luận văn thiết kế và thi công mạch điều khiển thiết bị bằng máy tính

Chương IChuẩn tính hiệu truyền trong công nghiệpđường dữ liệu, đường điều khiển và những thông số kỹ thuật sử dụng cho việc thiết k ế cổng giao tiếp.. Công dụng của chuẩn RS232 là dùng đ

Mục đích yêu cầu của đề t à i

Đặc tính kỹ thuật

Đặc tính kỹ thuật là những thông số kỹ thuật, những đường kết nối vật lý được qui định bởi EIA cho chuẩn RS232 như: mức tính hiệu đường truyền, tốc độ truyền, khoảng cách giao tiếp, số chân, chức năng của từng chân mà dựa trên những thông số này cho phép ta thiết k ế cổng giao tiếp cho thiết bị.

ELA qui định mức điện áp cho tín hiệu truyền qua cổng RS232 như sau:

> Mức logic 1 tương ứng với mức điện áp từ -12 đến -3V dc -

> Mức logic 0 tương ứng với mức điện áp từ +3 đến +12VDC.

Hình 2-1.1: Các mức điện áp và dạng của tín hiệu đường truyền chuẩn RS232

^ Đường truyền ở trạng thái rỗi thì điện áp tương đương với mức

HIGH. r Tốc độ truyền chỉ giới hạn ở mức 20Kbps

❖ Khoảng cách giao tiếp giữa hai thiết bị chỉ giới hạn ở khỏang cách là

❖ Mức điện thế của tín hiệu đường truyền là quá cao so với mức điện áp

IC số hiện nay. ôớằ Mạch giao tiếp đường truyền của chuẩn giao tiếp RS232 là khụng cõn bằng nên dễ gây nhiễu cho tín hiệu đường truyền.

Từ những hạn chế của RS232, năm 1977-1978 EIA đã cho ra đời 3 chuẩn mới để khắc phục những hạn chế của RS232 là RS422, RS423 , RS449 Trong đó chan RS422 cũng thường được áp dụng cho việc giao tiếp các thiết bị trong công nghiệp nhưng không phổ biến bằng RS232.

Chuẩn RS422 , RS423 là tương tự nhau về mặt chức năng và vật lý, nó chỉ khác nhau ở mặt giao tiếp về mặt giao tiếp đường truyền Chuẩn RS422 dùng mạch giao tiep đường truyền cân bằng hoàn toàn Chuẩn RS423 là mạch không cân bằng nhưng chuan RS423 có cải tiến so với chuẩn RS232 là:

❖ Chuẩn RS423 sử dụng hai đường đất thu và phát khác nhau là RC (Receivec Common) và TC ( Transitted Common)

❖ Mức điện thế của tín hiệu đường truyền là ± 6 V Mức điện áp này rất thích hợp với mức điện thế của IC số Còn chuẩn RS422 do mạch giao tiếp đường truyền là cân

Chuẩn tính hiệu truyền trong công nghiệp

Chương I Chuẩn tính hiệu truyền trong công nghiệp

❖ Mạch giao tiếp đường truyền của RS422 là cân bằng hoàn toàn Mạch ssử dụng bộ kích phát cân bằng riêng và bộ thu vi sai cho mỗi mạch Do đó mạch có hai đường dây riêng biệt cho mỗi đường dử liệu và cho một số đường tín hiệu.

❖ Do mạch giao tiếp đường truyền là cân bằng nên có hai riêng biệt cho mổi tín hiệu đường truyền và trở kháng trên hai đường dây dẩn so vđi mass là bằng nhau nên khả năng chống nhiễu trên đường truyền là cao hơn so với RS232 Toc độ dử liệu trên đường truyền của chuẩn RS422 cao hơn so với RS232 Toc độ dư hệu tren đương truyen cho phep đến lOOKbps, nhưng tốc độ dử liệu trên đường truyền phụ thuộc vào khoảng cách đường truyền Nếu khoảng cách giao tiếp giữa hai thiết bị trao đổi thông tin lớn hơn 10m( TM, LL, RL : những đường tín hiệu này cho phép kiểm ưa modem.

> s s , SB : những đường tín hiệu cho phép chế độ dự phòng của modem.

> TS : Đường tín hiệu cho biết thiết bị đầu cuối đang làm việc hay không.

> SF, SR : Cho phép lựa chọn các băng tần của modem.

> RS, s c : đường mass chung của hai tín hiệu thu và phát.

> NS : là đường để dành riêng cho tín hiệu mới nào đó.

❖ Các đầu cáp của RS422 thường không được sử dụng hết, tuỳ theo chức năng của việc giao tiếp mà ta sử dụng các đường này.

II.3 CÔNG DỤNG CỦA RS422

Chuẩn RS422 mặc dù có nhiều cải tiến hơn so với chuẩn RS232 nhưng trên thực tế nó rất ít sự dụng vì việc kết nối cho các đầu cáp của nó rất phức tạp và ton nhiêu dây dan cho kết nối đường truyền Hầu hết các máy tính sử dụng chuan RS232 loại 9 chân va 25 chân cho cổng giao tiếp với thiết bị ngoài, thường không sử dụng chuẩn RS422 Nó chỉ thường được sử dụng cho việc giao tiếp hai thiết bị đặt cách xa nhau mà không qua mạng đường truyền như PLC.

IIL2 ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA RS485

RS485 là công nghệ thường dùng để kết nối thành mạng làm việc trong công nghiệp do tính chất dam bảo chống nhiễu tốt ở tốc độ và tần số cao trên một khoảng cách tương đối xa Đường truyền có cấu trúc là dạng Bus, có thể là dạng dưỡng hoặc dạng hình cây (free) Đường truyền của nó có thể nhiều đoạn Bus truyền nối lại với nhau Trên mỗi đoạn Bus truyền nó cho phép đến 32 trạm làm việc kết nối được ket noi vào Việc ket noi vào con đường truyền của nó được thực hiện thông qua bộ đấu noi đường truyên (Bus Terminal Conector) Nếu ưên đường truyền của nó ta dùng các bộ lặp repeater hay bộ khếch đại tín hiệu đường truyền để khôi phục lại tín hiệu bị suy hao trên đường thì nó cho phép đến 126 trạm làm việc kết nối vào mỗi đoạn Bus truyền của nó Chuẩn RS485 cho phép giao tiếp các thiết bị ỡ khoãng cách rất xa, khoãng cách này có thể lên đến 1200m. Độ dài lớn nhất của mỗi đoạn Bus truyền lại phụ thuộc vào toc độ của dữ liệu truyền trên Bus Sau đây là bảng mô tả sự phụ thuộc của tốc độ truyền và độ dài của mỗi doạn Bus (segment).

Chương l Chuẩn tính hiệu truyền trong công nghiệp

Baud rate(KbiƯs) 9.6 19.2 93.75 187.5 500 1500 1200 Độ dài segment(m) 1200 1200 1200 1000 400 200 100

IH.2.1 Đặc Tính Điện Học v ề các đặc tính điện học, RS485 và RS42 giống nhau về cơ bản RS485 cũng sữ dụng điện áp chênh lệch đối xứng giữa hai dây dẫn A và B Ngưỡng giới hạn quy định cho

VcMđỐi vơi RS485 được nới rộng ra khoảng ~ 1V°C đến _12v°c , cũng như trỡ kháng đầu vào cho phép lớn gấp ba lần so với RS -422 Các thông so quan trọng được tóm tat trong

Thông số Điều Kiện Tối Thiểu Tối đa

Ưu khuyết điểm của chuẩn RS232

♦♦♦ Đơn công ( one way simplex) :được dùng khi dữ liệu được truyền theo một hướng, ví dụ trong một hệ thống thu nhập số liệu định kỳ.

♦♦♦ Bán song công( either way hay full- duplex): được dùng khi hat thiet bi ket nối với nhau muốn thay đổi thông tin một cách luân phiên, ví dụ một thiết bị chỉ gửi dữ liệu đáp lại khi đáp ứng một yêu cấu từ thiết bị kia Rõ ràng hai thiết bị phải có thể chuyển đổi qua lại giữa truyền và nhận sau mỗi lần truyền.

♦♦♦ Song công hoàn toàn ( both way hay full — duplex): được dùng khi so lieu trao đổi giữa hai thiết bị theo cả hai hướng một cách đồng thời.

IL1 TRUYỀN BẤT ĐồN G.BỘ ( ASYNCHRONOUS TRANSMISSION)

Cách thức truyền trong đó các ký tự dữ liệu mã hóa thông tin được truyên đi tại các thời điểm khác nhau mà khoảng thời gian nối tiếp giữa hai ký tự không cần thiết phải là một giá trị cố định. ở chế độ truyền này hiểu theo bản chất truyền tín hiệu số thì máy phát và máy thu độc lập nhau trong việc sử dụng đồng hồ - đồng hồ chính là bộ phát xung clock cho việc dịch bit dữ liệu( shift) - và như vậy ¿ ô n g cần kênh truyền tín hiệu đồng hồ giữa hai đầu phát và thu Tất nhiên, để có thể nhận được dữ liệu, máy thu buộc phải đồng bộ theo từng ký tự một.

