Thiết kế module ghép nối với PC qua cổng ISA để điều khiển và giám sát khởi động và đảo chiều động cơ DC

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

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

Với sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn em đã hoàn thành thiết kế của mình Tuy nhiên do kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi sai sót mong quý thầy cô chỉ bảo để em có thể hoàn thiện thiết kế của mình hơn Em xin chân thành cảm ơn

Sau đây em xin trình bày chi tiết về 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

+5V B29 A29 A2

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 ADC 0804

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 s.Các chân khác của ADC0804 có chức năng như sau:

CS (Chip select)

 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)

 CS (Chip select)

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)

 CS (Chip select)

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

 CS (Chip select)

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)

 CS (Chip select)

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 (-)

 CS (Chip select)

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

 CS (Chip select)

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

 CS (Chip select)

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

 CS (Chip select)

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 Giới thiệu về ULN2803

Vi mạch ULN 2803 để khuếch đại dòng tải của các đầu ra từ modul cơ sở để cấp cho các rơle,ULN2803 là một bộ đệm khá đặc biệt,nó chứa bên trong 8 bộ khuếch đại darlington với các điôt bảo vệ đã được tích hợp sẵn cho các trường hợp tải cảm kháng.Các bộ khuếch đại darlington này được điều khiển trực tiếp bởi các tín hiệu logic TTL và có thể cung cấp 1 dòng tải ở đầu ra đến 500mA.Các đầu ra đều là đầu

ra collector hở

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MODUL GHÉP NỐI THEO YÊU CẦU 2.1 Modul cơ sở vào ra 8 bit ghép nối ISA

2.2 Mạch ghép nối ADC0804 để giám sát tôc độ

U 1 8

A D C 0 8 0 4

+ I N 6

- I N 7

V R E F / 2 9

C L K R

1 9

V C C / V R E F

2 0

C L K I N 4

C S 1

R D 2

W R 3

D L 1

D L 2

D L 3

D L 4

D L 5

D L 6

D L 7

D L 8

D K 2

D K 1

T u m a y p h a t t o c

2.3 Mạch role để đảo chiều động cơ

R L 1 4

3 1

2

R L 2 4

3 1

2

U 1 9

U L N 2 8 0 3

C O M

1 0

I N 1

1

I N 2

2

I N 3

3

I N 4

4

I N 5

5

I N 6

6

I N 7

7

I N 8

8

O U T 1 1 8

O U T 2 1 7

O U T 3 1 6

O U T 4 1 5

O U T 5 1 4

O U T 6 1 3

O U T 7 1 2

O U T 8 1 1

V C C

q u a y n g h i c h

D K 3

D K 4

2.4 Mạch tạo nguồn nuôi

C 8

G N D

+ 8 V

+ 5 V

- 8 V

D 1

D I O D E B R I D G E _ 4 2 1 3

4

2

+ 1 0 V ~

- 1 0 V ~

U 5

L M 7 8 0 8 / T O

V I N 1

V O U T 2

U 6

L M 7 9 0 8 / T O 3

V I N 3

V O U T 2

U 7

L M 7 8 0 5 / T O

V I N 1

V O U T 2

C 2

C 3

C 4

C 5

C 6

C 7

2.5 Mạch ghép nối hoàn chỉnh.

CHƯƠNG 3 PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN

3.1 Giao diện điều khiển

3.2 Phần mềm thực hiện

Dim A, B, C, D As Integer

Private Sub Command1_Click()

End

End Sub

Private Sub Command2_Click()

MsgBox "CHUONG TRINH GIAM SAT TOC DO DONG CO" End Sub

Private Sub Command3_Click()

A = 1

outportb &H303, 144 'ghi tu dieu khien

Timer1.Interval = 10

If Check1.Value = 1 And Check2.Value = 1 Then MsgBox "chi chon mot chieu toc do dong co" End If

End Sub

Private Sub Timer1_Timer()

If A = 1 Then

If Check1.Value = 1 Then

Text2.Text = quaythuan

B = 4 'dat dong co quay thuan

Else

Text2.Text = quaynghich

B = 8 'dat dong co quay nghich

End If

B = B + 1

outportb &H301, B

For C = 0 To 20

Next C

B = B + 2

outportb& H301, B

D = inportb(&H300)

B = 0

D = D / 24 'tra lai gia tri toc do

Text1.Text = D & vg / ph

End Sub

Kết luận

Sau nhiều ngày tìm hiểu và làm bài tập lớn dưới sụ hướng đẫn của các thầy và bạn bè, em đã hoàn thành xong được đề tài này Sau khi làm xong đã giúp cho em

có nhiều hiểu biết hơn về vi điều khiển và hoạt động của nó Mặc dù em đã rất cố gắng, xong do kiến thức còn hạn chế nên không thoát khỏi những sai lầm trong khi thiết kế, mong thầy có thể chỉ ra những sai sót đó để em có thể lắm rõ hơn nữa về vấn đề Em xin chân thành cảm ơn

Tài liệu tham khảo

[1] Bài giảng môn điều khiển sản xuất và tích hợp máy tinh - Thầy lưu hoàng minh , Trường ĐHHH Việt Nam

[2] Kỹ thuật ghép nối máy tính – Ngô diên tập , Nhà xuất bản khoa học – kĩ thuật [4] Trang web: http://www.dientuvietnam.net/forums

Ngoài ra còn có một số tài liệu khác