Quá trình hình thành giáo trình thiết kế và thi công hệ thống chấm điểm theo hottime và skiptime

Luận văn tốt nghiệp Hệ thống báo giờ tự động _ Chương trình phục vụ ngắt NMI để đếm thời gian thực. _ Các chương trình phục vụ các ngắt INT mode 0 để thực hiện các chức năng: Settime, Hottime và Skiptime. _ Xử lý bàn phím và hiển thị để người sử dụng giao tiếp với Hệ Thống. Trên đây là giải pháp kỹ thuật mà người viết chọn để thiết kế Hệ Thống. V- NGUYÊN LÝ CHUNG CỦA HỆ THỐNG BÁO GIỜ TỰ ĐỘNG: Bộ vi xử lý (P) Z80 là một P 8 bit, có khả năng truy xuất 64KB bộ nhớ, có nhiều kiểu ngắt. Tần số xung clock tối đa 2.5MHz (họ Z80 CPU). Tập lệnh gồm 158 lệnh. Trong quá trình hoạt động của Hệ Thống, cứ mỗi giây tín hiệu định thời tác động vào ngắt NMI để gọi chương trình tạo thời gian thực và mỗi giây thời gian thực được hiển thị trên đèn led 7 đoạn. Chương trình phần mềm thường xuyên thực hiện quá trình so sánh thời gian thực với từng Restime, Hottime, Skiptime và thứ trong tuần để ra quyết định báo hiệu. Khi có tín hiệu gọi ngắt INT , tùy vào địa chỉ ngắt mode 0, các chức năng như: Xem_Xóa_Đặt Hottime, Xem_Xóa_Đặt Skiptime và Settime sẽ được chương trình tương ứng phục vụ. Khi đó, thông qua bàn phím và đèn hiển thị người sử dụng sẽ thực hiện các chức năng đã chọn. Nhìn chung: Người viết thấy yêu cầu phần cứng ngoài bộ vi xử lí và bộ nhớ (ROM và RAM) cần phải có mạch hiển thị, bàn phím, mạch kiểm soát ngắt mode 0, mạch điều khiển báo hiệu, mạch tạo xung đồng hồ và định thời. Vêà phần mềm, ngoài việc khởi động Hệ Thống cần phải thực hiện các nhiệm vụ sau: tạo thời gian thực, quyết định việc báo hiệu và điều khiển báo hiệu. Phục vụ người sử dụng điều chỉnh thời gian thực, thực hiện các chức năng về Hottime và Skiptime. Điều khiển mạch hiển thị để hiển thị các thông tin cần thiết như thời gian thực, các Hottime và Skiptime, tạo thông báo lỗi. Xử lí bàn phím để nhận lệnh từ người sử dụng. Cli ck to bu y N OW !PD F-X Change View er w w w .docu-track . co m C lic k t o b uy NO W!P DF - XCha nge View er w w w .docu-track . co m Luận văn tốt nghiệp Hệ thống báo giờ tự động I- GIỚI THIỆU CÁC DẠNG MẠCH ĐÃ CÓ TRONG NƯỚC. Trước đây đã có một vài Hệ Thống báo Giờ Tự Động được thiết kế và thi công. Tuy nhiên, do chúng được thiết kế bằng cách dùng “Eprom” nên đã vấp phải một vài hạn chế về tính năng trong sử dụng cũng như việc tính toán phức tạp trong kết nối phần cứng. Sau đây, người viết sẽ giới thiệu hai dạng mạch dùng “Eprom” điển hình. 1.1_ Đề tài : “Thiết Kế Và Thi Công Máy Báo Tiết Cho Trường ĐHSPKT” Gvhd: Trần Minh Chánh. Svth : Nguyễn Đình Mạnh Chiến Trần Thị Bạch Ngọc Sơ đồ khối chi tiết mạch: Trình bày sơ đồ khối: _ Khối dao động: tạo tần số chuẩn 1Hz làm tần số cơ sở để mạch hoạt động và tạo xung điều khiển mạch báo giây. _ Khối chia 30: tạo tần số 1/30 Hz tức ½ giây là tần số để mạch đếm thay đổi địa chỉ bộ nhớ. _ Khối đếm: Là mạch đếm lên làm tăng dần địa chỉ bộ nhớ sau mỗi xung ½ giây. Có thể đặt lại trạng thái ban đầu (reset) bằng tay hoặc từ ngõ ra của bộ nhớ. _ Khối nhớ và đệm: ghi toàn bộ chương trình báo tiết học trong 24 giờ.  