LỜI NÓI ĐẦU Trong mấy chục năm qua , khoa học máy tính và xử lý thông tin có những bước tiến vược bậc và ngày càng có những đóng góp to lớn vào cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật hiện đại. Đặc biệt sự ra đời và phát triển nhanh chóng của kỹ thuật số làm cho ngành điện tử trở nên phong phú và đa dạng hơn. Nó góp phần rất lớn trong việc đưa kỹ thuật hiện đại thâm nhập rộng rãi vào mọi lĩnh vực của hoạt động sản xuất ,kinh tế và đời sống xã hội. Từ những hệ thống máy tính lớn đến nhứng hệ thống máy tính cá nhân , từ những việc điều khiển các máy công nghiệp đến các thiết bị phục vụ đời sống hằng ngày của con người. Với mong muốn tìm hiểu , ứng dụng những tiến bộ của khoa học kỹ thuật hiện đại vào phục vụ sản xuất và phục vụ đời sống con người. Bằng những kiến thức đẵ học và được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn em đã hoàn thành thiết kế của mình tuy nhiên do trình độ còn hạn chế nên không tránh khỏi sai sót mong quý thầy cô chỉ bảo. Sau đây em xin trình bày thiết kế của mình. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ 1.1. Giới thiệu về chuẩn giao tiếp ISA Ở máy tính PC/XT rãnh cắm trong máy tính chỉ có 1 loại với độ rộng bus là 8 bit và tuân theo tiêu chuẩn ISA(Industry Standard Architecture).Từ máy tính AT trở đi việc bố trí chân trên rãnh cắm trở lên phức tạp hơn,có loại rãnh cắm PS/2 với 16 bit theo tiêu chuẩn ISA.Rãnh cắm theo tiêu chẩn ISA được mô tả như sau: Thông thường rãnh cắm có 62 đường tín hiệu dùng cho mục đích thông tin với 1 card cắm vào.Về cơ bản các đường tín hiệu này được chia thành các đường dẫn tín hiệu,đường dẫn địa chỉ và đường dẫn điều khiển Phía mạch in Phía linh kiện GND B01 A01 /IOCHCK Reset B02 A02 D7 +5 V B03 A03 D6 IRQ2 B04 A04 D5 -5 V B05 A05 D4 DREQ2 B06 A06 D3 -12 V B07 A07 D2 Dự trữ B08 A08 D1 +12V B09 A09 D0 GND B10 A10 /IOCHDY /MEMW B11 A11 AEN /MEMR B12 A12 A19 /IOW B13 A13 A18 /IOR B14 A14 A17 /DACK3 B15 A15 A16 DREQ3 B16 A16 A15 /DACK1 B17 A17 A14 DREQ1 B18 A18 A13 /DACK0 B19 A19 A12 CLK B20 A20 A11 IRQ7 B21 A21 A10 IRQ6 B22 A22 A9 IRQ5 B23 A23 A8 IRQ4 B24 A24 A7 IRQ3 B25 A25 A6 /DACK2 B26 A26 A5 TC B27 A27 A4 ALE B28 A28 A3 +5V B29 A29 A2 OSC B30 A30 A1 GND B31 A31 A0 H1.Sắp xếp chân ra của rãnh cắm mở rộng 8 bit Kích thước lớn nhất vủa các card ISA 8 bit là: - Chiều cao 106,7 mm(hay 4,2 inhxơ) - Chiều dài 333,5mm(hay 13,13 inhxơ) - Chiều dày –kể cả linh kiện -12,7(hay 0,5 inhxơ) Kích thước lớn nhất vủa các card ISA 16 bit là: - Chiều cao 121,92 mm(hay 4,8 inhxơ) - Chiều dài 333,5mm(hay 13,13 inhxơ) - Chiều dày –kể cả linh kiện -12,7(hay 0,5 inhxơ) Từ cách sắp xếp chân ra,rõ ràng 62 đường tín hiệu nằm cả ở mặt hàn thiếc lẫn mặt sắp xếp linh kiện.Do đó các bản mạch (card) cắm vào bao giờ cũng là những card mạc in 2 mặt. Bộ giải mã địa chỉ 74HC688 so sánh các đường dẫn địa chỉ từ A2 đến A9 xem có thống nhất với các địa chỉ cơ bản được thiết lập trên card mở rộng bằng chuyển mạch DIP,74HC688 so sánh 2 trong số 8 bit xem có giống nhau không và khi các bit xếp kề sát đồng nhất sẽ tạo ra tín hiệu Low ở chân 19.Mạch lôgic của mạch giải mã có chứa 2 vi mạch 74HC00 và 74HC138.Ba cổng NAND làm cho bộ đệm bú 74HC245 sau đấy chỉ trở nên được kích hoạt(/G=0)khi các điều kiện sau được thực hiện:Thứ nhất là card mở rộng cắm vào đã trao đổi được(chân 19 của vi mạch 74HC688 bằng 0) thứ hai là 1 chu trình đọc hay 1 chu trình ghi được thực hiện(IRO=0 hoặc IRW=0) 1.2. Giới thiệu về các linh kiện sử dụng trong sơ đồ 1.2.1. Vi mạch ADC0804 Chip ADC0804 là bộ chuyển đổi tương tự số thuộc họ ADC800 của hãng National Semiconductor. Chip này cũng được nhiều hãng khác sản xuất. Chip cóđiện áp nuôi +5V và độ phân giải 8 bit. Ngoài độ phân giải thì thời gian chuyểnđổi cũng là một tham số quan trọng khi đánh giá bộ ADC. Thời gian chuyển đổiđược định nghĩa là thời gian mà bộ ADC cần để chuyển một đầu vào tương tự thành một số nhị phân. Đối với ADC0804 thì thời gian chuyển đổi phụ thuộcvào tần số đồng hồ được cấp tới chân CLK và CLK IN và không bé hơn 110μs.Các chân khác của ADC0804 có chức năng như sau: - CS (Chip select) Chân số 1, là chân chọn Chip, đầu vào tích cực mức thấp được sử dụng để kíchhoạt chip ADC0804. Để truy cập ADC0804 thì chân này phải ở mức thấp. - RD (Read) Chân số 2, là một tín hiệu vào, tích cực ở mức thấp. Các bộ chuyển đổi đầu vàotương tự thành số nhị phân và giữ nó ở một thanh ghi trong. RD được sử dụngđể có dữ liệu đã được chuyển đổi tới đầu ra của ADC0804. Khi CS = 0 nếu cómột xung cao xuống thấp áp đến chân RD thì dữ liệu ra dạng số 8 bit được đưatới các chân dữ liệu (DB0 – DB7). - WR (Write) Chân số 3, đây là chân vào tích cực mức thấp được dùng để báo cho ADC biết bắt đầu quá trình chuyển đổi. Nếu CS = 0 khi WR tạo ra từ xung cao xuốngxung thấp thì bộ ADC0804 bắt đầu quá trình chuyển đổi giá trị đầu vào tương tự Vin về số nhị phân 8 bit. Khi việc chuyển đổi hoàn tất thì chân INTR được ADChạ xuống thấp. - CLK IN và CLK R CLK IN (chân số 4), là chân vào nối tới đồng hồ ngoài được sử dụng để tạo thờigian. Tuy nhiên ADC0804 cũng có một bộ tạo xung đồng hồ riêng. Để dùngđồng hồ riêng thì các chân CLK IN và CLK R (chân số 19) được nối với một tụđiện và một điện trở (như hình vẽ). - Ngắt INTR (Interupt) Chân số 5, là chân ra tích cực mức thấp. Bình thường chân này ở trạng thái caovà khi việc chuyển đổi hoàn tất thì nó xuống thấp để báo cho CPU biết l à dữliệu chuyển đổi sẵn sàng để lấy đi. Sau khi INTR xuống thấp, cần đặt CS = 0 v àgửi một xung cao xuống thấp tới chân RD để đưa dữ liệu ra. - Vin (+) và Vin (-) Chân số 6 và chân số 7, đây là 2 đầu vào tương tự vi sai, trong đó Vin = Vin (+)Vin (-). Thông thường Vin (-) được nối tới đất và Vin (+) được dùng làm đầuvào tương tự và sẽ được chuyển đổi về dạng số. - Vcc Chân số 20, là chân nguồn nuôi +5V. Chân này còn được dùng làm điện áp thamchiếu khi đầu vào Vref/2 để hở. - Vref/2 Chân số 9, là chân điện áp đầu vào được dùng làm điện áp tham chiếu. Nếu chânnày hở thì điện áp đầu vào tương tự cho ADC0804 nằm trong dải 0 - +5V. Tuynhiên, có nhiều ứng dụng mà đầu vào tương tự áp đến Vin khác với dải 0 - +5V.Chân Vref/2 được dùng để thực hiện các điện áp đầu ra khác 0 - +5V. - D0 - D7, chân số 18 – 11, là các chân ra dữ liệu số (D7 là bit cao nhất MSB vàD0 là bit thấp nhất LSB). Các chân này được đệm ba trạng thái và dữ liệu đãđược chuyển đổi chỉ được truy cập khi chân CS = 0 và chân RD đưa xuống mức thấp 1.2.2.Giới thiệu về 74HC245 Bộ đệm bus 2 chiều 74HC245 gồm có 20 chân, ,bộ đệm chỉ hoạt động khi có tín hiệu low ở chân 19.Nó có chứa 8 vi mạch đệm với các lối ra 3 trạng thái để trao đổi thông tin giữa các đường dẫn bus dữ liệu theo 2 hướng. Hướng truyền dữ liệu được xác định bằng chân DIR: DIR = 0, dữ liệu được chuyển từ B sang A. Việc chuyển hướng dữ liệu cho phép quản lý đơn giản bằng tín hiệu /IOR. Ta có thể nối trực tiếp ra chân DIR. Qua đó đảm bảo bộ đệm chỉ cho phép dữ liệu đưa vào từ bên ngoài đưa lên bus dữ liệu của máy tính khi PC thực hiện một quá trình truy nhập đọc (/IOR = 0) 1.2.3. Giới thiệu về 74HC688 Bộ giả mã địa chỉ 74HC688 so sánh các tín hiệu từ A0-A7 xem có thống nhất với các địa chỉ của tín hiệu trên các chân tương ứng B0-B7.74HC688 so sánh hai trong số tám bit xem có giống nhau không và khi các bit xếp kề sát đồng nhất sẽ tạo ra một tín hiệu Low ở chân19. 1.2.4. Vi mạch 8255 8255A là vi mạch phối ghép được dùng rất phổ biến trong các mạch mở rộng cổng vào ra song song. Các chân tín hiệu của 8255: - Reset: đặt trạng thái làm việc ban đầu cho 8255A.Chân này phải được nối với tín hiệu Reset chung của toàn hệ(khi reset thì các cổng được định nghĩa là cổng vào để không gây ra sự cố cho các mạch điều khiển). - /CS:Chân chọn vỏ,được nối với mạch giả mã địa chỉ để đặt mạch 8255A vào một địa chỉ cơ sở nào đó. A0,A1: Các chân tín hiệu địa chỉ cho phép chọn ra 4 thanh ghi bên trong 8255A:một thanh ghi để ghi từ điều khiển cho hoạt động của 8225A,và 3 thanh ghi khac tương ứng với các cổng PA,PB,PC để ghi đọc các dữ liệu.Địa chỉ của cổng chính là địa chỉ cơ sở của 8255A. Bảng chân lý vi mạch 8255 A1 A0 RD WR CS Chức năng 0 0 0 1 0 Đọc cổng A 0 1 0 1 0 Đọc cổng B 1 0 0 1 0 Đọc cổng C 0 0 1 0 0 Ghi cổng A 0 1 1 0 0 Ghi cổng B 1 0 1 0 0 Ghi cổng C 1 1 1 0 0 Ghi từ điều khiển X X X X 1 Bus D ở Z cao X X 1 1 0 Bus D ở Z thấp Có hai loại từ điều khiển cho 8255 - Từ điều khiển định nghĩa cầu hình cho các cổng PA, PB, PC - Từ điều khiển lập/xóa từng đầu ra của cổng PC. . ISA Ở máy tính PC/XT rãnh cắm trong máy tính chỉ có 1 loại với độ rộng bus là 8 bit và tuân theo tiêu chuẩn ISA(Industry Standard Architecture).Từ máy tính. rất lớn trong việc đưa kỹ thuật hiện đại thâm nhập rộng rãi vào mọi lĩnh vực của hoạt động sản xuất ,kinh tế và đời sống xã hội. Từ những hệ thống máy tính