ứng dụng linh kiện điện điện tử, chương 11

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

0
74
lượt xem
36
download

ứng dụng linh kiện điện điện tử, chương 11

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích thiết kế một hệ thống ứng dụng vi điều khiển trong tự động điều khiển, hệ thống mà chúng ta đang khảo sát nhất thiết phải có hai thiết bị bàn phím và bộ hiển thị (keyboảd and díplay). Trong đó bộ hiển thị có tác dụng giúp người sữ dụng kiểm tra được chương trình điều khiển và có thể dùng làm nơi thông báo các kết quả thu nhận được trong một tác vụ nào đó với bàn phím chúng ta dùng làm nơi nhập các chương trình thử nghiệm vào RAM trước khi chính thức...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: ứng dụng linh kiện điện điện tử, chương 11

  1. Chương 11: Thieát Keá Baøn Phím Vaø Boä Hieån Thò Muïc ñích thieát keá moät heä thoáng öùng duïng vi ñieàu khieån trong töï ñoäng ñieàu khieån, heä thoáng maø chuùng ta ñang khaûo saùt nhaát thieát phaûi coù hai thieát bò baøn phím vaø boä hieån thò (keyboard and display). Trong ñoù boä hieån thò coù taùc duïng giuùp ngöôøi söõ duïng kieåm tra ñöôïc chöông trình ñieàu khieån vaø coù theå duøng laøm nôi thoâng baùo caùc keát quaû thu nhaän ñöôïc trong moät taùc vuï naøo ñoù vôùi baøn phím chuùng ta duøng laøm nôi nhaäp caùc chöông trình thöû nghieäm vaøo RAM tröôùc khi chính thöùc ñöa vaøo ROM. Nhö vaäy chöùc naêng cuaû hai thieát bò naøy khaù roõ raøng chuùng ta seõ phaân tích caùc yeâu caàu lieân quan ñeå coù moät thieát bò toái öu nhaát. a)Thieùt Keá Baøn Phím: Phaân tích yeâu caàu heä thoáng: Baøn phím laø moät ñôn vò loái vaøo ñôn giaûn nhaáttrong heä thoáng maùy tính noù chæ vaøo moät maïch maõ hoùa baøn phím ñeå ñoåi thaønh maõ nhò phaân. Ña soá baøn phím hieän nay ñeàu laø loaïi baøn phím daïng ma traän. Vieäc maõ hoùa tín hieäu baøn phím kieåu ma traän ñoøi hoûi phaûi duøng nhieàu maçch logic vì phaûi coù moät maâch ñeám tieán haønh queùt treân caùc coâng taéc phím töøng coät phaûi ñöôïc queùt qua ñeå bieát coù phím naøo ñöôïc aán hay khoâng neáu coù thì maïch ñeám seõ chöïng laïi vaø con soá trong maïch ñeám töông öùng luùc ñoù seõ töông öùng vôùi maõ soá nhò phaân cuaû phím ñöôïc aán. Ñaây laø nguyeân taéc hoaït ñoäng cuaû baøn phím coù maõ hoaù. Öu ñieåm cuaû baøn phím maõ hoaù laø toác ñoä ñaùp öùng cao nhöng maïch ñieän phöùc taïp vaø ñoä linh hoaït khoâng phong phuù.
