Thiết kế hệ thống truyền thông sử dụng lớp vật lý RS485 trong nhà thông minh

ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành MỤC LỤC GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đề tài mặc dù gặp phải rất nhiều những vấn đề khó khăn song với hướng dẫn của thầy Giang Hồng Bắc với chỉ bảo của thầy cô giáo Khoa Điện – Điện Tử nỗ lực không ngừng của nhóm, đến chúng em đã hoàn thành đề tài Tuy nhiên, kiến thức của chúng em còn hạn chế, nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Vì chúng em rất mong nhận những ý kiến đóng góp chân thành từ phía thầy Giang Hồng Bắc ,cùng thầy cô giáo Khoa Điện – Điện Tử bạn đọc để đề tài của chúng em ngày hoàn thiện phát triển lên mức cao thời gian gần nhất Sau thời gian thực đề tài khoa, chúng em đã học hỏi rất nhiều kinh nghiệm kiến thức Các thầy cô gióa khoa đã nhiệt tình chỉ bảo Đặc biệt hướng dẫn rất nhiệt tình của thầy Giang Hồng Bắc đã giúp chúng em hoàn thành đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn!   GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành Nhận xét giáo viên hướng dẫn LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, kinh tế của nước ta phát triển rất mạnh mẽ nhanh chóng, để đạt kết có đóng góp rất của ngành kĩ thuật điện - điện tử, kĩ thuật vi xử lý Với phát triển vũ bão kĩ thuật điện-điện tử, kĩ thuật vi xử lý xâm nhập vào tất ngành khoa học – kĩ thuật khác đã đáp ứng nhu cầu của người dân Sự đời của vi mạch điều khiển với giá thành giảm GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành nhanh ,khả lập trình ngày cao đã mang lại những thay đổi sâu sắc ngành kỹ thuật điện – điện tử Để bước đầu làm quen dần với vi điều khiển, chúng em đã thầy cô giáo khoa giao cho đồ án môn học với đề tài: “ Thiết kế hệ thống truyền thông sử dụng lớp vật lý RS485 nhà thông minh” Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Hải Nguyễn Tuyên Hoàng GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠ SỞ LÝ LUẬN ĐỀ TÀI 1.1 Lớp vật lý (Physlcal layer) Lớp vật lý lớp mô hình phân lớp chức truyền thông của trạm thiết bị Lớp đảm nhiệm toàn công việc truyền dẫn dữ liệu phương tiện vật lý Các qui định mô tả giao diện vật lý giữa trạm thiết bị môi trường truyền thông: Các chi tiết cấu trúc mạng (bus, cây, hình sao, ) Kỹ thuật truyền dẫn (RS-485, MBP, truyền cáp quang, ) Phương pháp mã hóa bit {NRZ, Manchester, FSK, ) Chế độ truyền tải (dải rộng/dải sở/dải mang, đồng bộ/không đồng bộ) Các tốc độ truyền cho phép Giao diện học (phích cắm, giắc cắm, ) Lưu ý lớp vật lý hoàn toàn không đề cập tới môl trường truyền thông, mà chỉ nói tới giao diện với nó Lớp vật lý cần chuẩn hóa cho hệ thống truyền thông có lựa chọn giữa vàl khả khác Trong hệ thống bus trường, lựa chọn không lớn quá, hầu hết dựa vài chuẩn kỹ thuật 1.2 Truyền thông mã hóa liệu 1.2.1 Truyền thông Truyền thông trình trao đổi thông tin giữa hai chủ thể với nhau, gọi đối tác giao tiếp, theo phương pháp qui định trước Đối tác có thể điều khiển đối tác kia, hoặc quan sát trạng thái của đối tác Các đối tác giao tiếp có thể người hoặc hệ thống kỹ thuật - tức thiết bị phần cứng (đối tác vật lý) hoặc chương trình phần mềm (đối tác logic) Để thực việc giao tiếp hay truyền thông ta cần tín hiệu