Phương pháp truyền này thường được dùng khi truyền dạng dữ liệu phát sinh theo những khoảng thời gian ngẫu nhiên Do vậy, với dạng thông tin này buộc máy thu phải đồng bộ trở lại tại thời điểm dầu của mỗi ký tự mới đến Để thực hiện điều này trước khi truyền mỗi ký tự điều được đóng gói giữa một Start bit và một hay nhiều Stop bit.

Mặt dù được dùng chủ yếu để truyền ký tự giữa một bàn phím và một máy tính,

Chương II Các phương pháp kết nối sô'liệu v ề góc độ truyền tín hiệu sô" thì máy phát và máy thu sử dụng một động hồ chung, nhờ đó mà máy thu có thể đồng bộ được vđi máy phát trong hoạt động dịch bit để thu dữ liệu Như vậy, cần phải có kênh thứ hai cho tín hiệu đồng hồ chung.

Truyền bất đồng bộ thường được sử dụng trong các trường hợp mà tốc độ phát sinh các dữ liệu không xác định được hoặc trong các trường hợp truyền các khối dữ liệu tốc độ thấp Tuy nhiên, khi muôn truyền các khôi dữ liệu lớn hơn có tốc độ cao hơn, phải dùng đến truyền đồng bộ.

Với truyền đồng bộ các khôi dữ liệu được truyền như một luồng bit liên tục không có trì hoãn giữa mỗi phần tử 8 bit Để cho phép thiết bị thu đạt được các mức đồng bộ khác nhau, cần có đặc trưng sau:

❖ Luồng bit truyền được mã hóa một cách thích hợp để máy thu có thể duy trí trong cơ câu đồng bộ bit.

❖ Tất cả các frame được dẫn đầu bởi một hay nhiều byte điều khiển nhằm đảm bảo máy thu có thể dịch luồng bit đến các ranh giới byte hay ký tự một cách chính xác và tin cậy.

❖ Nội dung của mỗi frame được đóng gói giữa một cặp ký tự điều kiện để đồng bộ frame.

Là phương thức truyền trong đó có các bit của một hay nhiều ký tự có thể được truyền đồng thời, và do đó tương ứng vđi một lần dịch bit là một hay nhiều ký tự được truyền Mỗi bit của ký tự cần một kênh truyền Ký tự được tạo ra trước sẽ được truyền trước.

Chương II Các phương pháp kết nối s ố liệu

Là phương thức truyền trong đó các bit dữ liệu từ một nguồn được truyên tuân tự nối tiếp nhau qua một kênh thông tin, ký tự được tạo ra từ trước trong khối dữ liệu thống nhất muốn truyền sẽ được truyền trước. ỊT Ịo 0 1 | Ĩ Ị o Ị T Ịo 0

Hình 2 - II.2: Hình thức truyền nối tiếp

Giao thức truyền là tập hợp cac quy định liên quan đên các yêu tô kỹ thuạt truyen

■ sô" liệu cụ thể hóa các công tác cần thiết và quy trình thực hiện việc truyên nhận sô liệu từ đầu đến cuối.

Tùy thuộc vào việc lựa chọn các giải pháp kỹ thuật và thiêt kê quy trinh lam viẹc mà sẽ có giao thức khác nhau Moi giao thức sẽ được sử dụng trong trường hợp tương ứng với thiết k ế của nó.

V H O Ạ T Đ Ộ N G K E T N ố i Điểm nối điểm ( point_to_point) là dạng kêt nôi trao đôi thông tin trong đo mọt đau cuối sô" liệu chỉ làm vịêc với một đầu cuối khác tại một thời điểm. Đa điểm ( Multipoint) là dạng kết nối trao đổi thông tin trong đó một đầu cuối số liệu có thể thóng tin với nhiều đầu cuối khác một cách đồng thời.

Chương III Phương p h á p x ữ lý dữ liệu trước k hi truyền

CHƯƠNG m PHƯƠNG P H Á P x ử L Ý D Ữ L IỆ U TRƯ ỚC K H I T R U Y E N

Khi dữ liệu đả được chuẩn bị sẩn sàng ta bắt đầu một quá trình truyền dữ liệu các vấn đề có thể nảy sinh khi dữ liệu di chuyển trên đường truyền, vì vậy trước khi đưa dữ liệu lên đường truyền ta cần phải xử lí dữ liệu để đảm bảo được ở đầu thu thu được dữ liệu đó là đáng tin cậy Hơn nửa, nếu phát hiện lỗi sẽ có một cơ cấu thích hợp để thu được bản chính xác thông tin này.

Có hai cách tiếp cận vân đề này :

❖ Kiểm soát lỗi hướng tới ( forward error control), trong đó mỗi kí tự hay frame dữ liệu được truyền sẽ chứa một vài thông tin bổ sung nhằm giúp máy thu không chỉ phát hiện lỗi mà còn xác định lỗi nằm ở đâu trong luồng bit truyền Sau đó chỉ cần đảo ngược các bit lỗi để có được thông tin chính xác.

❖ Kiểm soát lỗi quay lui (feedback error control) trong đó mỗi kí tự hay frame dữ liệu được truýền chỉ chứa lượng thông tin đủ cho máy thu phát hiện lỗi, không thể xác định vị trí lỗi trong luồng bit dữ liệu thu đươc.Tuy nhiên sẽ có một lược đồ truyền lại đe máy phát truyền bản copy của thông tin bi sai này.

Có ba lược đồ thông dụng nhất là lược đồ chấn lẻ (parity), lược đồ kiểm tra tổng (Block Sum Check) và kiểm tra CRC ( Cyclic Redundancy Check ) Nhưng hai lược đồ kiểm tra chẵn lẻ và kiểm tra tổng chỉ thích hợp cho các ứng dụng trong đó các lỗi đơn bit xuất hiện ngẫu nhiên.Tuy nhiên khi các khối lỗi xuất hiện chúng ta phải dùng một phương pháp chắc chắn hơn Một khối lỗi bắt đầu và kết thúc bằng một bit lỗi, mặc dù các bit trong khoảng giữa có thể không lỗi Do đó một khối lỗi được định nghĩa là số bit giữa hai bit lỗi liên tiếp nhau bao gồm cả hai bit này Hơn nữa, khi xác định chiều dài của một khối lỗi, bit lỗi cuối cùng trong một khối lỗi và bit lỗi đầu tiên trong khối sau đó phải được tách biệt bởi B hay nhiều hơn các bit không lỗi, trong đó B là chiều dài của khối lỗi.Phương pháp parity hay dẫn xuất BSC không thể cung cấp một lược đồ phát hiện lỗi đáng tin cậy để kháng các lỗi khối.Trong các trường hợp này, chọn lựa phổ biến nhất là dựa trên các mã đa thức.Các mã đa thức được dùng với các lược đồ truyền frame Một tập ký số kiểm

Chương H I Phương ph á p x ữ lý dữ liệu trước khi truyền

> Tất cả các khối lỗi < n bit.

I : CÁC PHƯƠNG PHÁP KET N ố i s ố LIỆ U

Các chế độ thông tin

♦♦♦ Đơn công ( one way simplex) :được dùng khi dữ liệu được truyền theo một hướng, ví dụ trong một hệ thống thu nhập số liệu định kỳ.

♦♦♦ Bán song công( either way hay full- duplex): được dùng khi hat thiet bi ket nối với nhau muốn thay đổi thông tin một cách luân phiên, ví dụ một thiết bị chỉ gửi dữ liệu đáp lại khi đáp ứng một yêu cấu từ thiết bị kia Rõ ràng hai thiết bị phải có thể chuyển đổi qua lại giữa truyền và nhận sau mỗi lần truyền.

♦♦♦ Song công hoàn toàn ( both way hay full — duplex): được dùng khi so lieu trao đổi giữa hai thiết bị theo cả hai hướng một cách đồng thời.

Giới thiệu về vi điều khiển A T89C51

N gày nay, v iệc ứng dụng công nghệ thông tin vào công v iệ c giám sát và điều khiển các thiết bị ngày càng được chú trọng, nhất là trong các hệ thống lớn và các thiết bị gia đình Những lợi ích mà các mô hình này mang lại cho chúng ta là:

❖ T iết kiệm chi phí lắp đặt

❖ T iết kiệm được sức lao động.

❖ Linh động trong quá trình sản xuất.

❖ T iện lợi trong sinh hoạt gia đình.

❖ Cải thiện m ôi trường làm việc.

Khi ta liên kết các thiết bị với nhau tạo thành một hệ thống mạng tập trung và đồng bộ, cùng trao đổi các thông tin dữ liệu với nhau Giúp cho ta quản lý các thiết bị từ xa một cách tập trung và dễ dàng, tạo một m ôi trường làm v iệc thuận tiện, dơn giản, góp phần tăng hiệu quả công v iệc và nâng cao năng suât lao động.

