"2 “2
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
BÀI TẬP NHÓM
—-&>>._*⁄⁄4 Thái nguyên 2-2011 j\Z =4 ¬ |
Trang 2
KY THUAT LAP TRINH CHUYEN DUNG CHO DTVT
Chủ đề:Lập trình ghép nối & điều khién qua cong LPT
Thanh vién:
1 Ngô Van Thóc
2 Phạm Văn Tuyên
3 Tống Xuân Tuyền
4 Nguyễn Tiến Thương 5 Nguyễn Văn Tường
Trang 4
LOI MO ĐẦU:
Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ trên thế giới ở nhiều lĩnh vực khác nhau đang diễn ra Đặc biệt sự phát triển như vũ bảo của khoa học máy tính là một công cụ hỗ trợ đắc lực
và quan trọng trong các ngành Công nghệ thông tin và tự động hoá Nó
giúp con người lưu trữ, xử lý thơng tin, tính tốn, điều khiển Hơn thế
nữa nó có thể nối kết với nhau tạo thành một mạng máy tính toàn cầu
để chia sẻ thông tin giữa các vùng trên thế giới
Và đúng như vậy, việc lập trình cho phần cứng và chip điều khiển là điều không thể phủ nhận được, và tầm quan trọng của nó là rất lớn Và việc ghép nối với máy tính là điều bắt buộc, vì người ta dùng ghép nối để mở rộng cấu hình và khả năng ứng dụng của máy tính vào thực tế VD:Có thể xây dựng các hệ đo lường hoàn toàn tự động có thể
thực hiện việc giao tiếp từ 2 máy tính từ Châu lục này sang Châu lục
khác
Việc ghép nối máy tính với các thiết bị ngoại vi có nhiều cách lựa
chọn:
-Ghép nối máy in hay ghép nối cổng song song -Ghép nối qua cổng RS 232 hay là cổng nối tiếp -Ghép nối qua khe mở rộng trên bo mạch chủ -Ghép nối qua cổng USB
Mỗi khả năng trên đều có ưu và nhược điểm, vì vậy tùy thuộc vào khả mục đích mà ta dùng cách nào Tuy nhiên ở đây chúng ta sẽ nghiên cứu bày về cách ghép nối song song Ứng dụng việc lập trình C trên dos để thực hiện giao tiếp Vì C là ngôn ngữ lập trình mạnh,gần gũi với phần cứng và khả năng ứng dụng cao
Giới thiệu chung về cổng LPT:
Trang 5
A Mục đích sử dụng:
Trong quá trình lao động sản xuất, máy tính đã được sử dụng với rất nhiều những mục đích khác nhau (soạn thảo văn bản, tính toán, thiết kết, giả lập hoạt động của một số vấn đề thực tế, đo đạc, điều khiển các thiết bị ) Máy tính có ứng dụng nhiều như vậy do nó có thể ghép nối với các thiết bị ngoại vi (máy in, modem, một số mạch điều khiển ) Các thiết bị ngoại có thể kết nối với máy tính thông qua cổng
nối tiếp (Serial port), cổng song song (Paralell port), cổng RS-232, cổng
COM, cổng USB.ta sẽ nghiên cứu quá trình xuất nhập qua cổng song song (cổng LPT)
B Cấu trúc cổng song song:
Cổng song song có 2 loại: - Ổ cắm 36 chân
- Ổ cắm 25 chân
Ngày nay, loại ổ cắm 36 chân không còn được sử dụng, hầu hết các
máy tính PC đều trang bị cổng song song 25 chân nên ta chỉ cần quan
Trang 6
Ghep noi song song ra cong LPT
Cổng LPT 25 chân là loại cổng song song gồm có 4 đường điều khiển, 5 đường trạng thái và 8 đường dữ liệu Các chân trong cổng như Sau: 13 SEL (Select) 12 PE (Paper End) 11 BUSY 10 ACK „9 „8 > / i 6) Data Out > 5 há r 3 r2 >» { STROBE 251 241 231 Ground 224 214 204 194 184 SELIN 174 INIT 164 ERROR 15
AUTOF 144 Cocccccccece eeceeeceocecs
Hình trên giới thiệu loại ổ cắm 25 chân và cách bố trí các chân
Trang 7
Tên của tín hiệu Chan số Chan số
(chân số 25 chân) (6 cam 36 chân) Strobe Dũ Di D2 D3 D4 D5 Do D7 Acknowledge Busy (bao ban) Paper empty (het giay)
Select (lua chon}
Auto Linefeed (ty déng nap dong)
Error (mắc lỗi)
Reset (dat lal) 31
Select Inp ut (lựa chọn lỗi vảo) 36
Ground (noi dat — 0V} h 19-30, 33
Signal — Ground (noi đất của tín hiệu) 16 Chassis — Ground (vé may néi đất) 17 +5V 18 Không sử dụng 34,35 cow oO Un & tw me co ~~ om un m& 1 li Fe + VD ca wo 10 11 12 13 14 32 BH + + BH B ' ~j oo te L1 Bà] Tín hiệu ở các chân trên ổ cắm 25 và 36 chân để trong trường hợp cần thiết có thể so sánh
Chức năng của các đường dẫn tín hiệu:
Strobe (1): Với một mức logic thấp ở chân này, máy tính thông
báo cho máy in biết có một byte đang sẵn sàng trên các đường dẫn tín hiệu để được truyền
D0 đến D7: Các đường dẫn dữ liệu
Acknowledge: với một mức logic thấp ở chân này, máy in thông báo cho máy tính biết là đã nhận được kí tự vừa gửi và có thể tiếp tục
nhận
Busy (bận - 11): máy in gửi đến chân này mức logic cao trong khi đang đón nhận hoặc in ra dữ liệu để thông báo cho máy tính biết là các
bộ đệm trong máy tính biết là các bộ đệm trong máy tính đã bị đầy hoặc
may in trong tran thai Off-line
Paper empty (hết giấy - 12): Mức cao ở chân này có nghĩa là giấy đã dùng hết
Select (13): Một mức cao ở chân này, có nghĩa là máy in đang trong trạng thái kích hoạt (On-line)
Trang 8
Auto Linefeed (tự nạp dòng): Có khi còn goi la Auto Feed Bang
một mức thấp ở chân này máy tính PC nhắc máy in tự động nạp một
dòng mới mỗi khi kết thúc một dòng
Error (có lỗi): Bằng một mức thấp ở chân này, máy in thông báo
cho máy tính là đã xuất hiện một lỗi, chẳng hạn kẹt giấy hoặc máy in
đang trong trạng thái Off-Line
Reset (đặt lại): Bằng một mức thấp ở chân này, máy in được đặt lại trạng thái được xác định lúc ban đầu
Select Input: bằng một mức thấp ở chân này, máy in được lựa
chọn bởi máy tính
Với số lượng đường dẫn nhiều, một số phép thử trở nên đặc biệt đơn giản Điểm đáng chú ý là khi tiến hành ghép nối cổng song song cần hết sức thận trọng Do các đường dẫn tương thích TTL không được bảo vệ chống quá tải, nên khi tiến hành ghép nối ta cần chứ ý tới những
quy tắc an toàn sau đây:
- Thiết bị chỉ được phép đấu nối với cổng song song khi máy tính ở trạng thái ngắt điện
- Các lối vào chỉ được phép tiếp nhận điện áp giữa 0V và 5V - Các lối ra không được phép ngắn mạch hoặc đấu nối với các lối ra khác và các lối ra không được phép nối với các nguồn tín hiệu điện áp không biết rõ thông số
Qua cách mô tả chức năng của từng tín hiệu riêng lễ ta có thể nhận thấy các đương dẫn dữ liệu có thể chia thành 3 nhóm:
- Các đường dẫn tín hiệu, xuất ra từ máy tính PC và điều khiển
máy tính, được gọi là các đường dẫn điều khiển
- Các đường dẫn tín hiệu, đưa các thông tin thông báo ngược lại từ
