Thiết kế mạch quang báo kết hợp giữa KIT vi xử lý và máy tính

Ngày nay với sự phát triển của xã hội cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, cho nên nhu cầu về thông tin trở nên thiết yếu đối với con người

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển của xã hội cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, cho nên nhu cầu về thông tin trở nên thiết yếu đối với con người trong cuộc sốngcũng như trong hoạt động sản xuất kinh doanh Để đáp ứng nhu cầu trên, quang báo là hìnhthức cung cấp thông tin hữu ích không thể thiếu trong cuộc sống hằng ngày Do đó quangbáo ngày càng phát triển tinh vi hơn, đa dạng hơn, từ việc thiết kế quang báo với văn bảnđược ghi chết trong ROM, đến việc thiết kế một KIT vi xử lý để điều khiển

Quang báo là hình thức thông báo trên bảng đèn Bảng đèn quang báo gồm nhiều

Ma Trận LED ghép lại, mỗi một Ma Trận biểu diễn một kí tự Tùy chiều dài của bảng đèn

mà có thể hiển thị những bản tin có độ dài khác nhau Các từ trong văn bản sẽ lần lượt xuấthiện và chạy dần từ phải sang trái Khi văn bản đã hiển thị đến từ cuối cùng thì từ đầu tiênlại bắt đầu xuất hiện trở lại Quá trình đó cứ tiếp tục lại mãi

Bên cạnh đó, với sự ra đời của máy tính điện tử đặc biệt là máy vi tính, chúng cónhững tính năng ưu việt như khả năng xử lý dữ liệu nhanh chóng, độ tin cậy cao, lưu trữlượng thông tin lớn và quan trọng hơn cả là máy tính có thể kết hợp với nhiều thiết bịngoại vi tùy theo mục đích ứng dụng cụ thể, mà việc trao đổi và điều khiển trở nên đơngiản, chúng phụ thuộc vào phần mềm điều khiển Dựa vào tính đa dạng và mềm dẻo củamáy tính người ta tìm cách ứng dụng nó vào mục đích quảng cáo, chẳng hạn như dùngtrong quang báo Nhờ vậy, việc thiết kế phần cứng cho quang báo trở thành ít phức tạphơn, nhưng độ tin cậy cao hơn Trong thực tế để hiển thị các văn bản, người ta dùng cáckiểu chữ là các Ma Trận LED 5x7, 5x8, 8x12 hoặc 8x14 tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng

và độ phân giải

Theo cách nghĩ đó việc thiết kế mạch quang báo kết hợp giữa KIT vi xử lý và máytính được chúng em trình bày trong luận văn này Phần mềm điều khiển viết bằng ngônngữ PASCAL Ở đây máy tính đóng vai trò truyền dữ liệu và điều khiển còn KIT vi xử lý

có nhiệm vụ lưu trữ và thực hiện chương trình quang báo Việc kết hợp giữa hai thiết bịlàm cho quang báo trở nên đa dạng, phong phú, độ tin cậy cao và dễ dàng sử dụng Ngồi raKit vi xử lý còn có thể thực hiện chương trình quang báo độc lập với máy tính nếu nhưđiều kiện thực tế không cho phép

Mặt dù đã dành nhiều thời gian để thực hiện đề tài nhưng do kiến thức và tay nghề

có hạn nên không tránh khỏi thiếu sót, chúng em rất mong sự góp ý của quí thầy cô và cácbạn để luận văn được hồn hảo hơn

Chúng em chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Xuân Đông, cùng tất cả quí thầy cô đãtrao dồi cho chúng em lượng kiến vô cùng quí báu để hồn thành tốt luận văn đã được giao

Cám ơn các bạn sinh viên đã có những góp ý quí báu trong việc thực hiện luận văn này

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thanh Tuấn Nguyễn Ngọc Khánh

-0-CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ

I.1.Lịch sử phát triển vi xử lý.

I.1.1.Giới thiệu chung về hệ thống vi xử lý.

Vi xử lý là sự kết hợp của hai kỹ thuật công nghệ quan trọng:Đó là máy tính dùng kỹthuật số và các vi mạch điện tử Hai công nghệ này kết hợp lại với nhau và các nhà nghiêncứu đã chế tạo ra vi xử lý

Chức năng chính của vi xử lý là xử lý dữ liệu chứa trong bộ nhớ Để làm được điềunày vi xử lý phải có các mạch logic cho việc xử lý dữ liệu và cần phải có chương trình.Chương trìng là tập hợp các lệnh Vi xử lý thực hiện một lệnh với trình tự như sau:

 Đón lệnh từ bộ nhớ

 Giải mã lệnh

 Thực hiện lệnh

I.1.2.Năng lực của vi xử lý.

Khi nói đến năng lực của Microprocessor có nghĩa là nói đến khả năng xử lý dữ liệu,

có 3 thông số để đánh giá năng lực của Microprocessor

Chiều dài của từ dữ liệu của Microprocessor

Số lượng các ô nhớ mà Microprocessor có thể truy xuất được

Tốc độ mà Microprocessor có thể thực hiện một lệnh

I.2.Các khái niệm cơ bản về cấu trúc của vi xử lý.

I.2.1.Chiều dài từ dữ liệu.

Microprocessor đầu tiên có chiều dài từ dữ liệu là 4 bit, tiếp theo là cácMicroprocessor 8 bit, 16 bit, 32 bit và 64 bit Mỗi Microprocessor có chiều dài từ dữ liệukhác nhau có một khả năng ứng dụng khác nhau, các Microprocessor có chiều dài từ dữ liệulớn, tốc độ làm việc nhanh, khả năng truy suất bộ nhớ lớn được dùng trong các công việc xử

lý dữ liệu, điều khiển phức tạp, các Microprocessor có chiều dài từ dữ liệu nhỏ hơn, khảnăng truy suất bộ nhớ nhỏ hơn, tốc độ làm việc thấp hơn được sử dụng trong các công việcđiều khiển và xử lý đơn giản chính vì thế các Microprocessor này vẫn tồn tại

I.2.2.Khả năng truy suất bộ nhớ.

Dung lượng bộ nhớ mà Microprocessor làm việc quyết định đến tốc độ làm việccủa Microprocessor Các Microprocessor đầu tiên bị giới hạn về khả năng truy xuất bộ nhớ.Microprocessor 4004 có 14 đường điạ chỉ nên có thể truy xuất được 214 = 16.384 ô nhớ, vi

xử lý 8 bit có 16 đường điạ chỉ nên có thể truy xuất được 216 = 65.536 ô nhớ,Microprocessor 16 bit có 20 đường điạ chỉ nên có thể truy suất 220 = 1.024.000 ô nhớ,Microprocessor 32 bit như 386 hay 68020 có thể truy suất 4 G ô nhớ, Microprocessor cókhả năng truy xuất bộ nhớ càng lớn nên có thể xử lý các chương trình lớn Tùy theo ứngdụng cụ thể mà chọn một Microprocessor thích hợp

I.2.3.Tốc độ làm việc của microprocessor

Tần số xung clock cung cấp cho Microprocessor làm việc quyết định đến tốc độlàm việc của Microprocessor Microprocessor có tốc độ làm việc càng lớn thì khả năng xử

lý lệnh càng nhanh Tần số xung Clock làm việc của các Microprocessor được cho bởi cácnhà chế tạo

I.2.4 Các thanh ghi của Microprocessor.

