Luận văn tốt nghiệp
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

4- Các bảng vẽ và đồ thò:
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

5- Cán bộ hướng dẫn: TS-Trần Thu Hà
6- Ngày giao nhiệm vụ:
7- 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
Luận văn tốt nghiệp
Hệ thống báo giờ tự động

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 nghò lực vững vàng để làm hành trang
bước vào đời.

đại. Đối với sinh viên chuyên ngành Điện Tử, đây là một lónh 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 nghò 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 q
thầy cô và bạn đọc.

Luận văn tốt nghiệp
Hệ thống báo giờ tự động

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.

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
Luận văn tốt nghiệp
Hệ thống báo giờ tự động

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 nghò

qua bàn phím).
_ Việc báo hiệu có thể được thực hiện bằng nhiều cách khác nhau.
_ Thăm dò các thiết bò 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 đònh.
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 đònh 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).
Luận văn tốt nghiệp
Hệ thống báo giờ tự động

_ Hệ Thống có đèn chỉ thò yêu cầu đặt lại thời gian thực khi việc tạo thời
gian thực bò gián đoạn.
_ Hệ Thống có khả năng phát hiện ra lỗi và sẽ gởi thông báo lỗi đến người sử dụng

_ Chương trình ra quyết đònh báo hiệu và điều khiển báo hiệu.
Luận văn tốt nghiệp
Hệ thống báo giờ tự động

_ Chương trình phục vụ ngắt
NMI
để đếm thời gian thực.
_ Các chương trình phục vụ các ngắt INT mode 0 để thực hiện các chức năng:
Settime, Hottime và Skiptime.
_ Xử lý bàn phím và hiển thò 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 (P) Z80 là một P 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 đònh thời tác động
vào ngắt
NMI
để gọi chương trình tạo thời gian thực và mỗi giây thời gian thực được
hiển thò 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 đònh báo hiệu.
Khi có tín hiệu gọi ngắt
INT
, tùy vào đòa 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 thò 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)

Gvhd: Trần Minh Chánh.
Svth : Nguyễn Đình Mạnh Chiến
Trần Thò Bạch Ngọc
Sơ đồ khối chi tiết mạch:

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 đòa
chỉ bộ nhớ.
_ Khối đếm: Là mạch đếm lên làm tăng dần đòa 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 thò (1 phút) .
 Tạo xung reset cho mạch chỉ thò sau 60 phút, sau 24 giờ.
CÔNG SUẤT
VÀ TẢI
DAO ĐỘNG
1Hz
CHIA 30

ROM 2732. Dữ liệu này không xuất trực tiếp ra led 7 đoạn để hiển thò 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 trò là 0 và byte thứ 2 có giá trò 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 thò.
Đòa chỉ : 0h 1h 2h 3h 4h

D0 0 1 0 1 0

Dạng sóng Luận văn tốt nghiệp
Hệ thống báo giờ tự động

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:

giờ
Luận văn tốt nghiệp
Hệ thống báo giờ tự động

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.
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 thò: 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 thò giờ, phút, một đường cấp cho hiển thò 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 đònh, những thời điểm này
là cố đònh và được đặt trước trong EPROM.
Luận văn tốt nghiệp
Hệ thống báo giờ tự động

Thống được mô tả ở hình 1.
 Trình bày sơ đồ khối
Thành phần cốt lõi của Hệ Thống là bộ vi xử lí (P) 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 đònh thời (Clock generator và Timer), mạch
bàn phím (Keyboard), mạch hiển thò (Display), mạch kiểm soát ngắt
INT

(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 đònh thời sẽ phát ra xung nhòp cho hoạt động của
Hệ Thống và tín hiệu đònh thời tần số 1Hz tác động vào ngắt
NMI
của P 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 thò 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 INT mode 0.
Mạch điều khiển báo hiệu phát ra tín hiệu theo sự điều khiển của phần mềm.
Luận văn tốt nghiệp
Hệ thống báo giờ tự động

POWER
SUPPLY
TIMER CLOCK

EPROM
8KB

RAM
2KB

BELL
DRIVER
INTERR
UPT
CONTR
OLLER

KEYBO
ARD

DISPLAY
Luận văn tốt nghiệp
Hệ thống báo giờ tự động

 Nguyên lí hoạt động tổng quát:
Hệ thống báo giờ tự động là một hệ vi xử lí nên hoạt động của hệ thống là

trên bộ nhớ sẽ được phân chia thành các vùng nhớ dành cho ROM, RAM, vùng
nhớ dành cho mạch hiển thò, mạch báo hiệu và bàn phím.
Để đơn giản, bộ nhớ Hệ Thống sẽ chia thành 5 vùng với dung lượng
4KB/vùng được phân bố như sau:

4FFFh

4000h

MẠCH BÀN PHÍM 4KB
3FFFh

3000h

MẠCH BÁO HIỆU 4KB
2FFFh

2000h

MẠCH HIỂN THỊ 4KB


Hệ thống báo giờ tự động CHẾ ĐỘ CE
OE
\Vpp
Vcc OUTPUT
Read
Stand by
Program
Program verify
Program Inhibit
V
IL
V
IH
V
IL
V
IL
V
IH
V
IL
X
Vpp
V
IL
Vpp
Vcc

OE

WE

DATA
Không chọn
Cấm xuất
Đọc (Read)
Ghi (Write)
H
L
L
L
X
H
L
H

X
H
H
L
High Z
High Z
Dout
Din

Bảng 2 : BẢNG MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA IC – RAM 6116
Hình 4: SƠ ĐỒ CHÂN CHỨC NĂNG CỦA RAM 6116
Vùng nhớ còn lại được dành cho các bộ phận: bàn phím, hiển thò, điều

CHỨC
NĂNG
0
0
0
0
0
0
0 0 0
0 0 1
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
x x …… x
0 x …… x
1 x …… x
x x ….. x
x x ….. x
x x …… x
0000h – 0FFFh
1000h - 17FFh
1800h – 1FFFh
2000h – 2FFFh
3000h - 3FFFh
4000h - 4FFFh
1CS
2CS