Chính vì những lợi ích to lớn của ứng dụng công nghệ thông tin và giám sát điều khiển thiết bị từ xa, nên đề tài của em là “Tim hiểu và xây dựng m ột hệ thống mạng điều khiển các thiết bị trong công nghiệp “ theo kiểu tập trung.

Giới thiệu chung về đ ề tài

♦♦♦ M ột điều rất quan trọng, khi thiết kê một hệ thông ta phải tuân thủ các chuẩn (Protocol) mà do các tổ chức th ế giới đề ra N ếu ta tuân thủ được các vân đề này thì hệ thông của chúng ta mới có tiếng nói chung với các hệ thông khác được.

Từ những nhận định và phân tích h ê n trong đề tài của em xây dựng vđi các mục tiêu sau:

❖ X ây dựng m ột mạch trao đổi dữ liệu dùng chuẩn RS485 giữa một thiết bị là Slave (bao g ồ m l KIT) với m ột Master (M áy tính) theo phương pháp hỏi vòng, kiểm tra lổi CRC và dùng lược đồ truyền lại Idle RQ.

❖ X ây dựng giao diện hiển thị và điều khiển thiết bị trên máy tính dùng ngôn ngữ Visual Basic.

♦♦♦ Thiết k ế và thi công một Kit bao gồm các khôi sau:

> Khối xữ lí trung tâm.

> M ạch cảm biến và chuyển đổi nhiệt độ.

> M ạch điều khiển thiết bị.

> M ạch hiển thị dùng LCD.

> M ạch giao tiếp mạng RS485.

❖ Thiết k ế và thi công m ạch giao tiếp với máy tính.

Giới thiệu chung về đ ề tài

IV C Á C CÔ NG CU THƯC H IÊ N Đ Ề t à i

Chương I Chuẩn tính hiệu truyền trong công nghiệp

LÝ THUYẾT TỔNG QUAN CỦA ĐE t à i

Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện nay, thì trong các công ty, nhà máy, xí nghiệp, văn phòng, gia đình các thiết bị như máy tính, máy in và những thiet bị ngoại VI khác luôn có khuynh hướng liên kết lại với nhau tạo thành một mạng làm việc, một môi trường truyền thông duy nhất nhằm trao đổi thông tin với nhau, giám sát điều khiển hoạt động của nhau một cách tự động hóa Nhưng các thiết bị ghép nối vào mạng thì được chế tạo từ các nhà sản xuất khác nhau Do đó để có thể kết nối các thiet bị này phải có sự thống nhất rõ ràng về mặt giao tiếp. Để các thiết bị chế tạo từ các nhà sản xuất cóa sự thống nhất chung chung về mặt giao tiếp, một số tổ chức lớn trên thế giới như EIA, ISO, đã đưa ra một số chuẩn giao tiếp như RS232, RS422, RS485, nhằm giúp cho các thiết bị này có thể liên kết với nhau thành một mạng làm việc tuân thủ theo các giao thức chung.

Tiêu chuẩn giao tiếp là những tư liệu qui định chi tiết các chi tiet giao diện, qui định các chi tiết ghép nối về cơ khí, số chân, mức tín hiệu, tốc độ truyền, khoảng cách giao tiếp, cũng như các phương pháp điều khiển đường truyền, cơ che kiem tra loi, sữa lỗi, phương pháp mã hóa cũng như việc giải mã,

T v ớ? L ! i? w rẰ , r tV lẤ n rằA Ỉ O l 1 t l ÍT Tỡ Vỡ 11* t h i p t k p n l l ớ ỉ T l n i ớ n p t r o n ?

Chương I Chuẩn tính hiệu truyền trong công nghiệp đường dữ liệu, đường điều khiển và những thông số kỹ thuật sử dụng cho việc thiết k ế cổng giao tiếp.

Công dụng của chuẩn RS232 là dùng để giao tiếp giữa các máy tính, hay giữa các thiết bị ngoại vi cho việc truyền dữ liệu, giám sát và điều khiển hoạt động của hệ thông.

Phương thức truyền dữ liệu qua cổng RS232 theo phương thức nối tiếp nghĩa là dữ liệu được dịch đi từng bit trên đường truyền.

1.2 ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA CHUAN RS232. Đặc tính kỹ thuật là những thông số kỹ thuật, những đường kết nối vật lý được qui định bởi EIA cho chuẩn RS232 như: mức tính hiệu đường truyền, tốc độ truyền, khoảng cách giao tiếp, số chân, chức năng của từng chân mà dựa trên những thông số này cho phép ta thiết k ế cổng giao tiếp cho thiết bị.

ELA qui định mức điện áp cho tín hiệu truyền qua cổng RS232 như sau:

> Mức logic 1 tương ứng với mức điện áp từ -12 đến -3V dc -

> Mức logic 0 tương ứng với mức điện áp từ +3 đến +12VDC.

Hình 2-1.1: Các mức điện áp và dạng của tín hiệu đường truyền chuẩn RS232

^ Đường truyền ở trạng thái rỗi thì điện áp tương đương với mức

HIGH. r Tốc độ truyền chỉ giới hạn ở mức 20Kbps

❖ Khoảng cách giao tiếp giữa hai thiết bị chỉ giới hạn ở khỏang cách là

❖ Mức điện thế của tín hiệu đường truyền là quá cao so với mức điện áp

IC số hiện nay. ôớằ Mạch giao tiếp đường truyền của chuẩn giao tiếp RS232 là khụng cõn bằng nên dễ gây nhiễu cho tín hiệu đường truyền.

Từ những hạn chế của RS232, năm 1977-1978 EIA đã cho ra đời 3 chuẩn mới để khắc phục những hạn chế của RS232 là RS422, RS423 , RS449 Trong đó chan RS422 cũng thường được áp dụng cho việc giao tiếp các thiết bị trong công nghiệp nhưng không phổ biến bằng RS232.

Chuẩn RS422 , RS423 là tương tự nhau về mặt chức năng và vật lý, nó chỉ khác nhau ở mặt giao tiếp về mặt giao tiếp đường truyền Chuẩn RS422 dùng mạch giao tiep đường truyền cân bằng hoàn toàn Chuẩn RS423 là mạch không cân bằng nhưng chuan RS423 có cải tiến so với chuẩn RS232 là:

❖ Chuẩn RS423 sử dụng hai đường đất thu và phát khác nhau là RC (Receivec Common) và TC ( Transitted Common)

Giới thiệu về bộ biến đổi ADC0809

Máy tính, các thiết bị vi mạch điện tử làm việc với các giá trị nhị phân, tuy nhiên trong thực tế, các đại lượng vật lý đều ở dạng tương tự Ví dụ như: Nhiệt độ, áp suất, độ ẩm là những đại lượng mà ta thường gặp hàng ngày Do đó để can thiệp đến các đại lượng tương tự đó chẳng hạn như lấy giá trị của nó để hiện thị lên, hoặc với giá trị của nó làm cho ta một điều kiện gì đó như là điều kiện trong các hệ thống báo cháy chẳn hạn Do đó ta cần phải chuyển đổi các giá trị đó sang dạng tín hiệu số để phù hợp với hệ thống mà ta thiết kế Có rất nhiều bộ chuyển đổi đáp ứng được nhu cầu và mục đích này Trong phạm vi đồ án này em dùng là ADC0809 với các tính năng như sau:

Bộ ADC 0809 là một thiết bị CMOS tích hợp với một bộ chuyển đổi từ tương tự sang số 8 bit, bộ chọn 8 kênh và một bô logic điều khiển tương thích Bộ chuyển đổi AD 8 bit này dùng phương pháp chuyển đổi xấp xỉ tiếp Bộ chọn kênh có thể truy xuất bất kềnh nào trong các ngõ vào tương tự một cánh độc lập.

Thiết bị này loại trừ khả năng cần thiết điều chỉnh điểm 0 bên ngoài và khả năng điều chỉnh tỉ số làm tròn ADC 0809 dễ dàng giao tiếp với các bộ vi xử lý.

Chương V Giới thiệu về các IC được sử dụng

II.2 Sơ Đ ồ CHÂN VÀ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT Ệặ^mm 1 28 -ÍM3

Hình 2 - V.2: Sơ đồ chân của ADC0809

> INo đến IN7 : 8 ngõ vào tương tự.

> A, B, c : Giải mã chọn một trong 8 ngõ vào.

> z 1 đến z 8 : Ngõ ra song song 8 bit.

> ALE : Cho phép chốt địa chỉ.

> START : Xung bắt đầu chuyển đổi.

> REF (+) : Điện thế tham chiếu (+).

> REF (-) : Điện thế tham chiếu (-).

Chương V Giới thiệu về các I C được sử dụng

ADC 0809 có 8 ngõ vào tương tự, 8 ngõ ra 8 bit có thể chọn 1 trong 8 ngõ vào tương tự để chuyển đổi sang số 8 bit.