máy in về máy tính, được gọi là các đường dẫn trạng thái
- Đường dẫn dữ liệu, truyền các bịt riêng lễ của các ký tự cần in Từ cách mô tả các tín hiệu và mức tín hiệu ta có thể nhận thấy là:
các tín hiệu Acknowledge, Auto Linefeed, Error, Reset và Select Input
kích hoạt ở mức thấp Thông qua chức năng của các chân này ta cũng hình dung được điều khiển cổng máy in
Đáng chú ý là 8 đường dẫn song song đều được dùng để chuyển dữ liệu từ máy tính sang máy in Trong những trường hợp này, khi chuyển sang các ứng dụng để thực hiện nhiệm vụ đo lường ta phải chuyển dữ liệu từ mạch ngọa vi vào máy tính để thu thập và xử lý
Vì vậy ta phải tận dụng một trong năm đường dẫn theo hướng ngược lại, nghĩa là từ bên ngoài về máy tính để truyền số liệu đo lường Dưới đây đề cập chi tiết hơn đến các đặc tính một hướng và hai hướng
của các đường dẫn này
Để có thể ghép nối các thiết bị ngoại vi, các mạch điện ứng dụng trong đo lường và điều khiển với cổng song song ta phải tìm hiểu cách
Trang 9trao đổi với các thanh ghi thông qua cách sắp xếp và địa chỉ các thanh ghi cũng như phần mềm Các đường dẫn của cổng song song được nối với ba thanh ghi 8bit khác nhau:
- Thanh ghi dữ liệu
- Thanh ghi trang thai
- Thanh ghi điều khiển
Status Register Data Register - 3s4|52|53|s4|2s |sé s7] |” ø6 |ns|n4|p+|n2| m 00 | | ¬ | 5 Ị (€6666600066 ` 998698 @® 0 @ @® @ @ | — Ă [co G1IG2|G3|G4GSICB e7] Control Register
*, Dia chi các thanh ghi
Cổng LPT có ba thanh ghi có thể truyền dữ liệu và điều khiển máy in Địa chỉ cơ sở của các thanh ghi cho tất cả cổng LPT (line printer) từ LPT1 đến LPT4 được lưu trữ trong vùng dữ liệu của BIOS
- _ Thanh ghi dữ liệu được định vi ở offset OOh
- Thanh ghi trang thái ở 01h
- Thanh ghi diéu khién 6 02h
Thông thường, địa chỉ cơ sở của LPT1 là 378h Do đó, địa chỉ
của các thanh nghi lần lượt như sau:
Thanh ghi dữ liệu 378h Thanh ghi trang thai 379h
Thanh ghi diéu khién 37Ah Địa chỉ của cổng LPT2 là 278h, do đó địa chỉ của thanh ghi như Sau:
Thanh ghi dữ liệu 278h
Thanh ghi trạng thái 279h
Thanh ghi điều khiển 27Ah
Với các địa chỉ LPT3, LPT4 đều tương tự Tuy nhiên trong một số trường hợp, địa chỉ của cổng LPT có thể khác do quá trình khởi động của BIOS BIOS sẽ lưu trữ các địa chỉ này như sau:
Trang 10
Dia chi Chức nang
0000h:0408h Địa chỉ cơ sở của LPT1 0000h:040Ah Dia chi cơ sở của LPT2 0000h:040Ch Địa chỉ cơ sở của LPT3
Định dạng các thanh ghi như sau:
Thanh ghi dữ liệu (hai chiều): Thứ tự bít 7 6 5 4 Tín hiệu máy in D7 D6 D5 D4 Chân số 9 8 t 6 Thanh ghi trang thal may in (chi doc): Thứ tự bít 4 Tín hiệu máy in BUSY | ACK PAPER EMPTY SELECT Chân số 11 10 12 13 Thanh ghi điều khiến máy ïn: Thứ tự bít 6 |5 3 Tín hiệu máy in X |DIR SELECTIN AUTOFEED Chân số - |- 17 16 14 x: không sử dụng
IRQ Enable: yêu cầu ngắt cứng; 1 = cho phép; 0 = không cho phép
Chú ý rằng chân BUSY được nối với cổng đảo trước khi đưa vào thanh
ghi trạng thái, các bịt sELECTIN , AUTOFEED Và STROBE được đưa qua
cổng đảo trước khi đưa ra các chân của cổng máy in
Thông thường tốc độ xử lý dữ liệu của các thiết bị ngoại vi như may in cham hơn PC nhiều nên các đường AcK, BUSY và STR được sử
dụng cho kỹ thuật bắt tay Khởi đầu, PC đặt dữ liệu lên bus sau đó kích
hoạt đường srR xuống mức thấp để thông tin cho máy in biết rằng dữ
liệu đã ổn định trên bus Khi máy in xử lý xong dữ liệu, nó sẽ trả lại tín
hiệu AcK xuống mức thấp để ghi nhận PC đợi cho đến khi đường BUSY từ máy in xuống thấp (máy in không bận) thì sẽ đưa tiếp dữ liệu
lên bus
* thiét lap dia chi trong bios
Có thể thiết lập được địa chỉ trong bios thông qua hai cach :
Cách 1 : thiết lập thủ công trong mainboad
Khi bật máy tính, BIOS kiểm tra kế tiếp nhau các địa chỉ được ghi
trong bảng và khẳng định xem trên máy có trang bị một vài cổng song
Trang 11
song Các cổng song song được BIOS tìm thấy sẽ được sắp xếp theo các tên mà DOS đã chỉ định là: LPT1, LPT2 Cách 2 : thiết lập bằng ngôn ngữ lập trình Ví dụ: đọc địa chỉ của printer port qua BIOS #include #include void main(void) {
unsigned int far *ptraddr; /* Pointer to location of Port Addresses */
unsigned int address; /* Address of Port */ Int a; ptraddr=(unsigned int far *)Ox00000408; for (a = 0; a < 3; a++) { address = *ptraddr; if (address == 0) printf("No port found for LPT%d ",a+1); else printf("Address assigned to LPT%d is %Xh ",a+1,address); *ptraddr++; } } *,Kỹ thuật lập trình ghép nối
Ngôn ngữ lập trình C là một ngôn ngữ mệnh lệnh được phát triển từ đầu thập niên 1970 bởi Ken Thompson và Demnis Ritchie Từ đó,ngôn
ngữ này đã lan rộng ra nhiều hệ điều hành khác và trở thành một những ngôn ngữ phổ dụng nhất C là ngôn ngữ rất có hiệu quả và được ưa chuộng nhất để viết các phần mềm hệ thống,mặc dù nó cũng được dung cho việc viết cac ứng dụng Ngoài ra, C cũng thường được dung
làm phương tiện giảng dạy trong khoa học máy tính mặc dù ngôn ngữ
này không được thiết kế dành cho người nhập môn
- C là một ngôn ngữ lập trình tương đối nhỏ gọn vận hành gần giống phần cứng và nó giống ngôn ngữ Assembler hơn hầu hết các ngôn ngữ bậc cao.C đôi khi được đánh giá như là “có khả năng di
động”,cho thấy sự khác nhau quan trọng giữa nó và ngôn ngữ bậc thấp
11
Trang 12
nhu la Assembler, do là việc mã C có thể được dich và thi hành trong
hầu hết các máy tính, hơn hẳn các ngôn ngữ hiện tại trong khi đó Assembler chỉ có thể chạy trong một số máy tính đặc biệt Vì vậy C
được xem là ngôn ngữ bậc trung
- C đã được tạo ra với một mục tiêu là làm cho nó thuận tiện để viết các chương trình lớn với số lỗi ít hơn trong mẫu hình lập trình thủ
tục mà lại không đặt gánh nặng lên vai người viết ra trình dịch C, là
những người bề bộn với các đặc tả phức tạp của ngôn ngữ
- C có thêm những chức năng sau:
+ Một ngôn ngữ cốt lõi đơn giản, với các chức năng quan trọng: xử lý hàm hay việc xử lý tập tin sẽ được cung cấp bởi các bộ thư viện các
thủ tục
+ Tập trung trên mẫu hình lập trình thủ tục, với các phương tiện lập trình theo kiểu cấu trúc
+ Một hệ thống kiểu đơn giản nhằm loại bỏ nhiều phép tốn
khơng có ý nghĩa thực dụng
+ Dùng ngôn ngữ tiền xử lý, tức là các câu lệnh tiền xử lý C, cho các nhiệm vụ như là định nghĩa các macro và hàm chứa nhiều tập tin
mã nguồn (bằng cách dùng câu lệnh tiền xử lý dạng #ncude chẳng hạn)
+ Mức thấp của ngôn ngữ cho phép dùng tới bộ nhớ máy tính qua
việc xử dụng kiểu dữ liệu pointer
+ Số lượng từ khóa rất nhỏ gọn
+ Các tham số đưa vào các hàm bằng giá trị, không bằng địa chỉ
+ Hàm các con trỏ cho phép hình thành một nền tảng ban đầu cho
tính đóng và tính đa hình
+ Hổ trợ các bản ghi hay các kiểu dữ liệu kết hợp do người dùng từ khóa định nghĩa stuct cho phép các dữ liệu liên hệ nhau có thể được
tập hợp lại và được điều chỉnh như là toàn bộ
Trang 13
+ Các hàm lồng nhau,
+ Lập trình tiêu bản hay Lập trình phổ dụng, + Quá tải và Quá tải toán tử,
+ Các hỗ trợ cho đa luồng, đa nhiệm và mạng
- Mặc dù C còn thiếu nhiều chức năng hữu ích nhưng lý do quan trọng để C được chấp nhận vì nó cho phép các trình dịch mới được tạo
ra một cách nhanh chóng trên các nền tảng mới và vì nó cho phép người lập trình dễ kiểm soát được những gì mà chương trình (do họ
viết) thực thi Đây là điểm thường làm cho mã C chạy hiệu quả hơn các ngôn ngữ khác Thường thì chỉ có ngôn ngữ ASM chỉnh bằng tay chạy nhanh hơn (ngôn ngữ C), bởi vì ASM kiểm sốt được tồn bộ máy Mặc
dù vậy, với sự phát triển các trình dịch C, và với sự phức tạp của các
CPU hiện đại, C đã dần thu nhỏ khoảng cách khác biệt về vận tốc này
Một lý do nữa cho việc C được xử dụng rộng rãi và hiệu quả là do
các trình dịch, các thư viện và các phần mềm thông dịch của các ngôn
ngữ bậc cao khác lại thường được tạo nên từ C
*, Xuất nhập bằng ngôn ngữ C
Ngôn ngữ lập trình C hỗ trợ một số hàm làm nhiệm vụ xuất, nhập dữ liệu với các thiết bị ngoại vi
Turbo C cung cấp hàm xuất dữ liệu qua cổng LPT là:
Outport(0x378, dữ liệu) Và hàm nhập dữ liệu là:
Inport(0x378, dữ liệu)
Các hàm import và outport nằm trong thư viện <dos.h>
- int inport (int portid)
- unsigned char inportb (int portid)
- void outport (int portid, int value)
- void outportb (int portid, unsigned char value)
Như vậy, để xuất nhập dữ liệu qua cổng LPT1 thì ta cần định địa chỉ của portid là 378h ứng với thanh ghi dữ liệu, 379h ứng với thanh ghi trạng thái (chỉ dọc), 37Ah ứng với thanh ghi điều khiển
Các giá trị nhập vào được chuyển thành các giá trị nhị phân và được truyền ra các chân ứng với bít nhị phân tương ứng
Sau day la vi du: Hẹn giờ bật tắt bóng đèn 220V — 40W
13
Trang 15Emitter ~ Collector C1815 là loại Transistor NPN công suất thấp Các thông số cơ bản: Vcso = 60V (MAX) Vczo = 50V (MAX) Vzso = 5V (MAX) le = 150mA (MAX) ls = 50 mA Pc = 40 mW hee = 70 - 140 ( Min 25, Max 700 tùy thuộc vào Vez và lc) fr = 80MHz (Tần số hoạt động MIN)