Các thanh ghi là một phần quan trọng trong cấu trúc của Microprocessor Các thanhghi bên trong của Microprocessor dùng để xử lý dữ liệu Nếu Microprocessor có số lượngthanh ghi nhiều thì người lập chương trình có thể viết các chương trình điều khiểnMicroprocessor đơn giản hơn, làm tăng tốc độ xử lý chương trình Nếu Microprocessor có

số lượng thanh ghi ít thì chương trình sẽ phức tạp hơn, tốc độ xử lý chương trình chậm hơn.Vậy số lượng các thanh ghi bên trong Microprocessor cũng ảnh hưởng đến tốc độ và khảnăng xử lý chương trình

I.2.5.Các lệnh của Microprocessor.

Tập lệnh của Microprocessor là một trong những yếu tố cơ bản để đánh giá tốc độlàm việc của Microprocessor Nếu Microprocessor có nhiều mạch điện logic bên trong đểthực hiện thì số lệnh điều khiển của Microprocessor càng nhiều, khi đó Microprocessorcàng lớn và độ phức tạp càng lớn Ví dụ so sánh 2 tập lệnh của 2 Microprocessor 8 bit là

8051 và Z80 thì 8051 có 111 lệnh khác nhau còn Z80 có 158 lệnh Tập lệnh của mộtMicroprocessor càng nhiều rất có ích khi lập trình hay viết chương trình choMicroprocessor

I.2.6.Cấu trúc truy xuất bộ nhớ.

Một phần quyết định sự mềm dẻo trong lập trình là số lượng các kiểu truy suất bộnhớ khác nhau của Microprocessor, Microprocessor có nhiều kiểu truy suất bộ nhớ sẽ cókhả năng xử lý càng nhanh và cấu trúc các mạch điện bên trong càng phức tạp.Microprosesor có chiều dài từ dữ liệu càng lớn thì có số lượng các kiểu truy xuất bộ nhớcàng lớn

I.2.7.Các mạch điện giao tiếp bên ngồi của Microprocessor.

Ngồi giao tiếp với bộ nhớ, Microprocessor có các mạch điện giao tiếp với các mạchđiện bên ngồi để điều khiển hay mở rộng khả năng điều khiển Các mạch điện bên ngồi làcác IC và được gọi là IC ngoại vi Mỗi IC có một chức năng riêng, tùy thuộc vào yêu cầuđiều khiển mà chọn các IC ngoại vi

Hình 1.1: Sơ đồ tổng quát của một hệ thống vi xử lý

I.3.Cấu trúc bên trong của bộ vi xử lý.

Một bộ vi xử lý gồm có hai phần chính là đơn vị thực hành EU (execution unit) vàđơn vị tương thích BUS là BIU

-2-vi thông qua BIU Như vậy EU không liên hệ trực tiếp với bên ngồi mà không phải thôngqua BIU.

I.3.2.Đơn vị tương thích Bus.

BIU gồm các mạch phát điạ chỉ và điều khiển Bus, dãy chứa lệnh và con trỏ lệnh

Nó có nhiệm vụ bảo đảm cho Bus được sử dụng hết dung lượng để tăng tốc độ các thao tác

I.3.3 Bus địa chỉ, Bus dữ liệu, Bus điều khiển.

a> Bus địa chỉ

Một địa chỉ ứng với mợt vị trí duy nhất trong bộ nhớ Địa chỉ rất cần thiết để có thểtruy xuất chính xác đến vị trí cần thao tác Mỗi bộ vi xử lý đều có số Bus địa chỉ khác nhautương ứng dung lượng nhớ mà CPU có thể truy suất tới

b> Bus dữ liệu

Bus dữ liệu (Data Bus) để chuyển thông tin từ CPU đến bộ nhớ và các bộ phậnkhác (thao tác ghi), nhận dữ liệu vào CPU (thao tác đọc) Bus dữ liệu vừa thu vừa phátthông tin nên được xem là Bus dữ liệu hai chiều Tuy nó không thể đồng thời thu và phátthông tin cùng một lúc

c> Bus điều khiển

Các đường dây của Bus điều khiển dùng để xác định một lệnh thực hiện vào lúcnào và như thế nào, xác định các thao tác đọc, viết bộ nhớ, xác định chế độ hoạt động củaCPU

I.4.Cấu trúc CPU Z80.

I.4.1.Cấu tạo căn bản CPU Z80

CPU Z80 có những đặc điểm sau:

 8 bit tác động song song

 Tốc độ của lệnh Fetch là 1,6s (Z – 80), 1s (Z – 80A), 0,76s (Z – 80B)

 Chỉ cần dùng một nguồn điện +5V duy nhất

 Tất cả các chân xuất tín hiệu ra và nhập tín hiệu vào đều thuộc loại TTL

 Cấu trúc bên trong của CPU Z80

-3-Các thanh ghi thường dùng

Accumulator

A

FlagF

AccumulatorA’

FlagF’

I.4.2 Các thanh ghi của CPU -Z80.

a> Các thanh ghi đa năng: Bao gồm A, B, C, D,E, H, L.

Các thanh ghi đa năng có độ dài bằng số bit của BUS dữ liệu, chúng có những chứcnăng sau:

 Là nơi CPU trao đổi dữ liệu, chứa dữ liệu được đọc từ bên ngồi hay gởi dữ liệura

 Là nơi chứa các tốn hạng, kết quả của một phép tốn

b>Thanh ghi F (8bit):

Đây là thanh ghi cờ, và còn một thanh ghi cờ phụ là F’ Khác với các thanh ghitrên, mỗi bit của thanh ghi cờ độc lập với nhau và được CPU phản ánh tình trạng của kếtquả sau một phép tốn nào đó Mỗi bit được gọi là một cờ và người sử dụng có thể kiểm trabằng cờ

Đây là cờ dấu hay cờ âm, phản ánh được đặt tính về dấu

Nếu S = 0 :Kết quả phép tốn là dương

Nếu S= 1 :Kết quả phép tốn là âm

Nói cách khác cờ S chính là giá trị của bit MSB của thanh ghi

+ Cờ PARITY hay cờ OVER LOW (cờ P hay cờ V):

Đây là cờ cực tính hay cờ âm, cờ này tùy theo tác vụ thực hiện mà có ý nghĩa P hay V

Nếu phép tính là lý luận thì cờ này là P

-4-+ Cờ SUBTRACT (cờ N):

Cờ này dùng cho phép tính DAA, cho cả hai phép cộng hoặc trừ

c> Nhóm các thanh ghi phụ: A’, B’, C’, D’,E’, H’, L’