Các ngõ vào được chọn bằng cách giải mã Chọn 1 trong 8 ngõ vào tương tự được thực hiện nhờ 3 chân ADDa , ADDb , ADDC như bảng trạng thái sau:

Sau khi kích xung Start bằng một xung dương thì bộ chuyển đổi bắt đầu hoạt động ở cạnh xuống của xung start, ngõ ra EOC sẽ xuống mức thấp sau' khoảng 8 xung clock (tính từ cạnh xuống của xung start) Lúc này bit cơ trọng số lớn nhất (MSB) được đặt lên mức 1, tất cả các bit còn lại ở mức 0, đồng thời tạo ra điện thế có giá trị Vreí72, điện thế này được so sánh với điện thế vào in.

> Nếu Vin > Vref/2 thì bit MSB vẫn ở mức 1.

> Nếu Vin < Vref/2 thì bit MSB vẫn ở mức 0.

Tương tự như vậy bit k ế tiếp MSB được đặt lên 1 và tạo ra điện thế có giá trị Vref/4 và cũng so sánh với điện áp ngõ vào Vin Quá trình cứ tiếp tục như vậy cho đến khi xác định được bit cuối cùng Khi đó chân EOC lên mức 1 báo cho biết đã kết thúc chuyển đổi.

Trong suốt quá trình chuyển đổi chân OE được đặt ở mức 1, muốn đọc dữ liệu ra chân OE xuống mức 0.

Trong suốt quá trình chuyển đổi nếu có 1 xung start tác động thì ADC sẽ ngưng chuyển đổi.

Mã ra N cho một ngõ vào tùy ý là một số nguyên.

Chương V Giới thiệu về cấc IC được sử dụng

Ap vào lớn nhất của ADC 0809 là 5V.

❖ Biểu đồ thời gian của ADC0809.

Hình 2 - V.3: Giản đồ thời gian của ADC0809

❖ Các bước lập trình cho ADC0809.

Các bước chuyển dữ liệu từ đầu vào của ADC0809 vào bộ vi điều khiển như sau:

> Chọn một kênh tương tự bằng cách dùng các chân địa chỉ A, B và c

> Kích hoạt chân cho phép chốt địa chỉ ALE bằng cách đưa một xung thấp lên cao để chốt địa chỉ.

> Giám sát chân EOC để biết quá trình chuyển đổi đả kết thúc hay

Chương V Giới thiệu về các IC ăược sử dụng sáng thành các tín hiệu điện để ta có thể đem các tín hiệu điện Phụ thuộc vào bộ cảm biến mà đầu ra có thể là tín hiệu dạng điện áp hay dòng điện, trong đồ án này mục tiêu của em là lấy giá trị nhiệt độ của môi trường cho nên em dùng bộ cảm biến LM35, với các tính năng như sau:

LM35 là một linh kiện cảm biến nhiệt có độ chính xác cao có điện áp đầu ra tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius Họ cảm biến này không yêu cầu căn chỉnh bên ngoài vì vốn nó đả được căn chỉnh bên trong.

Một số tính chất cơ bản của LM35:

❖ Định thang trực tiếp theo độ Celsius (°C).

❖ Điện áp lối ra tỉ lệ thuận với nhiệt độ: lOmV / l°c

❖ Độ chính xác trong vùng nhiệt độ phòng khoảng 0,25°c

❖ Điện áp nguồn nuôi từ 4 => 30V.

Opto 4N35 là bộ ghép quang được cấu tạo bởi photodiode và phototransistor Bộ ghép quang dùng để cách điện giữa những mạch điện có sự khác biệt khá lớn về điện thế Ngoài ra còn được dùng để tránh các vòng đất gây nhiễu trong mạch điện.

Thông thường bộ ghép quang gồm 1 diode loại GaAs phát ra tia hồng ngoại và một phototransistor với vật liệu silic Với dòng điện thuận diode phát ra bức xạ hồng ngoại vđi bước sóng khoảng 900 nm Năng lượng bức xạ này được chiếu lên bề mặt của phototransistor hay chiếu gián tiếp qua một môi trường dẫn quang. Đầu tiên tín hiệu phần phát (Led hồng ngoại) trong bộ ghép quang biến thành tín hiệu ánh sáng, sau đó tín hiệu ánh sáng được phần tiếp nhận (Phototransistor) biến lại thành tín hiệu điện.

Tính chất cách điện: bộ ghép quang thường được dùng để cách điện giữa 2 mạch điện có điện thế cách điện khá lớn Bộ ghép quang có thể làm việc với dòng điện một chiều hay tín hiệu điện có tần số khá cao. Điện trở cách điện : đó là điện trở với dòng điện một chiều giữa ngõ vào và ngõ ra của bộ ghép quang có trị số bé nhất là 1011 Q, như thế đủ yêu cầu thông thường Nhưng

IV.2 HÌNH DẠNG VÀ s ơ Đ ồ CHÂN

Hình 2 - V.4: Hình dạng và sơ đồ chân của 4N35

❖ Nguồn cung cấp Vcc = + 5 V ở chân số 5.

❖ Tín hiệu được đưa vào chân sô" 1 và 2 .

❖ Tín hiệu lấy ra ở chân 4.

♦> Hiệu điện thế cách điện là 3350 V.

♦> Được ứng dụng trong một sô" mạch cách ly và mạch điều khiển.

Màn hình tinh thể lỏng (LCD) là thiết bị hiển thị có nhiều chức năng vượt trội so mà Led 7 đoạn không có được LCD có thể hiển thị sô" hoặc chữ (điều này led 7 đoạn không làm được, phải sử dụng Led chữ) Có thể kiển thị cùng lúc 32 kí tự, nếu kết hợp thêm các chức năng khác của LCD có thể hiển thị 128 kí tự Đây là chức năng không thể có của Led Sơ đồ kết nối và cách lập trình khá đơn giản Do đó trong đề tài làm hệ thông thu thập sô" liệu và điều khiển này sẽ sử dụng màn hình tinh thể- lỏng (LCD) làm thiêt bị hiển th ị

LCD sử dụng trong đề tài là TC1602A có hình dạng như hình vẽ dưới đây :

Chương V Giới thiệu về cấc I C được sử dụng v l CHỨC NĂNG CÁC CHÂN

❖ LCD trên bao gồm 16 chân có chức năng của từng chân :

CHÂN KÝ HIỆU I/O MÔ TẢ

3 Vee - Nguồn điều khiển độ tương phản cho LCD.

4 RS I RS=0 chọn thanh ghi lệnh

RS=1 chọn thanh ghi dữ liệu.

7 DBO VO Bus dữ liệu 8 bit.

8 DB1 Bus dữ liệu 8 bit.

10 DB3 Bus dữ hệ U 8 bit.

❖ NGUỒN CUNG CẤP VÀ HOẠT ĐỘNG Độ sáng của LCD tỉ lệ với sự chênh lệch áp giữa Vdd và Vo do đó ta gắn thông qua một biến trở VR đễ có thể điều chỉnh độ sáng theo ý muốn. n Ả Mr r Á r ™ ô \ i n 6 0 HOAT nÔNr n t n ĩ r n

Chương V Giới thiệu về cấc IC được sử dụng Điện áp ra mức thấp Voi 0.4 V

V.2 QUÁ TRÌNH ĐỌC VÀ GH I DỮ LIỆU LÊN LCD

❖ GIẢN ĐỒ XUNG KHI GHI DỮ LIỆU LÊN LCD.

Hình 2 - V 12: Quá trình đọc dữ liệu từ LCD

MÃ LỆNH (HEXA) Ý NGHĨA GHI VÀO THANH GHI CỦA

1 Xóa màn hình hiển thị.

4 Dich con trỏ sang trái.

5 Dịch hiển thị sang phải.

18 Dịch toàn bộ hiển thị sang trái.

1C Dịch toàn bộ hiển thị sang phải.

80 Đưa con trỏ về đầu dòng thứ nhất.

CO Đưa con trỏ về đầu dòng thứ hai.

VI G IỚ I T H IỆ U VỀ H A I BỘ C H U Y Ê N Đ ồ i t í n h i ệ u M A X 232 VÀ

Ta thấy rằng các USART như 8251A có các mức tín hiệu không phù hợp với mức tín hiệu của RS232 Do đó để giao tiếp được giữa RS232 và 8251A thì người ta phải chuyển từ tín hiệu TTL của 8251A sang mức tín hiệu của RS232 và ngược lại.

Do tính phổ biến của chuẩn RS232 nên người ta chế tạo ra loại IC kích phát và IC thu dùng để chuyển từ mức TTL qua RS232 và ngược lại.Như MAX232 hình sau :

Họ IC từ MAX220-MAX249 được sản xuất cho truyền thông EIA/TIA-232E và V.28/V.24, cụ thể là cho những ứng dụng mà không có sấn điện áp ±12V Họ IC này đặc biệt thích hỢp cho những hệ thông dùng pin có công suất thấp, do chúng có chê độ hạ nguồn làm giảm công suất tiêu tán xuống dưới 5pW MAX225, MAX233, MAX235, MAX245-MAX247 không cần các linh kiện phụ bên ngoài, được dùng cho những nơi tiết kiệm không gian.

