ĐỒ ÁN Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính

ĐỒ ÁN Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính

ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính GVHD: Trần Duy Cường MỤC LỤC PHẦN I: LÝ THUYẾT 3 CHƯƠNG I: GIAO TIẾP MÁY TÍNH 3 1.1.Tổng quan về giao tiếp máy tính 3 1.2. Giao tiếp qua cổng nối tiếp 4 1.2.1. Cấu trúc cổng nối tiếp ( cổng COM) 4 1.2.2. Các chuẩn giao tiếp nối tiếp 5 1.2.3. Các đặc tính kỹ thuật của chuẩn RS-232: 6 1.2.4. Định dạng dữ liệu: 6 1.2.5. Truyền thông nối tiếp của 89C51: 7 1.2.6. Nối ghép 89C51 với RS232: 8 1.2.7. Sử dụng Visual Basic trong điêu khiển 8 CHƯƠNG II: VI ĐIỀU KHIỂN 11 2.1. Tổng quan về vi điều khiển 11 2.2. Vi điều khiển 89C51 11 2.2.1. Giới thiệu họ MCS51: 11 2.2.2. Cấu trúc phần cứng của vi điều khiển 89C51 12 2.2.3. Sơ lược về tập lệnh 89C51 : 14 2.2.4. Hoạt động định thời 14 2.2.5. hoạt động của port nối tiếp 8051 16 2.2.6. Hoạt động ngắt của 8051 18 PHẦN II: 19 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 19 CHƯƠNG I: THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH MẠCH 19 1.1.Nhiệm vụ thiết kế: 19 1.1.1.Sơ đồ khối mạch 19 1.1.2. Nhiệm vụ từng khối: 20 1.2. Bộ cảm biến: 20 1.2.1. Một số tính chất cơ bản của LM35: 20 1.2.2. Thiết kế cụ thể mạch cảm biến dùng LM35: 21 1.3. Thiết kế bộ chuyển đổi ADC 22 1.3.1. khái niệm chung 22 1.3.2. Giới thiệu IC ADC 0809 22 1.3.3. Nguyên lý hoạt động: 26 SVTH Trang 1 ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính GVHD: Trần Duy Cường 1.3.4. Các phương pháp chuyển đổi AD 28 1.4. Giao tiếp máy tinh 31 1.2.1. Giới thiệu IC MAX232 31 1.2.2. Sơ đồ chân MAX232: 32 CHƯƠNG II: THI CÔNG MẠCH 34 2.1. Sơ đồ nguyên lý: 34 2.2. Sơ đồ mạch in: 35 2.3. Sơ đồ bố trí linh kiện 36 2.4. Dao diện Visual Basic 37 2.5. Lưu đồ giải thuật vi điều khiển 38 2.6. Lưu đồ giải thuật visual basic 41 2.7. Trương trình vi điều khiển 43 PHẦN III 50 KẾT LUẬN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 SVTH Trang 2 ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính GVHD: Trần Duy Cường PHẦN I: LÝ THUYẾT CHƯƠNG I: GIAO TIẾP MÁY TÍNH 1.1. Tổng quan về giao tiếp máy tính Để có thể tiến hành điều khiển hoặc giám sát các quá trình thực hiện bằng máy tính, trước hết phải có mối liên hệ cần thiết giữa máy tính và thế giới bên ngoài. Cổng giao lưu với thế giới bên ngoài được mở rộng bằng giao diện.Đối với máy tính PC tuân theo chuẩn công nghiệp có thể thực hiện các khả năng ghép nối sau: Sử dụng card mở rộng được cắm vào máy tính ( phương pháp này đạt được tốc độ truy nhập lớn nhất nhưng chi phí cao) Các giao diện đã được tiêu chuẩn hóa đóng vai trò ghép nối máy tính với các mạch điện bên ngoài.Cách ghép nối qua cổng nối tiếp thường được lựa chọn vì chi phí thấp. Ghép nối với một bộ vi xử lý riêng để thực hiện những bài toán khác mà không cần trao đổi dữ liệu với máy tính. Các giao diện có trên máy tính PC như giao diện nối tiếp,giao diện song song và cả cổng trò chơi (game port) cho phép sử dụng trực tiếp làm giao diện. SVTH Trang 3 ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính GVHD: Trần Duy Cường 1.2. Giao tiếp qua cổng nối tiếp 1.2.1. Cấu trúc cổng nối tiếp ( cổng COM) Cổng nối tiếp có các ưu điểm sau: Khoảng cách truyền xa hơn cổng song song. Số dây kết nối ít. Có thể truyền không dây dùng hồng ngoại. Có thể ghép nối với vi điều khiển hay PLC. Cho phép nối mạng. Có thể tháo lắp thiết bị trong lúc máy tính đang làm việc. Có thể cung cấp nguồn cho các mạch điện đơn giản. Cổng COM có hai loại: loại 9 chân và loại 25 chân. Sơ đồ chân: SVTH Trang 4 ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính GVHD: Trần Duy Cường 1.2.2. Các chuẩn giao tiếp nối tiếp Thường sử dụng nhiều nhất là chuẩn RS-232 và RS-485. Ở đồ án này chỉ sử dụng chuẩn RS-232. Chuẩn RS-232: Tín hiệu truyền theo chuẩn RS-232 của EIA (Electronics Industry Associations). Chuẩn RS-232 qui định mức logic 1 ứng với điện áp từ -3V đến -25V, mức logic 0 ứng với điện áp từ 3V đến 25V và có khả năng cung cấp dòng từ 10mA đến 20mA. Ngoài ra, tất cả các ngõ ra đều có đặc tính chống chập mạch. SVTH Trang 5 ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính GVHD: Trần Duy Cường Chuẩn RS-232 cho phép truyền tín hiệu với tốc độ đến 20.000 bps nhưng nếu cáp truyền đủ ngắn có thể lên đến 115.200 bps. Chuẩn RS-232 chỉ có thể kết nối nhiều nhất hai thiết bị, với khoảng cách dài nhất (12,7 m đến 25,4 m). Chuẩn RS-485: có thể kết nối tối đa là 32 thiết bị, khoảng cách dài hơn tối đa là (1016m đến hơn 1km) gấp 40 lần RS-232. Tốc độ cao 10Mbs/s. 1.2.3. Các đặc tính kỹ thuật của chuẩn RS-232: Các tốc độ truyền dữ liệu thông dụng trong cổng nối tiếp là: 1200bps, 4800bps, 9600bps, 19200 bps. 1.2.4. Định dạng dữ liệu: Sau đây giới thiệu về cách định dạng dùng trong truyền thông nối tiếp. - Định dạng đồng bộ: Trong truyền đồng bộ, mọi thiết bị dùng một xung đồng hồ được phát ra bởi một thiết bị hoặc từ một nguồn xung ngoài. Xung đồng hồ có thể có một tần số cố định hoặc có thể chốt tại những khoảng thời gian không đều. Mọi bít truyền đi được đồng bộ với đồng hồ. - Định dạng không đồng bộ: Trong truyền không đồng bộ, liên kết không bao gồm đường xung đồng hồ, bởi vì mỗi điểm đầu cuối của liên kết đã có xung đồng hồ cho riêng từng cái. Mỗi điểm sẽ cần phải đồng ý cùng một tần số của đồng hồ và mọi đồng hồ chỉ khác nhau một vài %. Mỗi byte truyền đi bao gồm bít Start để đồng bộ đồng hồ và một hoặc nhiều bít Stop cho tín hiệu kết thúc việc truyền trong mỗi một từ được truyền đi. Cổng RS-232 trong PC dùng định dạng không đồng bộ để giao tiếp với SVTH Trang 6 ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính GVHD: Trần Duy Cường modems (thiết bị mã hoá, giải mã dữ liệu) và các thiết bị khác. Dù RS-232 có thể truyền dữ liệu đồng bộ nhưng liên kết không đồng bộ vẫn được dùng phổ biến 485 hơn. 1.2.5. Truyền thông nối tiếp của 89C51: Truyền thông nối tiếp sử dụng hai phương pháp đồng bộ và dị bộ. Phương pháp đồng bộ truyền một khối dữ liệu ( các ký tự) tại cùng thời điểm trong khi đó truyền dị bộ chỉ truyền từng byte một. Có thể viết phần mềm để sử dụng một trong hai phương pháp này. Truyền dữ liệu bán công và song công: Dữ liệu truyền có thể vừa phát và vừa thu gọi là truyền song công. Truyền song công có thể có hai loại là bán song công và song công hoàn toàn phụ thuộc vào truyền dữ liệu có thể xảy ra đồng thời không? Nếu dữ liệu được truyền theo một đường tại một thời điểm thì được gọi là truyền bán song công. Nếu dữ liệu có thể đi hai đường cùng một lúc thì gọi là song công toàn phần. Tất nhiên, truyền song công đòi hỏi hai đường dữ liệu, một để phát và một để thu dữ liệu cùng một lúc Truyền thông nối tiếp dị bộ và đóng khung dữ liệu: Truyền thông dữ liệu nối tiếp dị bộ được sử dụng rộng rãi cho các phép truyền hướng ký tự, còn các bộ truyền dữ liệu theo khối thì sử dụng phương pháp đồng bộ. Trong phương pháp dị bộ, mỗi ký tự đuợc bố trí giữa các bit bắt đầu (start) và bit dừng (stop). Công việc này gọi là đóng gói dữ liệu. Trong đóng gói dữ liệu đối với truyền thông dị bộ thì dữ liệu là các ký tự mã ASCII đuợc đóng gói giữa một bit bắt đầu và một bit dừng. Bit bắt đầu luôn luôn chỉ là một bit, còn bit dừng có thể là một hoặc hai bit. Bit bắt đầu luôn là bit thấp (0) và các bit dừng luôn là các bit cao (1). Trong một số hệ thống để nhằm duy trì tính toàn vẹn của dữ liệu thì người ta còn thêm một bit lẻ (parity bit). Điều này có nghĩa là đối với mỗi ký tự ta có thêm một bit ngoài các bit start và stop. SVTH Trang 7 ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính GVHD: Trần Duy Cường 1.2.6. Nối ghép 89C51 với RS232: Nội dung chính của phần này là nói về nối ghép 89C51 với các đầu nối RS232 thông qua chip MAX232. Các chân RxD và TxD trong 89C51. 89C51 có hai chân được dùng chuyên cho truyền và nhận dữ liệu nối tíêp. Hai chân này được gọi là TxD và RxD và là một phần của cổng P3 ( P3.0 và P3.1). Chân 11 của 89C51 là P3.1 được gán cho TxD và chân 10 (P3.0) được dùng cho RxD. Các chân này tương thích với mức logic TTL. Do vậy chúng đòi hỏi một bộ điều khiển đường truyền để chúng tương thích với RS232. Một bộ điều khiển như vậy là chip MAX232. Bộ điều khiển đường truyền MAX232: Hình 1.3.6 a) Sơ đồ bên trong của MAX232 b) Sơ đồ nối ghép của MAX232 với 89C51 MAX232 chuyển đổi từ các mức điện áp RS232 sẽ về mức điện áp TTL và ngược lại. Một điểm mạnh của chip MAX232 là nó dùng điện áp ngưỡng +5V cùng với điện áp nguồn của 89C51. 1.2.7. Sử dụng Visual Basic trong điêu khiển Sử dụng MSComm SVTH Trang 8 P3.1 TxD P3.0 RxD Max232 80511 Vcc 2 6 7 8 9 11 10 5 4 11 2 10 14 13 T1 OUT T1 IIN R1 IIN R1 OUT T2 IIN R2 OUT T2 OUT R2 IIN RS232 side TTL side 15 16 DB - 9 12 2 C3 + C4 + 2 2 5 2 3 + C1 + C2 ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính GVHD: Trần Duy Cường MSComm là yêu cầu điều khiển cho thông tin trên cổng nối tiếp Tính chất MSComm:có một số tính chất liên kết.Tính chất liên hệ tới cấu hình của port,truyền dữ liệu,sử dụng tín hiệu bắt tay,và nhận ra điều khiển Cấu trúc: • CommID: tra lại việc điều khiển khi nhận ra thiết bị • Commport: đặt và trả lại vị trí của port • Inbuffersize: đặt và trả lại kích thước của bộ đệm.(bằng byte) • Inputlen: đặt và trả lại những con số hoặc những ký tự ở ngõ vào sẽ đọc • Inputmode:đặt và trả lại kiểu dữ liệu.(dạng chữ hay nhị phân)trả lại bằng ngõ vào hay được đồng ý ở ngõ ra • Nulldiscard:xác định ký tự có rỗng hay không.(Chr.(0).) đã được truyền từ port tới bộ đệm nhận hoặc được bỏ qua • Outbuffersize:đặt và trả lại kích thước của bộ đệm truyền (khoảng 512 byte) • Parityreplace:kiểm tra cờ chẵn lẻ • Portopen: đặt và trả lại trạng thái của port.(giá trị boolean) • Rthreshold:đặt và trả lại một số hoặc ký tự tới bộ nhận trước khi so sánh tới comEvReceive • Settings:đặt và trả lại tố độ truyền,cờ chẵn lẻ và dữ liệu vả bit stop Sthreshold:đặt và trả lại số hoặc ký tự nhỏ nhất trong bộ đệm truyền trước khi so sánh với comevsend Phần truyền dữ liệu: • Commevent:trả lại hầu hết các sự kiện hoặc lỗi gần đây • Inbuffercount:trả lại một số hay ký tự trong bộ đệm truyền • Input:trả lại vả xoá dữ liệu từ bộ đệm truyền • Outbuffercount:trả lại một số hoặc một ký tự trong bộ đệm truyền SVTH Trang 9 ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính GVHD: Trần Duy Cường • Output:ghi dữ liệu ra bộ đệm truyền Phần điều khiển có sự bắt tay • Break:đặt hoặc xoá đi tín hiệu bị hỏng • Cdholding:trả lại trạng thái của CD • CTSHoding:trả lại trạng thái của CTS • DSRHolding:trả lại trạng thái của DSR • DTREnable:đặt hoặc xoá DTR • Handshaking:đặt vả trả lại chuẩn bắt tay • RTSEnable:đặt và xoá RTS SVTH Trang 10 [...]... RS-232 14 T1 ra Đầu ra 1 RS-232 15 GND Nối đất 0V 1μF đến V CC 100nF để V CC 16 V CC Nguồn cung cấp +5 V SVTH Trang 33 ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính GVHD: Trần Duy Cường CHƯƠNG II: THI CÔNG MẠCH 2.1 SVTH Sơ đồ nguyên lý: Trang 34 ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính GVHD: Trần Duy Cường 2.2 SVTH Sơ đồ mạch in: Trang 35 ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp. .. năng đặc biệt của bộ định thời Các chế độ định thời a )Chế độ timer 13-bit (chế độ 0) b) Chế độ timer 16-bit (chế độ 1) c) Chế độ timer 8 bit tự nạp lại trị đầu (chế độ 2) d) Chế độ định thời chia sẻ (chế độ 3) SVTH Trang 15 ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính GVHD: Trần Duy Cường 2.2.5 hoạt động của port nối tiếp 8051 Phần cứng truy xuất tới Port nối tiếp qua các chân TxD (P3.1) và... xỉ tiếp Bộ chọn kênh có thể truy xuất bất kềnh nào trong các ngõ vào tương tự một cánh độc lập SVTH Trang 22 ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính GVHD: Trần Duy Cường 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 * Sơ đồ chân ADC 0809: SVTH Trang 23 ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ. .. nhiệt độ từ 0oC – 99oC và khống chế nhiệt độ Vậy yêu cầu đặt ra ở đây là: + Thiết kế bộ cảm biến nhiệt độ + Thiết kế bộ chuyển đổi tương tự sang số + Thiết kế bộ giao tiếp + Viết chương trình điều khiển 1.1.1 Sơ đồ khối mạch Khối chuyển tín hiệu tương tự sang số Khối vi điều khiển Khối giao tiếp máy tính Khối cảm biến Khối khuếch Khối Tải Đại SVTH Trang 19 ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy. .. học:  Lệnh logic  Dịch chuyển dữ liệu  Xử lý bit  Rẽ nhánh chương trình 2.2 .4 Hoạt động định thời 8051 có hai bộ định thời 16 bit, mỗi bộ có 4 chế độ hoạt động ; được dùng để:  Định thời trong một khoảng thời gian  Đếm sự kiện  Tạo tốc độ baud cho port nối tiếp của chip 8051 SVTH Trang 14 ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính GVHD: Trần Duy Cường Các bộ định thời của 8051 được... AddressA IN0 IN1 IN2 Trang 24 ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính GVHD: Trần Duy Cường * Các đặc điểm củaADC 0809: o Độ phân giải 8 bit o Tổng sai số chưa chỉnh định ± ½ LSB; ± 1 LSB o Thời gian chuyển đổi: 100µs ở tần số 640 kHz o Nguồn cung cấp + 5V o Điện áp ngõ vào 0 – 5V o Tần số xung clock 10kHz – 1280 kHz o Nhiệt độ hoạt động - 40 oC đến 85oC o Dễ dàng giao tiếp với vi xử lý hoặc... việc từ 40 0µA – 5mA Dòng ngược 15mA Dòng thuận 10mA SVTH Trang 20 ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính GVHD: Trần Duy Cường Độ chính xác: khi làm việc ở nhiệt độ 25 oC với dòng làm việc 1mA thì điện áp ngõ ra từ 2,94V – 3,04V Đặc tính điện: Theo thông số của nhà sản xuất LM35, quan hệ giữa nhiệt độ và điện áp ngõ ra như sau: Vout = 0,01×ToK = 2,73 + 0,01ToC Vậy ứng với tầm hoạt động... biến thiên điện áp tương ứng với nhiệt độ từ 0oC - 100oC là 1V 1.2.2 Thiết kế cụ thể mạch cảm biến dùng LM35: + Sơ đồ mạch : +5V Vout LM35 VR + Tính toán và chọn linh kiện: Ta có: 40 0µA < IR < 5mA SVTH Trang 21 ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính GVHD: Trần Duy Cường 40 0µA < 5 − V0 < 5 mẢ R 5 − V0 5 − V0 . chỉ. SVTH Trang 12 ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính GVHD: Trần Duy Cường Hệ thống giao tiếp port: SVTH Trang 13 ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính GVHD: Trần. ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính GVHD: Trần Duy Cường MỤC LỤC PHẦN I: LÝ THUYẾT 3 CHƯƠNG I: GIAO TIẾP MÁY TÍNH 3 1.1.Tổng quan về giao tiếp máy tính 3 1.2. Giao tiếp. Trang 16 Các chế độ hoạt động của port nối tiếp ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính GVHD: Trần Duy Cường Tốc độ Baud của Port nối tiếp: Tốc độ Baud của Port nối tiếp cố định