Thiết kế và thi công mạch cảnh báo tốc và tính cước xe taxi

DAÃN NHAÄP I – ÑAËT VAÁN ÑEÀ Cuøng vôùi söï phaùt trieån cuûa xaõ hoäi, nhu caàu vaät chaát vaø tinh thaàn cuûa con ngöôøi ngaøy caøng taêng. Naém baét ñöôïc ñieàu treân, trong vaøi naêm gaàn ñaây ñeå thoûa maõn nhu caàu ñi laïi ngaøy caøng cao ñeå giaûi quyeát moät soá vaán ñeà xaõ hoäi nhö giaûm bôùt löôïng xe hai baùnh treân ñöôøng phoá, taêng veû myõ quan cho ñoâ thò. Nhaø nöôùc ñaõ ñöa vaøo hoaït ñoäng loaïi hình Taxi. Ñaây laø loaïi hình ñöa ñoùn khaùch töông ñoái môùi meõ ñoái vôùi nöôùc ta nhöng laïi khoâng xa laï gì ñoái vôùi caùc nöôùc. Noù toû ra tieän duïng cho vieäc ñi laïi vaø phaàn naøo giaûm bôùt ñöôïc oâ nhieãm moâi tröôøng, an toaøn cho haønh khaùch. Muoán nhö vaäy, xe Taxi löu haønh phaûi trang bò nhöõng thieát bò an toaøn cho haønh khaùch laãn ngöôøi ñieàu khieãn phöông tieän. Ngoaøi nhöõng thieát bò nhö daây an toaøn, thieát bò giaûm xoùc vaø choáng va ñaäp… thì vieäc trang bò nhöõng thieát bò caûnh baùo nhaèm cung caáp thoâng tin veà tình traïng hoaït ñoäng cuûa xe cho ngöôøi ñieàu khieån laø ñieàu caàn thieát. Beân caïnh vaán ñeà quan troïng laø baûo ñaûm an toaøn trong quaù trình di chuyeån thì vieäc tính cöôùc treân xe Taxi phaûi ñaûm baûo tính chính xaùc vaø hôïp lyù nhaèm taïo taâm thoaûi maùi vaø deã chòu cho haønh khaùch. Xuaát phaùt töø nhu caàu thöïc teá khaùch quan ñoù, cuøng nhöõng kieán thöùc ñaõ ñöôïc trang bò trong tröôøng, ngöôøi thöïc hieän ñaõ maïnh daïn thöïc hieän ñeà taøi “THIEÁT KEÁ VAØ THI COÂNG MAÏCH CAÛNH BAÙO TOÁC ÑOÄ VAØ TÍNH CÖÔÙC XE TAXI”. II- GIÔÙI HAÏN ÑEÀ TAØI: Vôùi ñeà taøi mang tính thöïc tieãn laø “THIEÁT KEÁ VAØ THI COÂNG MAÏCH CAÛNH BAÙO TOÁC ÑOÄ VAØ TÍNH CÖÔÙC XE TAXI” thì vaán ñeà thöïc hieän thieát keá vaø thi coâng moät maïch hoaøn chænh thaät söï coù theå öùng duïng roäng raõi laø moät ñieàu maø ngöôøi thöïc hieän mong muoán ñaït ñöôïc. Tuy nhieân do thôøi gian vaø kieán thöùc coù haïn cuøng nhöõng haïn cheá khaùch quan khaùc ngoaøi yù muoán maø trong phaïm vi ñoà aùn ngöôøi thöïc hieän khoâng theå ñeà caäp, ñi saâu khaûo saùt boä tính cöôùc xe Taxi ñang ñöôïc söû duïng roäng raõi treân caùc xe Taxi ôû nöôùc ta. Duø vaäy ngöôøi thöïc hieän cuõng ñaõ coá gaéng tìm hieåu caùc nguyeân lyù tính cöôùc cuõng nhö caûnh baùo toác ñoä xe oâtoâ ñeå ñeà ra höôùng giaûi quyeát. Theo ñoù noäi dung nghieân cöùu chæ tieán haønh thöïc hieän caùc vaán ñeà sau: Giôùi thieäu nguyeân lyù ño toác ñoä, nguyeân lyù tính cöôùc xe Taxi, nguyeân lyù caûnh baùo toác ñoä xe oâtoâ. Thieát keá maïch phaàn cöùng. Thieát keá phaàn meàm. Veà thi coâng, vôùi yeâu caàu cuûa ñeà taøi ñaët ra laø thieát keá vaø thi coâng moät maïch ñieän gaàn saùt vôùi thöïc teá ñeå phuïc vuï cho vieäc hoïc taäp vaø nghieân cöùu. Treân cô sôû döïa treân khaû naêng kieán thöùc ñaõ thu thaäp ôû nhaø tröôøng, ngöôøi thöïc hieän ñaõ coá gaéng tieán haønh thi coâng moät soá maïch cô baûn ñuû ñeå moâ phoûng vieäc caûnh baùo toác ñoä vaø tính cöôùc xe Taxi. III-MUÏC ÑÍCH NGHIEÂN CÖÙU Vieäc vaän duïng moân ñieän töû öùng duïng ñeå giaûi quyeát moät vaán ñeà kyõ thuaät laø ñieàu khoâng coøn gì môùi meõ nhöng tính môùi meõ cuûa ñeà taøi ñöôïc theå hieän ôû choã ngöôøi thöïc hieän ñaõ maïnh daïn ñi nghieân cöùu moät lónh vöïc môùi ñang phaùt trieån maïnh meõ nhaèm ñaùp öùng nhu caàu cuûa xaõ hoäi ñoù laø lónh vöïc trang bò ñieän töû cho xe oâtoâ. Ñeà taøi ñöôïc thöïc hieän trong phaïm vi heïp chöa theå öùng duïng ñöôïc trong thöïc tieãn nhöng ñieàu maø ngöôøi thöïc hieän muoán höôùng ñeán laø thoâng qua vieäc thöïc hieän ñoà aùn toát nghieäp coù ñieàu kieän vaän duïng lyù thuyeát ñaõ hoïc ñeå giaûi quyeát moät vaán ñeà mang tính thöïc tieãn. Ñoàng thôøi trong moät chöøng möïc naøo ñoù taäp ñoà aùn coù theå ñöôïc xem nhö moät taøi lieäu tham khaûo, hoïc taäp cho sinh vieân trong vaø ngoaøi ngaønh. I-THEÅ THÖÙC NGHIEÂN CÖÙU: Thôøi gian nghieân cöùu: Quaù trình nghieân cöùu moät ñeà taøi ñöôïc xem laø moät quy trình coâng ngheä haún hoi vì noù ñoøi hoûi phaûi tieán haønh theo caùc khaâu keá tieáp nhau bao goàm vieäc choïn ñeà taøi, bieân soaïn ñeà cöông, thu thaäp döõ kieän, xöû lyù döõ kieän, vieát coâng trình nghieân cöùu. Luaän vaên toát nghieäp ñöôïc tieán haønh thöïc hieän trong khoaûng thôøi gian laø 6 tuaàn: Tuaàn 1 : Choïn ñeà taøi, chính xaùc hoùa ñeà taøi, soaïn ñeà cöông. Tuaàn 2 : Thu thaäp döõ kieän vaø taøi lieäu lieân heä. Tuaàn 3 – 5 : Vieát lyù thuyeát vaø thi coâng Tuaàn 6 : Hoaøn taát vaø noäp ñoà aùn Phöông phaùp thu thaäp döõ kieän: Ñaây laø giai ñoaïn quan troïng, söû duïng caùc phöông phaùp vaø phöông tieän nghieân cöùu ñeå thu thaäp caùc döõ kieän veà ñeà taøi ñaõ ñöôïc xaùc ñònh. Döõ kieän thu thaäp ñöôïc seõ laø chaát lieäu ñeå hình thaønh coâng trình nghieân cöùu khoa hoïc. Vaán ñeà laø laøm sao thu thaäp ñöôïc döõ kieän ñaày ñuû, chính xaùc, vaø phuø hôïp vôùi noäi dung nghieân cöùu. Trong phaïm vi taäp ñoà aùn naøy ngöôøi thöïc hieän söû duïng caùc phöông phaùp tham khaûo taøi lieäu vaø thöïc nghieäm ñeå thu thaäp döõ kieän giaûi quyeát ñeà taøi. Vieäc tham khaûo taøi lieäu giuùp cho ngöôøi thöïc hieän boå sung theâm kieán thöùc, lyù luaän cuõng nhö phöông phaùp maø nhöõng coâng trình nghieân cöùu tröôùc ñoù ñaõ xaây döïng. Nhôø ñoù ngöôøi nghieân cöùu taäp trung naêng löïc vaøo vieäc giaûi quyeát caùc vaán ñeà coøn toàn taïi. Tuy nhieân vieäc nghieân cöùu tham khaûo taøi lieäu luoân baûo ñaûm tính keá thöøa vaø phaùt trieån coù choïn loïc. Xöû lyù döõ kieän: Caùc döõ kieän sau khi ñöôïc thu thaäp chöa theå söû duïng ñöôïc ngay maø phaûi qua quaù trình saøng loïc, söûa chöõa, phaân tích khaùi quaùt hoùa thaønh lyù luaän. Taøi lieäu ñöôïc ngöôøi thöïc hieän söû duïng laø nhöõng taøi lieäu coù chaát löôïng cao chuû yeáu laø taøi lieäu goác neân baûo ñaûm chính xaùc veà noäi dung ñeà caäp. Trình baøy: Toát nghieäp ñöôïc trình baøy theo caáu truùc moät taäp ñoà toát nghieäp ñeå phuø hôïp vôùi noäi dung vaø thôøi gian nghieân cöùu ñoàng thôøi ñaùp öùng ñuùng yeâu caàu veà chöông trình ñaøo taïo cuûa tröôøng. Trình baøy thaønh vaên coâng trình nghieân cöùu hoa hoïc laø giai ñoaïn hoaøn thaønh nghieân cöùu, do ñoù khoâng theå xem ñoù laø vieäc naém vöõng buùt phaùp trong nghieân cöùu khoa hoïc giuùp ngöôøi nghieân cöùu laøm saùng toû theâm nhöõng keát quaû ñaït ñöôïc, phaùt trieån chuùng vaø coù theâm nhöõng yù kieán môùi. II-CÔ SÔÛ LYÙ LUAÄN: Toát nghieäp thöïc chaát laø moät quaù trình nghieân cöùu khoa hoïc – quaù trình nhaän thöùc vaø haønh ñoäng. Quaù trình naøy ñoøi hoûi phaûi coù thôøi gian nhaát ñònh töông xöùng vôùi noäi dung cuûa ñoái töôïng nghieân cöùu vaø tính chaát phöùc taïp cuûa vaán ñeà nghieân cöùu. Vieäc nghieân cöùu khoa hoïc giuùp ta phaùt hieän ra caùi môùi. Caùi môùi ôû ñaây khoâng nhöõng mang tính chuû quan cuûa ngöôøi nghieân cöùu maø coøn mang tính chaát khaùch quan ñoái vôùi xaõ hoäi. Nghieân cöùu khoa hoïc phaûi nhaèm muïc ñích phuïc vuï xaõ hoäi, ñaùp öùng yeâu caàu cuûa thöïc tieãn. Hoaït ñoäng nghieân cöùu khoa hoïc muoán ñaït keát quaû toát phaûi hoäi ñuû caùc yeáu toá: phöông tieän, phöông phaùp, cô sôû vaät chaát maùy moùc thieát bò, hình thöùc toå chöùc. Caùc yeáu toá naøy coù moái lieân heä höõu cô vaø phuø hôïp vôùi ñoái töôïng nghieân cöùu. Caùc cô sôû cho vieäc nghieân cöùu vaø thöïc hieän ñeà taøi: Kieán thöùc vaø naêng löïc cuûa ngöôøi nghieân cöùu: Trong quaù trình löïa choïn vaø thöïc hieän ñeà taøi ngöôøi nghieân cöùu phaûi caân nhaéc kyõ ñoä khoù vaø ñoä phöùc taïp cuûa ñeà taøi sao cho phuø hôïp vôùi khaû naêng, kieán thöùc vaø naêng löïc cuûa ngöôøi nghieân cöùu. Ñoä phöùc taïp cuûa ñeà taøi theå hieän ôû caùc maët: lónh vöïc nghieân cöùu roäng hay heïp, ôû moät ngaønh hay lieân ngaønh, ñoái töôïng nghieân cöùu laø ñoàng nhaát hay khoâng ñoàng nhaát… Tuy nhieân caàn löu yù raèng giaù trò cuûa ñeà taøi khoâng phuï thuoäc vaøo ñoä phöùc taïp cuûa noù. Ñeà heïp chöa haún laø ñeà taøi keùm giaù trò. Moãi ñeà taøi nghieân cöùu khoa hoïc coù phaïm vi nhaát ñònh, phaïm vi naøy caøng heïp thì vieäc nghieân cöùu caøng saâu. Do ñoù ñoä phöùc taïp cuûa ñeà taøi thöôøng coù moái lieân heä hoå töông vôùi ñoä khoù cuûa noù. Kieán thöùc cuûa ngöôøi nghieân cöùu (ñaây laø ñieàu kieän chuû quan ôû ngöôøi nghieân cöùu). Tröôùc heát ñoù laø voán lieáng, kinh nghieäm cuûa ngöôøi nghieân cöùu. Giaùo sö Haø Vaên Taán ñaõ nhaän xeùt: “Trình ñoä hoïc sinh, sinh vieân hieän nay khoâng cho pheùp hoï ngay töø ñaàu choïn ñöôïc ñeà taøi nghieân cöùu. Vì vaäy phaûi coù söï gôïi yù cuûa thaày giaùo. . .”