Giáo trình hướng dẫn phân tích mạch tích hợp của vi mạch chuyển đổi đo lường p1 ppsx

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠCH TÍCH HP
ĐỊNH NGHĨA:
Mạch tích hợp là mạch điện mà các phần tử được chế tạo đồng thời trên cùng
một đế, và các phần tử này không tách rời nhau, thông thường người ta gọi là IC
(Intergrated Circuit).
Với sự phát triển không ngừng về kỹ thuật và công nghệ chế tạo linh kiện
điện tử, đã cho ra đời những mạc` tích hợp có độ tin cậy cao, kích thước nhỏ. Tính
đa dụng cũng như tính kinh tế cũng được phát huy.
Theo mức độ tích hợp ta phân ra các mạch tích hợp sau:
 Loại nhỏ ( SSI ) chứa dưới 12 cổng logic cơ bản.
 Loại vừa ( MSI ) tích hợp đến cả trăm cổng logic cơ bản.
 Loại lớn ( LSI ) tích hợp đến cả ngàn cổng logic cơ bản.
 Loại cực lớn ( VLSI ) tích hợp đến hơn một ngàn cổng logic. Đây là các loại
mạch vi xử lý .
Theo chức năng vi mạch người ta phân ra các loại sau:
 Vi mạch tương tự ( Analog IC ).
 Vi mạch số (Digital IC ).
 Vi mạch chuyển đổi ADC, DAC ( Analog – Digital Converter ).
 Vi mạch nhớ ( Memory IC ).
 Vi mạch vi xử lý (Processor).
Và nhiều loại vi mạch chuyên dụng khác nữa.
VI MẠCH SỐ:
Vi mạch số là các vi mạch mà nó chỉ làm việc đúng với các tín hiệu gián đoạn,
rời rạc. Các tín hiệu này chính là các giá trò có điện (High) và không có điện (Low)
của điện áp.
Với sự phát triển rất nhanh v mạnh của kỹ thuật số. Vi mạch số ngày nay đang
được ưa chuộng và được ứng dụng trong các ngành then chốt như: máy tính điện tử,
đo lường, điều khiển… cũng như trong lónh vực dân dụng như quang báo…
Bằng công nghệ khác nhau mà nhà chế tạo đã sản xuất ra IC số theo 2 loại
chính để tạo nên 2 loại IC phổ biến.
TTL ( Transistor – Transistor logic ) làm việc ở mức điện áp 5v ± 10%.

CMOS ( Complementary Mos) làm việc ở điện áp cao hơn với 1 dãy rộng.
Điển hình của loại IC TTL là họ 74xx, 74Hxx, 74LSxx,… và cho CMOS là
74Cxx,74CHxx, 45xx.
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u

-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w

w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Giáo trình hướng dẫn phân tích mạch tích hợp
của vi mạch chuyển đổi đo lường
Mỗi loại có những ưu việt cũng như khuyết điểm riêng. Tùy vào những ứng dụng
cụ thể mà ta chọn cho thích hợp.
VI MẠCH NHỚ:
Là vi mạch có khả năng lưu trữ dữ liệu. Về mặt điện tích thì chúng được xem
như nhiều ô nhớ mà ta có thể đặt vào một giá trò điện áp là High hoặc Low. Và giá
trò này sẽ được lưu trữ theo thời gian tùy theo từng loại. Có 2 loại mạch nhớ cơ bản
là ROM và RAM.
III.1. Ram ( Random Access Memory):
Là bộ nhớ có thể truy xuất và ghi vào. Nói cách khác RAM là bộ nhớ thay
đổi, nghóa là nó sẽ mất dữ liệu khi bò mất nguồn nuôi.
Có 2 loại RAM sau:

III.1.1. SRAM ( Static RAM):
Được gọi là RAM tónh, là dạng RAM hoạt động theo nguyên tắc của Flip –
Flop D. dữ liệu ghi vào được tồn trữ theo thời gian.
III.1.2. DRAM ( Dynamic RAM):
Được gọi là RAM động. Là dạng RAM hoạt động như tụ điện, do đó dữ liệu
có thể bò mất sau khi ngắt điện. Vì thế đối với DRAM để đảm bảo không mất dữ
liệu thì ta phải làm tươi RAM sau một khoảng thời gian ấn đònh.
III.2. ROM (Real Only Memory):
Là bộ nhớ chỉ có thể đọc được dữ liệu được ghi trước từ nó. Nhưng cũng có
một số loại ROM ta có thể ghi vào nó với một số điều kiện đặc biệt.
Hình 1: Sơ đồ logic ROM được đơn giản hóa.


