mach quang cao EPROM

mach quang cao EPROM

đồ án môn học kỹ thuật số gvhd Trần văn hạnh MụC LụC PHầN I : Mở ĐầU 2 I. LờI GIớI THIệU . 2 II. PHƯƠNG PHáP THựC HIệN . 2 III. .GIớI HạN Đề TàI . 3 PHầN II: NộI DUNG CHƯƠNG I: SƠ Đồ KHốI Và NHIệM Vụ CáC KHốI . 5 I. SƠ Đồ KHốI MạCH QUảNG CáO DùNG EPROM . 4 II. NHIệM Vụ CáC KHốI . 4 CHƯƠNG II : GIớI THIệU Và LựA CHọN CáC LINH KIệN LIÊN QUAN ĐếN MạCH ĐIệN. . 7 I . IC 555 . 7 II. IC 7408 . 8 III. IC 4040 8 III. Bộ NHớ EPROM 10 IV.GIớI THIệU CáC LINH KIệN GIAO TIếP 18 SVTH: Nguyễn Quang Sang Lớp : CS - Đ ĐT 36 1 đồ án môn học kỹ thuật số gvhd Trần văn hạnh PHầN III : THIếT Kế CHƯƠNG I: THIếT Kế MạCH NGUồN 24 CHƯƠNG II: THIếT Kế MạCH TạO XUNG, MạCH GIảI M Và MạCH RESETã . 31 I. MạCH TạO XUNG 33 II. MạCH Tự ĐộNG RESET . 35 III. MạCH TạO ĐịA CHỉ CHƯƠNG III: MạCH NHớ EPROM Và MạCH HIểN THị LED LOGIC . 36 CHƯƠNG IV. MạCH GIAO TIếP . 36 I. LựA CHọN LOạI HìNH GIAO TIếP 36 II. TíNH TOáN 38 PHầN IV : THI CÔNG CHƯƠNG I. PHầN CứNG . 41 I. SƠ Đồ NGUYÊN Lý 42 CHƯƠNG 2 : M NGUồN CủA CHã ƯƠNG TRìNH . 44 I. M NGUồN SOạN THảO (.ASM) ã . 49 Phần v: Kết luận 49 i. u nhợc điểm 49 ii. hớng phát triển của đề tài . 49 SVTH: Nguyễn Quang Sang Lớp : CS - Đ ĐT 36 2 đồ án môn học kỹ thuật số gvhd Trần văn hạnh III. Kết luận 49 SVTH: Nguyễn Quang Sang Lớp : CS - Đ ĐT 36 3 đồ án môn học kỹ thuật số gvhd Trần văn hạnh PHầN I : Mở ĐầU I. LờI GIớI THIệU Trong xã hội VIệT NAM hiện nay thì việc quảng cáo đã trở nên quá quen thuộc đối với mọi ngời. Đồng thời thì phơng tiện dùng để thực hiện cho công việc này ngày càng nhiều chẳng hạn nh các phơng tiện truyền thông nh truyền hình, phát thanh Tuy nhiên hình thức quảng cáo dùng các hộp đèn là một hình thức quảng phổ nhất ở các trung tâm thành phố lớn bởi vì nó làm nổi bật cái mà nhà sản xuất muốn giới thiệu và cái mà nhà kinh doanh muốn bán bởi vì nó đánh trúng tâm lý của con ngời là thích để ý những cái gì lạ mắt và từ đó nó để lại trong tâm của ng- ời đi đờng một cảm giác khó quên. Chỉ bao nhiêu đó thôi là nhà sản xuất lẫn nhà kinh doanh đã gọi là thành công. Không những chỉ có lĩnh vực quảng cáo mới làm chú ý cái gì mà họ muốn giới thiệu mà các lĩnh vực khác nh ngân hàng, sân bay, trung tân chứng khoáng cũng áp dụng các kỹ thuật này để thông báo cho khách hàng biết đợc các thông báo mà họ muốn cho khách hàng họ biết nh: lãi xuất hàng từng ngày là bao nhiêu,chỉ số của thị trờng chứng khoán ngày hôm đó là bao nhiêu th ì đòi hỏi kỹ thuật xử lý thật là mền dẻo. Nh chúng ta đã biết muốn vấn đề trở nên mền dẻo chỉ có máy tính là xử lý tốt nhất. Nh vậy vấn đề đặt ra là kỹ thuật điều khiển và xử lý các hộp đèn, các bảng quang báo đó nh thế nào để đáp ứng đợc yêu cầu trên. Trong thực tế ở nớc ta thì chúng em có nhận xét rằng việc ứng dụng khoa học-kỹ thuật vào các lĩnh vực này còn cha nhiều mà chủ yếu ở mức độ các hộp đèn chữ nổi,các bảng áp phích cồng kềnh thiếu tính thẩm mỹ. Đứng dới gốc độ là