. Moãi ñeà taøi nghieân cöùu khoa hoïc coù nhöõng yeâu caàu nhaát ñònh cuûa noù. Ngöôøi nghieân cöùu caàn naém vöõng noäi dung, phöông phaùp nghieân cöùu phuø hôïp vôùi ñeà taøi, noùi khaùc ñi ñeà taøi nghieân cöùu phaûi mang tính vöøa söùc. Ngöôøi nghieân cöùu phaûi theå hieän naêng löïc nghieân cöùu koa hoïc bao goàm vieäc naém vöõng lyù thuyeát cô baûn cuûa khoa hoïc trong lónh vöïc nghieân cöùu cuûa mình, naém ñöôïc möùc ñoä nhaát ñònh veà söï phaùt trieån vaø tieán boä thuoäc lónh vöïc nghieân cöùu. Coù nhö theá môùi choïn ñöôïc ñeà taøi nghieân cöùu coù giaù trò. Trong tình hình tieán boä khoa hoïc kyõ thuaät ngaøy nay treân theá giôùi, khoái löôïng thoâng tin khoa hoïc kyõ thuaät gia taêng vôùi qui moâ lôùn vaø nhòp ñoä nhanh ñoøi hoûi ngöôøi nghieân cöùu khoa hoïc phaûi tham khaûo taøi lieäu nöôùc ngoaøi. Ñeå thöïc hieän ñöôïc ñieàu naøy ngöôøi nghieân cöùu khoa hoïc caàn coù soá voán ngoaïi ngöõ nhaát ñònh. Theå hieän loøng ham meâ khoa hoïc, quyeát taâm nghieân cöùu tìm toøi chaân lyù. Vaán ñeà thöïc tieãn. Ngöôøi nghieân cöùu phaûi coi thöïc tieãn laø cô sôû, laø ñoäng löïc cuûa nhaän thöùc. AÊng-ghen vieát: “Khi xaõ hoäi coù nhöõng yeâu caàu kyõ thuaät thì xaõ hoäi thuùc ñaåy khoa hoïc hôn 10 tröôøng Ñaïi hoïc”. Maët khaùc thöïc tieãn cuõng laø tieâu chuaån ñeå kieåm tra nhaän thöùc. Thöïc teá laø nhöõng söï vieäc coù thaät, nhöõng tình hình cuï theå, nhöõng vaán ñeà ñaõ hoaëc chöa ñöôïc giaûi quyeát trong cuoäc soáng. Ngöôøi nghieân cöùu vôùi kinh nghieäm baûn thaân trong coâng taùc haøng ngaøy thöôøng thaáy ñöôïc caùc maët cuûa vaán ñeà, caùc moái quan heä phöùc taïp, caùc dieãn bieán, phöông höôùng phaùt trieån cuûa söï vaät töø ñoù coù höôùng thích hôïp giaûi quyeát ñeà taøi. Chính thöïc tieãn giuùp ngöôøi nghieân cöùu tìm thaáy vaán ñeà moät caùch cuï theå. Ngöôøi nghieân cöùu phaûi xem thöïc tieãn cao hôn nhaän thöùc (lyù luaän) vì noù öu ñieåm khoâng nhöõng cuûa tính phoå bieán maø coøn cuûa tính hieän thöïc tröïc tieáp. Hoà Chuû Tòch cuõng ñaõ daïy: “Hoïc taäp thì theo nguyeân taéc: kinh nghieäm vaø thöïc tieãn phaûi ñi cuøng nhau”. Ñeà taøi thöïc hieän mang tính thöïc tieãn, noäi dung cuûa ñeà taøi laø coù thaät, phaùt trieån töø thöïc teá khaùch quan. Coù theå noùi haàu nhö moïi coâng trình nghieân cöùu ñeàu coù giaù trò thöïc teá cuûa noù, chæ khaùc nhau ôû möùc ñoä ít nhieàu, phuïc vuï tröôùc maét hay laâu daøi, giaùn tieáp hay tröïc tieáp. Taùc ñoäng cuûa ñieàu kieän khaùch quan ñeán vieäc thöïc hieän ñeà taøi. Trong quaù trình nghieân cöùu thöïc hieän ñeà taøi ngöôøi nghieân cöùu laø yeáu toá chuû quan goùp phaàn quan troïng ñeán keát quaû coøn ñoái töôïng nghieân cöùu, phöông phaùp nghieân cöùu keå caû phöông tieän nghieân cöùu, thôøi gian nghieân cöùu cuõng nhö ngöôøi coâng taùc nghieân cöùu vaø ngöôøi höôùng daãn nghieân cöùu laø nhöõng ñieàu kieän khaùch quan aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán vieäc nghieân cöùu vaø keát quaû nghieân cöùu. Ngöôøi nghieân cöùu caøng naém chaéc caùc yeáu toá khaùch quan ñoù bao nhieâu thì keát quaû nghieân cöùu caøng ñöôïc khaúng ñònh baáy nhieâu. A- GIÔÙI THIEÄU I-NGUYEÂN LYÙ ÑO TOÁC ÑOÄ XE OÂTOÂ Môû ñaàu: Trong vaøi naêm gaàn ñaây, caùc thieát bò ño baèng cô khí vaø ñeøn baùo chæ coù yù nghóa mang ñeán nhöõng thoâng tin caàn thieát hoå trôï cho ngöôøi laùi xe. Vieäc ñöa nhöõng boä xöû lyù baèng ñieän töû vaøo öùng duïng trong caùc xe hôi ñôøi môùi ñaõ goùp phaàn thuùc ñaåy neàn coâng nghieäp oâ toâ phaùt trieån maïnh theo höôùng tieän nghi vaø deã söû duïng ñoàng thôøi ñaûm baûo an toaøn nhaát cho ngöôøi laùi xe veà tình traïng hoaït ñoäng cuûa xe vôùi caùc yeáu toá ngoaïi caûnh. Nhöng duø laø thieát bò chæ baùo baèng cô hay baèng ñieän thì nhöõng thieát bò naøy vaãn ñöôïc xaây döïng neân bôûi ba yeáu toá chính laø: ñaàu vaøo, boä xöû lyù vaø ñaàu ra. Chaúng haïn nhö khi kieåm soaùt hoaït ñoäng cuûa xe thì moät boä phaän vi xöû lyù cuûa maùy Engine ECU (Electronic Control Unit) seõ xöû lyù nhöõng tín hieäu nhaän töø nhöõng boä caûm bieán (sensors) roài ñöa ñeán boä phaän chæ baùo. Nguyeân lyù ño toác ñoä xe oâtoâ: ÔÛ xe oâtoâ ñôøi cuõ, toác ñoä xe oâtoâ ñöôïc xaùc ñònh baèng boä cô khí: duøng moät baùnh vít truïc vít gaén taïi hoäp soá vaø thoâng qua daây coâng-tô-meùt daãn ñoäng kim ñoàng hoà ño toác ñoä quay. Ñaây laø phöông phaùp coå ñieån, ñôn giaûn, hieäu quaû veà kyõ thuaät tuy nhieân haïn cheá bôûi ñoä beàn cô vaø chöa ñaït ñoä chính xaùc cao. Hieän nay, caùc xe oâtoâ ñôøi môùi khoâng duøng kieåu ño toác ñoä baèng cô khí nöõa maø duùng heä thoáng xöû lyù tín hieäu ñieän laáy töø caûm bieán toác ñoä (Speed sensor) ñaët ôû truïc thöù caáp cuûa hoäp soá ñöa veà xöû lyù roài ñöa ñeán ñoàng hoà chæ baùo toác ñoä. Sôû dó xu höôùng chuyeån sang phöông phaùp môùi naøy laø do yeâu caàu khaùch quan eà ñieän töû hoùa caùc boä phaän ñieàu khieån thieát bò hoå trôï treân xe. Phöông phaùp naøy toû ra chính xaùc vaø goïn nheï ñoàng thôøi theå hieän khaû naêng meàm deûo linh hoaït trong xöû lyù vaø hoã trôï tích cöïc cho caùc thieát bò lieân quan. Vi xöû lyù (ECU) TRUEÀN ÑOÄNG HOÄP SOÁ Caûm bieán Toác ñoä (Speed Sensor) Chæ Baùo Hình A. 1: Sô ñoà khoái ño toác ñoä. * Coù hai boä ño toác ñoä thöôøng duøng: Boä caûm bieán naøy bao goàm: IC lai HIC (Hybrid Integrated Circuit) ñöôïc laép treân MRE vaø moät xuyeán töø (Magnetic Ring). Toaøn boä caûm bieán ñöôïc laép ñaët ôû hoäp soá vaø ñöôïc daãn ñoäng bôûi baùnh raêng cuûa truïc thöù caáp. Hoaït ñoäng: Khi truïc soá quay truyeàn ñoäng cho truïc gaén xuyeán töø quay theo taïo ra moät töø thoâng bieán thieân lieân tuïc. Keát quaû laø taïo neân moät tín hieäu xoay chieàu lieân tuïc khi ra khoûi MRE. Tín hieäu xoay chieàu naøy qua boä so saùnh (Comparator) trong boä caûm bieán toác ñoä seõ chuyeån ñoåi daïng soùng xoay chieàu ra tín hieäu soá. Tín hieäu naøy sau ñoù ñöôïc chuyeån ñoåi bôûi moät transistor trôùc khi gôûi ñeán boä lieân keát ño (Combination meter). Hình A.4a: Tín hieäu ra cuûa loaïi 20 cöïc töø Taàn soá cuûa soùng sin ñöôïc cho tuøy theo soá cöïc cuûa nam chaâm gaén treân xuyeán töø. Coù hai loaïi xuyeán töø (phuï thuoäc vaøo ñôøi cuûa xe oâtoâ): Loaïi coù 20 cöïc tö øseõ cho ra 20 chu kyø soùng sin (öùng vôùi moãi voøng quay cuûa xuyeán töø). Trong tröôøng hôïp naøy taàn soá cuûa tín hieäu ñöôïc chuyeån ñoåi töø 20 xung cho moãi voøng quay cuûa xuyeán töø thaønh 4 xung sau khi qua boä lieân keát ño (Combination Meter). Sau ñoù tín hieäu