11 l i ] Vcc ĩ e ằ ] TIOUT ] RI IN R10UT ] TI IN ] T2IN a 1 Ẹ r m ¡1IT

❖ Hạ nguồn công suất thấp nhưng vẫn có thể nhận (MAX223/MAX242).

❖ Hỗ trỢ chuẫn EIA/TIA-232E và V.28.

❖ Nhiều bộ nhận và phát.

❖ Phát hiện đứt mạch đường truyền (MAX243).

Max232 có 4 bộ kích chuyển đổi từ mức tín hiệu RS232 qua mức TTL.Max232 sử dụng nguồn đơn +5V

Bảng trạn g thái của bộ kích phát:

EACH OftIVER m PUT OUTPUT m TOUT

H ô Higfh Iw rt, I * tone? level

Bảng trạn g thái của bộ thu:

Sơ đồ khối mức logic:

Hình 2 - V.14: Câu tạo chân của MAX485

CHÂN KÝ HIỆU CHỨC NĂNG

1 RO Ngõ ra dữ liệu nhận.

2 RẼ Chân cho phép nhận dữ liệu.

3 DE Chân cho phép truyền.

4 DI Chân dữ liệu nhận.

6 A Ngõ vào/ra vi sai.

7 B Ngõ vào/ra vi sai.

Sơ lược về cách thức hoạt động của MAX485 có thể tóm tắt như sau:

Giới thiệu về opto 4N 35

Opto 4N35 là bộ ghép quang được cấu tạo bởi photodiode và phototransistor Bộ ghép quang dùng để cách điện giữa những mạch điện có sự khác biệt khá lớn về điện thế Ngoài ra còn được dùng để tránh các vòng đất gây nhiễu trong mạch điện.

Thông thường bộ ghép quang gồm 1 diode loại GaAs phát ra tia hồng ngoại và một phototransistor với vật liệu silic Với dòng điện thuận diode phát ra bức xạ hồng ngoại vđi bước sóng khoảng 900 nm Năng lượng bức xạ này được chiếu lên bề mặt của phototransistor hay chiếu gián tiếp qua một môi trường dẫn quang. Đầu tiên tín hiệu phần phát (Led hồng ngoại) trong bộ ghép quang biến thành tín hiệu ánh sáng, sau đó tín hiệu ánh sáng được phần tiếp nhận (Phototransistor) biến lại thành tín hiệu điện.

Tính chất cách điện: bộ ghép quang thường được dùng để cách điện giữa 2 mạch điện có điện thế cách điện khá lớn Bộ ghép quang có thể làm việc với dòng điện một chiều hay tín hiệu điện có tần số khá cao. Điện trở cách điện : đó là điện trở với dòng điện một chiều giữa ngõ vào và ngõ ra của bộ ghép quang có trị số bé nhất là 1011 Q, như thế đủ yêu cầu thông thường Nhưng

IV.2 HÌNH DẠNG VÀ s ơ Đ ồ CHÂN

Hình 2 - V.4: Hình dạng và sơ đồ chân của 4N35

❖ Nguồn cung cấp Vcc = + 5 V ở chân số 5.

❖ Tín hiệu được đưa vào chân sô" 1 và 2 .

❖ Tín hiệu lấy ra ở chân 4.

♦> Hiệu điện thế cách điện là 3350 V.

♦> Được ứng dụng trong một sô" mạch cách ly và mạch điều khiển.

Giới thiệu về LCD TCL1602A

Màn hình tinh thể lỏng (LCD) là thiết bị hiển thị có nhiều chức năng vượt trội so mà Led 7 đoạn không có được LCD có thể hiển thị sô" hoặc chữ (điều này led 7 đoạn không làm được, phải sử dụng Led chữ) Có thể kiển thị cùng lúc 32 kí tự, nếu kết hợp thêm các chức năng khác của LCD có thể hiển thị 128 kí tự Đây là chức năng không thể có của Led Sơ đồ kết nối và cách lập trình khá đơn giản Do đó trong đề tài làm hệ thông thu thập sô" liệu và điều khiển này sẽ sử dụng màn hình tinh thể- lỏng (LCD) làm thiêt bị hiển th ị

LCD sử dụng trong đề tài là TC1602A có hình dạng như hình vẽ dưới đây :

Chương V Giới thiệu về cấc I C được sử dụng v l CHỨC NĂNG CÁC CHÂN

❖ LCD trên bao gồm 16 chân có chức năng của từng chân :

CHÂN KÝ HIỆU I/O MÔ TẢ

3 Vee - Nguồn điều khiển độ tương phản cho LCD.

4 RS I RS=0 chọn thanh ghi lệnh

RS=1 chọn thanh ghi dữ liệu.

7 DBO VO Bus dữ liệu 8 bit.

10 DB3 Bus dữ hệ U 8 bit.

❖ NGUỒN CUNG CẤP VÀ HOẠT ĐỘNG Độ sáng của LCD tỉ lệ với sự chênh lệch áp giữa Vdd và Vo do đó ta gắn thông qua một biến trở VR đễ có thể điều chỉnh độ sáng theo ý muốn. n Ả Mr r Á r ™ ô \ i n 6 0 HOAT nÔNr n t n ĩ r n

Chương V Giới thiệu về cấc IC được sử dụng Điện áp ra mức thấp Voi 0.4 V

V.2 QUÁ TRÌNH ĐỌC VÀ GH I DỮ LIỆU LÊN LCD

❖ GIẢN ĐỒ XUNG KHI GHI DỮ LIỆU LÊN LCD.

Hình 2 - V 12: Quá trình đọc dữ liệu từ LCD

MÃ LỆNH (HEXA) Ý NGHĨA GHI VÀO THANH GHI CỦA

1 Xóa màn hình hiển thị.

4 Dich con trỏ sang trái.

5 Dịch hiển thị sang phải.

18 Dịch toàn bộ hiển thị sang trái.

1C Dịch toàn bộ hiển thị sang phải.

80 Đưa con trỏ về đầu dòng thứ nhất.

CO Đưa con trỏ về đầu dòng thứ hai.

VI G IỚ I T H IỆ U VỀ H A I BỘ C H U Y Ê N Đ ồ i t í n h i ệ u M A X 232 VÀ

Ta thấy rằng các USART như 8251A có các mức tín hiệu không phù hợp với mức tín hiệu của RS232 Do đó để giao tiếp được giữa RS232 và 8251A thì người ta phải chuyển từ tín hiệu TTL của 8251A sang mức tín hiệu của RS232 và ngược lại.

Do tính phổ biến của chuẩn RS232 nên người ta chế tạo ra loại IC kích phát và IC thu dùng để chuyển từ mức TTL qua RS232 và ngược lại.Như MAX232 hình sau :

Họ IC từ MAX220-MAX249 được sản xuất cho truyền thông EIA/TIA-232E và V.28/V.24, cụ thể là cho những ứng dụng mà không có sấn điện áp ±12V Họ IC này đặc biệt thích hỢp cho những hệ thông dùng pin có công suất thấp, do chúng có chê độ hạ nguồn làm giảm công suất tiêu tán xuống dưới 5pW MAX225, MAX233, MAX235, MAX245-MAX247 không cần các linh kiện phụ bên ngoài, được dùng cho những nơi tiết kiệm không gian.

11 l i ] Vcc ĩ e ằ ] TIOUT ] RI IN R10UT ] TI IN ] T2IN a 1 Ẹ r m ¡1IT

❖ Hạ nguồn công suất thấp nhưng vẫn có thể nhận (MAX223/MAX242).

❖ Hỗ trỢ chuẫn EIA/TIA-232E và V.28.

❖ Nhiều bộ nhận và phát.

❖ Phát hiện đứt mạch đường truyền (MAX243).

Max232 có 4 bộ kích chuyển đổi từ mức tín hiệu RS232 qua mức TTL.Max232 sử dụng nguồn đơn +5V

Bảng trạn g thái của bộ kích phát:

EACH OftIVER m PUT OUTPUT m TOUT

H ô Higfh Iw rt, I * tone? level

Bảng trạn g thái của bộ thu:

Sơ đồ khối mức logic:

Hình 2 - V.14: Câu tạo chân của MAX485

CHÂN KÝ HIỆU CHỨC NĂNG

1 RO Ngõ ra dữ liệu nhận.

2 RẼ Chân cho phép nhận dữ liệu.

3 DE Chân cho phép truyền.

4 DI Chân dữ liệu nhận.

6 A Ngõ vào/ra vi sai.

7 B Ngõ vào/ra vi sai.

Sơ lược về cách thức hoạt động của MAX485 có thể tóm tắt như sau:

IC MAX485 là một bộ thu phát vi sai, gồm một bộ thu vi sai và một bộ phát vi sai được tích hợp trên một chip IC này có tất cả 8 chân ngoài hai chân để cấp nguồn và đất ra, còn có hai chân để điều khiển việc nhận (RE) và thu (DE) Khi muôn truyền dữ liệu thì phải đặt ngõ ra DE (Driver Output Enable) lên mức 1 để cho phép phát dữ liệu và dữ liệu được đưa ra từng bit 1 qua ngõ vào DI(Driver Input) Còn khi nhận dữ liệu thì đặt

RE (Receive Output Enable) xuống mức thấp để nhận dữ liệu từ hai ngõ thu sau khi biến đổi.