Sáu thanh ghi còn lại không phải là bộ tích lũy có thể được sử dụng riêng nhưnhững thanh ghi 8 bit: B, C, D, G, H, L Hay chúng có thể được ghép cặp và sử dụng nhưnhững thanh ghi 16bit: BC, DE, HL

d> Z80 còn có hai nhóm thanh ghi đặt biệt: có chức năng cố định người lập trình không

thể dùng nó cho một chức năng khác

* Nhóm thanh ghi đặt biệt thứ nhất gồm có: thanh ghi vector ngắt (I), thanh ghi làmtươi bộ nhớ (R), thanh ghi chỉ số (IX) và (IY), con trỏ ngăn xếp (SP), thanh ghi PC (bộđếm chương trình), thanh ghi I và thanh ghi R là các thanh ghi có độ dài 8 bit, các thanhghi còn lại có độ dài 16bit

+Thanh ghi PC (program counter) :

Nguyên tắc đối với một bộ vi xử lý và thi hành một lệnh đặt tại địa chỉ là nội dungcủa thanh ghi PC Như vậy, thanh ghi PC chứa địa chỉ của lệnh tại một thời điểm nào đó.Lúc mới cấp điện hay Reset CPU, thanh ghi PC sẽ chứa một giá trị nào đó và đây chính làđịa chỉ để CPU bắt đầu thi hành chương trình Thanh ghi PC sẽ tự động tăng 1 sau mỗibyte, đặt biệt giá trị của một thanh ghi PC có thể được nạp theo ý muốn của người sử dụng.Điều này cho phép chương trình điều khiển có thể nạp lại

+Thanh ghi SP (stack pointer) :

Đây là thanh con trỏ nhà hầm

Nhà hầm (STACK): trong quá trình làm việc của CPU có thể xuất hiện một yêu cầunhư cất một thanh ghi hoặc một giá trị nào đó Nó sẽ cất những giá trị này được chọn làmột vùng nhớ này gọi là nhà hầm

+Thanh ghi vector ngắt I (interrupt vecror) :

Dùng trong khi phục vụ ngắt quãng cho phép chương trình phục vụ ngắt quãng đặt

ở trong bộ nhớ Thanh ghi vector ngắt sẽ lưu trữ byte địa chỉ cao của một vector ngắt vàbyte địa chỉ thấp sẽ được cung cấp từ thiết bị yêu cầu ngắt bên ngồi Người lập trình phảinạp byte địa chỉ cao vào thanh ghi I trước khi sử dụng ngắt Thanh ghi I có độ dài từ dữliệu 8 bit

+Thanh ghi R (memory refresh) :

Đây là thanh ghi phục vụ việc làm tươi bộ nhớ Trong CPU Z 80 có chứa một bộnhớ đệm để có làm tươi dễ dàng bộ nhớ động Thanh ghi R sẽ tự động tăng sau mỗi lần lấylệnh Dữ liệu trong thanh R được gửi ra phần thấp của Bus địa chỉ cùng với tín hiệu làmtươi trong khi CPU giải mã và thực hiện lệnh vừa được lấy ra Do đó việc làm tươi khônglàm chậm chương trình và đối với người lập chương trình thì điều đó coi như không có.+Thanh ghi IX và thanh ghi IY (index register) :

Đây là các thanh ghi chỉ sử dụng trong kiểu định vị chỉ số, hai thanh ghi này kếthợp với một giá trị tương đối có độ dài 8 bit làm tăng khả năng truy xuất bộ nhớ có điạ chỉkhác với điạ chỉ đang chứa trong thanh chỉ số

* Nhóm thanh ghi đặt biệt thứ hai là các flipflop điều khiển ngắt

Z80 có hai ngắt NMI và INT, ngắt NMI là ngắt không thể ngăn được, ngắt INT làngắt có thể ngăn được bởi người lập trình

Ngắt không ngăn được NMI được tác động bởi yêu cầu ngắt NMI từ bên ngồi, khitác động đến ngõ vào ngắt này, vi xử lý sẽ nhảy đến địa chỉ 0066H để thực hiện chươngtrình, địa chỉ này cố định

Ngắt có thể ngăn được INT bởi lệnh DI và có thể cho phép bởi lệnh EI Trạng thái hiện tạicủa ngắt này được thiết lập trong flip flop IFF1 Khi người lập trình cho phép ngắt INT,IFF1 được set ở mức logic 1, khi người lập trìng không cho phép ngắt INT thì IFF1 đượcreset về 0

I.4.3.Bộ xử lý logic và số học ALU

-5-Các lệnh logic và số học 8 bit của Z80 được thực hiện trong ALU, ALU trao đổivới thanh ghi qua Bus dữ liệu bên trong Các loại hàm mà ALU thực hiện bao gồm:

ADD: lệnh cộng

SUBTRACT: lệnh trừ

LOGICAL AND: Lệnh AND thực hiện phép AND

LOGICAL OR: Lệnh OR thực hiện phép logic OR

LOGICAL EXCLUSIVE OR ( Lệnh XOR): thực hiện phép logic XOR

COMPARE: Phép so sánh

LEFT OR RIGHT SHIFTS OR ROTATOR: Lệnh quay vòng và dịch

INCREMENT: Lệnh tăng 1

DECREMENT: Lệnh giảm 1

SET BIT: Lệnh thiết lập bit trạng thái

RESET BIT: Lệnh đặt lại bit trạng thái

TEST BIT: Lệnh kiểm tra bit

-6-I.4.4 Sơ đồ chân CPU Z80.

Hình 1.2: Sơ đồ chân và sơ đồ logic CPU-Z80

I.5 Bộ nhớ bán dẫn.

I.5.1.Bộ nhớ - Các bộ nhớ thông dụng.

Bộ nhớ là nơi lưu trữ dữ liệu để microprocessor xử lý.Các bộ nhớ củaMicroprocessor là các IC, các IC nhớ này có thể đọc dữ liệu ra, ghi dữ liệu vào hoặc chỉđọc dữ liệu ra

I.5.2.Hoạt động tổng quát của một bộ nhớ.

 Nhận địa chỉ để lựa chọn đúng ô nhớ cần truy xuất

 Nhận tín hiệu điều khiển để thực hiện việc truy xuất có nghĩa là nhận dữ liệuvào hay gởi dữ liệu ra

 Nhận dữ liệu để lưu trữ vào ô nhớ khi thực hiện chức năng ghi

 Gởi dữ liệu ra khi thực hiện chức năng đọc

 Kiểm tra tín hiệu cho phép để biết bộ nhớ này có được phép truy xuất haykhông

I.5.3.Phân loại bộ nhớ.

Thông thường bộ nhớ có thể được phân thành hai loại tổng quát là:

* ROM(read only memory): bộ nhớ chỉ đọc

* RAM(random access memory): bộ nhớ truy suất ngẫu nhiên

a>ROM.

