Luận văn tốt nghiệp
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay với sự phát triển của xã hội cùng với sự phát triển của
khoa học kỹ
thuật, cho nên nhu cầu về thông tin trở nên thiết yếu đối với con người
trong cuộc sống cũng như trong hoạt động sản xuất kinh doanh. Để đáp ứng
nhu cầu trên, quang báo là hình thức cung cấp thông tin hữu ích không thể
thiếu trong cuộc sống hằng ngày. Do đó quang báo ngày càng phát triển
tinh vi hơn, đa dạng hơn, từ việc thiết kế quang báo với văn bản được ghi
chết trong ROM, đến việc thiết kế một KIT vi xử lý để điều khiển.
Quang báo là hình thức thông báo trên bảng đèn. Bảng đèn quang
báo gồm nhiều Ma Trận LED ghép lại, mỗi một Ma Trận biểu diễn một kí
tự. Tùy chiều dài của bảng đèn mà có thể hiển thò những bản tin có độ dài
khác nhau. Các từ trong văn bản sẽ lần lượt xuất hiện và chạy dần từ phải
sang trái. Khi văn bản đã hiển thò đến từ cuối cùng thì từ đầu tiên lại bắt
đầu xuất hiện trở lại. Quá trình đó cứ tiếp tục lại mãi.
Bên cạnh đó, với sự ra đời của máy tính điện tử đặc biệt là máy vi
tính, chúng có những tính năng ưu việt như khả năng xử lý dữ liệu nhanh
chóng, độ tin cậy cao, lưu trữ lượng thông tin lớn và quan trọng hơn cả là
máy tính có thể kết hợp với nhiều thiết bò ngoại vi tùy theo mục đích ứng
dụng cụ thể, mà việc trao đổi và điều khiển trở nên đơn giản, chúng phụ
thuộc vào phần mềm điều khiển. Dựa vào tính đa dạng và mềm dẻo của
máy tính người ta tìm cách ứng dụng nó vào mục đích quảng cáo, chẳng hạn
như dùng trong quang báo. Nhờ vậy, việc thiết kế phần cứng cho quang báo
trở thành ít phức tạp hơn, nhưng độ tin cậy cao hơn. Trong thực tế để hiển
thò các văn bản, người ta dùng các kiểu chữ là các Ma Trận LED 5x7, 5x8,
8x12 hoặc 8x14 tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng và độ phân giải.
Theo cách nghó đó việc thiết kế mạch quang báo kết hợp giữa KIT vi
xử lý và máy tính được chúng em trình bày trong luận văn này. Phần mềm
điều khiển viết bằng ngôn ngữ PASCAL. Ở đây máy tính đóng vai trò
truyền dữ liệu và điều khiển còn KIT vi xử lý có nhiệm vụ lưu trữ và thực

hiện một lệnh với trình tự như sau:
• Đón lệnh từ bộ nhớ.
• Giải mã lệnh
• Thực hiện lệnh.
I.1.2.Năng lực của vi xử lý.
Khi nói đến năng lực của Microprocessor có nghóa là nói đến khả năng
xử lý dữ liệu, có 3 thông số để đánh giá năng lực của Microprocessor.
•Chiều dài của từ dữ liệu của Microprocessor.
•Số lượng các ô nhớ mà Microprocessor có thể truy xuất được.
•Tốc độ mà Microprocessor có thể thực hiện một lệnh.
I.2.Các khái niệm cơ bản về cấu trúc của vi xử lý.
I.2.1.Chiều dài từ dữ liệu.
Microprocessor đầu tiên có chiều dài từ dữ liệu là 4 bit, tiếp theo là
các Microprocessor 8 bit, 16 bit, 32 bit và 64 bit. Mỗi Microprocessor có chiều
dài từ dữ liệu khác nhau có một khả năng ứng dụng khác nhau, các
Microprocessor có chiều dài từ dữ liệu lớn, tốc độ làm việc nhanh, khả năng
truy suất bộ nhớ lớn được dùng trong các công việc xử lý dữ liệu, điều khiển
phức tạp, các Microprocessor có chiều dài từ dữ liệu nhỏ hơn, khả năng truy
suất bộ nhớ nhỏ hơn, tốc độ làm việc thấp hơn được sử dụng trong các công
việc điều khiển và xử lý đơn giản chính vì thế các Microprocessor này vẫn
tồn tại.
I.2.2.Khả năng truy suất bộ nhớ.
Dung lượng bộ nhớ mà Microprocessor làm việc quyết đònh đến tốc độ
làm việc của Microprocessor. Các Microprocessor đầu tiên bò giới hạn về khả
năng truy xuất bộ nhớ. Microprocessor 4004 có 14 đường điạ chỉ nên có thể
truy xuất được 2
14
= 16.384 ô nhớ, vi xử lý 8 bit có 16 đường điạ chỉ nên có
thể truy xuất được 2
16