Ta có bảng sự thật của bộ thu và bộ phát như sau:

Bảng sự thật bộ phát.

Chương I Thiết k ế ph ần cứng

Sơ đồ khổì tển g quát toàn mạch.

Sí ‘í^ôỊỊiỊ^ khối giao tiếp vói m áy tính

Hình 1 -T-1 :sơ đồ khối tổng quát của đề tài

Nhiệm vụ của từng khôi

❖ Máy tính: Trong mạng là Master có nhiệm vụ điều khiển tất cả các họat đông của Slave (Kit) trong mạng.

❖ Khối eiao tiến với máv tính: Có nhiệm vụ chuyển đổi mức tín hiệu

❖ Master (máy tính) sẽ thiết lập một chu kỳ hỏi vòng để yêu cầu Kit gửi dữ liệu về cho mình hiển thị tên giao diện người sử dụng Nếu trên giao diện của người dùng, xảy ra một sự kiện nào đó thì quá trình hỏi vòng ngưng lại để thực thi xong sự kiện đó Sau khi thực thi xong, thì máy tính lại tiếp tục thiết lập chu kỳ hỏi vòng để thu thập dữ liệu.

❖ Slave(Kit) bình thường khi không có lệnh từ máy tính Kit vẫn làm các nhiệm vụ của mình như: điều khiển thu thập giá trị nhiệt độ, Đem tất cả các giá trị đó hiển thị lên màn hình của mình.

Hình 2-1.2: Sơ đồ nguyên lý mạch giao tiếp với máy tính 1.2 CHỨC NĂNG TỪNG LINH KIỆN

❖ Max2332: Có nhiệm vụ chuyển mức tín hiệu từ RS232 của cổng Com máy tính sang mức tín hiệu TTL.

❖ Max485: Có nhiệm vụ chuyển mức tín hiệu TTL từ ngõ ra của Max232 canơ c h ẩ n tớn h iờ n rtể nõnơ V h n ản ơ cỏnh c iỉằ ƠƯrớnơ trn v ề n tr iiv ề n lờ n xa và chụnơ

Chương I Thiết k ế ph ần cứng dữ liệu lên đường truyền Qua MAX232 thì tín hiệu sẽ được chuyển sang mức TTL rồi được đưa đến chân DI của MAX485 để truyền đến Kit.

❖ Hướng thu: Sau khi phát xong, máy tính sẽ điều khiển chân DTR xuống mức 0 để điều khiển cho bộ thu của MAX485 hoạt động Khi tín hiệu từ các Kit gửi về trên hai cặp dây A và B qua IC MAX485 tín hiệu đó sẽ được chuyển sang mức TTL sau đó qua MAX232 được MAX232 chuyển sang mức tín hiệu RS232 cho máy tính có thể nhận biết được dữ liệu của mình.

Sơ đồ khối tổng quát toàn th iết bị.

Hình 3 -1.3: Sơ đồ khối của Kit

II.1 KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM

PO.O/ADO P2.0/A8 P0.1/AD1 P2.1/A9 P0.2/AD2 P2.2/A10 P0.3/AD3 P2.3/A11 P0.4/AD4 P2.4/A12 P0.5/AD5 P2.5/A13 P0.6/AD6 P2.6/A14 P0.7/AD7 P2.7/A15

P1.0 P3.0/RXD P1.1 P3.1/TXD P1.2 P3.2/INT0 P1.3 P3.3/INT1 P1.4 P3.4/T0 P1.5 P3.5/T1 P1.6 P3.6/WR

Hình 4 - T.4: Sơ đồ nguyên lý mạch xử lý trung tâm II.1.2 Chức Năng

Có nhiệm vụ điều hành tất cả các bộ phận trong mạch như:

❖ Điều khiển khối giao tiếp mạng trong quá trình trao đổi thông tin với

II.2 KHỐI GIAO T IẾ P MẠNG RS485

Hình 5 -1 5 : Sơ đồ nguyên lý mạch giao tiếp mạng

II.2.2 Nguyên Lý H oạt Động

Bình thường khối giao tiếp mạng chỉ ở trạng thái nhận dữ liệu Khi nhận được lệnh từ máy tính, sau khi được khối xử lý trung tâm xử lý xong, nếu có nhu cầu gửi dữ liệu lên đường truyền thì khối xử lý trung tâm sẽ điều khiển khối giao tiếp mạng sang chế độ phát dữ liệu, bằng cách đặt chân DE lên mức cao Sau khi phát xong, thì khôi xử lý trung tâm sẽ điều khiển khôi giao tiếp mạng trở lại chế độ nhận dữ liệu như lúc ban đầu.

II.3 KHỐI CẢM BIẾN VÀ CHUYÊN Đ ổ i n h i ệ t đ ộ

Hình 6 - T.6: Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến và chuyển đổi nhiệt độ

II.3.2 Chức Năng Từng Linh Kiện

❖ LM35: Có nhiệm vụ cảm biến nhiệt độ Chuyển giá trị nhiệt độ thành tín hiệu điện đưa đến ngõ vào chân INO của ADC0809.

❖ LM336-2.5V: Cố định điện áp 2.5V tạo điện áp so sánh cho ADC Việc sử dụng LM336 có thể khắc phục được sự thăng giáng của nguồn nuôi.

❖ LM358: Điện áp so sánh được đưa tới tầng lặp lại điện áp là để phối hợp trở kháng trước khi đưa đến chân Vref+, chân này có điện trở lổì vào cỡ 2.5ẪT2.

❖ ADC0809: Có nhiệm vụ chuyển các giá trị điện áp ở lối vào INO sang

Khối tạo xung Clock cho ADC

Nếu V rep - = GND, để độ phân giải của LM35(10mV/l°C) thì ta phải thiết lập V ref +

= 2.56V, điện áp này được lấy từ LM336-2.5Y.

Với điện áp chuẩn được lấy là 2.56V thì ta có bảng giá trị ngõ ra dữ liệu tùy vào nhiệt độ của môi trường như sau:

Nhiệt độ(°C) ViN(mV) N(D7 - DO)

Một xung dương ở chân Start kích hoạt sự biến đổi Qua đó mẫu bit ở lôi vào địa chỉ A, B và c cũng đồng thời được chốt và xác định kênh cần biến đổi Trong quá trình biến đổi chân EOC đứng ở mức LOW, sau cỡ 100/is chân này chuyển sang mức HIGH báo hiệu kết thúc quá trình biến đổi Sau đó, kết quả của quá trình biến đổi sẽ xếp hàng ở các đường dẫn dữ liệu từ DO D7 khi đặt OE = 1 ta có thể đọc các đường dẫn này.

Hình 7 -1.7: Sơ đồ nguyên lý mạch hiển thị bằng LCD

II.4.2 Chức Năng Và Nguyên Lý H oạt Động

Hiển thị các giá trị nhiệt độ, giờ và ngày Chịu sự điều khiển hoàn toàn của khôi xử lý trung tâm trong quá trình hiển thị dữ liệu. Để ghi dữ liệu cần hiện thị trên LCD trước tiên ta phải cấu hình LCD bằng cách đưa chân R/W = 0 và RS = 0 để ghi lệnh cấu hình lên LCD Sau khi cấu hình xong ta đưa chân RS = 1 để ghi dữ lịệu cần hiển thị lên LCD Để quá trình ghi lệnh và ghi dữ liệu lên LCD mà không bị mất mát thông tin cần ghi, thì trước khi ghi ta phải kiểm tra xem LCD có bận không sau đó mới thực hiện quá trình đọc và ghi dữ liệu lên LCD.

Hình 8 -1 8 : Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển đèn

II.5.2 N guyên Lý H oạt Đ ộng

Mạch giao tiếp với máy tính

Hình 2-1.2: Sơ đồ nguyên lý mạch giao tiếp với máy tính 1.2 CHỨC NĂNG TỪNG LINH KIỆN

❖ Max2332: Có nhiệm vụ chuyển mức tín hiệu từ RS232 của cổng Com máy tính sang mức tín hiệu TTL.

❖ Max485: Có nhiệm vụ chuyển mức tín hiệu TTL từ ngõ ra của Max232 canơ c h ẩ n tớn h iờ n rtể nõnơ V h n ản ơ cỏnh c iỉằ ƠƯrớnơ trn v ề n tr iiv ề n lờ n xa và chụnơ

Chương I Thiết k ế ph ần cứng dữ liệu lên đường truyền Qua MAX232 thì tín hiệu sẽ được chuyển sang mức TTL rồi được đưa đến chân DI của MAX485 để truyền đến Kit.

❖ Hướng thu: Sau khi phát xong, máy tính sẽ điều khiển chân DTR xuống mức 0 để điều khiển cho bộ thu của MAX485 hoạt động Khi tín hiệu từ các Kit gửi về trên hai cặp dây A và B qua IC MAX485 tín hiệu đó sẽ được chuyển sang mức TTL sau đó qua MAX232 được MAX232 chuyển sang mức tín hiệu RS232 cho máy tính có thể nhận biết được dữ liệu của mình.

Thiết bị thu thập dữ liệu (K it)

Sơ đồ khối tổng quát toàn th iết bị.

Hình 3 -1.3: Sơ đồ khối của Kit

II.1 KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM

PO.O/ADO P2.0/A8 P0.1/AD1 P2.1/A9 P0.2/AD2 P2.2/A10 P0.3/AD3 P2.3/A11 P0.4/AD4 P2.4/A12 P0.5/AD5 P2.5/A13 P0.6/AD6 P2.6/A14 P0.7/AD7 P2.7/A15

P1.0 P3.0/RXD P1.1 P3.1/TXD P1.2 P3.2/INT0 P1.3 P3.3/INT1 P1.4 P3.4/T0 P1.5 P3.5/T1 P1.6 P3.6/WR

Hình 4 - T.4: Sơ đồ nguyên lý mạch xử lý trung tâm II.1.2 Chức Năng

Có nhiệm vụ điều hành tất cả các bộ phận trong mạch như:

❖ Điều khiển khối giao tiếp mạng trong quá trình trao đổi thông tin với

II.2 KHỐI GIAO T IẾ P MẠNG RS485

Hình 5 -1 5 : Sơ đồ nguyên lý mạch giao tiếp mạng

Bình thường khối giao tiếp mạng chỉ ở trạng thái nhận dữ liệu Khi nhận được lệnh từ máy tính, sau khi được khối xử lý trung tâm xử lý xong, nếu có nhu cầu gửi dữ liệu lên đường truyền thì khối xử lý trung tâm sẽ điều khiển khối giao tiếp mạng sang chế độ phát dữ liệu, bằng cách đặt chân DE lên mức cao Sau khi phát xong, thì khôi xử lý trung tâm sẽ điều khiển khôi giao tiếp mạng trở lại chế độ nhận dữ liệu như lúc ban đầu.

II.3 KHỐI CẢM BIẾN VÀ CHUYÊN Đ ổ i n h i ệ t đ ộ

Hình 6 - T.6: Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến và chuyển đổi nhiệt độ

II.3.2 Chức Năng Từng Linh Kiện

❖ LM35: Có nhiệm vụ cảm biến nhiệt độ Chuyển giá trị nhiệt độ thành tín hiệu điện đưa đến ngõ vào chân INO của ADC0809.

❖ LM336-2.5V: Cố định điện áp 2.5V tạo điện áp so sánh cho ADC Việc sử dụng LM336 có thể khắc phục được sự thăng giáng của nguồn nuôi.

❖ LM358: Điện áp so sánh được đưa tới tầng lặp lại điện áp là để phối hợp trở kháng trước khi đưa đến chân Vref+, chân này có điện trở lổì vào cỡ 2.5ẪT2.

❖ ADC0809: Có nhiệm vụ chuyển các giá trị điện áp ở lối vào INO sang

Khối tạo xung Clock cho ADC

Nếu V rep - = GND, để độ phân giải của LM35(10mV/l°C) thì ta phải thiết lập V ref +

= 2.56V, điện áp này được lấy từ LM336-2.5Y.

Với điện áp chuẩn được lấy là 2.56V thì ta có bảng giá trị ngõ ra dữ liệu tùy vào nhiệt độ của môi trường như sau:

Nhiệt độ(°C) ViN(mV) N(D7 - DO)

Một xung dương ở chân Start kích hoạt sự biến đổi Qua đó mẫu bit ở lôi vào địa chỉ A, B và c cũng đồng thời được chốt và xác định kênh cần biến đổi Trong quá trình biến đổi chân EOC đứng ở mức LOW, sau cỡ 100/is chân này chuyển sang mức HIGH báo hiệu kết thúc quá trình biến đổi Sau đó, kết quả của quá trình biến đổi sẽ xếp hàng ở các đường dẫn dữ liệu từ DO D7 khi đặt OE = 1 ta có thể đọc các đường dẫn này.

Hình 7 -1.7: Sơ đồ nguyên lý mạch hiển thị bằng LCD

II.4.2 Chức Năng Và Nguyên Lý H oạt Động

Hiển thị các giá trị nhiệt độ, giờ và ngày Chịu sự điều khiển hoàn toàn của khôi xử lý trung tâm trong quá trình hiển thị dữ liệu. Để ghi dữ liệu cần hiện thị trên LCD trước tiên ta phải cấu hình LCD bằng cách đưa chân R/W = 0 và RS = 0 để ghi lệnh cấu hình lên LCD Sau khi cấu hình xong ta đưa chân RS = 1 để ghi dữ lịệu cần hiển thị lên LCD Để quá trình ghi lệnh và ghi dữ liệu lên LCD mà không bị mất mát thông tin cần ghi, thì trước khi ghi ta phải kiểm tra xem LCD có bận không sau đó mới thực hiện quá trình đọc và ghi dữ liệu lên LCD.

Hình 8 -1 8 : Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển đèn

II.5.2 N guyên Lý H oạt Đ ộng

Mạch này có chức năng đóng ngắt đèn và đọc trạng thái đèn về cho khối xử lý trung tâm Khi vi điều khiển đưa chân sô" 2 của Opto 4N35 xuống mức thấp thì Diode quang trong Opto dẫn làm cho Transistor quang trong Opto dẫn, đưa cực B của transistor

Q l, Q2 xuống mức thấp làm cho Q l, Q2 dẫn Khi Q l, Q2 dẫn thì dòng điện sẽ đỗ từ nguồn 12V qua cuộn dây của relay xuống mass làm đóng các tiếp điểm bên trong relay Tùy theo yêu cầu mà ta sẽ lắp thiết bị vào cặp tiếp điểm thường hở hay thường đóng của relay Trong đồ án này thì thiết bị (đèn), được đâu vào hai cặp tiêp điểm thường hở để khi vi điều khiển vừa mđi reset thì tất cả các chân của các port đều ở mức cao, opto không

Chương ĩ ĩ THIẾT KẾ PHẦN MỀM

Hình 3 - ĨĨĨ.12: Giao diện chương trình chính trên máy tínhGiđi thiêu các control trẽ n giao diên:

Chương II Thiết k ế ph ầ n mềm

Cách sứ dung chương trình:

❖ Khởi động chương trình: Nhấn nút Bất đầu, để chương trình được bắt đầu.

❖ Dừng chương trình: Nhấn nút Dừng, để chương trình ngưng thực hiện.

❖ Thoát chương trìn h : Nhấn nút Thoát để đóng chương trình, thoát ra Windows.

❖ K ế t nối th iế t bị: Nhấn nút Kết Nối, khi muốn kết nối thêm các thiết bị vào mạng.

❖ Khung quản lý thời gian: Tùy vào các Option do người dùng lựa chọn, và sau đó nhấn vào nút điều khiển để thiết lập cấu hình thời gian cho đồng hồ của các phòng, đồng thời qua đó cũng có thể thiết lập thời gain báo thức.

❖ N út điều khiển th iế t bị: Bằng cách ClickO vào các nút đều khiển người dùng có thể điều khiển thiết bị.

1.2 GIAO DIỆN HẸN GIỜ BẬT TAT t h i ế t b ị.

Từ giao diện người dùng chính, người sử dụng có thể chỉ trên thanh menu, hoặc chọn trên thanh công cụ để mở giao diện hẹn giờ bậưtắt thiết bị.

Ngoài ra, còn có các giao diện hiển thị ngữ cảnh của nơi đặt thiết bị, giúp cho người quản lý trực quan hơn trong công tác giám sát và điều khiển thiết bị.

Thông qua giao diện, người sử dụng quản lý dễ dàng và sử dụng, điều khiển các thiết bị từ xa Giao diện người sử dụng sẽ hiển thị trạng thái từng căn phòng cụ thể về nhiệt độ , đèn ở chế độ sáng/ tắt, ngày giờ hiện tạ i

Từ dữ liệu được hiển thị trên giao diện, người sử dụng có thể điều khiển cụ thể trạng thái đèn cho từng căn phòng, thiết lập thời gian báo thức hay cập nhật ngày, giờ cho thiết bị thông qua các nút nhấn, các thanh công cụ hay menu, Giúp cho người sử dụng có thể quản lý từ xa các căn phòng có số lượng lớn các như: Xí nghiệp , các văn phòng, các phân xưởng và các khu máy m óc

Bên cạnh đó, nhằm tránh cho người dùng nhập sai các giá trị, hay tránh nhầm lẫn giữa các điều khiển trên giao diện Chương trình còn quản lý các lỗi nhập dữ liệu của người dùng, và thanh ưạng thái thể hiện chức năng các nút nhấn hay các vùng sự kiện khi con trỏ chuột lướt qua, giúp cho giao diện càng tiện lợi và gần gủi với người sử dụng. Đồng thời người quản lý còn có thể kiểm tra lại quá trình hoạt động của thiết bị mình bằng cách mở tập tiiỉ lưu trữ, tập tin này sẽ ghi lại tất cả sự thay đổi trạng thái của hệ thống giúp người quản lý chặt chẽ hơn trong quá trình quản lý cũng như kiểm ưa lỗi thiết bị.

II.1 LƯU ĐỒ GIẢ I THUẬT T ổN G QUÁT

II.2 LƯU ĐỒ G IẢ I THUẬT CHƯƠNG TRÌNH GỬI LỆNH Đ lỀ ư KHIÊN

KH I CÓ S ự K IỆN TRÊN GIAO DIỆN NGƯỜI DÙNG

Lưu đồ giải thuật của vi điều khiển

ni.l LƯU ĐỒ G IẢ I THUẬT T ổN G QUÁT

III.2 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CỦA CHƯƠNG TRÌNH NHẬN DỮ LIỆU TỪ MÁY TÍNH

III.3 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CỦA CHƯƠNG TRÌNH x ử LÝ DỮ LIỆU

III.4 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CÁC THỦ TỤC ĐIÊU KHIÊN

III.5 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CỦA CHƯƠNG TRÌNH GIAO TIEP VỚI ADC

Hình 3 - III.8: Giải thuật chương trình lấy giá trị nhiệt độ từ ADC

III.6 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CỦA CHƯƠNG

GIAO TIẾP VỚI LCD có

IV CHƯƠNG TRÌNH N G U ồ N T R Ê N V I Đ IÊ U K H IÊ N

* J/ y ^ vl v i# o ằ 1 ằ ằ 1 ằ ô U ^ ^ ^ vl ^ k i> ô 1 ằ ^ ô 1 Jj vỉ ô ỉô vỉ vl li ^ vỉ vỉ v ớa V t V V t V V t V t v lv vt .1 li J vl ằ IJ V IV vỊ v tv vỉ vỉ vl V t * v ỉ# v ^ * vt V t V v ỉ# v < ■ !■ v l# - ^ - ằ 1 v i# vi v l# v l# vt v l# “ * * 1 -1 vi vi .1.

• -T - T * •T * ^ # 1 * ^ # Ị* # Ị* ^ ^ ^ ằp ^ ^ #^ ớp ỉp #p # Ịằ ^ ỉ|ô < p ^ # ỊS # y v # 1 ô ĨỊÍ ^ ^ ^ ^ ^ # f* 7ỊÍ ôp ^ # fô yỊm *Ịm # 1 % # Ị^ # Ị^ # Ị^ ^ # J V ^ jp ^ # 1 % ^ # 1 % # |v # |s

; Ho ten sinh vien : Lê Ngọc Nguyên

• He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He

;

• He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He ô He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He

• He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He He

=DINH NGHIA CAC t h a n h g h i c h u a CAC g ia t r i TRUYEN-:

-DINH NGHIA CAC t h a n h g h i c h u a g ia t r i NHAN -

-GIO, PHUT, GIAY, NGAY, THANG, NAM MA ASSCII-

-CAC THANH GHI CHUA DU LEEU NHAN LUC x u LI-

COMM AND_RECB UFF EQU 78

—CAC DUONG DIEU KHIEN CUA ADC -

; - CAC THANH GHI s u DUNG KHI THUC THI CHUÔNG TRINH

; -CAU HINH BAN DAU CHO LCD -

•— - DOAN CHUÔNG TRINH DOC TRANG THAI DEN-

• -GOI THU TUC BAT DAU ADC -

• - GOI THU TUC DOC GIA TRI TU ADC -

• DO AN CHUÔNG TRINH HIEN NHIET DO -

• DO AN CHUÔNG TRINH KIEM TRA PHIM NHAN-

MOD_DS 1307,TEST_FLAG CHONGDOI,BEGIN

; -CHUYÊN DOI GIA TRI NGAY VA HIEN THI -

; DO AN CHUÔNG TRINH x u LY KHI c o NGAT TRUYEN THONG

CJNE R7,#9,EXư_REC MOV A,ADDD_REC ;DE PHAT TRIEN CJNE A,#'T",ERASE ;DEPHAT TRIEN MOV A,COMMAND_REC

CJNE A,#07H,CON_LAMP MOV D ATA.TRANS 1 ,D ATA_TEM MOV DATA_TRANS2,DATA_LAMP LCALL TRANSMIT

O N E A,#8,EXIT_REC LCALL CONTROL_LAMP

THU TUC TRUYEN DU LIEÚ.

CLR INC INC CJNE CLR MOV MOV CLR DOI1:

TI R6 RI R6,#10,TRANS_CON BIT_TRANS

9 THU TUC KHOI DONG ADC

DOI lOOuS DE ADC BIEN DOI XONG

; THU TUC CAU HINH BAN DAU CHO LCD

; THU TUC HIEN THI GIA TRI NHIET DO LEN LCD

THU TUC HIEN THI GIO VA NGAY LEN LCD

SETB EN_LCD ;DAT E=1 CHO XƯNG CAO.

; THU TUC GHI GIA TRI LEN LCD

LCALL CLR LCALL MOV SETB CLR SETB CLR RET

R S L C D RW_LCD EN_LCD EN_LCD

; THU TUC HIEN THI CAC GIA TRI DUOC

CON TRO DU LIEU DPTR TRO DEN

THU TUC TCTF.M TRA TRANG THAI CAC DEN

P2.2 N O IV O ID E N l P2 3 NOI VOI DEN 2

HAM KIEM TRA c o BAN CUA LCD

RET HAM XU LI DU LIEU DIEU KHIEN DEN TU MAY TINH.

STX_RECBUFF,A COUNTER,UNCRC LASTCRC

HÀM DELAY_DE DAYDELAY DE:

RET HAM DELAY DUNG DE GIU CHAM TRONG QUA TRINH CONFIG LCD

NOPNOPNOPNOPNOPRETEND

Các kết quả đã thực hiên đươc

Trong quá trình thực hiện đề tài thông qua các tài liệu nghiên cứu và được sự chỉ bảo tận tình của thầy hướng dẫn đề tài cùng với các thầy cô trong trường đồng thời là sự giúp đỡ của các bạn bè Em đã có được những thu hoạch cụ thể như sau:

❖ Xây dựng được mô hình giao tiếp giữa máy tính với thiết bị.

♦> Thiết k ế và thi công mạch giao tiếp với máy tính, chuyển đổi từ chuẩn RS232 sang RS485.

❖ Thiết k ế và thi công mạch giao tiếp với mạng RS485 dùng IC AT89C51.

♦♦♦ Thiết kế và thi công mạch cảm biến nhiệt độ dùng LM35 và IC chuyển đổi tương tự sang số ADC0809.

❖ Thiết kế k ế và thi công mạch điều khiển thiết bị.

♦♦♦ Xây dựng được chương ữình giao tiếp điều khiển các thiết bị từ xa bằng ngôn ngữ Visual Basic, giúp người sử dụng dễ dàng quản lý và điều khiển các thiết bị từ xa như: điều khiển đèn, kiểm tra nhiệt độ.

Do thời gian có hạn, đồng thời mới làm quen với ngôn ngữ Visual Basic nên đề tài

Chương trình nguồn trên KIT

❖ Thủ tục bắt bay giữa máy tính và thiết bị còn sơ xài.

Hướng phát triển của đề t à i

❖ Thủ tục bắt bay giữa máy tính và thiết bị còn sơ xài.

Thông qua đề tài này em đã có một số kinh nghiệm khi bắt tay vào xây dựng một hệ thong với tư cách là một người thiết kế, qua đó tạo cho em một nền tảng kiến thức cơ bản về quá trình truyền và xữ lý dữ liệu trong một mạng công nghiệp.

Bên cạnh đó em đã có thêm nhiều bài học quý giá trong quá trình thi công mạch.

Việc dùng các ngôn ngữ Visual Basic thiết k ế giao diện hiển thị và điều khiển đã giúp em hiểu thêm về cách viết chương trình ứng dụng trên Destop.

Từ những hạn chế nêu trên, em đề ra những hướng phát triển trong tương lai như sau:

❖ Sử dụng khung Token để cấp quyền phát dữ liệu tạo nên việc linh động trong việc truyền số liệu.

❖ Chuyển từ phương pháp truyền bất đồng bộ sang truyền đồng bộ dùng USB để nâng cao tốc độ truyền.

❖ Thiết bị có thể nâng cấp thêm phần cảnh báo khi nhiệt độ cao, có cơ chế bảo vệ khi cháy.

❖ Quản lí các thiêt bị khi tham gia vào mạng một cách linh động hơn, bằng cách dùng phương pháp cấp phát địa chỉ động cho các thiết bị khi tham gia vào hệ thống mạng.