Và đúng như vậy, việc lập trình cho phần cứng và chip điều khiển là điều không thể phủ nhận được, và tầm quan trọng của nó là rất lớn.Và việc ghép nối với máy tính là điều bắt buộc,vì n
Trang 1KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
BÀI TẬP NHÓM
Thái nguyên 2-2011
Trang 24 Nguyễn Tiến Thương
5 Nguyễn Văn Tường
Trang 3Mục lục:
Tiêu đề Trang
Lời mở đầu ……… 4
Giới thiệu chung về LPT ……… 4
Phân tích thiết kế ……… 14
1 Sơ đồ khối ……… 14
2 Các linh kiện sử dụng trong mạch ……… 14
3 Mạch nguyên lý 16
4 Lưu đồ 17
5 Lập trình cài đặt 19
6 Kết quả 24
Kết luận và hướng phát triển 24
Tài liệu tham khảo 25
Trang 4LỜI MỞ ĐẦU:
Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ trên thế giới ở nhiều lĩnh vực khác nhau đang diễn ra Đặc biệt sự phát triển như vũ bảo của khoa học máy tính là một công cụ hỗ trợ đắc lực
và quan trọng trong các ngành Công nghệ thông tin và tự động hoá Nó giúp con người lưu trữ, xử lý thông tin, tính toán, điều khiển Hơn thế nữa nó có thể nối kết với nhau tạo thành một mạng máy tính toàn cầu
để chia sẻ thông tin giữa các vùng trên thế giới.
Và đúng như vậy, việc lập trình cho phần cứng và chip điều khiển
là điều không thể phủ nhận được, và tầm quan trọng của nó là rất
lớn.Và việc ghép nối với máy tính là điều bắt buộc,vì người ta dùng ghép nối để mở rộng cấu hình và khả năng ứng dụng của máy tính vào thực tế.VD:Có thể xây dựng các hệ đo lường hoàn toàn tự động có thể thực hiện việc giao tiếp từ 2 máy tính từ Châu lục này sang Châu lục khác.
Việc ghép nối máy tính với các thiết bị ngoại vi có nhiều cách lựa chọn:
-Ghép nối máy in hay ghép nối cổng song song.
-Ghép nối qua cổng RS 232 hay là cổng nối tiếp.
-Ghép nối qua khe mở rộng trên bo mạch chủ.
-Ghép nối qua cổng USB.
Mỗi khả năng trên đều có ưu và nhược điểm, vì vậy tùy thuộc vào khả mục đích mà ta dùng cách nào Tuy nhiên ở đây chúng ta sẽ
nghiên cứu bày về cách ghép nối song song Ứng dụng việc lập trình C trên dos để thực hiện giao tiếp.Vì C là ngôn ngữ lập trình mạnh,gần gũi với phần cứng và khả năng ứng dụng cao.