Cực B của transistor C1815 được nối với cổng dữ liệu của LPT
qua điện trở 470 Cực C được nối vào một chân điều khiển của Relay (Chân số 1) Cực E nối Mass (Mass và nguồn 5V DC được lấy trực tiếp từ máy tính qua cổng USB)
b) Relay 5V DC
Trang 16Hinh dang Kí hiệu Sơ đồ chân thực tế
Với 1 và 2 là hai chân điều khiển, chân 1 nối với cực C của
C1815, chân 2 nối lên nguồn 5V DC Chân 3 và 4 thường trực nối nhau qua khóa K Chân 3 và 5 được nối vào mạch bóng đèn 220V 40W
Điện thế điều khiển Relay vào chân 1 và 2 là 5V DC Relay đóng
ngắt tối đa dòng 25A - 250V AC (28V DC) qua chân 3 và 5
c) Trở 470Q
Trang 17Tac dung: phan cuc cho transistor C1815 va han ché dong dién di vao LPT 3 Mach nguyén ly: 9q AS AV14d 470 OHM Chan du lieu LPT (D0 - D7)
« Giải thích hoạt động của mach:
Như sơ đồ nguyên lý trên ta thấy: Khi dữ liệu được đưa ra chân DO — D7 (Lập trình xuất dữ liệu ra tất cả các chân cùng một lúc), dòng điện từ
LPT sẽ kích thích vào cực B của Transistor C1815 khiến transistor thông
CE, khi đó điện sẽ đi qua cuộn cảm trong Relay (hai chân 1 và 2), tạo từ trường khiến khóa K chuyển trạng thái tử chân 4 nhảy về chân 5, mạch ngoài 220V sẽ đóng, đèn sáng Khi không có dữ liệu xuất ra LPT, transistor sẽ ngăn dòng đi từ C xuống E dẫn đến không có điện đi qua cuộn cảm, từ trường không được sinh ra dẫn đến khóa K nhảy lại vị trí 4 ban đầu, mạch ngồi 220V mở, khơng có điện qua bóng đèn
Trang 19Chạn phương pháp hẹn niờ an r
Nhập thời gian đèn Nhập thời gian cho
bat va tat den sang va bat (sang
tat delay theo ms) (Theo hh va mm) ¥ Ỷ
Xuất dữ liệu ra LET
voi thei gian delay da
nhắp
`
- ok
OR sảnh thời ““Ktra ban i
| _< gian nhap vao đc” phim Kbhit *>—— “wei gid he R F thông sở Sig ae Tae '
Lay git hé thong
Trang 20Lap Trinh Cai dat #include<stdio.h> #include<conio.h> #include<time.h> #include<dos.h> #define a 0x80 #define b 0x40 #define c 0x20 void main() { clrscr(); char time[10],ngay[10],d1b[6],d2b{[6],d3b[6],d1t[6],d2t[6],d3t[6],dt[6],ds[6]; int n; long b1,t1,b2,t2,b3,t3; _strdate(ngay); printf("\n\tChuong trinh dieu khien bat tat bong den 22V 40W\t %s" ngay); printf("\n\t §r
printf("\n\t1.Duong Vu Kien\t\t4.Nguyen Van Hien"); printf("\n\t2.Vu Thuy Hang\t\t5.Phung Thi Bich Lien"); printf(“\n\t3.nong Le Thuy\t\t6.Pham Thanh Thong"); printf("\n\t ");
printf("\n\t\tBan hay lua chon phuong thuc hen gio:\n");
Trang 26
Cổng LPT (line printer port) là cổng song song dễ sử dụng Trong
25 chân tín hiệu, cổng có 8 chân dữ liệu, 4 chân điều khiển, 4 chân
trạng thái Nên việc xuất nhập dữ liệu qua cổng trở nên dễ dàng Chính
vì vậy, nó có thể sử dụng cả cho những người dùng không chuyên
nghiệp
Tuy nhiên, tốc độ truyền của cổng không cao và khoảng cách
truyền không lớn Nên cổng chỉ có thể giao tiếp với các thiết bị ngoại vi ở gần
Hướng phát triển bài tập: Lập trình hẹn giờ cho 8 bóng đèn 220V 40W riêng lẻ Do thời gian chuẩn bị không nhiều và khả năng có hạn
nên nhóm xin được nghiên cứu phát triển sau