Luận văn Thiết kế và thi công mạch quảng cáo

aán ñeà, töøng leänh phaûi ñôn giaûn vaø chính xaùc vaø caùc leänh phaûi theo ñuùng moät trình töï ñeå chöông trình thöïc hieän ñuùng. Chöùc naêng cuûa PC laø quaûn lí leänh ñang thöïc hieän vaø leänh seõ ñöôïc thöïc hieän tieáp theo. Thanh ghi PC trong vi xöû lí coù chieàu daøi töø döõ lieäu lôùn hôn chieàu daøi töø döõ lieäu cuûa vi xöû lí . Ví duï ñoái vôùi caùc vi xöû lí 8 bit coù 65.536 oâ nhôù thì thanh ghi PC phaûi coù chieàu daøi laø 16 bit ñeå coù theå truy xuaát töøng oâ nhôù baét ñaàu töø oâ nhôù 0 ñeán oâ nhôù thöù 65.535. Noäi dung chöùa trong thanh ghi PC cuõng chính laø noäi dung chöùa trong thanh ghi ñòa chæ. Tröôùc khi vi xöû lí thöïc hieän moät chöông trình thì thanh ghi PC phaûi ñöôïc naïp moät con soá: “Ñoù chính laø ñòa chæ cuûa oâ nhôù chöùa leänh ñaàu tieân cuûa chöông trình”. Ñòa chæ cuûa leänh ñaàu tieân ñöôïc gôûi ñeán IC nhôù thoâng qua Bus ñòa chæ 16 bit. Sau ñoù boä nhôù seõ ñaët noäi dung cuûa oâ nhôù leân Bus döõ lieäu. Caùc noäi dung naøy chính laø leänh, quaù trình naøy goïi laø ñoùn leänh töø boä nhôù. Tieáp theo vi xöû lí seõ töï ñoäng taêng noäi dung cuûa PC ñeå chuaån bò ñoùn leänh keá. PC chæ ñöôïc taêng khi vi xöû lí baét ñaàu thöïc hieän leänh ñöôïc ñoùn tröôùc ñoù. Moät trong nhöõng chöông trình coù theå naïp vaøo PC moät giaù trò môùi, khi leänh laøm thay ñoåi PC giaù trò môùi ñöôïc thöïc hieän thì leänh keá tieáp coù theå xaûy ra ôû moät ñòa chæ môùi. Thanh ghi traïng thaùi (Status register): Thanh ghi traïng thaùi coøn ñöôïc goïi laø thanh ghi côø (Flag register) duøng ñeå löu tröõ keát quaû cuûa moät soá leänh caàn kieåm tra. Vieäc löu tröõ caùc keát quaû kieåm tra cho pheùp ngöôøi laäp trình thöïc hieän vieäc reõ nhaùnh trong chöông trình. Khi chöông trình reõ nhaùnh, chöông trình seõ baét ñaàu taïi moät vò trí môùi. Trong nhaùnh reõ coù ñieàu kieän, chöông trình reõ nhaùnh chæ ñöôïc thöïc hieän khi keát quaû kieåm tra thoûa maõn ñieàu kieän. Thanh ghi traïng thaùi seõ löu tröõ keát quaû kieåm tra naøy. Caùc bit thöôøng coù moät thanh ghi traïng thaùi ñöôïc trình baøy ôû hình veõ sau: S Z x AC x P x C Chöùc naêng caùc Bit : Bit S :(Bit Signal): Bit daáu S = 1 Khi keát quaû laø soá aâm S = 0 Khi keát quaû laø soá döông Bit Z (Bit Zero) Z = 1 Khi keát quaû baèng khoâng Z = 0 Khi keát quaû khaùc khoâng Bit AC (Bit traøn) AC = 0 Khi pheùp tính khoâng traøn leân Bit thöù 3 AC = 1 Khi pheùp tính bò traøn leân Bit thöù 3 Bit P (Parity) :Bit chaún leõ P = 0 Khi keát quaû laø soá chaún P = 1 Khi keát quaû laø soá leõ Bit C (Carry) :Bit nhôù C = 0 Khi keát quaû khoâng coù soá nhôù C = 1 Khi keát quaû coù soá nhôù Bit x : Khoâng coù yù nghóa Caùc leänh xaûy ra trong thanh ghi thöôøng aûnh höôûng ñeán thanh ghi traïng thaùi, ví duï khi thöïc hieän moät leänh coäng hai döõ lieäu 8 bit, neáu keát quaû lôùn hôn 111111112 thì bit carry coù giaù trò laø 1, bit carry chöùa trong thanh ghi traïng thaùi. Vaäy pheùp coäng laøm cho bit carry coù giaù trò laø 1. Ngöôïc laïi neáu keát quaû cuûa pheùp coäng coù giaù trò nhoû hôn 111111112 thì bit carry coù giaù trò