Tài liệu Thiết kế mạch quang báo kết hợp KIT VXL và máy tính, chương 6 pptx

Chương 6: KIT Z80
III.6.Lý thuyết thiết kế.
III.6.1.Nhiệm vụ thiết kế.
Trên cơ sở phần cứng KIT Z80 đã được thiết kế, qua thực
tế chúng em nhận thấy rằng thao tác gõ chữ tiếng việt có dấu
rất khó khăn cho người sử dụng và nội dung văn bản khó kiểm
tra.Vì vậy chúng em phát triển đề tài này có giao tiếp với máy
tính nhằm mục đích dễ dàng hơn cho người sử dụng. Ở đề tài
này chúng em giữ nguyên cấu trúc cũ và thiết kế thêm phần
giao tiếp giữa KIT vi xử lý với máy tính.
III.6.2.Cấu hình KIT Z80.
- CPU: sử dụng Z80
- Bộ nhớ:
+ ROM: Dung lượng 16 Kbyte, chia làm hai phần
mỗi phần sử dụng 1 ROM 2764 dung lượng 8k. Việc chia làm
hai phần có tác dụng làm đơn giản trong quá trình thi công và
quản lý bộ nhớ, ROM thứ nhất sẽ chứa chương trình điều khiển
hệ thống và ROM thứ hai chứa chương trình mở rộng.
+ RAM: dung lượng 8 kbyte, như vậy ta sẽ sử dụng
RAM 6264
- Bàn phím: có 41 phím, bao gồm 3 phím chức năng, 1
phím Reset, 23 phím chữ, còn lại là phím số và phím dấu.
- Màn hình hiển thò: ta sử dụng 16 LED Ma Trận (LED 1
màu).
- Giao tiếp vào ra: nhóm sử dụng hai 8255A.
- 8255A(I) :
- Port A & port C : dùng cho giao tiếp bàn
phím.
- Port B : dùng giao tiếp giữa KIT & cổng
máy in.
- 8255A (II) :

- Port A & port B : giao tiếp với màn hình
qug báo.
- Port C : dùng cho giao tiếp giữa KIT &
cổng máy in.
III.7.Sử dụng CPU Z80.
III.7.1.Chế độ hoạt động của CPU.
c> Chọn chế độ hoạt động.
Đối với KIT Z80 này là hệ thống vi xử lý tương đối nhỏ để
phục vụ cho việc học và thực tập nên ta chọn chế độ làm việc ở
chế độ tối thiểu, không sử dụng ngắt.
Do đó các chân chức năng : INT, BUSRQ, NMI, WAIT
đều được nối với điện trở 4.7K lên nguồn 5v để cho chúng lúc
nào cũng ở mức [1].
III.7.2. Mạch dao động.
Chân mang ký hiện  (chân 6) của CPU được nối với mạch
dao động tạo xung, có chu kỳ nhất đònh được xem làm chuẩn để
CPU hoạt động. Mạch dao động này gọi là mạch dao động
CLOCK, và xung dao động có cách tính chuẩn hoá phát ra từ
mạch này được gọi là xung CLOCK.
c> Sơ đồ nguyên lý và hoạt động.
Hệ thống này tạo ra tín hiệu CLOCK có tần số 2MHz.
Mạch dao động thạch anh có tính ổn đònh cao. Thạch anh dao
động với tần số 4MHz khi tín hiệu dao động thạch anh đi qua hai
cổng đảo TRIGGER SCHMIT sẽ tạo ra tín hiệu xung vuông. Và
được đưa vào flip flop D để chia đôi tần số, tạo ra tín hiệu có tần
số 2Mhz và tín hiệu này dùng làm tín hiệu xung CLOCK cho hệ
thống.
Hình 3.5: Sơ đồ mạch tạo xung CLOCK
III.7.3.Mạch RESET.
Đây chỉ là một phần nhỏ trong hệ thống có chức năng tạo