thích hợp, có thể tín hiệu tương tự hay tín hiệu số Sự phân biệt giữa tín hiệu thông tin dẫn tới phần biệt giữa xử lý tín hiệu xử lý thông tin, giữa truyền tín hiệu với truyền thông Có thể sử dụng dạng tín hiệu rất khác để truyền tải nguồn thông tin, tín hiệu có thể mang nhiều nguồn thông tin khác 1.2.2 Mã hóa Thông tin cần trao đổl giữa đốl tác mã hóa trước hệ thống truyền dẫn tín hiệu chuyển tới phía bên Trong thuật ngữ truyền thông, mã hóa chỉ trình biến đổi nguồn thông tin (dữ liệu) cần trao đổi sang chuỗi tín hiệu thích GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành hợp để truyền dẫn Quá trình nhất thường bao gồm hal bước: mã hóa nguồn mã hóa đường truyền Trong trình mã hóa nguồn, dữ liệu mang thông tin thực dụng hay dữ liệu nguồn bổ sung thông tin phụ trợ cần thiết cho việc truyền dẫn, ví dụ địa chỉ bên gửi bên nhận, kiểu dữ liệu, thông tín kiểm lỗi, v.v Dữ liệu trước gửi có thể phân chia thành nhiều gói dữ liệu điện để phù hợp với phương pháp truyền, nén lại để tăng hiệu suất đường truyền, hoặc mã hóa bảo mật Như vậy, lượng thông tin chứa đựng tín hiệu nhiều lượng thông tin thực dụng cần truyền tải Đối tác truyền thông Đối tác truyền thông Mã hóa/Giải mã Mã hóa/Giải mã Hệ thống truyền dẫn tín hiệu Hình 1.1: Nguyên tắc của truyền thông Sau đã mã hóa nguồn, mã hóa đường truyền trình tạo tín hiệu tương ứng Với bít gói dữ liệu hay điện theo phương pháp nhất định để phù hợp với đường truyền kỹ thuật truyền Hình 1.1 minh họa ví dụ mã hóa đường truyền đơn giản, bit thể mức điện áp cao bit mức điện áp thấp Mã hóa đường truyền đồng nghĩa với mã hóa bít, tín hiệu khâu mã hóa từng bit tạo tín hiệu truyền dẫn Đối với hệ thống truyền thông khác, trình mã hóa đường truyền có thể bao hàm việc điều biến tín hiệu dồn kênh, cho phép truyền lúc nhiều nguồn thông tin truyền tốc độ cao Việc dồn kênh có thể thực theo phương pháp phân chia tần số, phân chia thời gian hoặc phân chia mã Hình 1.2: Ví dụ mã hóa bít Trong tín hiệu truyền tải đi, cần có phương pháp để bên nhận phân biệt glớl hạn giữa bit dữ liệu nốl tiếp nhau, gọi phương pháp đồng hóa Để tạo điều kiện thực việc cách đơn giản, tín hiệu thường phát theo nhịp đặn, mỗi nhịp ứng với bit, minh họa Hình 1.2 GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành Quá trình ngược lại với mã hóa giải mã, tức chuyển đổi tín hiệu nhận thành dãy bit tương ứng sau đó xử lý, loại bỏ thông tin bổ sung để tái tạo thông tin nguồn 1.3 Chuẩn RS485 RS- 485 sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệch đối xứng giữa hai dây dẫn A B Thông số Điều kiện Điện áp đầu hở mạch Đầu áp đầu có tải RLOAD = 54Ω Tối thiếu Tối đa ±1,5V ±6V ±,5V ±5V Dòng ngắn mạch Thời gian độ đầu ±250mA RLOAD = 54Ω CLOAD= 54Ω Điện áp chế độ chung RLOAD = 54Ω đầu Voc Độ nhạy cảm đầu vào -1V -7V≤ VCM≤12V 3V ±200mV Điện áp chế độ chung VCM -7V Trở kháng đầu vào 12K Ω 12V Bảng 1: Tóm tắt thông số quan trọng của RS-485 Đặc tính khác của RS-485 có khả ghép nối nhiều điểm, dùng phổ biến hệ thống bus trường Cụ thể, 32 trạm có thể tham gia ghép nối, định địa chỉ giao tiếp đồng thời đoạn RS-485 mà không cần lặp Để đạt điều này, thời điểm chỉ trạm phép kiểm soát đường dẫn phát tín hiệu, kích thích phải đưa chế độ trở kháng cao mỗi rỗi, tạo điều kiện cho kích thích trạm khác tham gia Chế độ gọi tri-State Một số vi mạch RS-485 tự động xử lý tình này, nhiều trường hợp khác việc đó thuộc trách nhiệm của phần mềm điều khiển truyền thông Trong mạch của kích thích RS-485 có tín hiệu vào “Enable” dùng cho mục đích chuyển kích thích trạng thái phát tín hiệu hoặc trl-state GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành Hình 1.3: Sơ đồ kích thích (driver) thu (receiver) RS-485 1.3.1 Số trạm tham gia RS-485 cho phép nối mạng 32 tải đơn vị (unit load, UL), ứng vớl 32 thu phát hoặc nhiều hơn, tùy theo cách chọn tải cho mỗl thiết bị thành viên Định nghĩa tải đơn vị minh họa Hình 2.41 Thông thường, mỗi thu phát thiết kế tương đương với tảl đơn vị Gần có những cố gắng giảm tải xuống còn 1/2UL hoặc 1/4UL, tức tăng trở kháng đầu vào lên hai hoặc bốn lần, Với mục đích tăng số trạm lên 64 hoặc 128 Tuy nhiên, tăng số trạm theo cách gắn với việc phải giảm tốc độ truyền thông, trạm có trở kháng lớn hoạt động chậm Hình 1.4: Qui định trạng thái logic của tín hiệu RS-485 Giới hạn 32 tải đơn vị xuất phát từ đặc tính kỹ thuật của hệ thống truyền thông nhiều điểm Các tải mắc song song việc tăng tải làm suy giảm tín hiệu vượt GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành mức cho phép Theo qui định chuẩn, kích thích tín hiệu phải đảm bảo dòng tổng cộng 60mA vừa đủ để cung cấp cho: • Hai trở đầu cuối mắc song song tương ứng tải 60 Ω (120Ω mỗi đầu) với điện áp tối thiểu 1,5V tạo dòng tương đương với 25mA • 32 tải đơn vị mắc song song với dòng lmA qua mỗi tải (trường hợp xấu nhất), tạo dòng tương đương với 32mA 1.3.2 Tốc độ truyền tải chiều dài dây dẫn RS-485 cho phép khoảng cách tối đa giữa trạm đầu trạm cuối đoạn mạng 1200m, không phụ thuộc vào số trạm tham gia Tốc độ truyền dẫn tối đa có thể lên tới 10Mbit/s, số hệ thống gần có khả làm việc với tốc độ 12Mbit/s Tuy nhiên có ràng buộc giữa tốc độ truyền dẫn tối đa độ dài dây dẫn cho phép, tức mạng dài 1200m không thể làm việc với tốc độ 10MBd Quan hệ giữa chúng phụ thuộc nhiều vào chất lượng cáp dẫn dùng phụ thuộc vào việc đánh giá chất lượng tín hiệu Tốc độ truyền tối đa phụ thuộc vào chất lượng cáp mạng, cụ thể đôi dây xoắn kiểu STP có khả chống nhiễu tốt loại UTP có thể truyền với tốc độ cao Có thể sử dụng lặp để tăng số trạm mạng, chiều dài dây dẫn lên nhiều lần, đồng thời đảm bảo chất lượng tín hiệu Hình 1.5 : Quan hệ giữa tốc độ truyền chiều dài dây dẫn tối đa RS-485 sử dụng đôi dây xoắn AWG 24 Cấu hình mạng RS-485 chuẩn nhất EIA đưa mà có khả truyền thông đa điểm thực chỉ dùng đường dẫn chung nhất, gọi bus Chính mà nó dùng làm chuẩn cho lớp vật lý đa số hệ thống bus thời Cấu hình phổ biến nhất sử dụng hai dây dẫn cho việc truyền tín hiệu, minh họa Hình Trong trường hợp này, hệ thống chỉ có thể làm việc với chế độ hai chiều gián đoạn (haft-duplex) trạm có thể nhận quyền bình đẳng việc truy nhập đường dẫn Chú ý đường dẫn kết thúc hai trở hai đầu không phép giữa đường dây Vì mục đích đơn giản, dây đất không vẽ đây, nhiên thực tế việc nối dây đất rất cần thiết GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành Hình 1.6: Cấu hình mạng RS-485 hai dây Một mạng RS-485 có thể nối theo kiểu dây, hình 1.6 mô tả Một trạm chủ (master) đóng vai trò điều khiển toàn giao tiếp giữa trạm kể việc truy nhập đường dẫn Các trạm tớ (slave) không thể liên hệ trực tiếp mà phải qua trạm chủ Trạm chủ phát tín hiệu yêu cầu trạm tớ có trách nhiệm đáp ứng vấn đề kiểm soát thâm nhập đường dẫn việc khống chế trạm tớ không trả lời lúc Với cấu hình này, việc truyền thông có thể thực chế độ hai chiều toàn phần phù hợp với ứng dụng đòi hỏi tốc độ truyền tải thông tin cao, nhiên phải trả giá cho hai đường dây bổ sung 1.3.3 Cáp nối RS-485 chuẩn trọn vẹn mà chỉ chuẩn đặc tính điện học, không đưa qul định cho cáp nối nối Có thể dùng đôi dây xoắn, cáp trơn hoặc loại cáp khác, nhiên đôi dây xoắn vẫn loại cáp sử dụng phổ biến nhất nhờ đặc tính chống tạp nhiễu xuyên âm 1.3.4.Trở đẩu cuối Do tốc độ truyền thông chiều dài dây dẫn có thể khác rất nhiều ứng dụng, tất bus RS-485 yêu cầu sử dụng trở đầu cuối hai đầu dây sử dụng trở đầu cuối có tác dụng chống hiệu ứng phụ truyền dẫn tín hiệu, ví dụ phản xạ tín hiệu Trở đầu cuối dùng cho RS-485 có thể từ 100Q đến 120Q Một sai lầm thường gây tác hại nghiêm trọng thực tế dùng trở đầu cuối mỗi trạm Đối với mạng bus có 10 trạm trở kháng tạo trở đầu cuối mắc song song 10Q thay 50Í2 thông thường Chú ý tải của trở đầu cuối chiếm phần lớn toàn mạch, nên trường hợp hậu gây dòng qua trở đầu cuối lấn át, tín hiệu mang thông tin tới thu suy yếu mạnh dẫn tới sai lệch hoàn toàn Một số nối có tích hợp sẵn trở đầu cuối, có thể dùng jumper để chọn chế độ thích hợp tùy theo vị trí của trạm mạng GVHD: Giang Hồng Bắc 10 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành 1.7.4 Khái quát chức port vi điều khiển PIC16F877A Hình 1.18: Các Port của PIC16F877A • PORTA PORTA gồm có chân Các chân của PortA, ta lập trình để có thể thực chức “hai chiều” : xuất dữ liệu từ vi điều khiển ngoại vi nhập dữ liệu từ ngoại vi vào vi điều khiển Việc xuất nhập dữ liệu PIC16F877A khác với họ 8051 Ở tất PORT của PIC16F877A, mỗi thời điểm chỉ thực chức :xuất hoặc nhập Để chuyển từ chức nhập qua chức xuất hay ngược lại, ta phải xử lý phần mềm, không 8051 tự hiểu lúc chức nhập, lúc chức xuất Trong kiến trúc phần cứng của PIC16F877A, người ta sử dụng ghi TRISA địa chỉ 85H để điều khiển chức I/O Muốn xác lập chân của PORTA nhập (input) ta set bit tương ứng chân đó ghi TRISA Ngược lại, muốn chân output ta clear bit tương ứng chân đó ghi TRISA Điều hoàn toàn tương tự PORT còn lại Ngoài ra, PORTA còn có chức quan trọng sau : - Ngõ vào Analog của ADC : thực chức chuyển từ Analog sang Digital GVHD: Giang Hồng Bắc 25 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành - Ngõ vào điện so sánh - Ngõ vào xung Clock của Timer0 kiến trúc phần cứng : thực nhiệm vụ đếm xung thông qua Timer0… - Ngõ vào của giao tiếp MSSP (Master Synchronous Serial Port) • PORTB PORTB có chân Cũng PORTA, chân PORTB thực chức : input output Hai chức điều khiển bới ghi TRISB Khi muốn chân của PORTB input ta set bit tương ứng ghi TRISB, ngược lại muốn chân output ta clear bit tương ứng TRISB Thanh ghi TRISB còn tích hợp điện trở kéo lên có thể điều khiển chương trình • PORTC PORTC có chân thực chức input output điều khiển của ghi TRISC tương tự hai ghi Ngoài PORTC còn có chức quan trọng sau : - Ngõ vào xung clock cho Timer1 kiến trúc phần cứng - Bộ PWM thực chức điều xung lập trình tần số, duty cycle: sử dụng điều khiển tốc độ vị trí của động v.v… - Tích hợp giao tiếp nối tiếp I2C, SPI, SSP, USART • PORTD PORTD có chân Thanh ghi TRISD điều khiển chức input output của PORTD tương tự PORTD cổng xuất dữ liệu của chuẩn giao tiếp song song PSP (Parallel SlavePort) • PORTE PORTE có chân Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng TRISE Các chân của PORTE có ngõ vào analog Bên cạnh đó PORTE còn chân điều khiển của chuẩn giao tiếp PSP 1.7.5 Một vài ghi chức đặc biệt SFR Thanh ghi STATUS: ghi có mặt bank ghi địa chỉ 03h, 83h, 103h 183h : chứa kết thực phép toán của khối ALU, trạng thái reset bit chọn bank cần truy xuất nhớ dữ liệu Thanh ghi OPTION_REG : có mặt bank2 bank3 có địa chỉ 81h 181h Thanh ghi cho phép đọc ghi, cho phép điều khiển chức pull_up của chân PORTB, xác lập tham số xung tác động, cạnh tác động của ngắt ngoại vi đếm Timer0 GVHD: Giang Hồng Bắc 26 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành Thanh ghi INTCON : có mặt bank địa chỉ 0Bh,8Bh,10Bh,18Bh Thanh ghi cho phép đọc ghi, chứa bit điều khiển bit báo tràn timer0, ngắt ngoại vi RB0/INT ngắt thay đổi trạng thái chân của PORTB Thanh ghi PIE1 :địa chỉ 8Ch, chứa bit điều khiển chi tiết ngắt của khối chức ngoại vi Thanh ghi PIR1 : địa chỉ 0Ch, chứa cờ ngắt của khối chức ngoại vi, ngắt cho phép bit điều khiển chứa ghi PIE1 Thanh ghi PIE2 : địa chỉ 8Dh, chứa bit điều khiển ngắt của khối chức CCP, SSP bú, ngắt của so sánh ngắt ghi vào nhớ EEPROM Thanh ghi PIR2: địa chỉ 0Dh, chứa cờ ngắt của khối chức ngoại vi, ngắt cho phép bit điều khiển chứa ghi PIE2 Thanh ghi PCON : địa chỉ 8Eh, chứa cờ hiệu cho biết trạng thái chế độ reset của vi điều khiển Thanh ghi W(work) Đây ghi rất đặc biệt PIC16F877A Nó có vai trò tương tự ghi Accummulator của 8051, nhiên tầm ảnh hưởng của nó rộng rất nhiều GVHD: Giang Hồng Bắc 27 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành Tập lệnh của PIC16F877A có tất 35 lệnh số lệnh có “góp mặt” của ghi W 23 lệnh Hầu hết lệnh của PIC16F877A liên quan đến ghi W Ví dụ như, PIC chúng ta không phép chuyển trực tiếp giá trị của ghi qua ghi khác mà phải chuyển thông qua ghi W Thanh ghi W có bit không xuất bất kỳ bank ghi của nhớ dữ liệu của 16F877A Mỗi dòng lệnh PIC16F877a mô tả 14 bit Khi ta thực lệnh đó, nó phải lưu địa chỉ của ghi bị tác động (chiếm bit) giá trị số k đó (thêm bit nữa) 16 bit, vượt giới hạn 14 bit Do ta không thể tiến hành phép tính toàn trực tiếp giữa ghi với hoặc giữa ghi với số k Hầu hết lệnh của PIC16F877A phải liên quan đến ghi W lý đó Khi thực dòng lệnh đó, PIC tốn bit để lưu địa chỉ của ghi W mã lệnh ( hiểu ngầm) Có thể xem ghi W ghi trung gian trình viết chương trình cho PIC16F877A 1.7.6.Các vấn đề Timer PIC16F877A có tất timer : timer0 (8 bit), timer1 (16 bit) timer2 (8 bit) Timer0: GVHD: Giang Hồng Bắc 28 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành Hình 1.19: Sơ đồ khối của Timer0 Cũng giống 8051, Timer0 của 16F877A có chức : định thời đếm xung chức có thể lựa chọn thông qua bit số TOCS của ghi OPTION Ngoài ra, ta có thể lựa chọn cạnh tích cực của xung clock, cạnh tác động ngắt… thông qua ghi Timer0 tích hợp thêm tiền định bit (prescaler), có tác dụng mở rộng “dung lượng” của Timer0 Bộ prescaler có thể điều chỉnh bit PS2:PS0 ghi OPTION Nó có thể có giá trị 1:2, 1:4, 1:8, 1:16, 1:32, 1:64, 1:128, 1:256 tùy thuộc vào việc thiết lập giá trị ,1 cho bit Bộ tiền định có giá trị 1:2 chẳng hạn ,có nghĩa : bình thường không sử dụng tiền định của Timer0 (đồng nghĩa với tiền định tỉ lệ 1:1) có tác động của xung clock timer0 tăng thêm đơn vị Nếu sử dụng tiền định 1:4 phải mất xung clock timer0 tăng thêm đơn vị Vô hình chung, giá trị của timer0 (8 bit) lúc không còn 255 nữa mà 255*4=1020 Các ghi liên quan đến Timer0 bao gồm : TMR0 : chứa giá trị đếm của Timer0 INTCON : cho phép ngắt hoạt động OPTION_REG : điều khiển prescaler Timer1 GVHD: Giang Hồng Bắc 29 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành Hình 1.20: Sơ đồ khối của Timer1 Timer1 định thời 16 bit, giá trị của Timer1 lưu hai ghi bit TMR1H:TMR1L Cờ ngắt của Timer1 bit TMR1IF, bit điều khiển của Timer1 TRM1IE Cặp ghi của TMR1 tăng từ 0000h lên đến FFFFh sau đó tràn 0000h Nếu ngắt cho phép, nó xảy khi giá trị của TMR1 tràn từ FFFFh 0000h, lúc TMR1IF bật lên Timer1 có chế độ hoạt động : - Chế độ hoạt động định thời đồng : Chế độ lựa chọn bit TMR1CS Trong chế độ xung cấp cho Timer1 Fosc/4, bit T1SYNC không có tác dụng - Chế độ đếm đồng : chế độ này, giá trị của timer1 tăng có xung cạnh lênh vào chân T1OSI/RC1 Xung clock ngoại đồng với xung clock nội, hoạt động đồng thực sau tiền định tỉ lệ xung (prescaler) - Chế độ đếm bất đồng bộ: chế độ xảy bit T1SYNC set Bộ định thời tiếp tục đếm suốt trình ngủ của vi điều khiển có khả tạo ngắt định thời tràng làm cho Vi điều khiển thoát khỏi trạng thái ngủ Timer2 : định thời bit bao gồm tiền định (prescaler), hậu định Postscaler ghi chu kỳ viết tắt PR2 Việc kết hợp timer2 với định tỉ lệ cho phép nó hoạt động đinh thời 16 bit Module timer2 cung cấp thời gian hoạt động cho chế độ điều biến xung PWM module CCP chọn Hình: 1.21: Sơ khối của Timer GVHD: Giang Hồng Bắc đồ 30 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành 1.8 IC Max 485 1.8.1 Sơ đồ chân Hình 1.22: Sơ đồ chân IC Max 485 Bảng 4: Chức chân của IC Max 485 1.8.2 Chức IC Max485 Để chuyển tín hiệu từ chuẩn TTL sang chuẩn RS485 ngược lại ta sử dụng IC MAX485 MAX485 thiết kế cho việc truyền nhận dữ liệu, hoạt động tương thích với chuẩn RS-232 chuẩn RS-485 MAX485 bao gồm đường truyền nhận vi sai, hai có thể hoạt động độc lập với nhau, không cho phép ngõ trạng thái tổng trở cao MAX485 gồm phát thu, tín hiệu vào phát D logic TTL đổi thành hai tín hiệu A B, tín hiệu điều khiển DE mức thấp hai chân AB cách ly với vi mạch Tín hiệu vào thu A B, tín hiệu R logic TTL tùy thuộc hiệu điện áp giữa A B, /RE logic R cách ly với vi mạch 1.8.3 Đặc điểm -Tốc độ bit Max= 2,5Mbps -Có thể kết nối tối đa 32 thiết bị bus 485 GVHD: Giang Hồng Bắc 31 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành -Điện áp hoạt động : -7V ~ 12V -Thường dùng 5V -Bus Max485 truyền dữ liệu Vi sai dây A,B nên khoảng cách truyền lớn, khả chống nhiễu tốt -Với A-B > 200mV tạo mức logic -Với B-A>200mV tạo mức logic - Thời gian trễ để truyền 10ns nhận 20n - Nhiệt độ hoạt động từ -40C đến 85C 1.8.4 Mạch ứng dụng H ình 1.22: Mạch ứng dụng của Max485 Bus RS485 với thiết bị có thể nối tối đa 32 max485 bus Các chân loại cần nối với B nối với B, A nối A để đảm bảo dữ liệu truyền nhận đúng 1.8.5 Truyền liệu với Max485 Hình truyền dữ 1.16: Sơ đồ test liệu Max485 Để Truyền dữ liệu với Max485 cần thực bước sau -Kết nối chân A với A, B với B giữa IC GVHD: Giang Hồng Bắc 32 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành -Cấu hình truyền IC1, cho chân DE mức -Cấu hình nhận IC2, cho chân RE mức -Gửi dữ liệu vào chân DI của IC1 -Đọc Dữ liệu Ra chân DO của IC2 GVHD: Giang Hồng Bắc 33 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành CHƯƠNG THIẾT KẾ,THI CÔNG HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG SỬ DỤNG LỚP VẬT LÝ RS485 TRONG NHÀ THÔNG MINH 2.1 Sơ đồ khối toàn mạch KHỐI MASTER TRUYỀN DỮ LIỆU KHỐI SLAVE KHỐI NGUỒN Hình 2.1: Sơ đồ khối toàn mạch GVHD: Giang Hồng Bắc 34 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành 2.2 Sơ đồ nguyên lý Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch GVHD: Giang Hồng Bắc 35 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành Hình 2.3: Sơ đồ mạch mô Proteus GVHD: Giang Hồng Bắc 36 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành CHƯƠNG KHẢO SÁT, KẾT LUẬN 3.1 Khảo sát Osilocope Hình 3.1: Bức điện truyền của Slave phần mềm Proteus Hình 3.2: Bức điện truyền của Slave khảo sát máy Osilocope Hình 3.3: Tín hiệu kênh A B Slave gửi điện tới Master GVHD: Giang Hồng Bắc 37 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành 3.2 Hướng phát triển đề tài Cuộc sống ngày đại việc điều khiển thiết bị đơn giản hóa thông minh Đối với đề tài “Thiết kế hệ thống truyền thông sử dụng lớp vật lý RS485 nhà thông minh” ta có thể phát triển thành mô hình nhà thông minh với việc điều khiển thiết bị nhà qua điều khiển trung tâm thu thập thông số nhiệt độ, độ ẩm nhà Và thị trường có nhiều hãng đã sản xuất những SmartHome(SmartHome BKAV) Việt Nam khái niệm nhà thông minh không xa lạ , nó mang đến tiện lợi cho người đó đề tài có tính thực tế cao GVHD: Giang Hồng Bắc 38 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành 3.2 Tài liệu tham khảo [1] Hoàng Minh Sơn, Mạng Truyền Thông Công Ngiệp, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2006 [2] Nguyễn Đình Phú: Giáo trình vi xử lý [3] Hà Nội Aptech Computer Education Center, Giáo trình C GVHD: Giang Hồng Bắc 39 [...]... ngành 2 -Cấu hình truyền trên IC1, cho chân DE mức 1 -Cấu hình nhận trên IC2, cho chân RE mức 0 -Gửi dữ liệu vào tại chân DI của IC1 -Đọc Dữ liệu Ra tại chân DO của IC2 GVHD: Giang Hồng Bắc 33 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành 2 CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ,THI CÔNG HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG SỬ DỤNG LỚP VẬT LÝ RS485 TRONG NHÀ THÔNG MINH 2.1 Sơ đồ khối toàn mạch KHỐI MASTER TRUYỀN DỮ LIỆU KHỐI... ASCII (0-9 và A-F), trong đó blt thấp nhất được gửi đỉ trước • 1 bit parity chẵn/lẻ, nếu sử dụng parỉty • 1 bit kết thúc (Stopbit) nếu sử dụng parity hoặc 2 blt kết thúc nếu không sử dụng parity Chế độ RTU Khi các thiết bị trong một mạng Modbus chuẩn được đặt chế độ RTU (Remote Terminal Unit), mỗi byte trong thông báo được gửi thành một ký tự 8 bit Ưu điểm chính của chế độ truyền này so với... Chế độ truyền Đối với các thiết bị ghép nối qua mạng Modbus chuẩn, có thể sử dụng một trong hai chế độ truyền là ASCII hoặc RTU Người sử dụng lựa chọn chế độ theo ý muốn, cùng với các tham số truyền thông qua cổng nối tiếp như tốc độ truyền, parity chẵn/lẻ, v.v Chế độ truyền cũng như các tham số phải giống nhau đối với tất cả các thành viên của một mạng Mođbus Chế độ ASCII Khi các thiết bị trong. .. nhất được gửi đi trước 1 bit parity chẵn/lẻ nếu sử dụng parity và 1 bit kết thúc (stop bit) nếu sử dụng parỉty hoặc 2 bit kết thúc nếu không sử dụng parity 1.6.3 Cấu trúc bức điện Một thông báo Modbus bao gồm nhiều thành phần và có chiều dài có thể khác nhau Trong một mạng Modbus chuẩn, nếu một trong hai chế độ truyền (ASCII hoặc RTU) được chọn, một thông báo sẽ được đóng khung Mỗi khung bao... tính năng kỹ thuật của hệ thống Cụ thể, ta phải quan tâm tới ít nhất ba khía cạnh: độ tin cậy, tính năng thời gian thực và hiệu suất sử dụng đường truyền Tính năng thời gian thực ở đây là khả năng đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin một cách kịp thời và tin cậy Còn hiệu suất sử dụng đường truyền là mức độ khai thác, sử dụng đường truyền 1.4.2.Chủ/tớ (Master/Slave) Trong phương pháp chủ/tớ,... địa chỉ hợp lệ nằm trong khoảng 0-247, trong đó địa chỉ 0 dành rỉêng cho các thông báo gửi đồng loạt tới tất cả các trạm tớ Nếu Modbus được sử dụng trên một mạng khác, có thể phương thức gửi đồng loạt không được hỗ trợ, hoặc được thay thế bằng một phương pháp khác Một thiết bị chủ sử dụng ô địa chỉ để chỉ định thiết bị tớ nhận thông báo yêu cầu Sau khi thực hiện yêu cầu, thiết bỉ tó đưa... trạm chủ là thiết bị điều khiển và các trạm tớ là thiết bị trường hoặc các module vào/ra Chính vì hai lý do nêu trên, phương pháp chủ/tớ chỉ được dùng phổ biến trong các hệ thống bus cấp thấp, tức bus trường hay bus thiết bị, khi việc trao đổl thông tin hầu như chỉ diễn ra giữa trạm chủ là thiết bị điều khiển và các trạm tớ là thiết bị trường hoặc các module vào/ra phân tán Trong trường... hợp lệ nằm trong khoảng từ 1-255, trong đó các mã hàm trong thông báo yêu cầu chỉ được phép từ 1-127 Tuy nhiên, hầu hết các thiết bị chỉ hỗ trợ một phần nhỏ số hàm trên và một số mã hàm được dữ trữ cho sau này Một số hàm tiêu biểu được liệt kê trong bảng ? Khi một thông báo gửi từ thiết bị chủ tới một thỉết bị tớ, mả hàm chỉ địn hành động mà thiết bỉ tớ cần thực hiện Khi thiết bị tớ... gửi thông tin đi Còn số lượng thành viên trong mạng muốn nhận thông tin thì không hạn chế Một trong những vấn đề quan trọng hàng đầu ảnh hưởng tới chất lượng của mỗi hệ thống bus là phương pháp phân chia thời gian gửi thông tin trên đường dẫn hay phương pháp truy nhập bus Phương pháp truy nhập bus là một trong những vấn đề cơ bản đối với các hệ thống bus, bởi mỗi phương pháp có những... chắn Đây chính là một trong những yếu tố thể hiện tính năng thời gian thực của hệ thống ■ Ưu điểm: Tiền định Đơn giản, đỡ tốn kém Trí tuệ tập trung tại một trạm chủ ■ Nhược điểm Độ tin cậy phụ thuộc vào một trạm duy nhất Hiệu suất trao đổi dữ liệu giữa hai trạm tớ thấp ■ Ứng dụng chủ yếu Phổ biến trong các hệ thống bus cấp thấp (bus trường hay bus thiết bị) Trao đổi thông tin hầu như chỉ