Chapter2 DieuKhienHuuTuyen

Chương 2: ĐIỀU KHIỂN HỮU TUYẾN ĐIỀU KHIỂN HỮU TUYẾN 2.1 Điều khiển cổng COM 2.2 Điều khiển cổng USB 2.3 Điều khiển điểm-đa điểm 2.4 Điều khiển thuê bao điện thoại cố định Điều khiển cổng COM  USRT  UART  USART (Universal Synchronous/Asynchronous Receiver and Transmitter) Truyền nối tiếp bất đồng  Đặc điểm: • Truyền liệu nối tiếp bất đồng sử dụng phổ biến cho việc truyền định hướng ký tự (characteroriented) • Mỗi ký tự đặt bit start stop, gọi thiết lập khung liệu (frame) • Trong khung liệu, bit start luôn bit bit stop bit • Bit start luôn (mức thấp) bit stop (mức cao) • Ngồi ra, có khơng bit kiểm tra chẵn lẻ (parity bit) Truyền nối tiếp bất đồng (tt)  Cấu trúc frame truyền: Stop bit Stop bit D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Gửi cuối Start bit Gửi Hình 2.1: cấu trúc frame truyền Hình 2.2: ví dụ truyền ký tự ‘A’ Truyền nối tiếp bất đồng (tt)  Chuẩn RS232: • Để cho phép tương thích thiết bị truyển liệu mà sản xuất nhiều nhà sản xuất khác nhau, chuẩn giao tiếp gọi RS232 thiết lập hiệp hội cơng nghiệp điện tử (EIA) • Trong chuẩn RS232, bit biểu diễn điện có giá trị từ -3 V đến -25 V, bit có giá trị điện từ +3 V đến +25 V Vì nguyên này, để kết nối RS232 đến hệ thống vi điều khiển phải sử dụng chuyển đổi điện chip MAX232 để chuyển đổi mức logic TTL sang mức điện RS232 ngược lại Truyền nối tiếp bất đồng (tt)  Các chân RS232: Hình 2.3: hình dạng đầu kết nối DB-25 DB-9 Truyền nối tiếp bất đồng (tt) Thứ tự chân Ký hiệu chân 𝐷𝐶𝐷 RxD TxD 𝐷𝑇𝑅 GND 𝐷𝑆𝑅 𝑅𝑇𝑆 𝐶𝑇𝑆 RI Bảng 2.1: ký hiệu chân DB-9 Truyền nối tiếp bất đồng (tt)  Đấu nối hai thiết bị RS232: Hình 2.4: đấu nối hai DTE Hình 2.5: MAX232 IC Truyền nối tiếp bất đồng (tt)  Đấu nối PIC18F MAX232: Hình 2.6: nối mạch MAX232 IC 10 Khối USB PIC 18F4550 • USB 3.0: Tốc độ liệu lên đến Gb/s nhanh 10 lần tốc độ cao USB 2.0 Cổng USB 3.0 thường ký hiệu màu xanh dương tương thích với USB 2.0 hỗ trợ USB 1.x Cổng USB 3.0 hoạt động với cơng suất thấp cơng suất cao mà cung cấp dòng 150 mA 900 mA tương ứng Đầu nối Type-A Type-B sử dụng cho USB 3.0 • USB 3.1: Được phát hành vào tháng 7/2013 ECNs (Engineering Change Notices) chứng nhận vào tháng 8/2014 Tốc độ liệu đạt tới khái niệm siêu tốc độ 10 Gb/s, sử dụng đầu nối Type-C USB 3.1 tương thích với USB 3.0 hỗ trợ tốt cho USB 2.0 16 Khối USB PIC 18F4550 Hình 2.9: sơ đồ hệ thống giao tiếp USB 18F4550 17 Mạch kết nối VĐK với cổng USB 5V MCLR/Vpp/RE3 32 VDD C1 0.1uF VDD U1 11 R1 10k VDD DataData+ GND C2 15pF 13 OSC1/CLKI RC5/D+ Y4 20MHz 14 RC4/DOSC2/CLKO/RA6 C3 15pF 23 C4 USB PORT 100nF PIC18F4550 VSS C5 31 VSS VUSB 12 18 100nF 24 JP1 Hình 2.10: mạch giao tiếp 18F4550 với cổng USB 18 Điều khiển thuê bao điện thoại cố định  Các tín hiệu  Âm hiệu mời quay số (dial tone): tần số f = 425 ± 25 Hz, nhịp liên tục  Âm hiệu báo bận (busy tone): tần số f = 425 ± 25 Hz, nhịp 0.5s có 0.5s khơng V Vdc t Hình 2.11: dial tone Hình 2.12: busy tone 19 Điều khiển thuê bao điện