Microprocessor càng nhiều rất có ích khi lập trình hay viết chương trình cho
Microprocessor.
I.2.6.Cấu trúc truy xuất bộ nhớ.
Một phần quyết đònh sự mềm dẻo trong lập trình là số lượng các kiểu
truy suất bộ nhớ khác nhau của Microprocessor, Microprocessor có nhiều kiểu
truy suất bộ nhớ sẽ có khả năng xử lý càng nhanh và cấu trúc các mạch điện
bên trong càng phức tạp. Microprosesor có chiều dài từ dữ liệu càng lớn thì
có số lượng các kiểu truy xuất bộ nhớ càng lớn.
I.2.7.Các mạch điện giao tiếp bên ngoài của Microprocessor.
Ngoài giao tiếp với bộ nhớ, Microprocessor có các mạch điện giao tiếp
với các mạch điện bên ngoài để điều khiển hay mở rộng khả năng điều
khiển. Các mạch điện bên ngoài là các IC và được gọi là IC ngoại vi. Mỗi IC
có một chức năng riêng, tùy thuộc vào yêu cầu điều khiển mà chọn các IC
ngoại vi.
-4-
Luận văn tốt nghiệp
Hình 1.1: Sơ đồ tổng quát của một hệ thống vi xử lý
I.3.Cấu trúc bên trong của bộ vi xử lý.
Một bộ vi xử lý gồm có hai phần chính là đơn vò thực hành EU
(execution unit) và đơn vò tương thích BUS là BIU.
+ EU thực hiện tất cả các phép tính toán số học và logic.
+ BIU thì thu nhận lệnh và dữ liệu từ bộ nhớ. Các lệnh này dùng để
điều khiển hoạt động CPU.
I.3.1.Đơn vò thực hiện.
EU là nơi xảy ra các quá trình xử lý dữ liệu trong bộ vi xử lý. Ở đây
có đơn vò số học và logic (ALU – ARITHMETIC LOGIC UNIT) cộng với các
thanh ghi xử lý số liệu và lưu trữ các kết quả trung gian. EU nhận dữ liệu
và các lệnh do BIU thu được rồi xử lý các thông tin đó. Dữ liệu đã được xử lý
trong EU lại được chuyển ra bộ nhớ hoặc thiết bò ngoại vi thông qua BIU.
Như vậy EU không liên hệ trực tiếp với bên ngoài mà không phải thông qua

không cần mạch phụ trợ bên ngoài.
• Tốc độ của lệnh Fetch là 1,6µs (Z – 80), 1µs (Z – 80A), 0,76µs (Z –
80B).
• Chỉ cần dùng một nguồn điện +5V duy nhất.
• Tất cả các chân xuất tín hiệu ra và nhập tín hiệu vào đều thuộc
loại TTL.
 Cấu trúc bên trong của CPU Z80
-6-
Luận văn tốt nghiệp
Các thanh ghi thường dùng
Thanh ghi chủ yếu Thanh ghi bổ trợ
Accumulator
A
Flag
F
Accumulator
A’
Flag
F’
B C B’ C’
D E D’ E’
H L H’ L’
Các thanh ghi chuyên dùng
Interrupt vector
Register I
Memory refesh
Register R
Index register IX
Index register IY
Stack Pointer SP