sinh viên ngành điện tử thì đây là một vấn đề rất cần thiết để chúng em nghiên cứu và thực hiện. Vì lý do đó trong đồ án môn học k# thu#t sè này, chúng em chọn lĩnh vực quảng cáo làm đề tài nghiên cứu. II. PHƯƠNG PHáP THựC HIệN Có nhiều cách để làm một mạch quảng cáo nh dùng IC rời, dùng EPROM, dùng vi xử lý, vi điều khiển hoặc dùng máy vi tính để điều khiển mạch. SVTH: Nguyễn Quang Sang Lớp : CS - Đ ĐT 36 4 đồ án môn học kỹ thuật số gvhd Trần văn hạnh Nếu dùng IC rời thì ta sử dụng các IC giải đa hợp (Demultiplexer) kết hợp với các Diode để làm thành mạch ROM. Chơng trình cho loại ROM này đợc tạo ra bằng cách sắp xếp vị trí các Diode trong ma trận, mỗi khi cần thay đổi chơng trình thì phải thay đổi lại vị trí các Diode này (tức là thay đổi về phần cứng). Dung lợng bộ nhớ kiểu này thay đổi theo kích thớc mạch, kích thớc càng lớn thì dung lợng càng lớn (vì khi tăng dung lợng thì phải thêm IC giải đa hợp, thêm các Diode nên kích thớc của mạch tăng lên). Nếu muốn đủ bộ nhớ để chạy một mạch quảng cáo bình thờng thì kích thớc mạch phải rất lớn nên giá thành sẽ lên cao, độ phức tạp tăng lên. Do đó, dạng ROM này ít đợc sử dụng trong thực tế để làm mạch quảng cáo. Khi thay các IC rời ở trên bằng EPROM thì kích thớc mạch và giá thành sẽ giảm đáng kể. Kích thớc của EPROM hầu nh không tăng theo dung lợng bộ nhớ của nó. Ngoài ra, khi muốn thay đổi chơng trình hiển thị thì ta chỉ việc viết chơng trình mới (thay đổi về phần mềm) nạp vào EPROM hoặc thay EPROM cũ bằng một EPROM mới có chứa chơng trình cần thay đổi. Việc thay đổi chơng trình kiểu này thực hiện đơn giản hơn rất nhiều so với cách dùng IC rời ở trên. Đặc biệt, khi có yêu cầu hiển thị hình ảnh thì việc sử dụng EPROM để điều khiển là hợp lý nhất, nó đơn giản hơn nhiều so với việc dùng vi xử lý hoặc máy vi tính để điều khiển. Điều này đợc giải thích nh sau: do vi xử lý và máy vi tính muốn giao tiếp với bên ngoài đều phải thông qua chơng trình và các IC ngoại vi còn EPROM thì giao tiếp trực tiếp và không cần chơng trình điều khiển nó. Vì phải dùng chơng trình nên tín hiệu điều khiển đa ra ngoài tuần tự, không đợc liên tục nh EPROM nên khi muốn hiển thị hình ảnh thì sẽ gặp nhiều khó khăn. Khi vi xử lý tham gia vào thì mạch quảng cáo sẽ có đợc nhiều chức năng hơn, tiện lợi hơn nhng cũng đắt tiền hơn. Với kit vi xử lý điều khiển quảng cáo ta có thể thay đổi chơng trình hiển thị một cách dễ dàng bằng cách nhập chơng trình mới vào RAM (thay đổi chơng trình ngay trên kit, không cần phải tháo IC nhớ ra đem nạp chơng trình nh EPROM). Do vi xử lý có nhiều chức năng nên việc lập trình nội dung chơng trình cũng đợc thực hiện một cách dễ dàng. Tuy nhiên, khi sử dụng vi xử lý để làm mạch quảng cáo thì giá thành của mạch lại tăng lên nhiều so với khi sử dụng EPROM vì kit vi xử lý cần phải có EPROM lu chơng trình SVTH: Nguyễn Quang Sang Lớp : CS - Đ ĐT 36 5 đồ án môn học kỹ thuật số gvhd Trần văn hạnh điều khiển cho vi