Thiết kế hệ thống xử lý hội thoại trong phòng LAB học ngoại ngữ

n sang nhóm hội thoại tới Line In máy ghi âm. Ấn Record trên máy CD, Cassette. Tóm lại, ở mục 1.5 ta thấy cần phải có tất cả 12 chức năng để phục vụ xử lý thông tin thoại trong phòng học ngoại ngữ. Đối tượng thao tác chính để lựa chọn các chức năng là người Giáo viên, việc thao tác được thực thi ngay tại bàn ĐK giáo viên. KẾT LUẬN CHƯƠNG Hiện nay, các phòng LAB phục vụ cho lớp học trên 30 học viên được điều khiển qua máy vi tính chỉ mới xuất hiện ở một số các trường Đại học Cao đẳng chuyên nghiệp, giá thành đầu tư cao và phải mua từ nước ngoài. Nhu cầu học Ngoại ngữ trong xã hội và tại địa phương ngày càng cao và cấp bách. Một mô hình phòng LAB điều khiển bằng hệ nút bấm với công nghệ kỹ thuật số, phục vụ cho lớp học dưới 20 học viên, cách thức đơn giản, đa dạng trong sử dụng và giá thành thấp đang là sản phẩm cần thiết đối với các trường Trung, Tiểu học và đặc biệt là các trường mầm non. Để xử lý hội thoại trong phòng học ngoại ngữ, mục 1.5 đã đưa ra đầy đủ 12 chức năng chính phục vụ cho 2 đối tượng là người Giáo viên và các Học viên. Trong đó người học viên có chức năng nghe, nói và phát tín hiệu đề nghị phát biểu, người Giáo viên ngoài chức năng nghe và nói như học viên, còn là trung tâm điều khiển các chức năng của hệ thống. Để tiện trong việc thiết kế và phù hợp tình hình thực tế là trong một lớp học trình độ học viên khác nhau, thời gian các học viên nhập học khác nhau, nên tôi đưa ra phương án chia thành nhiều nhóm để giúp cho người giáo viên dễ dàng dạy học cho nhều học viên có trình độ khác nhau trong một lớp. Tóm tắt các thao tác từng đối tượng: Với các học viên: Gửi yêu cầu phát biểu về hệ thống (khi có nhu cầu phát biểu). Với giáo viên: Lựa chọn chức năng hội thoại hay chức năng giảng bài. Chọn nhóm học viên. Chọn học viên hoặc cả lớp. Ngoài ra còn thao tác ấn play hoặc ấn Record ở chức năng nghe AUX hoặc ghi âm khi cần thiết. Bằng phương pháp luận có tính logic chặt chẽ, chương 1 đã làm rõ nội dung nghiên cứu của đồ án là phân tích được các chức năng, ý nghĩa sử dụng cơ bản của một phòng LAB và đưa ra hướng giải quyết. Đây sẽ là nền tảng cho thiết kế phần cứng và xây dựng lưu đồ thuật toán được nói đến trong các chương sau. CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG Giới thiệu chương: Chương này sẽ đưa ra các bước thực hiện thiết kế phòng LAB đúng như nội dung ở chương 1 đã đặt ra. Trong phạm vi đề tài này, tôi chỉ thiết kế và tính toán làm phòng LAB phục vụ cho lớp học gồm 8 học viên được chia làm 2 nhóm để làm mô hình mô phỏng cho ý tưởng thiết kế. Nội dung trình bày lần lượt như sau: Giới thiệu sơ đồ khối hệ thống. Chức năng của các khối và chọn linh kiện để thiết kế. Đề xuất sơ đồ mạch, giải thích hoạt động và tính toán. 2.1. Sơ đồ khối của hệ thống Hình 2.1. Sơ đồ khối hệ thống. Chú thích: 1: Tín hiệu On-Off, Học viên gửi yêu cầu phát biểu đến Giáo viên. 2: Tín hiệu AF_ Line Out từ nguồn học viên gửi tới Node mạng âm thanh. 3: Tín hiệu On-Off, cho phép học viên nói. 4: Tín hiệu AF- Line Out từ máy phát (nguồn AUX) gửi tới Node mạng âm thanh 5: Tín hiệu AF- Line Out gửi tới máy ghi âm. 6: Tín hiệu AF- Line Out từ nguồn: Giáo viên gửi tới Node mạng âm thanh. 7: BUS điều khiển từ VĐK gửi tới khối học viên và giáo viên. 8: Cấp nguồn DC. 9: BUS dữ liệu vào từ bàn điều khiển gửi tới VĐK. Căn cứ nhiệm vụ chức năng, nhu cầu của đối tượng sử dụng, đặc tính mạch điện khi thiết kế và thuận tiện cho việc bảo quản thay thế tôi đề xuất các khối sau: Khối học viên: Gồm Module hộp học viên và Module card học viên. Khối giáo viên: Gồm Module hộp giáo viên và Module card giáo viên. Khối bàn điều khiển. Khối vi điều khiển. Khối âm thanh ngoài AUX. Khối nguồn nuôi. Ngay sau đây chúng ta tìm hiểu cụ thể chức năng từng khối, tính toán lựa chọn các linh kiện của các module. 2.2. Khối học viên Chức năng: gồm có hai Module và được mô tả trên hình 2.2. 2.2.1. Module hộp học viên Gồm mạch khuếch đại âm tần, tín hiệu vào là Microphone được sử dụng khi học viên hội thoại, tín hiệu ra là Line Out một phần để học viên có thể nghe tại chổ bằng tai nghe, một phần gửi tín hiệu này tới Node mạng âm thanh qua Card chuyển mạch học viên. Có rack cắm Mic để sử dụng ống nói khi hội thoại, rack cắm Heaphone để sử dụng tai nghe khi nghe, có nút điều chỉnh Volume để chỉnh âm lượng tùy thích. Có đường tín hiệu gửi từ Card học viên đến khối Mute để điều khiển cho phép học viên nói hay "làm câm mute", đây là quyền cho phép của Giáo viên được thực hiện tại bàn điều khiển giáo viên. Khi giáo viên chọn một trong các chức năng hội thoại thì học viên sẽ được nghe và nói. Khi giáo viên chọn một trong các chức năng nhóm hay cả lớp nghe giáo viên nói hay nghe AUX hoặc nghe một học viên nói thì các học viên còn lại chỉ được nghe mà không được nói (chức năng nói bị Mute). Hình 2.2. Sơ đồ khối học viên Nút Call là công tắc nhấn nhả phục vụ cho học viên khi cần gửi yêu cầu phát biểu tới bàn giáo viên. Nếu lớp học bố trí bàn học theo hàng ngang dọc thì Module hộp học viên đặt tại bàn học của học viên, nếu lớp học lưu động ở ngoài trời thì Module được đặt tập trung một chổ cùng bộ bàn ĐK giáo viên, rồi nối đến Card học viên bằng các dây dẫn. Lúc này học viên sẽ dùng bộ tai nghe và ống nói không dây rất linh động. Nguồn điện cung cấp: 12 VDC. 2.2.2. Module Card học viên Trong phần thiết kế mô phỏng hệ thống phòng LAB của đề tài này, đây là Card nhóm học viên bao gồm bốn học viên/nhóm, có hai nhóm gồm 8 học viên tức có hai Module Card học viên thế này. Module Card học viên làm nhiệm vụ nhận lệnh điều khiển từ khối vi điều khiển ở dạng bit nhị phân đã được mã hóa, chuyển qua mạch giải mã hay mạch tách kênh, mạch khuếch đại để điều khiển các rơle đóng mở, nối các kênh dẫn nguồn âm thanh (Line Out) từ các hộp học viên đến Node mạng âm thanh, hoặc chuyển qua mạch giải mã cho ra tín hiệu điều khiển chức năng cho phép nói rồi gửi đến line Mute thuộc Module hộp học viên. Module Card học viên được đặt tại bàn ĐK giáo viên. Nguồn điện cung cấp: 5 