Thiết kế board giao tiếp

MÔN HỌC Thiết kế board giao tiếp (Interface Board Design) By Trần Văn Hùng Mechatronics Dept http://www.ntu.edu.vn/ Email: hungtv@ntu.edu.vn Tài liệu tham khảo Microprofessors and microcpmputers hardware and softwware, Ronaid J.Tocci, Frank J.Ambrosio, Prentice Hall, 2003 Interfacing Sensors To The Pc, Willis J.Tompkin, Jonh G.webster, Prentice Hall, 1998 Microprocessor Interfacing techniques, R Zaks & A Lease, Sybex Micro Processor and Interfacing, D Hall, McGraw Hill; Parallel port complete, J.Axelson, LakeViewReseach Mastering Serial Communication, P.W.Gofton, Sybex Nội dung chương trình       Ch01: Giao thức ghép nối Ch02: Giao diện bus Ch03: Giao diện số Ch04: Giao diện tương tự Ch05: Vi điều khiển Ch06: Bàn phím Các tốn 10 11 12 13 14 15 16 Chế tạo mạch vị trí điểm phục vụ (thêm 2IC) Chế tạo mạch đo lượng mưa Chế tạo mạch điều khiển nhiệt độ khơng khí Chế tạo mạch điều khiển nhiệt độ dung dịch Chế tạo mạch đồng hồ điện tử Chế tạo bảng quang báo (LED matrix) Chế tạo mạch khoá điện tử Chế tạo mạch điều khiển thiết bị remote Kết nối bàn phím máy tính với VĐK, hiển thị ký tự lên LCD Chế tạo mạch điều khiển Robot chạy theo qũy đạo (sd motor bước) Chế tạo mạch điều khiển tốc độ động DC Chế tạo mạch điều khiển góc quay mơtơ, ổn tốc cho motor Chế tạo mạch điều khiển máy trộn dung dịch tự động (cân điện tử) Thiết kế mạch điều khiển tốc độ động AC Biến đổi từ 220VAC thành hai dải -24=>0, 0=>+24 dòng ≥2A Bộ nạp ắc quy (3 đầu ra, kiểm soát U, I) Chương 1: Giao thức ghép nối  Tín hiệu  Format  Tốc độ In/Out  Lỗi kiểm soát lỗi  Bộ lệnh trả lời  Kịch Mỗi trạm gồm: độ ẩm, t, v St-01 St-02 St-03 1.1 Tín hiệu Khi thiết kế, xây dựng ghép nối máy tính, cần ý đặc biệt tới tín hiệu theo yêu cầu:  Analog/Digital  Digital: Trạng thái vật, tượng,… format, mức logic,…  Analog: Áp/dòng, dải đo, độ phân ly, thời gian tác động, độ xác, độ lặp lại,… giá trị đo  Hơn thiết bị? => bus/mạng hay không? => dùng bit (trường) địa - tùy người 1.1 Tín hiệu (tiếp)  Nếu dùng bus => Standard bus hay không (ISA, I2C, USB, … hay bus chuẩn RS485)?  IDE LPT – Mode cables bus? Tại sao?  Khoảng cách: Xa/gần => Serial, Parallel, có liên quan đến tốc độ  Xa: Daisy chain cho tín hiệu nguồn cấp…  Các tín hiệu điều khiển trạng thái  Control signals  Status signals  Handshaking sighals 1.1 Tín hiệu (tiếp)  Daisy chain  Nối thiết bị có khoảng cách từ vài đến vài chục m, output port (modul) thứ i nối với input i+1 Đặc biệt Field Buses, lên tới km  Dùng cho tín hiệu \\ nối tiếp, nguồn cấp, handshaking,… …… CPU IO_0 IO_1 …… IO_n 1.1 Tín hiệu (tiếp)  Tính chất vật lý tín hiệu: hàm thời gian, mức U/I  Direction: In/Out, ý chiều dòng điện  Voltage/Current/Optical/Wave  Chú ý Input Voltage  Mức điện áp: Mức áp? (TTL, CMOS, …)  Single End (đơn cực) Differrential signal:  Single End signed:  Tín hiệu so với điện chuẩn, thường GND (0 Volt)  Ví dụ: Các tín hiệu bus (data, add, control)  Có n tín hiệu => có n+1 dây dẫn  Nhạy cảm với nhiễu, tốc độ thấp so với chuẩn 1.1 Tín hiệu (tiếp)  Differential Signal: Tín hiệu vi sai  n tín hiệu => 2*n dây dẫn phía thu    Thu: Nếu có hai dây có kích thước, độ dài, trở kháng,… gần nhau, h loại trừ => chịu nhiễu tốt phía thu     (Va – Vb)>100mV=> logic 1, tùy thuộc vào chuẩn áp dụng (Va – Vb) logic Uin = k(Va – Vb) => thành phần giống loại bỏ Khoảng cách lớn, tốc độ cao IC: SN75176 TI ví dụ Địa ứng dụng: USB cable, Profibus,… Đơn cực A B Đơn cực + Vc = k(Va – Vb) C Chương 5: Micro controllers  Ưu nhược điểm hệ nhúng  Vi xử lý, vi điều khiển  Các họ vi điều khiển Tại lại sử dụng hệ nhúng? Ưu điểm       Khả thích nghi cao Tính linh động Khả thay đổi dễ dàng Khả tái sử dụng tài nguyên (thư viện,…) Giá thành rẻ Nhược điểm     Tốc độ phản ứng chậm Độ ổn định thấp Khơng xử lý gía trị liên tục Vi điều khiển, vi xử lý Data bus CPU GeneralPurpose Microprocessor RAM Address bus ROM I/O PORT Timer, Wdg, ADC, DAC, … USB, UARST, I2C,… Một số họ vi điều khiển  Vi điều khiển 8051   Vi điều khiển AVR   PIC bít, PIC 16 bít,… Vi điều khiển MCUs Philips   AVR bít, AVR 16 bít,… Vi điều khiển PIC   8051, 89Cxx, 89Sxx, 89Dxx,… … P8xCxx,… Các họ vi điều khiển (tiếp – so sánh)  Tốc độ xử lý (clock, clock cycle execution)  Khả tích hợp (ADC, DAC, UART, I2C,…)  Dải điện áp hoạt động (Operating Voltages)  Công suất đầu (DC current per I/O pin)  Khả chống nhiễu (Noise Reduction)  Tập lệnh (Instruction)  Công suất IC (Power consumption)  Chương 6: Bàn phím  Keypad  Keyboard 6.1 Keypad – bàn phím 4x4 S901 K0 S902 K1 S903 K2 S904 K4 S911 S912 S913 S914 S921 S922 S923 S924 S931 S932 S933 S934 K5 K6 K7 K3 6.1 Keypad – bàn phím 4x4  Đọc bàn phím Qt vịng?  Sử dụng ngắt?   Chống rung Kiểm tra thời gian bit trạng thái (0 or 1) đủ “dài”  Dùng tụ để lọc nhiễu đầu vào  6.1 Keypad – bàn phím 4x4 6.1 Keypad – bàn phím 4x4 #define keypad_out PORTA #define keypad_in PINA flash char row[4] = {0xEF, 0xDF, 0xBF, 0x7F}; DDRA = 0xF0; for(i=0; i