nghóa P hay V.
Nếu phép tính là lý luận thì cờ này là P.
Nếu phép tính là số học cờ thì này là V.
Tất cả các cờ trên, người sử dụng có thể kiểm tra được. Ngoài ra
thanh ghi còn có hai cờ người sử dụng không thể kiểm tra được, các cờ này
dùng cho phép tính BCD.
+ Cờ CPU (cờ H):
Cờ này có tác dụng nhờ cờ Carry nhưng nó chỉ phản ánh số nhớ hay
số mượn sinh ra ở bit thứ tư.
+ Cờ SUBTRACT (cờ N):
Cờ này dùng cho phép tính DAA, cho cả hai phép cộng hoặc trừ.
c> Nhóm các thanh ghi phụ: A’, B’, C’, D’,E’, H’, L’
Sáu thanh ghi còn lại không phải là bộ tích lũy có thể được sử dụng
riêng như những thanh ghi 8 bit: B, C, D, G, H, L. Hay chúng có thể được
ghép cặp và sử dụng như những thanh ghi 16bit: BC, DE, HL.
d> Z80 còn có hai nhóm thanh ghi đặt biệt: có chức năng cố đònh người
lập trình không thể dùng nó cho một chức năng khác.
* Nhóm thanh ghi đặt biệt thứ nhất gồm có: thanh ghi vector ngắt
(I), thanh ghi làm tươi bộ nhớ (R), thanh ghi chỉ số (IX) và (IY), con trỏ
ngăn xếp (SP), thanh ghi PC (bộ đếm chương trình), thanh ghi I và thanh
ghi R là các thanh ghi có độ dài 8 bit, các thanh ghi còn lại có độ dài 16bit.
+Thanh ghi PC (program counter) :
Nguyên tắc đối với một bộ vi xử lý và thi hành một lệnh đặt tại đòa
chỉ là nội dung của thanh ghi PC. Như vậy, thanh ghi PC chứa đòa chỉ của
lệnh tại một thời điểm nào đó. Lúc mới cấp điện hay Reset CPU, thanh ghi
PC sẽ chứa một giá trò nào đó và đây chính là đòa chỉ để CPU bắt đầu thi
hành chương trình. Thanh ghi PC sẽ tự động tăng 1 sau mỗi byte, đặt biệt
giá trò của một thanh ghi PC có thể được nạp theo ý muốn của người sử
dụng. Điều này cho phép chương trình điều khiển có thể nạp lại.
+Thanh ghi SP (stack pointer) :

để thực hiện chương trình, đòa chỉ này cố đònh.
Ngắt có thể ngăn được INT bởi lệnh DI và có thể cho phép bởi lệnh EI.
Trạng thái hiện tại của ngắt này được thiết lập trong flip flop IFF1. Khi
người lập trình cho phép ngắt INT, IFF1 được set ở mức logic 1, khi người
lập trìng không cho phép ngắt INT thì IFF1 được reset về 0.
I.4.3.Bộ xử lý logic và số học ALU
Các lệnh logic và số học 8 bit của Z80 được thực hiện trong ALU,
ALU trao đổi với thanh ghi qua Bus dữ liệu bên trong. Các loại hàm mà
ALU thực hiện bao gồm:
ADD: lệnh cộng.
SUBTRACT: lệnh trừ.
LOGICAL AND: Lệnh AND thực hiện phép AND.
LOGICAL OR: Lệnh OR thực hiện phép logic OR.
LOGICAL EXCLUSIVE OR ( Lệnh XOR): thực hiện phép logic XOR.
COMPARE: Phép so sánh.
LEFT OR RIGHT SHIFTS OR ROTATOR: Lệnh quay vòng và dòch.
INCREMENT: Lệnh tăng 1.
DECREMENT: Lệnh giảm 1.
SET BIT: Lệnh thiết lập bit trạng thái.
RESET BIT: Lệnh đặt lại bit trạng thái.
TEST BIT: Lệnh kiểm tra bit.
-9-
Luận văn tốt nghiệp
I.4.4. Sơ đồ chân CPU Z80.
Hình 1.2: Sơ đồ chân và sơ đồ logic CPU-Z80
I.5. Bộ nhớ bán dẫn.
I.5.1.Bộ nhớ - Các bộ nhớ thông dụng.
Bộ nhớ là nơi lưu trữ dữ liệu để microprocessor xử lý.Các bộ nhớ của
Microprocessor là các IC, các IC nhớ này có thể đọc dữ liệu ra, ghi dữ liệu
vào hoặc chỉ đọc dữ liệu ra.

cũng dễ dàng truy xuất như những ô nhớ khác.
RAM được dùng trong máy vi tính để lưu trữ tạm thời chương trình
và dữ liệu, nội dung các ô nhớ trong RAM thay đổi liên tục khi
Microprocessor thực hiện chương trình. Điều này đòi hỏi chu kỳ đọc, ghi
phải nhanh để RAM không làm giảm tốc độ hoạt động của hệ thống.
Khuyết điểm của RAM là dữ liệu lưu trữ trong RAM sẽ mất đi khi
máy tính mất điện, điều này có thể được cải thiện bằng cách dùng nguồn
pin.
Bộ nhớ RAM được chia làm hai loại SRAM và DRAM.
+ STATIC RAM(SRAM): Đây là loại RAM lưu trữ dữ liệu mãi mãi nếu
nguồn nuôi không bò mất đi. SRAM thực chất là hàng flip flop, trong đó mỗi
flip flop là một phần tử nhớ đại diện cho 1 bit.
+ DYNAMIC RAM (DRAM) : Đây là loại RAM luôn được làm tươi.
Cấu trúc cơ sở của 1 tế bào nhớ của DRAM là một tụ điện giữa cực chắn và
cực nền của một Transistor. Dưới tác dụng của dòng rỉ, điện thế trong tụ bò
giảm dần vì vậy phải luôn nạp điện cho mỗi tụ với chu kỳ nạp là 2ns. Việc
nạp điện cho tụ như vậy gọi là quá trình làm tươi DRAM. Quá trình làm
tươi DRAM bao gồm việc đọc dữ liệu ra khỏi ô nhớ rồi viết trở lại. Trong
thời gian làm tươi thì không được truy xuất ô nhớ nào đó.
-11-
Luận văn tốt nghiệp
c> Sơ đồ chân và sơ đồ logic EPROM 2764
Hình 1.3: Sơ đồ chân và sơ đồ logic EPROM 2764
Bảng trạng thái làm việc của EPROM 2764.
MODE CE\ OE\ PGM\ V
PP
V
CC
OUTPUT
Read V

V
IL
V
IH
V
PP
V
CC
D
OUT
Program Inhibit V
IH
X X V
PP
V
CC
High Z
I.5.4. Khảo sát họ SRAM.
a> Cấu trúc của SRAM.
SRAM được chế tạo theo kỹ thuật MOST. Dữ liệu trong SRAM sẽ tồn
tại nếu không ngắt nguồn nuôi RAM. Dung lượng SRAM cũng phụ thuộc
vào số đường đòa chỉ.
Tương tự như bộ nhớ ROM, bộ nhớ RAM cũng có một số thanh ghi,
mỗi thanh ghi lưu trữ một từ dữ liệu duy nhất và có một đòa chỉ duy nhất.
Hình 1.4: Cấu trúc bên trong của RAM
-12-
Luận văn tốt nghiệp
b> Sơ đồ chân và sơ đồ logic SRAM 6264
Hình 1.5: Sơ đồ chân và sơ đồ logic RAM 6264
Bảng sau cho ta các chế độ hoạt động, căn bản của RAM 6264 phụ

PA7 – PA0 Port A
PB7 – PB0 Port B
PC7 – PC0 Port C
8255A giao tiếp với Microprocessor thông qua 3 Bus: Bus dữ liệu 8 bit
D
7
– D
0
, Bus đòa chỉ A
1
A
2
, Bus điều khiển RD, WR, CS, Reset.
-14-
Luận văn tốt nghiệp
Trong sơ đồ khối của 8255A, các Port I/O của 8255A chia ra làm 2
nhóm: Nhóm A gồm Port A và 4 bit cao của Port C, nhóm B gồm Port B và
4 bit thấp của Port C. Để sử dụng các Port của 8255A người lập trình phải
gởi từ điều khiển ra để thanh ghi điều khiển 8255A đònh cấu hình cho các
Port đúng theo yêu cầu mà người lập trình mong muốn.
hình 1.7: Cấu trúc từ điều khiển
I.6.2.Cấu trúc phần mềm 8255A
a> Các nhóm A và B được cấu hình ở Mode 0:
-15-
GROUP B
PORT C (LOWER)
1 = INPUT
0 = OUTPUT
PORT B
0 = MODE 0

