CPU : Central Processing Unit, đơn vị xử lý trung tâm. Mạch lưu giữ,ø xử lý và điều khiển bên trong máy tính, bao gồm đơn vị số học– logic (ALU), đơn vị điều khiển và bộ nhớ sơ cấp trong dạng ROM hoặc RAM. Chỉ cĩ đơn vị ALU và đơn vị điều khiển được chứa trọn vẹn trong chíp gọi là chíp xử lý.
ROM : Read Only Memory, bộ nhớ chỉ đọc. Một phần của bộ nhớ sơ cấp của máy tính, thường được dùng để lưu trữ các địa chỉ lệnh hệ thống. Khơng bị mất nội dung khi bị mất điện.
RAM : Random Access Memory, bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên. Bộ nhớ sơ cấp của máy tính. Trong đĩ, byte lệnh và byte dữ liệu được lưu trữ sau cho đơn vị xử lý trung tâm cĩ thể truy cập trực tiếp vào chúng
thơng qua bus cao tốc. Thơng tin trong RAM bị mất đi khi bị mất điện.
BOARD : Circuit board, bảng mạch. Tấm Plastic phẳng, trên đĩ cĩ gắn sẵn linh kiện điện tử.
CARD : Card, bìa, bảng. Một board mạch điện tử được thiết kế nhằm thực hiện một chức năng nào đĩ và cĩ thể cắm vào một khe slot của bus mở rộng trong máy vi tính.
BUS : Bus, đường truyền. Là tập hợp các đường dẫn cĩ cùng chức năng và nhiệm vụ.
SLOT : Expansion Slot, khe cắm mở rộng. Là đường dữ liệu mở rộng của máy tính, được thiết kế để cắm vừa các card giao tiếp.
PORT : Port, cảng, cổng. Là cổng giao tiếp, là mối nối giữa các đường truyền với nhau.
Để đảm bảo tính khoa học, tính hệ thống, tính tường minh và tính hiệu quả đề tài được thực hiện qua các giai đoạn sau:
Tìm hiểu đề tài. Soạn đề cương. Thu thập dữ liệu. Xử lý dữ kiện. Thiết kế mạch. Thi cơng. Cân chỉnh. Thu hoạch. Viết đề tài. I. TÌM HIỂU ĐỀ TAØI:
Đề tài được giáo viên hướng dẫn gợi ý, người thực hiện tiến hành tìm hiều. Nhận thấy tính khoa học, tính cấp thiết, tính giá trị cùng với sự say mê và phát sinh ý tưởng, đề tài được chọn với nội dung: thiếât kế và thi cơng máy chấm điểm trắc nghiệm giao tiếp máy vi tính cá nhân (Personal Computer, viết tắt là PC). Người thực hiện đăng ký đề tài với khoa Điện – Điện tử với sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn.
II. SOẠN ĐỀ CƯƠNG:
Giai đoạn soạn đề cương nhằm đạt được các mục đích: xác định nhiệm vụ, phân tích cơng trình liên hệ, phân tích tài liệu liên hệ, lập kế hoạch nghiên cứu.
1. Xác định nhiệm vụ nghiên cứu:
Trên cơ sở tìm hiểu sơ bộ đề tài, nhiệm vụ được đặt ra như sau:
Tìm hiểu sơ bộ về giao tiếp ngoại vi và cổng giao tiếp.
Tìm hiểu bộ cảm biến quang.
Thiết kế hệ thống quét ảnh.
Thiết kế phần cứng và phần cơ khí.
Xây dựng phần mềm điều khiển và xử lý thơng tin.
2. Phân tích cơng trình liên hệ:
Đồ án tốt nghiệp của anh Trần Ngọc Vân và anh Lê Nguyễn Duy Đức, sinh viên khĩa 92, niên khĩa 1992-1997, khoa Điện, bộ mơn Điện Khí Hĩa và Cung Cấp Điện với tên: “THIẾT KẾ MÁY CHẤM ĐIỂM TRẮC NGHIỆM” giúp cho người nghiên cứu rất nhiều kinh nghiệm và cĩ thể lấy đĩ làm tài nguyên nghiên cứu như hệ thống cảm quang, thiết bị giao tiếp ngoại vi PPI 8255A, nhưng nhìn chung, đề tài cịn nhiều thiếu sĩt và hạn chế như: khơng cĩ tính tự động cao, chấm mỗi lần chỉ một bài, tính ổn định chưa cao, tốc độ chậm, khơng tường minh trong thiết kế, … máy là một hệ cơ lập, khơng tính cơ động, khĩ liên kết, khơng giao tiếp, khĩ cải tiến.