  2. Ngaøy nay ngöôøi ta thöôøng duøng loaïi baøn phím khoâng maõ hoaù söû duïng moät chíp vi tính chuyeân duøng nguyeân lyù hoaït ñoäng cuaû maïch naøy nhö sau: Taát caû caùc ñöôøng coät ñöôïc noái chung vôùi moät coång ra cuaû chip vi tính, caùc ñöôøng haøng ñuôïc noái vôùi coång ra thöù hai. Moät phaàn meàm moâ phoûng theo hoaït ñoäng cuaû maïch phaàn cöùng seõ tieán haønh queùt leân caùc phím vaø maõ hoaù vò trí cuûa phím aán thaønh moät soá nhò phaân, vieäc chuyeån thaønh maõ töông öùng vôùi phím naøy ñöôïc tieán haønh baèng phaàn meàm chöù khoâng caàn theâm moät maïch phaàn cöùng naøo khaùc. Öu ñieåm cuaû loaïi naøy laø maïch ñieän ñôn giaûn vaø ñoä linh hoaït cao nhöng coù nhöôïc ñieåm laø ñaùp öùng khoâng cao baèng loaïi maõ hoùa. Nhö ñaõ khaûo saùt ôû phaàn moät vi maïch 8279 laø moät chíp vi tính chuyeân duøng coù hai chöùc naêng queùt leân baøn phím ñeán 64 phím rôøi vaø hieån thò ñöôïc ñöa 16 LED 7 ñoaïn, do phaïm vi cuûa kit neân vieäc choïn vi maïch naøy laø thích hôïp nhaát. Moâ taû baøn phím: Q G T P K I C D E F R 8 9 A B S 4 5 6 7  0 1 2 3  Baøn phím ñöôïc thieát keá nhö nhöng coâng taéc thöôøng hôû vieäc tieáp xuùc vôùi baøn phím laø nhieàu nhaát so vôùi baát kì thieát bò naøo trong heä thoáng maùy tính, baøn phím cô hoïc seõ giuùp ta bieán ñoåi “taùc vuï aán moät phím” thaønh tín hieäu gôûi ñeán maùy tính. ÔÛ ñaây do yeâu caàu thieát keá neân soá phím coù 16 phím nhaäp döõ lieäu theå hieän
  3. döôùi daïng soá thaäp luïc phaân töø 0F vaø 8 phím chöùc naêng coäng vôùi moät phím Reset. Sô ñoà logic ñöôïc trình baøy ôû phaàn moät, ñeå cho 8279 laøm vieäc ñöôïc chuùng ta tröôùc tieân phaûi thieát laäp caùc töø ñieàu khieån göûi ra cho 8279 caùc ñöôøng tín hieäu SCAN SL0SL3 duøng ñeå queùt döû lieäu treân ñöôøng naøy coù theå thieát laäp theo haa kieåu Decode vaø Encode, neáu thieát laäp theo kieåu Decode thì 4 ñöôøngSL3Slo chæ coù khaõ naêng queùt hieån thò 4 LED 7 ñoaïn. Maø yeâu caàu cuaû 4 ñöôøng SL0SL3 phaûi ôû cheá ñoä Decode. Do vaäy ñaàu tieân ta phaûi choïn 8279 ôû cheá ñoä Encode roài sau ñoù ñem giaûi maõ 4 ñöôøng SL0SL3 ñeå trôû thaønh cheá ñoä Decode vaø luùc baáy giôø SL0SL3 trôû thaøng 16 ñöôøng neân coù khaû naêng hieän thò 16 LED. Ñeå laøm ñöôïc