Quá trình hình thành giáo trình thiết kế mạch đếm điện tử dùng vi điều khiển mạch báo p4

Chia sẻ: bichtram864

Nhóm B Port C (thấp) 1 = nhập 0 = xuất Port B 1 = nhập 0 = xuất Chọn chế độ 0 = chế độ 0 1 = chế độ 1 Nhóm A Port C (cao) 1 = nhập 0 = xuất Port A 1 = nhập 0 = xuất Chọn chế độ 00 = chế độ 0 01 = chế độ 1 1x = chế độ 2 Cờ lập chế độ 1 = tích cựïc Vì dòng ra các port của 8255 rất nhỏ (lớn nhất là port A khoảng 5mA) nên cần có IC đệm dòng để nâng dòng lên đủ kéo cho led sáng

Bạn đang xem 7 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: Quá trình hình thành giáo trình thiết kế mạch đếm điện tử dùng vi điều khiển mạch báo p4

Luaän vaên toát nghieäp Trang 28



Caáu truùc töø ñieàu khieån:



D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0


Nhoùm B
Port C (thaáp)
1 = nhaäp
0 = xuaát
Port B
1 = nhaäp
0 = xuaát
Choïn cheá ñoä
0 = cheá ñoä 0
1 = cheá ñoä 1
Nhoùm A
Port C (cao)
1 = nhaäp
0 = xuaát
Port A
1 = nhaäp
0 = xuaát
Choïn cheá ñoä
00 = cheá ñoä 0
01 = cheá ñoä 1
1x = cheá ñoä 2

Côø laäp cheá ñoä
1 = tích cöïïc


Vì doøng ra caùc port cuûa 8255 raát nhoû (lôùn nhaát laø port A khoaûng 5mA) neân caàn coù IC
ñeäm doøng ñeå naâng doøng leân ñuû keùo cho led saùng. Chuùng em choïn IC ñeäm 74245, sau
ñaây laø sô ñoà chaân, baûng traïng thaùi cuûa 74245:
Sô ñoà chaân vaø sô ñoà logic cuûa 74245 nhö sau:




GVHD Nguyeãn Vieät Huøng
Luaän vaên toát nghieäp Trang 29
18



1 20
DIR Vcc
19
2 Enable Direction Operation
A1 G\
G\ Control
3
A2 B1 DIR
A3 B2
4 17 L L Döõ lieäu töø B ñöa ra
74245
A4 B3 bus A
5 16
L H Döõ lieäu töø A ñöa ra
A5 B4
6 15
busA
A6 B5
7 14 H X Ngaên
A7 B6
8 13
A B7
9 12
Baûng söï thaät
B8
10 11


Sô ñoà chaân

Tuy nhieân doøng ra lôùn neân phaûi duøng theâm ñieän trôû haïn doøng töø moãi ngoõ ra (B1 _ B8)
cuûa 74245
4. Baøn phím:
Vì ñaây laø maïch ñeám saûn phaåm, ñeám soá saûn phaåm trong moät thuøng, vaø soá saûn
phaåm trong moät loâ, moãi loaïi nhö vaäy coù theå nhaäp vaøo soá ñeám trong phaïm vi töø 0 ñeán
toái ña 9999, do ñoù chuùng em söû duïng 10 phím soá töø 0 ñeán 9. Vaø moãi laàn nhaäp soá vaøo ñeå
nhaän bieát laø nhaäp maáy soá hoaëc ñaõ nhaäp xong vaø muoán bieát cho pheùp ñeám chöa hoaëc
huûy boû soá vöøa nhaäp phaûi caàn söû duïng theâm caùc phím chöùc naêng, neân chuùng em duøng
theâm 6 phím chöùc naêng töø A ñeán F. Do ñoù baøn phím goàm 16 phím ñöôïc keát noái vaøo port
1 cuûa 8051:
Sô ñoà khoái keát noái nhö sau:



8051
PORT 1 BAØN PHÍM




GVHD Nguyeãn Vieät Huøng
Luaän vaên toát nghieäp Trang 1



Port0 Data

A0  A7 A0  A1


Address PortB.0
Thu Phaùt
Hieån
74373 ROM R AM 8255-2 8255-1
PortA thò
8
Rôle R ôle
PortB PortA
CS\ C S\ CS\ CS\
0 ÑH BC


