Thiết kế modul ghép nối với PC qua giao diện LPT để điều khiển và giám sát hệ thống băng tải phân loại sản phẩm

Giới thiệu về chuẩn giao tiếp LPT Cổng máy in hay còn gọi là cổng LPT,cổng song song hoặc giao diệnCentronic có mặt ở hầu hết các máy tính PC.Cấu trúc của cổng song song rấtđơn giản với

MỤC LỤC

Lời mở đầu………2

Chương 1:Tổng quan về công nghệ……… 3

1.1 Giới thiệu về chuẩn giao tiếp LPT……… 3

1.2 Giới thiệu về các linh kiện sử dụng trong bài……….6

1.3 Vi mạch 8255A……… 9

1.4 IC chốt 74LS373……… 11

1.5ADC 0809……… 12

Chương 2.Chương trình điều khiển giám sát……… 15

2.1 Lưu đồ thuật toán……… 15

2.2 Sơ đồ mạch……….16

2.3 Giao diện và code điều khiển……….17

2.4 Kết luận……… 24

LỜI NÓI ĐẦU

Trong mấy chục năm qua, khoa học máy tính và xử lý thông tin có nhữngbước tiến vược bậc và ngày càng có những đóng góp to lớn vào cuộc cách mạngkhoa học kỹ thuật hiện đại Đặc biệt sự ra đời và phát triển nhanh chóng của kỹthuật số làm cho ngành điện tử trở nên phong phú và đa dạng hơn Nó góp phầnrất lớn trong việc đưa kỹ thuật hiện đại thâm nhập rộng rãi vào mọi lĩnh vực củahoạt động sản xuất, kinh tế và đời sống xã hội Từ những hệ thống máy tính lớnđến nhứng hệ thống máy tính cá nhân , từ những việc điều khiển các máy côngnghiệp đến các thiết bị phục vụ đời sống hằng ngày của con người Với mongmuốn tìm hiểu, ứng dụng những tiến bộ của khoa học kỹ thuật hiện đại vàophục 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 sótmong quý thầy cô chỉ bảo để em có thể hoàn thiện thiết kế của mình hơn Emxin 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 LPT

Cổng máy in hay còn gọi là cổng LPT,cổng song song hoặc giao diệnCentronic có mặt ở hầu hết các máy tính PC.Cấu trúc của cổng song song rấtđơn giản với tám đường dẫn dữ liệu,một đường dẫn mass chung, bốn đường dẫnđiều khiển để chuyển các dữ liệu tới máy in và năm đường dẫn trạng thái đểtruyền các thông tin về trạng thái của máy in ngượi trở lại máy tính.Tất cả cácđường dẫn cổng này đều tương thích TLL.trên các máy tính PC thông thườngcác cổng máy in có địa chỉ cơ sở(Báe Address:BA ) là:3BCH,278H,2BCH…trong đó địa chỉ 378H là địa chỉ thường gặp nhất ở các máy tính

1.1.1 Cấu trúc:

Hình 1: sơ đồ các chân cổng LPT

Bảng 1: sơ đồ các chân cổng LPTGiới thiệu các chân:

- Strobe (1): Với một mức logic thấp ở chân này, máy tính thông báo

cho máy in biết có một byte đang sẵn sàng trên các đường dẫn tín hiệu

để được truyền

- D0 đến D7: Các đường dẫn dữ liệu

- Acknowledge: với một mức logic thấp ở chân này, máy in thông báo

cho máy tính biết là đã nhận được kí tự vừa gửi và có thể tiếp tụcnhận

- Busy (bận – 11): máy in gửi đến chân này mức logic cao trong khi

đang đón nhận hoặc in ra dữ liệu để thông báo cho máy tính biết là các

bộ đệm trong máy tính biết là các bộ đệm trong máy tính đã bị đầyhoặc máy in trong trạn thái Off-line

- Paper empty (hết giấy – 12): Mức cao ở chân này có nghĩa là giấy đã

dùng hết

- Select (13): Một mức cao ở chân này, có nghĩa là máy in đang trong

trạng thái kích hoạt (On-line)

- Auto Linefeed (tự nạp dòng): Có khi còn gọi là Auto Feed Bằng một

mức thấp ở chân này máy tính PC nhắc máy in tự động nạp một dòngmới mỗi khi kết thúc một dòng

- Error (có lỗi): Bằng một mức thấp ở chân này, máy in thông báo cho

máy tính là đã xuất hiện một lỗi, chẳng hạn kẹt giấy hoặc máy in đangtrong trạng thái Off-Line

- Reset (đặt lại): Bằng một mức thấp ở chân này, máy in được đặt lại

trạng thái được xác định lúc ban đầu

- Select Input: bằng một mức thấp ở chân này, máy in được lựa chọn

bởi máy tính

1.1.2 Các thanh ghi đặc biệt

Các đường dẫn của cổng máy in được nối với ba thanh ghi 8 bit khácnhau:thanh ghi Dữ liệu(Data),thanh ghi trạng thái(Status) và thanh ghi điềukhiển(Control)

a Thanh ghi dữ liệu:có địa chỉ bằng địa chỉ cơ sở,thanh ghi này có 8đường dẫn với giao diện 2 hướng không đảo,nghĩa là có thể xuất dữ liệu từ máytính ra bên ngoài và có thể nhận tín hiệu từ bên ngoài vào thông qua thanh ghinày,thanh ghi Data được nối với các chân từ 2-9 trên cổng máy in,tuy nhiên khiứng dụng trong điều khiển và đo lường cần chú ý mọt đặc điểm là không phảibất kỳ thanh ghi Data trên các cổng máy in nào cũng là giao diện 2 hướng,thực

tế cho thấy đa số trên các cổng máy in thanh ghi này chỉ có thể xuất dữ liệu,tức

là chỉ một hướng

b Thanh ghi trạng thái:thanh ghi trạng thái có địa chỉ bằng địa chỉ cơ sở+1 , là một thanh ghi 8 bit nhưng thực tế chỉ có 5 bit(5 bit cao) được nối với cácchân của cổng bao gồm các chân 10,11,12,13,15; sơ đồ sắp xếp các chân có thểxem trên hình trên.Thanh ghi trạng thái chit có thể được truy cập theo mộthướng.Trong các đường dẫn của thanh ghi này,đường dẫn S7,tức chân 11 làđường dẫn đảo

c Thanh ghi điều khiển:địa chỉ bằng địa chỉ cơ sở +2 cũng là một thanhghi giao diện hai hướng,có 4 bit thấp được nối với các chân 1,14,16,17 trong đó

đa số là đường dẫn đảo(chỉ trừ bit C2,chân 16)

1.1.3 Địa chỉ các cổng trên máy tính:

Bảng 2: Địa chỉ các cổng trên máy tính

1.2 Giới thiệu về các linh kiện sử dụng trong bài.

Các loại cảm biến ghép nối

- Trong thực tế có rất nhiều loại cảm biến khác nhau nhưng chúng ta cóthể phân làm hai loại chính đó là cảm biến kiểu số và cảm biến kiểu tương tự

+Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

Hình 1.2 Cấu tạo của encoder

Về cơ bản encoder loại đếm xung gồm có 3 bộ phận chính đó là mạch thu,mạch phát và đĩa quay.Đĩa quay được gắn với trục của vật chuyển động cần đovận tốc trên đĩa có khoét các lỗ hoặc được khía các bánh răng,đĩa này được đặt

ở giữa đầu thu và đầu phát.Đầu thu thường là photphotranzito đầu phát thường

là diot phat quang hoặc đèn laze hoặc led.Khi đĩa quay thì đĩa này liên tục chắnhoặc không chắn tín hiệu từ đầu thu về đầu phát Trên đầu thu sẽ nhận được cácxung tỉ lệ với tốc độ quay của đĩa cũng như tốc độ quay của vật cần đo tốcđộ.Tín hiệu xung này được đưa về các bộ xử lý để đưa ra tộc độ thực

Hình 1.3 Công tắc hành trình +Cấu tạo và nguyên tăc hoạt động

Các công tắc hành trình có cấu tạo tương tự như một công tác on/off bìnhthường thì khác ở cơ cấu tác động làm thay đổi trạng thái của công tắc ở đây cóthể là con lăn thanh gạt để phát hiện hành trình của đối tượng.Nguyên tắc hoạtđộng:Công tắc hành trình được gắn vào vị trí nằm trên quỹ đạo chuyển độngcủa đối tượng khi đối tượng di chuyển tới vị trí đó sẽ tác động vào cơ cấu tácđộng của công tắc và làm thay đổi trạng thái của tiếp điểm.Công tắc hành trìnhthường có hai trạng thái đóng hoặc mở tiếp điểm (on/off).

Nguyên lý:Dưới tác dụng của trọng lực chất lỏng và không khí chiếcphao sẽ nổi trên bề mặt chất lỏng và dao động theo mức chất lỏng trong bìnhchứa.Khi mức chất lỏng thay đổi phao sẽ nâng lên hạ xuống làm thay đổi biếntrở,tín hiệu áp lấy ra trên biến trở sẽ thay đổi tỷ lệ với mức chất lỏng,đo tín hiệunày sẽ suy ra mức chất lỏng

1.2.2 Cảm biến kiểu tương tự

Cảm biến kiểu tương tự rất đa dạng về chủng loại đa phần các cảm biếntrong thực tế là các cảm biến kiểu tương tự.Các tín hiệu đo đưa ra sau cảm biếntương tự thường là tín hiệu dòng hoặc tín hiệu áp tiêu biểu như các loại cặpnhiệt ,các loại nhiệt kế điện trở kim loại,nhiệt điện trở,các cảm biến đo lưulượng mức chất lưu,đo áp suất Ta có ví dụ về các loại cảm biến tương tự đomức chất lưu

Hình 1.4 Cảm biến tương tựLoại này sử dụng một cảm biến áp suất vi sai để đo mức,bằng cách đo độ chênhlệch về áp suất ở đáy bình và áp suất tĩnh (áp suất của khoảng không khí trongbình chứa)

Hình 1.5 Cảm biến tương tự

-Cảm biến điện dung đo mức

Cảm biến hoạt động dựa trên sự khác biệt hằng số điện môi giữa chất lưu

và không khí Điều kiện cần thiết để áp dụng phương pháp này là hằng số điệnmôi của chất lưu phải lớn hơn hằng số điện môi của không khí, thường là gấpđôi Hằng số điện môi của không khí là khoảng 1.0,dầu có hằng số điện môi từ1.8 đến 5; nước có hằng số điện môi ở giữa khoảng 50 đến 80 Khi mức chất lưuthay đổi thì điện dung cũng thay đổi tương ứng

C=

Trong đó là hằng số điện môi của chất lỏng

d: là khoảng cách giữa các điện cực

hình 1.6 Cảm biến đo mức

1.3 vi mạch 8255A

hình 1.7 Sơ đồ khối vi mạch 8255AVới tổ hợp các tín hiệu địa chỉ (A0, A1), chon vi mạch (CS), và các lệnhđọc ghi (RD, WR) của VXL, ta có các lệnh ghi đọc khác nhau cho các cửa (A,

B, C ) và thanh ghi điều khiển như bảng 3.2, tạo ra sự di chuyển số liệu giữađường dây số liệu, các cửa và thanh ghi điều khiển Như vậy, vi mạch 8255 cóđặc điểm là không có lệnh đọc thanh ghi trạng thái mà dùng lệnh đọc cửa C khi

vi mạch ở chế độ 1 và 2, còn ở chế độ 0, không đọc trạng thái

Bảng 3 Các chế độ của vi mạch 8255ACác từ điều khiển

Từ điều khiển thiết lập chế độ:

Hình 1.8.Điều khiển vi mạch 8255A

Từ điều khiển lập xoá bit:

Hình 1.9 Điều khiển xóa bit vi mạch 8255AChọn chế độ của 8255

Trong khi các cổng A, B và C được dùng để nhập và xuất dữ liệu thì hanhghi điều khiển phải được lập trình để chọn chế độ làm việc của các cổng này

Các cổng của 8255 có thể được lập trình theo một chế độ bất kỳ dưới đây

- Chế độ 0 (mode0): đây là chế độ vào/ ra cơ sở Ở chế độ này các cổng

A, B, PCH hay PLH có thể được lập trình như đầu vào hoặc đầu ra

- Chế độ 1 (mode1): Trong chế độ này các cổng A và B có thể được dùngnhư các cổng đầu vào hoặc đầu ra với các khả năng bắt tay tín hiệu bắt tayđược cấp bởi các bit của cổng C

- Chế độ 2 (mode2): Trong chế độ này cổng A có thể được dùng nhưcổng vào/ ra hai chiều với khả năng bắt tay và các tín hiệu bắt tay được cấp bởicác bit cổng C cổng B có thể được dùng như ở chế độ vào/ ra đơn giản hoặc ởchế độ có bắt tay mode1