Mặc dù nghiên cứu thiết kế một hệ thống trên nguyên lý vận hành hồn tồn khác cơng trình nghiên cứu trước nhưng những yếu tố thu được trong các cơng trình này là nguồn tài nguyên giúp cho người nghiên cứu cải tiến và khắc phục những điều chưa hồn chỉnh trên chính cơng trình của mình.
3. Lập kế hoạch nghiên cứu:
Đề cương nghiên cứu chính là bộ khung đảm bảo cho cơng việc nghiên cứu được tiến hành theo một trình tự thống nhất và logic. Việc thiết lập đề cương và đề cương chi tiết cĩ thể tránh được hiện tượng khơng logic kiến thức, bài làm khơng mạch lạc, khơng hệ thống, đồng thời, giúp tự cân đối tài nguyên nghiên cứu.
Sau là dàn ý của đề tài:
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU
PHẦN A: GIỚI THIỆU
LỜI NĨI ĐẦU MỤC LỤC
PHẦN B: NỘI DUNG
CHƯƠNG DẪN NHẬP CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN
CHƯƠNG I : KHẢO SÁT CỔNG GIAO TIẾP
CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU CÁC BỘ PHẬN CẢM BIẾN
CHƯƠNG III : CÁC MẠCH HỖ TRỢ
CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ VAØ THI CƠNG PHẦN CỨNG
CHƯƠNG V : XÂY DỰNG PHẦN MỀM
CHƯƠNG KẾT LUẬN
PHẦN C: PHỤ LỤC VAØ PHỤ ĐÍNH
Việc thiết kế lại được thực hiện dựa trên cấu hình của đề cương chi tiết:
ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT
PHẦN A: GIỚI THIỆU
LỜI NĨI ĐẦU
Sơ lược nội dung nghiên cứu, tĩm tắt thành quả đạt được.
MỤC LỤC
PHẦN B: NỘI DUNG
CHƯƠNG DẪN NHẬP
Giới thiệu sơ lược hồn cảnh lịch sử và hồn cảnh ra đời của ý tưởng thiết kế.
CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN
Những cơ sở làm nền tảng cho cơng việc nghiên cứu và thiết kế.
CHƯƠNG I : KHẢO SÁT CỔNG GIAO TIẾP
Giới thiệu chung về cổng giao tiếp, giao tiếp ngoại vi của máy vi tính, cổng máy in. Khảo sát vi mạch PPI 8255A.
CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU CÁC BỘ PHẬN CẢM BIẾN Giới thiệu chung Cảm biến quang: Khái niệm, linh kiện quang điện tử, linh kiện cảm biến quang điện, linh kiện cảm biến quang cơng nghiệp.
CHƯƠNG III : CÁC MẠCH HỖ TRỢ
Các mạch bảo vệ, mạch khuếch đại sử dụng trong đề tài.
CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ VAØ THI CƠNG PHẦN CỨNG Thiết kế và thi cơng: mạch giao tiếp đa năng, mạch quét và mạch đệm, mạch cơng suất phần cơ, mạch trung tâm.
CHƯƠNG V : XÂY DỰNG PHẦN MỀM
Giới thiệu tổng quát về lập trình, phần mềm lập trình PASCAL. Xây dựng sơ đồ khối của các thủ tục chính, viết hồn chỉnh thủ tục đọc và viết (nhận và truyền dữ liệu). Giới thiệu cách sử mềm điều khiển.
CHƯƠNG KẾT LUẬN
Tổng kết lại vấn đề và hướng phát triển trong tương lai.
PHẦN C: PHỤ LỤC VAØ PHỤ ĐÍNH
Tài liệu liên hệ, các bảng-biểu thu hoạch trong quá trình nghiên cứu.
III. THU THẬP DỮ KIỆN:
Tham khảo tài liệu, khảo sát các mạch thực tế, kết hợp giữa lý thuyết với mạch để tạo ra mạch thích hợp cho nội dung nghiên cứu. Chú ý trọng tâm nghiên cứu. Ghi chép lại thơng tin quan trọng, sơ đồ mạch, sơ đồ nguyên lý.
Trong quá trình thu thập dữ kiện, nếu cĩ gặp vấn đề khĩ hiểu, tiến hành tham khảo ý kiến của giáo viên hướng dẫn.
IV. XỬ LÝ DỮ KIỆN:
Hệ thống lại thơng tin cập nhập được, phân loại theo tầm quan trọng của thơng tin cũng như mối liên hệ giữa các thơng tin, chắt lọc thơng tin.
V. THIẾT KẾ-THI CƠNG-CÂN CHỈNH-THU HOẠCH:
Sau khi đủ cơ sở lý luận ta tiến hành thiết kế các mạch dựa trên các thơng tin và kiến thức cĩ được, chạy hệ thống bằng sơ đồ nguyên lý, test trên board, nhờ sự kiểm tra của giáo viên hướng dẫn trước khi vẽ mạch in. Sửa chữa nếu cĩ. Thi cơng vẽ và hàn linh kiện vào mạch in, thử lại, cân chỉnh hệ số. Nghiệm thu. Làm tiếp phần khác. Thử kết nối. Tổng nghiệm thu.
VI. VIẾT ĐỒ ÁN:
Viết sơ bộ các chương trên cơ sở dàn ý chi tiết. Xin ý kiến của giáo viên hướng dẫn khi đã hồn thành sơ lược. Sửa chữa. Viết lại chính thức.
Từ những ngày đầu của việc thiết kế một sản phẩm, cơng cụ lao động hay sản phẩm tiêu dùng, con người luơn tìm mọi cách để nâng cao khả năng sử dụng của sản phẩm. Cơng việc này bắt nguồn từ việc cải tiến dần cơng dụng của sản phẩm, tạo thêm các chức năng phụ, rồi đến các chức năng phụ trội chuyển tiếp, chờ một sự liên kết hay chuyển mạch là bắt đầu hoạt động để thay thế hay thêm vào một chức năng nào đĩ.
Sự đa năng của một sản phẩm ứng dụng là yếu tố địi hỏi hàng đầu của người tiêu dùng.
Nếu nhà sản xuất, nhà chế tạo khơng phát huy hết khả năng sử dụng của sản phẩm thì người tiêu dùng sẽ tự cải tiến cơng dụng của sản phẩm ấy. Ví dụ như chiếc máy nổ Koler với cơng dụng chính là chạy máy tàu xuồng nhưng qua người dân cĩ thể trở thành máy quạt lúa, động cơ truyền lực, động cơ máy suốt lúa, động cơ xe cải tiến, máy bơm nước, … Giá trị sử dụng của một sản phẩm tăng là niềm vui của người thiết kế và bên cạnh ấy, một sản phẩm cĩ nhiều giá trị sử dụng, giá trị sử dụng tăng nhiều trong khi giá thành khơng tăng là bao, dễ được người tiêu dùng chấp nhận hơn.
Mọi sản phẩm cần phải cĩ tính đa năng. Tính đa năng giúp sản phẩm cĩ tính tự thích nghi và do đĩ chu kỳ sống của sản phẩm kéo dài hơn, điều này cĩ lợi cho nhà sản xuất và giúp nâng cao giá trị xã hội của sản phẩm.
I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CỔNG GIAO TIẾP:
Trong lĩnh vực điện tử, chính nhu cầu của người tiêu dùng và mong muốn của nhà thiết kế, các mạch điện khơng ngừng được cải tiến để nâng cao khả năng sử dụng của một hệ mạch. Cĩ thể thực hiện cơng việc này bằng nhiều cách khác nhau như tăng tầm hoạt động, thêm chức năng, chức năng ẩn (chỉ hoạt động khi cĩ nhu cầu).
Sự phát triển khơng ngừng của ngành Điện-điện tử, thơng tin khiến cho những sản phẩm làm ra khơng thể ngừng lại ở đĩ, yêu cầu mới được đặt ra là tính tương thích. Máy này cĩ thể giao tiếp, trao đổi, bắt tay với máy khác, cùng loại hay khác loại, một chiều hay nhiều chiều, đồng bộ hay bất đồng bộ, với một máy hay nhiều máy. Các cổng giao tiếp ra đời.
Port là từ đại diện cho các cổng giao tiếp, các cổng truyền dữ liệu hữu tuyến tương tự hay số, hai (02) dây đến n dây dẫn. Với xu hướng ấy, cổng giao tiếp khơng cịn là nơi truyền và nhận thơng tin giữa hai (02) máy, giữa hai (02) hay nhiều hệ thống, mà cịn là sự kết nối giữa một bộ phận với một hệ thống hay hệ thống này với một hệ thống khác tạo nên sự thống nhất, liên hồn, bổ sung cho nhau.
Để khai thác thêm những tính năng chưa cĩ của một hệ thống người ta thường thơng qua cổng giao tiếp và dùng cổng này để lấy thơng tin của hệ thống trung tâm truyền qua cho hệ thống bổ sung và từ đây thơng tin được xử lý lần hai để đạt được yêu cầu mong muốn.
Máy vi tính ra đời cĩ thể được xem là cột mốc phát triển của khoa học kỹ thuật, đánh dấu một kỷ nguyên mới, kỷ nguyên của cơng nghệ thơng tin. Thời kỳ đầu, để minh họa cho tính đa năng và khả năng tương thích của mình, máy AT thực hiện được khá nhiều chức năng; máy AT là bậc cao hơn của chiếc máy tính bỏ túi và nơi nĩ cịn chứa những tính năng của chiếc máy Tivi trắng đen, với hàng loạt các slot AT và các card màn hình, card I/O, card IDE cắm trên các slot này tạo cho nĩ cĩ thêm nhiều khả năng về lưu trữ, hiển thị, điều khiển.
Máy XT, 286, 386 ra đời cũng dựa trên những tính năng ấy nhưng được nâng lên một bậc cao hơn về khả năng xử lý, chức năng sử dụng, tốc độ thực hiện.
Một hệ thống cơ lập khơng cịn chiếm vị trí hàng đầu.
Sự ra đời của slot PCI là sự hồn chỉnh lại của slot ISA về tốc độ thực hiện, là sự kế thừa cĩ nâng cao khả năng ứng dụng của các slot tiền nhiệm như AT, XT và là tiền đề cho các cổng giao tiếp cao tốc về sau. Với các máy đời sau, từ máy 486 DX2, các card I/O, card IDE được bổ sung vào mạch chủ (mainboard) rồi dần dần đến các đời máy 586 mạch âm thanh (sound card) và mạch màn hình (VGA card) cũng được thiết kế ngay trên mạch chủ (on board) dưới dạng tích hợp trong những IC vi xử lý.
SƠ ĐỒ BIẾN ĐỔI ÂM THANH TỪ DẠNG SỐ SANG DẠNG TƯƠNG TỰ THƠNG QUA CARD GIAO TIẾP CỦA MÁY VI TÍNH
Program
Sound CPU ISA/PCI Slot Sound Card Phone Jack
Tín hiệu
tường minh Tín hiệu
nhị phân Tín hiệu
số Tín hiệu
âm tần
SƠ ĐỒ BIẾN ĐỔI TÍN HIỆU HÌNH TỪ DẠNG SỐ SANG DẠNG TƯƠNG TỰ THƠNG QUA CARD GIAO TIẾP CỦA MÁY VI TÍNH
Tính đa dạng của hình thức truyền dữ liệu địi hỏi cần phải cĩ một số cổng truyền riêng, mang tính đặc thù; cổng nối tiếp, cổng song song được ứng dụng để điều khiển (giao tiếp) với các thiết bị chuột (mouse), bàn phím (key board), máy in (printer) hoặc giao tiếp I/O.
Máy vi tính thực hiện cơng việc giao tiếp này ra sao và dưới hình thức nào? Đĩ chính là câu hỏi được đặt ra.