Giới thiệu chung về cổng LPT:
Trang 5A Mục đích sử dụng:
Trong quá trình lao động sản xuất, máy tính đã được sử dụng với rất nhiều những mục đích khác nhau (soạn thảo văn bản, tính toán, thiết kết, giả lập hoạt động của một số vấn đề thực tế, đo đạc, điều khiển các thiết bị…) Máy tính có ứng dụng nhiều như vậy do nó có thể ghép nối với các thiết bị ngoại vi (máy in, modem, một số mạch điều khiển…) Cácthiết bị ngoại có thể kết nối với máy tính thông qua cổng nối tiếp (Serial port), cổng song song (Paralell port), cổng RS-232, cổng COM, cổng USB.ta sẽ nghiên cứu quá trình xuất nhập qua cổng song song (cổng LPT)
B Cấu trúc cổng song song:
Cổng song song có 2 loại:
- Ổ cắm 36 chân
- Ổ cắm 25 chân
Ngày nay, loại ổ cắm 36 chân không còn được sử dụng, hầu hết các máy tính PC đều trang bị cổng song song 25 chân nên ta chỉ cần quan tâm đến loại 25 chân
Đây là hình ảnh về cổng LPT
Trang 6Cổng LPT 25 chân là loại cổng song song gồm có 4 đường điều khiển, 5 đường trạng thái và 8 đường dữ liệu Các chân trong cổng như sau:
Hình trên giới thiệu loại ổ cắm 25 chân và cách bố trí các chân
Trang 7Tín hiệu ở các chân trên ổ cắm 25 và 36 chân để trong trường hợp cần thiết có thể so sánh
Chức năng của các đường dẫn tín hiệu:
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 tục nhận
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 đầy hoặc 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)
Trang 8Auto 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 dòng mới 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 đang trong 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
Với số lượng đường dẫn nhiều, một số phép thử trở nên đặc biệt đơn giản Điểm đáng chú ý là khi tiến hành ghép nối cổng song song cầnhết sức thận trọng Do các đường dẫn tương thích TTL không được bảo
vệ chống quá tải, nên khi tiến hành ghép nối ta cần chứ ý tới những quy tắc an toàn sau đây:
- Thiết bị chỉ được phép đấu nối với cổng song song khi máy tính
ở trạng thái ngắt điện
- Các lối vào chỉ được phép tiếp nhận điện áp giữa 0V và 5V
- Các lối ra không được phép ngắn mạch hoặc đấu nối với các lối
ra khác và các lối ra không được phép nối với các nguồn tín hiệu điện ápkhông biết rõ thông số
Qua cách mô tả chức năng của từng tín hiệu riêng lẽ ta có thể nhận thấy các đương dẫn dữ liệu có thể chia thành 3 nhóm:
- Các đường dẫn tín hiệu, xuất ra từ máy tính PC và điều khiển máytính, được gọi là các đường dẫn điều khiển
- Các đường dẫn tín hiệu, đưa các thông tin thông báo ngược lại từ máy in về máy tính, được gọi là các đường dẫn trạng thái
- Đường dẫn dữ liệu, truyền các bit riêng lẽ của các ký tự cần in
Từ cách mô tả các tín hiệu và mức tín hiệu ta có thể nhận thấy là: các tín hiệu Acknowledge, Auto Linefeed, Error, Reset và Select Input kích hoạt ở mức thấp Thông qua chức năng của các chân này ta cũng hình dung được điều khiển cổng máy in
Đáng chú ý là 8 đường dẫn song song đều được dùng để chuyển
dữ liệu từ máy tính sang máy in Trong những trường hợp này, khi
chuyển sang các ứng dụng để thực hiện nhiệm vụ đo lường ta phải chuyển dữ liệu từ mạch ngọa vi vào máy tính để thu thập và xử lý
Vì vậy ta phải tận dụng một trong năm đường dẫn theo hướng ngược lại, nghĩa là từ bên ngoài về máy tính để truyền số liệu đo lường Dưới đây đề cập chi tiết hơn đến các đặc tính một hướng và hai hướng của các đường dẫn này
Để có thể ghép nối các thiết bị ngoại vi, các mạch điện ứng dụng trong đo lường và điều khiển với cổng song song ta phải tìm hiểu cách
Trang 9trao đổi với các thanh ghi thông qua cách sắp xếp và địa chỉ các thanh ghi cũng như phần mềm.
Các đường dẫn của cổng song song được nối với ba thanh ghi 8bit khácnhau:
- Thanh ghi dữ liệu
- Thanh ghi trạng thái
- Thanh ghi điều khiển
* Địa chỉ các thanh ghi.