một xung tác động vào chân Reset của CPU và 8255A. Chân
reset của CPU chòu tác động tương đối ứng với trạng thái thấp
còn chân Reset của 8255A chòu tác động ở mức cao. Có nghóa là
khi ta đưa tín hiệu [0] vào chân mang tên RESET sẽ làm cho
CPU quay trở lại trạng thái ban đầu tác động này được gọi là
RESET CPU. Do chương trình quản lý, điều khiển hệ thống luôn
là chương trình được thi hành đầu tiên tại điạ chỉ 0000
H
, chính
thao tác Reset sẽ xóa thanh ghi cờ, đặt lại PC = 0000
H
và xóa
thanh ghi Control Word của 8255A.
Như vậy chân Reset thường ở trạng thái cao. Chỉ khi nào
cần Reset CPU chúng mới tạm thời được đưa xuống trạng thái
thấp.
b> Mạch Reset cho hệ thống.
Sơ đồ nguyên lý Reset cho hệ thống như sau :
Hình 3.6: Mạch Reset hệ thống
Như vậy ở mạch Reset hệ thống chúng ta sử dụng thêm
một tụ điện nhằm kéo dài thời gian ở mức thấp của chân Reset
CPU. Khoảng thời gian này phụ thuộc vào giá trò tụ C và điện
trở R dựa trên phương trình nạp tụ.
Tuy nhiên cũng còn một vấn đề mà ta cần giải quyết là
khi chúng ta sử dụng công tắc đóng mở nguồn điện nhiều lần
liên tục để Reset CPU, việc làm cho tụ điện xả điện nhanh là
điều cần thiết. Ở đây ta sử dụng thêm diod gắn vào mạch
Reset. Khi đóng hay mở công tắc nguồn điện ta sẽ có dòng điện
chạy trong mạch theo hai chiều khác nhau, vì giá trò điện trở
theo hai chiều dẫn điện này lớn nhỏ khác nhau nên chúng có

thể suy ra thời gian tích điện lên tụ kéo dài và thời gian tụ điện
xã điện ngắn.
Nói tóm lại mạch Reset này hoạt động như sau:
Khi ta đóng công tắc nguồn điện nạp vào tụ C nên trong
một khoảng thời gian nào đó chân mang tín hiệu Reset sẽ mang
giá trò điện áp thấp tương ứng với trạng thái hoạt động [0]. Sau
đó mới đạt lên điện áp 5v, khi ta mở công tắc thì toàn bộ dòng
điện được nối tắt xuống masse làm cho chân Reset CPU có mức
điện áp thấp, CPU được tác động.
Thời gian Reset máy được nhà sản xuất CPU khuyên
không nhỏ hơn một chu kỳ xung Clock của hệ thống (0.5
s
trong thiết kế). đây ta chọn R = 10k
, C = 1F.
III.8.Kết nối bộ nhớ.
III.8.1.Kết nối Microprocessor với bộ nhớ.
a> Kết nối tổng quát Microprocessor - bộ nhớ.
Bộ nhớ có một vai trò rất quan trọng trong máy tính dùng
để lưu trữ dữ liệu, là nơi để Microprocessor xử lý dữ liệu.
Hình 3.7: Sơ đồ kết nối tổng quát Microprocessor và bộ nhớ
Bộ nhớ của máy vi tính bao gồm các bộ nhớ ROM và
RAM, chúng kết nối với nhau thông qua các Bus: Bus đòa chỉ
(Address Bus), Bus dữ liệu (Dữ liệu Bus) và Bus điều khiển
(Control Bus).
Hoạt động của Microprocessor ghi dữ liệu vào bộ nhớ và đọc
dữ liệu ra từ bộ nhớ:
* Hoạt động ghi dữ liệu:
 Microprocessor tạo đòa chỉ của ô nhớ cần lưu trữ dữ liệu,
đặt đòa chỉ này lên Bus đòa chỉ.
 Microprocessor đặt dữ liệu cần lưu trữ lên Bus dữ liệu.

