Tài liệu Đo lực và ứng suất, chương 3 pdf

CHƯƠNG 3 KHẢO SÁT CỔNG MÁY IN BỘ ADC 12 BIT & VÀ CÁC LINH KIỆN CÓ LIÊN QUAN Giao tiếp với máy tính là việc trao đổi dữ liệu giữa máy tính với một hay nhiều thiết bò ngoại vi. Hai thiết bò ngoại vi quen thuộc của máy tính là bàn phím và màn hình. Ngoài ra máy tính còn được bố trí thêm các đường giao tiếp đa năng khác nhau: giao tiếp nối tiếp (thông qua cổng COM), giao tiếp song song (cổng LPT) giao tiếp qua khe cắm (SLOT). Ghép nối nối tiếp cho phép trao đổi thông tin giữa các thiết bò với nhau theo từng bit một. Số liệu thường được gởi theo từng nhóm bit SDU (Serial Data Unit) mà nó tạo thành một byte hay một từ . Các thiết bò ngoại vi như Plotter, modem, mouse và printer có thể được ghép nối với PC qua cổng nối tiếp COM. Các ghép nối của PC cho trao đổi nối tiếp đều theo tiêu chuẩn RS232C của EIA hoặc CCITT ở châu u. Về mặt kinh tế việc trao đổi thông tin qua cổng nối tiếp là ít tốn kém nhưng về mặt kỹ thuật thì khá phức tạp. Giao tiếp qua khe cắm SLOT cũng phức tạp không kém đòi hỏi việc gia công thiết bò phải chính xác, hơn nữa việc tháo vỏ máy để gắn SLOT Card sau mỗi lần đo là vấn đề khó chấp nhận. Giao tiếp qua cổng song song, dữ liệu truyền song song vì vậy tốc độ truyền song song thường cao hơn truyền nối tiếp (khoảng từ 40kB/s đến 1MB/s). Hầu hết các máy tính đều trang bò cổng này. Việc trao đổi thông tin một cách dễ dàng. I. KHẢO SÁT CỔNG MÁY IN: Cổng này để dùng giao tiếp với máy in. Đầu cắm có 25 chân và còn gọi là DB25. Bên trong có 3 thanh ghi có thể truyền số liệu và điều khiển máy in, mỗi thanh ghi 8 bit. Ba thanh ghi gồm:  Thanh ghi dữ liệu (Data register): Có đòa chỉ bằng đòa chỉ cơ bản của máy in=378H.  Thanh ghi trạng thái (Status register).(chỉ đọc): D 0 ,D 1 ,D 2 : không sử dụng (thường để ở mức [ 1]) Có đòa chỉ bằng đòa chỉ cơ bản +1=379H.  Thanh ghi điều khiển : D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 (PIN 2) (PIN 3) (PIN 4) (PIN 5) (PIN 6) (PIN 7) (PIN 8) (PIN 9) D5 ACK (PIN 11) (PIN 15) BUSY D7 (PIN 12) D2 D3 D1 (PIN 10) (PIN 13) D4 D0D6 PE ERROR SLCT 12 D 5 ,D 6 ,D 7 : không sử dụng(thường để ở mức [ 1]). Đòa chỉ bằng đòa chỉ cơ bản + 2=37AH. Việc nối máy in với máy tính được thực hiện qua lỗ cắm DB25 ở phía sau máy tính. Nhưng đây không chỉ la øchỗ nối với máy in mà khi sử dụng máy tính vào mục đích đo lường và điều khiển thì việc ghép nối cũng thực hiện qua ổ cắm này. Qua cổng này dữ liệu được truyền đi song song nên đôi khi còn được gọi là cổng ghép nối song song và tốc độ truyền dữ liệu cũng đạt đến mức là đáng kể. Tất cả các đường dẫn của cổng này đều tương thích