Tài liệu Thiết kế và thi côn hệ thống báo giờ tự động ứng dụng CPU Z80, chương 1 pdf

Chương 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
I- MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
:
Việc báo hiệu thời gian trong trường học, trong phân xưởng
sản xuất hay ở các xí nghiệp … tuy rất đơn giản nhưng đòi hỏi
phải có người quản lý theo dõi thường xuyên và báo hiệu chính
xác.
Để đề phòng cháy nổ cho các cơ quan, kho tàng … cần phải
được trang bò các thiết bò phát hiện hỏa hoạn. Việc phát hiện
sớm các vụ hỏa hoạn sẽ hạn chế được những thiệt hại về tính
mạng con người cũng như của cải vật chất.
Mục tiêu của đề tài là thiết kế một Hệ Thống có những khả
năng sau:
_ Tạo ra thời gian thực.
_ Tự động báo hiệu tại những thời điểm đã được qui đònh
(Gồm những thời điểm được đặt trước trong ROM và những thời
điểm do người sử dụng tự đặt vào Hệ Thống qua bàn phím).
_ Việc báo hiệu có thể được thực hiện bằng nhiều cách
khác nhau.
_ Thăm dò các thiết bò phát hiện hỏa hoạn (Sensors) và
phát tín hiệu báo động khẩn cấp khi có hỏa hoạn xảy ra.
Trong khuôn khổ của luận văn tốt nghiệp, người viết chỉ thiết
kế Hệ Thống thực hiện việc tạo thời gian thực và tự động báo
hiệu tại những thời điểm đã được qui đònh. Hệ Thống có tên gọi
“
Hệ Thống Báo Giờ Tự Động” được thiết kế nhằm mục đích
thay thế người quản lý tự động báo hiệu tại các thời điểm trong
ngày một cách chính xác.
II- KHẢ NĂNG CỦA HỆ THỐNG BÁO GIỜ TỰ ĐỘNG:
Với tên gọi “Hệ Thống Báo Giờ Tự Động” Hệ Thống có
những khả năng sau:

_ Cho phép theo dõi thời gian thực (Gồm thứ, giờ, phút và
giây) và điều chỉnh thời gian thực.
_ Tự động báo hiệu tại những thời điểm cố đònh hằng ngày
(Những thời điểm này được đặt sẵn theo yêu cầu nơi sử dụng).
Không báo hiệu vào ngày thứ 7 và Chủ nhật.
_ Cho phép người sử dụng đặt vài thời điểm báo hiệu đột
xuất trong ngày.
_ Người sử dụng có thể cấm báo hiệu tại những thời điểm
nào đó trong ngày.
_ Cho phép xem lại hay xóa mất bất kì thời điểm nào do
người sử dụng tự đặt vào Hệ Thống.
_ Tiếng chuông báo hiệu đa dạng: số hồi chuông, độ dài hồi
chuông được thay đổi nhằm thể hiện mục đích mỗi thời điểm
báo hiệu.
_ Hệ Thống vẫn làm việc khi mất điện lưới (nhưng sẽ không
báo hiệu).
_ Hệ Thống có đèn chỉ thò yêu cầu đặt lại thời gian thực khi
việc tạo thời gian thực bò gián đoạn.
_ Hệ Thống có khả năng phát hiện ra lỗi và sẽ gởi thông báo
lỗi đến người sử dụng qua led hiển thò.
III- MỘT SỐ QUI ƯỚC :
Để ngắn gọn trong trình bày, người viết xin qui ước các thuật
ngữ sau đây:
_ Điều chỉnh thời gian thực: là thay đổi thời điểm hiện tại,
gọi là
SETTIME
_ Thời điểm báo hiệu thường trực: là những thời điểm báo
hiệu cố đònh hàng ngày, chẳng hạn như giờ học trong trường
học, gọi là
RESTIME.

_
Thời điểm báo hiệu tức thời: là những thời điểm do ngươi
sử dụng tự đặt vào Hệ Thống để báo hiệu đột xuất, gọi là
HOTTIME.
_ Thời điểm cấm báo hiệu: là những thời điểm do sử dụng
tự đặt vào để cấm báo hiệu tại bất kì một thời điểm nào trong
ngày, gọi là
SKIPTIME.
IV-PHƯƠNG HƯỚNG GIẢI QUYẾT
:
Để Hệ Thống có những tính năng mạnh mẽ, dễ dàng trong sử
dụng, người viết dùng kỹ thuật vi xử lý để thiết kế Hệ Thống.
Hoạt động của Hệ Thống là sự kết hợp chặt chẽ giữa phần cứng
và phần mềm.
4.1-Giải pháp phần cứng:
Hệ Thống được thiết kế dựa trên bộ vi xử lí (P Micro
processor) Z80 của hãng Zilog. Hệ Thống có:
_ Bộ nhớ ROM và RAM phục vụ cho hoạt động của Hệ
Thống.
_ Tín hiệu đònh thời để phục vụ việc tạo thời gian thực bằng
phần mềm.
_ Bàn phím để người sử dụng giao tiếp với Hệ Thống.
_ Mạch kiểm soát các vectơ ngắt
INT mode 0 dùng cho việc
phục vụ các chức năng: Settime, Hottime và Skiptime.
_ 7 led 7 đoạn để hiển thò thời gian (Thứ, giờ, phút và giây).
_ Mạch điều khiển chuông điện để báo hiệu.
_ Mạch nguồn cấp điện có accu dự phòng khi mất điện lưới.
4.2. Giải pháp phần mềm:
Phần mềm Hệ Thống được thiết kế dựa trên cấu tạo phần

cứng Hệ Thống được tổ chức như sau:
_ Một IC ROM chứa phần mềm Hệ Thống và bảng Restime.
_ Một IC RAM được dùng làm vùng đệm, Stack, bảng
Hottime, bảng Skiptime.
_ Chương trình ra quyết đònh báo hiệu và điều khiển báo
hiệu.
_ 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.