Tạo xung cho mạch chỉ thị (1 phút) .  Tạo xung reset cho mạch chỉ thị sau 60 phút, sau 24 giờ. CÔNG SUẤT VÀ TẢI DAO ĐỘNG 1Hz CHIA 30 OR NGUỒN 12V.5V DAO ĐỘNG CHỈNH ĐẾM NHỚ VÀ ĐỆM ĐIỀU KHIỂN BÁO CHỈ THỊ Cli ck to bu y N OW !PD F-X Change View er w w w .docu-track . co m C lic k t o b uy NO W!P DF - XCha nge View er w w w .docu-track . co m Luận văn tốt nghiệp Hệ thống báo giờ tự động  Tạo xung reset toàn mạch sau 24 giờ (bằng cách reset mạch đếm về trạng thái ban đầu mà tại địa chỉ đó chứa đoạn chương trình reset toàn mạch). _ Khối điều khiển báo hiệu:  Tạo thời gian dài (7’) cho đầu tiết học.  Tạo thời gian ngắn (3’) cho cuối tiết học.  Tắt mở báo bằng tay theo yêu cầu sử dụng (ALARM ON/OFF). _ Khối công suất: gồm transistor công suất, rơle đóng cắt tải AC, DC (110V, 220V). _ Khối dao động điều chỉnh: Tạo tần số dao động cao hơn tần số dao động cơ bản để điều chỉnh lại đồng hồ báo giờ.  Chỉnh với tốc độ nhanh.  Chỉnh với tốc độ chậm. _ Khối nguồn: Gồm có mạch ổn áp, mạch bảo vệ nhằm cực tính nguồn accu từ bên ngoài 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 nạp trong một IC ROM 2732. Dữ liệu này không xuất trực tiếp ra led 7 đoạn để hiển thị mà chúng có nhiệm vụ tạo ra xung clock cho mạch đếm BCD và xung reset cho mạch đếm sau 60 phút và sau 24 giờ. Nguyên tắc tạo ra xung clock cho mạch đếm BCD như sau : Cứ mỗi phút ở ngõ ra của IC ROM sẽ xuất hai 2 byte, ở bit D0 của byte thứ nhất có giá trị là 0 và byte thứ 2 có giá trị là 1, IC ROM cứ tuần hoàn xuất ra dữ liệu như thế nên ở bit D0 ngõ ra sẽ tạo thành một chuỗi xung liên tục có tần số là 1/60 Hz hay 1 phút (dạng chuỗi xung có được mô tả ở hình phía dưới) kích cho mạch đếm BCD để mạch đếm này cứ đếm tăng lên, sau đó số đếm BCD này sẽ được giải mã từ BCD ra led 7 đoạn để hiển thị. Địa chỉ : 0h 1h 2h 3h 4h D0 0 1 0 1 0 Dạng sóng Cli ck to bu y N OW !PD F-X Change View er w w w .docu-track . co m C lic k t o b uy NO W!P DF - XCha nge View er w w w .docu-track . co m Luận văn tốt nghiệp Hệ thống báo giờ tự động 1/60 Hz Do mạch đếm là mạch đếm BCD nên ở phút 60 phải có xung reset mạch đếm phút về 00 và tăng giờ lên 1, tương tự khi giờ bằng 24 phải reset giờ về 00. Nguyên tắc reset mạch đếm phút và giờ như sau: Bit D1 dùng để reset mạch đếm phút. Giả sử mạch đếm phút được reset ở mức 0 thì tất cả các byte ở phút 60 phải đặt bit D1 = 0 còn các byte khác phải đặt bit D1 = 1. Tương tự như reset mạch đếm phút, bit D2 dùng để reset mạch đếm giờ. Byte tương ứng với 24 giờ phải đặt bit D2 = 0 (giả sử mạch đếm giờ có reset tác động mức 0) còn các byte còn lại phải đặt bit D2 = 1. VD : Mạch reset phút tác động mức 0 thì phải ghi chương trình như sau: Địa chỉ : 118D 119D 102D 121D Giờ ứng : 0:59 0:59:30 1:00:00 1:00:30 D1 : 1 1 0 1 D0 ck CO ck CO ck CO ck Reset 60 phút Reset 24 giờ D1 D2 SƠ ĐỒ MẠCH ĐẾM BCD CHO PHÚT, GIỜ Nguyên tắc xuất tín hiệu điều khiển chuông: Sử dụng bit D4 để phát tín hiệu điều khiển chuông cho đầu tiết học và bit D5 để phát tín hiệu điều khiển chuông ở cuối tiết học, phải dùng 2 bit để điều khiển chuông là do phải sử dụng 2 mạch dao động đơn ổn, một mạch định thời gian dài cho đầu tiết và một mạch định thời gian ngắn cho cuối tiết. IC1 IC2 Phút Chục phút IC3 Giờ IC4 Chục giờ Cli ck to bu y N OW !PD F-X Change View er w w w .docu-track . co m C lic k t o b uy NO W!P DF - XCha nge View er w w w .docu-track . co m Luận văn tốt nghiệp Hệ thống báo giờ tự động 1.2 _ Đề tài : “Thiết Kế Và Thi Công Mạch Đồng Hồ Báo Giờ” Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Phương Quang Sinh viên thực hiện : Võ Đức Trí : Đoàn Nam Sơn Lớp : 95KĐĐ3/7 Sơ đồ khối chi tiết mạch. Nhiệm vụ các khối: KHỐI ĐIỀU KHIỂN BÁO BỘ GIẢI MÃ ĐỊA CHỈ KHỐI HIỂN THỊ KHỐI GIẢI ĐA HỢP, CHỌN KÊNH KHỐI DAO ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH KHỐI CHỐT KHỐI DAO ĐỘNG VÀ CHIA TẦN SỐ KHỐI NGUỒN BỘ NHỚ Cli ck to bu y N OW !PD F-X Change View er w w w .docu-track . co m C lic k t o b uy NO W!P DF - XCha nge View er w w w .docu-track . co m Luận văn tốt nghiệp Hệ thống báo giờ tự động _ Khối tạo xung: khối này có chức năng tạo dao động và chia tần số để được xung 1 Hz. Xung này được đưa đến bộ đếm và giải mã địa chỉ bộ nhớ. _ 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. Cli ck to bu y N OW !PD F-X Change View er w w w .docu-track . co m C lic k t o b uy NO W!P DF - XCha nge View er w w w .docu-track . co m Luận văn tốt nghiệp Hệ thống báo giờ tự động 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 Cli ck to bu y N OW !PD F-X Change View er w w w .docu-track . co m C lic k t o b uy NO W!P DF - XCha nge View er w w w .docu-track . co m Luận văn tốt nghiệp Hệ thống báo giờ tự động 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. Cli ck to bu y N OW !PD F-X Change View er w w w .docu-track . co m C lic k t o b uy NO W!P DF - XCha nge View er w w w .docu-track . co m Luận văn tốt nghiệp Hệ thống báo giờ tự động ADDRESS BUS CONTROL BUS DATA BUS 1Hz 277khZ Hình 1: SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT HỆ THỐNG VXL Z80 POWER SUPPLY TIMER CLOCK EPROM 8KB RAM 2KB BELL DRIVER INTERR UPT CONTR OLLER KEYBO ARD DISPLAY Cli ck to bu y N OW !PD F-X Change View er w w w .docu-track . co m C lic k t o b uy NO W!P DF - XCha nge View er w w w .docu-track . co m