seõ ñöôïc gôûi ñeán boä xöû lyù cuûa maùy Engine ECU ñeå xöû lyù sau cuøng ñöa ñeán ñoàng hoà chæ thò. Loaïi coù 4 cöïc töø seõ cho ra 4 chu kyø soùng sin. Sau khi qua khoûi boä caûm bieán toác ñoä laø 4 xung ñöôïc chuyeån qua boä “Combination Meter” tröôùc khi ñeán ECU (ñeán ECU vaãn laø 4 xung). Sau ñoù tín hieäu seõ ñöôïc gôûi ñeán ECU cuûa maùy ñeå xöû lyù sau cuøng ñöôïc ñöa ñeán ñoàng hoà chæ thò. b- Maïch quang ñieän töû (The photoelectric circuit): Maïch quang ñieän töû bao goàm: 1 ñeøn LED, 1 teá baøo quang ñieän vaø moät heä thoáng ñieän noái tieáp ñieàu khieån. Ñeøn LED phaùt ra tia hoàng ngoaïi maø maét thöôøng khoâng nhìn thaáy ñöôïc. Neáu chuøm tia saùng naøy chieáu ñeán ñöôïc teá baøo quang ñieän thì noù ôû traïng thaùi môû. Toaøn boä caûm bieán naøy ñöôïc gaén sau ñoàng hoà toác ñoä nhö hình veõ: - Hoaït ñoäng: Khi truïc quay nhôø caùp daãn ñoäng töø hoäp soá thì moät ñóa treân coù ñuïc loã seõ quay theo. Khi chuøm tia saùng xuyeân qua loã treân ñóa ñeán teá baøo quang ñieän (photocell) thì laøm noù daãn, ñóa tieáp tuïc quay ñeán vò trí maø chuøm tia saùng khoâng ñeán ñöôïc teá baøo quang ñieän laøm noù ngöng daãn. Keát quaû laø ta coù moät chuoåi xung xaùc ñònh öùng vôùi moãi voøng quay cuûa ñóa. Moät vi xöû lyù seõ ñeám soá xung ñieän aùo cho bôûi söï thay ñoåi ñieän aùp rôi treân ñieän trôû. Döïa vaøo soá xung ñeám ñöôïc trong moät khoaûng thôøi gian seõ cho ta bieát vaän toác xaùc ñònh cuûa xe. II-NGUYEÂN LYÙ TÍNH CÖÔÙC – CAÛNH BAÙO TOÁC ÑOÄ XE OÂTOÂ: Nguyeân lyù tính cöôùc xe Taxi: Treân thöïc teá boä tính cöôùc xe Taxi ñang löu haønh hieän nay laø ñöôïc nhaäp ngoaïi hoaøn toaøn vaø nhìn chung noù ñaùp öùng ñöôïc caùc yeâu caàu veà kinh teá – kyõ thuaät, ñaûm baûo tính chính xaùc quaõng ñöôøng vaø soá tieàn haønh khaùch traû cho ñoaïn ñôøng di chuyeån. * Vieäc tính cöôùc ñöôïc thöïc hieän nhö sau: Tín hieäu phuïc vuï cho vieäc tính cöôùc laø tín hieäu toác ñoä laáy töø ñoàng hoà coâng-tô-meùt cuûa xe. Moät boä xöû lyù tín hieäu seõ ñeám soá xung qui ñoåi ra taïi baùnh xe ñeå tính ra quaõng ñöôøng. Soá xung taïi baùnh xe = k (soá xung taïi hoäp soá) Töø quaõng ñöôøng ñaõ coù thöïc hieän pheùp nhaân vôùi soá tieàn qui ñònh cho 1 km ñaàu vaø caùc km tieáp theo seõ cho ta toång soá tieàn/cuoäc chaïy. Khaûo saùt moâ hình boä tính cöôùc thöïc teá ñöôïc trang bò cho 1 loaïi xe Taxi ñang löu haønh. * Coâng duïng vaø traïng thaùi caùc nuùt khi söû duïng: Hired : Baám khi coù khaùch. Vacant : Baám khi khoâng coù khaùch. Stop : Baám ñeå keát thuùc vieäc tính tieàn. Extra : Baám ñeå xoùa soá tieàn. MR : Khi baám seõ laàn löôït cho choïn caùc chöông trình. . Baùo toång soá tieàn. . Baùo soá km chaïy coù khaùch. . Baùo soá km chaïy khoâng coù khaùch. * Khung giaù cöôùc phí Taxi hieän nay ñöôïc qui ñònh nhö sau: - 1 Km ñaàu : 5000 ÑVN. - 200m tieáp theo : 1000 ÑVN - Sau 28 Km : 2800 ÑVN/km (Soá lieäu thaùng 7/1999 cuûa coâng ty Mai Linh Taxi) Caûnh baùo toác ñoä xe oâtoâ: Vaán ñeà an toaøn giao thoâng, baûo ñaûm tính maïng cho ngöôøi vaø xe laø vaán ñeà caàn ñöôïc chuù troïng vaø ñaët leân haøng ñaàu. Thieát bò caûnh baùo toác ñoä ñaõ ñöôïc caùc haõng oâtoâ laép ñaët vaø löu haønh roäng raõi ôû caùc nöôùc nhöng ôû nöôùc ta laïi ít ñöôïc quan taâm söû duïng maëc duø noù goùp phaàn quan troïng trong vieäc caûnh baùo cho ngöôøi ñieàu khieån phöông tieän bieát ñang di chuyeån ôû toác ñoä cao maø coù höôùng kieåm soaùt laïi toác ñoä nhaèm ñaûm baûo an toaøn giao thoâng. * Vieäc caûnh baùo ñöôïc thöïc hieän nhö sau: Tín hieäu toác ñoä ñöôïc ñöa veà boä so saùnh so saùnh vôùi toác ñoä caøi ñaët. Khi ñeán toác ñoä caøi ñaët thì tín hieäu ñöôïc ñöa ñeán môû tín hieäu dao ñoäng ôû taàn soá quy ñònh roài xuaát ra boä khueách ñaïi tín hieäu vaø loa caûnh baùo. Boä so saùnh Tín hieäu caøi ñaët Khoái taïo dao ñoäng Khoái khueách ñaïi vaø loa caûnh baùo Hình A. 8: Sô ñoà khoái maïch caûnh baùo Theo ñoù, giaû söû ta qui ñònh caøi ñaët caùc caáp caûnh baùo nhö sau: V ³ 80km/h 500Hz (taàn soá caûnh baùo) V ³ 100km/h 2KHz V ³ 120km/h 5KHz Treân cô sôû döïa treân khaû naêng kieán thöùc ñaõ thu thaäp ôû nhaø tröôøng, ngöôøi thöïc hieän ñaõ tieán haønh thieát keá moät maïch vi xöû lyù söû duïng CPU laø Z80. Ñaây laømoät KIT vi xöû lyù ña naêng coù khaû naêng giaûi quyeát toát caùc yeâu caàu kyõ thuaät cuûa ñeà taøi laø xöû lyù tín hieäu toác ñoä, thöïc hieän caùc pheùp tính phöùc taïp, löu tröõ döõ lieäu, xuaát keát quaû ra maøn hình…, ñoàng thôøi xöû lyù toát vieäc caøi ñaët vaø caûnh baùo toác ñoä. B – THIEÁT KEÁ MAÏCH PHAÀN CÖÙNG GIÔÙITHIEÄU SÔ ÑOÀ KHOÁI Maùy tính caù nhaân hay heä thoáng vi xöû lyù ñeàu coù chung moät caáu truùc cô baûn, ñaây laø caáu truùc toái thieåu, coâ ñoïng caùc linh kieän ñeå heä thoáng coù theå laøm vieäc ñöôïc. Sô ñoà khoái heä thoáng ñöôïc trình baøy (Hình B. 1) Khoái xöû lyù trung taâm (CENTRAL PROCESSING UNIT – CPU) Ñaây laø khoái quan troïng nhaát cuûa heä thoáng. CPU giöõ nhieäm vuï tieáp nhaän vaø xöû lyù nhöõng thoâng tin nhaän töø beân ngoaøi. Ñaây laø caùc coång logic cô baûn taïo ra cho ñôn vò xöû lyù trung taâm khaû naêng tieáp nhaän vaø phaân tích caùc yeáu toá taùc ñoäng, töø ñoù coù ñaùp öùng thích hôïp. Ñieàu naøy ñöôïc theå hieän qua khaùi nieäm taäp leänh cuûa linh kieän vi xöû lyù. Chaúng haïn taäp leänh cuûa Z-80, taäp leänh naøy cho ta thaáy ñöôïc khaû naêng hoaït ñoäng coù möùc ñoä cuûa ñôn vò xöû lyù trung taâm. Khaéc phuïc haïn cheá ñoù, caùc nhaø saûn xuaát ñaõ coá gaéng thieát keá taäp leänh sao cho khi keát hôïp chuùng laïi vôùi nhau, ñôn vò xöû lyù trung taâm coù khaû naêng theâm nhieàu tình huoáng khaùc maø töøng leänh rieâng bieät khoâng theå giaûi quyeát ñöôïc. Ñaây chính laø cô sôû cuûa chöông trình heä thoáng. Khoái boä nhôù (MEMORY) Ñaây laø nôi löu tröõ chöông trình cuõng nhö caùc soá lieäu thu nhaän vaø caùc keát quaû tính toaùn sau moät quaù trình laøm vieäc naøo ñoù. Khoái naøy khoâng theå thieáu ñöôïc trong moät heä thoáng vi xöû lyù vì noù laø nôi löu tröõ nhöõng thoâng tin maø ngöôøi laäp trình taïo ra trong heä thoáng. Trong boä nhôù, moãi teá baøo nhôù (cell) ñöôïc gaén cho moät ñòa chæ ñeå tieän cho vieäc truy xuaát. Khi coù yeâu caàu laøm vieäc vôùi boä nhôù. CPU seõ gôûi ra moät giaù trò thích hôïp treân tuyeán ñòa chæ. Ñoàng thôøi truyeàn treân tuyeán ñieàu khieån moät tín hieäu ñoïc hay ghi ñeå baùo cho boä nhôù bieát CPU ñang caàn laáy hay löu tröõ döõ lieäu. Khoái giao tieáp ngoaïi vi: Ñaây laø phaàn keát noái giöõa CPU vaø beân ngoaøi. Do yeáu toá khaùch quan laø CPU chæ coù moät tuyeán döõ lieäu, trong khi nhu caàu giao tieáp vôùi beân ngoaøi raát nhieàu. Vì vaäy phaàn giao tieáp laø ñôn vò chòu traùch nhieäm thieát laäp moái quan heä töø beân ngoaøi vôùi heä thoáng taïi thôøi ñieåm coù yeâu caàu. Ñeå ñaûm nhaän vai troø naøy, thieát bò ngoaïi vi cuõng ñöôïc gaùn cho moät ñòa chæ ñeå tieän cho vieäc truy xuaát vaø dó nhieân keøm theo nhöõng tín hieäu ñieàu khieån thích hôïp töø CPU vaø tuyeán döõ lieäu ñeå trao ñoåi thoâng tin. Khoái hieån thò vaø baøn phím: Ñaây laø khoái phuïc vuï ñaéc löïc cuûa heä thoáng vi xöû lyù. Baøn phím laø nôi laäp trình nhaäp caùc soá lieäu cuõng nhö chöông trình vaøo trong boä nhôù. Boä hieån thò giuùp ngöôøi laäp trình kieåm soaùt vieäc nhaäp soá lieäu cuõng nhö xem xeùt keát quaû trong quaù trình laøm vieäc. Trong moät soá tröôøng hôïp ñoâi khi chuùng khoâng thöïc söï caàn thieát nhöng nhìn chung boä hieån thò vaø baøn phím ñöôïc coâng nhaän laø hai thieát bò ngoaïi vi luoân ñi keøm