ñieàu naøy ta choïn IC giaûi maõ 4 ñöôøng ra 10 ñöôøng (BCD to Decimal) 74145 vì kit chæ caàn 8 LED hieån thò laø 4 LED döõ lieäu vaø 4 LED hieån th ò ñòa chæ cuaû döõ lieäu ñoù. Töø caùc lyù luaän treân ta coù sô ñoà noái keát baøn phím: RLo K0 K8 K16 RL1 K1 K9 K17 Data bus RL2 K2 K10 K18 RL3 K3 K11 K19 RL4 K4 K12 K20 RL5 K5 K13 K21 RL6 K6 K14 K22 RL7 K7 K15 K23 SHIFT CN/ST RD Control WR bus CS 00 01 02 … 09 CLK SL0 A Reset SL1 B Ao SL2 SN74145 C SL3 D IRQ Vcc GND
  4. Hình 2 .8: Keát noái baøn phím Caùc ngoõ vaøo SHIFT vaø CNTL ñöôïc duøng ñeå môû roäng caùc phím toå hôïp ñoái vôùi kit thieát keá naøy khoâng caàn môû roäng theâm neân ta noái mass. Nguyeân Lyù Laøm Vieäc: Ñeå IC 8279 laøm vieäc ôû cheá ñoä baøn phím vaø hieån thò ta phaûi choïn cheá ñoä KKK= 000 (Encode Scan ceyboard keyclock out) vaø göûi caùc töø ñeàu khieån naøy vaøo Ao ñeå khôûi taïo 8279 caùc ñöôøng SLoSL3 lieân tuïc queùt qua 74145 ñeå hieån thò vaø doø tìm phím aán. khi coù moät phím aán 8279 seõ töï ñoäng choáng doäi sau khoaûng 10,3 s vaø kieåm tra daïi moät laàn nöõa ñeå xem phím ñoù coù coøn ñöôïc aán hay khoâng, neáu coøn thì 8279 seõ thieát laäp maõ phím aán vaø löu tröõ maõ cuaû phím aán vaøo boä nhôù RAM beân trong sau ñoù seõ baùo cho vi ñieàu khieån bieát coù moät phím taùc ñoäng vaø yeâu caàu vi ñieàu khieån nhaän maõ cuaõ phím naøy baèng caùch laøm thay ñoåi thanh ghi traïng thaùi FIFO laøm cho 3 bit KKK seõ khaùc 000 khi coù moät phím aán. Nhieäm vuï cuaû 8279 laø ñoïc maõ cuûa phím aán vaøo ñeå xöû lyù vaø Reset ngaét töø traïng thaùi FIFO trôû veà möùc logic 0 chuaån bò cho phím tieáp theo.  Baûng maõ Scan vaø maõ giaù trò cuaû phím: Phím Maõ Scan Maõ Hexa Maõ 7 ñoaïn
  5. 0 00h 00h 3Fh 1 01h 01h 06h 2 02h 02h 5Bh 3 03h 03h 4Fh 4 04h 04h 66h 5 05h 05h 7Dh 6 06h 06h 07h 7 07h 07h 7Fh 8 08h 08h 6Fh 9 09h 09h 77h A 0Ah 0Ah 76h B 0Bh 0Bh 39h C 0Ch 0Ch 5Eh D 0Dh 0Dh 79h E 0Eh 0Eh 71h F 0Fh 0Fh G 10h 10h T 11h 11h P 12h 12h K 13h 13h R 14h 14h S 15h 15h  16h 16h  17h 17h a.Thieát Keá Boä Hieån Thò: Phaân tích yeâu caàu choïn linh kieän: Ñoái vôñi boä hieån thò chuùng ta coù moät soá yeâu caàu sau: + Ñaûm baûo tính tröïc quan. + Coù khaû naêng hieån thò 16 kí töï trong heä thaäp luïc phaân.
  6. + Coù theå trình baøy cuøng moät luùc ñiaï chæ vaø noäi dung trong ñòa chæ töông öùng. + Maïch ñieàu khieån ñôn giaûn hieäu quaû. + Tieâu thuï ít naêng löôïng. Khaùc vôùi nhöõng phaàn tröôùc ôû ñaây ta khoâng ñaëc nhöõng chæ tieâu kyõ thuaät laø yeâu caàu tröôùc tieân. Ñieàu ñoù thaät deã hieåu vì boä hieån thò laø nôi ngöôøi söõ duïng quan saùt coâng vieäc cuaû mình muoán teá noù phaûi thuaän tieän cho vieäc quan saùt töùc laø phaûi ñaûm baûo tính tröïc quan cuûa thieát bò, chuùng ta khoâng tham voïng coù moät maøn hình nhö maùy tính caù nhaân cho duø ñoù laø boä hieån thò lyù töôûng. Vieäc ñoù ñoøi hoûi moät maïch ñieän raát phöùc taïp vaø quùa khoù ñoái vôùi moät sinh vieân. Vôùi yeâu caàu trình baøy ñöôïc caùc boä hieån thò treân thò tröôøng coù theå ñaùp öùng ñöôïc. Tuy nhieân ôû ñaây chuùng ta coù ñöôïc moät söï löïa choïn. Bôûi vì coù hai linh kieän thuoäc loaïi hieån thò vöøa neâu: Led 7 ñoaïn (seven segment Led) vaø boä hieån thò tinh theå loûng liquid (crystal display). Nhöng so saùnh veà cheá ñoä phöùc taïp cuûa maïch ñieàu khieån giaù thaønh, tính phoå bieán treân thò tröôøng vaø nhaát laø khaû faêng thieát keá. Neân ngöôøi thieát keá quyeát ñònh choïn LED 7 ñoïan laøm boä hieån thò cuaû heä thoáng. Ngoaøi phaàn hieån thò duøng LED 7 ñoaïn duøng IC chuyeân duøng 8279 heä thoáng cuaû chuùng ta coøn coù theâm boä hieån thò duøng 8 LED ñeå hieån thò traïng thaùi hoaït ñoäng port1 cuaû 8951 trong quaù trình giao tieáp seõ ñöôïc giôùi thieäu ôû phaàn tieáp theo. Thieát Keá Boä Hieån Thò Led 7 Ñoaïn: Boä hieån thò giuùp ta tröïc tieáp quan saùt caùc taùc vuï maø chuùng ta aán phím trong heä thoáng hay noù giuùp cho heä thoáng cuaõ chuùng ta hieån thò ñiaï chæ cuûa oâ nhôù vaø döõ lieäu caàn naïp vaøo cuõng nhö döõ lieäu ñaõ ñöôïc löu tröõ hay giuùp ta xem ñöôïc döõ lieäu töùc thôøi cuaû
  7. caùc thanh ghi. Do ñoù ta chæ caàn boä hieån thò goàm 8 LED ñoaïn. Ñeå hieän thò moät gía trò coù nghiaõ ra LED 7 ñoaïn ta thöïc hieän caùc böôùc sau: + Ñaët cheá ñoä ñieàu khieån cho 8279 hoaït ñoäng ôû cheá ñoä Decode töùc laø caùc ñöôøng SLoSL7 phaûi luoân ñöôïc queùt ñeå ñieàu khieån 74145 cuõng laàn löôït queùt thoâng qua caùc transitor switch ñeå ñieàu khieån LED hieån thò. + Noái caùc Anode chung cuaû LED 7 ñoaïn laïi vaø noái leân nguoàn Vcc thoâng qua coâng taéc Transitor. + Noái caùc ñoaïn töông öùng a, b, c, d, e, f, g, dp cuaû 8 LED laïi vôùi nhau vaø ñöa chuùng ñeán caùc ñöôøng döõ lieäu hieån thò cuaû 8279 (0A00AÕ3; 0Bo0B3) thoâng qua moät boä ñeám ñaûo 7414 ñeå laät ngöôïc traïng thaùi (vì LED ôû ñaây ñöôïc choïn laø loaïi Anode chung). + Döõ lieäu nhò phaân cuõng nhö tín hieäu ñieàu khieån caùc coâng taéc transitor seõ ñöôïc CPU quaûn lyù vaø göûi ra theo moät qui luaät nhaát ñònh.
  8.  Sô Ñoà Nguyeân Lyù Keát Noái Hieån Thò: 01 SL0 A 02 Data bus SL1 B 03 SL2 C 04 SL3 D 05 06 07 Vcc Vcc 08 GND 09 0A0 a 0A1 b 0A2 c 0A3 RD d 0B0 Wr e Control 0B1 CS f Bus 0B2 CLK g 0B3 Reset p A0 Hình 2 . 9 : Keát noái hieån thò Nguyeân lyù hoaït ñoäng: Ñeå 8 LED hieån thò theo loái vaøo töø phaûi sang traùi ta choïn Mode DD-=10, sau khi khôûi taïo 8279 xong, ñeå hieån thò ta gôûi döõ
  9. lieäu vaøo A0 vaø 8279 ñem caát caùc döõ lieäu naøy laàn löôït vaøo 16 oâ nhôù RAM beân trong vaø laàn löôït xuaát caùc döõ lieäu trong RAM naøy ra ngoaøi LED ñeå hieån thò theo loái vaøo töø phaûi sang traùi maø ta ñaõ ñònh tröôùc, ñeå xoaù LED naøo taét ta göûi töø ñieàu khieån C2 vaøo thanh ghi ñieàu khieån, trong maïch caùc transitor ñoùng vai troø nhö moät coâng taéc ñoùng môû LED vaø ñöôïc ñieàu khieån bôûi caùc ngoõ ra thaáp cuûa IC 74145. Caùc transistor naøy phaûi ñoùng môû sao cho nhoû hôn thôøi gian löu aûnh treân voõng maïc cuûa maét khi ñoù chuùng ta seõ coù caûm giaùc 8 LED saùng cuøng luùc.  Thieát keá heä thoáng heä thoáng hieån cheá ñoä cuûa port1 duøng 8 LED: Nhö ñaõ giôùi thieäu trong phaàn I: Port 1 cuûa 8951 laø port I/0 treân caùc chaân töø 18. Caùc chaân coù kí hieäu P1.0 P1.7 laø port chæ coù moät chöùc naêng laø giao tieáp vôùi thieát bò beân ngoaøi. Ñeå quan saùt ñöôïc traïng thaùi laøm vieäc xuaát nhaäp cuûa port1 trong quaù trình giao tieáp ta thieát keá heä thoáng 8 LED, caùc LED naøy ñöôïc xaáp xeáp töø treân xuoáng öùng vôùi thöù töï cuûa caùc bit treân port1. Caùc cathode cuûa 8LED ñöôïc noái chung vôùi nhau vaø noái xuoáng mass, anode cuûa caùc LED ñöa ñeán port1 cuûa 8951 thoâng qua moät boä ñeäm söû duïng hai IC 74244. Tính toaùn caùc giaù trò ñieän trôû hieån thò: Vcc VB RB RC
  10. Ñeå moät ñoïan LED ñuû saùng thì doøng trung bình Itb qua moãi ñoaïn LED baèng 15 mA, ñieän aùp rôi treân hai cöïc cuûa LED laø V = 1.8v. Transistor thieát keá ôû traïng thaùi baõo hoaø  Vsat = 0.2v, do ñoù dieän trôû haïn doøng laø: Vcc  V  Vsat 5v  1.8v  0.8v Rc    24 Itb  8 0.015  8 Vaäy ta choïn Rc= 22 Vì moãi LED coù 7 ñoaïn neân giaù trò cöïc ñaïi qua transitor laø: Itb=Ic=15mA*8=120mA neân ta coù theå choïn transitor laøA5Ï64 coù caùc thoâng soá sau min=85. Ic=1A thoaû ñieàu kieän thieát keá: + Tính RB (ñieän trôû phaân cöïc cho transitor): Ic=120 mA => IB=120/min=120/85=1,5 mA Ñeå transitor daãn baûo hoaø thì IB  1,5 mA VBE -0,7 v Möùc thaáp cuaû ngoõ ra TTL thöôøng vaøo khoaûng 0,5v vaø do ñoù ta choïn:  Ta choïn RB = 3.3 k Vaäy caùc thoâng soá choïn laø:  LED loaïi Anode chung  Transitor loaïi A562(PNP)  Ñieän trôû haïn doøng Rc=22  Ñieän trôû phaân cöïc RB=3k3
Đồng bộ tài khoản