khiển khác nhau cho 16 trạng thái xuất/nhập của 4 Port.
b> Các nhóm A và B được cấu hình ở Mode 1:
 Nhóm A làm việc ở cấu hình Mode 1.
• Port A được cấu hình là Port nhập dữ liệu.
Chức năng của các đường tín hiệu được trình bày ở hình vẽ 1.8
Các đường tín hiệu của Port C trở thành các đường điều khiển/dữ liệu của Port
A.
1 0 1 1 D3 X X X
Hình 1. 8: Chế độ làm việc khi PORT A nhập dữ liệu
Bit PC4 trở thành bit STB
A
( Strobe Input, tác động mức thấp nhất),
được dùng để chốt dữ liệu ở ngõ vào PA7 – PA0 vào mạch chốt bên trong
8255A.
Bit PC5 trở thành bit IBF
A
(Input Buffer Full, tác động mức cao), dùng
để báo cho thiết bò bên ngoài biết dữ liệu đã được chốt vào bên trong.
Bit PC3 trở thành bit INTR
A
(interrupt Request, tác động mức cao), bit
này có mức logic 1 khi 2 bit STB
A
= 1, IBF = 1 và bit INTE
A
(Interrupt
Enable) ở bên trong 8255A bằng 1. Bit INTE
A
được thiết lập mức logic 1 hay
0 dưới sự điều khiển của phần mềm dùng cấu trúc bit Set/Reset của 8255A.

(AcknowLEDge Input, tác động mức
thấp), thiết bò nhận dữ liệu dùng tín hiệu này để báo cho 8255A biết tín
hiệu đã được nhận và sẵn sàng nhận dữ liệu tiếp theo.
Bit PC3 trở thành INTR
A
(Interrupt Request, tác động mức cao), bit
này có mức logic 1 khi 2 bit OBF
A
= 1, ACK
A
= 1 và bit INTE
A
(Interrupt
Enable) ở bên trong 8255A bằng 1. Tín hiệu INTR
A
tác động đến ngõ vào
ngắt của Microprocessor để báo cho Microprocessor biết: thiết bò bên ngoài
đã nhận dữ liệu ở Port A.
Các bit còn lại của Port C: PC4, PC5 là các bit xuất/nhập bình thường
tùy thuộc vào bit D3 trong từ điều khiển hình 1. 8. Các bit xxx được dùng để
thiết lập nhóm B.
-17-
Luận văn tốt nghiệp
 Nhóm B làm việc ở cấu hình mode 1:
• Port B được cấu hình là Port nhập dữ liệu.
Chức năng của các đường tín hiệu được trình bày ở hình vẽ 1.10.
Các đường tín hiệu Port C trở thành các đường điều khiển /dữ liệu
của Port B.
1 X X X X 1 1 X
Hình 1.10: chế độ làm việc khi port B nhập dữ liệu.

, PC5 thành bit IBF
A
và bit PC3 trở thành bit INTR
A
. khi OBF
A
= 1,
INTE
1
= 1 hoặc IBF
A
= 1, INTE
2
= 1.
Các bit PC
2,1,0
còn lại có thể là các bit I/O tùy thuộc vào các bit điều
khiển của nhóm B. Chú ý khi nhóm A làm việc ở Mode2, nhóm B chỉ được
phép hoạt động ở Mode 0.
Cấu hình này còn cho phép Set / Reset từng bit của Port C. từ điều
khiển này khác với từ điều khiển cấu hình là bit D7 = 0.
-19-
Luận văn tốt nghiệp
Hình 1.13:Dạng set và reset bit
Bit D0 dùng để Set/Reset bit INTE, khi D0 = 1 thì INTE = 1 (cho
phép ngắt), khi D
0
= 0 thì INTE = 0 (không cho phép ngắt). 3 bit D1D2D3
dùng để chọn 1 bit của Port C, gán mức logic của bit D0 cho bit của Port đã
chọn.