5 A8  A12



1 74138 Y 0
Port2 A13  A15
Y1
Y2
Y3




BAØN PHÍM
Port1




SÔ ÑOÀ KHOÁI CHI TIEÁT CUÛA MAÏCH
ÑIN

GVHD Nguyeãn Vieät Huøng
Luaän vaên toát nghieäp Trang 1


PHAÀN II
THIEÁT KEÁ,THI COÂNGVAØ CHÖÔNG TRÌNH
CHÖÔNG I THIEÁT KEÁ, THI COÂNG PHAÀN CÖÙNG
Sau khi ñaõ phaân tích moät moâ hình heä thoáng vi xöû lyù baây giôø chuùng em baét ñaàu ñi
vaøo tính toaùn caùc giaù trò thöïc teá ñeå cho heä thoáng hoaït ñoäng ñöôïc. Vieäc tính toaùn löïa
choïn phaûi döïa treân lyù thuyeát vaø caùc linh kieän thoâng duïng treân thò tröôøng.
Maëc duø phaàn cöùng heä thoáng khoâng theå thay ñoåi ñöôïc nhöng phaàn meàm coù theå
thay ñoåi laøm cho heä thoáng coù khaû naêng hoaït ñoäng moät caùch linh hoaït vì vaäy thieát keá
phaàn cöùng phaûi caân ñoái sao cho phaàn meàm khoâng quaù phöùc taïp.
I. KEÁT NOÁI 8051 VÔÙI BOÄ NHÔÙ VAØ CAÙC IC NGOAÏI VI :
1. Keát noái boä nhôù chöông trình beân ngoaøi:
Boä xöû lyù chính laø IC 8051 vôùi taàn soá laøm vieäc laø 12 MHz. Chaân 18, 19 cuûa 8051
ñöôïc noái vôùi thaïch anh (cuõng coù theå thay theá thaïch anh baèng tín hieäu xung clock).
Boä nhôù ROM ñöôïc cho pheùp bôûi tín hieäu PSEN\. Hình sau moâ taû caùch noái boä nhôù
Eprom vôùi 8051:



Port 0 D7 - D 0

D
EA EPROM
74373
8051 A7- A0
Q
G
ALE

Port2 A15 -A8
0E\
PSEN
2. Keát noái boä nhôù döõ lieäu ngoaøi:
Boä nhôù Ram ñöôïc cho pheùp ghi/ ñoïc baèng caùc tín hieäu ñieàu khieån WR\ vaø RD\.
8051 coù 1 leänh duy nhaát truy xuaát döõ lieäu cuûa boä nhôù döõ lieäu ngoaøi laø MOVX duøng con
troû 16 bit (DPTR) hoaëc R0 vaø R1 xem nhö thanh ghi ñòa chæ.
Keát noái bus ñòa chæ vaø bus döõ lieäu giöõa RAM vaø 8051 cuõng gioáng nhö EPROM .
Ngoaøi ra, RD cuûa 8051 ñöôïc noái tôùi chaân cho pheùp xuaát (OE\ ) cuûa Ram vaø chaân WR
ñöôïc noái tôùi chaân ghi (WR\) cuûa Ram.




GVHD Nguyeãn Vieät Huøng
Luaän vaên toát nghieäp Trang 2


D7 - D0
Port 0

EA D RAM
8051 Q A7- A0
74373
G
ALE
A15 -A8
Port2 0E
WR
RD

3.Keát noái maïch giaûi maõ:
*Hình thaønh maïch giaûi maõ ñòa chæ döïa treân baûng ñoà boä nhôù sau:


IC A A A A A A A A A A A A A A A A hex
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
Rom 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000 H
8K 1FFFH
0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Ram 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2000 H
8K 3FFFH
0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
8255 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4000 H
1 4003 H
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1
8255 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6000 H
2 6003 H
0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1