vôùi moät heä thoáng vi xöû lyù. Maët khaùc vì ñaây laø nhöõng thieát bò ngoaïi vi neân boä hieån thò khoâng laøm veäc tröïc tieáp vôùi CPU maø phaûi thoâng qua giao tieáp ngoaïi vi. Vieäc ñònh vò chuùng döïa treân boä phaän cuûa khoái giao tieáp maø moãi thieát bò tröïc tieáp laøm vieäc. THIEÁT KEÁ BOÄ XÖÛ LYÙ TRUNG TAÂM: Trong heä thoáng vi xöû lyù, CPU laø boä phaän quan troïng nhaát. Ñaây laø nôi tieáp nhaän vaø xöû lyù thoâng tin lieân quan ñeán hoaït ñoäng cuûa caû maïch. Cho neân vieäc choïn boä phaän xöû lyù trung taâm thích hôïp laø yeâu caàu quan troïng ñaàu tieân trong thieát keá, noù quyeát ñònh phaàn lôùn khaû naêng hoaït ñoäng cho toaøn heä thoáng. Phaân tích yeâu caàu heä thoáng – choïn linh kieän: Ñeå choïn moät linh kieän thích hôïp, chuùng ta caên cöù vaøo moät soá yeâu caàu: Coù tính cô baûn, ñaëc tröng cho moät heä thoáng vi xöû lyù. Theå hieän ñöôïc khaû naêng öu vieät so vôùi heä thoáng maïch soá. Ñaùp öùng toát vaø laøm vieäc deã daøng vôùi caùc linh kieän trong heä thoáng. Deã söû duïng, cuõng nhö thieát keá caùc öùng duïng. Coù ñaày ñuû taøi lieäu tra cöùu. Khoâng yeâu caàu cao trong thieát keá. Chaáp nhaän ñöôïc veà giaù thaønh. Thöïc teá hieän nay, lónh vöïc vi xöû lyù ñaõ phaùt trieån raát cao, töø moät heä thoáng 16 bit ñaõ naâng leân 32 bit thaäm chí ñeán 64 bit, khaû naêng quaûn lyù boä nhôù töø 640 Kbyte hieän vöôït ñeán giôùi haïn Gbyte. Cuõng nhö toác ñoä xöû lyù tieán maïnh khoâng ngöøng ñaõ leân ñeán haøng traêm Mhz. Vaø nhö theá vieäc choïn boä xöû lyù vöøa ñaùp öùng ñöôïc yeâu caàu ñaët ra, vöøa minh hoïa ñöôïc toác ñoä phaùt trieån cuûa lónh vöïc vi xöû lyù hieän taïi laø moät ñieàu khoâng deã. Chuùng ta seõ choïn moät heä vi xöû lyù ñôn giaûn nhaát, phuø hôïp: heä vi xöû lyù 8 bit, tuy khoâng maïnh so vôùi thöïc teá hieän nay nhöng thieát nghó cuõng coù theå thoûa maõn yeâu caàu tìm hieåu veà lónh vöïc naøy. CPU 8 bit ñöôïc chia thaønh hai heä: heä 80 vaø heä 68. Heä 80 coù soá hieäu 8080 vaø 8085 cuûa haõng Intel vaø Z-80 cuûa haõng Zilog. Heä 68 coù soá hieäu 6800, 6802, 6809. . . cuûa haõng Motorola. Caên cöù vaøo caáu truùc linh kieän, khi duøng caùc vi xöû lyù nhö 8085, 8080 . . . maïch thieát keá trôû neân phöùc taïp, vì ñoøi hoûi phaûi coù maïch choát (ñoái vôùi 8085, boä ñeäm hai chieàu, nhieàu caáp ñieän aùp (8080). Nhö vaäy vaán ñeà löïa choïn coøn laïi laø Z-80 hay CPU heä 68. Phaân tích veà maët phaàn cöùng heä 68 toû ra öu ñieåm hôn Z-80. Heä 68 coù maïch taïo xung clock ngay beân trong IC, chæ caàn maéc theâm moät thaïch anh beân ngoaøi laø ñuû. Ñöôïc trang bò 128 byte RAM beân trong. Tuy nhieân, caên cöù vaøo caùc yeâu caàu ñaët ra cuûa ñeà taøi, vi maïch thoâng duïng, giaù thaønh haï deã tìm treân thò tröôøng neân chuùng em quyeát ñònh choïn CPU Z-80 coù ñaëc ñieåm thanh ghi nhö sau: 06 thanh ghi ña naêng B, C, D, E, H, L. 06 thanh ghi döï tröõ B’, C’, D’, E’, H’, L’. Boä tích luõy 8 bit. Hai thanh ghi chæ soá IX vaø IY Hai thanh ghi chöùc naêng I vaø R Boä ñeám chöông trình PC. Con troû SP. Thieát keá maïch xöû lyù trung taâm: Thieát keá maïch dao ñoäng clock: Xung clock ñoùng vai troø raát quan troïng trong heä thoáng vi xöû lyù coù nhieäm vuï ñoàng boä hoaït ñoäng cuûa caùc linh kieän khaùc nhau trong maïch. Khi theát keá maïch taïo xung clock caàn phaûi thoûa ñieàu kieän: Ñaûm baûo ñoä oån ñònh cuûa taàn soá laøm vieäc. Thích öùng vôùi moïi linh kieän trong heä thoáng. Taàn soá cuûa maïch dao ñoäng clock khoâng ñöôïc vöôït quaù trò soá ñaõ qui ñònh, ñeå ñaûm baûo cho CPU hoaït ñoäng ñuùng. Treân thöïc teá coù nhieàu caùch taïo maïch dao ñoäng clock: raùp baèng transistor rôøi, raùp baèng coång logic, maïch dao ñoäng thaïch anh. Tuy nhieân, duøng maïch dao ñoäng thaïch anh laø giaûi phaùp coù tính thuyeát phuïc nhaát, vì thaïch anh laø linh kieän coù tính oån ñònh cao, cho giaù trò chính xaùc, sai soá nhoû. Nhö chuùng ta ñaõ bieát,ôû ñieàu kieän lyù töôûng taàn soá laøm vieäc cuûa CPU phaûi hoaøn toaøn töông thích vôùi toác ñoä truy xuaát döõ lieäu cuûa boä nhôù. Ñoái vôùi CPU Z-80 caàn taàn soá xung clock 2 MHz, maïch dao ñoäng thaïch anh ñöôïc laép theo sô ñoà: Tuy nhieân, hieän nay treân thò tröôøng raát hieám thaïch anh 2MHz, do ñoù ngöôøi thöïc hieän duøng thaïch anh 32 MHz ñöa vaøo IC 74163 ñeå chia taàn soá (chia 16), tín hieäu laáy treân chaân QD coù taàn soá ra laø 2 MHz. Thieát keá maïch taïo tín hieäu Reset: Chaân mang tín hieäu – RESET chòu taùc ñoäng töông öùng vôùi traïng thaùi “L”, coù nghóa laø khi tín hieäu ‘0’ xuaát hieän treân chaân reset seõ laøm cho caùc boä phaän sau trôû laïi giaù trò ban ñaàu 0 flip-flop cho pheùp ngaét, PC thanh ghi ñòa chæ leänh (Program counter), thanh ghi vectô ngaét (interrupt vector) vaø thanh ghi phuïc hoài boä nhôù (memory register). CPU seõ trôû veà traïng thaùi ban ñaàu (initial state). Trong thôøi gian reset, tuyeán ñòa chæ vaø tuyeán döõ lieäu trôû neân traïng thaùi toång trôû cao vaø taát caû caùc tín hieäu ñieàu khieån khaùc cuõng naèm trong traïng thaùi khoâng hoaït ñoäng. Maïch ñieän sau ñaáy ñaùp öùng ñöôïc yeâu caàu neâu ra: Hình B.3 : Sô ñoà maïch taïo tín hieäu reset Thôøi gian reset maùy ñöôïc caùc nhaø saûn xuaát CPU khuyeân khoâng nhoû hôn xung clock cuûa heä thoáng (baèng 0.5 theo thieát keá). Döïa vaøo thôøi haèng cuûa maïch RC ñeå tính toaùn vaø giaù trò cuûa R, C ñöôïc choïn laø : R = 4.7k, C = 220mF. thôøi gian Reset seõ laø T = 1.4s. tuy nhieân vôùi daïng xung laø ñaëc tính naïp ñieän cuûa tuï, do ñoù möùc logic 0 seõ khoâng baûo ñaûm. Ñeå khaéc phuïc nhöôïïc ñieåm naøy ngöôøi thöïc hieän duøng IC7414. Maïch ñöôïcc thöïc hieän nhö sau: Hình B.4: Sô ñoà maïch taïo tín hieäu Reset cho CPU vaø 8255 Chöùc naêng taïo ra moät xung taùc ñoäng vaøo chaân Reset cuûa CPU (Reset möùc cao) vaø 8255 (Reset möùc thaáp) khi môùi caáp ñieän cho heä thoáng hay ñeå khôûi ñoäng laïi khi bò treo. Do chöông trình quaûn lyù vaø ñieàu khieån heä thoáng luoân laø chöông trình ñöôïc thi haønh ñaàu tieân taïi ñòa chæ 0000h, neân thao taùc Reset seõ xoùa thanh ghi côø ñaët laïi thanh ghi PC = 0000h, xoùa thanh ghi Control word cuûa 8255. III-THIEÁT KEÁ BOÄ NHÔÙ: Boä nhôù laø khoái quan troïng thöù hai sau khoái xöû lyù trung taâm. Caùc chöông trình ñieàu khieån, caùc döõ lieäu thu thaäp töø beân ngoaøi cuõng nhö nhöõng phaùt sinh töø beân trong chöông trình ñeàu ñöôïc löu giöõ trong boä nhôù. Coù theå noùi boä nhôù laø nôi CPU thöôøng xuyeân trao ñoåi thoâng tin nhaát. Chính vì vaäy töø khi maùy tính ra ñôøi ñeán cuøng vôùi söï caûi tieán khoâng ngöøng maïch vi xöû lyù, boä nhôù ngaøy caøng ñöôïc toái öu hoùa khoâng chæ veà maët dung löôïng, kích thöôùc maø coøn veà caû thôøi gian truy xuaát döõ lieäu nöõa. Phaân tích yeâu caàu heä thoáng – choïn linh kieän: Haàu heát caùc boä nhôù ñang söû duïng laø boä nhôù baùn daãn vì coù söï töông thích veà kích thöôùc vaät lyù, toác ñoä hoaït ñoäng, naêng löôïng tieâu thuï vaø möùc logic. Nhöõng boä nhôù naøy ñöôïc söû duïng nhö nhöõng vi maïch rieâng bieät hoaëc gheùp chung treân cuøng moät chip vôùi boä vi xöû lyù. Dung löôïng boä nhôù ñöôïc xaùc ñònh baèng soá löôïng bit hay soá löôïng töø cöïc ñaïi maø boä nhôù coù theå chöùa ñöôïc. Giaû söû boä nhôù coù n bit ñòa chæ vaø moãi töø coù ñoä daøi laø m, nhö vaäy boä nhôù coù 2n.m bit, ñöôïc toå chöùc nhö 2n töø vaø moãi töø laø m bit. Boä nhôù baùn daãn, baûn thaân noù ñöôïc chia thaønh hai nhoùm chính: ROM (Read Only Memory): chöùa saün chöông trình khôûi taïo cho maùy hoaït ñoäng ñöôïc khi môùi