ROM

A
3
A
2

A
1
A
0
D
7
D
0
Data bus

Andress Bus

Control
Input
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c

u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r

w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Tùy theo công nghệ chế tạo và cách thức ghi dữ liệu mà ta có các loại ROM
sau:
III.2.1. PROM (Programmable ROM ):
Là loại chỉ ghi được dữ liệu một lần và không đổi được nữa. Người sử dụng có
thể tự lập trình trên PROM. Thường gọi là ROM cầu chì, có giá thành thấp, được sử
dụng trong các ứng dụng quy mô nhỏ.
III.2.2. MROM (Mask – Programmed ROM):
Là loại ROM chỉ sản xuất theo đơn đặt hàng vì chỉ được lập trình một lần duy
nhất và chương trình được cài sẵn trong quá trình chế tạo của nhà sản xuất.
Thường gọi là ROM mặt nạ. III.2.3. EPROM (Erasable ROM):
Là loại ROM lập trình được nhiều lần. Mỗi lần lập trình sai có thể lập trình lại
bằng cách xóa đi trước khi thực hiện chương trình mới.

Xóa EPROM bằng cách chiếu tia cực tím vào cửa sổ trên thân EPROM. Khi
EPROM được xóa sạch có nghóa là toàn bộ tế bào nhớ đều ở mức 1.
EPROM được ký hiệu 27xxxx.
III.2.4. EEROM (Electrically EPROM ):
EPROM có 2 nhược điểm sau:
Muốn thay đổi chương trình khác phải đem đi xóa và lập trình lại, việc này rất
tốn thời gian.
Khi ta muốn thay đổi nội dung của một bit tại một đòa chỉ nào đó thì phải xóa
toàn bộ EPROM.
Do đó EEPROM đã ra đời để cải tiến EPROM.
EEPROM có thể xóa bằng điện. Và khi xóa có thể xóa toàn bộ hay từng từ
(Word) trong ma trận nhớ.
Ký hiệu EEPROM: 28xxx.
Điện áp lập trình là 5v vì bên trong có bộ chuyển đổi DC sang DC (từ 5v÷21v).
VI MẠCH VI XỬ LÝ:
Vi xử lý là vi mạch lớn hoặc cực lớn (LSI hoặc VLSI ) có chức făng tương tự đơn
vò xử lý trung tâm ( CPU: Center Processer Unit ) của máy tính thông thường nhưng
mức độ thấp hơn về tốc độ cũng như về khả năng xử lý và xuất dữ liệu.
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-

X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c

o
m
Một vi xử lý có thể thực hiện vài trăm lệnh đến hàng ngàn lệnh. Do đó nó có
khả năng thực hiện được rất nhiều việc khác nhau tùy theo yêu cầu của người sử
dụng.
Tính ưu việt của vi xử lý trong kỹ thuật điều khiển và đo lường ngày càng
được khẳng đònh do tính mềm dẻo của phần mềm. Mặc dù nó phức tạp trong hoạt
động thiết kế, nhưng tính kinh tế là một ưu điểm và kích thước nhỏ.
Thông thường 1 hệ vi xử lý gồm có 2 phần chính:
 Phần cứng.
 Phần mềm.
Phần cứng bao gồm 3 phần chủ yếu: đơn vò xử lý trung tâm (CPU), khối nhớ,
khối vào ra. Ngoài ra còn có các đường dẫn tín hiệu, bộ dao động …
Phần mềm: là các chương trình do người sử dụng viết để điều khiển theo yêu
cầu của mình.
Một số vi xử lý thông dụng hiện nay là Z80, 6800, 8085, 8031… Càng về sau thì
các hệ vi xử lý càng tiến bộ về khả năng xử lý dữ liệu và tốc độ xử lý…
Sơ đồ cấu trúc 1 bộ vi xử lý:




CPU

ROM

RAM

I/O
OUT

IN

Addess Bus

Data Bus

Control Bus

Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w

w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V

i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU KIT PROFI – 5E
GIỚI THIỆU VỀ EPROM 2764
I.1. GIỚI THIỆU:
EPROM 2764 do hãng Intel sản xuất có các đặc điểm.
Nguồn cung cấp V
cc
= 5v.

Dung lượng: 8k x 8 bit ( gồm 65.536 bit).
Thời gian tối đa để lập trình chọn IC 2764 là 420s.
Thời gian truy xuất tối đa:
 Chế độ bình thường là 280 ns.
 Chế độ nhanh là 200ns.
Xung lập trình đơn.
Công suất tiêu tán thấp.
 Ở chế độ hoạt động: dòng tối đa 150mA
 Ở trạng thái chờ: dòng tối đa 35mA.
Hoạt động dựa trên các thông số của họ TTL.
Ngõ ra 3 trạng thái.
Lập trình bằng điện và xóa bằng tia cực tím.
I.1.1. SƠ ĐỒ CHÂN CỦA EPROM 2764:
Trong đó:
A0 đến A12 bus đòa chỉ (ngõ vào).
D0 đến D7 bus dữ liệu (ngõ ra).
OE: điều khiển cho phép ngõ ra (ngõ vào).
CE: điều khiển chọn chip (ngõ vào).
Vpp: điện áp lập trình.
PGM: xung lập trình với độ rộng cần thiết.
I.1.2. BẢNG TRẠNG THÁI HOẠT ĐỘNG EPROM 2764:
CHÂN

Chế độ
CE
(20)
OE
(22)
PGM
(27)