Đây là loại bộ nhớ không thay đổi thì các dữ liệu được lưu trữ trong ROM không bịmất đi hay hư hỏng khi bị mất nguồn điện ROM cũng có nhiều dạng khác nhau người taphân chúng thành 3 loại tiêu biểu :

+ MASKABLE ROM (ROM mặt nạ): Đây là loại ROM do nhà sản xuất nạp sẳnchương trình, khi đã nạp chương trình thì các bit trong ROM này không thay đổi được nữa

+ PROGRAMMABLE ROM (PROM): Loại ROM này người sử dụng có thể nạpchương trình bằng một thiết bị gọi là thiết bị đốt PROM Khi đã nạp chương trình thì cácbit dữ liệu trong PROM không thể thay đổi được

-7-+ ERASABLE PROGRAMMABLE ROM (EPROM): Đây là loại ROM mà người

sử dụng có thể nạp chương trình và các chương trình đó có thể xố hay thay đổi được bằngmột thiết bị chuyên dùng

b> RAM (RANDOM ACCESS MEMORY)

RAM là bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên có nghĩa là bất kỳ ô nhớ nào cũng dễ dàngtruy xuất như những ô nhớ khác

RAM được dùng trong máy vi tính để lưu trữ tạm thời chương trình và dữ liệu, nộidung các ô nhớ trong RAM thay đổi liên tục khi Microprocessor thực hiện chương trình.Điều này đòi hỏi chu kỳ đọc, ghi phải nhanh để RAM không làm giảm tốc độ hoạt độngcủa hệ thống

Khuyết điểm của RAM là dữ liệu lưu trữ trong RAM sẽ mất đi khi máy tính mấtđiện, điều này có thể được cải thiện bằng cách dùng nguồn pin

Bộ nhớ RAM được chia làm hai loại SRAM và DRAM

+ STATIC RAM(SRAM): Đây là loại RAM lưu trữ dữ liệu mãi mãi nếu nguồnnuôi không bị mất đi SRAM thực chất là hàng flip flop, trong đó mỗi flip flop là một phần

tử nhớ đại diện cho 1 bit

+ DYNAMIC RAM (DRAM) : Đây là loại RAM luôn được làm tươi Cấu trúc cơ

sở của 1 tế bào nhớ của DRAM là một tụ điện giữa cực chắn và cực nền của mộtTransistor Dưới tác dụng của dòng rỉ, điện thế trong tụ bị giảm dần vì vậy phải luôn nạpđiện cho mỗi tụ với chu kỳ nạp là 2ns Việc nạp điện cho tụ như vậy gọi là quá trình làmtươi DRAM Quá trình làm tươi DRAM bao gồm việc đọc dữ liệu ra khỏi ô nhớ rồi viết trởlại Trong thời gian làm tươi thì không được truy xuất ô nhớ nào đó

-8-c> Sơ đồ chân và sơ đồ logic EPROM 2764

Hình 1.3: Sơ đồ chân và sơ đồ logic EPROM 2764Bảng trạng thái làm việc của EPROM 2764

I.5.4 Khảo sát họ SRAM.

a> Cấu trúc của SRAM.

SRAM được chế tạo theo kỹ thuật MOST Dữ liệu trong SRAM sẽ tồn tại nếukhông ngắt nguồn nuôi RAM Dung lượng SRAM cũng phụ thuộc vào số đường địa chỉ

Tương tự như bộ nhớ ROM, bộ nhớ RAM cũng có một số thanh ghi, mỗi thanh ghilưu trữ một từ dữ liệu duy nhất và có một địa chỉ duy nhất

Hình 1.4: Cấu trúc bên trong của RAM

-9-b> Sơ đồ chân và sơ đồ logic SRAM 6264

Hình 1.5: Sơ đồ chân và sơ đồ logic RAM 6264

Bảng sau cho ta các chế độ hoạt động, căn bản của RAM 6264 phụ thuộc vàotrạng thái của các chân điều khiển

-10-I.6.Khảo sát các ic ngoại vi và ứng dụng.

I.6.1.Khảo sát khảo sát vi mạch giao tiếp 8255A.

a> Cấu trúc phần cứng 8255A.

8255A là IC ngoại vi được chế tạo theo công nghệ LSI dùng để giao tiếp song songgiữa Microprocessor và thiết bị điều khiển bên ngồi

Hình 1.6:Sơ đồ chân và sơ đồ logic 8255A

Tên các chân 8255A:

D7 – D0 Dữ liệu Bus (Bi – Direction)

RESET Reset input

-11-GROUP BPORT C (LOWER)

MODE SET FLAG

1 = ACTIVED7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

hình 1.7: Cấu trúc từ điều khiển

I.6.2.Cấu trúc phần mềm 8255A

a> Các nhóm A và B được cấu hình ở Mode 0:

Từ điều khiển khi 2 nhóm A và B làm việc ở Mode 0:

1 0 1 D4 D3 1 D1 D0

Ở Mode 0 các Port A, Port B, Port C thấp cà Port C cao là các Port xuất hoặc nhập

dữ liệu độc lập Do có 4 bit để lựa chọn nên có 16 từ điều khiển khác nhau cho 16 trạngthái xuất/nhập của 4 Port

b> Các nhóm A và B được cấu hình ở Mode 1:

 Nhóm A làm việc ở cấu hình Mode 1.

 Port A được cấu hình là Port nhập dữ liệu.

Chức năng của các đường tín hiệu được trình bày ở hình vẽ 1.8

Các đường tín hiệu của Port C trở thành các đường điều khiển/dữ liệu của Port A

1 0 1 1 D3 X X XHình 1 8: Chế độ làm việc khi PORT A nhập dữ liệuBit PC4 trở thành bit STBA ( Strobe Input, tác động mức thấp nhất), được dùng đểchốt dữ liệu ở ngõ vào PA7 – PA0 vào mạch chốt bên trong 8255A.

Bit PC5 trở thành bit IBFA (Input Buffer Full, tác động mức cao), dùng để báo chothiết bị bên ngồi biết dữ liệu đã được chốt vào bên trong

Bit PC3 trở thành bit INTRA (interrupt Request, tác động mức cao), bit này có mứclogic 1 khi 2 bit STBA = 1, IBF = 1 và bit INTEA (Interrupt Enable) ở bên trong 8255Abằng 1 Bit INTEA được thiết lập mức logic 1 hay 0 dưới sự điều khiển của phần mềmdùng cấu trúc bit Set/Reset của 8255A Ở hình vẽ 1.8, bit INTEA = 1 dùng để cho phép tínhiệu IBF xuất hiện tại ngõ ra của INTEA cổng AND Tín hiệu INTRA tác động đến ngõ vàongắt của Microprocessor để báo cho Microprocessor biết: dữ liệu mới đã xuất hiện ở Port

A Chương trình phục vụ ngắt đọc dữ liệu vào và xóa yêu cầu ngắt

Các bit còn lại của Port C: PC6, PC7 là các bit xuất/nhập bình thường tùy thuộc vào bit D3trong từ điều khiển hình 1.9 Các bit xxx dùng để thiết lập cho nhóm B

-13- Port A được cấu hình là Port xuất dữ liệu.