xử lý, các IC ngoại vi (giao tiếp bàn phím, hiển thị, ), các RAM để nhớ chơng trình, các phím nhập dữ liệu (do có phím nên kích thớc mạch tăng lên nhiều) Ngoài ra, do vi xử l ý phải gửi dữ liệu ra IC ngoại vi (thờng là 8255A) rồi mới điều khiển việc hiển thị trên bảng đèn nên khi cần hiển thị hình ảnh thì cách dùng vi xử lý sẽ phức tạp hơn nhiều so với khi dùng EPROM (nh đã giải thích ở trên). Ngoài ra, mạch quảng cáo còn có thể đợc điều khiển bằng máy vi tính. Tuy nhiên, khi dùng máy tính để điều khiển quảng cáo thì rất đắt tiền, chiếm diện tích lớn mà chất lợng hiển thị cũng không hơn so với khi dùng EPROM. Qua các phơng án đợc nêu ra ở trên thì cách sử dụng EPROM đợc chọn vì đáp ứng đợc yêu cầu của một mạch quảng cáo bình thờng, giá thành lại rẻ hơn và mạch điện đơn giản hơn so với khi dùng kit vi xử lý hoặc dùng máy vi tính, việc thay đổi chơng trình cũng dễ dàng hơn nhiều so với việc can thiệp vào phần cứng nh cách dùng các IC rời. III. GIớI HạN Đề TàI Nh đã giới thiệu ở trên khi thiết kế mạch bảng quảng cáo dùng EPROM thì gặp một số hạn chế nh: Chơng trình đợc định sẵn bởi ngời viết chơng trình, khi muốn thay đổi nội dung chơng trình để ứng dụng cho các bảng khác thì phải viết lại toàn bộ chơng trình và thậm chí còn phải thay đổi cả kết cấu phần cứng. Mặt khác do thời gian hạn chế nên đề tài chỉ dừng lại ở việc thiết kế sơ đồ nguyên lý chứ cha đi đến việc lắp ráp hoàn chỉnh. SVTH: Nguyễn Quang Sang Lớp : CS - Đ ĐT 36 6 đồ án môn học kỹ thuật số gvhd Trần văn hạnh PHầN II: NộI DUNG CHƯƠNG I: SƠ Đồ KHốI Và NHIệM Vụ CáC KHốI Dới đây là sơ đồ khối của một mạch quảng cáo dùng EPROM hiển thị bằng bóng đèn 12V AC. I. SƠ Đồ KHốI MạCH QUảNG CáO DùNG EPROM II. NHIệM Vụ CáC KHốI: - Khối tạo dao động (xung Clock): Có chức năng tạo ra tần số xung Clock (tần số có thể thay đổi đợc) đa đến khối giải mã địa chỉ Khối giải mã địa chỉ: Chỉ hoạt động khi có đầy đủ nguồn cung cấp và có xung Ck đa đến. Khối này nhận xung Ck từ mạch tạo xung đa đến, đầu ra của khối là mã số nhị phân đa đến làm tín hiệu quét địa chỉ cho khối bộ nhớ EPROM. Khối bộ nhớ EPROM: Đây đợc coi là khối trung tâm của mạch, bản thân của khối chứa toàn bộ dữ liệu gồm 20 chơng trình hoạt động của bảng quảng cáo. Mỗi khi có địa chỉ đa đến dữ liệu ở ô nhớ tơng ứng đợc lấy ra làm tín hiệu điều khiển các đèn. SVTH: Nguyễn Quang Sang Lớp : CS - Đ ĐT 36 7 ~ 220V Khối tạo dao động (xung Clock) Khối giải mã địa chỉ Khối bộ nhớ EPROM Khối Mạch giao tiếp Khối Đèn hiển thị 12V Khối hiển thị LED Logic Khối nguồn cung cấp +5V +12V 12V AC Fuse đồ án môn học kỹ thuật số gvhd Trần văn hạnh Khối hiển thị Led Logic: Gồm 16 Led đơn xếp thành một hàng để hiển thị trangj thái các ngõ ra của EPROM. Khối mạch giao tiếp: Tín hiệu đầu váo là tín hiệu mức logic lấy từ đầu ra khối bộ nhớ EPROM đa đến. Các tín hiệu này điều khiển các linh kiện giao tiếp để làm sáng các bóng đén 12V. Khối đèn hiển thị 12V.AC: Là hệ thống 