LỜI MỞ ĐẦU

Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ điện tử nó chung và vi xử lý nói riêng đã đem lại nhiều ứng dụng trong mọi mặt. Cùng với sự phát triển đó thì nhu cầu tìm hiểu, học tập vi xử lý được đòi hỏi ngày càng cao. Các bộ thí nghiệm vi xử lý đã được chế tạo để phục vụ cho mục đích học tập và thí nghiệm. Dựa trên các kết quả thí nghiệm để cho ra những ứng dụng thực tế là ưu điểm mạnh của phương pháp học này.

Các bộ thí nghiệm vi xử lý đã được chế tạo nhiều tuy nhiên khó có thể đáp ứng đủ nhu cầu tìm hiểu, ứng dụng, và học tập ngày càng cao của giới sinh viên và kỹ sư. Do vậy đi thực hiện đề tài " Thiết kế thiết bị thực tập vi xử lý 8085" ngoài mục đích bổ sung thêm những vấn đề mà các thiết bị thực tập trước chưa đáp ứng được thì thực hiện đề tài này như là một cách để người thực hiện có dịp tiếp thu thêm một lượng liến thức mới bổ ích cũng như tự khẳng định giá trị một phần trong những kiến thức tiếp thu được sau 5 năm học tập.

Những thiếu sót trong khi thực hiện đề tài là điều khó có thể tránh khỏi, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các quý thầy cô, các anh chị và các bạn.

Chương I

DẪN NHẬP

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ:

Từ những mạch IC quy mô nhỏ xuất hiện vào những năm 50 trong lịch sử của kỹ thuật điện tử cho đến những mạch tích hợp siêu lớn ở những năm gần đây thực sự khẳng định rằng vi điện tử đã tạo ra một cuộc cách mạng lớn của thế kỷ này. Đặc biệt sự ra đời của các bộ vi xử lý đã đưa lại những ứng dụng quan trọng trong công tác nghiên cứu khoa học và trong cuộc sống.

Từ khi hãng Intel® cho ra đời bộ vi xử lý đầu tiên là 4004 thì vi xử lý đã không ngừng cải tiến và phát triển vượt bậc. Cùng với các hãng khác như Motorala, ZiLog… việc cải tiến vi xử lý chắc chắn sẽ không ngừng và sẽ phát triển mạnh hơn nữa ở thế kỷ tới.

Song song với sự phát triển như vũ bão của vi xử lý thì việc học tập và tiếp cận với công nghệ kỷ thuật cao này là điều không thể thiếu. Ở các nước công nghiệp việc học tập và tiếp thu những công nghệ mới hầu như là bắt buộc đối với mỗi sinh viên chuyên ngành. Với sự trang bị phương tiện học tập cũng như tài liệu đầy đủ về công nghệ mới nói chung và vi xử lý nói riêng đã giúp họ dễ dàng hơn trong việc tiếp cận những tri thức mới của nhân loại.

Ở nước ta do điều kiện chưa cho phép nên đối với sinh viên và một số kỹsư chuyên ngành điện - điện tử thì vi xử lý còn là một đề tài chưa được nghiên cứu chuyên sâu thậm chí còn có người còn cho đó là vấn đề mới lạ.

Qua thực tế tìm hiểu chính từ những người yêu thích vi xử lý và ngoại vi cũng như bộc phát từ chính bản thân biết được rằng rằng : việc học tập và tìm hiểu ứng dụng của vi xử lý và ngoại vi rất được các bạn sinh viên chuyên ngành về lãnh vực điện nói chung quan tâm và có nhu cầu tìm hiểu rất cao. Tuy nhiên vấn đề được đặt ra là : ngoài tài liệu, linh kiện chưa thể đáp ứng nhu cầu thì vấn đề chính là thiếu thiết bị học tập vi xử lý và ngoại vi. Việc học vi xử lý và IC ngoại vi thuộc loại thực nghiệm. Ngoài việc học lý thuyết sinh viên cần phải thực tế kiểm nghiệm mới có thể hiểu rõ hơn từ đó mới cho ra những sáng tạo, tư duy của mình tốt hơn.

Bức xúc về vấn đề trên và thông qua gợi ý của những người chuyên sâu về lãnh vực vi xử lý và ngoại vi cũng như nhận biết được là : Các bộ vi xử lý tuy của nhiều hãng khác nhau và nó được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhưng đều có nhiều đặc điểm chung và đặc biệt nó mang tính kế thừa. Về góc độ sư phạm thì với bộ vi xử lý đơn giản thì việc hiểu nó là tương đối dễ đối với những người bắt đầu thâm nhập vào lãnh vực này cho nên người thực hiện đề tài đã bắt tay vào thực hiện đề tài nghiên cứu : "Thiết kế thiết bị thực tập VXL 8085".

