Máy cắt tole điều khiển bằng PLC dùng giao diện máy tính

Trang 1

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TIẾT KIỆM

ĐIỆN G i AUONG SHOL-KT4 THU VIEN \S0/0œ2Z24_ | |

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

G ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TPHCM

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

NGANH DIEN TU VIEN THONG

LUAN VAN TOT NGHIEP

IAO TIẾP VỚI MAY TINH

Trang 2

Đề tài : Thiết Kế Hệ Thống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

Điện Giao Tiếp Với Máy Tính

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay năng lượng đang là vấn để cấp thiết đối với cuộc sống của chúng ta Vấn để thiếu hụt năng lượng dự trữ cũng như chưa tìm ra nguồn năng lượng mới thay thế cho các nguồn năng lượng sắp cạn kiệt, buộc chúng ta phải sử dụng năng lượng

một cách hiệu quả và tiết kiệm

Các hệ vi xử lý đã góp phần quan trọng trong việc chương trình hoá các hoạt

động của máy móc tron‡ cơng nghiệp cũng như trong đời sống nhờ vào các phần mềm ứng dụng Một khi các hệ thống vi xử lý được ứng dụng rộng rãi thì các nhà chế tạo không bỏ lỡ cơ hội cho fa đời các họ vi điều khiển ngày càng tiến bộ hơn, có phạm vi

ứng dụng rộng rãi hơn Ÿí dụ : họ 89C, họ AVR, họ PIC Vi điều khiển được sử dụng

nhiều trong các thiết bị|công nghiệp, trong máy giặt, trong điều khiển đèn giao thông, trong các đồ chơi giải trí

Và để tránh sự thiếu hụt năng lượng thì các doanh nhiệp cũng phải tiết kiệm

điện nhằm tạo thêm lợi nhuận, sau đây em xin giới thiệu để tài : Thiết kế hệ thống

tiết kiệm điện giao tiếp với máy tính, đề tài này được ứng dụng cho các Resort nhằm

tránh lãng phí năng lượng khi khơng có người sử dụng

Nội dung để tài bao gồm các phần : nhận biết số người bằng cách dùng các

cặp thu phát hồng ng

AT89C2051 ( bộ xử lý

Slave sẽ kiểm tra , nể

nhằm tiết kiệm điện

Phần trung tâm phần trung tâm cũng g

oại, sau đó tín hiệu cảm biến được gửi về bộ xử lý Slave

này làm nhiệm vụ đếm số người có trong phịng ), bộ xử lý

u không còn người trong phòng sẽ ngắt hết các thiết bị điện

giao tiếp với bộ xử lý Slave thông qua SN75176 Đồng thời

iao tiếp với máy tính để truyền số người trong phòng và trạng

thái các thiết bị điện khi máy tính u cầu thơng qua SN75176

Trang 3

Dé tài : Thiết Kế Hệ Thiếng Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh Điện Giao Tiếp Với Máy Tính

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN

LỜI MỞ ĐẦU

S09 c0f991.o hán ^^ 6

I Sơ lược về cắm biến . -+ccserrretrrtritrrtrtrtrrtrtrrtrtrtrrtrrtrtrrtr 6

IL Sơ lược về IŒ 89C51 c+ccsscserrtrtertrtrtrrtrrrrtrtrtrtrrrrdrre 9

IIL Sơ lược về IỞ 75176 . -:-°-++crtrerrerrrtttrttrtrrrdtrtrtrttrrrire 26

IV.Sơ lược về giao tiếp truyền thông .::-:+errerrrrrerrrrtrrrtrrrrr 28

1 Giao tiẾp máy tính - cserecrererretrtrrrrrrtrrrrrtrtrtrrrrn 28

2 Giao tiếp nối tiếp qua RS232 :: :ererreerrrrrtrrrrrrrre 32

CHƯƠNG II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ . +s+ccc+++>tttntttttthhhnh 35

L_ Sơ đồ khối hỆ thống + sssénhhhhhtrtttrrtrtrttrrrrtrdrrrrrrrrre 35

` 8n a 35

2.Chức nặng từng khối . ‹ ‹ ccsetrrerrertrtrtrrrtrrrrrrrree 36 II Tính tốn và thiết kế - 7+ ‡t2sentttrhttrthttrttrrrtrtrrrttttrir 37

1 Khối dảm biến - - + snhnnnhhttthttrtttrtrtrtdrrrrrrrnrre 37

2.Khối xÌ† lý cảm biến . +cccererrertrrrtrrrrtrrrrrrttrrre 44 3.Khối điều khiển trung tâm : -csnhhtttthtrrrrr 46

4.Khối giao tiếp với máy tính . +-++rrrrrrrrrrerrtertrtree 4T

IIL Sơ đơ tổng |hể tồn mạch . ecsrerttrrtrrrerrtrtrtrtrtrrtrrrrre 48 1 Sơ đồ [tng thể toàn mạch -: :s++steetttrttrrtertettrtrtree 48

2 Nguyé n lý hoạt động của mạch -: -:-eererrrrrrrrrtrree 49

IV.Lưu đô giải|thuật ccssnenhehtrrttrtrrrrrdertrdtrrrrrdte 51

1 Khối kử lý trung tâm ::-s+erhttnthttrrtrtrrtrtrtrttre 5l

2 Khối kử lý cảm DISD 52

_ CHƯƠNG II: KẾT|LUẬN -+snnnteehhrttttttrttrttrtrtrtrtrr 53

| TÀI LIỆU THAM KHẢO -: 5cstnhhttttttrrttttrrtrrtrrrrie 54

! PHU LUC CHUONG TRÌNH -. c+rnhhetetrhttrtrrtrtrtrrtrtttrtrrrrn 55

=——

Trang 4

Dé tai : Thiết Kế Hệ THống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyén Thị Ngọc Anh

Chương I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1 Sơ lược về cảm biến:

Phân cảm biến bạo gồm mạch phát và mạch thu Mạch phát phát một tia hồng

ngoại với một tần số nhất định, khi tia hồng ngoại tới mạch thu sẽ được mạch thu nhận

biết và xử lý

Để có thể hiểu rõ hơn về bộ thu phát hồng ngoại, ta hãy xem 2 hình dưới đây

nhằm minh họa cách thức hoạt động của bộ thu phát hồng ngoại

Để nhận biết người ra hay vào phòng ta cần có 2 cảm biến, một cắm biến vào và một cắm biến ra, mỗi một cảm biến là một bộ thu phát hồng ngoại Hình dưới là

một cửa ra vào có sử dựng 2 bộ cảm biến như trên

Ở hình 1, khi có| người từ ngồi vào thì cảm biến vào sẽ tác động lên trước (tia

hồng ngoại giữa mạch phát và mạch thu bị cơ thể người che khuất) rồi sau đó mới tới cảm biến ra được tác động Việc tác động tuần tự các cảm biến sẽ giúp cho IC xu ly

cảm biến (AT9C2051) hhận biết được người ổi vào

Tương tự như tường hợp trên, ở hình 2 khi có người từ trong ra, cảm biến ra được tác động lên trước rồi mới tới cảm biến vào, giúp cho IC xử lý cảm biến (AT89C2051) nhận biết được người đi ra

Trang 6

Đề tài : Thiết Kế Hệ Thống Tiết Kiệm

GVHD : Th.ŠS Nguyễn Thị Ngọc Anh

Điện Giao T iép Voi May Tinh

1 Mạch phát: sử dụng mắt phát bằng hồng ngoại với mạch phát có tần số phát xung vuông 10Khz và| để tạo ra tia hổng ngoại với tần số như trên ta sử dụng

IC74HCO00, IC nay 1a các cổng logic NAND thuộc họ CMOS

Thời gian trễ giữfa tín hiệu ngõ ra sO với tín hiệu ngõ vào là 23ns với nguồn Vcc

= 5V Bên trong IC là những cổng NAND kết hợp với điện trở và tụ điện tạo thành

mạch dao động xung viông, tuỳ thuộc vào giá trị của điện trở và tụ điện mà thời gian

nạp xả khác nhau tạo r4 những tần số khác nhau

2 Mach thu: để thu tín hiệu hồng ngoại phát ra từ mạch phát ta sử dụng mạch

thu với mạch khuếch đhi tương tự ở phần tiền khuếch đại làm cho tín hiệu hồng ngoại thu được rõ ràng hơn, |đổng thời kết hợp mạch khuếch đại có lọc nhiễu dùng IC số CD4069 để biên độ tín|hiệu được khuếch đại lên gần bằng với biên độ nguồn cung cấp

(với biên độ tín hiệu lớn thì việc sử lý mức tín hiệu ở ngõ ra [0] [1] sẽ dé dang hon)

IC số CD4069 hoạt động ở điện áp từ 3 đến 18V, có 6 cổng logic đảo, tuỳ thuộc

vào trạng thái kết hợp| ngõ vào ra mà có thể sử dụng như một mạch dao động, mạch

khuếch đại (có kết hợp điện trở và tụ điện), hay mạch tạo xung

Trang 7

Dé tài : Thiết Kế Hệ THống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

Điện Giao Tiếp Với M,

II Sơ lược về IC89C51

1 Kiến trúc phầh cứng 8951:

Đặc điểm và chức năng hoạt động của các IC họ MCS - 51 hoàn toàn tương tự

như nhau Ở đây giới tHiệu IC 8951 là một họ IC vi điều khiển do hãng Intel của Mỹ

sản xuất

Các đặc điểm củh 8951 được tóm tắt như sau:

e |4 KB EPROM bên trong

e |128 Byte RAM nội

e |4 Port xuất /nhap I/O 8 bit e |Giao tiếp nối tiếp

e |64 KB vùng nhớ mã ngoài e |64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoại

e | Xử lý Boolean (hoạt động trên bit đơn)

e |210 vị trí nhớ có thể định vị bit

e | 4us cho hoạt động nhân hoặc chia

Sơ đồ chân 8951: U2 32) Po.0/ADO P20/A8 F27 CT| P0.1/AD1 P2.1/A9 F2 3š ] P0.2/AD2 P2.2IA10 F23

Šẽ | P0.3/AD3 P2.3/A11 [oe

Cš TT | P0.4/AD4 P2.4/A12 F5 Cỉ CŸ | P0.5/ADS P25/A13 [S7 CŠ | P0.8/AD6 P28/A14 FC C†—“¬ P0.7/AD7 P2.7/A15 Po —} P10 P3,0/RXD qq C—Z7 P1.1 P3.1TXD [+2 C—— P12 P3.2/INTO [4372 Tp | P13 P3.3/INT1 F11 tr ỳ— | P14 P3.4/10 [yg C7 P1.5 P3.5/T1 ae t—g-]| P1.6 P3.6WR [ {7t C——] P17 P37/RD _— C-TŸ-| XTAL1 PSEN 22-3 —g} XTAL2 ——_ | 40 c-— + RST ALE/PROG [~ —Š~ | EAVPP AT89C51

Chức năng các|chân của 6951:

8951 có tất cả HO chân có chức năng như các đường xuất nhập Trong đó có 24

chân có tác dụng kép (có nghĩa là 1 chân có 2 chức năng), mỗi đường có thể hoạt động

==— —

Trang 8

như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc là thành phần của các bus dữ

| liéu va bus dia chi

4% Port 0 (cổng Ð): Port 0 là port có 2 chức năng ở các chân 32 - 39 của 8951 | Trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường | LO Đối với các thiết kẾ cỡ lớn có bộ nhớ mở rộng, nó được kết hợp giữa bus địa chỉ | và bus dữ liệu

4% Port 1 (cổng |I): Port 1 1a port I/O trên các chân 1-8 Các chân được ký hiệu

| P1.0, P1.1, P1.2, , P1 có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần Port

1 khơng có chức năng khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp với các thiết bị

bên ngồi

| «* Port 2 (cổng|2): Port 2 là 1 port có tác dụng kép trên các chân 2l- 28 được

| dùng như các dudng xat nhap hodc 1a byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bi

dùng bộ nhớ mở rộng

“> Port 3 (cổng 3): Port 3 là port có tác dụng kép trên các chân 10-17 Các

chân của port này có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các

đặc tính đặc biệt của 8951 như ở bảng sau:

Bit Tén Chức năng chuyển đổi

P3.0 RXb Ngõ vào dữ liệu nối tiếp

P3.1 TXb Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp

P3.2 INT0 Ngõ vào ngắt cứng thứ 0

P3.3 INT Ngõ vào ngắt cứng thứ l

P3.4 TO Ngo vao chaTIMER/COUNTER thứ 0

P3.5 Tl Ngõ vào của TIMER/COUNTER thứ 1

P3.6 WR Tín hiệu ghỉ dữ liệu lên bộ nhớ ngoài

| P3.7 RD Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

a

Trang 9

Ngõ tín hiệu PSEN (Program sfore enable)

PSEN là tín hiệu ngõ ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương

trình mở rộng thường được nối đến chân OE (output enable) của Eprom cho phép đọc

cdc byte ma lệnh PSEN ở mức thấp trong thời gian Microcontroller 8951 lấy lệnh Các mã lệnh của chương trình được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu và được chốt vào

thanh ghi lệnh bên trong 8951 để giải mã lệnh Khi 8951 thi hành chương trình trong

EPROM nội PSEN sẽ lãi logic 1

Ngo tin hiéuldiéu khién ALE (Address Latch Enable)

Khi 8951 truy xuất bộ nhớ bên ngồi, pOrt 0 có chức năng là bus địa chỉ và bus dữ liệu do đó phải tác các đường dữ liệu và địa chỉ Tín hiệu ra ALE ở chân thứ 30

dùng làm tín hiệu điểu| khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối

chúng với IC chốt

Tín hiệu ra ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian port 0 đóng vai trị là địa chỉ thấp nên chất địa chỉ hoàn toàn tự động Các xung tín hiệu ALE có tốc độ

bằng 1/6 lần tan số dad động trên chip và có thể được dùng làm tín hiệu clock cho các

phần khác của hệ thống Chân ALE được dùng làm ngõ vào xung lập trình cho

EPROM trong 8951

“+ Ngo tin hiệu EA (External Access) Tín hiệu vào E mức 1, 8951 thi hành Nếu ở mức 0, 8951 sẻ làm chân cấp nguồn 1 ‹ Ngõ tín biệ Khởi động lại

A @chan 31 thường được mắc lên mức 1 hoặc mức Ô Nếu ở chương trình từ EPROM nội trong khoảng địa chỉ thấp 4 Kbyte

thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng Chân EA được lấy ›V khi lập trình cho Eprom trong 8951

u RST (Reset)

RESET).Đó là chân vào, số 0, mức tích cực cao, bình thường Ở

mức thấp.Khi có Mã đặt tới chân này thì bộ vi điều khiển sẽ kết thúc mọi hoạt

động hiện tại và tiến ành khởi động lại.Quá trình xảy ra hoàn toàn tương tự như khi

bật nguồn.Khi Reset,|mọi giá trị trên các thanh ghi sẽ bị xoá.Để Reset có hiệu quả ,

chân RST cần duy trì|trạng thái tích cực(mức cao) tối thiểu 2 chu kỳ máy.(một chu kỳ máy bằng 12 chu kỳ dao động đồng hồ )

Trang 10

Đề tài : Thiết Kế Hệ T

Điện Giao Tiếp Với Má

ống Tiết Kiệm Tính GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

+» Các ngõ vào bộ dao động X1,X2

Bộ dao động được được tích hợp bên trong 8951, khi sử dung 8951 người thiết

kế chỉ cần kết nối thêm |thạch anh và các tụ như hình vẽ trong sơ dé Tân số thạch anh

thường sử dụng cho 895[ là 12Mhz

+» Các chân nghôồn: 8951 làm việc với nguồn đơn +5V Vẹc (= 5V) được nối

vào chân 40 và Vss (GND = 0V) được nối vào chân 20

2 Cấu trúc bên trong vi điều khiển: Bảng tóm tắt các vàng nhớ 895] [—————_— | FFFF FFFF EF Code Data Memory Memory

00 Enable via Enable via

On -Chib PSEN RD&WR

Memory 0000

0000

External Memory

Bộ nhớ trong 8951 bao gsm EPROM va RAM RAM trong 8951 bao gôm nhiều thành phần: phần luu tri đa dụng, phần lưu trữ địa chỉ hóa từng bit, các bank thanh ghi

và các thanh ghi chức tăng đặc biỆt

8951 có bộ nhd theo cấu trúc Harvard: có những vùng bộ nhớ riêng biệt cho

chương trình và dữ liểu Chương trình và dữ liệu có thể chứa bên trong 8951 nhưng

8951 vẫn có thể kết nổi với 64K byte bộ nhớ chương trình và 64K byte dữ liệu Hai đặc tính cẩn chú ý là:

e Các thanh ghi và các port xuất nhập đã được định vị (xác định) trong bộ nhớ

và có thể truy xuất trự tiếp giống như các địa chỉ bộ nhớ khác

e Ngăn xếp Hên trong Ram nội nhỏ hơn so với Ram ngoại như trong các bộ

Microcontroller khác

Trang 11

Đề tài : Thiết Kế Hệ THống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh Điện Giao Tiếp Với Máy T: ính

RAM bên trong B951 được phân chia như sau:

⁄ Các bank |hanh ghi có địa chỉ từ 00H đến 1FH

Y RAM dia Chỉ hóa từng bit có địa chỉ từ 20H đến 2FH

⁄ RAM đa dụng từ 30H đến 7FH

v_ Các thanh ghi chức năng đặc biệt từ 80H đến FFH

Bản đồ bộ nhớ Hata trên Chỉp như sau:

TF FF tro |E7 |F6 |F5 |F4 |F3 |F2 |F1 |F0 |B

EO |B7 |E6 |ES |E4 |E3 |E2 |E1 |E0 [ACC

da dung D0 |D7 |D6 |D5 |D4 |D3|D2 |D1 |D0 [PSW 30 BS BC|BB|BA|B9 [B8 |IP 2E hịF [7E (7D {7C {78 {7A J79 {78 2E 7 176 {75 [74 [3 [72 {71 {70 BO |B7 |B6 [B5 |B4 |B3 |B2 Bl BO P.3 2D 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68 bc 67 66 65 64 63 62 61 (60 A8 |AE AC |ABIAA|A9 À8 TE 2B SF SE [5D BC 5B SA 59 58

2A 57 [56 5 B4 5B 52 51 60 A0 |A7 |A6 À5 À4 |A3|A2|AI O0 [P2

2o ME ME HD HC MB RA 49 48

28 47 46 45 44 4B 42 1 #0 99 khơng được địa chỉ hố bít SBUF

pe

Trang 12

26 B7 Bó B5 B4 B3 P2 B1 BO 25 0F 2E 2D ĐC PB 2A 29 [28 90 97 196 905 4 193 92 91 90 Pl 24 27 [26 [25 P4 P3 P2 [21 20

93 \1F [IE |ID lC |1B JIA ]19 I5 8D không được địa chỉ hoá bit THỊ

22 |7 J6 |l5 J4 [13 [12 1 {10 8C không được địa chỉ hoá bịt THO 21 OF DE OD OC BINA 9 08 8B không được địa chỉ hoá bit TLI 20 07 l6 05 (04 03 1102 (01 00 8A không được địa chỉ hoá bịt [TLO0

1F Bank 3 89 khong được địa chỉ hoá bit TMOD 18 88 l§F |§E \8D BC |&B 8A 89 (88 [TCON 17 |Bank2 87 khơng được địa chỉ hố bít IPCON 10

OF Bank 1 83 ông được địa chỉ hố bit IDPH

08 82 khơn: dude dia chi hod bit DPL

O7 |Bank thanh ghi 0 81 không được địa chỉ hoá bit SP

00 |(mặc định cho RO 4R7) 88 187 [86 \85 |R4 |3 82 §1 [80 PO 7

RAM da dung

Mặc dù trên hình vẽ cho thấy 80 byte đa dụng chiếm các địa chỉ từ 30H đến

7FH, 32 byte dudi wr

các địa chỉ này đã có mục đích khác)

chỉ trực tiếp hoặc gián

Mọi địa chỉ tro ng vùng RAM đa dụng đều có thể truy xuất tự do tiếp

)OH đến 1FH cũng có thể dùng với mục đích tương tự (mặc dù

dùng kiểu địa

re

Trang 13

Đề tời : Thiết Kế Hệ Thống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

Điện Giao Tiếp Với Máy Tính RAM có thể truy xudt ting bit:

8951 chứa 210 bi‡ được địa chỉ hóa, trong đó có 128 bit có chứa các byte chứa

các địa chỉ từ 20H đến 2FH và các bit còn lại chứa trong nhóm thanh ghi có chức năng đặc biệt Ý tưởng truy X xhất từng bit bing phân mềm là các đặc tính mạnh của

microcontroller xử lý ch Các bit có thể được đặt, xóa, AND, OR, , với 1 lệnh

đơn Đa số các microcortroller xử lý đòi hỏi một chuỗi lệnh đọc - sửa - ghi để đạt được

mục đích tương tự Ngoài ra các port cũng có thể truy xuất được từng bit

128 bit có chứa đác byte có địa chỉ từ 00H -IFH cũng có thể truy xuất như các

byte hoặc các bit phụ thuộc vào lệnh được dùng

Céc bank thanh ghi:

32 byte thấp của|bộ nhớ nội được đành cho các bank thanh ghi Bộ lệnh 8951 hổ

trợ 8 thanh ghi có tên là RO -R7 và theo mặc định sau khi reset hệ thống, các thanh ghi

này có các địa chỉ từ 0dH - 07H

Các lệnh dùng d ác thanh ghi RO - R7 sẽ ngắn hơn và nhanh hơn so với các lệnh

có chức năng tương ứjg dùng kiểu địa chỉ trực tiếp Các dữ liệu được dùng thường

xuyên nên dùng một tr Do cé 4 bank th

truy xuất bởi các thanh

phải thay đổi cdc bit ch

›ng các thanh ghi này

anh ghi nên tại một thời điểm chỉ có một bank thanh ghi được ghi RO - R7 để chuyển đổi việc truy xuất các bank thanh ghi ta

ọn bank trong thanh ghi trạng thái

Các thanh ghỉ dó chúc năng đặc biệt: Các thanh ghi A

Tự của 8951 được truy xuất ngầm định bởi bộ lệnh

Các thanh ghi tong 8951 được định dạng như một phần của RAM trên chip vì

vậy mỗi thanh ghi sẽ đó một địa chỉ (ngoại trừ thanh phi bộ đếm chương trình và thanh

ghi lệnh vì các thanh|ghi này hiếm khi bị tác động trực tiếp) Cũng như R0 đến R7,

8951 có 21 thanh ghi |có chức năng đặc biệt (SFR: Special Function Register) 6 vung trên của RAM nội từ địa chỉ 80H - FFH

128 địa chỉ từ 80H đến FFH không được định nghĩa, chỉ có 21

thanh ghi có chức nang đặc biệt được định nghĩa sẵn các địa chỉ Ngoại trừ thanh ghi À Syth : Võ Long Trang 15

Trang 14

Đề tài : Thiết Kế Hệ Thiếng Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

m như đã nói, đa số các thanh ghi có chức năng điệt biệt SER

có thể được truy xuất ng

có thể địa chỉ hóa từng bịt hoặc byte

Thanh ghỉ trạng thái chương trinh (PSW: Program Status Word): Từ trạng thái chường trình ở địa chi DOH được tóm tắt như sau:

Bit Ky hiéu Dia chi bit Mố tả bit

PSW.7 |CY D7H Cd nhé (Carry Flag)

PSW.6 | AC D6H Cờ nhớ phụ (Auxiliary Carry Flag) PSW.5 | FO D5H Cờ 0

Chon băng thanh ghi, bit 1 PSW.4 |RS1 D4H

(Register Bank Select 1)

Chon bang thanh ghi, bit 0

(Register Bank Select 0) 00 = bank 0; địa chỉ 00H - 07H

PSW.3 | RSO D3H

01 = bank 1; dia chi 08H - OFH

10 = bank 2; dia chi 10H - 17H

11 = bank 3; dia chi 18H - 1FH

PSW.2 | OV D2H CS bdo tran (Overflow Flag)

PSW.1 | - DIH Dự trữ (Reserved)

PSW.0 ỊP DOH C8 kiểm tra chấn (Even Parity Flag)

a

Trang 15

Chúc năng từng hit trang thái chương trình

Co Carry CY (Carry Flag):

Cờ nhớ có tác dụng kép Thơng thường nó được dùng cho các lệnh toán học: C = 1 nếu phép tốn cộng bó sự tràn hoặc phép trừ có mượn và ngược lại C = 0 nếu phép tốn cộng khơng tràn và|phép trừ khơng có mượn

Cờ Carry phụ AC|(Auxiliary Carry Flag):

Khi cộng những gid tri BCD (Binary Code Đecimal), cð nhớ phụ AC được set

nếu kết quả 4 bit thấp năm trong phạm vi điều khién OAH - 0EH Ngược lại AC = 0

Cờ 0 (Flag 0):

Cờ 0 (F0) là 1 bifcờ đa dụng dùng cho các ứng dụng của người đùng

Những bit chọn bank thanh ghỉ truy xuất:

RS1 và RS0 quyết định dãy thanh ghi tích cực Chúng được xóa sau khi reset hệ

thống và được thay đổi|bởi phần mềm khi cần thiết Tùy theo RS1, RS0 = 00, 01, 10,

11 sẽ được chọn Bank tịch cực tương ứng là Bank 0, Bank1, Bank2, Bank3

R§1 RSO BANK 0 0 0 0 1 1 1 0 2 1 1 3

Co tran OV (Over Flag):

Cờ tràn được sét sau một hoạt động cộng hoặc trừ nếu có sự tràn tốn học Khi

các số có dấu được cộng hoặc trừ với nhau, phần mềm có thể kiểm tra bit này để xác định xem kết quả có hằm trong tầm xác định không Khi các số khơng có dấu được

cộng bit OV dude bd qua Cac kết quả lớn hơn +127 hoặc nhỏ hơn -128 thì bit OV =1

==———

Trang 16

Đề tài : Thiết Kế Hệ Thếng Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

Bit Parity (P):

Bit tự động được set hay Clear ở mỗi chu kỳ máy để lập Parity chấn với thanh ghi A Sự đếm các bít 1 |trong thanh ghi A cộng với bit Parity luôn luôn chẵn Vi du A

chứa 10101101B thì bit lại lên 1 để tổng số bit 1 trong A và P tạo thành số chấn Bit Parity thường được dùng trong sự kết hợp với những thủ tục của Port nối tiếp

dé tao ra bit Parity trước khi phat đi hoặc kiểm tra bit Parity sau khi thu Thanh ghi B:

Thanh ghi B ở địa chỉ FOH được dùng cùng với thanh ghi À cho các phép toán nhân chia Lệnh MUL ẬB sẽ nhận những giá trị không dấu 8 bit trong hai thanh ghi A

và B, rôi trả về kết quả|16 bit trong A (byte cao) và B@yte thấp) Lệnh DIV AB lấy A chia B, kết quả nguyên lđặt vào A, số dư đặt vào B

Thanh ghi B có thể được dùng như một thanh ghi đệm trung gian đa mục đích

Nó là những bit định vị|thông qua những địa chỉ từ FOH - F7H

Con trỏ Ngăn xấp SP (Stack Poimter) :

Con trỏ ngăn ‘b là một thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 81H Nó chứa địa chỉ của của byte dữ liệu hiện hành trên đỉnh ngăn xếp Các lệnh trên ngăn xếp bao gồm các lệnh cất đữ liệu vào ngăn xẾp (PUSH) và lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp (POP) Lệnh cất dữ

liệu vào ngăn xếp sẽ lắm tăng SP trước khi ghi dữ liệu và lệnh lấy ra khỏi ngăn xếp

sẽ làm giảm SP Ngăn xếp của 8031/8051 được giữ trong RAM nội và giới hạn các địa

chỉ có thể truy xuất bằng địa chỉ gián tiếp, chúng là 128 byte đầu của 8951

Để khởi động $P với ngăn xếp bắt đầu tại địa chỉ 60H, các lệnh sau đây được

dùng:

| MOV SP, #5

Với lệnh trên thì ngăn xếp của 8951 chỉ có 3⁄2 byte vì địa chỉ cao nhất của RAM

trên chip là 7FH Sở đĩ giá trị 5FH được nạp vào SP vì SP tăng lên 1 là 60H trước khi cất byte dữ liệu |

Khi Reset 8941, SP sé mang gia tri mac dinh là 07H và dữ liệu đầu tiên sẽ

được cất vào ô nhớ pean xếp có địa chỉ 08H Nếu phần mềm ứng dụng không khởi

Trang 17

Dé tài : Thiết Kế Hệ Thống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

động SP một giá trị mới thì bank thanh ghil có thể cả 2 và 3 sẽ không dùng được vì

ving RAM này đã đượd dùng làm ngăn xếp Ngăn xếp được truy xuất trực tiếp bằng các lệnh PUSH va POP| để lưu trữ tạm thời và lấy lại dữ liệu, hoặc truy xuất ngầm bằng lệnh gọi chương trình con (ACALL, LCALL) và các lệnh trở về (RET, RETD để lưu trữ giá trị của bộ đếm chương trình khi bắt đầu thực hiện chương trình con và lấy lại khi kết thúc chương tình con

Con tré dit ligu DPTR (Data Pointer):

Con trỏ di liệu (ĐPTR) được dùng để truy xuất bộ nhớ ngoài là một thanh ghi 16 bit & dia chi 82H (DPL: byte thap) va 83H (DPH: byte cao) Ba lệnh sau sé ghi 55H vào RAM ngoài 6 dia chi 1000H:

MOV A, #)5H MOV DPTÌR, #1000H

MOVX @DPTR, A

Lệnh dau tién dilng dé nap 55H vao thanh ghi A Lệnh thứ hai dùng để nạp địa chỉ của ô nhớ cần lưu giá trị 55H vào con trỏ dữ liệu DPTR Lệnh thứ ba sẽ di chuyển

nội dung thanh ghi A (là 55H) vào 6 nhớ RAM bên ngồi có địa chỉ chứa trong DPTR (là 1000H)

Cac thanh ghi Port (Port Register):

Các Port ctia 8951 bao gém Port 0 6 dia chi 80H, Portl 6 dia chỉ 90H, Port2 ở

địa chỉ AOH, và Port3 ð địa chỉ B0H Tất cả các Port này đều có thể truy xuất từng bit nên rất thuận tiện trong khả năng giao tiếp

Cac thanh ghi Timer (Timer Register):

8951 có chứa hai bộ định thời/bộ đếm 16 bit dudc dùng cho việc định thời được

đếm sự kiện Timer0 lở địa chỉ 8AH (TLO: byte thap) va 8CH ( THO: byte cao) Timer1 ở địa chỉ 8BH (TL1: byte thấp) và 8DH (THỊ : byte cao) Việc khởi động timer được SET bởi Timer Mode (TMOD) ở địa chỉ 89H và thanh ghi điều khiển Timer (TCON) ở địa chỉ 88H.| Chỉ có TCON được địa chỉ hóa từng bit

===— 7

Trang 18

_ Điện Giao Tiếp Với Máy Tính

Các thanh ghi Pdrt nối tiếp (Serial Port Register):

8951 chứa một Phrt nối tiếp cho việc trao đổi thông tin với các thiết bị nối tiếp như máy tính, modem hoặc giao tiếp nối tiếp với các IC khác Một thanh ghi đệm dữ

liệu nối tiếp (SBUF) ở địa chỉ 99H sẽ giữ cả hai dữ liệu truyển và đữ liệu nhập Khi

truyền dữ liệu ghi lên S BUF, khi nhận di liệu thì đọc SBUE Các mode vận khác nhau

được lập trình qua thanh ghi điều khiển Port nối tiếp (SCON) được địa chỉ hóa từng bit

ở địa chỉ 98H

Các thanh ghỉ ngắt (Interrupt Register):

8951 có cấu trút 5 nguồn ngắt, 2 mức ưu tiên Các ngắt bị cấm sau khi bị reset hệ thống và sẽ được cho phép bằng việc ghi thanh ghi cho phép ngắt (IE) 6 địa chỉ

A8H Cả hai được địa chỉ hóa từng bit

Thanh ghi điều khiển nguồn PCON (Power Control Register):

Thanh ghi PCON khơng có bít định vị Nó ở địa chỉ 87H chứa nhiều bit điều

khiển Thanh ghi PCON được tóm tắt như sau:

= Bit 7 (SMOD)] Bit cé tốc độ Baud ở mode 1, 2, 3 ở Port nối tiếp khi set

® Bit 6, 5, 4: Khong có địa chỉ = Bit 3 (GF1) : Bit cd da nang 1

= Bit 2 (GFO) : Bit cd da nang 2

= Bit 1 * (PD) : Set để khởi động mode Power Down và thoát để reset

= Bit 0 * (IDL) jSet để khởi động mode Idle và thoát khi ngắt mạch hoặc reset

Các bit điều khiển Power Down và Idle có tác dụng chính trong tất cả các IC họ MSC-51 nhưng chỉ được thi hành trong sự biên dịch của CMOS

Bộ nhớ ngoai (External Memory):

§951 có khả năng mở rộng bộ nhớ lên đến 64K byte bộ nhớ chương trình và 64k

byte bộ nhớ dữ liệu ngoài Do đó có thể dùng thêm RAM và EPROM nếu cần

Khi dùng bộ nhớ ngoài, Port0 khơng cịn chưc năng LO nữa Nó được kết hợp giữa bus địa chỉ (A0-Ẩ7) và bus dữ liệu (D0-D7) với tín hiệu ALE để chốt byte của bus địa chỉ chỉ khi bắt đầu mỗi chu kỳ bộ nhớ Port2 được cho là byte cao của bus địa chỉ

Truy xuất bộ nhớ mã ngoài (Accessing External Code Memory):

Trang 19

Điện Giao Tiếp Với M

Bộ nhớ chương tình bên ngồi là bộ nhớ EPROM được cho phép của tín hiệu

PSEN

ống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

Tính Port 0 { } DO-D7 sot FA 0 ALE G Pbrt 2 m= N A8-A15 = ‘WR WE —— —y Cc 74HC373 = —N| A0-A7 RAM

Trong một chu ỳ máy tiêu biểu, tín hiệu ALE tích cực 2 lần Lần thứ nhất cho phép 74HC373 mở cổng chốt địa chỉ byte thấp, khi ALE xuống 0 thi byte thấp và byte cao của bộ đếm chươn/ : trình đều có nhưng EPROM chưa xuất vì PSEN chưa tích cực,

khi tín hiệu lên 1 trở lại thi Port 0 đã có dữ liệu là Opcode ALE tích cực lần thứ hai

được giải thích tương u va byte 2 được đọc từ bộ nhớ chương trình Nếu lệnh đang

hiện hành là lệnh 1 by‡e thì CPU chỉ đọc Opcode, còn byte thứ hai bỏ đi

Sự kết nối phần

Accessing Externd

Truy xuất bộ nÏ

cứng của bộ nhớ EPROM như sau:

I Code Memory (Truy xuất bộ nhớ mã ngoài)

ớ dữ liệu ngoài (Accessing External Data Memory) :

Bộ nhớ đữ liệu hgoài là một bộ nhớ RAM được đọc hoặc ghi khi được cho phép

của tín hiệu RD va W R Hai tín hiệu này nằm ở chân P3.7 (RD) và P3.6 (WR) Lénh

MOVX được dùng để|truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài và dùng một bộ đệm dữ liệu 16

bit (DPTR), RO hoặc F 1 như là một thanh ghi địa chỉ

Các RAM có thể giao tiếp với 8951 tương tự cách thức như EPROM ngoại trừ chân RD của 8951 nổi với chân OE (Output Enable) của RAM và chân WR của 8951

Svth : V6 Long

¡ TƯƠNG Bint OL-K “CN |

h

Trang 20

Đề tài : Thiết Kế Hệ THống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

nối với chân WE của RAM Sự nối các bus địa chỉ và dữ liệu tương tự như cách nối

cia EPROM

Accessing Externgl Data Memory (Truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài)

Sự giải mã địa chỉ (Address Decoding):

Sự giải mã địa chỉ là một yêu câu tất yếu dé chon EPROM, RAM, 8279, Su

giải mã địa chỉ đối với 8951 để chọn các vùng nhớ ngoài Nếu các con EPROM hoặc RAM 8K được dùng thị các bus địa chỉ phải được giải mã để chọn các IC nhớ nằm

trong phạm vi giới hạn 8K: OOOOH - 1FFFH ; 2000H - 3FFFH,

Một cách cụ thể| IC giải mã 74HC138 được dùng với những ngõ ra của nó được

nối với những ngõ vào khọn Chip CS (Chip Select) trên những IC nhớ EPROM, RAM,

Hình sau đây cho phép kết nối nhiều EPROM và RAÀM

===———————

Trang 21

Dé tài : Thiết Kế Hệ Thống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh Điện Giao Tiếp Với Máy Tính

Address Decoding (Gidi ma dja chi)

Address Bus (A0- A15)

Data Bus (D0-D7) Ld Pt 2764 P§EN —|0E D0-D7 OE D0-D7 { WE

\ a0-A12 EPROM A2 RAM

8KBytes 8KBytes cs cs cs 74HC138)

Select another EPROM/RAM

au Oo on F&F Oo KH | C none | =————======mrv

Trang 22

Đề tài : Thiết Kế Hệ Thống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh Điện Giao Tiếp Với Máy Tính

Sự đè lên nhau của các vùng nhớ đữ liệu ngồi:

Vì bộ nhớ chươnÈ trình là EPROM, nên nảy sinh một vấn để bất tiện khi phát

“a À az *

triển phần mềm cho vi điểu khiển Một nhược điểm chung của 8951 là các vùng nhớ

dữ liệu ngoài nằm đè lên nhau, vì tín hiệu PSEN được dùng để đọc bộ nhớ mã ngồi

và tín hiệu RD được dùng để đọc bộ nhớ dữ liệu, nên một bộ nhớ RAM có thể chứa

cả chương trình và dữ liệu bằng cách nối đường OE của RAM đến ngõ ra một cổng

RAM W W RD _—— OE PSEN

AND có hai ngõ vào PSEN và RD Sơ đồ mạch như hình sau cho phép bộ nhớ RAM có hai chức năng vừa là bộ nhớ chương trình vừa là bộ nhớ dữ liệu:

Overlapping the Extern Vậy một chương

al code and data space

trình có thể được load vào RAM bằng cách xem nó như bộ nhớ

dữ liệu và thi hành chương trình bằng cách xem nó như bộ nhớ chương trình

Hoat dong Reset: f

10uF

i RST 8.2KOhm

Trang 23

Tính

Điện Giao Tiếp Với M 2

Manual Reset (Reset bang tay)

8951 có ngõ vào eset RST tác động ở mức cao trong khoảng thời gian 2 chu kỳ

xung máy, sau đó xuống mức thấp để 8951 bắt đầu làm việc RST có thể kích tay bằng một phím nhấn thường HỞ

Trạng thái của tất cả các thanh ghi trong 8951 sau khi reset hệ thống được tóm

tắt như sau:

Thanh ghi Nội dung

Hếm chương trình PC | 0000H

Thanh ghi tích lũyA 00H

Thanh ghi B 00H Thanh ghi thái PSW 00H

bP 07H

DPRT 0000H

Port 0 đến port 3 FFH

ỊP XXX0 0000 B

IE 0X0X 0000 B

Các thanh ghi định thời | 00H SCON SBUF 00H PCON (HMOS) 00H PCON (CMOS) 0XXX XXXXH L 0XXX 0000 B

Thanh ghi quan trọng nhất là thanh ghi bộ đếm chương trình PC được reset tại

địa chỉ 0000H Khi ngõ vào RST xuống mức thấp, chương trình ln bắt đầu tại địa chỉ

0000H của bộ nhớ chương trình Nội dung của RAM trên chip không bị thay đối bởi tác

động của ngõ vào resỆt

we

Trang 24

Dé tài : Thiết Kế Hệ THống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh Điện Giao Tiếp Với Máy Tính

II SƠ LƯỢC 33 IC TRUYEN DU LIEU 75176

SN75176 có thé fruyén nhan 2 chiéu, được thiết kế dùng cho những mạch cần phát cho nhiều điểm trêh đường truyền dài trên 1000 mét va trong 1 môi trường ổn ào

SN75176 có 3 trặng thái ngõ ra 2 chiểu, tức là khi nhận thì A, B là 2 ngõ vào

nhưng khi phát thì 2 ngộ A, B này đóng vai trò là 1 ngõ vào và l ngõ ra ở phía ngược

lại đường truyền

+ Chính ưu điển này mà SN75176 được sử dụng trong hệ thống em đang thực hiện, có chức năng truyỀn dữ liệu đi xa trong l môi trường nhiễu rất cao (do có nhiều

dây dẫn và giữ vai trò Hịnh hướng đi cho dữ liệu, dữ liệu đi theo chiều gửi hay nhận

tùy thuộc vào yêu cầu dủa hệ thống

> SN75176 có ‡ chân cho phép, 1 cho ngõ vào và 1 cho ngõ ra

»> SN75176 hoạt động trong phạm vi điện áp lớn lẫn 2 chiều vào và ra, nhưng dòng điện ở ngõ ra thed chiều phát chỉ khoảng 60mA, và IC này có thể tự tắt khi nhiệt

độ quá 70° C

> Nguồn của SN75176 là nguồn đơn 5V

Sơ đô chân:

RỈỈ t #0 vec RE[] 2 78 DElÌ 3 8l]A^ p[]s 6 SNC Ký hiệu luận lýt ==— {ƒƑẼŠ_

Trang 25

Sơ đồ luận lý : bE — D 4 RE tạ R — T1 B Bus Bảng trạng thái RECEIVER

DRIVER DIFFERENTIAL ENABLE OUTPUT

INPUTS RE R

A-B

INPUT ENABLE OUTPUTS

D DE Vip 2 0.2V L H Ạ —B -0.2V < Vịp< 0.2V L 9 L H a - Vp <-0.2 V L L L H L H v n X L Z Z Open L 9

H = high level, L = low Jevel, ? = indeterminate,

X = irrelevant, Z = high intpedance (off)

Lene

Trang 26

Đề tài : Thiết Kế Hệ T Điện Giao Tiếp Với Má

IV SƠ LƯỢC Ÿ

1 Giao tiếp máy

Tính

Te GIAO TIEP TRUYEN THONG

tinh:

a So sánh giữa T đữ liệu song song và truyền dữ liệu nối tiếp: Máy tính truyền

liệu song song thường sử

ữ liệu theo 2 phương pháp: song song và nối tiếp Truyền đữ

dụng 8 hoặc nhiều đường dây dẫn để truyền đữ liệu đến thiết

bị ở cách xa một vài mất Ví dụ của truyền dữ liệu song song là máy in và ổ đĩa cứng Phương pháp này cho p

truyễển dữ liệu đồng thờ

nép truyễn dữ liệu với tốc độ cao nhờ dùng nhiều dây dẫn để , nhưng khoảng cách truyền thì bị hạn chế Để truyền dữ liệu đi xa thì cần sử dụng phương pháp truyền nối tiếp Phương pháp này truyền dữ liệu

theo từng bit một

Khi bộ vi xử lý truyén tin với thế giới bên ngồi thì nó cấp đữ liệu dưới dạng

từng byte (8 bit) một 1 rong một số trường hợp, chẳng hạn như máy in, thì thơng tin được lấy từ Bus dữ liệu 8 bit của máy tính và gửi tới Bus dữ liệu 8 bít của máy in

Phương pháp này chỉ thực hiện được khi đường cáp không quá dai vi nếu cáp dài quá

sẽ làm giảm thậm chi la

những lý do đó, trong

m méo tín hiệu Ngồi ra, đường 8 bit dữ liệu giá thành cao Vì rường hợp hai hệ thống ở cách xa nhau hàng tram đến hàng

triệu kilomet thì người tà sử dụng truyền thông tin nối tiếp

Truy

Máy

n nối tiếp Truyền song song

Để truyền tin nề Máy thu Lư Máy thu

¡ tiếp, người ta sử dụng một đường dữ liệu thay cho Bus dữ liệu

8 bit của đường truyền | tin song song, nhờ vậy mà khong chỉ làm giá thành hạ hơn mà

còn mở ra một khả nă ng để hai máy tính ở cách rất xa nhau vẫn có thể truyền thông

với nhau qua đường eC thoai

Trang 27

Đề tài : Thiết Kế Hệ Thống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh Điện Giao Tiếp Với Máy Tính

Để tổ chức truyền tin nối tiếp, trước hết byte dữ liệu được chuyển thành các bit

nối tiếp nhờ các thanh ghi dịch vào — song song — ra — nối tiếp Tiếp theo, dữ liệu được

truyền qua một đường dữ liệu đơn Như vậy, ở đầu thu cũng phải có một thanh ghi dịch

vào — nối tiếp — ra — sảng song để nhận dữ liệu nối tiếp và sau đó gói chúng thành từng byte một Tất nhiên, nếu dữ liệu được truyền qua đường thoại thì cần được

chuyển đổi từ các số 0 và 1 sang âm thanh ở dạng sóng hinh sin

b Truyền dữ liệu|nối tiếp:

Có 2 phương pháp truyền dữ liệu nối tiếp: Bất đồng bộ và đồng bộ

9 /: Đồng bộ (syncÄronous) : mỗi lần truyền một khối dữ liệu (các ký tự) với tốc

đổ không đổi

- Bất đồng bộ (a‡ynchoronous) : mỗi lần truyền 1 byte

Ta có thể viết dhương trình để thực hiện truyền dữ liệu theo một trong hai

phương pháp trên, nhưng chương trình sẽ dài và tốn thêm thời gian Vì vậy, người ta đã

phát triển các phân cứng dành cho việc truyền dữ liệu nối tiếp, phần cứng đó được gọi

là UART hay USART.| Với UART (miversal asynchronous receiver transmitter = bộ

thu phát bất đồng bộ kạn năng) dùng cho truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ và

USART (universal synchronous — asynchronous receiver transmitter = b6 thu phat dong

bộ — bat déng b6 van nfing) ding cho truyén dif liệu nối tiếp đồng bộ — bất đồng bộ

Duplex (song céug) va simplex (don công)

- Duplex là truyện dữ liệu mà hai bên đều có thể phát / thu

- Simplex là truŸền dữ liệu mà chỉ có một bên phát và bên kia thu

Trong duplex lại được chia làm 2 loại:

- Full duplex (sdng công): dữ liệu được truyền đông thời theo hai chiều - Half duplex (bin song công): dữ liệu được truyén mdi lan theo một chiều

pe

Trang 28

Đề tài : Thiết Kế Hệ Thng Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

Framing Ký tự ASCH STOP | p7 D6 DS D4 D3 D2 D1 DO | START

Space bit bit

lá /

1 hay) 2 bit ‘1’ Chỉ một bit ‘0’

Di ralsau Di ra dau tién

Khubn mau bit dung dé giti dữ liệu bất đồng bộ

Khi khơng có dữ

Mark) Bắt đầu của mộ này được gọi là bit bắt ‹

liệu gửi thì đường tín hiệu duy trì ở trạng thái cao (trạng thái

ký tự dữ liệu được chỉ bởi mức thấp trong thời gian 1 bịt Bit Au (start bit) ROi sau dé các bit đữ liệu được gửi ra trên đường

tín hiệu lần lượt từng t một (bắt đầu với LSB) Từ dữ liệu có thể 5,6,7, hoặc 8 bit và

có thể theo sau là bit kiểm tra chấn lẻ P (parity bi0 Tiếp theo các bit dữ liệu và P (nếu có sử dụng kiểm tra cHẩn lẻ), đường tín hiệu được trả về mức cao trong ít nhất thời

gian | bit để giúp nhận biết kết thúc ký tự Bit này còn gọi là bit dừng (stop bi0, một

số hệ thống cũ có thể sử dụng 2 bit dừng

Thuật ngữ tốc độ baud dùng để chỉ tốc độ dữ liệu nối tiếp được truyền Tốc độ

baud được định nghĩa là 1/(thời gian giữa những chuyển tiếp tín hiệu) Ví dụ, nếu tín

hiệu thay đổi cứ sau 3.B3 ms thì tốc độ baud là 1/3,33ms = 300 bd (hay baud) Chú ý,

tốc độ này tổng quát thì khác với tốc độ định nghĩa theo bps (bits/giây) Các tốc độ

baud thông dụng là 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, và 19 200 baud (hiện nay các số

này còn cao hơn nữa, thường giới hạn với truyền bất đồng bộ là 100 000 baud)

Với hệ thống mỗi ký tự ASCII là 8 bit va truyền với 1 stop bit, còn các hệ thống cũ ký tự ASCH 7 bit và truyền với 2 stop bit

Để giao tiếp máy vi tính, vi xử lý với các đường dữ liệu nối tiếp thì ta phải chuyển đổi dữ liệu từi dạng song song thành dạng nối tiếp và ngược lại Và sau đó

được gửi đi qua UART[phát và nhận vào từ UART thu

ce

Trang 29

Đề tài : Thiết Kế Hệ T: Điện Giao Tiếp Với Má

Có nhiều cách đ

điện để biểu diễn một tr

0 trong đường tín hiệu, Một giải pháp khác là t ống Tiết Kiệm Tính

truyền dữ liệu nối tiếp Một phương pháp là sử dụng dòng

GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

ong những đường tín hiệu và khơng có dịng điện để biểu diễn

phương pháp này được gọi là vòng dòng điện (current loop)

hêm vào các mạch lái đường dây ở các ngõ ra của UART để

tạo các tín hiệu dp thi¢h hợp Khoảng cách truyền được với các giải pháp này là khoảng vài trăm thước ( hú ý là khoảng cách và tốc độ truyền tỉ lệ nghịch với nhau)

Để gửi dữ liệu nối tiếp đến những nơi xa thì người ta thường sử dụng hệ thống điện thoại bởi vì kết nố

đó (vì nhiều ngun nhí

¡ dây đã có sẵn (có băng thơng khoảng 300 đến 3000Hz) Do

In) các tín hiệu số có dạng như ở hình trên khơng thể gửi trực

tiếp qua các đường dây điện thoại Giải pháp cho va

trong dải tần của đường

này và ngược lại thì đư

điều chế)

n để này là chuyển các tín hiệu số thành các tín hiệu âm tần ở dây điện thoại Thiết bị được dùng để thực hiện chuyển đổi

Jc goi 1A modem (modulator — demodulator = điều chế — giải

MICROCOMPUTER MODE MODE LARGE

CONTROLLED TIMES SHARE

TERMINAL COMPLITER <4 TELEPHONE < T D TxD _ LINE x RxD RxD RTS „ RTS CTS |8 CTS CD [® CD DTR DTR DSR DSR DCE DCE DTE DTE

DTE = DATA TRRMINAL EQUIPMENT; DCE = DATA COMMUNICATION EQUIPMENT

Truyền dữ liệu nối tiếp dùng các modem

và đường dây điện thoại chuẩn

Modem hoặc thiết bị khác dùng để gửi dữ liệu nối tiếp đi xa, thì được gọi là

DCE (data communicat

va các máy tính gửi equipment = thiét bi day

én equipment = thiét bi truyén dif liéu) Cac thiét bị đầu cuối

hay nhận dif liéu noi tiép dude goi 14 DTE (data terminal

/ cuối dữ liệu)

==—.ừ ———:

Trang 30

Điện Giao Tiếp Với Má

Các tín hiệu bắt

truyền dữ liệu nối tiếp, ‹

ống Tiết Kiệm

Tính

y và dữ liệu được liệt kê

GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

ở hình trên là một phân của chuẩn

ược gọi là RS — 232

2 Giao tiếp nối tiếp qua cổng COM - RS232: Chuẩn giao tiếp

association = Hiép hdi RS232 c6 stta di 1a F

1969) Hai chữ RS đầu d RS232 được qui của nó khơng tương thíc

Đặc tính điện quị

nối tiếp RS232 dude qui dinh béi EIA (electronics industries công nghiệp điện tử) vào năm 1960 và các chuẩn nối tiếp

S232A (năm 1963), RS232B (năm 1965) và RS232C (năm

ó nghĩa là recommmended standard

lịnh trước khi xuất hiện họ logic TTL, do đó các mức điện ấp

h với TTL (ho TTL ra đời vào năm 1968)

định với chuẩn RS232 như sau:

s._ “Space” (logfc 0) có trị số từ +3 đến +25V

“Mark” (logit

Miễn giữa -3

Điện áp hở m

» Dong dién ny

năng chịu được dòng nà

Các chuẩn RS2

; D

1) có trị số từ -3 đến -25V

V và +3V không hợp lệ

ạch không được vượt quá 25V (so với đất)

ắn mạch không được vượt quá 500mA Mạch lái phải có khả y mà khơng bị hư (ta phải chú ý đến vấn dé nay)

32 có cải tiến thêm vào năm 1987 (RS232D) và năm 1991

(RS232E) A .Ả, ANIPUT œ

sc h

—— + li |

$1 i aa) ee cẼ ote ann? x|-ƯÍ vi

4 Lạ] a0 AC 304600840 _

† sce stow i4,

tỉ [5] v44 LHÌ tan lệ WUGENMERER | Ce

EPs fa 4 43) Rtg KT =

ca(s| 4đ 204 [el Mon % [a ra] Tx frill 1 = sứ Tụ Hs

TIUỜNS / ‘ R2

Ữ Dạ] Hạ WƯAC | aœ HN

nek (3 HỆ” ila! util,

DIPGO aa '

THAMES J : 6-212

Latinas al cm) : aumruTs § oss = ` bo INPUTS

as ‘ig j 2 Sam nh #

5 + Gh Oo 1 *

no =

L5

Trang 31

Đề tài : Thiết Kế Hệ Thng Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyén Thị Ngọc Anh

Điện Giao Tiếp Với Má) Tính

Vì RS232 khơng thương thích với TTL, nên để kết nối bất kỳ thiết bị có giao tiếp

RS232 với hệ vi xử lý /|wi điều khiển thì ta phải cần sử dụng các bộ chuyển đổi điện

áp (thí dụ như MAX234) để chuyển đổi các mức logic TTL thành các mức điện áp

RS232 và ngược lại Cáđ mạch có chức năng như vậy được gọi là mạch lái đường dây

Các IC có chức năng mạch lái đường dây như MAX232, MC1488 va MC1489, DS275

Các đầu nối cổng| nối tiếp (DB - 25 va DB - 9)

CONNECTOR DB25 CONNECTOR DB9

Enistbtoiistslishifa

keerRzhla-R-rkr-trdlt My tt

Sơ Hồ chân các đầu nối DB - 25 và DB - 9

Ý nghĩa các chân trong bác đầu nối DB ~ 25 và DB ~ 9

Chan cia DB- 25 || Chân của DB-9 | Viết tất Ten day di

(chan s6) » (chan s6)

2 3 TD Transmit Data

3 2 RD Receive Data 4 7 RTS Request To Send 5 ổ CTS Clear To Send

6 6 DSR Data Set Ready

7 5 SG Signal Ground

8 1 CD Carrier Detect

20 4 DTR Data Terminal Ready 22 9 RI Ring Indicator

fn

Trang 32

Đề tài : Thiết Kế Hệ Thống Tiết Kiệm GVHD: Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

Điện Giao Tiếp Với Máy Tinh

Với chức năng của các chân như sau:

Viết tắt | ' Tên đầy đủ _._- »,: Chức năng

TD Transmit Data Phát dữ liệu, ngõ ra của dữ liệu nối tiếp (TXD)

RD Receive Data Thu dữ liệu, ngõ vào của đữ liệu nối tiếp (RXD)

CTS | ClearTo Send | Xóa để gửi

Đường này báo cho modem biết là sẵn sàng trao đổi

dữ liệu

DCD Data Carer | Phát hiện sóng mang đữ liệu

Detect Khi modem phát hiện “Carrier” (séng mang) tt

modem ở đâu kia của đường dây điện thoại, đường

này trở nên tích cực

DSR_ | Data Set Reùdy | Bộ dữ liệu sẵn sàng

Đường này báo cho UART biết modem sẵn sàng thiết

lập nối kết

DTR Data Ternlinal | Thiết bị đầu cuối dữ liệu sẵn sàng

Ready Đường này ngược lại với DSR, nó báo cho modem biết UART sẵn sàng kết nối

RTS | Request TolSend | Yêu câu gửi

Đường này báo cho modem biết UART sẵn sàng trao đổi dữ liệu

RI Ring Indicator Báo có tín hiệu chng

Chuyển sang mức tích cực khi modem phát hiện có tín hiệu chng từ mạng điện thoại

Trang 33

| Đê tài : Thiết Kế Hệ Thống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh | Điện Giao Tiếp Với Má) Tính

Chương II : TÍNH|TỐN VÀ THIẾT KẾ

I Sơ đê khối hệ thống: 1 Sơ đồ khối: Máy tính ` y

Khối xử lý trung tâm

IC 89C51 (Master) A y Khối xử lý cảm biến

AT89C2051 Điều khiển

: (Slave) thiét bi ` ` ị | Cảm biến Cảm biến hồhg ngoại hồng ngoại A `

Cửalra vào thứ Cửa ra vào thứ

nhất hai

==——.——

Trang 34

2 Chức năng từng khối:

- Khối cảm biến hồng dgoại : nhận biết được có người hay khơng có người (nếu có người thì tia hồng ngoại|bên thu và bên phát bị che khuất, cịn nếu khơng có người thì tia hơng ngoại bên thu và bên phát được thông suốt)

- Khối xử lý cầm biến : nhận biết được người đi ra hay đi vào để đếm số người ra hoặc vào ,và điều khiển thiết bị, và truyén dữ liệu (số người có trong phòng và các trạng

thái thiết bị) lên trung tầm khi trung tâm yêu cầu

- Khối xử lý trung tâm :|nhận dữ liệu từ khối xử lý cảm biến Và khi máy tính yêu cầu thì khối xử lý trung tâmh truyén di liệu lên cho máy tính Trung tâm cho phép việc truyền nhận của Slave lũng như máy tính, tránh trường hợp xung đột dữ liệu

-Điều khiển thiết bị : ok số người trong phòng = 0 thi tất cả các thiết bị sẽ tự động tắt

(được điều khiển bới khối xử lý cảm biến)

-Máy tính : lấy dữ liệu|từ khối xử lý trung tâm để hiển thị trên giao diện người dùng

được viết bằng ngôn ngữ VB6 Trên giao diện hiển thị số người có trong phịng và các trạng thái thiết bị

==— —_

Trang 35

Tính II Tính tốn và thiết kế :

1.Khối cảm biến):

Để có thể nhận biết được người đi ra hay vào phịng ta cần có hai bộ cảm biến

hồng ngoại, một bộ cảm biến vào và một bộ cảm biến ra Khi có người từ ngồi vào

thì cảm biến vào sẽ được tác động lên trước rồi mới tới cảm biến ra, ngược lại khi có

người từ trong đi ra thì bộ cảm biến ra tác động lên trước rồi mới tới cảm biến vào

Việc tác động lên các bộ cảm biến một cách tuần tự trước sau sẽ là cơ sở giúp cho

Slave nhận biết được người đi vào hay đi ra khỏi phòng Mỗi bộ cảm biến như vậy sẽ

bao gồm mãch phát và mạch thu, sau đây là sơ đồ và nguyên lý của một bộ cảm biến a.Mạch phát :

Sử dụng mạch dao động phát tần số xung vuông 10Khz

vec R4 10 D1 LED_PHAT vec 8 U18 UIA 4 9 Q1 C1815 7400 7400 R1 R2 = 220k 47k C1 || WT 102 Sơ đò nguyên lý mạch phát

Để tạo ra tần sốÌxung vng 10Khz, ta điều khiển đóng mở transistor thơng qua

các cổng logic số, theÒ sơ đồ trên tụ C1 và hai điện trở RI1,R2 như một khoá điều

khiển việc đóng mở cá‡ cổng logic

Giả sử lúc đầu dgõ vào cổng NAND thứ nhất ở mức thấp (chân 1,2) thì ngõ ra

chân số 3 sẽ là mức calb, ngõ ra này được đưa vào ngõ vào cổng NAND thứ hai (chân

số 5) kết hợp với ngõ vào thứ hai (chân số 4) được nối lên Vcc nên luôn ở mức cao, do đó ngõ ra cổng NAND khứ hai sẽ ở mức thấp (chân số 6) Như vậy điện áp từ chân 3

=-ỲỶ-ann=

Trang 36

Đề tài : Thiết Kế Hệ T' ong Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

qua R2=47k nạp cho tul C1=102 Khi tụ C1 được nạp đây thì ngõ ra cổng NAND thứ

hai (chân 6) ở mức cao,nên ngõ vào chân 5 sể ở mức thấp và ngô ra cổng NAND thư nhất (chân 3) cũng vậy làm ngõ vào cổng NAND thứ nhất (chân 1,2) ở mức cao Lúc

này tụ C1 lại được nạpl|lại theo đường chân số 6 qua tụ C1 qua R2=47k Quá trình tụ

nạp xả theo hai chiều ngược nhau làm chân số 6 ngõ ra cổng NAND thứ hai luôn thay

đổi từ cao sang thấp và|ngựoc lại, do đó sẽ điều khiển cổng NAND thứ ba tạo ra xung

vuông tần số 10Khz đóhg mé transistor diéu khiển led phát phát ra ngoài

b Mạch thu :

Tia hồng ngoại từ mạch phát sẽ được led thu nhận vào, tín hiệu thu được đưa

đến mạch khuếch đại làm cho tín hiệu rõ ràng hơn, đây cũng là nhiệm vụ chính của

mạch thu, ngồi ra mạch thu còn sử dụng tín hiệu thu được để điều khiển các mức điện

áp đưa về cho Slave nhận biết

Khi khơng có tịa hồng ngoại từ mạch phát thì led thu khơng dẫn (do led thu

phân cực nghịch) nên rgõ ra OUT1 =0V Khi có tỉa hồng ngoại từ mạch phát chiếu vào

thi led thu dẫn và ngõ Ƒa out có điện áp Nhưng tín hiệu thu vào nhỏ nên phải đưa vào

mạch khuếch ghép liêh tầng dùng hai transistor nhằm khuếch đại tín hiệu thu được rõ

ràng hơn

vec

we

Trang 37

Mạch khuếch đại ghép aid ** Xét mach kh GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh ên tầng : R§ R7 OUT2 Q1 Q2 C1815 ếch dai transistor Q1 :

Thong s6 C1815 : Pmax = 1W ; Ic max=1A; Ø =140

Hé transistor Q1 dan ba

Chon dong Ic qua QI là

Trang 38

Độ lợi vòng T của mach KDHT : po 22 „vo

vỉ |vo = ( ib vi

Trang 39

_ hfe.Rf ~ (Rf + hie) 140.5 Re ef + Re) b0k.39k _ (560k +35)(560k +39£) =-9

Vậy hệ số khuếch đại điện áp : Avf =

** Xét mạch khu

Thông số C1815 : Pma3 Để transistor Q2 dẫn bã

Chon dong Ic qua Q2 là Ta có : Vcc = ( ly + I,)R > Veo = 1.4 +1) 8 Avl 1-7 =-14 ếch đai transistor Q2 : =1W;Icmax=1A; £ =140 o hoa thile = 1b Ic =0,1mA, Vcc = 5V ‹ +lpRp+Vø R + eR +06 8

+ Ì(Re+Rb)+Re= 96 = 2-9 < gaa B Ic 0,1mA

Chon Re = R7 =39KQ >» (30K + Rb) 39K = 44KQ 140 > Rb=661KQ Chọn Rb = R6 = 560K © + hie= m.hfe( 274 ) = 35k c (m = 1) 140.560K.39k _ 35k(56ĐK + 39k) =-141

Độ lợi vòng T của math KDHT : ` m.È9 vo ib

vỉ |yvo =0 ¡b wi

Trang 40

Đề tài : Thiết Kế Hệ T Điện Giao Tiếp Với M

—_ hfe.Rf

— (Wƒ+hie\XÌ

140.3

Tính Re tf + Re) 60K.39k — (560K+35

Vậy hệ số khuếch đại đ =› Hệ số khuếch đạ

Tín hiệu vào sẽ được d

giảm bớt thành phần n nhà sản xuất thì cổng d

Nên giá trị của R8, R9

KX560K +39k)

Avl

1-7 =-14 én 4p: Avf=

¡ điện áp toàn mach Av = Ay Av = 196 lan

ưa tiếp đến mạch đệm dùng IC, tại đây tín hiệu thu được sẽ niễu, đồng thời biên độ tín hiệu cũng được rõ ràng hơn Theo êm được gắn 1 điện trở từ đầu vào đến đầu ra như hình dưới

ó giá trị như hình bên dưới

R8 2,2M 2,2M

OUT3

Sau khi tín hiệu

hiệu xoay chiều từ đầu từ đầu ra của D4 sẽ ch

ra out ở mức 0 Do ảnh trở và một biến trở để

được khuếch đại và chỉ giữ lại tần số thu được từ mạch phát, tín vào IN3 qua tu C7, qua hai diode D3, D4 sé nắn và bội áp nên

o ra điện áp 1 chiều, điện áp DC này phân cực làm Q3 dẫn ngõ

hưởng của độ nhạy tia hồng ngoại nên phân cực cho Q3 là điện

liều chỉnh cho phù hợp với độ nhạy tia hồng ngoại thu được Khi tia hồng n#oại thu về bị cắt thì khơng có điện áp DC phân cực làm Q3

ngưng dẫn do đó ngõ rh out sẽ ở mức cao Chính sự thay đổi điện áp này sẽ được Slave

(At89C2051) nhận biế và xử lý

pe

Định dạng
Số trang	99
Dung lượng	2,73 MB