Quá trình hình thành giáo trình thiết kế và thi công hệ thống chấm điểm và tạo khung reset hệ thống trong toàn mạch p1 potx

Luận văn tốt nghiệp
Hệ thống báo giờ tự động


_ Chương trình phục vụ ngắt
NMI
để đếm thời gian thực.
_ Các chương trình phục vụ các ngắt INT mode 0 để thực hiện các chức năng:
Settime, Hottime và Skiptime.
_ Xử lý bàn phím và hiển thò để người sử dụng giao tiếp với Hệ Thống.
Trên đây là giải pháp kỹ thuật mà người viết chọn để thiết kế Hệ Thống.
V- NGUYÊN LÝ CHUNG CỦA HỆ THỐNG BÁO GIỜ TỰ ĐỘNG:
Bộ vi xử lý (P) Z80 là một P 8 bit, có khả năng truy xuất 64KB bộ nhớ, có
nhiều kiểu ngắt. Tần số xung clock tối đa 2.5MHz (họ Z80 CPU). Tập lệnh gồm 158
lệnh.
Trong quá trình hoạt động của Hệ Thống, cứ mỗi giây tín hiệu đònh thời tác động
vào ngắt
NMI
để gọi chương trình tạo thời gian thực và mỗi giây thời gian thực được
hiển thò trên đèn led 7 đoạn.
Chương trình phần mềm thường xuyên thực hiện quá trình so sánh thời gian thực
với từng Restime, Hottime, Skiptime và thứ trong tuần để ra quyết đònh báo hiệu.
Khi có tín hiệu gọi ngắt
INT
, tùy vào đòa chỉ ngắt mode 0, các chức năng như:
Xem_Xóa_Đặt Hottime, Xem_Xóa_Đặt Skiptime và Settime sẽ được chương trình
tương ứng phục vụ. Khi đó, thông qua bàn phím và đèn hiển thò người sử dụng sẽ thực
hiện các chức năng đã chọn.
Nhìn chung:
Người viết thấy yêu cầu phần cứng ngoài bộ vi xử lí và bộ nhớ (ROM và RAM)
cần phải có mạch hiển thò, bàn phím, mạch kiểm soát ngắt mode 0, mạch điều khiển

báo hiệu, mạch tạo xung đồng hồ và đònh thời.
Vêà phần mềm, ngoài việc khởi động Hệ Thống cần phải thực hiện các nhiệm vụ
sau: tạo thời gian thực, quyết đònh việc báo hiệu và điều khiển báo hiệu. Phục vụ người
sử dụng điều chỉnh thời gian thực, thực hiện các chức năng về Hottime và Skiptime.
Điều khiển mạch hiển thò để hiển thò các thông tin cần thiết như thời gian thực, các
Hottime và Skiptime, tạo thông báo lỗi. Xử lí bàn phím để nhận lệnh từ người sử dụng.
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
Q trình hình thành giáo trình thiết kế và thi cơng
hệ thống chấm điểm và tạo khung reset hệ thống
trong tồn mạch
Luận văn tốt nghiệp
Hệ thống báo giờ tự động


I- GIỚI THIỆU CÁC DẠNG MẠCH ĐÃ CÓ TRONG NƯỚC.
Trước đây đã có một vài Hệ Thống báo Giờ Tự Động được thiết kế và thi công.
Tuy nhiên, do chúng được thiết kế bằng cách dùng “Eprom” nên đã vấp phải một vài

hạn chế về tính năng trong sử dụng cũng như việc tính toán phức tạp trong kết nối phần
cứng. Sau đây, người viết sẽ giới thiệu hai dạng mạch dùng “Eprom” điển hình.
1.1_ Đề tài : “Thiết Kế Và Thi Công Máy Báo Tiết Cho Trường ĐHSPKT”
Gvhd: Trần Minh Chánh.
Svth : Nguyễn Đình Mạnh Chiến
Trần Thò Bạch Ngọc
Sơ đồ khối chi tiết mạch:










Trình bày sơ đồ khối:
_ Khối dao động: tạo tần số chuẩn 1Hz làm tần số cơ sở để mạch hoạt động và tạo
xung điều khiển mạch báo giây.
_ Khối chia 30: tạo tần số 1/30 Hz tức ½ giây là tần số để mạch đếm thay đổi đòa
chỉ bộ nhớ.
_ Khối đếm: Là mạch đếm lên làm tăng dần đòa chỉ bộ nhớ sau mỗi xung ½
giây. Có thể đặt lại trạng thái ban đầu (reset) bằng tay hoặc từ ngõ ra của bộ
nhớ.
_ Khối nhớ và đệm: ghi toàn bộ chương trình báo tiết học trong 24 giờ.
 Tạo xung cho mạch chỉ thò (1 phút) .
 Tạo xung reset cho mạch chỉ thò sau 60 phút, sau 24 giờ.
CÔNG SUẤT
VÀ TẢI

DAO ĐỘNG
1Hz
CHIA 30
OR

NGUỒN
12V.5V
DAO ĐỘNG
CHỈNH
ĐẾM NHỚ VÀ ĐỆM
ĐIỀU KHIỂN
BÁO
CHỈ THỊ
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
Luận văn tốt nghiệp
Hệ thống báo giờ tự động

 Tạo xung reset toàn mạch sau 24 giờ (bằng cách reset mạch đếm về
trạng thái ban đầu mà tại đòa chỉ đó chứa đoạn chương trình reset toàn
mạch).
_ Khối điều khiển báo hiệu:
 Tạo thời gian dài (7’) cho đầu tiết học.
 Tạo thời gian ngắn (3’) cho cuối tiết học.
 Tắt mở báo bằng tay theo yêu cầu sử dụng (ALARM ON/OFF).
_ Khối công suất: gồm transistor công suất, rơle đóng cắt tải AC, DC (110V,
220V).
_ Khối dao động điều chỉnh:
Tạo tần số dao động cao hơn tần số dao động cơ bản để điều chỉnh lại đồng hồ
báo giờ.
 Chỉnh với tốc độ nhanh.
 Chỉnh với tốc độ chậm.
_ Khối nguồn: Gồm có mạch ổn áp, mạch bảo vệ nhằm cực tính nguồn accu từ
bên ngoài
Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống như sau:
Dữ liệu từ 0 đến 23 giờ và tín hiệu điều khiển báo chuông được nạp trong một IC
ROM 2732. Dữ liệu này không xuất trực tiếp ra led 7 đoạn để hiển thò mà chúng có
nhiệm vụ tạo ra xung clock cho mạch đếm BCD và xung reset cho mạch đếm sau 60
phút và sau 24 giờ.
Nguyên tắc tạo ra xung clock cho mạch đếm BCD như sau :
Cứ mỗi phút ở ngõ ra của IC ROM sẽ xuất hai 2 byte, ở bit D0 của byte thứ nhất có
giá trò là 0 và byte thứ 2 có giá trò là 1, IC ROM cứ tuần hoàn xuất ra dữ liệu như thế
nên ở bit D0 ngõ ra sẽ tạo thành một chuỗi xung liên tục có tần số là 1/60 Hz hay 1
phút (dạng chuỗi xung có được mô tả ở hình phía dưới) kích cho mạch đếm BCD để
mạch đếm này cứ đếm tăng lên, sau đó số đếm BCD này sẽ được giải mã từ BCD ra
led 7 đoạn để hiển thò.
Đòa chỉ : 0h 1h 2h 3h 4h

D0 0 1 0 1 0

Dạng sóng


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
Luận văn tốt nghiệp
Hệ thống báo giờ tự động


1/60 Hz
Do mạch đếm là mạch đếm BCD nên ở phút 60 phải có xung reset mạch đếm phút
về 00 và tăng giờ lên 1, tương tự khi giờ bằng 24 phải reset giờ về 00.
Nguyên tắc reset mạch đếm phút và giờ như sau:
Bit D1 dùng để reset mạch đếm phút. Giả sử mạch đếm phút được reset ở mức 0 thì
tất cả các byte ở phút 60 phải đặt bit D1 = 0 còn các byte khác phải đặt bit D1 = 1.

Tương tự như reset mạch đếm phút, bit D2 dùng để reset mạch đếm giờ. Byte
tương ứng với 24 giờ phải đặt bit D2 = 0 (giả sử mạch đếm giờ có reset tác động mức 0)
còn các byte còn lại phải đặt bit D2 = 1.
VD : Mạch reset phút tác động mức 0 thì phải ghi chương trình như sau:
Đòa chỉ : 118D 119D 102D 121D

Giờ ứng : 0:59 0:59:30 1:00:00 1:00:30

D1 : 1 1 0 1






D0 ck CO ck CO ck CO ck

Reset 60 phút Reset 24 giờ
D1 D2

SƠ ĐỒ MẠCH ĐẾM BCD CHO PHÚT, GIỜ
Nguyên tắc xuất tín hiệu điều khiển chuông:
Sử dụng bit D4 để phát tín hiệu điều khiển chuông cho đầu tiết học và bit D5 để
phát tín hiệu điều khiển chuông ở cuối tiết học, phải dùng 2 bit để điều khiển chuông
là do phải sử dụng 2 mạch dao động đơn ổn, một mạch đònh thời gian dài cho đầu tiết
và một mạch đònh thời gian ngắn cho cuối tiết.
IC1

IC2

Phút

Chục
phút
IC3

Giờ

IC4

Chục
giờ
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
Luận văn tốt nghiệp
Hệ thống báo giờ tự động

1.2 _ Đề tài : “Thiết Kế Và Thi Công Mạch Đồng Hồ Báo Giờ”
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Phương Quang
Sinh viên thực hiện : Võ Đức Trí
: Đoàn Nam Sơn
Lớp : 95KĐĐ3/7
Sơ đồ khối chi tiết mạch.

Nhiệm vụ các khối:
KHỐI ĐIỀU KHIỂN
BÁO
BỘ GIẢI MÃ ĐỊA CHỈ
KHỐI HIỂN THỊ
KHỐI GIẢI ĐA
HP, CHỌN KÊNH
KHỐI DAO ĐỘNG
ĐIỀU CHỈNH
KHỐI CHỐT
KHỐI DAO ĐỘNG
VÀ CHIA TẦN SỐ
KHỐI NGUỒN
BỘ NHỚ
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
Luận văn tốt nghiệp
Hệ thống báo giờ tự động

_ Khối tạo xung: khối này có chức năng tạo dao động và chia tần số để được xung
1 Hz. Xung này được đưa đến bộ đếm và giải mã đòa chỉ bộ nhớ.
_ Khối giải mã đòa chỉ bộ nhớ: khối này là bộ đếm lên nhận xung clock với
tần số 1/60 Hz (1 phút), 11 ngõ ra của bộ đếm được đưa đến 11 đường đòa chỉ từ
A2 đến A12 của IC nhớ 2764.
_ Bộ nhớ: Là nơi lưu trữ dữ liệu đã nạp từ trước. Mạch giải mã đòa chỉ bộ nhớ sẽ
làm cho đòa chỉ bộ nhớ thay đổi, khi đó dữ liệu sẽ được xuất ra mạch bên ngoài qua
mạch đệm dữ liệu.
Bộ chốt dữ liệu: có nhiệm vụ chốt dữ liệu và giao tiếp với bộ nhớ để hiển thò dữ
liệu ra led 7 đoạn.
_ Khối giải mã và chọn kênh: nhận xung từ bộ dao động sau đó giải mã ở ngõ ra
để chọn bộ đệm.
_ Khối hiển thò: cho phép người sử dụng xem được giờ, phút thông qua led 7 đoạn.
_ Khối điều khiển báo: đây là khối thực hiện nhiệm vụ chính, nó có nhiệm vụ phát
ra tín hiệu điều khiển chuông.
_ Khối dao động điều chỉnh: tạo tần số dao động cao hơn tần số dao động cơ bản
để cho phép người sử dụng chỉnh lại giờ, phút của đồng hồ.
_ Khối nguồn: khối này đảm bảo cho toàn mạch hoạt động liên tục, gồm có mạch
ổn áp và accu dự phòng.
Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống như sau:
Dữ liệu từ 0 đến 23 giờ và tín hiệu điều khiển báo chuông được lưu trong
Eprom. Dữ liệu này sẽ được xuất ra led 7 đoạn và mạch điều khiển báo chuông chỉ qua
bộ đệm mà không cần giải mã, mỗi phút sẽ có 4 byte dữ liệu gồm 2 byte cho giờ và 2
byte cho phút xuất lần lượt ra 2 led giờ và 2 led phút, chúng sẽ vẫn cứ xuất ra lần lượt
như thế (quét) với tần số khá cao để người quan sát không còn thấy được sự chớp tắt
của nó nữa. Dữ liệu xuất ra ở bộ đệm có 32 đường, trong đó 28 đường cung cấp cho
hiển thò giờ, phút, một đường cấp cho hiển thò AM/PM thông qua 1 FF-T, một đường
cấp cho mạch điều khiển chuông để báo giờ.

