Luận văn Ứng dụng cpu z80 thiết kế và thi công hệ thống báo giờ tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN _ ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG CPU Z80 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG BÁO GIỜ TỰ ĐỘNG SVTH : PHAN THANH TÀI LỚP : 95KĐĐ GVHD : TS_ TRẦN THU HÀ TP. HỒ CHÍ MINH Tháng 3-2000 Đại học quốc gia TP. HCM Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Độc lập – Tự do – Hạnh phúc KHOA ĐIỆN _ ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Họ và tên : PHAN THANH TÀI Lớp : 95KĐĐ Tên đề tài: ỨNG DỤNG CPU Z80 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG BÁO GIỜ TỰ ĐỘNG Các số liệu ban đầu: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Nội dung các phần thuyết minh và tính toán : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Các bảng vẽ và đồ thị: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Cán bộ hướng dẫn: TS-Trần Thu Hà Ngày giao nhiệm vụ: Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 28/02/2000 Cán bộ hướng dẫn ký tên Thông qua bộ môn Ngày tháng năm 2000 Chủ nhiệm bộ môn Lời cảm tạ Có lẽ không một ai có thể quên được những mái trường mà mình đã đi qua trong một thời thơ ấu cho đến lúc trưởng thành và tôi không phải là một ngoại lệ. Các mái trường đã lần lượt nối tiếp nâng dần từng bước đi lên của tôi. Cứ sau mỗi chặng đường đi qua, tôi lại thấy mình lớn lên, vững vàng hơn trong kiến thức và năng lực. Chặng đường vừa đi qua là chặng đường cuối cùng của thời cắp sách đến trường đó là năm năm dài đầy cam go và thử thách dưới mái trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật. Nơi đây đã không chỉ đơn giản cung cấp cho tôi những kiến thức khoa học kỹ thuật mà quý hơn cả là đã nhóm trong tôi ngọn lửa yêu khoa học và rèn luyện cho tôi một nghị lực vững vàng để làm hành trang bước vào đời. Bên cạnh đó gia đình còn là nguồn động lực to lớn về tinh thần lẫn vật chất giúp cho tôi bước đi trên con đường mà tôi đã chọn. Con xin cảm ơn ba mẹ đã không quản khó nhọc lo toan chăm chút cho con, nuôi dưỡng con thành người. Nay con kính dâng lên ba mẹ những gì con đã gặt hái được trên ghế nhà trường. Xin cảm ơn những mái trường mà tôi đã đi qua suốt thời niên thiếu. Tôi sẽ ghi nhớ mãi công ơn của tất cả thầy cô đã dìu dắt tôi từ những buổi học vở lòng đến nay. Cảm ơn trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật, nơi in đậm những vui buồn, thất bại và thành công của tuổi sinh viên. Kính lời cảm ơn khoa điện cùng các thầy cô của khoa, tất cả như những người thân đã dành nhiều tình cảm tốt đẹp đối với tôi và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi học tập tốt. Gởi đến cô Trần Thu Hà lời ghi ơn vô vàn, người cô đã trực tiếp theo sát, tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình làm luận văn. Sau cùng là lời cảm ơn chân thành về những ý kiến đóng góp của quí thầy cô và tất cả bạn đọc. Lời nói đầu Kỹ thuật vi xử lí với tốc độ phát triển nhanh đã và đang mang đến những thay đổi to lớn trong khoa học và công nghệ cũng như trong đời sống hàng ngày. Ngày nay, các thiết bị, máy móc ngày càng trở nên thông minh hơn và dễ sử dụng hơn. Các công việc được thực hiện với hiệu quả cao hơn. Đó cũng nhờ vào kỹ thuật vi xử lí. Kỹ thuật vi xử lí là kỹ thuật của tương lai, là chìa khóa đi vào công nghệ hiện đại. Đối với sinh viên chuyên ngành Điện Tử, đây là một lĩnh vực mới, hứa hẹn mở ra nhiều triển vọng. Để góp phần làm nền tảng ban đầu cho việc học tập, tìm hiểu kỹ thuật vi xử lí người viết đề nghị thực hiện đề tài : ỨNG DỤNG CPU Z80 VÀO HỆ THỐNG BÁO GIỜ TỰ ĐỘNG. Trong quá trình thực hiện đề tài, mặc dù người viết đã rất cố gắng, xong chắc chắn không tránh khỏi thiếu xót. Rất mong nhận được sự góp ý, phê bình và chỉ dẫn của quí thầy cô và bạn đọc. mục lục Lời mở đầu Mục lục Phần I : GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI I- Mục tiêu đề tài. II- Khả năng của hệ thống báo giờ tự động. III- Một số qui ước. IV- Phương hướng giải quyết. 4.1- Giải pháp phần cứng 4.2- Giải pháp phần mềm V- Nguyên lý chung của hệ thống báo giờ tự động. Phần II : NỘI DUNG I- Giới thiệu các dạng mạch đã có trong nước. 1.1- Đề tài “Thiết Kế Và Thi Công Máy Báo Tiết Cho Trường ĐHSPKT” 1.2- Đề tài “Thiết Kế Và Thi Công Mạch Đồng Hồ Báo Giờ”ø. 1.3-Ưu nhược điểm của hệ thống báo giờ tự động dùng “EPROM” và vi xử lí Z80. II- Thiết kế phần cứng. 2.1- Tổng quát phần cứng hệ thống 2.2- Bộ nhớ hệ thống và giải mã địa chỉ 2.2.1- Bộ nhớ hệ thống 2.2.2- Mạch giải mã địa chỉ 2.2.3- Tóm tắt 2.3- Khảo sát tính chất ngắt 2.4- Cấu tạo và nguyên tắt hoạt động các khối mạch 2.4.1- Mạch tạo xung đồng hồ 2.4.2- Mạch định thời 2.4.3- Mạch bàn phím (Keypro) 2.4.4- Mạch kiểm soát ngắt 2.4.5- Mạch hiển thị (Display) 2.4.6- Mạch điều khiển báo hiệu 2.4.7- Mạch cung cấp điện 2.5- Sơ đồ chi tiết mạch điện hệ thống. III- Thiết kế phần mềm 3.1- Tổng quát phần mềm hệ thống 3.1.1- Chức năng báo hiệu tự động 3.1.2- Chức năng tạo thời gian thực 3.1.3- Chức năng điều chỉnh thời gian thực 3.1.4- Chức năng về Hottime (Xem – Xóa – Đặt) 3.1.5- Chức năng về Skiptime (Xem – Xóa – Đặt) 3.1.6- Các chương trình con Chương trình con hiển thị (tên là Display) Chương trình xử lí bàn phím (tên là Keypro) Chương trình báo lỗi (tên là ERROR) 3.2- Tổ chức dữ liệu 3.2.1- Thời gian thực 3.2.2- Restime 3.2.3- Hottime 3.2.4- Skiptime 3.2.5- Mã chuông 3.2.6- Các biến 3.2.7- Phân chia vùng nhớ 3.3- Các chương trình 3.3.1- Chương trình MAIN 3.3.2- Chương trình RTP (Real Time Program) 3.3.3- Chương trình Settime 3.3.4- Chương trình Hottime 3.3.5- Chương Trình Skiptime 3.3.6- Chương trình con Display 3.3.7- Chương trình con Keypro 3.3.8- Chương trình con ERROR IV- Thi công Phần III : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I- Kết quả thực nghiệm II- Mô tả hệ thống và hướng dẫn sử dụng 2.1- Chức năng điều chỉnh thời gian thực (Settime) 2.2- Chức năng về Hottime 2.3- Chức năng về Skiptime III- Kết luận và hướng phát triển của đề tài IV- Kiến nghị Phụ lục Tài liệu tham khảo PHẦN I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀII- MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI: Việc báo hiệu thời gian trong trường học, trong phân xưởng sản xuất hay ở các xí nghiệp … tuy rất đơn giản nhưng đòi hỏi phải có người quản lý theo dõi thường xuyên và báo hiệu chính xác. Để đề phòng cháy nổ cho các cơ quan, kho tàng … cần phải được trang bị các thiết bị phát hiện hỏa hoạn. Việc phát hiện sớm các vụ hỏa hoạn sẽ hạn chế được những thiệt hại về tính mạng con người cũng như của cải vật chất. Mục tiêu của đề tài là thiết kế một Hệ Thống có những khả năng sau: _ Tạo ra thời gian thực. _ Tự động báo hiệu tại những thời điểm đã được qui định (Gồm những thời điểm được đặt trước trong ROM và những thời điểm do người sử dụng tự đặt vào Hệ Thống qua bàn phím). _ Việc báo hiệu có thể được thực hiện bằng nhiều cách khác nhau. _ Thăm dò các thiết bị phát hiện hỏa hoạn (Sensors) và phát tín hiệu báo động khẩn cấp khi có hỏa hoạn xảy ra. Trong khuôn khổ của luận văn tốt nghiệp, người viết chỉ thiết kế Hệ Thống thực hiện việc tạo thời gian thực và tự động báo hiệu tại những thời điểm đã được qui định. Hệ Thống có tên gọi “Hệ Thống Báo Giờ Tự Động” được thiết kế nhằm mục đích thay thế người quản lý tự động báo hiệu tại các thời điểm trong ngày một cách chính xác. II- KHẢ NĂNG CỦA HỆ THỐNG BÁO GIỜ TỰ ĐỘNG: Với tên gọi “Hệ Thống Báo Giờ Tự Động” Hệ Thống có những khả năng sau: _ Cho phép theo dõi thời gian thực (Gồm thứ, giờ, phút và giây) và điều chỉnh thời gian thực. _ Tự động báo hiệu tại những thời điểm cố định hằng ngày (Những thời điểm này được đặt sẵn theo yêu cầu nơi sử dụng). Không báo hiệu vào ngày thứ 7 và Chủ nhật. _ Cho phép người sử dụng đặt vài thời điểm báo hiệu đột xuất trong ngày. _ Người sử dụng có thể cấm báo hiệu tại những thời điểm nào đó trong ngày. _ Cho phép xem lại hay xóa mất bất kì thời điểm nào do người sử dụng tự đặt vào Hệ Thống. _ Tiếng chuông báo hiệu đa dạng: số hồi chuông, độ dài hồi chuông được thay đổi nhằm thể hiện mục đích mỗi thời điểm báo hiệu. _ Hệ Thống vẫn làm việc khi mất điện lưới (nhưng sẽ không báo hiệu). _ Hệ Thống có đèn chỉ thị yêu cầu đặt lại thời gian thực khi việc tạo thời gian thực bị gián đoạn. _ Hệ Thống có khả năng phát hiện ra lỗi và sẽ gởi thông báo lỗi đến người sử dụng qua led hiển thị. III- MỘT SỐ QUI ƯỚC : Để ngắn gọn trong trình bày, người viết xin qui ước các thuật ngữ sau đây: _ Điều chỉnh thời gian thực: là thay đổi thời điểm hiện tại, gọi là SETTIME _ Thời điểm báo hiệu thường trực: là những thời điểm báo hiệu cố định hàng ngày, chẳng hạn như giờ học trong trường học, gọi là RESTIME. _ Thời điểm báo hiệu tức thời: là những thời điểm do ngươi sử dụng tự đặt vào Hệ Thống để báo hiệu đột xuất, gọi là HOTTIME. _ Thời điểm cấm báo hiệu: là những thời điểm do sử dụng tự đặt vào để cấm báo hiệu tại bất kì một thời điểm nào trong ngày, gọi là SKIPTIME. IV-PHƯƠNG HƯỚNG GIẢI QUYẾT: Để Hệ Thống có những tính năng mạnh mẽ, dễ dàng trong sử dụng, người viết dùng kỹ thuật vi xử lý để thiết kế Hệ Thống. Hoạt động của Hệ Thống là sự kết hợp chặt chẽ giữa phần cứng và phần mềm. 4.1-Giải pháp phần cứng: Hệ Thống được thiết kế dựa trên bộ vi xử lí (mP Micro processor) Z80 của hãng Zilog. Hệ Thống có: _ Bộ nhớ ROM và RAM phục vụ cho hoạt động của Hệ Thống. _ Tín hiệu định thời để phục vụ việc tạo thời gian thực bằng phần mềm. _ Bàn phím để người sử dụng giao tiếp với Hệ Thống. _ Mạch kiểm soát các vectơ ngắt mode 0 dùng cho việc phục vụ các chức năng: Settime, Hottime và Skiptime. _ 7 led 7 đoạn để hiển thị thời gian (Thứ, giờ, phút và giây). _ Mạch điều khiển chuông điện để báo hiệu. _ Mạch nguồn cấp điện có accu dự phòng khi mất điện lưới. 4.2. Giải pháp phần mềm: Phần mềm Hệ Thống được thiết kế dựa trên cấu tạo phần cứng Hệ Thống được tổ chức như sau: _ Một IC ROM chứa phần mềm Hệ Thống và bảng Restime. _ Một IC RAM được dùng làm vùng đệm, Stack, bảng Hottime, bảng Skiptime. _ Chương trình ra quyết định báo hiệu và điều khiển báo hiệu. _ Chương trình phục vụ ngắt để đếm thời gian thực. _ Các chương trình phục vụ các ngắt 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 (mP) Z80 là một mP 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 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 , 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. PHẦN II NỘI DUNG 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: 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 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. 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 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 IC1 IC2 Phút Chục phút IC3 Giờ IC4 Chục giờ 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. 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. 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 Nhiệm vụ các khối: _ 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. 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 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 (mP) 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 (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 của mP 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 mode 0. Mạch điều khiển báo hiệu phát ra tín hiệu theo sự điều khiển của phần mềm. VXL Z80 POWER SUPPLY TIMER CLOCK EPROM 8KB RAM 2KB BELL DRIVER INTERRUPT CONTROLLER KEYBOARD DISPLAY ADDRESS BUS CONTROL BUS DATA BUS 1Hz 277khZ Hình 1: SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT HỆ THỐNG Nguyên lí hoạt động tổng quát: Hệ thống báo giờ tự động là mo