V
PP

(1)
V
CC
(28)
OUTPUT
(11-13,15-19)
Đọc V
IL
V
IL
V
IH
V
CC
V
CC
Ra
Chờ V
IH
X X V
CC
V
CC
Z cao
Nạp C/T V
IL
X V

IL
V
PP
V
CC
Vào
Kiểm C/T V
IL
V
IL
V
IH
V
PP
V
CC
Ra
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X

C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o

m
Cấm nạp C/T

V
IH
X X V
PP
V
CC
Z cao
Trong đó các điện áp:
VIH tương ứng với mức logic 1 của TTL.
VIL tương ứng với mức logic 0 của TTL.
X: là trạng thái không quan tâm.
I.1.3. SƠ ĐỒ KHỐI EPROM 2764:
I.2. CHẾ ĐỘ ĐỌC:
Logic điều
khiển

Giải mã Y


Giải mã X
Đệm ngõ
ra

Mạch của Y
(Y gating)

Ma trận nhớ

65.536 bit
D
0
÷D
7
V
pp
V
cc
GND

A
0
÷A
12
OE

CE/PGM
A
0

A
1
A
2
A
3
A
4
A

5
A
6
A
7
A
8
A
9
A
10
A
11
A
12
CE
OE
PGM
VPP

00
01
02
03
04
05
06
07
11
12

13
15
16
17
18
19
10
9
8
7
6
5
4
3
25
24
21
23
2
20
22
27
1

2764

Click to buy NOW!
P
D
F

-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.

c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u

-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Giản đồ xung chu kỳ đọc:
Khi các chân CE, OE ở mức logic 0 và V
pp
ở +5v thì chế độ đọc được xác lập.
Dữ liệu chỉ xuất ra trong một khoảng thời gian t
ACC
, t
OE
.
I.3. CHẾ ĐỘ CHỜ:
Từ bảng trạng thái, khi CE ở mức logic 1, V
pp
ở mức +5v thì chế độ chờ được
thiết lập. Ở chế độ này làm giảm công suất tiêu thụ còn 75%. Dòng điện tiêu thụ
tối đa 35 mA. Các ngõ ra ở 3 trạng thái (Hi – Z ), độc lập với ngõ vào CE.
I.4. CHẾ ĐỘ LẬP TRÌNH:
Chế độ lập trình sẽ được hoàn hảo khi EPROM đã được xóa sạch. Khi đó, các bit
của EPROM đều ở trạng thái logic 1. Việc lập trình được tiến hành từ đòa chỉ thấp
nhất đến đòa chỉ cao hơn và nó sẽ kết thúc khi ta hết dữ liệu đưa vào mà không đòi
hỏi là phải chiếm hết các ô nhớ của EPROM.

Để lập trình EPROM 2764 ta cần thực hiện các bước cơ bản sau:
Đưa đòa chỉ vào bus đòa chỉ của EPROM để chọn ô nhớ lập trình.
Đưa dữ liệu cần nạp vào bus dữ liệu của EPROM. Mỗi lần dữ liệu vào thì ô nhớ
tự động tăng lên 1 đơn vò.
Điện áp cần nạp EPROM 2764: Vpp =+21v hoặc =+12,5v
Chân CE được nối xuống mass (mức logic 0).
Khi công việc trên đã hoàn tất nghóa là đòa chỉ và dữ liệu đã ổn đònh thì xung lập
trình được đưa vào chân PGM.
Giản đồ xung lập trình:
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w

w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V

i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Khi lập trình, người lập trình có thể thâm nhập bất kỳ ô nhớ nào vào bất kỳ lúc
nào. Việc chọn đòa chỉ có khoảng cách liên tục hay ngẩu nhiên.
I.5. CHẾ ĐỘ CẤM LẬP TRÌNH:
Chế độ này sẽ thực thi khi người viết chương trình điều khiển chân CE lên
mức logic 1. Lúc này các ngõ ra ở tổng trở cao. Chế độ cấm lập trình nói chung và
chân CE nói riêng được xem như là một công tắc chọn lựa khi mà ta lập trình song
song nhiều EPROM 2764 cùng một lúc.

I.6. CHẾ ĐỘ KIỂM TRA LẬP TRÌNH:
Khi ta chuyển sang chế độ này với mục đích là kiểm tra những dữ liệu vừa
nhập và xem có sai sót không. Khi kiểm tra các chân CE, OE ở mức logic 0, V
pp
=
+21v.

GIỚI THIỆU VI XỬ LÝ 8085:
Vi xử lý 8085 do hãng Intel sản xuất. Đó là vi xử lý 8 bit, các vi xử lý 8 bit là
sự cải tiến của các vi pử lý 4 bit ra đời vào đầu thập niên 70. Có nhiều hãng sản
xuất vi xử lý 8 bit như: Intel, Motorola, Zilog… Việc chọn vi xử lý 8085 làm kit có
những ưu việt của nó.
II.1. ĐẶC TÍNH ĐIỆN:
Nguồn cung cấp: 5v ±10%, I
max
= 170 mA.
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V

i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C

h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m