bài tập lớn tích hợp máy tính : Điều khiển thang máy trên giao diện LPT

LỜI MỞ 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 bão 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 hóa Nó giúp con người lưu trữ, xử lý thông tin, tính toán, điều khiển Hơn thế nữa nó có thể kết nối 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 Việc ghép nối với máy tính ta có thể kể đến ghép nối tiếp ( qua cổng COM ) và ghép song song ( qua cổng LPT) Trong đó cổng LPT được ứng dụng rất rộng rãi và phổ biến với những ưu điểm mà chúng ta cần phải quan tâm trong lĩnh vực đo lường và điều khiển Trong bài tập của em em nêu một ứng dụng nhỏ của việc ghép nối máy tính với máy in qua cổng LPT Qua thời gian tìm hiểu với sự hướng dẫn của thầy Trần Sinh Biên và sự cố gắng tìm hiểu của bản thân em đã hoàn thành được bài tập lớn này Tuy nhiên, do sự hiểu biết về thực tế và trình độ chuyên môn còn hạn chế nên bài tập lớn không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô! -1- Đề 69: Thiết kế modul ghép nối với PC qua giao diện LPT để điều khiểm và giám sát thang máy cho tòa nhà 5 tầng Xây dựng một phần mềm giao diện đơn giản trên máy tính cho phép điều khiển và giám sát quá trình này Nêu khả năng ứng dụng của Module Chương 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ 1.1.Giới thiệu cấu trúc cổng song song(LPT): Đây là hình ảnh về cổng LPT[/I] Hình trên giới thiệu loại ổ cắm 25 chân và cách bố trí các chân -2- Tín hiệu ở các chân trên ổ cắm 25 chân và 36 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 tâm đến loại 25 chân Sau đây là chức năng của các đương 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 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 máy in trong trạn thái Off-line -3- 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) Auto Linefeed (tự nạp dòng): Có khi còn gọi là Auto Feed Bằng 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 Như vậy cáp nối giữa máy in và máy tính bao gồm 25 sợi, nhưng không phải tất cả điều được sử dụng mà trên thực tế chỉ có 18 sợi được nối với các chân cụ thể Nhận xét này giúp chúng ta tận dụng những cáp nối mà trong lõi đã bị đứt một hai sợi Qua cách mô tả chức năng của từng tín hiệu riêng lẽ 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 bit rieng lẽ 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 trao đổi với các thanh -4- 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 trạng thái  Thanh ghi điều khiển Tám đường dẫn dữ liệu dẫn tới 8 ô nhớ trên thanh ghi dữ liệu còn bốn đường dẫn điều khiển Strobe, Auto Linefeed, Reset, Select Input dẫn tới bốn ô nhớ trên thanh ghi điều khiển, cuối cùng là năm đường dẫn trạng thái Acknowledge, Busy, Paper empty, Select, Error nối tới năm ô trên thanh ghi trạng thái Riêng ở thanh ghi điều khiển còn phải chú ý tới một bit nữa được sử dụng cho mục đích ghép nối nhưng không được nối với ổ cắm 25 chân Bit này có thể được sử dụng để xóa một bit ngắt liên quan với đường dẫn Acknowledge, vì vậy chưa đề cập đến đây Trên hình, thanh ghi dữ liệu được chỉ rõ là hai hướng dữ liệu có thể được xuất ra các chân D0 đến D7 hoặc đọc vào Thanh ghi điều khiển cũng là hai hướng, thanh ghi trạng thái chỉ có thể được đọc và vì vậy gọi là một hướng Ta có thể trao đổi với 3 thanh ghi này như thế nào? Hệ điều hành DOS dự tính đến bốn cổng song song và đặt tên là: LPT1, LPT2, LPT3 và LPT4 Tuy vậy, hầu hết các máy tính PC đều chỉ có nhiều nhất hai cổng song song , và cho đến nay với lí do giảm giá thành, cổng song song chỉ còn lại một Về mặt phần cứng, các nhà sản xuất đã dự tính bốn nhóm, mỗi nhóm 3 địa chỉ, để trao đổi với từng ô nhớ trên thanh ghi của mỗi giao diện Ta có thể nhận thấy các địa chỉ thanh ghi nằm kế tiếp nhau 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 song Các cổng song song được BIOS tìm thấy sẽ được sắp xếp theo các tên mà DOS đã chỉ định là: LPT1, LPT2… Điều này giải thích vì sao trong các tài liệu khác nhau các địa chỉ được ấn định cho LPT1, LPT2… lại sai lệch nhau Ta có thể làm dừng quá trình khới động máy tính bằng phím để quan sát kỹ các thông số được liệt kê trong bảng -5- -6- Chương 2: GHÉP MODUL VÀ LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 2.1 Mạch điều khiển 2.1.1 IC 74HC245 Bộ đệm bus 2 chiều 74HC245 gồm có 20 chân, ,bộ đệm chỉ hoạt động khi có tín hiệu low ở chân 19.Nó có chứa 8 vi mạch đệm với các lối ra 3 trạng thái để trao đổi thông tin giữa các đường dẫn bus dữ liệu theo 2 hướng Hướng truyền dữ liệu được xác định bằng chân DIR: DIR = 0, dữ liệu được chuyển từ B sang A Việc chuyển hướng dữ liệu cho phép quản lý đơn giản bằng tín hiệu /IOR Ta có thể nối trực tiếp ra chân DIR Qua đó đảm bảo bộ đệm chỉ cho phép dữ liệu đưa vào từ bên ngoài đưa lên bus dữ liệu của máy tính khi PC thực hiện một quá trình truy nhập đọc (/IOR = 0) 2.1.2 IC ULN 2803 Vi mạch ULN 2803 để khuếch đại dòng tải của các đầu ra từ modul cơ sở để cấp cho các rơle,ULN2803 là một bộ đệm khá đặc biệt,nó chứa bên trong 8 bộ khuếch đại -7- darlington với các điôt bảo vệ đã được tích hợp sẵn cho các trường hợp tải cảm kháng.Các bộ khuếch đại darlington này được điều khiển trực tiếp bởi các tín hiệu logic TTL và có thể cung cấp 1 dòng tải ở đầu ra đến 500mA.Các đầu ra đều là đầu ra collector hở 2.1.3 Cảm biến vị trí - Xác định vị trí của buồng thang - Phát lệnh điều khiển thang lên, xuống, dừng *Cảm biến kiểu cơ khí: công tắc 3 vị trí Ưu điểm: kết cấu đơn giản, thực hiện đủ 3 chức năng của cảm biến vị trí Nhược điểm: Tuổi thọ làm việc không cao, gây tiếng ồn, nhiễu các thiết bị vô tuyến *Cảm biến cảm ứng: Dựa trên sự thay đổi trị số điện cảm (L) của cuộn dây mạch từ khi mạch từ kín và mạch từ hở Ưu điểm: Cho độ tin cậy cao, tốc độ đáp ứng nhanh, bền R2 R11 T5 5 U P -D O W N 2 T4 4 T3 3 R1 R2 T2 2 Cabin R4 R3 1 L E F T -R IG H T CB_L CB_R 2 T1 1 R3 R4 2.2 Mạch động lực Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở người và hàng hóa theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng 1 góc nhỏ hơn 150 theo phương đã định sẵn Đối với cơ cấu chuyển động thang máy, ta sử dụng 2 động cơ - Động cơ nâng hạ: Sử dụng động cơ 1 chiều, có hộp số giảm tốc nhằm nâng hạ cabin thang máy - Động cơ đóng mở cửa: Sử dụng động cơ 1 chiều với công suất nhỏ, tác -8- dụng đóng mở cửa cabin thang máy 2.3 Mạch Orcad 14 14 D0 2 U4 18 U6 18 UP 15 15 D1 3 2 B1 17 O U T1 17 DOW N 16 16 D2 4 3 A1 B2 16 1 O U T2 16 17 17 D3 5 4 A2 B3 15 2 IN 1 O U T3 15 LE F T 18 G N D D4 6 5 A3 B4 14 3 IN 2 O U T4 14 R IG H T 19 G N D D5 7 6 A4 B5 13 4 IN 3 O U T5 13 20 G N D Cong LPT D6 8 7 A5 B6 12 5 IN 4 O U T6 12 21 G N D D7 9 8 A6 B7 11 6 IN 5 O U T7 11 22 G N D 9 A7 B8 7 IN 6 O U T8 23 G N D 8 IN 7 24 G N D A8 25 G N D IN 8 VC C 191G 10 C O M D IR 74H C 245 U LN 2803 VC C Dieu khien dong co R1 R2 R3 R4 DOW N LE F T R IG H T S T R O B E 1 a/b UP AC K 10 2 U 3A 1 4 1Y U2 T4 7 2Y 2 D7 BU SY 11 74H C 04 9 3Y 12 4Y 1A 3 T3 PE 12 1B 5 C B_R 2A 6 SLC T 13 2B 11 T2 3A 10 C B_L R2 R1 3B 14 4A 13 T1 U P -D O W N 4B T5 Thu tin hieu Cam 15 a/b bien vi tri G1 A /B T5 5 74H C 257 1 2 T4 4 T3 3 R1 R2 T2 2 Cabin R4 R3 1 L E F T-R IG H T CB_L CB_R 2 T1 1 R3 R4 -9- 2.4 Giao diện Visual Basic -10- -11- 2.5 Code lập trình Dim t, dem, up, down As Byte Dim open_close, ok As Boolean Dim time0, time1 As Integer Private Sub delay(time0) time1 = 0 Timer1.Enabled = False ‘bat timer 1 Timer2.Enabled = True ‘bat timer 2 End Sub Private Sub Command1_Click() t = 1 End Sub Private Sub Command2_Click() t = 2 End Sub Private Sub Command3_Click() t = 3 End Sub Private Sub Command4_Click() t = 4 End Sub Private Sub Command5_Click() t = 5 End Sub Private Sub Command6_Click() open_close = Not open_close ' dao bit -12- If ok = True Then If open_close = True Then Outport &H378, 4 Text1.Text = "§ANG Më CöA TÇNG: " & t delay (2) ElseIf open_close = False Then Outport &H378, 8 Text1.Text = "§ANG §ãNG CöA TÇNG: " & t delay (2) MsgBox "CHON TANG DI TOI" Timer1.Enabled = True End If ElseIf ok = False Then MsgBox "! THANG MAY DANG CHUYEN DONG - KHONG MO CUA DUOC" End If End Sub Private Sub Form_Load() up = 1 down = 2 sp = 0 dem = 3 End Sub Private Sub Timer1_Timer() If Inport(&H379) And 248 = 8 Then ' dang o tang 1 dem = 1 ElseIf Inport(&H379) And 248 = 16 Then ' dang o tang 2 -13- dem = 2 ElseIf Inport(&H379) And 248 = 32 Then ' dang o tang 3 dem = 3 ElseIf Inport(&H379) And 248 = 64 Then ' dang o tang 4 dem = 4 ElseIf Inport(&H379) And 248 = 128 Then ' dang o tang 5 dem = 5 End If If dem < t Then ' nho hon thi di len Outport &H378, up Text1.Text = "THANG M¸Y §ANG §I L£N TÇNG: " & t ok = False ElseIf dem > t Then ' lon hon thi di xuong Outport &H378, down Text1.Text = "THANG M¸Y §ANG §I XUèNG TÇNG: " & t ok = False ElseIf dem = t Then ' = thi dung Outport &H378, sp Text1.Text = "THANG M¸Y §ANG DõNG ë TÇNG: " & t ok = True End If End Sub Private Sub Timer2_Timer() time1 = time1 + 1 If time1 < time0 Then time1 = 0 -14- Timer2.Enabled = False ‘tat timer 2 End If End Sub **** Thuật toán: Phần code viết cho -` 5 nút ấn chọn tầng – 1 nút ĐÓNG/MỞ CỬA Phần lệnh sử dụng 2 Timer, 1 timer tạo trễ, 1 timer sử dụng để kiểm tra hoạt động của hệ thống, kiểm tra vị trí hiện tại của thang máy để đưa ra lệnh điều khiển chính xác nhất 2.6 Ứng dụng Thang máy được sử dụng rộng rãi trong các ngành kinh tế quốc dân như khai thác hầm mỏ, luyện kim, xây dựng, công nghiệp nhẹ Nó vận chuyển hàng hóa, nguyên liệu, công nhân tới nơi làm việc ở những độ cao khác nhau Sử dụng thang máy làm nâng cao năng suất lao động , giảm sức lực con người, tiết kiệm thời gian Trong sinh hoạt, thang máy được lắp đặt và sử dụng rộng rãi tại các siêu thị, nhà hàng, khách sạn, công sở, bệnh viện Hệ thống thang máy giúp con người tiết kiệm nhiều thời gian và sức lực Nhiều quốc gia trên thế giới hiện nay quy định: tòa nhà cao trên 6 tầng bắt buộc phải có hệ thống thang máy để thuận tiện, tiết kiệm thời gian, tăng năng suất lao động -15- ...Đề 6 9: Thiết kế modul ghép nối với PC qua giao diện LPT để điều khiểm giám sát thang máy cho tòa nhà tầng Xây dựng phần mềm giao diện đơn giản máy tính cho phép điều khiển giám sát... chia thành nhóm: - Các đường dẫn tín hiệu, xuất từ máy tính PC điều khiển máy tính, gọi đường dẫn điều khiển - Các đường dẫn tín hiệu, đưa thơng tin thơng báo ngược lại từ máy in máy tính, gọi đường... đệm máy tính biết đệm máy tính bị đầy máy in trạn thái Off-line -3- Paper empty (hết giấy – 12 ): Mức cao chân có nghĩa giấy dùng hết Select (13 ): Một mức cao chân này, có nghĩa máy