD8 AD9 AD10 AD11 AD12 AD13 AD14 AD15 11 13 15 17 19 10 12 14 16 18 20 AD8 AD9 AD10 AD11 AD12 AD13 AD14 AD15 74HC573/SO Gồm IC 74393, IC chốt 74573 Mạch có tác dụng đếm lên, tràn tự động trở Ngỏ Counter đưa xung cần đếm vào Ngỏ CLR có nhiệm vụ xóa tất ngỏ 74393 0, tích cực mức có dạng xung, ngỏ vào chốt CS1, CS2 có nhiệm vụ lấy giá trò thời điểm, chân mức chốt Chú ý: Cần phải mắc thêm điện trở kéo lên ngỏ IC 74573, tránh nhiễu đọc vào Ngỏ mạch đếm nối vào Port A,B 8255 6) Khối hiển thò: o Gồm LED đoạn, IC 74247 giải mã từ số BCD sang mã LED đoạn o IC giải mã đòa 74138 Các Transistor(Tr) C828 kéo LED Mạch thiết kế theo phương pháp quét không chốt, quét vòng led ,chu kì quét LED không lớn 20mS, đảm bảo cho LED tượng nháy o Các tín hiệu thực việc quét LED chứa BUS truyền bit hay chứa ghi Với bit thấp chứa Data cần xuất, bit phải số BCD, bit cao chứa thông tin vò trí LED cần quét Toàn nội dung ghi Data vò trí LED thời điểm xác đònh o Data đưa đến JP1 ,4 bit thấp đưa đến ngỏ vào có tên 1, 2, 4, IC 74247 ngỏ IC gồm Bit tương ứng mã LED đoạn, sau ngỏ có tên đến tương ứng với tên LED bit cao đưa đến chân ABC IC 74138 theo thứ tự bit Tại thời điểm tất Ngỏ có ngỏ mức 0, ta cung cấp Data cho Led mà không sợ phải có Data cho nhiều led ,Vì dòng ngỏ IC74138 không đủ cho việc kéo Led, nên Ta phải dùng thêm Transistor (Tr) để kéo Led Vì phải kéo led nên ta cần đến transistor Sáu ngỏ Tr nối đến chân nguồn dương LED đoạn Anot Chung o Chú ý: Trong trình lắp mạch vào ta phải xác đònh chân Transitor (ECB) tránh trường hợp mắc nhầm chân dẫn đến mạch không chạy ta thiết kế Tùy loại IC mà thứ tự chân khác Trên thò trường có số loại Tr thôâng dụng mà ta cần phải nắm rỏ tránh việc đáng tiếc xảy Ở trình bày vài Tr thông dụng 7) Khối bàn phím: o Gồm sáu phím, đầu phím nối Mass, đầu phím nối nguồn, chọn điểm tùy ý để lấy Data cho phím nhấn điểm xuống Mức Sáu điểm cần chọn nối vào JP2 8) Khối Mạch động lực : o Khối gồm Tr nối Darlington mục đích tăng dòng ngỏ ra, có Optron cách li cấp điện áp p sử dụng gồm áp 5V, 24V, mạch nối cho cặp Darlington tầng cuối thay phiên đóng ngắt , ngỏ cuối có điện áp thay đổi tùy vào sai lệch thời gian dẫn Tr chu kì T cố đònh o Điện áp đưa vào PC0, giả sử thời điểm PC0 mức 1, lúc Q1 dẫn, Q2 ngắt điện áp mức phải qua cổng đảo Q1 dẫn , Optron dẫn, cặp Darlington phía dẩn, kéo ngỏ lên áp 24V Giả sử thời điểm PC0 mức 0, lúc Q2 dẫn phải qua cổng đảo, Q1 ngắt điện áp mức Q2 dẫn, Optron dẫn, cặp Darlington dẩn, kéo ngỏ xuống 0V o Quá trình tiếp diễn chu kì, ta có áp áp biến đổi Mà đối tượng sử dụng áp động chiều, cần phải xác đònh chu kì đóng ngắt thích hợp, cho động nhìn điện áp điện áp chiều với điều kiện cho phép +24V +5v R3 4N35 220 Q1 R1 120K Q5 R7 D718 C828 10k R4 1K D1 +5v +24V R3 4007 0 D3 N5404 A617 Q4 PC0 220 00 Udk1 4N35 R8 U13A R2 7404 Q3 828 Q6 I4 H1061 1k 10k D718 Q7 R10 120k D2 D4 N5404 4007 00 00 9) Mạch đóng ngắt dao: +5v +12v R5 +110v 220 4N35 2 K1 RELAY SPST R8 PC4 Udk2 R2 Q3 828 K2 RELAY SPST Q6 I4 H1061 1k 10k D2 R10 120k 4007 01 01 02 o Mô hình dao cắt Relay 110V ta thiết kế mạch điều khiển Relay Khi Relay đóng tương ứng với dao cắt, ngược lại dao không cắt o Để đóng ngắt Relay ta điều khiển đóng ngắt Reley có cấp điện áp nhỏ hơn, Relay cần áp 12V Vì áp Udk2 lấy từ PC4 8255 mức áp TTL nên điều khiển trực tiếp , mà phải qua Optron cách ly cấp điện áp Vì Relay 12v có dòng lớn nên ta dùng C828 điều khiển mà phải dùng Tr có dòng lớn H1061 Khi áp Udk2 mức thấp Q1 ngắt, Relay 12V ngắt, dao cắt Khi Khi áp Udk2 mức cao Q1 ngắt, Relay 12V ngắt, dao kéo lên [...]