Chức năng của các đường tín hiệu được trình bày ở hình vẽ 1.9

Các đường tín hiệu của Port C trở thành các đường điều khiển/dữ liệu của Port A

Hình 1.9: Chế độ làm việc PORT A xuất dữ liệu

Bit PC7 trở thành bit OBFA (Output Buffer Full, tác động mức thấp), khi có dữ liệuMicroprocessor gởi ra Port A, tín hiệu OBFA sẽ yêu cầu thiết bị bên ngồi nhận dữ liệu

Bit BC6 trở thành bit ACKA (AcknowLEDge Input, tác động mức thấp), thiết bịnhận dữ liệu dùng tín hiệu này để báo cho 8255A biết tín hiệu đã được nhận và sẵn sàngnhận dữ liệu tiếp theo

Bit PC3 trở thành INTRA (Interrupt Request, tác động mức cao), bit này có mứclogic 1 khi 2 bit OBFA = 1, ACKA = 1 và bit INTEA (Interrupt Enable) ở bên trong 8255Abằng 1 Tín hiệu INTRA tác động đến ngõ vào ngắt của Microprocessor để báo choMicroprocessor biết: thiết bị bên ngồi đã nhận dữ liệu ở Port A

Các bit còn lại của Port C: PC4, PC5 là các bit xuất/nhập bình thường tùy thuộcvào bit D3 trong từ điều khiển hình 1 8 Các bit xxx được dùng để thiết lập nhóm B

-14- Nhóm B làm việc ở cấu hình mode 1:

 Port B được cấu hình là Port nhập dữ liệu.

Chức năng của các đường tín hiệu được trình bày ở hình vẽ 1.10

Các đường tín hiệu Port C trở thành các đường điều khiển /dữ liệu của Port B

Hình 1.10: chế độ làm việc khi port B nhập dữ liệu

Chức năng của các bit điều khiển giống như nhóm A hoạt động ở Mode 1

 Port B được cấu hình là Port xuất dữ liệu

Chức năng của đường tín hiệu được trình bày ở hình vẽ 1.11

Các đường tín hiệu Port C trở thành các đường điều khiển/dữ liệu của Port B

c> Nhóm A của 8255A làm việc ở Mode 2.

Mode 2 là kiểu hoạt động Strobed Bi – directional 10, sự khác biệt với các Mode 1

là Port có hai chức năng xuất nhập dữ liệu

Từ điều khiển khi hai nhóm A hoạt động ở Mode 2:

1 1 X X X X X X

Chức năng của các đường tín hiệu được trình bày ở hình vẽ 1.12

Các đường tín hiệu của Port C trở thành các đường điều khiển/dữ liệu của Port A

-15-Hình 1.12: Nhóm A làm việc ở chế độ xuất/nhập dữ liệu

Bit PC7 trở thành bit OBFA, PC6 trở thành ACKA, PC4 thành bit STBA, PC5 thànhbit IBFA và bit PC3 trở thành bit INTRA khi OBFA = 1, INTE1 = 1 hoặc IBFA = 1, INTE2 =1

Các bit PC2,1,0 còn lại có thể là các bit I/O tùy thuộc vào các bit điều khiển củanhóm B Chú ý khi nhóm A làm việc ở Mode2, nhóm B chỉ được phép hoạt động ở Mode0

Cấu hình này còn cho phép Set / Reset từng bit của Port C từ điều khiển này khácvới từ điều khiển cấu hình là bit D7 = 0

-16-Hình 1.13:Dạng set và reset bit

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 B thường được cấu hình với mode khác nhau Ví dụnhóm A hoạt động ở Mode 2, nhóm B làm việc ở Mode 0

-17-CHƯƠNG 2:

PHƯƠNG PHÁP GIAO TIẾP VỚI THIẾT BỊ NGOẠI VI

Giao tiếp giữa máy tính với thiết bị ngoại vi là việc trao đổi dữ liệu giữa máy tínhvới một hay nhiều thiết bị ngoại vi (với môi trường ngồi) Máy tính có nhiều cổng vào ra(I/O) để thực hiện chức năng trên Các cổng vào ra gồm:

- cổng nối tiếp ( port com)

- Cổng song song ( cổng máy in)

- Khe cắm trong máy tính (Slot card)

II.1/Giao tiếp qua cổng nối tiếp RS232

Cổng nối tiếp RS232 là giao diện phổ biến rộng rãi nhất, nó còn gọi là cổngCOM 1 , còn cổng COM 2 thường dùng tự do cho ứng dụng khác Cổng này truyền dữliệu dưới dạng nối tiếp theo một tốc độ do người lập trình quy định ( thường là1200;2400;4800;9600 bps…) Loại truyền này có khả năng dùng cho những khoảng cáchlớn

Cổng nối tiếp RS232 không phải là một hệ thống bus, nó cho phép dễ dàng tạo raliên kết dưới hình thức điểm giữa hai máy cần trao đổi thông tin với nhau

Chiều dài dữ liệu truyền đi có thể là 5,6,7 hoặc 8 bit, và kèm theo các bit start,stop, parity để tạo thành một khung truyền (frame) Do việc truyền dữ liệu là nối tiếp nêntốc độ truyền bị hạn chế nên nó thường không được sử dụng torng những ứng dụng cầntốc độ truyền cao

Khung truyền dữ liệu như sau:

- Hình dạng của cổng nối tiếp ở máy tính:

Chân (loại 9 chân) Chân (loại 25 chân) Chức năng

BẢNG 1: chân của cổng nối tiếp máy tính

- Địa chỉ cơ bản của cổng nối tiếp COM 1 là 3F8h

- Địa chỉ cơ bản của cổng nối tiếp COM 2 là 2F8h

II.2/Giao tiếp qua khe cắm máy tính (Slot-card).

Trong máy vi tính trên board mạch hệ thống thường chế tạo sẵn các khe cắm nhằm mụch đích mở rộng bộ nhớ cũng như mở rộng phạm vi ứng dụng của máy vi tính bằng cách gắn thêm các board mạch mở rộng vào các khe cắm này

Mỗi slot đều có các bus dữ liệu , bus địa chỉ và các đường tín hiệu điều khiển như :CLK,IOW,IOR,AEN,ALE,RESET.Do đó việc thiết kế các Slot-Card từ các đầu cắm

-18-Slot sẽ đơn giản, số linh kiện kèm theo ít, và tận dụng được các nguồn điện của máy tính (+5v,-5v,+12v,-12v) nên giá thành sẽ rẻ đi, dễ dàng đưa tín hiệu điều khiển ra ngồi và tốc

độ truyền nhanh

Bên cạnh những ưu điểm đó, Slot cũng có một số những nhược điểm như sau:

-Slot-Card phải cắm vào các Slot trên board mạch hệ thống nên phải gỡ nắpmáy

-Phạm vi truyền tín hiệu gần và cáp truyền phức tạp.Trong một số trường hợp không thực hiện được

Vì vậy khi sử dụng Slot- Card để giao tiếp với thiết bị ngoại vi cần cân nhắc kỹ ưu khuyết điểm Tùy theo mụch đích sử dụng mà ta chọn phương án thích hợp nhất

Trong máy tính, địa chỉ dùng để sử dụng card mở rộng là từ 300h - 31Fh

II.3/Giao tiếp qua cổng máy in (LPT)

Cổng nối giữa máy tính và máy in còn gọi là cổng song song.Việc nối máy in với máy tính được thực hiện hiện qua ổ cắm 25 chân ở phía sau máy tính, nhưng đây không chỉ là chổ nối với máy in mà khi sử dụng may tính vào việc điều khiển thiết bị ngoại vi thìviệc ghép nối cũng được thực hiện qua ổ cắm này Cổng này truyền dữ liệu song song, tốc

độ truyền cao Cổng có các đường dẫn tương thích với TTL

II.3.1/Mô tả cổng máy in

Cổng máy in có tất cả 17 đường dẫn bao gồm 12 đường dẫn ra và 5 đường dẫn vào.Các đường dữ liệu từ D0 - D7 là những đường dẫn một chiều và là đường dẫn ra Cácđường tín hiệu vào ra có chốt

- hình dạng của cổng máy in:

-các đường dẫn tín hiệu được mô tả như sau:

chân số 1(STROBE):Chân ra, khi máy tính đưa tín hiệu này ra thì nó báo cho máy in đọc

dữ liệu vào để in.Xung tác động ở mức thấp

Chân 2 - 9 (DATA): các chân ra dữ liệu của máy tính

Chân 10 ( ACK) : chân vào để báo cho máy tính biết là dữ liệu đã nhận được và yêu cầøumáy tính gởi dữ liệu tiếp theo

Chân 11 (BUSY) : chân vào để báo cho máy tính biết là máy in đang bận không thể nhậntiếp dữ liệu từ máy tính gởi ra Chân này tác động ở mức cao

Chân 12 (PE) :chân vào để báo cho máy tính biết là máy in hết giấy Chân này tác động ởmức cao

Chân 13 (SLCT): chân vào để báo máy tính đang ở trạng thái lựa chọn.Chân này tác động

ở mức cao

Chân 14 (AF) :chân ra tác động ở mức thấp.Khi tác động thì máy tự động dịch thêm mộtdòng sau khi in

Chân 15 (ERROR) : chân vào tác động mức thấp để báo máy in đang bị lỗi

Chân 16 (INIT) : chân ra tác động mức thấp để đặt lại máy in

Chân 17 ( SLCTIN) : chân ra tác động mức thấp để báo máy in đưa dữ liệu vào

Chân 18 - 25 (GND): là chân nối mass

Trong 17 đường dẫn tín hiệu thì có 5 vào, vì vậy việc bắt tay giữa máy tính và máy inđược thực hiện chẳng hạn như khi máy in không còn đủ chổ trống trong bộ nhớ thì nó đưađến máy tính một trạng thái (BUSY =1) tức là báo máy in đang bận không nên gởi dữ liệu

ra nữa

Hình2.1: Cổng máy in

-19-II.3.2/Sự trao đổi với các đường dẫn tín hiệu.

D7 D6 D5 D4 D3 0 0 0

Error (chân 15)SLCT(chân 13)PE(chân 12)ACK(chân 10)Busy(chân 11)c/ Thanh ghi trạng thái

Hình 2.2 : Thanh ghi cổng máy in của máy tính PC

Các đường dẫn tín hiệu của cổng máy in được sắp xếp thành 3 thanh ghi:thanh ghi dữ liệu,thanh ghi trạng thái và thanh ghi điều khiển Thông qua 3 thanh ghi này cho phép trao đổithông tin giữa môi trường ngồi và bộ nhớ máy tính

- địa chỉ htanh ghi dữ liệu với địa chỉ cơ bản của cổng máy in 378h

- địa chỉ thanh ghi trạng thái là 379h

- địa chỉ thanh ghi điều khiển là 37Ah

Muốn truy xuất dữ liệu qua cổng máy in thì ta phải biếùt được địa chỉ cơ bản của cácthanh ghi dữ liệu gọi là địa chỉ cơ bảb của cổng máy in

Địa chỉ cơ bản của cổng máy in LPT1 là 378h địa chỉ cơ bản của cổng máy in LPT2 là278h

II.4/Chọn cổng giao tiếp với KIT vi xử lý.

Tuy có nhiều phương pháp giao tiếp với thiết bị ngoại vi được trình bày ở trên,nhưng chúng em chọn phương pháp giao tiếp song song qua cổng máy in LPT1,vì phươngpháp này đơn giản, dễ thiết kế phần cứng, tốc độ truyền nhanh, thích hợp truyền dữ liệutrong khoảng cách gần, các đường tín hiệu vào ra ở mức TTL tương thích với KIT vi xửlý

-21-CHƯƠNG 3:

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN CỨNG

 Sơ đồ mạch quang báo.

A.QUANG BÁO

III.1.Khái niệm cơ bản:

Quang báo là thiết bị thông tin văn bản Sơ đồ khối cơ bản quang báo gồm 3 đơn

vị chính như hình vẽ:

Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống quang báo

Thông tin cần hiển thị quang báo được đưa vào hệ thống quang báo từ đơn vị nhậpthông tin Đơn vị này có thể là bàn phím, bộ nhớ ngồi…Đơn vị nhập thông tin có nhiệm vụbiến đổi thông tin dưới dạng số và cung cấp cho hệ vi xử lý

Đơn vị xử lý có thể là KIT vi xử lý hoặc là máy tính hay kết hợp cả hai Đơn vị xử

lý thông tin quy định chế độ hiển thị của hệ quang báo

Đơn vị hiển thị thường là ma trận LED Đồng thời có thể là một bảng quang báo vớiđơn vị hiển thị là các bóng đèn đốt tim,hay là các bóng đèn neon

III.2.Phân loại quang báo:

Quang báo có thể chia thành các loại như sau dựa trên cơ sở là đơn vị nhập thôngtin và xử lý

- Loại quang báo mà nội dung hiển thị được ghi chết trong ROM Đơn vị xử

lý của quang báo nàydễ dàng nhận thấy là khi thay đổi nội dung cần hiển thị thì phảinạp lại ROM,rất bất tiện, không có tính kinh tế

- Quang báo có giao tiếp với bàn phím:

Loại này dùng một bàn phím để nhập thông tin cần hiển thị Đơn vị xử lý là KIT vi

xử lý hoặc máy vi tính có ngõ giao tiếp với bàn phím Quang báo loại này cho phép thayđổi nội dung hiển thị tương đối thuận lợi

- Quang báo giao tiếp với máy vi tính:

Đây là loại quang báo được điều khiển bằng máy vi tính nên chế độ hiển thị rất đa dạng, phong phú Thông thường quang báo loại này được thiết kế truy xuất từng điểm(chế

độ graphic) Với sự phát triển của phần mềm hiện nay được máy tính vừa điều khiển vừa làm việc khác

- Quang baó kết hợp giữa KIT vi xử lý và máy tính:

-22-NHẬP THÔNG TIN

HỆ VI

XỬ LÝ

ĐƠN VỊHIỂN THỊ

MÁY

QUÉT HÀNG

QUÉT CỘT

BẢNG ĐÈN GIAO

TIẾP

Loại quang báo này đa dạng hơn , chúng vừa có thể làm việc độc lập vừa kết hợpnhau, có tính lưu trữ (KIT vi xử lý), có thể kiểm tra nội dung cần hiển thị một cách dễdàng(màn hình máy tính), nội dung hiển thị chính xác.