Tuy nhieân taïi moät thôøi ñieåm chæ coù 1 IC nhôù ñöôïc truy xuaát neân duøng caùc ñöôøng
ñòa chæ A13, A14, A15 ñeå phaân bieät. Laáy A15, A13, A14 noái tôùi 3 ñaàu vaøo IC giaûi maõ
74138 (A,B,C). Caùc ngoõ ra Y0, Y1,Y2, Y3 laàn löôït ñöôïc noái tôùi CE cuûa Rom,Ram, CS
cuûa 8255. Khi Yi = 0 thì IC ñoù ñöôïc choïn:
A13, A14, A15 = 0 choïn Rom
A13 = 1, A14, A15 = 0 choïn Ram
A13 = 0, A14 = 1, A15 = 0 choïn 82551
A13 =1, A14 = 1, A15 = 0 choïn 82552
4. Keát noái maïch choát:
-Chaân ALE (chaân 30) cuûa 8051 keát noái vôùi chaân G cuûa 74373. Caùc ñöôøng cuûa
Port0 noái vôùi caùc ñöôøng töø Do ñeán D7 cuûa 74373. Caùc ñöôøng tín hieäu (Q0Q7 ) cuûa
74373 vaø caùc ñöôøng port 2 (P2.0 P2.7) ñöôïc noái tôùi caùc ñöôøng ñòa chæ cuûa ROM vaø
RAM (A0 A12 ) coøn caùc ñöôøng döõ lieäu töø port 0 ñöôïc noái tôùi caùc ñöôøng döõ lieäu cuûa
ROM vaø RAM, 8255 (D0 D 7 ).


GVHD Nguyeãn Vieät Huøng
Luaän vaên toát nghieäp Trang 3

-Trong moãi chu kyø maùy seõ coù 2 xung ALE. Khi ALE ôû möùc logic cao (G = 1) vaø
OC\ = (0) thì ngoõ ra Qo  Q7 töông öùng vôùi ngoõ vaøo D, moïi söï thay ñoåi ôû ngoõ vaøo ñeàu
aûnh höôûng ñeán ngoõ ra, luùc naøy Port 0 töông öùng laø ñöôøng ñòa chæ Ao  A7. Khi ALE
xuoáng möùc thaáp (G = 0), ngoõ ra Q seõ giöõ nguyeân traïng thaùi tröôùc ñoù baát chaáp ngoõ vaøo
D, luùc naøy caùc ñöôøng Port 0 töông öùng laø caùc ñöôøng döõ lieäu Do  D7.
*Tín hieäu PSEN\ cuûa 8051 (chaân 29) noái tôùi 0E cuûa Rom. Caùc ñöôøng (RD,WR)
noái ñeán RD, WR cuûa Rom vaø 8255. Do muoán xeáp choàng boä nhôù neân cho tín hieäu RD\,
PSEN cuûa 8051 qua coång AND (duøng 2 coång NAND 74132) ñöa tôùi OE\ cuûa Ram
*Hình thaønh coâng taéc löaï choïn Rom A, Rom B:
- Sô ñoà nguyeân lyù cuûa coâng taéc löïa choïn: (Sô ñoà nguyeân lyù maïch ñieàu khieån)
- Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa coâng taéc löïa choïn nhö sau:
Baát cöù khi naøo cho pheùp truy xuaát Rom (ngoõ vaøo 1 chaân coång OR xuoáng möùc
logic [0]) vaø ngoõ ra coâng taéc löïa choïn A hoaëc B xuoáng möùc logic [0] thì Rom A hay B
ñöôïc truy xuaát.
-Khi SW1 noái tôùi B, ngoõ ra cuûa coång NAND (U9A) = 1 ngoõ ra coång OR (U8A)
= 1, Rom A khoâng ñöôïc choïn. Ñoàng thôøi khi ñoù, ngoõ ra coång NAND (U9B) = 0, neáu
A13, A14, A15 = 0 thì ngoõ ra coång OR (U8B) = 0  Rom B ñöôïc choïn. Ngöôïc laïi, coâng
taéc chuyeån sang A thì Rom A ñöôïc truy xuaát.
II. THIEÁT KEÁ MAÏCH RESET:
Khi coâng taéc chuyeån töø A sang B vaø ngöôïc laïi ñeàu reset toaøn boä laïi heä thoáng ñeå cho
PC = 0000H. Bôûi vì khi ñang laøm vieäc taïi Rom A, PC khaùc 0000H, khi chuyeån sang
Rom B  PC baét ñaàu taïi ñòa chæ khaùc 0000H  laøm sai chöông trình. Vì vaäy maïch
reset trong ñoà aùn naøy bao goàm reset töø chuyeån coâng taéc choïn Rom, reset töø ngoaøi ñöa
tôùi (neáu nhö keát hôïp vôùi maïch khaùc), reset khi baét ñaàu moãi chöông trình ñeám saûn phaåm
vaø reset neáu nhö nguoàn cung caáp yeáu. Sô ñoà nguyeân lyù maïch reset trong sô ñoà nguyeân
lyù maïch ñieàu khieån.
1. Maïch reset töø vieäc choïn Rom: M aïch ñöôïc taïo bôûi coång nand, IC 74221, coång
OR7432 vaø 1 coång OR khi keát hôïp vôùi reset khaùc
sô ñoà chaân vaø baûng thaùi cuûa 74221 nhö sau:
Sô ñoà chaân SN 74221:

Baûng traïng thaùi


Vcc INPUT OUTPUT
1A
Reset clear A B Q Q
1B
Cset L X X L H
1Q\ X H X L H
Clr
2Q\
74221 X X L L H
1Q
clr H L 
2Q
2B
H H

Cset
2A
L H

Reset




GVHD Nguyeãn Vieät Huøng
Luaän vaên toát nghieäp Trang 4



Qua baûng traïng thaùi:
- Khi chaân clear ôû möùc logic cao, A ôû möùc logic thaáp vaø chaân B chuyeån traïng thaùi
töø möùc logic 0 leân 1 ôû ngoõ ra Q (ngöôïc laïi vôùi Q\)
- Khi chaân clear ôû möùc logic cao, B ôû möùc logic cao vaø chaân A chuyeån traïng thaùi
töø möùc logic 1 xuoáng 0 thì thì 74211 taïo ra moät xung döông ôû ngoõ ra Q
Quaù trình reset ñöôïc thöïc hieän nhö sau:
Khi SW chuyeån sang B, ngoõ ra cuûa coång NAND (U9A) töø 0 leân 1  chaân B
cuûa74211 (U10B) töø 0 leân 1, A = 0  coù moät xung ôû ngoõ ra Q  ngoõ ra coång OR leân 1
daãn ñeán RST = 1 heä thoáng bò reset: ñeøn reset (D4 saùng). Khi chuyeån coâng taéc sang A,
ngoõ ra coång nand (U9A) töø 1 xuoáng 0chaân A cuûa 74221 töø 1 xuoáng 0, B = 1  coù
xung ra ôû ngoõ ra Q 74211 (U10A)  maïch bò reset.
2. Reset baèng nuùt nhaán:
Khi nhaán nuùt, 1 chaân cuûa coång nand U2A ñöôïc noái mass ngoõ ra = 1, reset (RST)
= 1, heä thoáng bò reset (ñoàng thôøi khi ñoù chaân coøn laïi cuûa coång nand luoân ñöôïc giöõ ôû
möùc cao). Khi keát noái vôùi maïch ñieän khaùc, maïch ñieän khaùc coù theå reset maïch ñieän naøy
qua header 3 (JP8). Söï taùc ñoäng thoâng qua söï ngaét daãn cuûa Q3 C828. Khi Q3 daãn (coù taùc
ñoäng beân ngoaøi), ngoõ ra coång nand (U2A) = 1, ngoõ ra coång OR = 1, RST = 1, heä thoáng
bò reset.
3. Reset khi nguoàn cung caáp yeáu:
Caùc IC soá chæ hoaït ñoäng toát khi nguoàn cung caáp oån ñònh. Khi ñieän aùp nguoàn yeáu,
caùc IC hoaït ñoäng hoãn loaïn, neáu khoâng coù söï hieån thò veà nguoàn cung caáp seõ gaây ra
tröôøng hôïp maïch hoaït ñoäng sai maø khoâng bieát ñöôïc nguyeân nhaân. Treân maïch ñieän naøy,
ñieän yeáu thì led xanh (D 7) seõ saùng vaø luùc ñoù thì maïch seõ bò reset cho ñeán khi nguoàn
cung caáp oån ñònh, coøn khi nguoàn oån ñònh thì led ñoû (D8) seõ saùng. Quaù trình reset thöïc
hieän döïa treân söï ngaét daãn cuûa transistor keát hôïp vôùi coång Nand 74132. Nguyeân lyù hoaït
ñoäng maïch reset nhö sau:
- Khi ñieän yeáu (VH < 3,7 Volt), Zener (D5, D6) khoâng daãn  Q5 khoâng daãn, ngoõ
ra coång Not (coång nand 74132) = 0, Q6; khoâng daãn, Q7 daãn (led xanh saùng), Q8 daãn
moät chaân cuûa coång nand (U2A) bò noái mass, maïch bò reset.
- Khi nguoàn cung caáp ñaày ñuû, D5;D6 daãn, Q5 daãn, Q6; Q7 khoâng daãn, Q9 daãn led
ñoû saùng  maïch hoaït ñoäng bình thöôøng.
Tính toaùn caùc giaù trò ñieän trôû phaân cöïc cho transistor khi nguoàn cung caáp yeáu:

Vì maïch söû duïng caùc transistor laøm vieäc ôû traïng thaùi baõo hoøa neân ñieàu kieän ñeå cho
transistor hoaït ñoäng ôû traïng thaùi naøy laø: IB > ICSAT ;

VBESAT =0.8V ;
VCESAT =0.2V ;

Trong maïch Reset naøy coù duøng 74HC132 (coång NAND ) coù caùc thoâng soá nhö sau:
VIH(MIN) : Ñieän aùp ngoõ vaøo thaáp nhaát ôû möùc [ 1].
VIL(MAX) : Ñieän aùp ngoõ vaøo cao nhaát ôû möùc [0 ].



GVHD Nguyeãn Vieät Huøng
Luaän vaên toát nghieäp Trang 5

VOH(MIN) : Ñieän aùp ngoõ ra thaáp nhaát ôû möùc [ 1 ].
VOH(MIN) : Ñieän aùp ngoõ ra cao nhaát ôû möùc [ 0 ].
VIH(MIN) = 3.5 (V)
VIL(MAX) = 1 (V )
VOH(MIN) = 4.9 (V )
VOH(MAX) = 0.1 ( V )
Tính toaùn caùc giaù trò:
1. Transistor Q1 (C828 ):

LED CESAT

5  2  0.2
C
+ Choïn doøng qua LED laø 10mA  RC   280
10.10 3
5  2  0.2
+ Choïn RC = 220   I CSAT   0.013mA  13mA
220

 VBESAT 
 ICSAT  x VOH  RB  (4.9 0,8).40
+ Choïn  = 40 3
RB 13.10

 RB < 12,6k. Choïn RB = R5 = 10k

2. Transistor Q2 (A564 ):
VCC  VLED  VECSAT
 ICSAT 
RC
5  2  0.2
+ Choïn doøng qua led laø 10mA  RC   280
10.10 3
5  2  0 .2
 Choïn RC = 220   0.013 A  13mA  15mA
 I CSATtt  I LEDtt 
220

+ Choïn  = 40 , ñieàu kieän baûo hoøa:  IB > ICSAT
V CC  V EBSATt  V OL
   I SATtt
RB

 (V CC  V EBSATt  V OL ) 40 ( 5  0 ,8  0 ,1)
 RB   12 ,5 K 

I SATtt 13

Choïn RB = R7 = 10K

3.Transistor Q4: (C828 )
+ ChoÏn  = 40
VCC  VLED  VCESAT
 ICSAT 
+ Choïn doøng qua led laø 10mA
RC


GVHD Nguyeãn Vieät Huøng
Luaän vaên toát nghieäp Trang 6


5  2  0.2
 ChoÏn RC = 220
 RC   280
10.10 3


5  2  0.2
 I CSATtt   13mA
220  10 3

Maø ñieàu kieän baõo hoøa laø: IB > IcSAT

4.9  0.8  12,61K
VOH  VBESAT
 ICSAT  RB  40 

RB 13

 Choïn RB = R19 = 10k

4. Transistor Q5 (C828):
+ ChoÏn  = 40
+ Choïn doøng IC =10mA
VCC  VCE 5  0.2
RC    480
10.10 3
IC
 Rc =1K
+  IB > IcSAT

VCC  VD 5  VD 6  VBESAT VCC  VCESAT


RB RC
VCC  VD5  VD 6   RC
RB   
VCC  VCESAT

5  0.7  3  0,8  1
 40 
5  0.2
 4.17 K
 Choïn RB < 4.17K, laáy RB (R21) laØ bieán trôû 20K ñeå ñieàu chænh cho chính xaùc

5. Transistor Q6 (C828 ):
+Choïn  = 40
+Maø ñieàu kieän baõo hoøa laø: IB > IcSAT , choïn Rc = 1K
VOH  VBESAT VCC  VCESAT


RB RC
4.9  0.8  1  34,16 K
RB  40.
5  0.2
 Choïn RB = R24 = 10 k



GVHD Nguyeãn Vieät Huøng
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản