Tài liệu thiết kế máy chấm bài trắc nghiệm, chương 6 ppt

Chương 6: MẠCH XÁC LẬP MỨC TÍN HIỆU QUÉT Tín hiệu nhận được từ đầu đọc gởi vào có biên độ khá nhỏ nên khó có thể phân biệt giữa hai mức Logic 0 và 1. Yêu cầu đặt ra là chỉ cần khuếch đại áp, mức khuếch đại từ 3 5 lần. Áp ngõ ra là áp DC nên dùng áp này để điều khiển trực tiếp trạng thái ngắt dẫn của BJT tạo tín hiệu xác lập mức [0] hay [1]. Do đó, trong mạch tín hiệu có thiết kế thêm hai mạch khuếch đại tín hiệu ngõ ra trước khi gởi tín hiệu này về mạch trung tâm (Driver Card), dùng BJT, để xác lập hai nguồn tín hiệu này. Dựa trên nguyên lý họat động của mạch mắc kiểu CE, hoạt động ở chế độ đóng ngắt, mạch thực tế được thiết kế như sau: Trong đó R1 là điện trở cách nguồn, chọn giá trò 10K . Để giảm hiện tượng nhiễu tín hiệu nên mắc thêm điện trở R B giữa cực B và GND. Hình 11: Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại tín hiệu dùng BJT D468 I. MẠCH GIAO TIẾP: Mạch giao tiếp được xây dựng dựa trên nguyên lý giao tiếp song song qua cổng máy in. Mạch sử dụng vi mạch giao tiếp PPI 82A55 làm cơ sở chính. Sử dụng các vi mạch số để khống chế quá trình giao tiếp và qua đó đònh vò chính xác các Port quy đònh thực hiện việc trao đổi thông tin. Dữ liệu cũng như thông tin được trao đổi giữa mạch (thẻ mạch; card) ngoài và CPU của máy tính cá nhân (PC: Person Computer) gián tiếp tiến hành thông qua vi mạch PPI 82A55. PPI 82A55 là một vi mạch chuyên dùng cho việc giao tiếp và trao đổi dữ liệu. Với thanh ghi điều khiển, PPI 82A55 thực hiện rất nhiều chức năng khác nhau và tùy vào mong muốn của người sử dụng. Ưu điểm của vi mạch chính là nhờ vào các thanh ghi đệm (shift register), các thanh ghi này chốt lại dữ liệu xuất ra. Đề tài chỉ yêu cầu ở mức độ đơn giản, đó là trao đổi dữ liệu. Để nâng cao tính đa năng của vi mạch 82A55, mạch giao tiếp được thiết kế ở mức độ đơn giản nhưng tiện dụng. Đơn giản ở chỗ chỉ sử dụng ít IC số kèm theo để khống chế tầm hoạt động của vi mạch, mạch chỉ sử dụng bốn (04) IC và bốn (04) tụ lọc ngoài ra không sử dụng thêm bất cứ linh kiện thụ động nào khác. Tiện dụng ở chỗ, tùy theo yêu cầu giao tiếp mà người sử dụng có thể cho vi mạch thực hiện công việc giao tiếp theo ý muốn, bằng cách lập trình trực tiếp trên thanh ghi điều khiển của PPI 82A55. Với ba cặp chuyển mạch (jumper) có thể sử dụng tới 32 cảng giao tiếp. Ngoài ra mạch còn thiết kế thêm phần nguồn để cung cấp cho bộ phận ngoại vi các mức áp 5VDC, 12VDC, GND. Sơ đồ khối của mạch giao tiếp: SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH GIAO TIẾP Tiến hành tìm hiểu cấu trúc, sơ đồ khối và tập lệnh của vi mạch PPI 82A55 cũng như sơ đồ chân và chức năng các chân của Slot XT, kết hợp với nhu cầu của đề tài, mạch “Giao tiếp” được thiết kế như sau: SƠ ĐỒ MẠCH MẠCH GIAO TIẾP Trong đó: LINH KIỆN Linh kiện Giá trò Chức năng C 1 ,C 2 ,C 3 100nF Lọc nguồn cho các IC 1,2,3 J 1 ,J 2 ,J 3 Chọn đòa chỉ cố đònh cho mạch giao tiếp SV 2 Cảng ra; Port ABC, Supply IC1 7404,7414 IC cổng NOT IC2 7430 IC cổng NAND 8 ngõ vào IC3 7432 IC cổng OR U1 82C55A IC PPI, giao tiếp BUS Bus Giá trò Ý nghóa VCC, GND 5V Nguồn cung cấp, lấy từ Slot XT của PC IO Data PA 0 PC 7 Ngõ ra của PPI 82A55 Address A 0 A 9 Các đường đòa chỉ của Slot XT Data D 0 D 7 Các đường dữ liệu của PC truyền qua Slot XT Cotrol Data Slot RD\,WR\, … Các tín hiệu điều khiển lấy từ Slót XT Cotrol RD\,WR\, … Các tín hiệu điều khiển PPI sau khi xử lý Mạch được thiết kế trên phần mềm EAGLE. Sau khi kiểm tra sơ bộ các đường nối, tiến hành vẽ mạch in thử bằng chức năng Auto của EAGLE, quá trình vẽ mạch in thử chính là bước tính toán để sắp xếp linh kiện trên board sau cho hợp lý và chiếm ít không gian trên mạch in nhất. Chọn được những vò trí thích hợp cho mỗi linh kiện trên board mạch, ghi lại file backup đề phòng sẽ có sự sửa chữa về sau (công việc này thường được thực hiện trong suốt quá trình thiết kế của mỗi mạch), tiến hành vẽ mạch in. Sau khi thực hiện chức năng Auto, kiểm tra đường nối giữa board và schematic, nối tốt, chỉnh lại các đường dây nối cho hợp lý hơn. Trong thực tế, khi vẽ bằng thủ công (vẽ bằng các chức năng) qua kinh nghiệm của hai lần vẽ bằng chức năng tự động, mạch gọn hơn, đẹp hơn và ít lỗ xuyên mạch hơn. Ghi chú các yếu tố quan trọng lên mạch. Làm mạch in. Kiểm tra trên mạch in các lổ xuyên mạch, các đường mạch gần nhau. Mạch tốt, thử lại từng linh kiện rời, hàn đế chân, hàn linh kiện, lắp IC. Kiểm tra lại mạch lần cuối trước khi lắp vào Slot XT trên PC. Viết chương trình điều khiển thử mạch. Phân tích mạch: Vi mạch cổng đảo (7404) kết hợp với vi mạch cổng đảo và (7430) tạo nên sự khống chế đòa chỉ điều khiển bằng cách khống chế chân Chip Select của PPI 8255A. Đòa chỉ hoạt động của PPI là 11000XXXXX B = 1100000000 B + XXXXX B = 300 H + (00 H  1F H ). Bộ ba jumper (J1, J2, J3) đặt trước các đường đòa chỉ A 0 , A 1 , A 2 , A 3 , A 4 tạo nên sự lựa chọn (2 2 ) x (2 3 ) = 4 x 8 = 32 D = 1F H đường đòa chỉ bộ nhớ. Các chân điều khiển đọc, ghi từ Slot XT được nối với chân RD\, WR\ của PPI 8255A thông qua các cổng OR, các cổng này có công dụng làm trễ pha của tín hiệu điều khiển. Chân Reset của PPI được nối trực tiếp với chân B2 của Slot XT (chân Reset). Các chân A 0 và A 1 của vi mạch 8255A lần lượt được nối trực tiếp với chân A 31 và A 30 của khe giao tiếp mở rộng XT (chân SA0 và SA1). Nguồn cung cấp cho card lấy trực tiếp từ máy tính thông qua các chân B1, B10, B31 (GND) và B3, B29 (VCC; + 5VDC) của Slot XT. Slot SV 2 là các cảng ra Port A, Port B, Port C và Supply của PPI. Trong đề tài này, do phạm vi sử dụng khá rộng, cả ba cảng A, B và C đều được sử dụng nên không tách các Port ra làm từng Slot để truyền dữ liệu ra ngoài. * Những kinh nghiệm rút ra được sau khi thực hiện mạch “Giao tiếp”:  Việc thiết kế phải gắn liền với tính linh hoạt trong việc sử dụng tài nguyên hiện có.  Việc thiết kế phải dựa trên nhu cầu.  Thiết kế không chỉ dựa trên tài nguyên, kiên thức, sách vở mà phải dựa trên sự đáp ứng của thò trường linh kiện điện tử.  Cần phải chú ý trên mọi lónh vực liên quan đến mạch. * Kết quả đạt được:  Mạch chạy tốt.  Có thể lập trình điều khiển mạch.  Đúng với mục đích và yêu cầu đặt ra.  Mạch gọn, không cần phải cân chỉnh, hàn nối thêm. * Sơ đồ mạch in xin vui lòng xem phụ lục A. . tiếp”:  Việc thiết kế phải gắn liền với tính linh hoạt trong việc sử dụng tài nguyên hiện có.  Việc thiết kế phải dựa trên nhu cầu.  Thiết kế không chỉ. dữ liệu xuất ra. Đề tài chỉ yêu cầu ở mức độ đơn giản, đó là trao đổi dữ liệu. Để nâng cao tính đa năng của vi mạch 82A55, mạch giao tiếp được thiết kế