Ngồi việc phân loại trên, các hệ thống quang báo còn có thể được phân loại theo kíchthước của ma trận hiển thị

III.3.Phương pháp multiplex điều khiển ma trận led

Để điều khiển ma trận LED cần có mạch chốt dữ liệu, xuất dữ liệu các mạch nàyphải kết hợp chặt chẽ với nhau Số mạch chốt tỷ lệ với số lượng LED

Với một ma trận hiển thị, số lượng LED rất lớn, kéo theo số mạch chốt nhiều,dẫn đếnphần hiển thị quang báo trở nên phức tạp, cồng kềnh, khó kết nối, khó vẽ mạch in, không

Do LED được cấu dòng phát sáng trong thời gian ngắn, nên để LED thấy rõ biên độdòng xung phải lớn hơn nhiều lần so với dòng DC trung bình qua LED Với chế độ làmviệc biên độ dòng khá lớn, LED có thể bị hư nếu thời gian quá lâu Vì vậy các ma trậnLED phải được bảo vệ thích hợp tránh hư hỏng

Phương pháp MULTIPLEX được dùng trong phương pháp truyền data nối tiếp haysong song, được chia thành hai loại thường dùng : quét hàng hay quét cột trên bảng LED.Việc chọn hàng hay chọn cột cần có một mạch chọn lệnh chể chọn hàng hay cột thích hợp

- Về phần cứng gồm mạch dao động và mạch giải mã cho các cột các hàng

- Dùng phần mềm để xử lý chọn hàng hay chọn cột Tần số quét quy địnhbằng phần mềm

III.4.Bộ hiển thị

Trong một hệ thống vi xử lý bộ hiển thị đóng một vai trò hết sức quan trọng, nó lànơi dùng để giao tiếp giữa máy và người sử dụng Từ màn hình hiển thị người sử dụng cóthể quan xác Cảm nhận được quá trình làm việc của hệ thống Khi người sử dụng muốnviết một chương trình nào đó trên mạch KIT sau khi đưa dữ liệu vào, nhờ có màn hình hiểnthị mà ta có thể kiểm tra lại dữ liệu nhập vào đã đúng hay chưa

Hiện nay trên thị trường có nhiều loại màn hình hiển thị như hiển thị màn hình Video, bằng

Ma Trận LED, bằng LED 7 đoạn Trong các cách hiển thị trên, việc hiển thị bằng LED 7đoạn có cấu trúc đơn giản và dể sử dụng Thật ra, dù là loại LED đi nữa thì cấu tạo củachúng cũng từ nhiều phần tử LED rời qua công nghệ sản xuất chúng sẽ có những hìnhdạng khác nhau

Và như ta đã biết nguyên lý hoạt động của Diod Phát Quang là sẽ phát sáng khi códòng điện chạy qua cỡ ( 5 – 30)mA Do đó nó có thể chỉ thị được:

+Tín hiệu 1: khi có dòng điện chạy qua, diod sáng

+Tín hiệu 0: khi không có dòng điện chạy qua, diod tắt

III.4.1.Sơ đồ chân ma trận LED và IC thanh ghi dịch 74164.

a.Ma Trận LED.

Cấu tạo Ma Trận LED gồm có 40 điểm LED nhỏ , được chia thành 8 hàng và 5 cột(tùy từng loại Ma Trận LED mà ta sẽ có loại quét cột ở mức cao hay

-23-Hình 3.2: Sơ đồ chân Ma Trận LED

mức thấp) Trong hệ thống này 8 hàng này là 8 hàng Anod và 5 cột là 5 cột Katod Nhưvậy muốn 40 điểm LED đều sáng cùng một lúc thì ta chỉ việc cung cấp mức cao cho 8hàng và mức thấp cho 5 cột còn nếu muốn điểm LED nào sáng thì ta cấp mức 1 và mức 0tương ứng với Anod và Katod của điểm LED đó

Như vậy mỗi chữ hay số cần hiển thị trên Ma Trận LED thì phải được tổ hợp bởi 8hàng và 5 cột và để hiển thị hết một chữ hay số ta phải quét tới 8x5 lần

-24-b.thanh ghi dịch 74164.

Hình 3.3: Sơ đồ chân IC74164

Các thông số cơ bản của IC họ 74LS loại thanh ghi dịch

* Điện thế cung cấp: Vcc = 4,75  5,25 Volt

từ 10 IC 74164 để quét màn hình, các Transitor D468 được sử dụng để thúc dòng cho cộtLED Các cột LED được mắc lần lượt theo dạng nối tiếp nghĩa là chân QH của 74164 thứnhất sẽ nối vào chân AB 74164 thứ hai cứ thế tiếp tục cho đến IC 74164 thứ chín, chân

CK của 10 IC 74164 được nối chung lại với nhau và đưa ra PORT B _8255A thứ hai nhưvậy tần số quét của màn hình sẽ được tạo ra từ phần mềm, chân AB của IC 74164 thứ nhấtđược nối vào chân PB1_PORT B của 8255A thứ hai

Với cách mắc mạch như trên tại một thời điểm bất kỳ chỉ có một cột LED đượcsáng do đó muốn hiển thị một chữ (số) hay một hàng chữ thì ta phải quét làm nhiều lầnnhưng do tần số quét nhanh ta cảm thấy các chữ xuất hiện cùng một lúc

III.4.3.Tính tốn mạch đèn LED.

Đơn vị hiển thị của hệ thống quang báo dùng Ma Trận LED và được thiết kế 8hàng 80 cột, có thể cùng một lúc hiển thị 13 ký tự trên bộ hiển thị

a> Hiển thị hàng.

-Dòng cấp cho led là dòng xung, biên độ phải đủ lớn để led sáng thấy rõ

-Mỗi lần quét chỉ có một led sáng, chọn dòng qua led là 30mA

Vậy mạch điều khiển hàng phải có dòng:

-25-Dòng điện cực B khi các transitor quét hàng dẫn là:

Tương tự với điều khiển hàng, điều khiển cột Transitor cũng phải làm việc ở chế

độ bão hồ Tại mỗi thời điểm sẽ có một cột được chọn cho nên dòng qua Transitor sẽ là :

Icột = 30mA 8 = 240mA

Ta chọn Transitor Q2 là D468 với các thông số như sau:

S1-NPN, IC=1A,  = 85 – 240, VCBO=25volt, VEBO= 5volt

Để Transitor Q2 dẫn bão hòa Ta chọn IB = 4mA

VRB = 5V – 0.7V = 4.3V

Vậy: R3 = 4.3V/4mA  1K

Hình 3.4:Sơ đồ mạch hiển thị thu gọn

 Chọn dòng cung cấp cho mạch KIT :

+ Dòng cung cấp cho 74LS04: 2,4mA

+ Dòng cung cấp cho 74LS14: 10mA

+ Dòng cung cấp cho 74LS74: 4mA

+ Dòng hoạt động của EPROM 2764: 150 mA

+ Dòng hoạt động của RAM 6264: 100mA

+ Dòng hoạt động của 8255A: 30mA

Dòng điện cần cung cấp cho mạch KIT là : IKIT = 800mA

Như vậy để cho hệ thống làm việc được thì nguồn cung cấp cho hệ thống phải cócác tiêu chuẩn: điện áp cung cấp +5v, dòng tối thiểu 1A

III.5.Bảng kiểu ký tự.