Cổng LPT có ba thanh ghi có thể truyền dữ liệu và điều khiển máy
in Địa chỉ cơ sở của các thanh ghi cho tất cả cổng LPT (line printer) từ LPT1 đến LPT4 được lưu trữ trong vùng dữ liệu của BIOS
- Thanh ghi dữ liệu được định vị ở offset 00h
- Thanh ghi trạng thái ở 01h
- Thanh ghi điều khiển ở 02h
Thông thường, địa chỉ cơ sở của LPT1 là 378h Do đó, địa chỉ củacác thanh nghi lần lượt như sau:
Thanh ghi dữ liệu 378hThanh ghi trạng thái 379hThanh ghi điều khiển 37Ah
Địa chỉ của cổng LPT2 là 278h, do đó địa chỉ của thanh ghi như sau:
Thanh ghi dữ liệu 278hThanh ghi trạng thái 279hThanh ghi điều khiển 27Ah
V i các địa chỉ LPT3, LPT4 đều tương tự Tuy nhiên trong một số a ch LPT3, LPT4 ỉ LPT3, LPT4 đều tương tự Tuy nhiên trong một số đều tương tự Tuy nhiên trong một số ương tự Tuy nhiên trong một số u t ng t Tuy nhiên trong m t s ự Tuy nhiên trong một số ột số ố
trư ng h p, địa chỉ LPT3, LPT4 đều tương tự Tuy nhiên trong một số a ch c a c ng LPT có th khác do quá trình kh i ỉ LPT3, LPT4 đều tương tự Tuy nhiên trong một số ủa cổng LPT có thể khác do quá trình khởi động của ổng LPT có thể khác do quá trình khởi động của ể khác do quá trình khởi động của ởi động của đột số ng c a ủa cổng LPT có thể khác do quá trình khởi động của BIOS BIOS s l u tr các ẽ lưu trữ các địa chỉ này như sau: ư ữ các địa chỉ này như sau: địa chỉ LPT3, LPT4 đều tương tự Tuy nhiên trong một số a ch n y nh sau:ỉ LPT3, LPT4 đều tương tự Tuy nhiên trong một số ày như sau: ư
Địa chỉ Chức năng
Trang 100000h:0408h Địa chỉ cơ sở của
LPT10000h:040Ah Địa chỉ cơ sở của
LPT20000h:040Ch Địa chỉ cơ sở của
LPT3
Định dạng các thanh ghi như sau:
Thanh ghi d li u (hai chi u):ữ các địa chỉ này như sau: ệu (hai chiều): ều tương tự Tuy nhiên trong một số
IRQ Enable: yêu cầu ngắt cứng; 1 = cho phép; 0 = không cho phép
Chú ý rằng chân BUSY được nối với cổng đảo trước khi đưa vào thanh
ghi trạng thái, các bit SELECTIN , AUTOFEED và STROBE được đưa qua
cổng đảo trước khi đưa ra các chân của cổng máy in
Thông thường tốc độ xử lý dữ liệu của các thiết bị ngoại vi như
máy in chậm hơn PC nhiều nên các đườngACK, BUSY và STR được
sử dụng cho kỹ thuật bắt tay Khởi đầu, PC đặt dữ liệu lên bus sau đó
kích hoạt đường STR xuống mức thấp để thông tin cho máy in biết rằng
dữ liệu đã ổn định trên bus Khi máy in xử lý xong dữ liệu, nó sẽ trả lại
tín hiệu ACK xuống mức thấp để ghi nhận PC đợi cho đến khi đường
BUSY từ máy in xuống thấp (máy in không bận) thì sẽ đưa tiếp dữ liệu
lên bus
* thiết lập địa chỉ trong bios
Có thể thiết lập được địa chỉ trong bios thông qua hai cách :
Cách 1 : thiết lập thủ công trong mainboad
Khi bật máy tính, BIOS kiểm tra kế tiếp nhau các địa chỉ được ghi
trong bảng và khẳng định xem trên máy có trang bị một vài cổng song
song Các cổng song song được BIOS tìm thấy sẽ được sắp xếp theo
các tên mà DOS đã chỉ định là: LPT1, LPT2…
Cách 2 : thiết lập bằng ngôn ngữ lập trình
Trang 11Ví dụ: đọc địa chỉ của printer port qua BIOS
#include
#include
void main(void)
{
unsigned int far *ptraddr; /* Pointer to location of Port Addresses */
unsigned int address; /* Address of Port */
Ngôn ngữ lập trình C là một ngôn ngữ mệnh lệnh được phát triển