VDC. 2.2.3. Lựa chọn linh kiện thiết kế khối học viên Đối với Module hộp học viên: Sử dụng các mạch khuếch đại Pre, mạch khuếch đại âm li với công suất nhỏ, giá thành rẻ, có bán sẵn ở thị trường điện tử để thiết kế ứng dụng cho Module hộp học viên. Đối với Module Card học viên: Để giải quyết vấn đề đưa ra, có thể sử dụng các IC giải mã 3-8 hay 4-16 hay dùng các cổng logic, các diode đều được. Giải pháp điển hình và tối ưu được chọn lựa để thiết kế cho khối này là dùng IC giải mã 3-8, các Diode. IC giải mã 74LS138 [xem phụ lục 1]. Sơ đồ kết nối: Hình 2.3. Sơ đồ kế nối IC giải mã 74LS138. Trong đó: A, B, C: Các pin lựa chọn (Select). G1, G2A, G2B: Các pin cho phép (Enable). Vcc, GND: Các pin cấp nguồn. Y0 đến Y7: Các pin đầu ra dữ liệu (Data output). Bảng trạng thái: Bảng 2.1.a. Bảng trạng thái IC giải mã 74LS138. Đầu vào (Inputs) Đầu ra (Outputs) Cho phép Lựa chọn G1 G2(Note1) C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 X H X X X H H H H H H H H L X X X X H H H H H H H H H L L L L L H H H H H H H H L L L H H L H H H H H H H L L H L H H L H H H H H H L L H H H H H L H H H H H L H L L H H H H L H H H H L H L H H H H H H L H H H L H H L H H H H H H L H H L H H H H H H H H H H L Trong đó: H: Điện áp mức logic 1 (mức cao). L: Điện áp mức logic 0 (mức thấp). X: Không xác định. G2 = G2A + G2B. Bảng 2.1.b. Bảng trạng thái IC giải mã 74LS138. Đầu vào (Inputs) Ra (Outputs) Cho phép Lựa chọn G1 C B Y0 Y1 Y2 Y3 H X X H H H H L L L L H H H L L H H L H H L H L H H L H L H H H H H L Sơ đồ Logic: Hình 2.4. Sơ đồ logic IC giải mã 74LS138. BJT A1015 [Xem thêm phụ lục 6]. Rơle : chọn Rơle RY5W-K [xem phụ lục 8]. Coil: DC 5V , 30mA. Contact: 0.6A 125 VAC; 0.6A 110 VDC; 2A 30 VDC. Hình 2.5. Rơle RY5W - K. 2.3. Khối giáo viên Chức năng: gồm có hai Module hộp giáo viên và Module card giáo viên. Sơ đồ khối được trình bày ở hình 2.6. Module hộp giáo viên được thiết kế thành hộp đặt tại bàn làm việc của giáo viên. Trong đó gồm một mạch khuếch đại Micro, mạch tiền khuếch đại âm tần và mạch khuếch đại công suất. Module card giáo viên có nhiệm vụ nhận lệnh từ khối vi điều khiển để kết nối nguồn âm thanh trên node mạng âm thanh, điều khiển chức năng cho phép nói, ngoài ra còn có chức năng điều khiển ghi âm vào máy ghi âm. Module card giáo viên được thiết kế đặt tại bàn ĐK giáo viên. Hình 2.6. Sơ đồ khối giáo viên. 2.3.1. Module hộp giáo viên Tương tự như Module hộp học viên, gồm mạch khuếch đại âm tần, tín hiệu vào là Microphone được sử dụng khi giáo viên nói, tín hiệu ra là Line Out một phần để giáo viên có thể nghe tại chổ bằng tai nghe, một phần gửi tín này tới Node mạng âm thanh qua Card chuyển mạch giáo viên. Có rack cắm Mic để sử dụng ống nói khi nói, rack cắm Hearphone để sử dụng tai nghe khi nghe, có nút chỉnh Volume để chỉnh âm lượng tùy thích. Khác với hộp học viên ở hộp giáo viên không có nút nhấn Call. Module hộp giáo viên đặt tại bàn ĐK giáo viên. Nguồn điện cung cấp: 12 VDC. 2.3.2. Module Card giáo viên Card cũng tương tự Module Card học viên. Trong phần thiết kế mô phỏng hệ thống phòng LAB của đề tài này, đây là Card giáo viên điều khiển kết nối điển hình với hai nhóm, mỗi nhóm có hai học viên. Ngoài làm nhiệm vụ nhận lệnh điều khiển từ khối vi điều khiển để nối kênh dẫn nguồn âm thanh (Line Out) từ hộp giáo viên đến Node mạng âm thanh, điều khiển chức năng cho phép nói, còn có chức năng điều khiển ghi âm bằng nối nguồn âm thanh (Line Out) từ Node mạng âm thanh đến đầu thu của máy ghi âm. Lúc này giáo viên nhấn nút ghi âm ở máy thì quá trình ghi âm được thực hiện. Module Card giáo viên được đặt tại bàn ĐK giáo viên. Nguồn điện cung cấp: 5 VDC. 2.3.3. Lựa chọn linh kiện thiết kế khối giáo viên Đối với Module hộp giáo viên: Tương tự như Module hộp học viên nhưng không có phần Mute và nút nhấn CALL. Đối với Module Card giáo viên: Thiết kế hoàn toàn tương tự như Module học viên. IC giải mã 74LS138 [xem thêm phụ lục 1]. BJT A1015 [xem thêm phụ lục 6]. Rơle: tương tự như Module học viên. Coil: DC 5V , 30mA.Contact: 0.6A, 125 VAC. 0.6A 110 VDC. 2.4. Khối bàn điều khiển 2.4.1. Sơ đồ khối bàn điều khiển Hình 2.7. Sơ đồ khối bàn điều khiển. 2.4.2. Chức năng Điều khiển mạch đèn LED chỉ báo khi có học viên gửi yêu cầu phát biểu đến Giáo viên. Dùng các phím lệnh sau khi được mã hóa sẽ điều khiển cho thực hiện chương trình được lập sẵn trong khối vi điều khiển để điều khiển toàn bộ hệ thống phòng LAB. Dùng bàn phím lệnh để kích hoạt chức năng cho phép nói với học viên nào đó đồng thời có tác dụng Reset mạch chỉ báo đèn LED về trạng thái ban đầu. Bàn điều khiển đặt tại bàn ĐK giáo viên. Nguồn điện cung cấp : 5 VDC 2.4.3. Lựa chọn linh kiện thiết kế khối bàn điều khiển Chọn đèn LED màu đỏ, loại đường kính 3mm làm đèn chỉ báo. Dùng mạch Flip-Flop để điều khiển trạng thái Led khi thay đổi xung vào qua các phím chọn. Để giải quyết vấn đề đưa ra, có thể sử dụng các IC mã hóa 8-3 hay 10-4 hay dùng các cổng logic, các Diode đều được. Giải pháp điển hình và tối ưu được chọn lựa để thiết kế cho khối này là dùng IC mã hóa 8-3. a. IC mã hóa 74LS148 [Xem phụ lục 2]: Bảng trạng thái Bảng 2.2. Bảng trạng thái IC mã hoá 74LS148 Đầu vào (Inputs) Ra (Outputs) EI 0 1 2 3 4 5 6 7 A2 A1 A0 GS E0 H X X X X X X X X H H H H H L H H H H H H H H H H H H L L X X X X X X X L L L L L H L X X X X X X L H L L H L H L X X X X X L H H L H L L H L X X X X L H H H L H H L H L X X X L H H H H H L L L H L X X L H H H H H H L H L H L X L H H H H H H H H L L H L L H H H H H H H H H H L H Sơ đồ kết nối: Hình 2.8. Sơ đồ kết nối IC mã hoá 74LS148. Sơ đồ Logic: Hình 2.9. Sơ đồ logic IC mã hoá 74LSL148. b. Plip - plop 74LS73 [Xem phụ lục 3] Sơ đồ kết nối: Hình 2.10. Sơ đồ kết nối IC Plip - plop 74LS73. Bảng trạng thái: Bảng 2.3. Bảng trạng thái IC 74LS73 Chế độ thao tác (Operating mode) Đầu vào (Inputs) Đầu ra J K Q Xác lập lại dị bộ (Asynchronous reset) L X X L L H Phím bật tắt (Toggle) H h h q Nạp vào phím “0” (xác lập lại) (Loat "0") H l h L H Nạp vào phím “1” (xác lập) (Loat "1") H h l H L Giữ phím “không thay đổi”(Hold "no change") H l l q H = trạng thái ổn định mức điện áp cao. h = mức điện áp cao được thiết lập 1 lần trước khi chuyển tiếp đồng hồ từ cao đến thấp. L = trạng thái ổn định mức điện áp thấp. l = mức điện áp thấp được thiết lập 1 lần trước khi chuyển tiếp đồng hồ từ cao đến thấp. q = chữ cái viết thường thể hiện trạng thái đầu ra liên quan trước khi chuyển tiếp đồng hồ từ cao đến thấp. x = Không xác định. = xung đồng hồ dương. Lưu ý: Đầu vào J và K của 74LS73 phải ổn định trong khi đồng hồ đạt mức cao đối với thao tác thông thường. 74LS73 được bắt đầu tại biên. Dữ liệu phải ổn định sau một lần thiết lập trước khi đồng hồ chạm mức âm đối với thao tác được dự báo trước. Sơ đồ Logic: Hình 2.11. Sơ đồ logic IC 74LS73. Các phím bấm sử dụng loại phím nhấn nhã có tiếp điểm đôi. Một tiếp điểm dùng để điều khiển vi điều khiển, cái còn lại dùng để Reset trạng thái đèn LED. 2.5. Khối vi điều khiển 2.5.1. Sơ đồ khối . Hình 2.12. Khối vi điều khiển. 2.5.2. Chức năng Chức năng cổng vào: nhận tín hiệu đã được mã hóa dạng nhị phân hoặc tín hiệu On-Off từ dữ liệu bàn điều khiển gửi qua để thực hiện chương trình đã lập sẵn được lưu trong bộ nhớ (phần mềm nạp trong ROM). Chức năng cổng ra: Kết quả chương trình sau khi xử lý là tín hiệu dạng nhị phân 2 mức logic được xuất ra ở cổng làm chức năng cổng ra, gửi về điều khiển các khối học viên, khối giáo viên… Các bit điều khiển là song song và hướng dữ liệu vào, ra là độc lập giữa các bit, có thể Set mỗi bit vào hay ra tùy ý mà không phụ thuộc vào các bit khác. Để giải quyết yêu cầu đề tài đặt ra trong phần 1.5 và đáp ứng nhu cầu điều khiển vào ra cho các khối học viên, khối giáo viên, khối bàn điều khiển, yêu cầu tối thiểu phải có trên 20 bit điều khiển (20 chân). Khối vi điều khiển đặt tại bàn ĐK giáo viên. Nguồn điện cung cấp: 5VDC. 2.5.3. Lựa chọn linh kiện thiết kế khối điều khiển Ta có thể dùng một trong các chíp vi điều khiển như bảng dưới đây để thiết kế làm bộ vi điều khiển đều được, nhưng chíp AT89C51 thì được dùng phổ biến, giá cả hợp lí và dễ tìm thấy ở thị trường hiện nay. Bảng 2.3. Bảng tóm tắt chức năng các chíp vi điều khiển STT Tên chíp (Rom) (Eprom) (Flash) 1 8051 4 Kbyte x x 2 8052 8 Kbyte x x 3 8031 x x x 4 8032 x x x 5 87C51 x 4 Kbyte x 6 87C52 x 8 Kbyte x 7 AT89C51/AT89S51 x x 4 Kbyte 8 AT89C52/AT89S52 x x 8 Kbyte Chip AT89C51 [9], [10]: Sơ đồ tổng quát chip vi điều khiển AT89C51 được trình bày trong hình 2.13 như sau: Hình 2.13. Sơ đồ tổng quát chip AT89C51. 4 KB bộ nhớ có thể lập trình, có khả năng tới 1000 chu kì ghi xoá. Tần số hoạt động: 0Hz đến 24 MHz. 2 bộ Timer/counter 16 Bit. 128 Byte RAM nội. 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit. Giao tiếp nối tiếp. 64 KB vùng nhớ mã ngoài. 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoài. Xử lí Boolean (hoạt động trên bit đơn). 210 vị trí nhớ có thể định vị bit. 4 ms cho hoạt động nhân hoặc chia. Sơ đồ kết nối: Vcc=5vôn (pin 40); Các cổng P0 đến P3; Reset (pin 9); Mạch tạo dao động (pin 18, 19). Xem thêm phần phụ lục. Hình 2.14. Sơ đồ chân IC AT 89C51. 2.6. Khối nguồn cung cấp 2.6.1. Chức năng Chuyển đổi nguồn điện áp cao AC (110V/220V) sang nguồn điện áp thấp AC, đồng thời cách ly chống giật. Điện áp ra ACV qua mạch chỉnh lưu, mạch ổn dòng và ổn áp để cấp nguồn 5V, 12VDC có tính ổn định cao. Nguồn 12VDC cung cấp cho các hộp học viên, hộp giáo viên, nguồn 5 VDC cung cấp cho các Module còn lại. Khối nguồn đặt tại bàn ĐK giáo viên. 2.6.2. Lựa chọn linh kiện thiết kế Một biến thế 110V/220V – 15V AC, 3A. IC ổn áp: LM7805, LM7812 [xem thêm phụ lục 4]. Transistor công suất : TIP42 [xem thêm phụ lục 7]. 2.7. Khối âm thanh ngoài (AUX) 2.7.1. Chức năng Nguồn âm thanh ngoài là tín hiệu âm tần được phát ra từ một thiết bị Cassette hay CD gửi đến Node mạng hệ thống. Khi giáo viên cần tổ chức cho nhóm hay cả lớp luyện nghe AUX thì hệ thống sẽ sử dụng nguồn âm thanh ngoài. Khối âm thanh ngoài (AUX) được lắp đặt tại bàn điều khiển giáo viên. 2.7.2. Lựa chọn linh kiện thiết kế khối âm thanh ngoài AUX Để kết hợp dùng cho cả chức năng ghi âm và chức năng phát âm, giải pháp được chọn lựa để sử dụng là máy Cassette/VCD có thu âm được bán phổ biến ở thị trường điện tử dân dụng. 2.8. Sơ đồ mạch, giải thích hoạt động và tính toán Trong mục này chúng ta tìm hiểu cụ thể sơ đồ mạch điện, giải thích hoạt động và tính toán chi tiết từng linh kiện của các module trong từng khối. 2.8.1. Module hộp học viên a. Sơ đồ mạch Hình 2.15. Sơ đồ mạch hộp học viên. b. Giải thích hoạt động Bộ tai nghe của mỗi học viên khi tham gia phòng LAB sẽ được cắm vào hộp học viên đặt ở vị trí bàn ngồi của mình. Dây cáp tín hiệu ống nói cắm vào Jack Mic, dây cáp tín hiệu ống nghe cắm vào Jack Hearphone. Núm Vol để chỉnh âm lượng to nhỏ theo nhu cầu người nghe. Khi học viên nghe giáo viên nói hay nghe băng đĩa (nghe AUX) thì chức năng nói của học viên không có tác dụng vì chưa có tín hiệu điều khiển UNMUZZ (cho phép nói) nên mặc định Q3 dẫn bão hòa, tín hiệu ngõ vào IC KĐCS TDA2030 gần bằng 0V. Học viên muốn phát biểu thì nhấn nút CALL để gửi yêu cầu đến giáo viên. Khi giáo viên cho phép nói, tín hiệu UNMUZZ được gửi về hộp học viên, làm cho điện thế tại điểm A » 0V, Q3 ngưng dẫn, tín hiệu tiếng nói của học viên được khuếch đại và xuất ra Node mạng âm thanh. c. Tính toán Mạch khuếch đại âm thanh được ứng dụng nguyên bản từ mạch KĐCS có bán sẵn ở thị trường, tôi chỉ vẽ lại Layout và làm mạch in. Mạch Mute được tính toán như sau: Chọn nguồn cung cấp: Vcc = 12V. Chọn tranzitor lưỡng cực (BJT Q3): Loại 2SC1815 có các tham số: . . . [xem thêm phụ lục 5]. Chọn ; [xem thêm phụ lục 1]. Tính giá trị : ; chọn . Tìm dòng : . Tính giá trị : ; chọn . Tính giá trị : ; chọn . 2.8.2. Module Card học viên a. Sơ đồ mạch Hình 2.16. Sơ đồ mạch điện Module Card học viên. b. Giải thích hoạt động Khi giáo viên nhấn nút điều khiển nhóm nghe AUX, chương trình sẽ lệnh cho vi điều khiển xuất ra tín hiệu nhị phân tại cổng P(0.0; 0.1; 0.2), đến các cổng vào IC giải mã 74LS138, kết quả làm cổng ra ở pin 14 (IC1) xuống mức thấp, tạo cho Q7 được phân cực thuận và dẫn bão hòa, rơle RLY6 được cấp điện làm đóng tiếp điểm rơle nối nguồn AUX tới Node mạng của nhóm, nhóm được nghe AUX. Bảng trạng thái hoạt động của IC8951 được mô tả trong bảng 2.4. Bảng 2.4. Bảng trạng thái chức năng hoạt động của mạch IC8951(out) ICI - 74LS138 Ghi chú P0.2 P0.1 P0.0 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Điều khiển nhóm 1 C(3) B(2) A(1) 15 14 13 12 11 10 9 7 L L H H L H H H H H H Điều khiển nhóm nghe AUX L H L H H L H H H H H Điều khiển đàm thoại M1 L H H H H H L H H H H Điều khiển đàm thoại M2 H H H H H H H H H H L Điều khiển nhóm Mute (mặc định) IC8951(out) ICI - 74LS138 Ghi chú P0.5 P0.4 P0.3 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Điều khiển nhóm 2 C(3) B(2) A(1) 15 14 13 12 11 10 9 7 L L H H L H H H H H H Điều khiển nhóm nghe AUX L H L H H L H H H H H Điều khiển đàm thoại M1 L H H H H H L H H H H Điều khiển đàm thoại M2 H H H H H H H H H H L Điều khiển nhóm Mute (mặc định) Tương tự khi giáo viên chọn nhóm hội thoại theo kiểu M1, pin 13 (IC1) xuống mức thấp, tạo Q6 và Q8 qua D9 và D11 được phân cực thuận, và chúng dẫn bão hòa, rơle RLY5 và rơle RLY7 được cấp điện làm đóng tiếp điểm rơle, nối hai Line Out của Hv3 và Hv4 vào một Node mạng, cũng như Q3 qua D10 được phân cực thuận và dẫn bão hòa, rơle RLY2 được cấp điện làm đóng tiếp điểm rơle, nối hai Line Out của Hv1 và Hv2 vào một Node mạng. Đồng thời qua D8, Q2 cũng được phân cực thuận và dẫn bão hòa, làm cho các Diode D1..D4 từ mức 1 xuống mức 0, làm chức năng cho phép nói tại các hộp học viên Hv1..Hv4 được kích hoạt, chế độ hội thoại kiểu M1 được thực hiện. Giải thích hoạt động hội thoại kiểu M2 tương tự hội thoại M1. Khi giáo viên điều khiển nhóm nghe giáo viên nói, pin 7 của IC1 xuống mức thấp, làm Q1 được phân cực thuận và dẫn bão hòa, rơle RLY1 được cấp điện làm đóng tiếp điểm role, nối Line Out của các học viên với Line Out của GV vào một Node mạng. Lúc này giáo viên nói cho cả nhóm cùng nghe. c. Tính toán Chọn nguồn . Chọn các Rơle: [xem thêm phụ luc 8]. chọn BJT Q1...Q8 loại 2SA1015 có các tham số: . [xem thêm phụ lục 6]. Tính dòng : Tính giá trị : ; chọn . Tính tương tự chọn . Tính các dòng của Q3: . . Tính giá trị : ; chọn . Tính tương tự chọn . Tính và chọn các Diode: Chọn ; chọn. Các Diode: D1...D12 chọn loại 1N4001. 2.8.3. Module Card giáo viên a. Sơ đồ mạch Hình 2.17. Sơ đồ mạch Card điều khiển giáo viên. b. Nguyên lý hoạt động Trong phạm vi đồ án, Card giáo viên chỉ xây dựng mô hình mô phỏng nên được thiết kế giáo viên kết nối với 2 nhóm, nhóm 1 gồm 2 học viên: Hv1 và Hv2; nhóm 2: Hv7 và Hv8. Bảng trạng thái hoạt động Bảng 2.3. Bảng trạng thái hoạt động IC 8951(OUT) IC2 - 74LS138 (IN) GHI CHÚ P2.0 P0.7 P0.6 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 C(3) B(2) A(1) 15 14 13 12 11 10 9 7 L L L L H H H H H H H ĐK Gviên nói Hviên 1 L L H H L H H H H H H ĐK Gviên nói Hviên 2 L H L H H L H H H H H ĐK Gviên nói Hviên 3(7) L H H H H H L H H H H ĐK Gviên nói Hviên 4(8) H L L H H H H L H H H GV nghe AUX Khi giáo viên nhấn nút điều khiển hội thoại với học viên 1, chương trình sẽ lệnh cho vi điều khiển xuất ra tín hiệu nhị phân tại cổng P(0.6; 0.7; 2.0), đến các cổng vào IC giải mã 74LS138, kết quả làm cổng ra ở pin 15 (IC4) xuống mức thấp, Q6 được phân cực thuận làm Q6 dẫn bão hòa, rơle RLY6 được cấp điện làm đóng tiếp điểm role nối hai Line Out của GV và Hv1 vào một Node mạng. Đồng thời Diode D4 từ mức 1 xuống mức 0, làm chức năng cho phép nói tại hộp học viên Hv1 được kích hoạt, cuộc hội thoại giữa giáo viên với học viên 1 được thực hiện. Giải thích hoạt động tương tự với trường hợp giáo viên hội thoại các học viên khác. Khi giáo viên nhấn nút điều khiển giáo viên nghe AUX, tương tự như điều khiển giáo viên hội thoại với học viên, kết quả làm cổng ra ở pin 11 (IC4) xuống mức thấp, Q1 được phân cực thuận làm Q1 dẫn bão hòa, rơle RLY1 được cấp điện làm đóng tiếp điểm role nối nguồn AUX tới Line Out GV, giáo viên được nghe AUX. Khi giáo viên nhấn nút điều khiển ghi âm, chương trình sẽ lệnh cho vi điều khiển xuất ra tín hiệu nhị phân tại cổng P(2.1) xuống mức thấp, Q2 được phân cực thuận làm Q2 dẫn bão hòa, rơle RLY2 được cấp điện làm đóng tiếp điểm role nối Node mạng hội thoại đang diễn ra giữa giáo viên với học viên hay với nhóm hội thoại đến Line In của máy ghi âm, công việc ghi âm được thực hiện. c. Tính toán Chọn nguồn cung cấp . Chọn các Rơle: . chọn BJT: Q1...Q6 loại 2SA1015 có các tham số: [xem thêm phụ lục 6] Ta có: . . Tính giá trị : ; chọn . Tính tương tự chọn . Chọn các Diode: D1...D14 = 1N4001. 2.8.4. Khối bảng điều khiển a. Giải thích hoạt động Bảng trạng thái: Bảng 2.4.a. Bảng trạng thái hoạt động Card điều khiển IC 8951 (IN) IC1 - 74LS148 GHI CHÚ S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 P1.2 P1.1 P1.0 I7 16 I5 I4 I3 I2 I1 I0 A2(6) A1(7) A0(8) 10 11 12 13 1 2 3 4 L L L L X X X X X X X GV chọn Hthoại Hv1 L L H H L X X X X X X GV chọn Hthoại Hv2 L H L H H L X X X X X GV chọn Hthoại Hv3 L H H H H H L X X X X GV chọn Hthoại Hv4 H L L H H H H L X X X Chọn Đàm thoại M1:1-2;3-4 H L H H H H H H L X X Chọn Đàm thoại M2:1-2;3-4 H H L H H H H H H L X Điều khiển Nhóm nghe AUX H H H H H H H H H H L GV chọn nói với Nhóm Lớp Bảng 2.4.b. Bảng trạng thái hoạt động Card điều khiển IC 8951 (IN) Button nhấn GHI CHÚ P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 B4 B3 B2 B1 0: Off, 1: On H H 0 0 Giữ nguyên trạng thái trước đó H L 0 1 Chọn làm việc Nhóm 1 L H 1 0 Chọn làm việc Nhóm 2 L L 1 1 Chọn làm việc Nhóm 1 & 2 H 0 Chọn ghi âm _OFF L 1 Chọn ghi âm _ON H 0 Chọn GV nghe AUX_OFF L 1 Chọn GV nghe AUX_ON Khi giáo viên muốn hội thoại với học viên 1, giáo viên chọn nhấn S1, pin 10 xuống mức thấp, các ngõ vào còn lại của IC1 vẫn ở mức cao, tín hiệu qua IC 1 được mã hóa thành tín hiệu nhị phân xuất ở các ngõ ra, chuyển đến cổng vào P(1.0, 1.1, 1.2) của vi điều khiển AT8951, ra lệnh cho hệ thống thực hiện hội thoại giữa giáo viên với học viên 1. Giải thích tương tự với trường hợp giáo viên nhấn một trong các phím S2, S3, S4 , chức năng hội thoại của giáo viên với các học viên 2, 3, 4 được thực hiện. Tương tự, khi giáo viên nhấn một trong các phím S5….. S8, các chức năng tương ứng như ghi trên bảng trạng thái được thực hiện. Khi giáo viên bấm các phím B1….. B4 ,tín hiệu điều khiển theo bít sẽ gửi đến các cổng vào P(1.3, 1.4, 1.5, 1.6) của vi điều khiển AT8951, xuất lệnh cho hệ thống thực hiện các chức năng tương ứng như ghi trên bảng trạng thái. Khi học viên bấm các phím CALL (các phím S9….. S12) sẽ tác động lên các cổng J làm chuyển trạng thái cổng Q của mạch Flip Flop IC74LS73 (IC2, IC3) từ mức1 xuống mức 0, làm các Led 1..Led 4 sáng, báo hiệu cho giáo viên biết học viên có nhu cầu phát biểu. Bấm các phím S1….. S4 cũng đồng thời tác động lên các cổng K để reset mạch Flip Flop về trạng thái ban đầu, làm các Led 1..Led 4 tắt. b. Sơ đồ mạch và tính toán các tham số Chọn nguồn cung cấp . Điện áp rơi trên LED khi phân cực thuận VLed = 2V và ILed = 0.015A. Ta có VOL(IC 74LS73) = 0.25V [3]. Tính giá trị : ; chọn Tương tự chọn chọn S9….S12 Hình 2.18. Sơ đồ mạch Card điều khiển. Tính toán Chọn nguồn cung cấp . Điện áp rơi trên LED khi phân cực thuận VLed = 2V và ILed = 0.015A. Ta có VOL(IC 74LS73) = 0.25V [xem thêm phụ lục 3]. Tính giá trị : ; chọn Tương tự chọn . Chọn giá trị . 2.8.5. Khối vi điều khiển a. Sơ đồ mạch Hình 2.19. Sơ đồ mạch Card vi điều khiển. b. Giải thích hoạt động Khi cấp nguồn, các cổng P0..P3 đều lên mức1 (mặc định), các cổng P1.0 ….P1.6, được thiết kế làm các cổng nhận tín hiệu vào, các cổng P0.0 … P0.7, P2.0, P2.1 được thiết kế làm nhiệm vụ cổng xuất tín hiệu ra. Khi có tín hiệu được gửi từ Card điều khiển tới các cổng vào, chương trình được lập sẵn lưu giữ trong vi điều khiển sẽ ra lệnh xuất tín hiệu tương ứng ra cổng ra, điều khiển cho hệ thống phòng LAB hoạt động (Xem thêm phần giải thích hoạt động tại mục 2.5). c. Tính toán Nguồn cung cấp . Chọn điện dung, chọn thạch anh: Chọn . Tính giá trị : Chọn thích hợp là. 2.8.6. Khối nguồn cung cấp a. Sơ đồ mạch Hình 2.20. Sơ đồ mạch Card cấp nguồn. b. Tính toán Công suất tải: Tải 1: VDC = 12V, ITai1 = 1.5A. Tải 2: VDC = 5V, ITai2 = 1.5A . Chọn biến thế 110/220V – 15V/ AC - 3A. Chọn điện áp gợn bằng 5% suy ra: Chọn . Ta có: có dòng [phụ lục 4]. có điện áp Suy ra giá trị ; chọn Tương tự chọn . Chọn ;. 2.8.7. Module hộp giáo viên Việc tính toán và thiết kế Module hộp giáo viên tương tự module hộp học viên, gồm các mạch: + Mạch vào khuếch đại Mic và jack cắm Mic. + Mạch tiền khuếch đại âm tần và mạch âm lượng (có chiết áp Volume) để điều chỉnh âm lượng tuỳ thích. + Mạch khuếch đại công suất âm tần (có jack Hearphone). Khác với Module hộp học viên là không có chức năng CALL và mạch Mute. Mạch điện và các tham số linh kiện được mô tả trên hình 2.21. Hình 2.21. Sơ đồ mạch điện hộp giáo viên KẾT LUẬN CHƯƠNG Chương 2 đã xây dựng được một sơ đồ khối tổng quát, chứa đựng các khối chức năng liên quan dựa theo nội dung chương 1, nhằm đi sâu vào nghiên cứu nguyên lí hoạt động của hệ thống và đề xuất các chỉ số kỹ thuật cũng như giải pháp thực hiện giúp cho việc chọn lựa linh kiện thiết kế. Trên cơ sở đó tiến hành thiết kế mạch, tính toán và đưa ra số liệu cuối cùng để chế tạo. Đây cũng được xem là một trong hai chương trọng tâm, quyết định sự thành công của đồ án, đó là làm ra một “thân hình đầy đủ” và chờ nạp một “linh hồn” ở chương sau, để có một Phòng LAB mô phỏng hoàn thiện. Chắc chắn sẽ còn nhiều phương pháp tối ưu hơn để áp dụng cho việc nghiên cứu chương này. Nên đây chỉ là phương pháp điển hình mà có thể thực hiện được. CHƯƠNG 3. LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN 3.1. Giới thiệu chương Đây là chương cuối và cũng là chương trọng tâm của đồ án, nội dung chính là xây dựng các lưu đồ thuật toán tương thích với phần cứng đã thiết kế để phục vụ cho chương trình lập trình, bao gồm các mục sau: Lưu đồ chương trình chính và giải thích. Lưu đồ chương trình con: Giáo viên nghe AUX , giải thích. Lưu đồ chương trình con: SET nhóm tham gia , giải thích. Lưu đồ chương trình con: Chức năng hội thoại giáo viên, giải thích. Lưu đồ chương trình con: Chức năng hội thoại học viên, giải thích. Lưu đồ chương trình con: Chức năng ghi âm, giải thích. Lưu đồ chương trình con: Nhóm nghe AUX, giải thích. Lưu đồ chương trình con: Giáo viên nói với nhóm/ Lớp, giải thích. 3.2. Lưu đồ chương trình chính Giải thích lưu đồ: Lúc vừa bật nguồn, do tính mặc định của chip vi điều khiển AT89C51 các cổng đều ở mức 1. Hệ thống ở trạng thái ban đầu (mặc định) nên cả lớp nghe giáo viên nói. SETB P2.1 ở hai vị trí trong lưu đồ chính là để reset chức năng ghi âm. Chương trình SET nhóm tham gia chính là phần kiểm tra trạng thái bắt đầu của các contac chọn nhóm M1 & M2 (xem phần 2.8). Kiểm tra điều kiện rẽ nhánh của bit P1.7 chính là kiểm tra giá trị chân Output EO (IC 74LS148) [2] để xác định trạng thái bắt đầu của các phím S1 .. S8. Kiểm tra điều kiện rẽ nhánh của các bit P1.2, P1.1, P1.0 để chọn đúng chức năng chương trình tương ứng với các phím từ S1 đến S8 lúc nhấn chọn (xem phần 2.8.5). Kiểm tra điều kiện rẽ nhánh của bit P1.7 lần hai chính là kiểm tra giá trị chân Output EO (IC 74LS148) [2] để xác định trạng thái kết thúc của các phím S1 .. S8. Kiểm tra điều kiện rẽ nhánh trạng thái hiện hành của contac B1 so với giá trị của chính nó trước đó, được lưu trong biến tạm B1 trạng thái trước đó để xác định phím B1 có thay đổi trạng thái không. Tương tự với trường hợp kiểm tra contac B2 Hình 3.1 Lưu đồ chương trình chính. 3.3. Lưu đồ chương trình giáo viên nghe AUX Hình 3.2. Lưu đồ chức năng Giáo viên nghe AUX. Giải thích lưu đồ : Kiểm tra điều kiện rẽ nhánh của bit P1.6 để xác định trạng thái contac B4 rồi đặt các bit điều khiển chức năng giáo viên nghe AUX (xem mục 2.8.5). 3.4. Lưu đồ chương trình SET nhóm tham gia Hình 3.3. Lưu đồ SET nhóm tham gia. Giải thích lưu đồ : Kiểm tra điều kiện rẽ nhánh để xác định trạng thái các bit P1.3 (contac B1) và bit P1.4 (contac B2). Khi B1: On thì giá trị B1=bit P1.3 = 0 và ngược lại, tương tự với contac B2 (xem mục 2.8.5). 3.5. Lưu đồ chương trình chức năng hội thoại giáo viên Hình 3.4. Lưu đồ chức năng hội thoại Giáo viên. Giải thích lưu đồ: Kiểm tra điều kiện rẽ nhánh của các bit P1.1, P1.0 để chọn đúng chức năng chương trình tương ứng với các phím từ S1 đến S4 lúc nhấn chọn (xem phần 2.3.2). Kiểm tra điều kiện rẽ nhánh của bit P1.7 chính là kiểm tra giá trị chân Output EO (IC 74LS148) [2] để xác định các phím S1 .. S8 có thay đổi trạng thái không. 3.6. Lưu đồ chương trình chức năng hội thoại học viên Giải thích lưu đồ: Kiểm tra điều kiện rẽ nhánh của bit P1.0 để chọn đúng chức năng kiểu (Mode) hội thoại tương ứng với các phím S5, S6 lúc nhấn chọn (xem phần 2.8.5). Kiểm tra điều kiện rẽ nhánh của bit P1.7 chính là kiểm tra giá trị chân Output EO (IC 74LS148) [xem thêm phần phụ luc 2] để xác định các phím S1 .. S8 có thay đổi trạng thái không ( điều này được giải thích tương tự như trên). Hình 3.5. Lưu đồ chức năng hội thoại học viên. 3.7. Lưu đồ chương trình chức năng ghi âm Hình 3.6 Lưu đồ chức năng ghi âm. Giải thích lưu đồ: Kiểm tra điều kiện rẽ nhánh của bit P1.5 để xác định trạng thái contac B3 rồi đặt bit P2.1 điều khiển chức năng ghi âm (xem hình 2.17). Kiểm tra 3 điều kiện rẽ nhánh còn lại để cho chương trình con luôn lặp lại và kiểm tra liên tục trạng thái B3 mà không làm ảnh hưởng chương trình chính nhằm mục đích khi tắt công tắc B3, lập tức chức năng ghi âm ngừng ngay (bit P1.5 =1) mặc dù chức năng Hội thoại vẫn tiếp diễn. 3.8. Lưu đồ chương trình giáo viên nói với nhóm/Lớp Giải thích lưu đồ : Giải thích tương tự như lưu đồ nhóm nghe AUX: Set bits để chọn nhóm nghe AUX . Kiểm tra điều kiện rẽ nhánh của bit P1.7. Hình 3.8. Lưu đồ giáo viên nói với nhóm/Lớp. 3.9. Lưu đồ chương trình nhóm nghe AUX Giải thích lưu đồ : Set bits để chọn nhóm nghe AUX . Kiểm tra điều kiện rẽ nhánh của bit P1.7 (giải thích tương tự như trên). Hình 3.7. Lưu đồ nhóm nghe AUX. KẾT LUẬN CHƯƠNG Bằng phương pháp tập hợp nhóm kết hợp dùng lệnh kiểm tra điều kiện rẽ nhánh, đồng thời dựa trên thiết kế phần cứng đã có sẵn, chương 3 đã xây dựng thành công lưu đồ thuật toán của chương trình chính và các chương trình con. Lưu đồ mạch lạc, chặt chẽ, rõ ràng và dễ hiểu, giúp cho việc lập trình trở nên dễ dàng. Chắc chắn sẽ còn nhiều phương pháp tối ưu hơn để áp dụng cho việc xây dựng lưu đồ thuật toán. Nên đây chỉ là phương pháp điển hình mà có thể thực hiện được. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI “Phòng LAB” điều khiển bằng nút bấm ứng dụng kỹ thuật số là một đề tài còn mới mẻ và đặc biệt đối tượng mà phòng LAB hướng tới là phục vụ các trường trung học, tiểu học, mầm non … đang là nhu cầu cần thiết hiện nay, khi mà nhu cầu xã hội về nắm bắt ngoại ngữ ngày càng cao và cấp bách, mô hình dạy học ngoại ngữ ngày càng đa dạng trong hình thức và nội dung. Trong thời gian đầu nhận đề tài và thực hiện, tôi đã gặp nhiều khó khăn nhất là cách đưa ra các nhu cầu chức năng, ý nghĩa sử dụng của phòng LAB và tìm kiếm phương pháp ứng dụng từ kiến thức đã học để giải quyết các nhu cầu hay các “bài toán khó” mà đề tài đặt ra. Nhưng cuối cùng đề tài cũng được thực hiện xong, kết quả ngoài mong đợi. Chính nhờ trong khó khăn, tôi có dịp hệ thống lại kiến thức đã học trong suốt thời gian tại Trường Đại học Vinh. Phòng LAB được thiết kế dạng mô hình mô phỏng hiện đang hoạt động tốt, hệ thống xử lý chính xác, chưa thấy xuất hiện lỗi nào do thuật toán gây ra, làm việc ổn định. Tuy nhiên, về mặt hình thức thì chưa thu hút, do thời gian và khả năng có hạn. Rất mong quí thầy cô giúp đỡ thêm. Ngoài sự nổ lực bản thân, đề tài được hoàn thành như ý muốn là nhờ sự giúp đỡ nhiệt tình rất lớn của thầy giáo hướng dẫn cũng như các bạn cùng khoa. Một lần nữa tôi chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo trong Khoa Công nghệ và cảm ơn mọi người. Hướng phát triển đề tài: Khi ứng dụng đề tài vào thực tế, sẽ có nhiều hướng cải tiến để đề tài được phong phú hơn về tính kỹ thuật và ứng dụng tùy theo nhu cầu thị trường đặt ra. Sản phẩm có thể cải tiến từ việc điều khiển và giám sát hệ thống bằng nút bấm và LED thành điều khiển Remote, màn hình LCD, hoặc là kết hợp phần mềm quản lý, chấm điểm học viên với điều khiển phòng LAB qua máy vi tính, hoặc là mở rộng khả năng phục vụ phòng LAB từ 30 học viên trở lên ..v .v Trong tương lai gần, nhu cầu sử dụng phòng LAB giá đầu tư thấp, sản xuất tại Việt Nam sẽ rất lớn và cũng đa dạng, nó không chỉ dừng lại ở các Trường Đại học, Cao đẳng chuyên nghiệp thuộc các thành phố lớn mà có thể vươn ra các tỉnh lẽ và ngoại ô. Nên nghiên cứu những ứng dụng kỹ thuật tiến bộ đưa vào phòng LAB để lập thành công nghệ sản xuất phục vụ thị trường là điều triển vọng. PHỤ LỤC Mã nguồn Assembly ORG 0000H TG_CO EQU 22H MA_NHOM EQU 23H B1_CU BIT 13H B2_CU BIT 14H B1 BIT P1.3 B2 BIT P1.4 B3 BIT P1.5 B4 BIT P1.6 A0 BIT P1.0 A1 BIT P1.1 A2 BIT P1.2 BIT_TT_PHIM_S BIT P1.7 MOV SP, #5FH ;************************************** MAIN: SETB P2.1 ;TAT THU AM LCALL GV_NGHE_AUX LCALL SET_NHOM_THAM_GIA LCALL KT_NHAN_S KIEM_TRA: SETB P2.1 ;TAT GHI AM JNB A2,CHUC_NANG_HT_GIAO_VIEN JNB A1,CHUC_NANG_HT_HOC_VIEN JNB A0,NHOM_NGHE_AUX LJMP GV_NOI_VOI_NHOM_LOP ;************************************** CHUC_NANG_HT_GIAO_VIEN: JNB A1,KIEM_TRA_HT_1 LJMP KIEM_TRA_HT_2 KIEM_TRA_HT_1: JNB A0,GV_HT_5 LJMP GV_HT_6 KIEM_TRA_HT_2: JNB A0,GV_HT_7 LJMP GV_HT_8 ;************************************** CHUC_NANG_HT_HOC_VIEN: JNB A0,HOI_THOAI_M1 LJMP HOI_THOAI_M2 ;************************************** NHOM_NGHE_AUX: LCALL OUTPUT_2 LCALL KT_KT_NHAN_S LJMP KIEM_TRA_SB ;************************************** GV_NOI_VOI_NHOM_LOP: LCALL OUTPUT_1 LCALL KT_KT_NHAN_S LJMP KIEM_TRA_SB ;******************** HOI_THOAI_M1: LCALL M1 LCALL KT_KT_NHAN_S LJMP KIEM_TRA_GHI_AM HOI_THOAI_M2: LCALL M2 LCALL KT_KT_NHAN_S LJMP KIEM_TRA_GHI_AM GV_HT_5: LCALL OUTPUT_5 LCALL KT_KT_NHAN_S LJMP KIEM_TRA_SB GV_HT_6: LCALL OUTPUT_6 LCALL KT_KT_NHAN_S LJMP KIEM_TRA_SB GV_HT_7: LCALL OUTPUT_7 LCALL KT_KT_NHAN_S LJMP KIEM_TRA_SB GV_HT_8: LCALL OUTPUT_8 LCALL KT_KT_NHAN_S LJMP KIEM_TRA_SB ;******************** KT_KT_NHAN_S: JB BIT_TT_PHIM_S,KT_KT_NHAN_S RET ;******************** KT_NHAN_S: JNB BIT_TT_PHIM_S,KT_NHAN_S RET ;******************** KIEM_TRA_SB: JB BIT_TT_PHIM_S,KIEM_TRA MOV A,P1 XRL A,TG_CO RRC A RRC A RRC A RRC A JC THOAT_KIEM_TRA_SB RRC A JC THOAT_KIEM_TRA_SB LJMP KIEM_TRA_SB THOAT_KIEM_TRA_SB: LJMP MAIN ;**************************************************** SET_NHOM_THAM_GIA: JNB B1,LUU1_TRANG_THAI ; JNB B2,LUU1_TRANG_THAI ; LJMP SET_NHOM_THAM_GIA LUU1_TRANG_THAI:;CT SET NHOM MOV TG_CO,P1 JNB B2,LUU_2 MOV MA_NHOM,#1 LJMP KIEM_TRA_1 LUU_2: JNB B1,LUU_3 MOV MA_NHOM,#2 LJMP KIEM_TRA_1 LUU_3: MOV MA_NHOM,#3 RET ;***********XUAT DU LIEU DIEU KHIEN*************** OUTPUT_1: MOV A,MA_NHOM CJNE A,#1,OUT_11 SETB P0.2 SETB P0.1 SETB P0.0 RET OUT_11: CJNE A,#2,OUT_12 SETB P0.5 SETB P0.4 SETB P0.3 RET OUT_12: CJNE A,#3,EXIT_1 SETB P0.2 SETB P0.1 SETB P0.0 SETB P0.5 SETB P0.4 SETB P0.3 RET EXIT_1: RET ;******************** OUTPUT_2: MOV A,MA_NHOM CJNE A,#1,OUT_21 CLR P0.2 CLR P0.1 SETB P0.0 RET OUT_21: CJNE A,#2,OUT_22 CLR P0.5 CLR P0.4 SETB P0.3 RET OUT_22: CJNE A,#3,EXIT_2 CLR P0.2 CLR P0.1 SETB P0.0 CLR P0.5 CLR P0.4 SETB P0.3 RET EXIT_2: RET ;******************** M1: MOV A,MA_NHOM CJNE A,#1,OUT_31 CLR P0.2 SETB P0.1 CLR P0.0 RET OUT_31: CJNE A,#2,OUT_32 CLR P0.5 SETB P0.4 CLR P0.3 RET OUT_32: CJNE A,#3,EXIT_3 CLR P0.2 SETB P0.1 CLR P0.0 CLR P0.5 SETB P0.4 CLR P0.3 EXIT_3: RET ;******************** M2: MOV A,MA_NHOM CJNE A,#1,OUT_41 CLR P0.2 SETB P0.1 SETB P0.0 RET OUT_41: CJNE A,#2,OUT_42 CLR P0.5 SETB P0.4 SETB P0.3 RET OUT_42: CJNE A,#3,EXIT_4 CLR P0.2 SETB P0.1 SETB P0.0 CLR P0.5 SETB P0.4 SETB P0.3 EXIT_4: RET ;******************** OUTPUT_5: ;GV HT HV1/NHOM1 CLR P2.0 CLR P0.7 CLR P0.6 RET ;******************** OUTPUT_6:;GV HT HV2/NHOM1 CLR P2.0 CLR P0.7 SETB P0.6 RET ;******************** OUTPUT_7:;GV HT HV7/NHOM2 CLR P2.0 SETB P0.7 CLR P0.6 RET ;******************** OUTPUT_8:;GV HT HV8/NHOM2 CLR P2.0 SETB P0.7 SETB P0.6 RET ;******************** KIEM_TRA_GHI_AM: JB B3,TAT_GHI_AM BAT_GHI_AM: CLR P2.1 LJMP KIEM_TRA_SB_GA TAT_GHI_AM: SETB P2.1 KIEM_TRA_SB_GA: JB BIT_TT_PHIM_S,THOAT_KIEM_TRA_SB_GA MOV A,P1 XRL A,TG_CO RRC A RRC A RRC A RRC A JC THOAT_KIEM_TRA_SB_GA RRC A JC THOAT_KIEM_TRA_SB_GA LJMP KIEM_TRA_GHI_AM THOAT_KIEM_TRA_SB_GA: LJMP KIEM_TRA_SB ;******************** GV_NGHE_AUX: JB B4,TAT_AUX BAT_AUX: SETB P2.0 CLR P0.7 CLR P0.6 RET TAT_AUX: SETB P2.0 SETB P0.7 SETB P0.6 RET ;************************************** Phụ lục tham khảo: [1] : Datasheet SN 74LS138 Các mức phân loại lớn nhất tuyệt đối (là các giá trị mà nếu vượt quá mức này, tính an toàn của thiết bị không còn được đảm bảo) Điện áp cung cấp 7V Điện áp đầu vào 7V Phạm vi nhiệt độ không khí tự do hoạt động 0oC đến +70oC Phạm vi nhiệt độ tích trữ -65oC đến +150oC DM74LS138 Giới thiệu các điều kiện hoạt động Ký hiệu Thông số Giá trị nhỏ nhất Mức thông thường Giá trị lớn nhất Đơn vị Vcc Điện áp cung cấp 4.75 5 5.25 V VIH Điện áp đầu vào mức cao 2 V VIL Điện áp đầu vào mức thấp 0.8 V IOH Dòng điện đầu ra mức cao - 0.4 mA IOL Dòng điện đầu ra mức thấp 8 mA TA Nhiệt độ hoạt động không khí tự do 0 70 0C DM74LS138 Các đặc điểm về điện (Electrical Characteristics) Trường hợp vượt quá phạm vi nhiệt độ không khí tự do hoạt động thông thường (các trường hợp còn lại sẽ được ghi chú) Ký hiệu Thông số Điều kiện GTNN Loại GTLN Đơn vị VI Điện áp kiểm soát đầu vào VCC=Min IL= -18mA -1.5 V VCH Điện áp đầu ra mức cao VCC=Min, ICH=Max,VIL=Max 2.7 3.4 V VCL Điện áp đầu ra mức thấp VCC=Min,ICL=Max,VIL=MaxVIL=Max 0.35 0.5 V ICL=4mA, VCC=Min 0.25 0.4 II Dòng điện đầu vào tại mức điện áp đầu vào lớn nhất VCC=Max, VI =7V 0.1 mA IH Dòng điện đầu vào mức cao VCC=Max, VI =2.7V 20 IL Dòng điện đầu vào mức thấp VCC=Max, VI =0.4V -0.36 mA ICS Dòng điện đầu ra mạch ngắn VCC=Max (NOTE 4) -20 -100 mA ICC Nguồn ngắn mạch VCC=Max (note 5) 6.3 10 mA DM74LS138 Các đặc điểm về chuyển mạch Ký hiệu Thông số Từ (đầu vào) đến (đầu ra) Độ trở RL=2 K Đơn vị CL=15 pF CL=50pF Min Max Min Max TPLH Thời gian điện trở truyền Đầu ra mức thấp tới cao Chọn đầu ra 2 15 40 ns TPHL Thời gian điện trở truyền Đầu ra mức cao tới thấp Chọn đầu ra 2 27 27 ns TPLH Thời gian điện trở truyền Đầu ra mức thấp tới cao Chọn đầu ra 3 27 27 ns TPHL Thời gian điện trở truyền Đầu ra mức cao tới thấp Chọn đầu ra 2 18 40 ns TPLH Thời gian điện trở truyền Đầu ra mức thấp tới cao Kích hoạt đầu ra 2 24 27 ns TPHL Thời gian điện trở truyền Đầu ra mức cao tới thấp Kích hoạt đầu ra 2 18 40 ns TPLH Thời gian điện trở truyền Đầu ra mức thấp tới cao Kích hoạt đầu ra 3 25 27 ns TPHL Thời gian điện trở truyền Đầu ra mức cao tới thấp Kích hoạt đầu ra 3 25 40 ns DM74LS139 Các điều kiện hoạt động thông thường Ký hiệu Thông số Giá trị nhỏ nhất Mức thông thường Giá trị lớn nhất Đơn vị Vcc Điện áp cung cấp 4.75 5 5.25 V VIH Điện áp đầu vào mức cao 2 V VIL Điện áp đầu vào mức thấp 0.8 V ICH Dòng điện đầu ra mức cao -0.4 mA ICL Dòng điện đầu ra mức thấp 8 mA TA Nhiệt độ hoạt động không khí tự do 0 70 oC DM74LS139 Các đặc điểm về điện Trường hợp vượt quá phạm vi nhiệt độ không khí tự do hoạt động thông thường (các trường hợp còn lại sẽ được ghi chú) Ký hiệu Thông số Điều kiện GTNN Loại GTLN Đơn vị VI Điện áp kiểm soát đầu vào Vcc=Min, II=-18mA -1.5 v VCH Điện áp đầu ra mức cao Vcc=Min, ICH=Max VIL=Max, VIH=Min 2.7 3.4 0.5 v VCL Điện áp đầu ra mức thấp Vcc=Min, ICL=Max VIL=Max, VIH=Min 0.35 0.4 v II Dòng điện đầu vào tại mức điện áp đầu vào lớn nhất VCC=Max, VI=7V 0.25 0.1 Ma IIH Dòng điện đầu vào mức cao VCC=Max, VI=2.7V 20 A IIL Dòng điện đầu vào mức thấp VCC=Max, VI=0.4V -0.35 mA ICS Dòng điện đầu ra mạch ngắn VCC=Max (NOTE 7) -20 -100 mA ICC Dòng điện cung cấp VCC=Max (NOTE 8) 6.8 11 mA DM74LS139 Các đặc điểm về chuyển mạch Ký hiệu Thông số Từ (đầu vào) đến (đầu ra) RL=2K Đơn vị CL=15pF CL=50pF Min Max Min Max tPLH Thời gian điện trở truyền Đầu ra mức thấp tới cao Chọn đầu ra 18 27 ns tPHL Thời gian điện trở truyền Đầu ra mức cao tới thấp Kích hoạt đầu ra 27 40 ns tPLH Thời gian điện trở truyền Đầu ra mức thấp tới cao Kích hoạt đầu ra 18 27 ns tPHL Thời gian điện trở truyền Đầu ra mức cao tới thấp Kích hoạt đầu ra 24 40 ns SN54/74LS147 – SN54/74LS148 - SN54/74LS748 Phạm vi hoạt động được đảm bảo Ký hiệu Thông số GTNN Loại GTLN Đơn vị Vcc Điện áp cung cấp 54 74 4.5 4.75 5.0 5.0 5.5 5.25 V TA Phạm vi nhiệt độ xung quanh hoạt động 54 74 25 25 125 70 oC IOH Dòng điện đầu ra – cao 54 74 -55 0 -0.4 mA IOL Dòng điện đầu ra – thấp 54 74 4.0 8.0 mA DC Những đặc điểm khi vượt quá giới hạn nhiệt độ hoạt động (các trường hợp khác được chỉ rõ) Ký hiệu Thông số Giới hạn Đơn vị Điều kiện kiểm tra Min T.B Max V VIH Điện áp đầu vào mức cao 2.0 V Điện áp cao đầu vào được đảm bảo đối với mọi đầu vào VIL Điện áp đầu vào mức thấp 54 0.7 V Điện áp thấp đầu vào được đảm bảo đối với mọi đầu vào 74 0.8 VIK Điện áp điốt kiểm soát đầu vào -0.65 -1.5 V Vcc=Min,IIN=-18 mA VOH Điện áp đầu ra mức cao 54 2.5 3.5 V 74 2.7 3.5 VOL Điện áp đầu ra mức thấp 54 0.25 0.4 V Vcc=Max VIN=2.7 V 74 0.35 0.5 IIH Dòng điện đầu vào mức cao Những yếu tố khác Đầu vào 0 Đầu vào 1 – 7 Đầu vào 1 – 7 20 40 40 60 A Vcc=Max VIN=7 V IIL Những yếu tố khác Đầu vào 0 Đầu vào 1 – 7 Đầu vào 1 – 7 -0.4 -0.8 -0.8 mA Vcc=Max VIN=0.4 V IOS Dòng điện mạch ngắn -100 mA Vcc=Max ICCH Dòng điện cung cấp năng lượng đầu ra mức cao 17 mA Vcc=Max, Alt Inputs=4.5V ICCL Đầu ra mức thấp 20 mA Vcc=Max,Inputs 7 AC Những đặc tính (Vcc=5 V, TA= 25oC) Ký hiệu Từ đầu vào Đến đầu ra Dạnh sóng Giới hạn Đơn vị Điều kiện kiểm tra Min Typ Max tPLH Vào-Ra đồng pha 12 18 ns CL=15pF RL=20K tPHL 12 18 tPLH Vào-Ra ngược pha 21 33 ns tPHL 15 23 [2] : Datasheet SN 74LS148 * SN54/74LS748 DM74LS138 Giới thiệu các điều kiện hoạt động Ký hiệu Thông số Giá trị nhỏ nhất Mức thông thường Giá trị lớn nhất Đơn vị Vcc Điện áp cung cấp 54 , 74 4.5 4.75 5.0 5.0 5.5 5.25 V IOH Dòng điện đầu ra mức cao 54 75 - 0.4 mA IOL Dòng điện đầu ra mức thấp 54 74 4.0 8.0 mA TA Nhiệt độ hoạt động không khí tự do 54 74 -55 0 25 25 125 70 0C DC Những đặc điểm khi vượt quá giới hạn nhiệt độ hoạt động (các trường hợp khác được chỉ rõ) Ký hiệu Thông số Giới hạn Đơn vị Điều kiện kiểm tra Min T.B Max V VIH Điện áp đầu vào mức cao 2.0 V Điện áp cao đầu vào được đảm bảo đối với mọi đầu vào VIL Điện áp đầu vào mức thấp 54 0.7 V Điện áp thấp đầu vào được đảm bảo đối với mọi đầu vào 74 0.8 VIK Điện áp điốt kiểm soát đầu vào -0.65 -1.5 V Vcc=Min,IIN=-18 mA VOH Điện áp đầu ra mức cao 54 2.5 3.5 V 74 2.7 3.5 VOL Điện áp đầu ra mức thấp 54 0.25 0.4 V Vcc=Max VIN=2.7 V 74 0.35 0.5 IIH Dòng điện đầu vào mức cao Những yếu tố khác Đầu vào 0 Đầu vào 1 – 7 Đầu vào 1 – 7 20 40 40 60 A Vcc=Max VIN=7 V IIL Những yếu tố khác Đầu vào 0 Đầu vào 1 – 7 Đầu vào 1 – 7 -0.4 -0.8 -0.8 mA Vcc = Max VIN = 0.4 V IOS Dòng điện mạch ngắn -100 mA Vcc = Max ICCH Dòng điện cung cấp năng lượng đầu ra mức cao 17 mA Vcc = Max, Alt Inputs = 4.5V ICCL Đầu ra mức thấp 20 mA Vcc=Max,Inputs 7 & E1 = GND [3] : Datasheet SN 74LS73 Bảng trạng thái Chế độ thao tác (Operating mode) Đầu vào (Inputs) Đầu ra J K Q Xác lập lại dị bộ (Asynchronous reset) L X X L L H Phím bật tắt (Toggle) H h h q Nạp vào phím “0” (xác lập lại) (Loat "0") H l h L H Nạp vào phím “1” (xác lập) (Loat "1") H h l H L Giữ phím “không thay đổi”(Hold "no change") H l l q H = trạng thái ổn định mức điện áp cao. h = mức điện áp cao được thiết lập 1 lần trước khi chuyển tiếp đồng hồ từ cao đến thấp. L = trạng thái ổn định mức điện áp thấp. l = mức điện áp thấp được thiết lập 1 lần trước khi chuyển tiếp đồng hồ từ cao đến thấp. q = chữ cái viết thường thể hiện trạng thái đầu ra liên quan trước khi chuyển tiếp đồng hồ từ cao đến thấp. x = Không xác định. = xung đồng hồ dương. Lưu ý: Đầu vào J và K của 74LS73 phải ổn định trong khi đồng hồ đạt mức cao đối với thao tác thông thường. 74LS73 được bắt đầu tại biên. Dữ liệu phải ổn định sau một lần thiết lập trước khi đồng hồ chạm mức âm đối với thao tác được dự báo trước. Sơ đồ Logic: Sơ đồ logic Các mức phân loại lớn nhất tuyệt đối (là các giá trị mà nếu vượt quá mức này, tính an toàn của thiết bị không còn được đảm bảo). Ký hiệu Thông số 74 74LS Đơn vị VCC Nguồn cung cấp 7.0 7.0 V VIN Mức điện áp đầu vào -0.5 đến +5.5 -0.5 đến 7.0 V IIN Dòng điện đầu vào -30 đến +5 -30 đến +1 mA VOUT Điện áp đến đầu ra của mức cao -0.5 đến +VCC -0.5 đến +VCC V TA Nhiệt độ hoạt động không khí tự do 0 đến 70 oC Các điều kiện hoạt động thông thường Ký hiệu Thông số 74 74LS Đơn vị Min BT Max Min BT Max VCC Nguồn cung cấp 4.75 5.0 5.25 4.75 5.0 5.25 V VIH Điện áp đầu vào mức cao 2.0 2.0 V VIL Điện áp đầu vào mức thấp +0.8 +0.8 V IIK Dòng tối đa đầu vào -12 -18 mA IOH Dòng đầu ra mức cao -400 -400 A IOL Dòng đầu ra mức thấp 16 8 mA TA Nhiệt độ hoạt động không khí bình thường 0 70 0 70 oC [4] : Datasheet LM 78XX [5] : Datasheet BJT 2SC 1815 [6] : Datasheet BJT 2SA 1015 [7] : Datasheet BJT TIP42 [8] : Datasheet Rơle RY-5W-K Các bảng vẽ Layout và hình ảnh sản phẩm Hình 4.1. Mặt hộp bảng điều khiển. Hình 4.2 Mặt hộp học viên Hình 4.3 LAYOUT Card điều khiển giáo viên Hình 4.4 LAYOUT Card vi điều khiển Hình 4.5. LAYOUT Card Bàn Điều TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Phương Xuân Nhàn, Hồ Anh Tuý, "Lý thuyết mạch 1& 2", Nhà xuất bản KHOA HỌC VÀ KỶ THUẬT, 2003. 2. Phạm Minh Hà, "Kỷ thuật mạch điện tử", Nhà xuất bản KHOA HỌC VÀ KỶ THUẬT, 1997. 3. Đỗ Xuân Thụ (chủ biên), Đặng Văn Chuyết, Nguyễn Viết Nguyên, Nguyễn Vũ Sơn, Nguyễn Đức Thuận, Ngô Lệ Thuỷ, Ngọ Văn Toàn, "Kỷ thuật điện tử" Nhà xuất bản Giáo dục - 1999. 4. Văn Thế Minh, "Kỷ thuật vi xử lý", Nhà xuất bản Giáo dục. 5. Tống Văn On, Hoàng Đức Hải, "Họ vi điều khiển 8051", Nhà xuất bản Lao động - Xã hội 2005. 6. Đỗ Xuân Tiến, "Kỷ thuật vi xử lý và lập trình Assembly cho hệ vi xử lý", Nhà xuất bản Khoa học kỷ thuật - 2001. 7. Nguyễn Thanh Trà, Thái Vĩnh Hiển, "Kỷ thuật AUDIO - VIDEO", Nhà xuất bản Giáo dục. 8. Vũ Đức Thọ, "Cơ sở kỷ thuật điện tử số", Nhà xuất bản Giáo dục - Hà Nội, 1996 9. RICHARD H. BARNETT, PE, PhD “The 8051 Family Of Microcontroller”