Dựa vào nguyên tắc hoạt động của hai dạng mạch nêu trên người viết nhận thấy
rằng mặc dù nguyên tắc hoạt động của chúng khác nhau nhưng chúng đều có chung
những khả năng sau:
_ Tạo ra thời gian thực gồm giờ và phút.
_ Điều chỉnh thời gian thực, cách điều chỉnh là điều chỉnh với tốc độ nhanh và
chậm nhưng không có khả năng điều chỉnh giờ, phút độc lập với nhau cũng như không
có khả năng điều chỉnh theo hướng giảm giờ, phút.
_ Tự động báo hiệu tại những thời điểm đã được qui đònh, những thời điểm này
là cố đònh và được đặt trước trong EPROM.
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
Luận văn tốt nghiệp
Hệ thống báo giờ tự động




1.3- Ưu nhược điểm của hệ thống bao giờ tự động dùng “EPROM” và vi xử lí

Z80.
Như vậy hệ thống báo giờ tự động mà người viết thiết kế có được những ưu, nhược
điểm so với 2 dạng mạch nêu trên như sau:
Ưu điểm:
_ Hiển thò được thêm thứ và giây.
_ Điều chỉnh thứ, giờ, phút độc lập với nhau. Có thể điều chỉnh thời gian theo
hướng tăng hoặc giảm.
_ Có thể đặt vào hệ thống 10 thời điểm báo hiệu đột xuất thông qua bàn phím
_ Có thể đặt vào hệ thống 10 thời điểm cấm báo hiệu thông qua bàn phím
_ Có thể xem lại và xóa đi các thời điểm báo hiệu đột xuất và các thời điểm cấm
báo hiệu do người sử dụng đặt vào hệ thống.
_ Không báo hiệu vào ngày thứ bảy và chủ nhật (giải quyết bằng phần mềm).
_ Tín hiệu báo chuông được điều khiển bằng phần mềm nên rất đa dạng nhằm
mục đích thể hiện ý nghóa của loại thời điểm báo hiệu.
_ Có chương trình báo lỗi nhằm tăng thêm tính sống động của hệ thống.
Nhược điểm:
_ Hệ thống sử dụng nhiều IC hơn, nhưng cách kết nối các bộ phận như bộ nhớ, bàn
phím, hiển thò lại đơn giản hơn.
_ Cách viết phần mềm cho hệ thống khó hơn
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
Luận văn tốt nghiệp
Hệ thống báo giờ tự động


II_ THIẾT KẾ PHẦN CỨNG.
2.1_ Tổng quát phần cứng Hệ Thống.
Phần cứng Hệ Thống được xây dựng với yêu cầu đơn giản nhưng hiệu quả,
phục vụ tốt cho các hoạt động của Hệ Thống. Sơ đồ khối tổng quát của Hệ
Thống được mô tả ở hình 1.
 Trình bày sơ đồ khối
Thành phần cốt lõi của Hệ Thống là bộ vi xử lí (P) Z80, các vi mạch nhớ
ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory). Các bộ phận bổ
trợ như mạch tạo xung đồng hồ và đònh thời (Clock generator và Timer), mạch
bàn phím (Keyboard), mạch hiển thò (Display), mạch kiểm soát ngắt
INT

(Interrupt controller) và mạch điều khiển báo hiệu (Bell Driver).
Hệ Thống sẽ gồm có 1 vi mạch ROM và 1 vi mạch RAM. Vi mạch ROM sẽ
lưu trữ phần mềm Hệ Thống và các thời điểm báo hiệu Restime. Vi mạch RAM
dùng để làm vùng nhớ làm việc của Hệ Thống và là vùng đệm để lưu trữ các
Hottime và Skiptime.
Mạch tạo xung đồng hồ và đònh thời sẽ phát ra xung nhòp cho hoạt động của
Hệ Thống và tín hiệu đònh thời tần số 1Hz tác động vào ngắt
NMI
của P phục
vụ việc tạo thời gian thực.
Bàn phím gồm 5 phím chức năng (Xây dựng theo nguyên tắc ánh xạ bộ nhớ)

cho phép người sử dụng điều chỉnh thời gian thực cũng như đặt các Hottime và
Skiptime.
Mạch hiển thò gồm 7 led 7 đoạn sẽ thông báo thời gian (Thứ, giờ, phút và
giây) và cho phép người sử dụng theo dõi được các thao tác trên bàn phím.
Mạch kiểm soát ngắt giúp người sử dụng lựa chọn các chế độ hoạt động
Settime, Hottime và Skiptime tương ứng với các ngắt INT mode 0.
Mạch điều khiển báo hiệu phát ra tín hiệu theo sự điều khiển của phần mềm.
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
Luận văn tốt nghiệp
Hệ thống báo giờ tự động

ADDRESS BUS

CONTROL BUS
DATA BUS

1Hz


277khZ



Hình 1: SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT HỆ THỐNG




VXL

Z80

POWER
SUPPLY

TIMER



CLOCK

EPROM
8KB

RAM
2KB

BELL
DRIVER
INTERR
UPT
CONTR
OLLER


KEYBO
ARD

DISPLAY
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