baät ñieän hay Reset maùy. RAM (Read Access Memory): Duøng naïp chöông trình do ngöôøi vieát vaøo maùy laøm cho hoaït ñoäng ñöôïc. ROM coù nhieàu daïng maø teân goïi cuûa moãi loaïi ñaëc tröng cho coâng ngheä cheá taïo vaø caùch thöùc ghi döõ lieäu töông öùng. ÔÛ ñaây laø theå keå ra moät soá loaïi nhö: PROM (Programmable Rom): loaïi ROM naøy chæ ghi döõ lieäu ñöôïc moät laàn vaø khoâng theå thay ñoåi ñöôïc nöõa. EPROM ( Erasable Programmable Rom): ñaây laø loaïi ROM coù theå ghi xoùa ñöôïc nhieàu laàn. Linh kieän naøy toû ra öu ñieåm laø duøng ñieän thay cho tia cöïc tím ñeå xoùa döõ lieäu ñaõ ghi tröôùc ñoù, ñieàu naøy raát thuaän tieän cho ngöôøi söû duïng. ROM noùi chung._. do tính chaát löu tröõ döõ lieäu baèng caùch thay ñoåi caáu truùc vaät lyù neân döõ lieäu ñöôïc toàn taïi maø khoâng caàn coù nguoàn ñieän ñeå duy trì. Khaùc vôùi ROM noäi dung chöùa trong RAM linh ñoäng hôn, noù coù theå thay ñoåi ñöôïc vaø noäi dung cuûa noù bò maát khi nguoàn ñieän nuoâi bò maát. RAM ñöôïc chia laøm 2 loaïi: SRAM (Static RAM): RAM tónh, ñôn vò cô sôû laø maïch Flip-flop, vieäc toàn tröõ döõ lieäu döïa vaøo nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa Flip-flop D. Döõ lieäu ghi vaøo toàn taïi ôû moät trong hai traïng thaùi logic cuûa maïch soá vaø ñöôïc giöõ nguyeân trong quaù trình laøm vieäc. DRAM (Dynamic RAM): RAM ñoäng, löu tröõ moät bit thoâng tin döôùi hình thöùc ñieän tích tröõ trong ñieän dung moái noái baùn daãn transistor. Ñôn vò cô sôû cuûa DRAM laø ñieän dung baåm sinh giöõa cöïc chaén vaø cöïc neàn cuûa moät transistor MOS. Do ñoù maät ñoä cuûa DRAM cao hôn SRAM. Döôùi taùc duïng cuûa doøng ræ ñieän theá tuï bò giaûm daàn. Vì theá phaûi lieân tuïc laøm töôi (Refresh) DRAM. Quy trình laøm töôi bao goàm vieäc dôøi thoâng tin khoûi ngaên nhôù roài vieát trôû laïi. Do coù caáu taïo nhö vaäy neân DRAM thöôøng coù dung löôïng boä nhôù cao. Choïn boä nhôù baùn daãn phaûi thoûa maõn ñöôïc caùc yeáu toá: nhoû, goïn, khoâng chieám nhieàu dieän tích, coâng suaát tieâu taùn thaáp vaø gaén ñöôïc tröïc tieáp treân bo maïch chính cuøng vôùi caùc linh kieän khaùc. Töø nhöõng nhaän ñònh treân, chuùng ta xem xeùt löïa choïn nhöõng loaïi naøo thích hôïp nhaát trong ñeà taøi, sau ñaây laø moät vaøi nhaän xeùt: Ñoái vôùi vieäc löïa choïn ROM: + Söû duïng PROM coù leõ khoâng thích hôïp vì döõ lieäu chæ coù theå naïp ñöôïc moät laàn, ñieàu naøy khoâng tieän cho coâng taùc nghieân cöùu cuûa sinh vieân do moãi laàn thöû nghieäm laïi phaûi thay theá moät PROM môùi. Hôn nöõa hieän nay xu theá cuûa caùc nhaø saûn xuaát chæ cung caáp loaïi boä nhôù theo ñôn ñaët haøng cuûa caùc coâng ty, xí nghieäp saûn xuaát, taïi ñoù caùc chöông trình ñieàu khieån töï ñoäng ñaõ ñöôïc caùc nhaø chuyeân moân kieåm tra hoaøn chænh tröôùc khi naïp vaøo boä nhôù. + Söû duïng EPROM, vôùi ñaëc ñieåm coù theå ghi xoùa ñöôïc nhieàu laàn ñaùp öùng ñöôïc coâng vieäc nghieân cöùu thöû nghieäm chöông trình ñieàu khieån. Beân caïnh ñoù noù deã tìm thaáy treân thò tröôøng, giaù caû laïi phuø hôïp vôùi sinh vieân. Ñoái vôùi vieäc löïa choïn RAM: + DRAM: döõ lieäu ñöôïc löu tröõ döôùi daïng ñieän tích trong ñieän dung kyù sinh neân raát deã thaát thoaùt bôûi hieän töôïng roø ræ. Chính vì theá ñoái vôùi DRAM ñeå baûo toaøn döõ lieäu trong caáu truùc, ngoaøi caùc maïch giaûi maõ oâ nhôù thoâng thöôøng chuùng coøn coù theâm maïch laøm töôi (refresh) nhaèm duy trì ñieän tích trong caùc ñieän dung kyù sinh. Ñieàu naøy daãn ñeán caàn phaûi coù caùc tín hieäu ñieàu khieån töø beân ngoaøi phuïc vuï cho taùc vuï naøy. Ñaây chính laø haïn cheá khi söû duïng DRAM. + SRAM löu tröõ döõ lieäu theo nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa Flip-flop D, söï oån ñònh theo thôøi gian khaù beàn vöõng khoâng caàn coù caùc maïch hoå trôï theâm beân ngoaøi neân thieát keá raát ñôn giaûn. Maët duø dung löôïng nhoû, nhöng vaãn coù theå ñaùp öùng ñöôïc yeâu caàu nghieân cöùu cuûa sinh vieân. Töø nhöõng lyù do neâu treân cuøng vôùi yeâu caàu khoâng lôùn laém cuûa ñeà taøi, ngöôøi thöïc hieän quyeát ñònh choïn EPROM vaø SRAM laøm boä nhôù cho heä thoáng. Vaán ñeà cuoái cuøng ñaët ra laø choïn dung löôïng boä nhôù. Ñoái vôùi ñeà taøi naøy dung löôïng moãi loaïi côõ 2Kbyte laø ñuû. Tuy nhieân vì ñaây laø maïch thi coâng phuïc vuï cho coâng taùc hoïc taäp nghieân cöùu, chöông trình öùng duïng coù theå thay ñoåi lôùn nhoû vaû laïi söû duïng nhöõng linh kieän coù saün neân ngöôøithöïc hieän duøng boä nhôù 8Kbyte cho ñeà taøi nhö sau: EPROM (2764), SRAM (6264). Thieát keá maïch boä nhôù : Theo phaàn phaân tích treân, chuùng ta choïn 1 EPROM 8Kbyte vaø 1 SRAM 8Kbyte. Vaán ñeà tieáp theo laø keát noái chuùng vôùi heä thoáng nhö theá naøo. CPU Z-80 ñöa ra 3 heä thoáng Bus nhaèm giao tieáp vaø laøm vieäc vôùi caùc linh kieän trong maïch. Caùc chaân thuoäc tuyeán döõ lieäu (Data Bus): Vì ñaây laø heä thoáng vi xöû lyù 8 bit neân coù 8 ñöôøng döõ lieäu song haønh treân Bus. Chuùng seõ ñöôïc ñöa tôùi 8 chaân döõ lieäu cuûa 2 IC nhôù. Luùc naøy xem nhö ROM vaø RAM ñöôïc maéc song song treân tuyeán döõ lieäu. ÔÛ ñaây khoâng xaûy ra hieän töôïng xung ñoät treân Bus vì taïi moät thôøi ñieåm CPU chæ laøm vieäc vôùi moät linh kieän beân ngoaøi, nhöõng linh kieän coøn laïi caùc ñöôøng döõ lieäu ñöôïc khoáng cheá ôû traïng thaùi toång trôû cao (high impedance). Caùc chaân ñòa chæ (Address Bus): Ñaây laø heä thoáng Bus thöù hai trong heä thoáng vi xöû lyù, ñöôïc caáu taïo goàm 16 tuyeán song haønh ñeå coù theå laøm vieäc vôùi 640 Kbyte boä nhôù, nhöng trong heä thoáng cuûa chuùng ta chæ coù 16 Kbyte (thöïc chaát laø 8 Kbyte maéc song song) neân chuùng ta duøng 13 bit thaáp cuûa Bus döõ lieäu ñeå ñònh vò caùc oâ nhôù trong ROM vaø RAM. Nhö vaäy 13 ñôøng ñòa chæ thaáp töø A0 – A12 cuûa CPU seõ ñöoäc noái tröïc tieáp vôùi 13 chaân ñòa chæ cuûa caû ROM laãn RAM, caùc chaân ñòa chæ coøn laïi A13 – A15 seõ ñeà caäp sau vì chuùng coù lieân quan ñeán caùc tín hieäu ñieàu khieån. Caùc chaân mang tín hieäu ñieàu khieån: Caû ROM laãn RAM ñeàu coù chung taùc vuï ñoïc döõ lieäu ñang ñöôïc löu tröõ trong boä nhôù. Taùc vuï naøy ñöôïc ñieàu khieån bôûi chaân (Output Enable) cho pheùp xuaát. Khi coù yeâu caàu ñoïc boä nhôù chaân naøy seõ ñöôïc taùc ñoäng vaø döõ lieäu taïi ñòa chæ ñöôïc yeâu caàu seõ ñöa ra Bus döõ lieäu. Yeâu caàu ñoù seõ ñöôïc taùc ñoäng bôûi chaân RD (read) cuûa CPU. Nhö vaäy ñeå thöïc hieän thao taùc ñoïc boä nhôù, chaân RD cuûa CPU phaûi noái vôùi chaân OE cuûa ROM vaø RAM. Töông töï cho taùc vuï vieát vaøo boä nhôù (Write), chaân WR seõ ñöôïc noái vôùi chaân WE (Write Enable) cuûa RAM vaø chaân PGM cuûa ROM. Chaân -CS (Chip Select) hay chaân –CE (chip Enable) ñöôïc ñieàu khieån thoâng qua toå hôïp caùc bit coøn laïi cuûa Bus ñòa chæ vaø tín hieäu MEMRQ cuûa CPU nhôø maïch giaûi maõ ñòa chæ. IV-THIEÁT KEÁ MAÏCH GIAO TIEÁP NGOAÏI VI Vi xöû lyù khoâng theå giao tieáp tröïc tieáp vôùi beân ngoaøi maø phaûi thoâng qua boä giao tieáp ngoaïi vi. Do ñoù döïa vaøo yeâu caàu cuûa töøng heä thoáng chuùng ta seõ choïn linh kieän phuø hôïp. Phaân tích yeâu caàu heä thoáng – choïn linh kieän: Yeâu caàu heä thoáng chuùng ta nhö phaàn phaân tích ôû treân caàn toái thieåu 3 caûng (Port) duøng cho: boä hieån thò, baøn phím vaø thieát bò ngoaïi vi. Linh kieän söû duïng caàn phaûi thoûa moät soá yeâu caàu: Khoâng xung ñoät Bus trong quaù trình laøm vieäc. Ñôn giaûn trong thieát keá phaàn cöùng, linh hoaït trong ñieàu khieån phaàn meàm. Coù ñaày ñuû taøi lieäu tra cöùu. Thoâng