laø 0. Ví duï leänh taêng hay giaûm giaù trò cuûa moät thanh ghi, neáu keát quaû trong thanh ghi khaùc 0 thì bit Z baèng 1. vYÙ nghiaõ cuûa caùc bit trong thanh ghi traïng thaùi: Carry/ borrow: Laø bit carry khi thöïc hieän moät pheùp coäng coù giaù trò tuøy thuoäc vaøo keát quaû cuûa pheùp coäng. Keát quaû traøn thì bit carry =1, ngöôïc laïi thì carry=0. Laø bit borrow khi thöïc hieän moät pheùp tính tröø: Neáu soá bò tröø lôùn hôn soá trò thì bit borrow = 0, ngöôïc laïi thì bit borrow = 1. Bit carry hay bit borrow laø 1 bit chæ ñöôïc phaân bieät khi thöïc hieän leänh cuï theå. Zero: Bit Z = 1 khi keát quaû cuûa pheùp toaùn baèng 0, ngöôïc laïi bit Z= 0. Negative: Bit N = 1 khi bit MSB cuûa thanh ghi coù giaù trò laø 1, ngöôïc laïi bit N = 0. Intermadiate carry: Gioáng nhö bit carry nhöng chæ coù taùc duïng ñoái vôùi pheùp coäng hay tröø 4 bit thaáp. Interrupt Flag: Bit IF coù giaù trò laø 1 khi ngöôøi laäp trình muoán cho pheùp ngaét, ngöôïc laïi thì khoâng cho pheùp ngaét. Overflow: Bit naøy baèng 1 khi bit carry cuûa pheùp toaùn coäng vôùi bit daáu cuûa döõ lieäu. Parity: Bit naøy coù giaù trò laø 1 khi keát quaû cuûa pheùp toaùn laø soá chaün, ngöôïc laïi thì bit P = 0. Soá löôïng caùc bit coù trong thanh ghi traïng thaùi tuøy thuoäc vaøo töøng vi xöû lí. Trong moät soá vi xöû lí coù theå xoùa hoaëc ñaët caùc bit traïng thaùi cuûa thanh ghi traïng thaùi. Thanh ghi con troû ngaên xeáp (Stack pointer): Thanh ghi con troû ngaên xeáp laø moät thanh ghi quan troïng cuûa vi xöû lí, ñoä daøi töø döõ lieäu thanh ghi SP baèng thanh ghi PC, chöùc naêng cuûa thanh ghi SP gaàn gioáng nhö thanh ghi PC duøng ñeå quaûn lí boä nhôù ngaên xeáp khi muoán löu tröõ taïm thôøi döõ lieäu vaøo ngaên xeáp. Trong haàu heát caùc vi xöû lí, SP giaûm (ñeå chæ ñeán oâ nhôù tieáp theo trong ngaên xeáp) sau khi thöïc hieän xong leänh caát döõ lieäu vaøo ngaên xeáp. Do ñoù khi ñöôïc thieát laäp giaù trò cho thanh ghi SP laø ñòa chæ cuoái cuøng cuûa oâ nhôù. Stack pointer phaûi chæ ñeán moät oâ nhôù naøo ñoù do ngöôøi laäp trình thieát laäp, quaù trình naøy goïi laø khôûi taïo con troû ngaên xeáp. Neáu khoâng khôûi taïo, con troû ngaên xeáp seõ chæ ñeán moät oâ nhôù ngaãu nhieân naøo ñoù. Khi ñoù leänh caát döõ lieäu vaøo ngaên xeáp coù theå ghi ñeø leân döõ lieäu quan troïng khaùc laøm chöông trình xöû lí sai hoaëc SP chæ ñeán vuøng nhôù khoâng phaûi vuøng nhôù cuûa RAM laøm chöông trình thöïc hieän khoâng ñuùng. Toå chöùc cuûa ngaên xeáp laø vaøo sau ra tröôùc (Last in, first out). Thanh ghi ñòa chæ boä nhôù: Moãi khi vi xöû lí truy xuaát boä nhôù thì thanh ghi ñòa chæ phaûi taïo ra ñuùng ñòa chæ maø vi xöû lí muoán. Ngoõ ra cuûa thanh ghi ñòa chæ phaûi ñöôïc ñaët leân Bus ñòa chæ 16 bit. Bus ñòa chæ duøng ñeå löïa choïn oâ nhôù hay löïa choïn moät port In/Out. Noäi dung cuûa thanh ghi ñòa chæ oâ nhôù vaø noäi dung cuûa thanh ghi PC laø gioáng nhau khi vi xöû lí truy xuaát boä nhôù ñeå ñoùn leänh, khi leänh ñang ñöôïc giaûi maõ thì PC taêng ñeå ñoùn leänh tieáp theo, trong khi ñoù noäi dung cuûa thanh ghi ñòa chæ boä nhôù khoâng taêng trong suoát chu kì