16 bóng đèn độc lập 12V thắp sáng cho 16 ô chữ của bảng quảng cáo. Khối nguồn cung cấp: Có chức năng chuyển điện áp xoay chiều 12V thành điện áp một chiều cung cấp cho toàn mạch. Điện áp một chiều đợc lấy ra hai mức + 5V (cung cấp cho các khối: tạo dao động, giải mã địa chỉ và khối bộ nhớ EPROM) và +12V (cung cấp cho khối giao tiếp). SVTH: Nguyễn Quang Sang Lớp : CS - Đ ĐT 36 8 đồ án môn học kỹ thuật số gvhd Trần văn hạnh CHƯƠNG II : GIớI THIệU Và LựA CHọN CáC LINH KIệN LIÊN QUAN ĐếN MạCH ĐIệN. I . IC 555 Đây là IC loại 8 chân đợc sử dụng rất phổ biến để làm: mạch đơn ổn, mạch dao động đa hài, bộ chia tần, mạch trễ, Nh ng trong mạch này, IC 555 đợc sử dụng làm bộ tạo xung Ck . Thời gian tồn tại chu ký xung đợc xác lập bởi mạch định thời R, C bên ngoài. Dãy thời gian tác động hữu hiệu từ vài micrô giây đến vài giờ. IC này có thể nối trực tiếp với các loại IC TTL / CMOS / DTL . Sau đây là sơ đồ chân và chức năng của các chân : Chân 1 : ( GND ) Nối mass . Chân 2 : ( TRIGGER ) Nhận xung kích để đổi trạng thái Chân 3 : ( OUTPUT ) Ngõ ra Chân 4 : ( RESET ) Trả về trạng thái đầu Chân 5 : ( CONTROL VOLTAGE ) Lấy điện áp điều khiển tần số dao động Chân 6 : ( THRESHOLD ) Lập mức ngởng cho tầng so sánh Chân 7 : ( DISCHARGE ) Đờng xả điện cho tụ trong mạch định thời Chân 8 : ( Vcc ) Nối với nguồn dơng SVTH: Nguyễn Quang Sang Lớp : CS - Đ ĐT 36 9 R 4 DC 7 Q 3 GND 1 VCC 8 TR 2 TH 6 CV 5 555 1 2 3 U1:A 7408 4 5 6 U1:B 7408 9 10 8 U1:C 7408 12 13 11 U1:D 7408 14 7 7408 đồ án môn học kỹ thuật số gvhd Trần văn hạnh II. IC 7408 Đây là IC cổng AND 2 ngõ vào bên trong gồm có 4 cổng với số chân là 14. Chân 7 là chân mass, chân 14 là vcc. - Sơ đồ cấu trúc và bảng trạng thái : III. IC 4040: IC 4040 là bộ đếm nhị phân không đồng bộ gồm 12 tầng Flip-Flop, cả 12 ngõ ra này (O o ~O 11 ) đều đã đợc đệm trớc khi đa ra ngoài. Chân MR (Master Reset) tác động ở mức cao, khi MR tác động thì toàn bộ các ngõ ra của IC bị kéo xuống mức thấp bất chấp trạng thái của chân CP lúc đó.IC 4040 thờng đợc dùng làm bộ chia tần số, đợc sử dụng trong các mạch làm trễ hoặc để điều khiển sự hoạt động của các bộ đếm khác. IC 4040 có sơ đồ chân và sơ đồ cấu tạo bên trong nh sau: * Sơ đồ cấu trúc bên trong * Sơ đồ chân chi tiết của IC 4040 * Chức năng các chân của IC 4040 nh sau: SVTH: Nguyễn Quang Sang Lớp : CS - Đ ĐT 36 10 16 1 2 3 4 5 6 7 8 15 14 13 12 11 9 10 V DD V SS O 1 1 O 6 O 4 O 5 O 3 O 2 O 1 O 10 O 9 O 7 O 8 MR CP\ O 0 4040 CLK 10 MR 11 Q0 9 Q1 7 Q2 6 Q3 5 Q4 3 Q5 2 Q6 4 Q7 13 Q8 12 Q9 14 Q10 15 Q11 1 4040 Input Out put A B Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 . E -EPROM (Electrically EPROM: EPROM xóa bằng xung điện). Do UV- EPROM đợc sử dụng rộng rãi hơn E -EPROM nên khi nói đến EPROM thì thờng là nói đến UV -EPROM. . sót này, EPROM đã đợc chế tạo. EPROM (Erasable PROM: ROM có thể lập trình đợc và xóa đợc). EPROM có hai loại là UV -EPROM (Ultra Violet EPROM: EPROM xóa