TTL, nghóa là chúng đều cung cấp một mức điện áp nằm giữa 0V và 5V. Bên cạnh 8 bit dữ liệu còn có những đường dẫn tín hiệu khác, tổng cộng người sử dụng có thể trao đổi 1 cách riêng biệt với 17 đường dẫn, bao gồm 12 đường dẫn ra và 5 đường dẫn vào. Bởi vì 8 đường dẫn dữ liệu. D 0 -D 7 không phải là đường dẫn 2 chiều trong tất cả các loại máy tính, nên sau đây ta sẽ thấy là D 0 -D 7 chỉ sử dụng như là lối ra, các lối ra khác nữa là STROBE, D5 D7 D2 D3 D1 D4 D0D6 STROBE (PIN 1) AF (PIN 4) INIT (PIN 16) SLCTIN (PIN 17) IRQ AUTOFEED (AF), INIT và SELECTIN (SLCTIN). Khi trao đổi thông tin với máy in các đường này đều có chức năng xác đònh.  Các tín hiệu của đầu cắm DB25: Chân Tín hiệu Môtả 1 STR Mức tín hiệu thấp truyền dữ liệu tới máy in. 2 D 0 Bit dữ liệu D 0 . 3 D 1 Bit dữ liệu D 1 4 D 2 Bit dữ liệu D 2 . 5 D 3 Bit dữ liệu D 3 . 6 D 4 Bit dữ liệu D 4 . 7 D 5 Bit dữ liệu D 5 . 8 D 6 Bit dữ liệu D 6 . 9 D 7 Bit dữ liệu D 7 . 10 ACK Mức thấp chỉ rằng máy in đã nhận 1 ký tự. A.BUSY B. PE Báo hết giấy. C. SLCT Báo lựa chọn máy in. D.AF Tự nạp giấy. E. ERROR Báo lỗi máy in. F. INIT Reset máy in. G.SCLTIN Chọn máy in. H.18-25 GND Đất. CONNECTOR DB25 1 13 14 25 II. KỸ THUẬT BIẾN ĐỔI ADC – KHẢO SÁT ADC ICL 7109: A. Kỹ thuật biến đổi ADC: Biến đổi Analog – Digital là thành phần cần thiết trong việc xử lý thông tin và các chức năng điểu khiển sử dụng phương pháp số, tín hiệu thực tế thì ở dạng Analog. Một hệ thống tiếp nhận dữ liệu giao tiếp A/D để chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số để xử lý. 1. Đặc tính kỹ thuật của mạch ADC: a. Độ chính xác bất đònh do lượng tử hóa: Điện áp tương tự liên tục được chia thành 2 n khoảng gián đoạn ở mỗi mạch đổi n bit. Các giá trò tương tự cùng một khoảng được biểu thò cùng nhò phân. Do có một độ chính xác bất đònh  ½ LSB (Least significant bit). b. Độ chính xác: Độ chính xác tuyệt đối là sự sai biệt giữa lý thuyết và trò thực tế của điện áp tương tự vào cho 1 mã nhò phân ra. Vì một mã số ra tương tứng với 1 khoảng hẹp của điện áp tương tự vào ở đònh nghóa trên được xem như là điểm giữa khoảng. Độ chính xác tương đối giống như độ chính xác tuyệt đối như đònh nghóa trong điều kiện tràn khung đã được lấy chuẩn, vì các điểm rời trên đặc tính chuyển lý thuyết nằm trên một đường thẳng nên độ chính xác tương đối cũng là độ phi tuyến. c. Thời gian và tốc độ chuyển đổi: Thời gian chuyển đổi: Thời gian chuyển đổi cần cho 1 lần chuyển đổi hoàn toàn. Đối với phần lớn mạch đổi, thời gian này gọi là nghòch đảo của tốc độ đổi, nếu không có thêm các trì hoãn của hệ thống. Tuy nhiên trong mạch đổi có tốc độ cao, lần đổi