6
D7 Parit
y bit
Sto
p
bit
- Hình dạng của cổng nối tiếp ở máy tính:
Chân (loại 9
chân)
Chân (loại 25
chân)
Chức năng
1 8 DCD_Data carrier detect _Lối
vào
2 3 RxD_Receive Data _Lối
vào
3 2 TxD_Transmit Data
_Lối ra
4 20 DTR_Data Terminal Ready _Lối
-21-
Luận văn tốt nghiệp
ra
5 7 GND
_Nối đất
6 6 DSR _Data Set Ready
_Lối vào
7 4 RTS _Request To Send _Lối
ra
8 5 CTS_Clear To Send
_Lối vào

tính vào việc điều khiển thiết bò ngoại vi thì việc ghép nối cũng được thực
hiện qua ổ cắm này. Cổng này truyền dữ liệu song song, tốc độ truyền cao.
Cổng có các đường dẫn tương thích với TTL.
-22-
Luận văn tốt nghiệp
II.3.1/Mô tả cổng máy in
Cổng máy in có tất cả 17 đường dẫn bao gồm 12 đường dẫn ra và 5
đường dẫn vào. Các đường dữ liệu từ D0 - D7 là những đường dẫn một
chiều và là đường dẫn ra. Các đường tín hiệu vào ra có chốt.
- hình dạng của cổng máy in:
-các đường dẫn tín hiệu được mô tả như sau:
chân số 1(STROBE):Chân ra, khi máy tính đưa tín hiệu này ra thì nó báo
cho máy in đọc dữ liệu vào để in.Xung tác động ở mức thấp.
Chân 2 - 9 (DATA): các chân ra dữ liệu của máy tính.
Chân 10 ( ACK) : chân vào để báo cho máy tính biết là dữ liệu đã nhận
được và yêu cầøu máy tính gởi dữ liệu tiếp theo.
Chân 11 (BUSY) : chân vào để báo cho máy tính biết là máy in đang bận
không thể nhận tiếp dữ liệu từ máy tính gởi ra. Chân này tác động ở mức
cao.
Chân 12 (PE) :chân vào để báo cho máy tính biết là máy in hết giấy. Chân
này tác động ở mức cao.
Chân 13 (SLCT): chân vào để báo máy tính đang ở trạng thái lựa
chọn.Chân này tác động ở mức cao.
Chân 14 (AF) :chân ra tác động ở mức thấp.Khi tác động thì máy tự động
dòch thêm một dòng sau khi in.
Chân 15 (ERROR) : chân vào tác động mức thấp để báo máy in đang bò lỗi.
Chân 16 (INIT) : chân ra tác động mức thấp để đặt lại máy in.
Chân 17 ( SLCTIN) : chân ra tác động mức thấp để báo máy in đưa dữ liệu
vào.
Chân 18 - 25 (GND): là chân nối mass.

qua 3 thanh ghi này cho phép trao đổi thông tin giữa môi trường ngoài và
bộ nhớ máy tính.
- đòa chỉ htanh ghi dữ liệu với đòa chỉ cơ bản của cổng máy in 378h.
- đòa chỉ thanh ghi trạng thái là 379h.
- đòa chỉ thanh ghi điều khiển là 37Ah.
Muốn truy xuất dữ liệu qua cổng máy in thì ta phải biếùt được đòa chỉ cơ bản
của các thanh ghi dữ liệu gọi là đòa chỉ cơ bảb của cổng máy in.
Đòa chỉ cơ bản của cổng máy in LPT1 là 378h đòa chỉ cơ bản của cổng máy
in LPT2 là 278h.
II.4/Chọn cổng giao tiếp với KIT vi xử lý.
Tuy có nhiều phương pháp giao tiếp với thiết bò ngoại vi được trình
bày ở trên, nhưng chúng em chọn phương pháp giao tiếp song song qua
cổng máy in LPT1,vì phương pháp này đơn giản, dễ thiết kế phần cứng,
tốc độ truyền nhanh, thích hợp truyền dữ liệu trong khoảng cách gần, các
đường tín hiệu vào ra ở mức TTL tương thích với KIT vi xử lý.
-25-