1.2 TẦM QUAN TRỌNG CỦA VẤN ĐỀ.

Nền công nghiệp điện tử của nước ta nói chung còn thua kém các nước phát triển và đang phát triển trên thế giới cũng như trong khu vực. Hiện tại do điều kiện cơ sở vật chất và kỹ thuật chưa cho phép nên các sản phẩm như linh kiện điện tử vẫn chũ yếu nhập ở nước ngoài. Việc nhập những sản phẩm mới hay phổ biến ở các nước có nền công nghiệp điện tử phát triển nay có thể đã thực hiện được nhưng rất khó khăn và rất tốn nhiều thời gian và tiền bạc. Do vậy, việc tận dụng các linh kiện, thiết bị điện, điện tử có sẵn trên thị trường Việt Nam để thiết kế thành những sản phẩm cụ thể phục vụ cho cuộc sống, cho học tập, cho xã hội đã, đang và sẽ là một giải pháp hữu hiệu cho các sinh viên và kỹ sư chúng ta.

Đề tài "Thiết kế thiết bị thực tập vi xử lý 8085" sẽ được thực hiện trong bối cảnh trên. Vấn đề quan trọng là việc khảo sát lý thuyết và thực tế cụ thể từ những IC ngoại vi, vi xử lý đã và sẽ được ứng dụng vào các yêu cầu cụ thể trong xã hội.

1.3 GIỚI HẠN VẤN ĐỀ:

Nói đến vi xử lý là chúng ta biết ngay đến những hãng nổi tiếng chuyên sản xuất chúng như Intel, Motorola, Zilog… cũng như tuy mới được chế tạo từ vài thập niên trở lại đây, song nó đã không ngừng được cải tiến và phát triển vượt bậc. Do đó có thể nói vi xử lý rất đa dạng về nguồn gốc và chủng loại.

Bắt tay vào thực hiện đề tài này trong những điều kiện không thuận lợi như :

" Ngoài các môn học có kiến thức liên hệ như: kỹ thuật điện tử, kỹ thuật xung số, vi mạch…thì thời gian học vi xử lý ở trường là quá ít. Với 15 tiết chuyên đề về vi xử lý nên dù rất cố gắng người học chỉ có thể nắm bắt được các khái niệm cơ bản về cấu tạo và bộ lệnh của một vi xử lý cụ thể nào đó, còn về IC ngoại vi hầu như là tự tìm hiểu qua tài liệu. Trong khi ở trường khác vi xử lý và ngoại vi là một môn học chuyên sâu hay một chuyên ngành cụ thể.

" Thời gian thực hiện đề tài chỉ gói gọn trong gần hai tháng

" Kinh nghiệm và kiến thức thực tế chưa nhiều.

" Tài liệu về VXL và ngoại vi về tiếng Việt thật sự khan hiếm và rất khó khăn để tìm được những tài liệu liên quan VXL và ngoại vi có trên thị trường Việt Nam.

" Việc thực hiện đề tài bắt buộc phải gói gọn trong điều kiện là những linh kiện khảo sát phải có trên thị trường Việt Nam và có ứng dụng cụ thể vào học tập và đời sống.

Qua thực tế khảo sát cũng như qua tham khảo ý kiến của các thầy, cô và các người có liên quan đến chuyên ngành vi xử lý và ngoại vi đề tài "Thiết kế thiết bị thực tập VXL 8085" chỉ thực hiện những đặc điểm chính sau:

- Dùng vi xử lý 8 bit 8085A cho khối xử lý trung tâm.

- Ma trận phím gồm 31 phím và 3 phím cứng, có thể mở rộng tối đa là 64 phím ở ngoài nhờ đầu nối.

- Vùng nhớ EPROM sử dụng 16K byte, RAM 16K byte và 1 socket dùng để mở rộng bộ nhớ 8K byte thể là RAM hay ROM hệ thống ngoài.

- 16 Led 7 đoạn dùng để hiển thị dữ liệu và địa chỉ bộ nhớ hay ngoại vi, 10 led đơn dùng cho hiển dữ liệu số nhị phân. 16 led đơn báo trạng thái logic của công tắc mảng.

- Tần số xung clock của hệ thống 6MHZ.

Cho phép khảo sát và ứng dụng các ngoại vi trên testboard và trên thiết bị thực tập:

- 8225A : Mạch phối ghép vào/ra song song lập trình được.

- Bộ định thời gian có thể lập trình được 8253

- Lập trình quét phím và hiển thị 8279

- Điều khiển ngắt ưu tiên lập trình được 8259

- Truyền dữ liệu nối tiếp 8251

- Chuyển đổi tương tự sang số 8 bit ADC 0809

- Chuyển đổi số 8 bit sang tương tự DAC 0808

Dùng IC chốt 74LS573, IC giải mã 3 đường sang 8 đường 74LS138. IC đệm hai chiều 74LS245, một chiều 74LS244 cho thiết kế hệ thống.

- Cho phép thâm nhập vào phần cứng của vi xử và ngoại vi để có thể hiểu rõ chức năng và nguyên lý hoạt động của từng ngoại vi và vi xử lý.

- Có thiết kế sẵn phần cứng giao tiếp với máy tính qua cổng máy in LPT và qua cổng COM theo chuẩn RS232 cũng như phần cứng này cũng cho phép giao tiếp giữa hai thiết bị thực tập với nhau.

- Có thiết kế các mạch tạo tín hiệu thử như mạch đơn ổn, công tắc gạt tạo mức logic phục vụ cho phần thí nghiệm mạch trên testboard.

- Do thời gian có hạn nên phần mềm điều khiển hệ thống sẽ do bạn khác thực hiện dựa trên phần cứng mà đề tài này thiết kế.

1.4 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU :

Đề tài vi xử lý 8085 không là một đề tài mới lạ mà thực tế nó đã được khảo sát từ lâu ở nước ngoài cũng như trong nước. Ngoài ra các ứng dụng của vi xử lý 8085 và các IC phổ dụng vào các lãnh vực như điều khiển, thông tin… đã được đề cập nhiều, thiết bị thực tập vi xử lý 8085 cũng đã được chế tạo. Vì vậy câu hỏi được đặt ra là: đề tài này sẽ đi nghiên cứu nhằm mục đích gì khi mà các thông tin và ứng dụng của vi xử lý 8085 đã được khảo sát từ trước?

Đồng ý là một trong những đặc điểm chính của một đề tài có giá trị là nó phải mang tính chất mới mẻ. Tuy nhiên tính mới mẻ ở đây được hiểu theo nghĩa tương đối nghĩa là đề tài mới không phải từ trước đến giờ chưa ai nghiên cứu. Quan điểm kế thừa và phát triển là một quan điểm chủ yếu trong tình hình khoa học phát triển hiện nay. Với quan điểm này sẽ là kim chỉ nam cho việc thực hiện đề tài.

Qua khảo sát một vài thiết bị thực tập vi xử lý 8085 của các khóa trước hay qua các tài liệu nhận thấy rằng : Mặc dù đã khá hoàn thiện tuy nhiên vẫn còn nhiều vấn đề nảy sinh mà trước đó chưa được đề cập hay chưa đề cập tới (Ở đây mục đích của đề tài là thực hiện về phần cứng nên những giới hạn của phần mềm sẽ không được đề cập).

Một điều khó có thể phủ nhận là để lập trình điều khiển một thiết bị được tốt thì phải hiểu rõ phần cứng thiết bị đó. Tuy nhiên các thiết bị đã thực hiện rất ít khi cho phép người sử dụng thâm nhập vào phần cứng và nếu có cũng rất khó khăn.

Ngoại vi là một thiết bị được chế tạo gắn liền với vi xử lý mỗi ngoại vi điều mang các chức năng chuyên sâu và được ứng dụng rất mạnh mẽ trong nhiều công việc. Thực tế nhận thấy rằng các thiết bị đã khảo sát thì các IC ngoại vi hầu như chỉ phục vụ cho phần cứng của hệ thống người sữ dụng hầu như khó có thể thâm nhập ứng dụng chúng với mục đích khác. Ngoài ra rất nhiều đề tài còn thực hiện ở nhiều lãnh vực khác nhau với nhiều nhu cầu như : giao tiếp với thế giới tương tự, giao tiếp với máy tính nhưng khi thực hiện gặp rất nhiều khó hăn trong vấn đề thử nghiệm do các thiết bị thí nghiệm không đáp ứng đủ nhu cầu nên phải tốn nhiều thời gian để bổ sung những mạch thử nhưng cũng rất không thuận tiện.

Vì vậy thực hiện đề tài này ngoài mục đích giúp cho người thực hiện đề tài tìm hiểu kỹ cấu tạo, chức năng, nguyên lý hoạt động cũng như tập lệnh của vi xử lý8085 và các ngoại vi đang được sử dụng phổ biến thì sản phẩm của đề tài có thể được ứng dụng trước mắt là phục vụ cho những thí nghiệm ứng dụng thực tế của vi xử lý và ngoại vi đang được sử dụng khá phổ biến trên thị trường Việt Nam. Nếu tiếp tục phát triển hơn nữa hy vọng nó sẽ đáp ứng đủ nhu cầu thí nghiệm và ứng dụng của giới yêu thích vi xử lý và ngoại vi và có khả năng thay thế các thiết bị thực tập 8085 nhập ở nước ngoài vì nó phù hợp với thị trường điện tử ở nước ta và đặc biệt hơn nữa đề tài sẽ cung cấp một cái nhìn cụ thể về cấu tạo, các nguyên tắc hoạt động xảy ra đối với vi xử lý 8085 và ngoại vi.