duïng treân thò tröôøng. Hieän nay coù hai nhoùm linh kieän coù theå ñaùp öùng ñöôïc yeâu caàu treân: + Nhoùm khoâng chuyeân: chuû yeáu laø caùc IC ñöôïc thieát keá cho coâng taùc ñeäm vaø choát döõ lieäu treân caùc Bus heä thoáng. Moãi IC coù theå quaûn lyù 8 bit treân heä thoáng Bus, toå hôïp vaøi IC trong nhoùm naøy coù theå ñoùng vai troø nhö moät caûng. Coù theå keå ra moät vaøi IC nhö: 74240, 74244, 74245. . . + Nhoùm chuyeân duïng: goàm caùc IC chuyeân duøng cho giao tieáp vôùi thieát bò ngoaïi vi. Chuùng coù theå ñaûm nhaän haàu heát coâng taùc trao ñoåi döõ lieäu giöõa CPU vaø thieát bò ngoaïi vi. Caùc vi maïch thöôøng duøng nhaát laø PPI 8255A (Intel), MC 6821 (Motorola). Töø yeâu caàu heä thoáng ngöôøi thöïc hieän choïn vi maïch PPI D8255A (Programmable Peripheral Interface) cho thieát keá maïch vì ñaây laø vi maïch giao tieáp coù ñeäm döõ lieäu, coù 3 Port ta coù theå khôûi taïo vaøo ra, ñöôïc ñieàu khieån baèng phaàn meàm (PPI) neân raát linh hoaït. Ñoàng thôøi vi maïch naøy raát thoâng duïng vaø coù treân thò tröôøng. Thieát keá maïch giao tieáp: Trong heä thoáng naøy ngöôøi thöïc hieän duøng moät vi maïch D8255A cho baøn phím, boä hieån thò vaø thieát bò ngoaïi vi. Ñòa chæ giaûi maõ töø 00H – 03H, duøng chaân IORQ ñeå giaûi maõ neân D8255A chæ chòu taùc duïng bôûi nhoùm leänh IN, OUT vaø 8 bit ñòa chæ thaáp cuûa CPU. V-THIEÁT KEÁ MAÏCH GIAÛI MAÕ ÑÒA CHÆ: Phaân tích yeâu caàu heä thoáng – choïn kinh kieän: Taát caû caùc linh kieän xung quanh CPU ñöôïc noái song song vaøo Bus döõ lieäu vaø Bus ñòa chæ, daãn ñeán vaán ñeà laø vôùi moät ñòa chæ treân Bus ñòa chæ seõ coù nhieàu linh kieän cuøng ñöôïc choïn. Do ñoù caàn phaûi coù moät maïch giaûi maõ ñeå sao cho vôùi moät giaù trò treân Bus ñòa chæ chæ coù moät linh kieän ñöôïc choïn maø thoâi. Vôùi heä thoáng naøy söû duïng nhöõng bit cao cuûa Bus ñòa chæ chöa duøng, chaân MERQ, IORQ ñeå giaûi maõ ñònh vò caùc vuøng nhôù vaø caûng 8255. Coù nhieàu loaïi IC giaûi maõ, ôû ñaây chuùng em choïn IC 74LS138. Thieát keá maïch giaûi maõ: Maïch ñöôïc thieát keá duøng 2 IC 74LS138, sô ñoà maïch nhö sau: CS -8255 A6 A5 A YO B Y1 C Y2 Y3 Y4 G1 Y5 G2a Y6 G2b Y7 A13 CE - ROM A YO B Y1 C Y2 Y3 Y4 G1 Y5 G2a Y6 G2b Y7 A7 A15 CE - ROM A14 Vcc Vcc MERQ MERQ Hình B. 5: Sô ñoà maïch giaûi maõ ñòa chæ - Vôùi IC 74LS138 thöù nhaát duøng giaõi maõ cho leänh LD ñöôïc noái vaøo 3 ñöôøng ñòa chæ A13, A14, A15 vaø chaân MERQ cuûa CPU. Vôùi IC74LS138 thöù hai duøng giaûi maõ cho nhoùm leänh IN, OUT ñöôïc noái vôùi 3 ñöôøng ñòa chæ A5, A6, A7 vaø chaân IORQ cuûa CPU. VI-THIEÁT KEÁ BOÄ HIEÅN THÒ VAØ BAØN PHÍM Vôùi muïc ñích thieát keá heä thoáng öùng duïng vi xöû lyù trong töï ñoäng ñieàu khieån nhaát thieát phaûi coù boä hieån thò vaø baøn phím. Boä hieån thò giuùp cho ngöôøi söû duïng kieåm tra chöông trình ñieàu khieån hoaëc coù theå duøng laøm nôi thoâng baùo caùc keát quaû thu nhaän ñöôïc töø moät tín hieäu ñieàu khieån naøo ñoù. Vôùi baøn phím laø nôi chuùng ta nhaäp caùc chöông trình thöû nghieäm vaøo RAM tröôùc khi naïp chính thöùc vaøo ROM, ñoàng thôøi goïi caùc chöông trình ñieàu khieån maïch. Boä hieån thò: Boä hieån thò cuûa heä thoáng KIT Z80 phaûi thoûa caùc tieâu chuaån: Ñaûm baûo tính tröïc quan. Coù khaû naêng hieån thò 16 soá trong heä soá HEX. Coù theå trình baøy cuøng luùc ñòa chæ vaø noäi dung ñòa chæ töông öùng. Maïch ñôn giaûn vaø hieäu quaû. Boä hieån thò led 7 ñoaïn coù theå ñaùp öùng ñöôïc caùc tieâu chuaån treân raát phoå bieán treân thò tröôøng vaø giaù thaønh chaáp nhaän ñöôïc. Vì vaäy choïn led 7 ñoaïn duøng cho maïch hieån thò. Boä hieån thò ñöôïc thieát keá goàm 6 led 7 ñoaïn kieåu Anode chung ñeå hieån thò caùc keát quaû veà soá tieàn vaø chieàu daøi quaõng ñöôøng (Km). ÔÛ ñaây ta söû duïng 6 bit cuûa caûng A (PA0 – PA5) ñeå môû Anod vaø 7 bit cuûa caûng B (PB0 – PB6) môû caùc phaân ñoaïn cuûa Led. Caùc caûng naøy ñöôïc noái vôùi Led hieån thò qua caùc coång ñeäm vi maïch 7414 vaø maïch hieån thò ñöôïc trình baøy theo nguyeân taéc queùt. Theo ñoù 6 ñeøn seõ ñöôïc queùt tuaàn töï vôùi moät taàn soá naøo ñoù. do tính chaát löu aûnh cuûa maét maø ta thaáy döôøng nhö caùc ñeøn ñeàu saùng khi ñoù caùc thanh cuøng teân cuûa caùc ñeøn ñöôïc noái vôùi nhau, khi muoán moät ñeøn saùng ta phaûi môû Anod laãn Cathod cho neân khi ta môû thì cuõng chæ coù rieâng ñeøn ñoù saùng coøn caùc ñeøn khaùc thì khoâng, khi ñaõ môû ñeán ñeøn cuoái cuøng ta quay laïi ñeøn thöù nhaát. Nhö vaäy phaàn cöùng cuûa boä hieån thò raát seõ ñôn giaûn chæ caàn moät coång ñaûo maéc taïi Anod chung vaø moät coång ñaûo coù ñieàu khieån maéc taïi caùc thanh cuøng teân noái chung vaø coâng vieäc coøn laïi seõ do phaàn meàm ñaûm nhaän. PA0 PA5 R R R R PB0 PB6 Hình B. 6: Sô ñoà maïch hieån thò Ñoái vôùi vieäc ñoïc soá tieàn thì ñeøn ñaàu tieân seõ bieåu thò cho giaù trò haøng traêm ÑVN. Ñoái vôùi vieäc ñoïc soá Km thì ñeøn ñaàu tieân seõ bieåu thò cho giaù trò baét ñaàu töø haøng traêm meùt. Ñeøn thöù nhaát beân phaûi ñöôïc söû duïng ñeå hieån thò Mode hoaït ñoäng. Baøn phím: Baøn phím ñôn thuaàn laø thieát bò cô khí hay cuï theå noù laø moät coâng taéc thöôøng hôû, do vaäy yeâu caàu ñaët ra cho thieát bò naøy laø ñoä beàn cô hoïc bôûi chuùng thöôøng xuyeân chòu taùc ñoäng trong quaù trình söû duïng. Do yeâu caàu maïch thieát keá chæ söû duïng 4 phím chöùc naêng neân ôû ñaây ta söû duïng phöông phaùp noái chung taát caû caùc chaân thöù nhaát cuûa coâng taéc laïi vôùi nhau vaø noái leân möùc logic 1 vaø VCC qua caùc ñieän trôû haïn doøng ñoàng thôøi ñöa ñeán chaân PC0. Caùc chaân coøn laïi seõ ñöa ñeán 4 bit cuûa caûng B laø PB0 – PB3. Nguyeân taéc naøy toû ra ñôn gian vaø thuaän lôïi ñoái vôùi nhöõng maïch ñöôïc thieát keá chæ vaøi phím chöùc naêng nhö ñeà taøi, ñoàng thôøi ñaït ñoä tin caäy cao do phím nhaán chæ ñöôïc nhaän daïng qua hai möùc logic 0 vaø 1 öùng vôùi traïng thaùi nhaán vaø khoâng nhaán phím. Döõ lieäu naøy seõ ñöôïc gôûi ñeán CPU ñeå thi haønh leänh töông öùng. Vieäc queùt phím vaø nhaän bieát chöùc naêng cuûa töøng phím ñöôïc kieåm soaùt baèng phaàn meàm qua caûng B vaø C cuûa 8255. Tính toaùn caùc ñieän trôû haïn doøng cuûa baøn phím. R = 5v/40mA = 12.5KW Choïn R = 10KW Vaäy ñieän trôû treo leân möùc 1 khi doø phím ta choïn R = 10KW Caùc phím chöùc naêng ñöôïc thieát keá bao goàm: + Phím “Start” laø phím thöïc hieän chöùc naêng baét ñaàu vieäc tính cöôùc phí cho moät cuoäc chaïy. + Phím “Stop” laø phím chaám döùt vieäc tính tieàn. + Phím “Vacant” laø phím thöïc hieän vieäc tính quaõng ñöôøng maø xe chaïy khoâng khaùch. + Phím “Mode” laø phím duøng ñeå choïn löïa caùc thoâng baùo: Hieån thò toång soá tieàn. Hieån thò toång soá Km chaïy coù khaùch. Hieån thò toång soá Km chaïy khoâng khaùch. 