II. TÌM HIỂU CHUNG VỀ CỔNG MÁY IN:
Thơng tin truyền trong máy vi tính dưới dạng nhị phân, được thể hiện qua hai chỉ số 0 và1. Tất cả mọi ngơn ngữ, lập trình và điều khiển, đều được chuyển về ngơn ngữ máy dưới dạng số nhị phân. Người ta gọi việc truyền dữ liệu này là truyền dữ liệu dưới dạng số (digital), việc truyền này khác hẳn với việc truyền dữ liệu dưới dạng tương tự (analog) như tín hiệu âm thanh, hình ảnh.
Truyền dữ liệu kiểu digital, cĩ bốn (04) dạng truyền:
Truyền song song đồng bộ.
Truyền song song bất đồng bộ.
Truyền nối tiếp đồng bộ.
Truyền nối tiếp bất đồng bộ.
Thực hiện giao tiếp qua cổng máy in là hình thức truyền dữ liệu dưới dạng song song bất đồng bộ. Việc truyền số liệu theo dạng song song bất đồng bộ này cho phép truyền 08 bit cùng một lần truyền, tốc độ truyền tùy thuộc vào hàm truyền. Khuyết điểm chính của hình thức truyền này là khoảng cách truyền ngắn, muốn truyền xa phải cĩ bộ phận đệm dữ liệu.
Vì là hình thức truyền bất đồng bộ nên khơng địi hỏi phải đồng bộ từ nơi phát đến nơi thu, tức là xung clock (ck) nơi phát và nơi thu khơng nhất thiết phải đồng bộ với nhau. Ưu điểm của hình thức truyền bất đồng bộ là vậy, tuy nhiên bên cạnh ấy vẫn tồn tại những khĩ khăn khác, đĩ là tín hiệu bắt tay giữa nơi truyền và nơi thu. Cổng máy in giải quyết vấn đề nhờ các tín hiệu: /STROBE, /ACK, /BUSY.
Program
Graph CPU ISA/PCI Slot VGA Card VGA Jack
Tín hiệu nhị phân Tín hiệu số Tín hiệu hình Tín hiệu tường minh Monitor
SƠ ĐỒ TRUYỀN CỦA BUS TRUYỀN CỔNG MÁY IN
Sơ đồ chân của cổng máy in được mơ tả như sau: SƠ ĐỒ CHÂN CỦA CỔNG MÁY IN
COMPUTER PRINTER
Bảng 01: Chức năng của các chân cổng máy in Châ
n
Ký hiệu Vào/ra Ý nghĩa Mức tác động
1 STROBE Lối ra Dữ liệu đã được gữi ra Thấp
2 D0 Lối ra Đường dữ liệu, bit thứ 01 Ba trạng thái
3 D1 Lối ra Đường dữ liệu, bit thứ 02 Ba trạng thái
4 D2 Lối ra Đường dữ liệu, bit thứ 03 Ba trạng thái
5 D3 Lối ra Đường dữ liệu, bit thứ 04 Ba trạng thái
6 D4 Lối ra Đường dữ liệu, bit thứ 05 Ba trạng thái
7 D5 Lối ra Đường dữ liệu, bit thứ 06 Ba trạng thái
8 D6 Lối ra Đường dữ liệu, bit thứ 07 Ba trạng thái
9 D7 Lối ra Đường dữ liệu, bit thứ 08 Ba trạng thái
10 ACK Lối vào Xác nhận Thấp
11 BUSY Lối vào Máy in bận Cao
12 PE Lối vào Hết giấy Cao
13 SLCT Lối vào Lựa chọn Cao
14 AF Lối ra Tự nạp Cao
15 ERROR Lối vào Lỗi Cao
16 INIT Lối ra Đặt lại máy in Thááp
17 SLCTIN Lối ra Chọn kiểu in Cao
18 GND Nối đất 19 GND Nối đất 20 GND Nối đất 21 GND Nối đất 22 GND Nối đất 23 GND Nối đất 24 GND Nối đất 25 GND Nối đất
Cổng máy in là một đế nối gồm cĩ 25 chân, trong đĩ cĩ 12 chân ra, 05 chân vào và 08 chân nối mass. Cụ thể:
