LỜI MỞ ĐẦU

Xã hội ngày càng phát triển, khối lượng thông tin cần xử lý ngày càng đồ sộ .Quá trình xử lý bao gồm nhiều công việc như :thu thập ,tính toán ,lưu trữ, tìm kiếm và truyền thông tin .mặc dù cuộc cách mạng khoa học công nghệ đã đem đến cho loài người vô số các phương tiện xử lý thông tin khác nhau ,nhưng máy tính điện tử vẫn là phương tiện xử lý thông tin đứng ở vị trí hàng đầu . Với mức đòi hỏi ngày càng cao của xã hội , sự phát triển đồng bộ các phương tiện xử lý thông tin hiện đại là một việc cần thiết .Các phương tiện này phải áp dụng có hiệu quả trong mọi lĩnh vực thông tin liên lạc ,phát thanh truyền hình và tự động điều khiển các ngành công nghệ khác.Chính vì vậy việc số hóa các thiết bị điện tử – viễn thông đã và đang được thực hiện ráo riết ở trên toàn thế giới cũng như ở Việt Nam .Với lý do đó xử lý tín hiệu số và lọc số đã trở thành một ngành khoa học và Kỹ thuật rất được quan tâm và phát triển nhanh chóng . Sự phát triển của ngành khoa học này mà chúng ta đễ nhận thấy nhất đó là sự ra đời của các vi mạch điện tử , đây cũng chính là nền tảng của sự phát triển đến chóng mặt của các phần cứng số chuyên dụng và nhờ sự phát triển này mà máy vi tính đạt được nhiều ưu điểm như : kích thước nhỏ hơn ,tốc độ cao hơn và đặc biệt là giá thành thấp hơn .

Để tiếp cận với ngành khoa học hiện đại này mỗi người chúng ta cần được trang bị những kiến thức cơ bản về lĩnh vực tin học cả về phần cứng và phần mềm.

Để hiểu rõ thêm về lĩnh vực tin học và điện tử cũng như cách thức tổ chức và hoạt động của một hệ thống xử lí thông tin chúng tôi xin giới thiệu đến tất cả các bạn cách “Thiết kế và viết chương trình hoạt động cho một mạch đèn chữ chạy sử dụng CPU Z80 và hoạt động giao tiếp với cổng COM trên máy PC/AT” Đây cũng là nội dung của toàn bộ nội dung của cuốn luận văn này.

Sau cùng là lời cảm ơn chân thành của chúng tôi đến thầy NGUYỄN XUÂN MINH cùng tất cả quí thầy cô của khoa CNTT trường Đại Học Kỹ Thuật TPHCM đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn chúng tôi một cách tận tình để chúng tôi có thể hoàn thành tốt đồ án này .Kính chúc tất cả các thầy cô thành công trong công tác giảng dạy và nghiên cứu.

PHẦN MỘT

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI & PHÂN TÍCH

YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI.

I. ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MẠCH NHẬN VÀ HIỂN THỊ KÍ TỰ GIAO TIẾP THÔNG QUA CỔNG COM TRÊN MÁY VI TÍNH PC

II. Giai đoạn thực tập tốt nghiệp:

II.1 Yêu cầu:

Tìm hiểu một số IC có chức năng thực hiện việc giao tiếp nối tiếp như 8250;8251

Tìm hiểu chức năng chia xung của vi mạch 8253

Tìm hiểu bộ xử lí Zilog 80 (Z80).

Tìm phông chữ cho bảng đèn ,xử dụng một trong những ma trận chữ M(12,8);M(16,8).

 Đưa ra hướng thiết kế cho đề tài

Giới thiệu về chức năng ,nhiệm vụ của “Mạch đèn chạy chữ giao tiếp thông qua cổng COM của máy vi tính PC “:

Mạch sẽ nhận thông tin (Mã ASCII của kí tự ) từ bàn phím của máy PC thông qua cổng giao tiếp COM2 của máy PC sau đó thông qua bộ xử lí Z80 các kí tự sẽ được xuất ra một ma trận để hiển thị kí tự.

Ví dụ:

Khi ta nhập một dòng chữ bất kì từ bàn phím thì quan sát trên ma trận ngoại vi ta sẽ thấy được dòng kí tự đó và mạch còn có khả năng làm cho dòng chữ đó có thể chạy được.

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU Trang 1

CHƯƠNG I:

GIỚI THIỆU VÀ PHÂN TÍCH YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI Trang 2

ĐỀ TÀI

THIẾT KẾ MẠCH NHẬN VÀ HIỂN THỊ KÍ TỰ THÔNG QUA CỔNG COM TRÊN MÁY VI TÍNH PC Trang 3

I. GIAI ĐOẠN THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Trang 3

II.1.Yêu cầu Trang 3

PHẦN MỘT

TÌM HIỂU CÁC VI MẠCH CHÍNH

CHƯƠNG II:

TÌM HIỂU BỘ VI XỬ LÍ 8 BIT CPU ZILOG 80 Trang 5

I. BỘ VI XỬ LÍ Z80 Trang 6

I.1 Sơ đồ khối Trang 6

I.2 Sơ đồ chân Trang 7

I.3 Các thanh ghi Trang 8

II. CÁC GIẢN ĐỒ ĐỊNH THỜI CƠ BẢN Trang 10

II.1 Chu kì lấy lệnh Trang 10

II.2 Chu kì đọc Trang 10

II.3 Chu kì vào ra Trang 11

III. LẬP TRÌNH CHO Z80 Trang 12

III.1. Các phương pháp định vị địa chỉ Trang 12

III.2. Tập lệnh Trang 12

III.2.1. Trao đổi dữ liệu Trang 15

III.2.2. Nhóm lệnh xử lí dữ liệu Trang 15

III.2.3. Nhóm lệnh kiểm tra và phân nhánh Trang 19

III.2.4. Các lệnh vào ra Trang 21

III.2.5. Nhóm lệnh điều khiển và các lệnh đặc biệt Trang 22

CHƯƠNG III

GIỚI THIỆU MẠCH THU PHÁT NỐI TIẾP ĐỒNG – DỊ BỘ VẠN NĂNG USART 8251 Trang 23

I. SƠ ĐỒ KHỐI CHỨC NĂNG CỦA MẠCH USART 8251 Trang 24

II. CÁC THANH GHI BÊN TRONG CỦA 8251 Trang 25

II.1. Thanh ghi từ chế độ Trang 26

II.2. Thanh ghi từ lệnh Trang 27

II.3 Thanh ghi từ trạng thái Trang 28

CHƯƠNG IV

GIỚI THIỆU VỀ VI MẠCH ĐỊNH THỜI 8253 Trang 30

I. ĐẶC ĐIỂM Trang 31

II. SƠ ĐỒ KHỐI Trang 31

III. LẬP TRÌNH CHO 8253 Trang 32

III.1. Từ điều khiển Trang 32

III.2. Số đếm Trang 33

IV. HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ ĐỊNH THỜI 8253 Trang 33

IV.1. Chế độ 0 – Phát ra xung ngắt quãng Trang 33

IV.2. Chế độ 1 – Phát ra xung có chiều dài thay đổi Trang 34

IV.3. Chế độ 2 – Phát ra xung gai tuần hoàn Trang 34

IV.4. Chế độ 3 – Phát ra xung vuông (50…) tuần hoàn Trang 35

IV.5. Chế độ 4 – Phát ra xung cài kích mềm Trang 35

IV.6. Chế độ 5 – Phát ra xung cài kích cứng Trang 36

V. BẢNG TÁC ĐỘNG CỦA TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN GATE Trang 36

PHẦN HAI

PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ MẠCH

CHƯƠNG V

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG THỨC GIAO TIẾP NỐI TIẾP VÀ PHƯƠNG THỨC TRUYỀN NỐI TIẾP THÔNG QUA CỔNG COM Trang 38

Giới thiệu chức năng và cách thức giao tiếp thông qua cổng mở rộng trên máy PC Trang 39

1. Có 2 cách truyền nhận thông tin Trang 39

1.1. Truyền nối tiếp Trang 39

1.2. Truyền song song Trang 39

I. GIAO DIỆN CỔNG COM COM CỦA MÁY PC VÀ CÁCH

THỨC TRUYỀN NHẬN CỦA CỔNG Trang 39

II. PHƯƠNG THỨC TRUYỀN DỮ LIỆU THÔNG QUA

CỔNG NỐI TIÉP

III.1. Truyền đồng bộ Trang 41

III.2. Truyền không đồng bộ Trang 41

III. TỐC ĐỘ TRUYỀN TRONG TRUYỀN NỐI TIẾP

KHÔNG ĐỒNG BỘ Trang 42

IV. GIỚI THIỆU VỀ GIAO DIỆN NỐI TIẾP Trang 42

V.1. Bảng thông số và tính năng kĩ thuật của giao diện RS – 232 Trang 42

CHƯƠNG VI

PHÂN TÍCH NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH VÀ ĐƯA RA HƯỚNG THIẾT KẾ CHO ĐỀ TÀI

I. ĐỀ TÀI THIẾT KẾ Trang 46

II. NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH ĐÈN

CHẠY CHỮ DÙNG Z80 Trang 46

III. PHÂN TÍCH ĐỀ TÀI Trang 46

IV. HƯỚNG THIẾT KẾ CHO ĐỀ TÀI Trang 46

Sơ đồ khối tổng quát Trang 47

V. PHÂN TÍCH CHI TIẾT PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CHO CÁC KHỐI Trang 47

V.1. Khối nhận dữ liệu từ cổng COM của máy tính Trang 47 V.2. Khối chia xung , định thời cho hệ thống Trang 48

V.3 Khối xử lí trung tâm Trang 48

V.4 Khối giải mã địa chỉ Trang 48

V.5 Khối đệm dữ liệu Trang 48

V.6 Khối hiển thị kí tự Trang 49

VI. SƠ ĐỒ KHỐI CHI TIẾT Trang 50

CHƯƠNG VII

GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN SỐ SỬ DỤNG TRONG THIẾT KẾ

I. IC GIẢI MÃ ĐỊA CHỈ 74LS138,74LS139 Trang52

I.1 Sơ đồ chân và bảng sự thật của IC 74lLS38,74LS139 Trang 52

II. CÁC MẠCH ĐỆM VÀ MẠCH CHỐT Trang 53

II.1 Nguyên tắc hoạt động của các bộ đệm dữ liệu Trang 53

II.2 Sơ đồ chân và bảng sự thật của mạch đệm 74LS374 Trang 54

III. GIỚI THIỆU VỀ TRANSITOR(NPN),LED ĐƠN Trang 54

III.1 Giới thiệu về Led đơn sử dụng trong ma trận Trang 54

Một số thông số kĩ thuật của Led rời Trang 54

III.2 Chức năng,nhiệm vụ của Transitor khi phối ghép

với ma trận đèn Trang 54

CHƯƠNG VIII

THIẾT KẾ CHI TIẾT CHO MẠCH CHẠY CHỮ DÙNG CPU Z80

I. THIẾT KẾ CHO KHỐI GIẢI MÃ ĐỊA CHỈ Trang 57

I.1 Giơi thiệu chi tiết về cách thức giải mã địa chỉ cho các thiết bị Trang 57

I.1.1 Giải mã địa chỉ cho bộ nhớ Trang 60

I.1.2 Giải mã cho các thiết bị ngoại vi Trang 61

II. KHỐI XỬ LÍ TRUNG TÂM Trang 64

II.1 Sơ đồ khối Trang 64

II.2 Thiết kế cho khối xử lí trung tâm Trang 65

II.2.1 Ghép nối các tín hiệu điều khiển Trang 65

II.2.2 Xác định các tín hiệu điều khiển của CPU Z80 Trang 65

III. THIẾT KẾ CHO KHỐI GIAO TIẾP VỚI CỔNG COM Trang 66

IV. THIẾT KẾ CHO KHỐI CHIA XUNG . ĐỊNH THỜI 8253 Trang 67

IV.1 Cách chia tần số cho tốc độ truyền nhận của 8251 Trang 68

IV.2 Cách chia tần số để xác định thời gian ngắt quãng cho CPU Trang 68

V. THIẾT KẾ CHO KHỐI HIỂN THỊ KÍ TỰ Trang 68

V.1 Tính toán điện trở và sử dụng Transitor cho ma trận Led Trang 69

V.2 Phương pháp hiển thị kí tự và cách thức quét ma trận Trang 69

V.3 Ghép nối ma trận đèn với các bộ đệm 74LS374 Trang 70

V.4 Phương pháp quét ma trận ( quét theo hàng ) Trang 70

VI. GHÉP NỐI CÁC KHỐI.THIẾT KẾ MẠCH HOÀN CHỈNH Trang 71

PHẦN BỐN

THIẾT KẾ MẠCH IN VÀ VIẾT CHƯƠNG TRÌNH HOÃT ĐỘNG CHO MẠCH CHỮ CHẠY DÙNG Z80 GIAO TIẾP QUA CỔNG COM

CHƯƠNG IX:

THIẾT KẾ MẠCH IN Trang 73.

I. GIỚI THIỆU CÁC TRÌNH VẼ MẠCH IN Trang 74

II. Giới thiệu về trình vẽ mạch in protel for win Trang 74 II.1 Cách thức tạo một bảng mạch in trong protel PCB Trang 75

II.1.1 Cách 1 Trang 75

II.1.2. Cách 2 Trang 76

III. THIẾT KẾ MẠCH IN CHO MẠCH ĐÈN CHỮ CHẠY Trang 77

PHẦN NĂM Trang 79

THIẾT KẾ GIẢI THUẬT VÀ VIẾT CHƯƠNG TRÌNH CHO MẠCH ĐÈN CHỮ CHẠY

CHƯƠNG X:

GIỚI THIỆU NGUYÊN TẮC VÀ CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG

CỦA HỆ THỐNG Trang 80

I. GIỚI THIỆU NGUYÊN TẮC VÀ CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA

ĐÈN CHỮ CHẠY DÙNG Z80 GIAO TIỀP QUA CỔNG COM Trang 81

I.1>: Chương trình trên PC Trang 81

I.2>: Chương trình trên ROM ngoại vi. Trang 81

CHƯƠNG XI:

LƯU ĐỒ THUẬT GIẢI VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐẨY CHUỖI KÍ TỰ

RA CỔNG COM Trang 82

I. LƯU ĐỒ THUẬT GIẢI ĐẨY CHUỖI KÍ TỰ RA CỔNG COM Trang 83

I.1>: Lưu đồ thuật giải trên máy CP Trang 83

II. CHƯƠNG TRÌNH GỬI MỘT CHUỖI KÍ TỰ RA CỔNG COM Trang 83

II.1>: Giới thiệu chương trình Trang 83

III. GIỚI THIỆU NGẮT INT 14H CỦA BIOS Trang 84

III.1>: Các hàm của ngắt int 14H Trang 84

III.1.1. Function OOH (Initialice communications port) Trang 84

III.1.2. Function 01H (Write character to communications port) Trang 85

III.1.3 Function 02H (Read character from communications port) Trang 85

IV . GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH GỬI CHUỖI KÍ TỰ RA CỔNG COM Trang 86

CHƯƠNG XII:

LƯU ĐỒ THUẬT GIẢI CHO CHƯƠNG TRÌNH TRÊN ROM NGOẠI VI

I. GIỚI THIỆU CHỨC NĂNG VÀ CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA CHƯƠNG TRÌNH TRÊN ROM NGOẠI VI Trang 91

I.1. Chương trình minh họa cho họat động của hệ thống chữ chạy Trang 91

II. MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA CHO THUẬT GIẢI VÀ CHO CHƯƠNG TRÌNH Trang 92

II.1. Nhắc lại một số @ của các thiết bị trong phần thiết kế

mạch nguyên lý Trang 92

II.2. Định nghĩa một số biến và cách thức dữ liệu cho chương trình Trang 93

II..3. @của dữ liệu được chứa cố định trên ROM Trang 93

III. CÁC LƯU ĐỒ THUẬT GIẢI CHO CHƯƠNG TRÌNH Trang 94

III.1. Lưu đồ thuật giải tổng quát cho chương trình chính của hệ thống Trang 95

III.2. Lưu đồ chi tiết chương trình RESET CPU Z80 vàkhởi động

8251;8253 Trang 96

III.3. Lưu đồ của chương trình thực niện việc xóa vùng nhớ của RAM Trang 97

III.4. Lưu đồ chương trình nhận ký tự thông qua ngắt Trang 98

III.5. Lưuđồ của chương trình kiểm tra 8251 trước khi nhận ký tự

thông qua chương trình ngắt. Trang 99

III.6. Lưuđồ tổng quát của việc xử lí 8 ký tự xuất 8 ký tự ra

ma trận tương ứng Trang 101

III.7. Lưu đồ cho chương trình tính @ đầu tiên của 16 bytes

dữ liệu của kýtự Trang 104

III.8. Lưu đồ tổng của chương trình xuất dữ liệu re ma trận

để hiển thị ký tự Trang 105

III.9. Lưu đồ thuật giải chi tiết cho chương trình xuất dữ liệu

ra ma trận để hiển thị ký tự Trang 106

IV. GIỚI THIỆU TOÀN BỘ CHƯƠNG TRÌNH Trang 109

IV.1. Cách thức khai báo biến và tổ chức dữ liệu trên ROM Trang 109

IV.2. Chương trình thực hiện nhận ký tự thông qua ngắt từ 8251 Trang 109

IV.3.: Chương trình tính biểu diễn hoạt động của hệ thống Trang 111

IV.3.1 Lưu ý.

CHƯƠNG XIII

PHỤ LỤC Trang 118

CHƯƠNG XIV

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI Trang 120

CHƯƠNG XV

LỜI CẢM ƠN Trang 122