10KW Vcc PB0 PB1 PB2 PB3 PC0 Hình B. 7: Sô ñoà baøn phím VII-THIEÁT KEÁ MAÏCH TAÏO TÍN HIEÄU TOÁC ÑOÄ: Vieäc thieát keá maïch taïo tín hieäu toác ñoä laø moät phaàn quan troïng trong toaøn boä heä thoáng. Noù cung caáp tín hieäu ñaàu vaøo cho boä vi xöû lyù thöïc hieän vieäc tính cöôùc vaø caûnh baùo toác ñoä. Do ñoù vieäc thieát keá phaûi ñaùp öùng ñöôïc vaán ñeà kyõ thuaät, töùc laø baûo ñaûm cung caáp tín hieäu lieân tuïc vaø ñuùng yeâu caàu. Theo thöïc teá, nguyeân lyù do toác ñoä ta ñaõ khaûo saùt ôû chöông 1 thì tín hieäu toác ñoä ñöôïc taïo ra bôûi caûm bieán toác ñoä ñaët ôû truïc thöù caáp cuûa hoäp soá. Tín hieäu naøy ñöôïc cho qua boä vi xöû lyù roài ñöa ñeán ñoàng hoà toác ñoä, ñoàng thôøi boä tính cöôùc xe Taxi cuõng söû duïng tín hieäu naøy ñeå thöïc hieän vieäc tính cöôùc. Do ñoù vieäc thieát keá maïch taïo tín hieäu toác ñoä rieâng cho maïch caûnh baùo vaø tính cöôùc xe taxi laø khoâng thöïc teá. Tuy nhieân, do ñeà taøi coù thi coâng nhöng chæ ôû daïng moâ phoûng gaàn thöïc teá neân ñeå thuaän tieän vaø deã daøng cho vieäc thi coâng nhaèm taïo ra cho vieäc tín hieäu toác ñoä cung caáp cho maïch xöû lyù. Ngöôøi thöïc hieän seõ thieát keá moät maïch taïo xung vuoâng (maïch ñôn oån) duøng vi maïch ñònh thôøi tích hôïp 555. Ñaây laø vi maïch ñònh thôøi phoå bieán nhaát, noù ñöôïc duøng nhö moät maïch ñònh thôøi, taïo xung, bieán ñieäu khoå roäng xung (PWM), phaùt hieän soùt xung,v.v. . . Moät soá ñaëc ñieåm cuûa IC 555: Ñònh giôø töø vaøi micro giaây ñeán haøng giôø. Hoaït ñoäng nhö caùch phi oån hoaëc ñôn oån. Chu trình laøm vieäc thay ñoåi ñöôïc. Khaû naêng doøng ra lôùn, coù theå cung caáp hay nhaän doøng 200mA. Hoaït ñoäng vôùi khoaûng ñieän theá roäng töø 4.5v ¸ 16v Ngoõ ra töông hôïp TTL (khi nguoàn caáp ñieän laø 5v). Ñoä oån ñònh nhieät ñoä laø 0.005% cho moãi 0C. Sô ñoà chaân: Vôùi: Chaân 1: GND – noái ñaát 8 7 6 5 2: Naûy (trigger) 555 3: Ra (out) 4: Reset 5: Ñieän theá ñieàu khieån 1 2 3 4 6: Theâm (threshold) 7: Xaõ (discharhe) 8: Nguoàn Vcc Hình B. 8: Sô ñoà chaân IC555 Khi thieát keá maïch taïo xung 555 caàn löu yù nhöõng vaán ñeà sau Nhöõng thoâng soá giôùi haïn cho pheùp: Tuï ñieän: Toái thieåu C ³ 500pF (5 x 10-10F) Toái ña C < = 1000mF (do giôùi haïn bôûi söï ræ cuûa tuï) Ñieän trôû: R = R1 + R2 Toái ña 3.3MW (cuõng coù theå lôùn hôn tuøy loaïi IC) Toái thieåu khoaûng 1KW Vôùi nhöõng giôùi haïn treân thì taàn soá taïo neân khoâng quaù 1MHz Chöùc naêng moät soá chaân cuûa IC 555 Ngoõ vaøo Reset (chaân 4) coù theå duøng ñeå giöõ ngoõ ra cuûa IC555 ôû möùc thaáp hay ngöng xung ra khi ñaõ baét ñaàu. Muoán vaäy chæ caàn ñöa ngoõ Reset xuoáng mass. Neáu hai ngoõ naûy vaø Reset noái chung nhau maïch seõ naûy ôû caïnh leân thay vì ôû caïnh xuoáng. Bình thöôøng ta phaûi noái ngoõ Reset leân nguoàn Vcc ñeå traùnh nhieãu. +5v 4 3 555 2 5 1 Ra R2 Cb C R1 Hình B. 9: Sô ñoà maïch taïo xung IC555 coøn coù ngoõ vaøo ñieän theá ñieàu khieån (controlvoltage), bình thöông ta ñeå hôû ngoõ naøy nhöng ñeå taêng söï oån ñònh cuûa maïch ta duøng moät tuï (.01 ¸ .1mF) noái reõ giöõa ngoõ naøy vôùi mass. Maïch 555 taïo ra xung vuoâng nhôø söï naïp, xaõ lieân tuïc cuûa tuï C Theo ñoù ta coù: Thôøi gian tuï naïp T1 = 0.693(R1 + R2)C Thôøi gian tuï xaõ T2 = 0.693R2C Chu kyø cuûa daïng soùng vuoâng ra: T = T1 + T2 = 0.693(R1 + 2R2)C Taàn soá cuûa daïng soùng vuoâng ra: f = 1/T = 1.44/ (R1 + 2R2)C Tính toaùn vaø löïa choïn linh kieän: Do yeâu caàu thieát keá caàn taïo ra moät khoaûng taàn soá ñuû roäng ñeå ñeã ñieàu chænh vaø theo doõi khi hoaït ñoäng, neân taàn soá thieát keá cho maïch taïo xung laøm tín hieäu toác ñoä ñöôïc thöïc hieän trong khoaûng 10Hz < f <= 100Hz. ÔÛ taàn soá 100Hz ta coù: Taàn soá soùng vuoâng ra : f = 1/T = 1,44/(R1 + 2R2)C = 100Hz Choïn C = 1mF R1 = 5KW (Thöïc teá R1 = 5KW + 0) Suy ra : 2R2 = (1,44/ 100.C) – R1 = 9.4KW. Hay R2 = 4.7KW Ñeå coù daõy taàn soá thay ñoåi ñöôïc töø > 10Hz – 100Hz thì R1 ñöôïc choïn laø moät bieán trôû 100KW noái tieáp vôùi moätñieän trôû 5KW. Khi ñoù ta coù: R1 = R1 + R1 = 100 +5 = 105KW Vôùi C = 1mF vaø R2 4.7KW. f = 1/T = 1,44/(R1 + 2R2)C = 1,44/ (114,4.103.10-6) = 12.5Hz. Pc1 .01 1mF 4.7k 100K +5v Ra 8 4 7 3 6 555 2 5 1 5K Hình B. 10 : Sô ñoà maïch taïo tín hieäu toác ñoä Nhö vaäy vôùi nhöõng giaù trò ñaõ tính ñöôïc seõ cho ta chuoãi xung vuoâng coù taàn soá chænh ñònh ñöôïc töø 12.5Hz – 100Hz. Xung ra seõ ñöôïc ñöa ñeán Pc1 cuûa boä vi xöû lyù. VIII-THIEÁT KEÁ MAÏCH CAÛNH BAÙO: Maïch caûnh baùo toác ñoä ñöôïc thieát keá chung cho caùc xe oâtoâ ñeàu khoâng naèm ngoaøi muïc ñích baûo ñaûm an toaøn tính maïng cho ngöôøi söû duïng xe. Sô ñoà maïch: Maïch caûnh baùo söû duïng tín hieäu toác ñoä ñaõ xöû lyù ñeå ñöa veà boä so saùnh, so saùnh vôùi toác ñoä caøi ñaët roài ñöa tín hieäu ñoù ñeán loa caûnh baùo. * Hoaït ñoäng: Tín hieäu toác ñoä ñöôïc ñöa ñeán boä so saùnh goàm ba vi maïch 7485 ñaõ ñöôïc caøi ñaët saün caáp so saùnh. Khi tín hieäu ñaït ñeán toác ñoä 80km/h thì moät tín hieäu ñieän aùp ñöôïc xuaát ra ngoõ ra cuûa vi maïch 7485, nhôø caùc coång logic maø moät taàn soá ñöôïc löïa choïn laø 500Hz seõ xuaát ra loa laøm cho loa phaùt ra moät taàn soá aâm thanh laø 500Hz. Töông töï cho caùc tröôøng hôïp toác ñoä ñaït 100km/h vaø 120km/h thì taàn soá caûnh baùo töông öùng xuaát ra loa seõ laø 2KHz vaø 5KHz. Trong quaù trình hoaït ñoäng maïch seõ bò Reset ôû taàn soá 10Hz phaùt ra bôûi IC 5551. 2-Tính toaùn vaø löïa choïn linh kieän: - Caùc taàn soá caûnh baùo ñöôïc taïo bôûi caùc maïch ñònh giôø 555. Caùc maïch ñònh giôø 555 naøy seõ laàn löôït taïo ra caùc tín hieäu dao ñoäng ôû taàn soá: 10Hz, 500Hz, 2Hz, 5Hz. Töø taàn soá xaùc ñònh tröôùc, döïa vaøo coâng thöùc sau F = 1/T = 1.44/(R1 + 2R2)C Ta laàn löôït xaùc ñònh ñöôïc caùc giaù trò R vaø C cho ôû hình veõ B. 11 Vôùi: 5551: Taïo ra taàn soá 10Hz ñeå reset 3 maïch dao doäng caûnh baùo. 5552: Taïo ra taàn soá caûnh baùo 5KHz khi toác ñoä ³ 120Km/h 5553: Taïo ra taàn soá caûnh baùo 2KHz khi toác ñoä ³ 100Km/h 5554: T5o ra taàn soá caûnh baùo 500Hz khi toác ñoä ³ 80Km/h Caùc coång logic And, Nor, Not ñeå taïo neân maïch choïn tín hieäu xuaát ra loa caûnh baùo. Boä so saùnh duøng vi maïch 7485. Vieäc thieát keá maïch caûnh baùo treân tuy ñôn giaûn, linh kieän deã kieám treân thò tröôøng. Nhöng ñeå goïn nheï trong quaù trình thi coâng vaø ñeå taän duïng heát khaû naêng cuûa KIT.Z80 ta chæ söû duïng moät loa caûnh baùo gaén tröïc tieáp leân ngoõ ra cuûa KIT coøn tín hieäu ra ñieàu khieån loa seõ ñöôïc thieát keá bôûi phaàn meàm. Theo ñoù taàn soá ñöôïc ngöôøi thöïc hieän löïa choïn caøi ñaët laø ba caáp dao ñoäng: 200Hz. 400Hz, 600Hz. Ñaây laø daõy taàn soá maø tai ngöôøi coù theå phaân bieät roõ raøng. Toùm laïi: Ngöôøi thöïc hieän vöøa trình baøy coâng vieäc thieát keá toaøn boä heä thoáng, vôùi boä vi xöû lyù trung taâm laø CPU Z80. Boä vi xöû lyù naøy seõ giaûi quyeát nhöõng chöông trình ñöôïc naïp trong EPROM. Töø ñoù chi phoái toaøn boä hoaït ñoäng cuûa heä thoáng, thöïc hieän quaù trình xöû lyù tín hieäu toác ñoä vaøo töø maïch taïo xung roài xuaát ra boä hieån thò soá tieàn vaø soá quaõng ñöôøng ñaõ thöïc hieän ñoàng thôøi xöû lyù luoân caû quaù trænh caûnh baùo toác ñoä. Chöông trình ñöôïc naïp trong EPROM giuùp cho maïch thi coâng ñôn giaûn vaø ñaït ñôïc söï meàm deûo. Khi coù yeâu caàu caøi ñaët laïi soá tieàn vaø caáp caûnh baùo khaùc ta chæ vieäc thay ñoåi treân phaàn meàm tröôùc khi naïp vaøo EPROM. Vôùi yeâu caàu cuûa ñeà taøi thì vieäc thieát keá heä thoáng KITZ80 ñaõ toû ra öu ñieåm hôn heä thoáng maïch soá nhôø coù khaû naêng tính toaùn caùc giaù trò khoâng tuyeán tính ñoàng thôøi löu laïi ñöôïc keát quaû veà soá tieàn vaø quaõng ñöôøng maø heä thoáng ñaõ xöû lyù ñöôïc. Ñieàu naøy giuùp cho cô quan chuû quaûn deã quaûn lyù hoaït ñoäng cuûa ngöôøi söû duïng phöông tieän. C- THIEÁT KEÁ PHAÀN MEÀM Moät heä thoáng vi xöû lyù sau khi ñöôïc thieát keá phaàn cöùng muoán laøm vieäc ñöôïc thì phaûi coù phaàn meàm ñieàu khieån. Chöông trình phaàn meàm caøng chaët cheõ, linh hoaït thì heä thoáng hoaït ñoäng caøng chính xaùc. Laäp trình laø thöïc hieän moät chöông trình vôùi moät ngoân ngöõ naøo ñoù ñeå ñieàu khieån caùch xöû lyù döõ lieäu theo töøng yeâu caàu cuï theå cuûa vaán ñeà. Do ñoù, beân caïnh söï hieåu bieát veà