thöïc hieän leänh, noäi dung cuûa thanh ghi ñòa chæ phuï thuoäc vaøo leänh ñang thöïc hieän. Neáu leänh yeâu caàu vi xöû lí truy xuaát boä nhôù thì thanh ghi ñòa chæ boä nhôù ñöôïc duøng laàn thöù hai trong khi thöïc hieän leänh. Trong taát caû caùc vi xöû lí, thanh ghi ñòa chæ boä nhôù baèng thanh ghi PC. Thanh ghi leänh (Instruction Register): Thanh ghi leänh duøng ñeå chöùa leänh vi xöû lí ñang thöïc hieän. Moät chu kì leänh bao goàm ñoùn leänh töø boä nhôù vaø thöïc hieän leänh. Ñaàu tieân laø leänh ñöôïc ñoùn töø boä nhôù, sau ñoùù PC chæ ñeán leänh keá trong boä nhôù. Khi moät leänh ñöôïc ñoùn coù nghóa laø döõ lieäu trong oâ nhôù ñoù ñöôïc cheùp vaøo vi xöû lí thoâng qua Bus döõ lieäu ñeán thanh ghi leänh. Tieáp theo leänh seõ ñöôïïc thöïc hieän, trong khi thöïc hieän leänh, boä giaûi maõ leänh ñoïc noäi dung cuûa thanh ghi leänh. Boä giaûi maõ seõ giaûi maõ leänh ñeå baùo cho vi xöû lí thöïc hieän chính xaùc coâng vieäc maø leänh yeâu caàu. Chieàu daøi töø döõ lieäu cuûa thanh ghi leänh tuøy thuoäc vaøo töøng vi xöû lí. Thanh ghi leänh do vi xöû lí söû duïng, ngöôøi laäp trình khoâng söû duïng thanh ghi naøy. Thanh ghi chöùa döõ lieäu taïm thôøi (Temporary data Register): Thanh ghi löu tröõ döõ lieäu taïm thôøi duøng ñeå ALU thöïc hieän caùc pheùp toaùn xöû lí döõ lieäu. Do ALU khoâng coù chöùc naêng xöû lí döõ lieäu neân baát kì döõ lieäu naøo ñeán ngoõ vaøo cuûa ALU ñeàu seõ xuaát hieän ôû ngoõ ra. Döõ lieäu xuaát hieän taïi ngoõ ra cuûa ALU ñöôïc quyeát ñònh bôûi leänh trong chöông trình yeâu caàu ALU thöïc hieän. ALU seõ laáy döõ lieäu töø Bus döõ lieäu beân trong vi xöû lí ñeå xöû lí döõ lieäu, sau ñoù ñaët döõ lieäu vöøa xöû lí xong trôû laïi. Thanh ghi Accumulator, do ñoù caàn phaûi coù thanh ghi löu tröõ döõ lieäu taïm thôøi ñeå ALU thöïc hieän. Ngöôøi laäp trình khoâng ñöôïc pheùp söû duïng thanh ghi naøy. Soá löôïng thanh ghi tuøy thuoäc vaøo töøng vi xöû lí . c . Khoái ñieàu khieån logic (Control logic) vaø khoái giaûi maõ (Instruction decode): Chöùc naêng cuûa khoái giaûi maõ leänh laø nhaän leänh töø thanh ghi leänh sau ñoù giaûi maõ ñeå gôûi tín hieäu ñieàu khieån ñeán cho khoái ñieàu khieån logic. Chöùc naêng cuûa khoái ñieàu khieån logic laø nhaän leänh hay tín hieäu ñieàu khieån töø boä giaûi maõ leänh, sau ñoù thöïc hieän ñuùng yeâu caàu cuûa leänh. Khoái ñieàu khieån logic ñöôïc xem laø moät vi xöû lí nhoû trong vi xöû lí. Caùc tín hieäu ñieàu khieån cuûa khoái ñieàu khieån logic laø caùc tín hieäu ñieàu khieån boä nhôù, ñieàu khieån caùc thieát bò ngoaïi vi, caùc ñöôøng tín hieäu ñoïc ghi ... vaø caùc tín hieäu ñieàu khieån vi xöû lí töø caùc thieát bò ngoaøi. Caùc ñöôøng tín hieäu naøy seõ ñöôïc trình baøy cuï theå trong sô ñoà cuûa töøng vi xöû lí cuï theå. Ngoõ tín hieäu vaøo quan troïng nhaát cuûa khoái ñieàu khieån logic laø tín hieäu clock caàn thieát cho khoái ñieàu khieån logic hoaït ñoäng. Neáu khoâng coù tín hieäu clock thì vi xöû lí khoâng laøm vieäc. Maïch taïo xung clock laø caùc maïch dao ñoäng, tín hieäu ñöôïc ñöa ñeán ngoõ vaøo clock cuûa vi xöû lí. Coù nhieàu vi xöû lí tích hôïp maïch taïo