1.4 IC chốt 74LS373

Chức năng :Chốt dữ liệu để mở rộng các đường dữ liệu hoặc các đườngđiều khiển

Cấu tạo:

Bộ ADC là một thiết bị CMOS tích hợp với một bộ chuyển đổi từ tương tự sang

số 8bit ,bộ chọn kênh và một bộ logic điều khiển tương thích.Bộ chuyển đổi AD8bit này dùng phương pháp chuyển đổi xấp xỉ tiếp

Ta có sơ đồ chân ADC 0809

Hình 1.11 Sơ đồ chân và cấu tạo ADC 0809INo tới IN7 : 8 ngõ vào tương tự

A,B,C : Giải mã chọn một trong 8 ngõ vào

Z-1 tới Z-8 : Ngõ ra song song 8 bit

ALE : Cho phép chốt địa chỉ

START : Xung bắt đầu chuyển đổi

CLK :Xung đồng bộ

REF (+): Điện thế tham chiếu (+)

REF (-): Điện thế tham chiếu (-)

VCC :Nguồn cung cấp

+Các đặc điểm của ADC 0809:

-Độ phân giải 8bit

-Nhiệt độ hoạt động -40oC tới 85oC

-Dễ dàng giao tiếp với vixuly hoặc dùng riêng

-Không cần điều chỉnh zero hoặc đầy thang

+Chọn kênh tương tự cho ADC 0809

-Chọn một kênh tương tự bằng cách tọa địa chỉ A,B,C theo bảng trên

-Kích hoạt chân ALE Nó cần xung thấp lên cao để chốt địa chỉ

-Kích hoạt chân SC bằng xung cao xuống thấp để bắt đầu chuyển đổi

-Hiển thị OEC để báo kết thúc chuyển đổi

-Kích hoạt OE cho phép đọc dữ liệu ra của ADC

Chương 2.Chương trình điều khiển giám sát 2.1 lưu đồ thuật toán

+Lưu đồ thuật toán

Kênh tương tự

Kênh sốBắt đầu

Gửi địa chỉ chọn kênh

Để phân loại sản phẩm có rất nhiều chỉ tiêu để phân loại như khối lượng,kích thước, chức năng của các sản phẩm, màu sắc… Giả sử ta phân loại sảnphẩm theo khối lượng trong đó sử dụng các cảm biến số và cảm biến tương tự,các cảm biến tương tự đưa ra các tín hiệu điện áp phù hợp sẽ được chuyển đổi

về tín hiệu số và nối với Port B của vi mạch 8255, các tín hiệu cảm biến số sẽqua Port A của vi mạch 8255qua IC 74LS373 Ngoài ra ta lấy các đường dữ liệu

từ ic đệm 74HC245 để nối vào 4 pin của ic chốt 74LS373 nhằm mục đích điềukhiển sự hoạt động của ic 8255 Vi mạch ghép nối 8255 có 3 port chính làA,B,C mỗi port có 8 pin.8 pin của port A được nối với 8 đường tín hiệu nhận về

từ ADC0809 ,5 pin của port C được nối với 5 chân điều khiển hoạt động củaADC0809 và 4 pin của port B được nối trực tiếp với 4 cảm biến số Trong mạch

sử dụng hai loại cảm biến chính để cập nhật trạng thái của hệ thống đó là cảmbiến tương tự và cảm biến kiểu số.Cảm biến tương tự được đưa qua một bộ biếnđổi tương tự số ADC

Chân D0-D3 của cổng LPT làm chân phát tín hiệu điều khiển và địa chỉ đểđiều khiển việc đọc ghi số liệu cho 8255

2.3.Giao diện và code điều khiển:

Hình 2.3 Giao diện điều khiểnCode:

Add modul

Public Declare Function Inportb Lib "dlportio.dll" Alias "Dlport Read Port Uchar" (ByVal Port As Long) As Byte

Public Declare Sub Outportb Lib "dlportio.dll" Alias "Dlport Write Port Uchar" (ByVal Port As Long, ByVal Value As Byte)

Phần thực hiện:

Private Sub batdau_Click(Index As Integer)