từ đầu thập niên 1970 bởi Ken Thompson và Dennis Ritchie.Từ đó,ngôn ngữ này đã lan rộng ra nhiều hệ điều hành khác và trở thành một những ngôn ngữ phổ dụng nhất C là ngôn ngữ rất có hiệu quả và được ưa chuộng nhất để viết các phần mềm hệ thống,mặc dù nó cũng được dungcho việc viết cac ứng dụng Ngoài ra, C cũng thường được dung làm phương tiện giảng dạy trong khoa học máy tính mặc dù ngôn ngữ này không được thiết kế dành cho người nhập môn
- C là một ngôn ngữ lập trình tương đối nhỏ gọn vận hành gần giống phần cứng và nó giống ngôn ngữ Assembler hơn hầu hết các ngôn ngữ bậc cao.C đôi khi được đánh giá như là “có khả năng di
động”,cho thấy sự khác nhau quan trọng giữa nó và ngôn ngữ bậc thấp như la Assembler, đó là việc mã C có thể được dich và thi hành trong hầu hết các máy tính, hơn hẳn các ngôn ngữ hiện tại trong khi đó
Trang 12Assembler chỉ có thể chạy trong một số máy tính đặc biệt Vì vậy C đượcxem là ngôn ngữ bậc trung.
- C đã được tạo ra với một mục tiêu là làm cho nó thuận tiện để viết các chương trình lớn với số lỗi ít hơn trong mẫu hình lập trình thủ tục mà lại không đặt gánh nặng lên vai người viết ra trình dịch C, là những người bề bộn với các đặc tả phức tạp của ngôn ngữ
- C có thêm những chức năng sau:
+ Một ngôn ngữ cốt lõi đơn giản, với các chức năng quan trọng: xử
lý hàm hay việc xử lý tập tin sẽ được cung cấp bởi các bộ thư viện các thủ tục
+ Tập trung trên mẫu hình lập trình thủ tục, với các phương tiện lậptrình theo kiểu cấu trúc
+ Một hệ thống kiểu đơn giản nhằm loại bỏ nhiều phép toán không
có ý nghĩa thực dụng
+ Dùng ngôn ngữ tiền xử lý, tức là các câu lệnh tiền xử lý C, cho các nhiệm vụ như là định nghĩa các macro và hàm chứa nhiều tập tin mãnguồn (bằng cách dùng câu lệnh tiền xử lý dạng #include chẳng hạn)
+ Mức thấp của ngôn ngữ cho phép dùng tới bộ nhớ máy tính qua việc xử dụng kiểu dữ liệu pointer
+ Số lượng từ khóa rất nhỏ gọn
+ Các tham số đưa vào các hàm bằng giá trị, không bằng địa chỉ + Hàm các con trỏ cho phép hình thành một nền tảng ban đầu cho
tính đóng và tính đa hình
+ Hổ trợ các bản ghi hay các kiểu dữ liệu kết hợp do người dùng
từ khóa định nghĩa struct cho phép các dữ liệu liên hệ nhau có thể được tập hợp lại và được điều chỉnh như là toàn bộ
- Một số chức năng khác mà C không có (hay còn thiếu) nhưng có thể tìm thấy ở các ngôn ngữ khác bao gồm:
Trang 13+ Quá tải và Quá tải toán tử,
+ Các hỗ trợ cho đa luồng, đa nhiệm và mạng
- Mặc dù C còn thiếu nhiều chức năng hữu ích nhưng lý do quan trọng để C được chấp nhận vì nó cho phép các trình dịch mới được tạo
ra một cách nhanh chóng trên các nền tảng mới và vì nó cho phép ngườilập trình dễ kiểm soát được những gì mà chưong trình (do họ viết) thực thi Đây là điểm thường làm cho mã C chạy hiệu quả hơn các ngôn ngữ khác Thường thì chỉ có ngôn ngữ ASM chỉnh bằng tay chạy nhanh hơn (ngôn ngữ C), bởi vì ASM kiểm soát đưọc toàn bộ máy Mặc dù vậy, với
sự phát triển các trình dịch C, và với sự phức tạp của các CPU hiện đại,
C đã dần thu nhỏ khoảng cách khác biệt về vận tốc này
Một lý do nữa cho việc C được xử dụng rộng rãi và hiệu quả là do các trình dịch, các thư viện và các phần mềm thông dịch của các ngôn ngữ bậc cao khác lại thường được tạo nên từ C
* Xuất nhập bằng ngôn ngữ C.
Ngôn ngữ lập trình C hỗ trợ một số hàm làm nhiệm vụ xuất, nhập
dữ liệu với các thiết bị ngoại vi
Turbo C cung cấp hàm xuất dữ liệu qua cổng LPT là:
Outport(0x378,dữ liệu)
Và hàm nhập dữ liệu là:
Inport(0x378,dữ liệu)
Các hàm import và outport nằm trong thư viện <dos.h>
- int inport (int portid)
- unsigned char inportb (int portid)
- void outport (int portid, int value)
- void outportb (int portid, unsigned char value)
Như vậy, để xuất nhập dữ liệu qua cổng LPT1 thì ta cần định địa chỉ của portid là 378h ứng với thanh ghi dữ liệu, 379h ứng với thanh ghi trạng thái (chỉ dọc), 37Ah ứng với thanh ghi điều khiển
Các giá trị nhập vào được chuyển thành các giá trị nhị phân và được truyền ra các chân ứng với bít nhị phân tương ứng
Sau đây là ví dụ : Hẹn giờ bật tắt bóng đèn 220V – 40W
Trang 15từ máy tính qua cổng USB).
b) Relay 5V DC
Hình dạng Kí hiệu Sơ đồ chân thực tế
Trang 16Với 1 và 2 là hai chân điều khiển, chân 1 nối với cực C của C1815,chân 2 nối lên nguồn 5V DC Chân 3 và 4 thường trực nối nhau qua khóa K Chân 3 và 5 được nối vào mạch bóng đèn 220V 40W
Điện thế điều khiển Relay vào chân 1 và 2 là 5V DC Relay đóng ngắt tối đa dòng 25A - 250V AC (28V DC) qua chân 3 và 5
c) Trở 470Ω
Tác dụng: phân cực cho transistor C1815 và hạn chế dòng điện đi vào LPT
Giải thích hoạt động của mạch:
Như sơ đồ nguyên lý trên ta thấy: Khi dữ liệu được đưa ra chân D0 – D7(Lập trình xuất dữ liệu ra tất cả các chân cùng một lúc), dòng điện từ
Trang 17LPT sẽ kích thích vào cực B của Transistor C1815 khiến transistor thông
CE, khi đó điện sẽ đi qua cuộn cảm trong Relay (hai chân 1 và 2), tạo từ trường khiến khóa K chuyển trạng thái tử chân 4 nhảy về chân 5, mạch ngoài 220V sẽ đóng, đèn sáng Khi không có dữ liệu xuất ra LPT,
transistor sẽ ngăn dòng đi từ C xuống E dẫn đến không có điện đi qua cuộn cảm, từ trường không được sinh ra dẫn đến khóa K nhảy lại vị trí 4 ban đầu, mạch ngoài 220V mở, không có điện qua bóng đèn
4 Lưu đồ
Trang 19printf("\n\t1.Duong Vu Kien\t\t4.Nguyen Van Hien");
printf("\n\t2.Vu Thuy Hang\t\t5.Phung Thi Bich Lien");
printf("\n\t3.nong Le Thuy\t\t6.Pham Thanh Thong");
printf("\n\t -");
printf("\n\t\tBan hay lua chon phuong thuc hen gio:\n");
printf("\n\t1.Hen gio theo dong ho he thong");
printf("\n\t2.Hen gio theo thoi gian dinh san");
printf("\n\t -");
printf("\n");
scanf("%d",&n);
if(n==1)