mới được lệch bắt đầu trước khi lần đổi trước kết thúc nên thời gian đổi và tốc độ đổi khác nhau. 2. Mạch chuyển đổi tương tự sang số (ADC): a. Nguyên tắc mạch ADC: Mạch biến đổi ADC (Analog Digital Converter) có bộ phận chính là mạch so sánh: Do đó nhiệm vụ của mạch tạo ra mã số và mạch điều khiển logic là thử một bộ hệ số nhò phân a i sao cho hiệu số điện áp vào chưa biết V a và trò nguyên lượng tử hóa sau cùng nhỏ hơn 1 LSB. Mạch tạo mã số Mã số ra Điện áp vào V R Điện áp tương tự vào V a 1 2 3 4 5 6 7 Tương tự vào V FS 000 001 010 011 100 101 110 111 1/2 LSB Chuyển đổi điện áp tương tự liên tục sang mã nhò phân rời rạc: Sự khác nhau giữa các mạch đổi là cách thức thay đổi điện áp mẫu V R để xác đònh hệ số nhò phân a i . Điện áp tương tự chưa biết là V a và điện áp chuẩn là V R được nối ở hai ngõ vào của mạch so sánh. Khi V R tăng từ 0 đến điện áp tương tự vào với sai số bằng sai số lượng tử hóa, lúc đó mạch tạo mã số ra có giá trò tương ứng với điện áp vào chưa biết. +1/2 LSB -1/2 LSB Mạch tạo mã số Mã số ra Điện áp mẫu V R Điện áp tương tự vào V a so sánh LSB n i i i a FS V a V 2 1 1 )2 (      b. Mạch ADC dùng điện áp mẫu V R hình nấc thang:  Dạng mạch cơ bản: Để tạo điện áp mẫu nấc thang so sánh với điện áp vào dùng mạch ADC mà số nhò phân vào được lấy từ một mạch đếm lên như hình vẽ. + - DAC n bit Mạch đếm n bit S R Q Q FF EOC CK xung đồng hồ tần số fc START dốc lên V = V R DAC V a (+) Mã số ra V V (t) = V R DAC R t t t  Mạch ADC dùng mạch đếm lên xuống: Nếu ngã ra của mạch so sánh cho thấy V R <V a mạch logic sẽ điều khiển mạch đếm lên, còn ngược lại sẽ được điều khiển đếm xuống. Nếu điện áp V a không đổi, V R sẽ tự dao động xung quanh V a với 2 trò số khác nhau 1 LSB. Khi V a thay đổi chậm, V R theo kòp V a khi đó số đếm của mạch là mã nhò phân tương ứng với trò tức thời của điện áp vào. Nhưng nếu V a biến đổi nhanh, + - DAC n bit Counter Up/Down CK Control Ligic V = V R DAC V a (+) Mã số ra R R V Không thây đổi kòp so với Va(t) V Va(t) [...]... S2 đóng đưa VR vào mạch tính phân để lấy tích phân theo VR (VR>0) Vì thế ngã ra VI giảm từ VImax về 0 1  RC t1  V 0 a dt 1   RC t1  t 2  V R dt 0 - Giá trò VImax không đổi trong suốt 2 giai đo n lấy tích phân t1,t2 Giả sử R,C không đổi trong suốt thời gian chuyển đổi . dữ liệu tới máy in. 2 D 0 Bit dữ liệu D 0 . 3 D 1 Bit dữ liệu D 1 4 D 2 Bit dữ liệu D 2 . 5 D 3 Bit dữ liệu D 3 . 6 D 4 Bit dữ liệu D 4 . 7 D 5 Bit dữ liệu. D4 D3 D2 D1 D0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 (PIN 2) (PIN 3) (PIN 4) (PIN 5) (PIN 6) (PIN 7) (PIN 8) (PIN 9) D5 ACK (PIN 11) (PIN 15) BUSY D7 (PIN 12) D2 D3 D1