... R3 4N35 22 0 1 Q1 R1 120 K Q5 R7 D718 C 828 10k R4 1K D1 +5v +24 V R3 4007 0 0 D3 N5404 A617 Q4 3 PC0 4 2 220 00 Udk1 4N35 1 4 3 2 R8 U13A 1 R2 2 7404 Q3 828 Q6 I4 H1061 1k 10k D718 Q7 R10 120 k D2 D4 N5404 4007 00 0 00 9) Mạch đóng ngắt dao: +5v +12v R5 +110v 22 0 4 4N35 1 4 1 2 2 K1 4 3 1 2 RELAY SPST 3 R8 PC4 Udk2 R2 Q3 828 K2 3 RELAY SPST Q6 I4 H1061 1k 10k D2 R10 120 k 4007 0 01 01 02 o Mô hình dao cắt... Relay 110V do đó ta thiết kế 1 mạch điều khiển Relay này Khi Relay đóng tương ứng với dao cắt, ngược lại dao không cắt o Để đóng ngắt Relay này ta điều khiển đóng ngắt 1 Reley có cấp điện áp nhỏ hơn, Relay này cần áp 12V Vì áp Udk2 lấy từ PC4 825 5 mức áp TTL nên không thể điều khiển trực tiếp , mà phải qua Optron cách ly 2 cấp điện áp Vì Relay 12v có dòng lớn nên ta không thể dùng C 828 điều khiển mà phải... đó Q2 dẫn do phải qua cổng đảo, Q1 ngắt vì điện áp mức 0 Q2 dẫn, Optron 2 dẫn, cặp Darlington dưới dẩn, kéo ngỏ ra xuống 0V o Quá trình cứ tiếp diễn như vậy trong 1 chu kì, ta có áp ra là áp biến đổi Mà đối tượng sử dụng áp này là động cơ 1 chiều, do đó cần phải xác đònh chu kì đóng ngắt thích hợp, sao cho động cơ nhìn điện áp này là điện áp 1 chiều với các điều kiện cho phép  +24 V +5v R3 4N35 22 0 1... tiếp , mà phải qua Optron cách ly 2 cấp điện áp Vì Relay 12v có dòng lớn nên ta không thể dùng C 828 điều khiển mà phải dùng Tr có dòng lớn hơn H1061 Khi áp Udk2 mức thấp Q1 ngắt, Relay 12V ngắt, dao cắt Khi Khi áp Udk2 mức cao Q1 ngắt, Relay 12V ngắt, dao kéo lên ... chạy mặc dù ta thiết kế đúng Tùy từng loại IC mà thứ tự chân khác nhau Trên thò trường có một số loại Tr thôâng dụng mà ta cần phải nắm rỏ tránh việc đáng tiếc xảy ra Ở đây trình bày một vài Tr thông dụng 7) Khối bàn phím: o Gồm sáu phím, 1 đầu phím nối Mass, 1 đầu phím nối nguồn, chọn 1 điểm tùy ý để lấy Data sao cho khi phím nhấn thì điểm này xuống Mức 0 Sáu điểm cần chọn nối vào JP2 8) Khối Mạch... sử dụng gồm áp 5V, 24 V, mạch được nối sao cho cặp Darlington tầng cuối thay phiên đóng ngắt , ngỏ ra cuối này có điện áp thay đổi tùy vào sai lệch thời gian dẫn mỗi Tr trong 1 chu kì T cố đònh o Điện áp đưa vào PC0, giả sử tại 1 thời điểm PC0 mức 1, lúc đó Q1 dẫn, Q2 ngắt vì điện áp mức 0 do phải qua cổng đảo Q1 dẫn , Optron 1 dẫn, cặp Darlington phía trên dẩn, kéo ngỏ ra lên áp 24 V Giả sử tại 1 thời ... /INT0 15 14 13 12 18 19 EA/VPP T1 TO INT1 INTO RD WR PSEN ALE/PR X2 X1 21 22 23 24 25 26 27 28 A8 A9 A10 A11 A 12 A13 A14 A15 17 16 29 30 /RD /WR /PSEN ALE TX RX AT89C 52 20 AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5... 74LS00 A15 /PSEN 25 24 21 23 26 8000-FFFFH 20 U6 10 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A 12 A13 A14 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 VCC WE OE 11 12 13 15 16 17 18 19 CE 27 22 /RD 14 KM 622 56A JP14 /RD... TXD RXD GND R2 8.2k R3 RST S1 31 P2.0 P2.1 P2 .2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 39 38 37 36 35 34 33 32 4.7k VCC JP1 X1 11.059MEG C1 30p /INT0 /INT1 T0 T1 JP11 C2 30p /INT0 /INT1 T0 T1 Sơ đồ kết nối mạch