thoại cố định (tt)  Tín hiệu chng (ring tone): tần số f = 20 25 Hz, nhịp 2s có 4s khơng Điện áp hiệu dụng xoay chiều từ 75  110 V  Tín hiệu hồi âm chuông (ring back tone): tần số f = 425 ± 25 Hz, nhịp 2s có 4s khơng Hình 2.13: ring tone Hình 2.14: ring back tone 20 Điều khiển thuê bao điện thoại cố định (tt) Các chê độ quay số  Tổ chức bàn phím: Hình 2.15: tổ chức bàn phím điện thoại 21 Điều khiển thuê bao điện thoại cố định (tt)  Quay số theo chế độ pulse: Là chế độ quay số xung thập phân Số lần ngắt xung cho biết số quay Số : xung (1 lần ngắt); Số : xung; Số : xung; Số : xung; Số : xung; Số : xung; Số : xung; Số : xung; Số : xung; Số : 10 xung; 22 Điều khiển thuê bao điện thoại cố định (tt) Hình 2.16: giản đồ xung quay số kiểu pulse Chu kỳ xung T = tB + tM tB thời gian ngắt, thông thường 60 ms tM thời gian mở, thông thường 40 ms tI thời gian chờ quay số kế tiếp, thường từ 600 ms đến 700 ms 23 Điều khiển thuê bao điện thoại cố định (tt)  Quay số theo chế độ tone: chữ số quay tuân theo bảng quy ước DTMF (Dial Tone MultiFrequency) Tần số thấp Hz 697 770 852 941 Tần số cao Hz Phím thơng thường * # 1209 1336 1477 Phím mở rộng A B C D 1633 Bảng 2.3: bảng quy ước DTMF Thời gian để nhận biết số ấn 50 ms thời gian chờ ấn số 50 ms Như vậy, tổng thời gian để gởi số 100ms 24 Điều khiển thuê bao điện thoại cố định (tt)  Ví dụ : tính thời gian trung bình để quay số 555 555 5555 cho pulse tone • Tính thời gian quay số chế độ pulse : tP1 = 5(xung/số) x 100ms x 10(con số) = s tP2 = tI x (số số -1) = 700ms x = 6.3 s tP = tP1 + tP2 = 11.3 s • Tính thời gian quay số chế độ tone : tT = (số số) x 100ms = 10 x 100ms = s 25 Điều khiển thuê bao điện thoại cố định (tt)  Sơ đồ khối điện thoại ấn phím Hình 2.17: sơ đồ khối điện thoại ấn phím 26 Điều khiển thuê bao điện thoại cố định (tt)  Các thông số đặc tính điện: • Hiện nay, tổng đài điện thoại cấp nguồn dc thống -48 ± 2V • Đường dây : tổng trở chiều (dc) mạch vòng đường dây tương đương RL Hai dây có điện dung tương đương CL Đường dây dài RL CL lớn Điện trở đường dây RL  1500 Hình 2.18: sơ đồ đấu vòng cấp nguồn DC 27 Điều khiển thuê bao điện thoại cố định (tt) • Phần máy điện thoại : gác máy tổng trở mạch vòng vơ • Máy điện thoại hoạt động với dòng dc từ 20mA100mA Nếu dòng cấp cho máy nhỏ giá trị tối thiểu (20mA) tổng đài khơng phân biệt trạng thái nhấc máy đường dây bị rò (tổng đài nhận biết khơng xác th bao quay số) • Điện áp dc đường dây (Tip-Ring) nhấc máy thường có giá trị: Đối với điện thoại đơn giản : 7.5V8V Các điện có nhiều chức : 11V12V 28 Điều khiển thuê bao điện thoại cố định (tt)  Các IC giải mã DTMF:  MT8870: thu tín hiệu DTMF  MT8880: thu/phát tín hiệu DTMF Hình 2.19: sơ đồ chân MT8870 MT8880 29 Điều khiển thuê bao điện thoại cố định (tt)  Ý tưởng thiết kế mạch điều khiển Hình 2.20: sơ đồ hệ thống điều khiển từ thuê bao đến thiết bị điều khiển Hình 2.21: sơ đồ hệ thống điều khiển từ thiết bị điều khiển đến thuê bao ấn định trước 30