cô cheá hoaït ñoäng cuûa maùy tính, ngöôøi laäp trình caàn phaûi naém vöõng caùch toå chöùc döõ lieäu vaø caùch xöû lyù coøn goïi laø giaûi thuaät. Hieän nay coù 2 phöông phaùp laäp trình thoâng duïng laø phöông phaùp laäp trình tuaàn töï vaø phöông phaùp laäp trình caáu truùc. Phöông phaùp laäp trình tuaàn töï : Phöông phaùp naøy CPU seõ ñoïc tuaàn töï caùc chæ thò chöông trình töø ñòa chæ thaáp ñeán ñòa chæ cao vaø thöïc hieän chuùng cho ñeán ñòa chæ cuoái cuøng. Öu ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø ngöôøi ñoïc raát deã theo doõi chöông trình vaø naém ñöôïc yù ñoà cuûa ngöôøi thöïc hieän. Tuy nhieân laïi coù nhöôïc ñieåm laø kích thöôùc chöông trình lôùn. Phöông phaùp laäp trình coù caáu truùc: Theo phöông phaùp naøy nhöõng ñoaïn thöôøng xuyeân laäp laïi trong chöông trình ngöôøi ta ñem chuùng ra khoûi chöông trình vaø ñaët chuùng nhö moät chöông trình con. khi thi haønh ñeán ñoaïn chöông trình naøy CPU seõ nhaûy ñeán ñòa chæ xaùc ñònh cuûa chöông trình ñoù ñeå thöïc hieän taùc vuï. Ñeå quaù trình laøm vieäc khoâng bò giaùn ñoaïn ta duøng leänh quay veà (RET) khi ñoù CPU seõ quay veà chöông trình chính. Phöông phaùp naøy toû ra hieäu quaû trong vieäc giaûm kích thöôùc chöông trình vaø thuaän tieän cho ngöôøi vieát vaø noù ñöôïc ngöôøi thöïc hieän söû duïng trong taäp ñoà aùn. LÖU ÑOÀ KHOÁI CHÖÔNG TRÌNH : Löu ñoà khoái laø moät böôùc khaùi quaùt hoùa quaù trình thöïc hieän cuûa moät chöông trình. Noù löôïc ñi nhöõng chi tieát ñeå laøm noåi baät noäi dung chính cuûa chöông trình. Qua ñoù noù theå hieän yù ñoà cuûa ngöôøi thieát keá. Chöông trình ñöôïc ngöôøi thöïc hieän xaây döïng baèng taäp leänh cuûa CPU Z80. Keát hôïp vôùi nhöõng soá lieäu ban ñaàu ñöïôc löïa choïn caøi ñaët laø: Soá tieàn cho km ñaàu laø 5.000ÑVN 200m tieáp theo laø 1000 ÑVN. Sau 28 km : 2800ÑVN/km. Taàn soá caûnh baùo Khi soá xung >80 xung/s: Taàn soá caûnh baùo ñöôïc thöïc hieän 600Hz. Khi soá xung >60 xung/s : Taàn soá caûnh baùo ñöôïc thöïc hieän 400Hz. Khi soá xung <60 xung/s: Taàn soá caûnh baùo ñöôïc thöïc hieän 200Hz. LÖU ÑOÀ KHOÁI LÖÔÏNG TRÌNH CHÍNH SATRT ÑAËT BIEÁN CÔØ KIEÅM TRA HEÄ THOÁNG S Ñ GOÏI CHÖÔNG TRÌNH BAÙO ÑOÄNG CHÖÔNG TRÌNH TÍNH S VAØ T COÙ BAÙO ÑOÄNG ? CHÖÔNG TRÌNH ÑO LÖU ÑOÀ KHOÁI CHÖÔNG TRÌNH ÑO t=1s t=1s Ñ S Ñ S Ñ Ñ S S Ñ S RET I = 1S ? I = 0 ? I = 1 ? START Ñeám = Ñeám + 1 Ñeám giôø Ñeám giôø Goïi chöông trình queùt phím Goïi chöông trình queùt phím LÖU ÑOÀ KHOÁI CHÖÔNG TRÌNH QUEÙT PHÍM RET Ñ S Ñ S PCO = O ? PCO = O ? START Goïi chöông trình Delay 1 Xaùc ñònh phím Gôûi döõ lieäu oo -> Port B Goïi chöông trình Delay 2 Gôûi döõ lieäu 00 -> port B CHÖÔNG TRÌNH DELAY 1.2 RET Cho saùng soá haøng traêm Cho saùng soá haøng chuïc Cho saùng soá ñôn vò START Cho saùng soá haøng ngaøn Gôûi tín hieäu baùo MODE CHÖÔNG TRÌNH XAÙC ÑÒNH PHÍM Ñ Ñ S S A RET CY = 0 RRC B B -> A A = 01 ? AND 01 A <- Port C A -> Port B B -> A B = F7H START Ñ S S Ñ S Ñ S Ñ A =FBH ? ? RET A = 0 A -> (MODE) A = A + 1 Löu tieàn Ñaët côø tính tieàn = 1 Ñaët côø tính tieàn = 0 A A = 02 ? A<- (MODE) A =FDH ? A =F7H ? CHÖÔNG TRÌNH TÍNH TOAÙN S VAØ T Ñ S RET Tieàn = tieàn + 1000 * A A # O ? START Quaõng ñöôøng - 1000 Div -> A 200 *-CHÖÔNG TRÌNH BAÙO ÑOÄNG S Ñ S Ñ RET START A <- DOH A <- EOH A -> PortC A <- BOH Ñeám >60? ? Ñeám > 80? CHÖÔNG TRÌNH z80 Org 0000h LD SP. 3FFFH LD A,81H OUT (03H), A LD A,00H LD (TIME),A LD(VMOD),A LD (TT),A LD (CK),A LD HL, 0000H LD (MON), HL LD (S), HL LD (ST), HL LD (SS), HL LD A, (TAB+8) OUT (PORTB), A LD A, OFEH LAB1: OUT (PORTA),A CALL DL2S RRC A CP OBFH JP Z, LAB1 LAB 2: CALL DO CALL ALM CALL CAL JP LAB2 DL2S : LD HL, 6000H DL2S1: DEC HL LD A,H CP 00H JP NZ, DL2S1 LD A,L CP 00H JP NZ, DL2S1 RET DO : IN A, (PORTC) AND 02H CP 02H JP NZ, LADOI CALL SCKEY LD A, (TIME) INC A LD (TIME),A CP OC8H RET Z JP DO LADOI1: IN A , (PORTC) AND 02H CP 00H JP NZ, LADOI2 CALL SCKEY LD A, (TIME) INC A LD (TIME),A CP OC8H RET Z JP LADOI LADOI 2: LD A, (CK) INC A LD (CK), A JP DO SCKEY : LD A,OOH OUT (PORTA),A IN A, (PORTC) AND 01H CP 01H JP NZ, SCK1 CALL DELEY1 RET SCK1: CALL DELAY2 LD A,OOH OUT (PORTA), A IN A, (PORTC) AND 01H CP 01H RET Z CALL XDP RETDELAY 1: LD A,(VMOD) CP OOH JP Z,DSP1 CP 01H JP Z, DSP2 CP 02H JP Z, DSP3 JP NZ, DSP4 DL10: LD B,O8H DL11: LD A, (HL) OUT (PORTB), A LD A,B OUT (PORTA),A CALL DL1ms INC HL RRC B JP C, DL11 LD A, (VMOD) OUT (PORTB), A LD A,20H OUT (PORTA), A CALL DL1ms RET DSP 1: LD HL, BUF 1 JP DL10 DSP2 : LD HL BUF2 JP DL10 DSP3 : LD HL, BUF 3 JP DL10 DSP4: LD HL, BUF4 JP DL10 DL1ms: LD A,63H MS1 : CP OOH RET Z NOP DEC A JP MS1 DELAY2: CALL DELAY 1 CALL DELAY 1 CALL DELAY 1 CALL DELAY 1 RET XDP : LD B, OF7H XDP2: LD A,B OUT (PORTB), A IN A, (PORTC) AND 01H CP 01H JP Z,XDP1 RRC B RET NC JP C, XDP2 XDP1: LD A,B CP OF7H CALL Z,RSTT CP OFBH CALL Z, SETTT CP OFDH CALL Z,LUU LD A, (VMOD) CP 03H JP Z, XDP3 INC A LD (VMOD), A RET RSTT LD A,OOH LD (TT), A RET SETTT: LD A,01H LD (TT), A LUU : LD BC , (MON) LD HL, (ST) ADD HL, BC LD (ST), HL LD BC, (S) LD HL, (SS) ADD HL, BC LD (SS), HL RET XDP3: LD A,00H LD (VMOD), A RET CAL: LD HL, (S) LD A, (CK) CALL HLADDA LD (S), HL LD BC, 03E8H SBC HL, BC CALL D200 LD A, (SM) CP OOH RET Z CALL A1000 LD B,H LD C,L LD HL, (MON) ADD HL,BC LD (MON), HL RET DECO : LD A, (VMOD) CP OOH JP Z, DECO1 CP 01H JP Z,DECO2 CP 02 JP Z,DECO3 LD HL, (SSKT) LD BC, BUF4 DECOO: CALL DI10 LD (BC),A CALL DI10 INC BC LD (BC), A CALL DI10 INC BC LD (BC), A INC BC LD (BC),A RET DECO1: LD HL, (MON) LD BC, BUF1 JP DECOO DECO2: LD HL, (ST) LD BC, BUF2 JP DECOO DECO 3 LD HL, (SS) LD BC, BUF3 JP DECOO DI10: PUSH BC LD BC, OOOOH D12 LD A,H CP OOH JP Z, DII INC BC LD A, 0AH CALL HLSUBA JP D12 HLSUBA : LD D, OOH LD E, 0AH SBC HL, DE RET DI1: LD A,L D14: LD L, OAH CP L JP C, D13 INC BC SUB L JP D14 D13 LD HL, TAB CALL HLADDA LD A, (HL) LD H,B LD L,C POP BC RET ALM : LD A, (CK) CP 80 H JP Z, ALM1 CP 60H JP Z, ALM2 LD A, OBOH ALM3: OUT (PORTC), A RET ALM1: LD A, OEOH JP ALM3 ALM2: LD A, ODOH JP ALM3 HLADDA: LD B, OOH LD C,A ADD HL, BC RET A1000: LD HL, 0000H LD B, 03H LD C, OE8H A1L1: CP OOH RET Z ADC HL, BC DEC A JP A1L1 D200 : LD D, OOH LD BC, OOC8H D22: LD A,H CP OOH JP Z, D21 D23: SBC HL, BC INC D LD A,D LD (SM), A JP D22 D21: LD A,L CP OC8H RET C JP D23 TAB: DEFB 3FH ; BANG TRA MA LED DEFB 06H DEFB 5BH DEFB 4FH DEFB 66H DEFB 6DH DEFB 7DH DEFB 07H DEFB 7FH DEFB 6FH ;………………………………; PORTA EQU OOH PORTB EQU O1H PORTC EQU O2H TIME EQU 2100H CK EQU 2101H TT EQU 2022H VMOD EQU 2103H SM EQU 2104H BUF 1 EQU 2000H BUF 2 EQU 2010H BUF 3 EQU 2020H BUF 4 EQU 2030H S EQU 2105H MON EQU 2107H ST EQU 2109H SS EQU 210BH SSKT EQU 210EH END. D- THI COÂNG HEÄ THOÁNG Boä tính cöôùc xe Taxi coù chöùc naêng thoâng baùo cho ngöôøi ñieàu khieån xe vaø haønh khaùch bieát keát quûa soá tieàn cuøng chieàu daøi quaõng ñöôøng di chuyeån neân maïch phaûi ñaûm baûo tính chính xaùc vaø lieân tuïc. Hôn nöõa phaàn hieån thò phaûi roõ raøng deã quan saùt deã kieåm tra. Sau khi ñaõ tính toaùn thieát keá treân cô sôû lyù thuyeát ôû phaàn chöông II, ñeå kieåm chöùng laïi ñoä tin caäy vaø hoaøn chænh cuûa baûn thieát keá, ngöôøi thöïc hieän tieán haønh thi coâng heä thoáng. I-THI COÂNG HEÄ THOÁNG : Trong thöïc teá thi coâng heä thoáng ñeå taïo ñieàu kieän deã daøng cho vieäc veõ maïch vaø laép raùp linh kieän, ngöôøi thöïc hieän ñaõ coá gaéng thu nhoû kích thöôùc toaøn boä maïch trong phaïm vi cho pheùp ñoàng thôøi döïa treân ñieàu kieän thôøi gian vaø khaû naêng kinh phí coù haïn maø chia chuùng ra thaønh 3 ._.