Việc thực hiện kiểu ký tự trong thưc tế có nhiều cách thực hiện tuỳ thuộc vào yêucầu, mục đích hiển thị Có thể đó là việc hiển thị dòng thông báo bằng tiếng ANH, lúc nàykiểu chữ cần thể hiện gọi là ký tự không dấu, ta có thể dùng Ma Trận LED 5x8 để hiểnthị Ngồi ra, cần muốn thể hiện cả ký tự có dấu, như dòng thông báo tiếng VIỆT, ta có thểdùng các ma trận ký tự có độ phân giải cao như 8x12, 8x14 hoặc ta có thể sử dụng luôn

ma trận 5x8 để thể hiện văn bản tiếng VIỆT Để cho kiểu chữ thể hiện ký tự có dấu đẹphơn , dễ nhìn hơn, ở đề tài này chúng em chỉ thể hiện ký tự có dấu ở dạng chữ hoa Bảngkiểu chữ được thể hiện trong các hình vẽ sau:

Để thực hiện kiểu ký tự trên bảng đèn LED, nhóm thực hiện vẽ dạng chữ trên cáchình vẽ, tương ứng với các ô màu đen là mức logic 1( LED sáng ) như vậy tổng hợp các ômàu đen trên mặt LED sẽ tạo ra kiểu chữ mong muốn

Với 8 đường của PORT A_8255A( II) thì tại một thời điểm sẽ có 8 bit dữ liệu gởiđến LED Như vậy với ký tự [1] ở trên hình vẽ thì dữ liệu cần nạp vào vùng nhớ là :DEFB 84H, 82H, FFH, 80H, 80H

Và cũng làm như vậy đối với các ký tự khác Sau khi chạy chương trình thườngtrú, bản tra kiểu ký tự này sẽ được nạp vào vùng nhớ RAM mang tên DISTBL

Các hình vẽ sau giới thiệu cách mã hóa ký tự của một số ký tự của một số ký tự có dấu và không dấu

-27-70 28 24 28 70 70 29 26 29 70 70 2A 25 2A 70

-34-00 00 00 00 00

-35-MỘT SỐ QUI ƯỚC KIỂU ĐÁNH CHỮ CÓ DẤU.

Sơ đồ màn hình quang báo:

-36-

và thiết kế thêm phần giao tiếp giữa KIT vi xử lý với máy tính.

và ROM thứ hai chứa chương trình mở rộng

+ RAM: dung lượng 8 kbyte, như vậy ta sẽ sử dụng RAM 6264

- Bàn phím: có 41 phím, bao gồm 3 phím chức năng, 1 phím Reset, 23 phím chữ,còn lại là phím số và phím dấu

- Màn hình hiển thị: ta sử dụng 16 LED Ma Trận (LED 1 màu)

- Giao tiếp vào ra: nhóm sử dụng hai 8255A

- 8255A(I) :

- Port A & port C : dùng cho giao tiếp bàn phím

- Port B : dùng giao tiếp giữa KIT & cổng máy in

- 8255A (II) :

- Port A & port B : giao tiếp với màn hình qug báo

- Port C : dùng cho giao tiếp giữa KIT & cổng máy in

là xung CLOCK

c> Sơ đồ nguyên lý và hoạt động.

Hệ thống này tạo ra tín hiệu CLOCK có tần số 2MHz Mạch dao động thạch anh cótính ổn định cao Thạch anh dao động với tần số 4MHz khi tín hiệu dao động thạch anh điqua hai cổng đảo TRIGGER SCHMIT sẽ tạo ra tín hiệu xung vuông Và được đưa vào flipflop D để chia đôi tần số, tạo ra tín hiệu có tần số 2Mhz và tín hiệu này dùng làm tín hiệuxung CLOCK cho hệ thống

Hình 3.5: Sơ đồ mạch tạo xung CLOCK

-38-III.7.3.Mạch RESET.

Đây chỉ là một phần nhỏ trong hệ thống có chức năng tạo một xung tác động vào chân Reset của CPU và 8255A Chân reset của CPU chịu tác động tương đối ứng với trạng thái thấp còn chân Reset của 8255A chịu tác động ở mức cao Có nghĩa là khi ta đưa tín hiệu [0] vào chân mang tên RESET sẽ làm cho CPU quay trở lại trạng thái ban đầu tác động này được gọi là RESET CPU Do chương trình quản lý, điều khiển hệ thống luôn là chương trình được thi hành đầu tiên tại điạ chỉ 0000H, chính thao tác Reset sẽ xóa thanh ghi cờ, đặt lại PC = 0000H và xóa thanh ghi Control Word của 8255A

Như vậy chân Reset thường ở trạng thái cao Chỉ khi nào cần Reset CPU chúng mới tạm thời được đưa xuống trạng thái thấp

C và điện trở R dựa trên phương trình nạp tụ

Tuy nhiên cũng còn một vấn đề mà ta cần giải quyết là khi chúng ta sử dụng côngtắc đóng mở nguồn điện nhiều lần liên tục để Reset CPU, việc làm cho tụ điện xả điệnnhanh là điều cần thiết Ở đây ta sử dụng thêm diod gắn vào mạch Reset Khi đóng hay

mở công tắc nguồn điện ta sẽ có dòng điện chạy trong mạch theo hai chiều khác nhau, vìgiá trị điện trở theo hai chiều dẫn điện này lớn nhỏ khác nhau nên chúng có thể suy ra thờigian tích điện lên tụ kéo dài và thời gian tụ điện xã điện ngắn

Nói tóm lại mạch Reset này hoạt động như sau:

Khi ta đóng công tắc nguồn điện nạp vào tụ C nên trong một khoảng thời gian nào

đó chân mang tín hiệu Reset sẽ mang giá trị điện áp thấp tương ứng với trạng thái hoạtđộng [0] Sau đó mới đạt lên điện áp 5v, khi ta mở công tắc thì tồn bộ dòng điện được nốitắt xuống masse làm cho chân Reset CPU có mức điện áp thấp, CPU được tác động

Thời gian Reset máy được nhà sản xuất CPU khuyên không nhỏ hơn một chu kỳxung Clock của hệ thống (0.5s trong thiết kế) Ơû đây ta chọn R = 10k, C = 1F

III.8.Kết nối bộ nhớ.

III.8.1.Kết nối Microprocessor với bộ nhớ.

a> Kết nối tổng quát Microprocessor - bộ nhớ.

Bộ nhớ có một vai trò rất quan trọng trong máy tính dùng để lưu trữ dữ liệu, là nơi

để Microprocessor xử lý dữ liệu