Ưu Nhược Điểm Của Hệ Thống Bao Giờ Tự Động Dùng “Eprom” Và Vi Xử Lí

_ Khối giải mã địa 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 địa chỉ từ A2 đến A12 của IC nhớ 2764.

_ Bộ nhớ: Là nơi lưu trữ dữ liệu đã nạp từ trước. Mạch giải mã địa chỉ bộ nhớ sẽ làm cho địa 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 thị 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 thị: 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 thị giờ, phút, một đường cấp cho hiển thị 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 định, những thời điểm này là cố định 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 thị 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 nghĩa 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 thị lại đơn giản hơn.

_ Cách viết phần mềm cho hệ thống khó hơn

II_ THIẾT KẾ PHẦN CỨNG.

2.1_ Tổng quát phần cứng Hệ Thống.

Phần cứng Hệ Thống được xây dựng với yêu cầu đơn giản nhưng hiệu quả, phục vụ tốt cho các hoạt động của Hệ Thống. Sơ đồ khối tổng quát của Hệ Thống được mô tả ở hình 1.

 Trình bày sơ đồ khối

Thành phần cốt lõi của Hệ Thống là bộ vi xử lí (P) Z80, các vi mạch nhớ ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory). Các bộ phận bổ trợ như mạch tạo xung đồng hồ và định thời (Clock generator và Timer), mạch bàn phím (Keyboard), mạch hiển thị (Display), mạch kiểm soát ngắt INT (Interrupt controller) và mạch điều khiển báo hiệu (Bell Driver).

Hệ Thống sẽ gồm có 1 vi mạch ROM và 1 vi mạch RAM. Vi mạch ROM sẽ lưu trữ phần mềm Hệ Thống và các thời điểm báo hiệu Restime. Vi mạch RAM dùng để làm vùng nhớ làm việc của Hệ Thống và là vùng đệm để lưu trữ các Hottime và Skiptime.

Mạch tạo xung đồng hồ và định thời sẽ phát ra xung nhịp cho hoạt động của Hệ Thống và tín hiệu định thời tần số 1Hz tác động vào ngắt NMI của P phục vụ việc tạo thời gian thực.

Bàn phím gồm 5 phím chức năng (Xây dựng theo nguyên tắc ánh xạ bộ nhớ) cho phép người sử dụng điều chỉnh thời gian thực cũng như đặt các Hottime và Skiptime.

Mạch hiển thị gồm 7 led 7 đoạn sẽ thông báo thời gian (Thứ, giờ, phút và giây) và cho phép người sử dụng theo dõi được các thao tác trên bàn phím.

Mạch kiểm soát ngắt giúp người sử dụng lựa chọn các chế độ hoạt động Settime, Hottime và Skiptime tương ứng với các ngắt INT mode 0.

Mạch điều khiển báo hiệu phát ra tín hiệu theo sự điều khiển của phần mềm.

Luận văn tốt nghiệp

ADDRESS BUS‌‌

CONTROL BUS DATA BUS

1Hz

277khZ

POWER

SUPPLY

EPROM 8KB

RAM

2KB

TIMER

CLOCK

INTERR UPT

CONTR

KEYBO ARD

BELL

DRIVER

DISPLAY

VXL Z80

Hình 1:SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT HỆ THỐNG

Hệ thống báo giờ tự động

 Nguyên lí hoạt động tổng quát:

Hệ thống báo giờ tự động là một hệ vi xử lí nên hoạt động của hệ thống là sự kết hợp chặt chẽ giữa phần cứng và phần mềm.

Vi xử lí được đặt ở chế độ “auto reset” nên khi mới mở điện vi xử lí sẽ bắt đầu đọc bộ nhớ tại địa chỉ 0000h. Đây cũng là địa chỉ bắt đầu của chương trình hệ thống. Ngoài ra, mạch kiểm soát ngắt sẽ cấm tín hiệu Timer tác động vào ngắt NMI của Z80 nhằm mục đích tránh việc tạo thời gian thực sai dẫn đến hệ thống báo giờ sai.

Về mặt phần mềm:

Khi mới mở điện chương trình hệ thống sẽ khởi động mạch hiển thị (khởi tạo 8279) để mạch hiển thị sẵn sàng hiển thị dữ liệu thời gian thực từ vi xử lí gởi tới. Ngoài ra, chương trình hệ thống còn reset mạch báo chuông …

Mạch bàn phím hoạt động khi chương trình con Keypro được gọi để phục vụ cho Settime, Hottime hay Skiptime.

Phần “cấu tạo và nguyên tắt hoạt động của các khối mạch” sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn hoạt động của Hệ Thống. Bước đầu tiên trong việc thiết kế Hệ Thống là phân bố bộ nhớ và thực hiện giải mã địa chỉ cho các bộ phận của Hệ Thống.

2.2_Bộ nhớ Hệ Thống và giải mã địa chỉ:

2.2.1_Bộ nhớ Hệ Thống:

Hệ Thống báo giờ tự động là một hệ vi xử lí nên việc phân bố bộ nhớ Hệ Thống là hết sức cần thiết. Ngoài bộ nhớ ROM, RAM Hệ Thống còn có các bộ phận: bàn phím, mạch hiển thị và mạch điều khiển báo hiệu. Các bộ phận này được xem như bộ nhớ. Bộ vi xử lí sẽ truy xuất các khối mạch này giống như truy xuất bộ nhớ (phương pháp ánh xạ bộ nhớ).

Do yêu cầu hoạt động với vùng nhớ nhỏ. Hệ Thống chỉ sử dụng 20KB đầu tiên (0000h – 4FFFh) trong không gian 64KB mà Z80 quản lí. Với yêu cầu trên bộ nhớ sẽ được phân chia thành các vùng nhớ dành cho ROM, RAM, vùng nhớ dành cho mạch hiển thị, mạch báo hiệu và bàn phím.

Để đơn giản, bộ nhớ Hệ Thống sẽ chia thành 5 vùng với dung lượng 4KB/vùng được phân bố như sau:

4FFFh

4000h

MẠCH BÀN PHÍM

4KB

3FFFh

3000h

MẠCH BÁO HIỆU

4KB

2FFFh

2000h

MẠCH HIỂN THỊ

4KB

1FFFh

1800h

CHƯA DÙNG

2KB

17FFh

1000h

RAM

2KB

0FFFh

0000h

ROM

4KB

CE	OE Vpp	Vcc	OUTPUT
Read	VIL	VIL	Vcc	Dout
Stand by	VIH	X	Vcc	High Z
Program	VIL	Vpp	Vcc	Din
Program verify	VIL	VIL	Vcc	Dout
Program Inhibit	VIH	Vpp	Vcc	High Z