 Microprocessor tác động đến tín hiệu điều khiển ghi ở
Bus điều khiển.
 IC nhớ giải mã đòa chỉ này để xác đònh ô nhớ nào sẽ lưu
trữ dữ liệu này.
 Dữ liệu trên Bus sẽ được truyền vào ô nhớ đã được lựa
chọn.
* Hoạt động đọc dữ liệu:
 Microprocessor sẽ tạo ra đòa chỉ của ô nhớ cần đọc dữ
liệu, đặt đòa chỉ này lên Bus đòa chỉ.
 Microprocessor tác động đến tín hiệu điều khiển đọc ở
Bus điều khiển.
 IC nhớ sẽ giải mã đòa chỉ này để xác đònh ô nhớ nào
được lựa chọn cho việc đọc dữ liệu.
 IC nhớ đặt dữ liệu từ ô nhớ đã được lựa chọn lên Bus dữ
liệu để truyền vào Microprocessor.
b>Kết nối chi tiết:
Sơ đồ kết nối chi tiết Microprocessor với bộ nhớ được thể hiện ở
hình 3.8.
* Để kết nối Microprocessor với bộ nhớ một cách chi tiết phải
đặt ra một cầu cụ thể:
 Dùng Microprocessor Z80 có dung lượng bộ nhớ là
64Kbyte.
 Thiết kế 16 Kbyte bộ nhớ EPROM: dùng 2 IC 2764 có
dung lượng 8 Kbyte/1IC.
 Thiết kế 8 Kbyte bộ nhớ SRAM : dùng 1 IC 6264 có
dung lượng 8Kbyte/1IC.
 Trong vùng nhớ 64 Kbyte chỉ sử dụng 24 Kbyte từ kilo
byte thứ 1 đến kilo byte thứ 24, Kbyte thứ 35 đến kilo
byte thứ 64 không sử dụng.

 Đòa chỉ của vùng nhớ 64 Kbyte là 0000
H
- FFFF
H
, vì chỉ
sử dụng 24 Kbyte đầu tiên nên vùng nhớ 24 Kbyte này có
đòa chỉ: 0000
H
- 5FFF
H
.
 Trong vùng nhớ 24 Kbyte: 8 Kbyte đầu tiên (từ kilo byte
thứ 1 đến kilo byte thứ 8) được dành cho bộ nhớ EPROM
1 có đòa chỉ từ 0000
H
– 1FFF
H
, 8 Kbyte kế tiếp của bộ
nhớ RAM đòa chỉ từ 2000
H
– 3FFF
H
và 8 Kbyte còn lại
dành cho EPROM 2 có đòa chỉ từ 4000
H
– 5FFF
H
.
*Nguyên tắc giải mã đòa chỉ:
Vi xử lý Z80 có thể truy xuất đến 64 Kb bộ nhớ. Tuy

nhiên để phù hợp với yêu cầu thiết kế được đơn giản nhóm chỉ
sử dụng cấu hình 24 Kb bộ nhớ.
Các cổng vào ra dùng 8255A cũng được xem như là vùng
nhớ. Khi ở chế độ giao tiếp vào ra cũng tương tự như ROM,
RAM. Như vậy trên bản đồ nhớ được phân hoạch thành 5 vùng
khác nhau.
IC
A
1
A
1
4
A
1

A
12
A
1
A
10
A
9
A
8
A
7
A
6
A

5
A
4
A
3
A
2
A
1
A
0
HE
X
5
3
1
RO
M1
0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000
H
0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1FF
F
H
RA
M
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2000
H
0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3FF

F
H
RO
M2
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4000
H
0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5FF
F
H

8255
0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6000
H
( I ) 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 6003
H

8255
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8000
H
( II
)
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 8003
H