Dim cambien As Byte

Dim cambien1 As Byte

Dim cambien2 As Byte

Dim cambien3 As Byte

Dim cambien4 As Byte

Dim cambien5 As Byte

Dim cambien6 As Byte

Dim cambien7 As Byte

Dim cambien8 As Byte

Dim cambien9 As Byte

Dim cambien10 As Byte

Dim cambien11 As Byte

Dim cambien12 As Byte

Outport b(&H37A, 2)

Outport b(&H378, &H7)

Outport b(&H378, &H146)

Outport b(&H378, &H5) 'chon con tro vao cong c

Outport b(&H37C, 0) ' chot dia chi

Outport b(&H378, &H3) ' chon cam bien 1

Outport b(&H378, &H5) 'xác nhan cam bien 1

Outport b(&H378, &H7)

Call Delay(0.1)

Outport b(&H378, &H4) ' cho phép doc du lieu tu adc ADC

Outport b(&H37C, 2)

Outport b(&H37C, 0) 'Chot du lieu

Outport b(&H37C, 1)

sensor1 = inportb(&H3F8)

''''''''''sensor2

Outport b(&H378, &H23) ' chon cam bien 2

Outport b(&H378, &H5) 'xác nhan cam bien 2

Outport b(&H378, &H7)

Outport b(&H37C, 1) 'dieu khien 6402 duong nhan tin hieu vao

sensor2 = inportb(&H378) 'Nhan tin hieu vao

''''''''sensor3

Outport b(&H378, &H13) ' chon cam bien 3

Outport b(&H378, &H5) 'xác nhan cam bien 3

Outport b(&H378, &H7)

Call Delay(0.1)

Outport b(&H378, &H4)

Outport b(&H37C, 2) '

Outport b(&H378, 8) ' Chi con tro toi cong A

Outport b(&H37C, 0) 'Chot du lieu

Outport b(&H37C, 1)

sensor3 = inportb(&H378) 'Nhan tin hieu vao

'''''''sensor4

Outport b(&H378, &H33) ' chon cam bien 4

Outport b(&H378, &H5) 'xác nhan cam bien 4

Outport b(&H378, &H7)

Call Delay(0.1)

Outport b(&H378, &H4)

Outport b(&H378, &HB) ' chon cam bien 5

Outport b(&H378, &H5) 'xác nhan cam bien 5

Outport b(&H378, &H7)

Outport b(&H378, &H2B) ' chon cam bien 6

Outport b(&H378, &H5) 'xác nhan cam bien 6

Outport b(&H378, &H7)

Call Delay(0.1)

Outport b(&H378, &H4)

Outport b(&H337C, 2)

Outport b(&H378, 8) ' Chi con tro toi cong A

Outport b(&H37C, 0) 'Chot du lieu

Outport b(&H37C, 1)

sensor6 = inportb(&H378) 'Nhan tin hieu vao

'''''''sensor7

Outport b(&H378, &H1B) ' chon cam bien 7

Outport b(&H378, &H5) 'xác nhan cam bien 7

Outport b(&H378, &H13) ' chon cam bien 8

Outport b(&HF37, &H5) 'xác nhan cam bien 8

Outport b(&H378, &H7)

Call Delay(0.1)

Outport b(&H378, &H4)

Outport b(&H37C, 2) '

Outport b(&H378, 8) ' Chi con tro toi cong A

Outport b(&H37C, 0) 'Chot du lieu

Outport b(&H37C, 1)

sensor8 = inportb(&H378)

'''''''cam bien so

Outport b(&H37C, 2)

Outport b(&H378, A) ' Chi con tro toi cong B

Outport b(&H37C, 0) 'Chot du lieu

Outport b(&H37C, 1) 'dieu khien 6402 duong nhan tin hieu vao

sensor = inportb(&H378) 'Nhan tin hieu vao

Private Sub Text11_Change()

- Tìm hiểu chuẩn giao tiếp TTL và cổng song song(cổng máy in)

- Tìm hiểu các loại IC cần thiết cho một module ghép nối với PC qua giao diện LPT

- xây dựng được modul 12 kênh ghép nối máy tính ứng dụng chuẩn này

- Tìm hiểu các loại cảm biến thông dụng trên thì trường

- Xây dựng được giao diện và chương trình giám sát và điều khiển trên phần mềm VISUAL STUDIO 2010

- Khả năng ứng dụng của module có thể áp dụng trong việc phân loại các sản phẩm theo : kích thước, khối lượng màu sắc, …

Tuy nhiên bài làm còn một số hạn chế sau: