đọc dữ liệu adc 8 bít qua cổng máy in với adc0809 ( đồ án trường đh kỹ thuật công nghiệp thái nguyên

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 3 CHƯƠNG 1. PHÂN TÍCH HỆ THỐNG 4 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ 4 1.2. GIỚI THIỆU CÁC BỘ BIẾN ĐỔI TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ - SỐ ADC 4 1.2.1 Bộ chuyển đổi dạng sóng bậc thang 4 1.2.2 Bộ chuyển đổi liên tiếp - xấp xỉ 5 1.2.3 Tích phân sườn dốc 6 1.2.4 Flash ADC 7 1.3 BỘ CHUYỂN ĐỔI A-D XẤP XỈ TIỆM CẬN 8 1.4 YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG 9 1.5 CÁC RÀNG BUỘC CỦA HỆ THỐNG 10 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 11 2.1. SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG THỂ CỦA HỆ THỐNG 11 2.2. CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG 11 2.2.1 Cổng máy in LPT 11 2.2.2 Khối chuyển đổi A-D 15 2.2.3 Khối taọ xung clock 17 2.2.4 Khối cảm biến 18 2.2.5 Khối nguồn 18 CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG HỆ THỐNG 19 3.1. XÂY DỰNG PHẦN CỨNG 19 3.1.1 Sơ đồ nguyên lý của mạch 19 3.1.1 Sơ đồ mạch in 20 3.2. XÂY DỰNG PHẦN MỀM 21 3.2.1 Lưu đồ thuật toán điều khiển 21 3.2.2 Chương trình điều khiển 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 Đồ án môn học Kỹ thuật Ghép Nối Máy tính DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Sơ đồ tổng quát của một lớp ADC 5 Hinh 2 Sơ đồ khối ADC liên tiếp xấp xỉ 6 Hình 5 Bảng thật của ADC nhanh 3 bit hình 4 8 Hình 6 Sơ đồ mạch và giải thuật 9 Hinh 7 Sơ đồ khối tổng thể hệ thống 11 Hình 8 Cổng LPT trên Máy tính 12 Hình 9 Vị trí các chân cổng LPT (Female) 13 Hình 10 Bảng sơ đồ chân cổng LPT 14 Hình 11 ADC0809 15 Hình 12 Sơ đồ khối ADC0809 16 Hình 13 Giản đồ thời gian 17 Hình 14 Khối tạo xung 18 Hình 15 Khối nguồn 18 Hình 16 Sơ đồ nguyên lý của mạch 19 Hình 17 Sơ đồ mạch in 20 Hình 18 Sơ đồ thuật toán chương trình 21 Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Anh 2 Đồ án môn học Kỹ thuật Ghép Nối Máy tính LỜI NÓI ĐẦU Trong khoa học kỹ thuật, Máy tính đã có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống, phát triển trong nhiều lĩnh vực như công nghiêp,thương mại, quân sự, nông nghiệp,y học… Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp- Thái Nguyên là một trường có bề dày lịch sử về nghiên cứu và giảng dạy, môn học “Kỹ thuật Ghép Nối Máy Tính ” là môn học chuyên ngành của ngành Kĩ thuật Máy tính. Trong khuôn khổ “Đồ Án Kỹ thuật Ghép Nối Máy Tính”chúng em đã áp dụng kiến thức môn học này vào đề tài “Đọc dữ liệu ADC 8 bít qua cổng máy in với ADC0809 ”. Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Anh 3 Đồ án môn học Kỹ thuật Ghép Nối Máy tính CHƯƠNG 1. PHÂN TÍCH HỆ THỐNG 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngày càng nhanh góp phần nâng cao năng suất lao động.Trong đó Máy tính là một trong những phát minh vĩ đại nhất của con người.Ngày nay nó vẫn được liên tục phát triển và nâng cao năng lực xử lý.Tác dụng của máy tính là không thể kể hết. Việc ứng dụng máy tính vào trong công nghiệp là một lĩnh vực rộng lớn.Với tầm quan trọng của nó và trong khuôn khổ của đồ án, nhóm đã lựa chọn đề tài: “Đọc dữ liệu ADC 8 bít qua cổng máy in với ADC0809”. 1.2. GIỚI THIỆU CÁC BỘ BIẾN ĐỔI TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ - SỐ ADC 1.2.1 Bộ chuyển đổi dạng sóng bậc thang Phiên bản đơn giản nhất của lớp ADC ở hình 1 sử dụng bộ đếm nhị phân làm thanh ghi và cho phép xung nhịp đẩy bộ đếm tăng mỗi một bước, cho đến khi V AX > V A . Đây gọi là ADC sóng dạng bậc thang, vì dạng sóng tại V AX có từng bậc đi lên. Người ta còn gọi là ADC loại bộ đếm. Hoạt động cơ bản của lớp ADC thuộc loại này như sau: - Xung lệnh START khởi đôïng sự hoạt động của hêï thống. - Xung Clock quyết định bộ điều khiển liên tục chỉnh sửa số nhị phân lưu trong thanh ghi. - Số nhị phân trong thanh ghi được DAC chuyển đổi thành mức điện thế tương tự VAX. - Bộ so sánh so sánh VAX với đầu vào trương tự VA. Nếu VAX < VA đầu ra của bộ so sánh lên mức cao. Nếu VAX > VA ít nhất bằng một khoảng VT (điện thế ngưỡng), đầu dra của bộ so sánh sẽ xuống mức thấp và ngừng tiến trình biến đổi số nhị phân ở thanh ghi. Tại thời điểm này VAX xấp xỉ VA. giá dtrị nhị phân ở thanh ghi là đại lượng số tương đương VAX và cũng là đại lượng số tương đương VA, trong giới hạn độ phân giải và độ chính xác của hệ thống. - Logic điều khiển kích hoạt tín hiệu ECO khi chu kỳ chuyển đổi kết thúc. Tiến trình này có thể có nhiều thay dổi đối với một số loại ADC khác, chủ yếu là sự khác nhau ở cách thức bộ điều khiển sửa đổi số nhị phân trong thanh ghi. Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Anh 4 Đồ án môn học Kỹ thuật Ghép Nối Máy tính Hình 1 Sơ đồ tổng quát của một lớp ADC 1.2.2 Bộ chuyển đổi liên tiếp - xấp xỉ - Bộ chuyển đổi liên tiếp - xấp xỉ ( Successive Approximation Convetr-SAC) là một trong những loại ADC thông dụng nhất. SAC có sơ đồ phức tạp hơn nhiều so với ADC dạng sóng bậc thang. Ngoài ra SAC còn có giá trị t C cố định, không phụ thuộc vào giá trị của đầu vào tương tự. - Hình 1 là một cấu hình cơ bản của SAC, tương tự cấu hình của ADC dạng sóng bậc thang. Tuy nhiên SAC không sử dụng bộ đếm cung cấp đầu vào cho DAC mà thay vào đó là thanh ghi. Logic điều khiển sửa đổi nội dung lưu trên thanh ghi theo từng bit một cho đến khi dử liệu ở thanh ghi biến thành giá trị số tương đương với đầu vào tương tự V A trong phạm vi độ phân giải của bộ chuyển đổi. Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Anh 5 Đồ án môn học Kỹ thuật Ghép Nối Máy tính Hinh 2 Sơ đồ khối ADC liên tiếp xấp xỉ - Hoạt động của ADC liên tiếp – xấp xỉ như sau: Hình 3 Lưu đồ hoạt động 1.2.3 Tích phân sườn dốc Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Anh 6 Đồ án môn học Kỹ thuật Ghép Nối Máy tính - Bộ biến đổi loại này là một trong những bộ có thời gian biến dổi chậm nhất ( thường là từ 10 đến 100ms) nhưng có lợi là giá cả tương đối rẻ không dùng các thành phần chính xác như bộ biến đổi AD hoặc bộ biến đổi áp sang tần số. - Nguyên tắc chính là dựa vào quá trình nạp và xả tuyến tính của tụ với dòng hằng. Đầu tiên, tụ được nạp trong một khoảng thời gian xác định từ dòng điện không đổi ứng với điện áp vào. Cũng vào lúc này, tụ được xả tuyến tính với dòng hằng rút ra từ điện áp tham chiếu chính xác Vref. Khi điện áp tren tụ giảm về 0 thì quá trình xả kết thúc. Trong suốt khoảng thời gian xả này, một tần số tham chiếu được dẫn đến một counter và bắt đầu đếm. Do khoảng thời gian xả tỉ lệ với điện áp trên tụ trước khi xả, counter sẽ chứa một giá trị tỷ lệ với điện áp trên tụ trước khi xả, tức là tỷ lệ vowsiddieenj áp vào VA. - Ngoài giá thành rẻ thì bộ biến đổi loại này còn có ưu điểm chống nhiễu và sự trôi nhiệt. Tuy nhiên thời gian biến đổi chậm (có quán tính lớn) như lò nhiệt thì rất đáng để xem xét đến. 1.2.4 Flash ADC - Bộ chuyển đổi nhanh (flash converter) là ADC tốc độ cao nhất hiện nay có mặt trên thị trường, nhưng sơ đồ mạch phức tạp hơn các loại khác. Ví dụ một ADC nhanh 6 bit đòi hỏi 63 bộ so sánh tương tự, còn ADC nhanh 8 bit thì con số này lên đến 255, 10 bit thì lên đến 1023. Như vậy số lượng bộ so sánh quá lớn đã giới hạn kích cỡ của ADC nhanh. Hình 4 là sơ đồ của một ADC nhanh Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Anh 7 Đồ án môn học Kỹ thuật Ghép Nối Máy tính ADC nhanh ở hình 4 có độ phân giải 3 bit. Kích thước bậc thang là 1V. Bộ chia điện thế thiết lập mức quy chiếu cho từng bộ so sánh để có được 7 mức ứng với 1V ( trọng số của LSB ), 2V, 3V, …7V (đầy thang). Đầu vào tương tự V A được nối đến đầu vào còn lại của từng bộ so sánh. - Với V A < 1V thì tất cả đầu ra của bộ so sánh đều lên mức cao. Với V A > 1V thì từ một đầu ra trở lên sẽ xuống mức thấp. Đầu ra của bộ so sánh được đưa vào bộ mã hoá ưu tiên tích cực ở mức thấp, sinh đầu ra ứng với đầu ra có số thứ tự cao nhất ở mức thấp của bộ so sánh. Lý luận tương tự ta sẽ có được bảng giá trị như bảng 5 Hình 5 Bảng thật của ADC nhanh 3 bit hình 4 ADC nhanh hình 5.23 có độ phân giải 1V vì đầu vào tương tự phải thay đổi mỗi lần 1V mới có thể đưa đầu ra số lên bậc kế tiếp. Muốn có độ phân giải tinh hơn thì phải tăng tổng số mức điện thế vào (nghĩa là sử dụng nhiều điện trở chia thế hơn) và tổng số bộ so sánh. Nói chung ADC nhanh N bit thì cần 2 N – 1 bộ so sánh, 2 N điện trở, và logic mã hoá cần thiết. - Thời gian chuyển đổi: Bộ chuyển đổi nhanh không cần thiết tín hiệu xung nhịp vì tiến trình này xảy ra liên tục. Khi giá trị đầu vào thay đổi thì đầu ra của bộ so sánh sẽ thay đổi làm cho ngõ ra của bộ mã hóa thay đổi theo. Như vậy thời gian chuyển đổi là thời gian cần thiết để xuất hiện một đầu ra số mới đáp lại một thay đổi ở V A . Thời gian chuyển đổi chỉ phụ thuộc vào khoảng trể do truyền của bộ so sánh và bộ mã hóa. Vì vậy mà ADC nhanh có thời gian chuyển đổi vô cùng gắn. 1.3 BỘ CHUYỂN ĐỔI A-D XẤP XỈ TIỆM CẬN Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Anh 8 Đồ án môn học Kỹ thuật Ghép Nối Máy tính - Đây là bộ biến đổi được dùng rộng rãi nhất trong các bộ biến đổi AD. Nó có cấu tạo phức tạp hơn bộ biến dổi AD theo hàm dốc nhưng tốc độ biến đổi nhanh hơn rất nhiều. Hơn nữa, thời gian biến đổi là một số cố định không phụ thuộc giá trị điện áp đầu vào. Hình 6 Sơ đồ mạch và giải thuật Sơ đồ mạch tương tự như bộ biến đổi AD theo hàm dốc nhưng không dùng counter cung cấp giá trị cho bộ biến đổi DA mà dùng một thanh ghi. Đơn vị điều khiển sửa đổi từng bit của thanh ghi này cho đến khi có giá trị analog xấp xỉ áp vào theo một độ phân giải cho trước. - Chuyển đổi n bit cần n bước - Cần có tín hiệu Start và End - Thời gian chuyển đổi thông thường: 1 to 50 ms - Độ phân giải thông thường 8 to 12 bits 1.4 YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG - Độ phân giải 8 bit - Việc vận hành hệ thống đơn giản Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Anh 9 Đồ án môn học Kỹ thuật Ghép Nối Máy tính - Có thời gian đáp ứng nhanh, chính xác - Chi phí cho hệ thống hợp lý - Có khả năng chống nhiễu tốt - Dải điện áp tương tự đầu vào 0 – 5V - Thời gian chuyển đổi 100 µs - Công suất tiêu tán thấp - Tính mềm dẻo, khả năng nâng cấp, khả năng tương thích tốt - Chương trình win - Lựa chọn chế độ chuyển đổi 2 kênh - Số lần chuyển đổi: 5s cập nhật một lần - Chuyển đổi liên tục 1.5 CÁC RÀNG BUỘC CỦA HỆ THỐNG - Hoạt động tốt trong môi trường công nghiệp - Kích thước và trọng lượng nhỏ - Cổng LPT - Chiều dài dây 8m - Dùng tối đa 8 kênh đọc tín hiệu tương tự. - Nguồn nuôi Acquy 12V. Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Anh 10 [...]... outp(CONTROL,inp(CONTROL)&0xf7); // Tao delay(10); // !c3-Start outp(CONTROL,(inp(CONTROL)|0x 08) ); // xung while(!(inp(STATUS)&0x80));// cho tin hieu EOC return inp(DATA);// tra ve du lieu } void main() { outp(CONTROL, inportb(CONTROL) | 0x20); /* Make sure port is in Forward Direction */ do { for(int i=0;i . thức môn học này vào đề tài Đọc dữ liệu ADC 8 bít qua cổng máy in với ADC0 80 9 ”. Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Anh 3 Đồ án môn học Kỹ thuật Ghép Nối Máy tính CHƯƠNG 1. PHÂN TÍCH HỆ THỐNG. 11 ADC0 80 9 15 Hình 12 Sơ đồ khối ADC0 80 9 16 Hình 13 Giản đồ thời gian 17 Hình 14 Khối tạo xung 18 Hình 15 Khối nguồn 18 Hình 16 Sơ đồ nguyên lý của mạch 19 Hình 17 Sơ đồ mạch in 20 Hình 18 Sơ đồ. trong 8 kênh analog vào qua mạch phân kênh 3 sang 8 Sơ đồ khối: Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Anh 15 Đồ án môn học Kỹ thuật Ghép Nối Máy tính Hình 12 Sơ đồ khối ADC0 80 9 Đặc điểm kỹ thuật