dao ñoäng ôû beân trong, khi ñoù chæ caàn theâm thaïch anh beân ngoaøi. d . Bus döõ lieäu beân trong vi xöû lí (Internal data bus): Bus döõ lieäu duøng ñeå keát noái caùc thanh ghi beân trong vaø ALU vôùi nhau, taát caû caùc döõ lieäu ñieàu khieån chuyeån trong vi xöû lí ñeàu thoâng qua Bus döõ lieäu naøy. Caùc thanh ghi beân trong coù theå nhaän döõ lieäu töø Bus hay coù theå ñaët döõ lieäu leân Bus neân Bus naøy laø Bus hai chieàu. Bus döõ lieäu beân trong coù theå keát noái ra Bus beân ngoaøi khi vi xöû lí caàn truy xuaát döõ lieäu töø boä nhôù beân ngoaøi hay caùc thieát bò vaøo/ra. Bus döõ lieäu beân ngoaøi cuõng laø Bus döõ lieäu hai chieàu vì vi xöû lí coù theå nhaän döõ lieäu töø beân ngoaøi hay gôûi döõ lieäu ra. Ñeå bieát trình töï laøm vieäc cuûa Bus döõ lieäu beân trong vi xöû lí hoaït ñoäng nhö theá naøo, haõy cho vi xöû lí thöïc hieän moät leänh coäng hai soá nhò phaân chöùa trong hai thanh ghi: Thanh ghi Accumulator (goïi taét laø A) = 1101 11102 vaø thanh ghi D = 1101 10102 Trình töï coäng nhö sau: Tröôùc khi thöïc hieän leänh coäng, noäi dung cuûa hai thanh ghi phaûi chöùa hai döõ lieäu vaø hai thanh ghi naøy coù theå ñang keát noái vôùi caùc thieát bò khaùc. Ñeå thöïc hieän leänh coäng noäi dung hai thanh ghi A vaø D thì thanh ghi leänh phaûi mang ñuùng maõ leänh cuûa pheùp coäng naøy vaø giaû söû leänh ñoù laø ADD. Döõ lieäu cuûa thanh ghi A ñöôïc ñaët leân Bus döõ lieäu beân trong vi xöû lí, moät trong hai thanh ghi löu tröõ döõ lieäu taïm thôøi ñöôïc keát noái vôùi bus döõ lieäu. Thanh ghi taïm thôøi seõ cheùp döõ lieäu chöùa trong thanh ghi A vaø thanh ghi taïm thôøi ñöôïc keát noái vôùi Bus taïi thôøi ñieåm naøy. Döõ lieäu trong thanh ghi D ñöôïc keát noái vôùi Bus döõ lieäu vaø thanh ghi taïm thôøi coøn laïi cuõng ñöôïc pheùp keát noái vôùi Bus döõ lieäu. Thanh ghi taïm thôøi seõ cheùp noäi dung thanh ghi D. Chæ coù thanh ghi D vaø thanh ghi taïm thôøi ñöôïc keát noái vôùi Bus taïi thôøi ñieåm naøy. ALU seõ coäng tröïc tieáp hai döõ lieäu taïi hai ngoõ vaøo. Ngoõ ra cuûa ALU ñöôïc keát noái vôùi thanh ghi A, keát quaû cuûa pheùp coäng seõ ñöôïc chöùa trong thanh ghi A. Sau khi ñaët keát quaû thanh ghi A vaø caäp nhaät söï thay ñoåi caùc bit trong thanh ghi traïng thaùi thì söï keát noái giöõa A vaø ALU chaám döùt. Caùc thanh ghi taïm thôøi trôû laïi traïng thaùi saün saøng chôø leänh tieáp theo. CHÖÔNG II THIEÁT KEÁ PHAÀN CÖÙNG I . THIEÁT KEÁ MAINBOARD 1 . Thieát keá boä nhôù Boä nhôù laø nôi löu tröõ caùc chöông trình do ngöôøi thieát keá muoán yeâu caàu vi xöû lí laøm vieäc, bao goàm caùc chöông trình heä thoáng, chöông trình phuï. Caùc chöông trình naøy ñöôïc naïp vaøo ROM nhaèm muïc ñích traùnh maát döõ lieäu khi maát ñieän. a.Ñaët vaán ñeà : Boä nhôù phaûi ñuû dung löôïng ñeå chöùa taát caû caùc chöông trình vaø döõ lieäu caàn xöû lí. Boä nhôù trong maùy tính bao goàm 3 IC nhôù laø: 2 EPROM vaø 1 RAM dung löôïng cuûa moãi linh kieän laø 8 Kbyte. Moãi IC chieám 13 ñöôøng ñòa chæ töø A0 - A12. Chöông trình heä thoáng vaø caùc chöông trình phuï ñöôïc naïp laàn löôït baét ñaàu taïi ñòa chæ 0000H ñeán ñòa chæ cuoái cuøng cuûa ROM laø 3FFFH. Ngoaøi ra coøn coù 1 RAM duøng ñeå chuyeån döõ lieäu töø ROM ra maïch quang baùo. Do dung löôïng cuûa RAM coøn haïn cheá neân caùc caâu thoâng baùo caàn xuaát ra Quang baùo töông ñoái khoâng daøi. b. Thieát keá chi tieát Keát noái toång quaùt Vi xöû lí vôùi boä nhôù : Vi xöû lí vaø boä nhôù giao tieáp qua 3 Bus chính laø Bus ñòa chæ, Bus döõ lieäu vaø Bus ñieàu khieån. Sô ñoà keát noái ñöôïc minh hoïa baèng hình aûnh döôùi ñaây: Hình 2 .1 Hoaït ñoäng : Hoaït ñoäng giao tieáp chuû yeáu cuûa vi xöû lí vaø boä nhôù laø vieäc ghi vaø ñoïc döõ lieäu töø boä nhôù cuûa vi xöû lí . Hai hoaït ñoäng treân tieán haønh theo tuaàn töï caùc böôùc sau : Hoaït ñoäng ghi döõ lieäu: Vi xöû lí taïo ra moät ñòa chæ cuûa oâ nhôù caàn löu tröõ döõ lieäu, sau ñoù ñaët ñòa chæ naøy leân Bus döõ lieäu. IC giaûi maõ ñòa chæ seõ giuùp Vi xöû lí xaùc ñònh ñòa chæ cuûa oâ nhôù naøo caàn löu tröõ döõ lieäu. Vi xöû lí ñaët döõ lieäu caàn löu tröõ leân bus döõ lieäu Vi xöû lí taùc ñoäng tín hieäu ñieàu khieån leân bus ñieàu khieån, cuï theå laø tín hieäu WR\. Hoaït ñoäng ñoïc döõ lieäu Vi xöû lí taïo ra moät ñòa chæ cuûa oâ nhôù caàn ñoïc döõ lieäu, sau ñoù ñaët ñòa chæ leân bus ñòa chæ . IC giaûi maõ seõ giuùp cho Vi xöû lí choïn ñòa chæ chính xaùc . Vi xöû lí taùc ñoäng tín hieäu ñieàu khieån ñoïc ôû bus ñieàu khieån, cuï theå laø leänh RD\ . IC nhôù ñaët döõ lieäu töø oâ nhôù ñaõ ñöôïc choïn leân bus döõ lieäu ñeå truyeàn vaøo Vi xöû lí . Keát noái chi tieát Vi xöû lí vôùi boä nhôù : Vieäc keát noái giöõa Vi xöû lí vaø boä nhôù phaûi naém roõ caùc yeâu caàu sau: Vi xöû lí 8085 coù dung löôïng boä nhôù laø 64 Kbyte coù ñòa chæ töø 0000H - FFFFH (quaûn lí taát caû 65536 oâ nhôù ) . Do ñoù , khi thieát keá thì dung löôïng boä nhôù khoâng quaù 64 Kbyte . Vì ñaây laø maïch kit ñieàu khieån quang baùo neân khoâng caàn dung löôïng boä nhôù cao , neân maïch chæ thieát keá vôùi boä nhôù coù dung löôïng laø 24 Kbyte bao goàm : 2 EPROM coù dung löôïng 8 Kbyte/1 IC vaø moät SRAM coù dung löôïng laø 8 Kbyte. Nhö vaäy vuøng nhôù 64 kbyte chæ söû duïng 24 Kbyte ñaàu tieân coù ñòa chæ töø 0000H - 5FFFH. Trong ñoù, vuøng nhôù cuûa 2 EPROM töø 0000H - 3FFFH, vuøng coøn laïi cuûa SRAM . Sô ñoà keát noái chi tieát: Trang sau Caùc chaân A12 - A0 cuûa caùc IC nhôù ñöôïc ñöa leân bus ñòa chæ vaø noái vaøo chaân A12 - A0 cuûa vi xöû lí . Tuy nhieân Vi xöû lí 8085 coù chaân AD0 - AD7 ñöôïc tích hôïp giöõa caùc ñöôøng ñòa chæ töø A7 - A0 vaø ñöôøng döõ lieäu D7 - D0. Do ñoù, ñeå taùch caùc chaân naøy ra thì ta phaûi duøng ñeán moät IC choát ñòa chæ 74373. Hoaït ñoäng choát ñòa chæ naøy ñöôïc ñieàu khieån bôûi Vi xöû lí thoâng qua caùc chaân ALE vaø HLDA. Ngoõ ra cuûa IC 74373 ñöôïc ñöa leân bus ñòa chæ ñeå noái vaøo caùc ñöôøng ñòa chæ töø A0 - A7. Bus döõ lieäu D7 - D0 cuûa caùc IC nhôù ñöôïc noái thaúng ñeán caùc chaân AD7 - AD0 cuûa Vi xöû lí. Bus döõ lieäu laø ñöôøng trao ñoåi döõ lieäu giöõa Vi xöû lí vôùi boä nhôù vaø caùc thieát bò ngoaïi vi neân coù theå xuaát nhaäp tuøy vaøo leänh ñieàu khieån, do ñoù Bus döõ lieäu thöôøng ñöôïc goïi laø Bus 2 chieàu (Bi-directional Bus). Trong maïch quang baùo naøy, caû hai EPROM ñeàu ñöôïc duøng ñeå chöùa chöông trình heä thoáng vaø caùc chöông trình con neân Bus döõ lieäu giöõa ROM vôùi Vi xöû lí laø Bus moät chieàu. Bus döõ lieäu giöõa RAM vôùi Vi xöû lí laø Bus hai chieàu c . Thieát keá maïch giaûi maõ ñòa chæ : Boä nhôù vaø Vi xöû lí giao tieáp qua 13 ñöôøng ñòa chæ . Ñeå vieäc truy xuaát ñòa chæ ñöôïc chính xaùc traùnh nhaàm laãn thì ta phaûi thieát keá maïch giaûi maõ ñòa chæ. Vieäc thöïc hieän giaûi maõ ñòa chæ theo tuaàn töï caùc böôùc sau: Laäp baûng ñoà ñòa chæ Sô ñoà khoái Sô ñoà maïch Giaûi thích Baûn ñoà giaûi maõ ñòa chæ cuûa boä nhôù:Trang sau  Nhö vaäy ta thaáy raèng caùc chaân A15 - A13 thay ñoåi öùng vôùi 8 traïng thaùi ngoõ ra. ÔÛ ñaây ta chæ choïn 3 ngoõ ra laø 74LS138 laø O0, O1 vaø O2, caùc ngoõ ra coøn laïi khoâng duøng ñeán ñeàu ñöôïc boû troáng. Caùc ngoõ ra naøy ñeàu ñöôïc laàn löôït noái ñeàn CS\ cuûa EPROM1, EPROM2 vaø RAM Tuy nhieân, ñeå 74138 laøm vieäc theo ñuùng yeâu caàu thì ta phaûi noái chaân G1 leân Vcc, coøn chaân G2\, G3\ xuoáng möùc thaáp. Ñeå phaân bieät ñöôïc vieäc giaûi maõ boä nhôù hay IO thì vi xöû lí coøn coù theâm chaân IO/M\. Chaân naøy coù hai traïng thaùi laøm vieäc, khi ôû möùc logic thaáp nghóa laø Vi xöû lí yeâu caàu vieäc giaûi maõ kieåu boä nhôù, coøn khi ôû möùc logic cao nghóa laø Vi xöû lí yeâu caàu giaûi maõ kieåu IO. Sô ñoà maïch giaûi maõ kieåu boä nhôù: Hình 2 .3 2 .THIEÁT KEÁ KHOÁI GIAO TIEÁP XUAÁT NHAÄP : Khoái IO laø boä phaän giao tieáp giöõa Vi xöû lí vôùi caùc thieát bò beân ngoaøi, cuï theå laø baøn phím vaø maøn hình quang baùo. Khoái naøy thöïc hieän vieäc xuaát hay nhaäp tuøy thuoäc vaøo töø ñieàu khieån do Vi xöû lí gôûi ra. a . Ñaët vaán ñeà: Maïch quang baùo giao tieáp beân ngoaøi goàm baøn phím vaø maøn hình quang baùo (Matraän led), do ñoù ta duøng hai vi maïch giao tieáp laø 8255A vôùi hai chöùc naêng khaùc nhau: IC 8255-I duøng ñeå queùt phím vaø IC coøn laïi duøng ñeå xuaát döõ lieäu ra Ma traän Led. IC 8255A giao tieáp vôùi Vi xöû lí baèng 8 byte cao coù ñòa chæ töø A8 - A15. Khi ñöôïc thieát keá laøm thieát bò I/O, do ñoù vieäc giaûi maõ cuõng phöùc taïp hôn giaûi maõ kieåu boä nhôù. Töông töï nhö boä nhôù, IC 8255A cuõng coù ñòa chæ roõ raøng khi vi xöû lí caàn truy xuaát tôùi. b. Thieát keá chi tieát : Lyù thuyeát : IC 8255A thöù nhaát ñöôïc thieát keá kieåu I/O neân IC naøy giao tieáp vôùi Vi xöû lí thoâng qua 3 bus chính laø Bus döõ lieäu, Bus ñieàu khieån, Bus ñòa chæ. Trong ñoù, Bus ñòa chæ duøng töø A15 - A8 cuûa Vi xöû lí, trong ñoù hai chaân A0 , A1 cuûa IC 8255A ñöôïc noái vaøo A8 , A9 cuûa Vi xöû lí , caùc chaân coøn laïi töø A10 - A15 ñöôïc ñöa qua maïch giaûi maõ ñòa chæ ñeå choïn ñuùng IC caàn truy xuaát . Caùc ñöôøng döõ lieäu D7 - D0 cuõng ñöôïc noái tröïc tieáp AD7 - AD0 cuûa Vi xöû lí , ñoàng thôøi noái song song vôùi taát caû caùc bus döõ lieäu cuûa boä nhôù Vì ñöôïc thieát keá kieåu I/O neân Bus döõ lieäu cuûa IC 8255A laø Bus hai chieàu , ñoïc ra hay vieát vaøo ñeàu phuï thuoäc vaøo hai chaân RD\ , WR\ giöõa Vi xöû lí vôù 8255A. IC 8255A giao tieáp vôùi Vi xöû lí baèng hai chaân A0 , A1 vaø khi truy xuaát I/O thì Vi xöû lí söû duïng caùc ñöôøng töø A8 - A15 . Nhö vaäy , ngoaøi hai chaân A8 , A9 ñaõ noái vaøo A0 , A1 thì caùc chaân coøn laïi töø A10 - A15 seõ ñöôïc ñöa vaøo maïch giaûi maõ ñòa chæ . Vì chæ coù hai ñöôøng ñòa chæ neân IC 8255A chæ söû duïng 4 ñöôøng ñòa chæ, do ñoù nhoùm thieát keá nhö sau : IC 8255A thöù nhaát duøng ñeå queùt phím coù ñòa chæ töø 00H - 03H . Trong ñoù : Port A coù ñòa chæ laø 00H Port B coù ñòa chæ laø 01H Port C coù ñòa chæ laø 02H Thanh ghi ñieàu khieån coù ñòa chæ laø 03H Töø ñieàu khieån gôûi ra thanh ghi ñieàu khieàn cuûa IC naøy laø ; CW = 92H IC 8255A thöù hai duøng ñeå queùt Ma traän coù ñòa chæ töø 10H ñeán 13H Trong ñoù : Port A coù ñòa chæ laø 10H Port B coù ñòa chæ laø 11H Port C coù ñòa chæ laø 12H Thanh ghi ñieàu khieån coù ñòa chæ laø 13H Töø ñieàu khieån gôûi ra thanh ghi ñieàu khieån cuûa IC naøy laø : CW = 80H Töø caùc yeâu caàu treân , ta xaây döïng baûng ñoà ñòa chæ nhö sau : A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 8255I 00 0 0 0 0 0 0 0 0 03 0 0 0 0 0 0 1 1 8255II 10 0 0 0 1 0 0 0 0 13 0 0 0 1 0 0 1 1 Döïa vaøo baûn ñoà ñòa chæ ta choïn caùc chaân A15 - A10 ñeå giaûi maõ , töông töï nhö treân ta duøng IC 74LS138 ñeå giaûi maõ , vì coù 6 ngoõ vaøo trong khi ñoù 74LS138 chæ coù 5 chaân (moät chaân G1 ñaõ noái vaøo IO/M\ cuûa Vi xöû lí ) . Do ñoù, vieäc keát noái caùc chaân naøy ñöôïc thöïc hieän nhö sau : Ba chaân A12 - A10 laàn löôït noái vaøo ngoõ A , B , C cuûa IC 74LS138 . Chaân A13 noái vaøo G2\ cuûa IC 74LS138 . Chaân A14 vaø A15 ñöôïc ñöa qua coång OR , sau ñoù ñaàu ra cuûa coång OR ñöôïc noái vaøo chaân G2\ cuûa IC 74LS138 . Ngoõ ra O0 vaø O1 ñöôïc noái laàn löôït vaøo CS\ cuûa 8255A thöù nhaát vaø 8255A thöù hai . Sô ñoà maïch cuï theå : Hình 2.4 Hoaït ñoäng cuûa maïch nhö sau : Khi A12 A11 A10 = 000 thì maïch seõ choïn IC 8255A thöù nhaát , khi ñoù tuøy thuoäc vaøo A9 A8 (noái vaøo A1A0) maø Vi xöû lí seõ choïn Port naøo . Ñeå 74LS138 hoaït ñoäng giaûi maõ theo ñuùng yeâu caàu thì caû A13A14A15 = 000H . Khi A10 A11 A12 = 001H thì Vi xöû lí seõ choïn IC 8255A thöù hai . II .THIEÁT KEÁ BAØN PHÍM : Baøn phím duøng ñeå nhaäp döõ lieäu töø beân ngoaøi , tuøy thuoäc vaøo ngöôøi sö duïng muoán hieån thò noäi dung nhö theá naøo . ñieåm khaùc bieät giöõa maïch quang baùo chæ duøng EPROM vaø maïch quang baùo ñieàu khieån baèng Kit Vi xöû lí laø ôû baøn phím vì Kit vi xöû lí coù theå cho pheùp ngöôøi söû duïng thay ñoåi noäi dung caàn hieån thò deã daøng baèng caùch nhaäp tröïc tieáp töø baøn phím . Chöông trình nhaän daïng phím do ngöôøi laäp trình taïo ra vaø ñöôïc löu tröõ trong ROM . 1 . Yeâu caàu : Khi thieát keá baøn phím phaûi quan taâm tôùi caùc yeâu caàu sau : Coù keát caáu cô khí chaéc chaén Caùc tieáp ñieåm phaûi tieáp xuùc toát , nhaïy . Phaûi coù khaû naêng choáng doäi Phím nhaán phaûi roõ raøng , goïn nheï . 2 . Thieát keá cuï theå : Töø caùc yeâu caàu treân ta thieát keá baøn phím nhö sau : Baøn phím ñöôïc xaây döïng döïa treân cô sôû queùt haøng vaø coät , söû duïng IC 8255A thöù nhaát (ñaõ trình baøy ôû phaàn tröôùc) ñeå giao tieáp vôùi Vi xöû lí . Port A cuûa IC 8255A thöù nhaát seõ ñöôïc duøng laøm Port queùt haøng (nhaäp döõ lieäu), Port C seõ ñöôïc thieát keá queùt coät (xuaát döõ lieäu) . Do yeâu caàu cuûa maïch neân nhoùm thieát keá maïch bao goàm 8 haøng vaø 7 coät (56 phím) . Söõ duïng phaàn meàm ñeå choáng doäi cho caùc phím Baøn phím ñöôïc xaây döïng cho baûng chöõ caùi tieáng Vieät vaø tieáng Anh , sô ñoà phaân boá phím nhö sau : Hình 4.4 Chöùc naêng cuûa caùc phím ñaëc bieät : Phím ENTER (RUN): Cho pheùp chaïy doøng thoâng baùo Phím LEFT : Xoùa moät kí töï beân traùi daáu nhaéc. Backspace : Cheøn moät kí töï traéng. Phím PRO : Cho pheùp nhaäp döõ lieäu 3. Sô ñoà maïch nguyeân lyù baøn phím :Trang sau Hình 2.5 : Sô ñoà nguyeân lyù maïch baøn phím cuûa quang baùo Hoaït ñoäng cuûa baøn phím : Traïng thaùi bình thöôøng cuûa Port A (töø PA0 - PA7) laø 111111112 neáu Port C xuaát ra moät giaù trò laø 00H , luùc naøy coù moät phím ñöôïc nhaán thì moät trong 8 ñöôøng cuûa Port A xuoáng möùc logic 0. Hoaït ñoäng queùt nhö sau : Ñaàu tieân Port C seõ xuaát ra giaù trò laø 00H ñeå queùt coät, sau ñoù ñoïc vaøo Port A nhaèm kieåm tra xem coù phím naøo ñöôïc aán hay khoâng, neáu moät phím ñöôïc nhaán thì moät trong 7 ñöôøng cuûa Port A seõ xuoáng möùc 0 luùc naøy ta chæ bieát ñöôïc haøng naøo coù phím aán maø thoâi. Ñeå xaùc ñònh chính xaùc vò trí cuûa phím ñöôïc aán thì Port C seõ xuaát döõ lieäu ñeå queùt coät. Tuøy vaøo giaù trò coät naøo xuoáng möùc thaáp maø ta ñònh ñöôïc vò trí cuûa phím ñöôïc aán. III .THIEÁT KEÁ MAØN HÌNH QUANG BAÙO 1. Yeâu caàu: Maïch phaûi hieån thò roõ raøng, caùc kí töï dòch töøng coät. Coù khaû naêng hieån thò chöõ tieáng Vieät vaø tieáng Anh. Phaûi hieån thò ñuû 6 kí töï tieáng Vieät. 2. Thieát keá : a. Ñaët vaán ñeà : Caùc LED trong Matraän led coù theå saùng rieâng leõ nhau neáu ta ñöa tín hieäu ñieàu khieån haøng vaø coät rieâng bieät. Moãi Led coù theå saùng neáu ta caáp cho noù moät ñieän aùp laø 1,7V ¸ 2V vôùi doøng toái ña laø 30 mA. Vì Ma traän Led coù coät hieån thò ôû möùc cao, haøng möùc thaáp neân ta caáp ñieän aùp cho coät vaø haøng duøng ñeå xuaát döõ lieäu. Vì taát caû caùc coät ñeàu ñöôïc ñieàu khieån bôûi ngoõ ra cuûa 74ls164, coù doøng ra raát thaáp. Do ñoù, ñeå ñuû doøng caáp cho caùc LED saùng bình thöôøng thì ta phaûi thieát keá theâm maïch khueách ñaïi coâng suaát cho LED. Sô ñoà maïch cuï theå: b. Hoaït ñoäng : Khi tín hieäu queùt coät nhaän ñieän aùp 5V laøm cho Q1 daãn baõo hoøa, luùc ñoù ñieän aùp 5V qua ñieän trôû RC1 (haïn doøng) seõ chaïy qua LED. Nhöng ñeå cho led saùng thì tín hieäu haøng phaûi xuaát ra möùc cao khi qua coång NOT (74LS05) thì seõ xuoáng möùc logic 0, luùc ñoù cathode cuûa led ñöôïc noái xuoáng möùc thaáp neân led seõ saùng. 3. Tính toaùn giaù trò : Xeùt luôùi 1: 5v = RB IB + VBE + VLED Ñeå led saùng toái ña : VLED =1.8V Choïn Q1 laø transitor loaïi silic neân : VBE = 0.6V VCEsat = 0.3V Þ RB. IB = 5 - 0.6 -1.8 -0.3 = 2.3V Þ IC = b.IB = I LED = b. 2.6mA Ñeå 1 led saùng toái ña laø 30mA .Trong khi ñoù vôùi ma traän led 5´8 thì