Tài liệu Thiết kế và thi côn hệ thống báo giờ tự động ứng dụng CPU Z80, chương 2 pdf

Chương 2: 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.
CÔNG SUẤT
VÀ TẢI
DAO ĐỘNG
1Hz
CHIA 30
OR
NGUỒ
N
12V.5V
DAO ĐỘNG
CHỈNH
ĐẾM NHỚ VÀ ĐỆM
ĐIỀU KHIỂN

BÁO
CHỈ THỊ
_ 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.
 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
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
IC1
IC2
Phút
Chục
phút
IC3
Giờ
IC4
Chục
giờ
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.
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.
KHỐI ĐIỀU KHIỂN
BÁO
BỘ GIẢI MÃ ĐỊA CHỈ
KHỐI HIỂN THỊ
KHỐI GIẢI ĐA
HP, CHỌN KÊNH
KHỐI CHỐT
KHỐI DAO ĐỘNG
VÀ CHIA TẦN SỐ
BỘ NHỚ
Nhiệm vụ các khối:
_ 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.
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