) (2.4 Với α là phần tử cơ bản của trường GF(2 m
THIẾT KẾ ỨNG DỤNG
3.2.3. Thiết kế phần cứng
Phần cứng là phần quan trọng nhất khi thiết kế một hệ thống. Phần này sẽ làm rõ quá trình thiết kế và định nghĩa khi thiết kế một hệ thống truyền thông. Tất cả các phần trong đồ án thiết kế này sẽ được thiết kế theo các modular cơ bản. Thiết kế một mẫu mới sử dụng các modular cơ bản sẽ cho nhiều không gian để kiểm tra và xử lý sự cố hơn. Như vậy sẽ tiết kiệm được nhiều thời gian khi xử lý sự cố và các vấn đề về mạch điện.
3.2.3.1. Bộ vi điều khiển PIC16F876
Một module được thiết kế sử dụng bộ vi điều khiển PIC16F876. Module này hoạt động giống như bảng điều khiển hệ thống. Hình 4.4 là sơ đồ mạch của khối điều khiển. Khối điều khiển sử dụng bộ tạo dao động thạch anh với tần số 3.6864 MHz. Bộ tạo dao động sẽ tạo ra chu kỳ định thời để bộ vi điều khiển thực hiện chương trình. Bộ tạo dao động này cũng gửi tín hiệu đồng hồ cho giao tiếp USART. Bộ tạo dao động sử dụng thạch anh có tần số dao động 3.6864 MHz vì bộ vi điều khiển có thể tạo ra tốc độ bit thấp 1200bps với 0% lỗi khi sử dụng thạch anh. Hai điện dung 15pF được dùng để tín hiệu của bộ tạo dao động được ổn định. Chân MCLR được cấp nguồn 5V tương ứng với giá trị 1. Bộ vi điều khiển sẽ khởi động lại nếu button được bấm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Chân 17 (TX) của PIC16F876 sẽ được kết nối tới chân 1 (DATAIN) của modem PLC TDA5051A và chân 18 (RX) sẽ nối tới chân 2 (DATAOUT) của modem PLC TDA5051A. Chân 17 và 18 của PIC16F876 là các chân truyền thông nối tiếp dùng cho USART. Dữ liệu số được nhận từ modem PLC qua các chân này.
Cổng B của bộ vi điều khiển sẽ được kết nối tới các thiết bị cần được điều khiển. Các chân sẽ được cung cấp điện áp 1 chiều 5V khi nó ở trạng thái „1‟ và 0V khi ở trạng thái „0‟.
Điôt phát quang (LED – light emitting diode) được kết nối tới cổng B và được dùng cho việc kiểm tra xem vi điều khiển PIC16F876 hoạt động có phù hợp hay không. Khi cài đặt cho các ứng dụng thực tế, LED phải được vô hiệu hóa bằng cách kéo ra các jumper (JP1 đến JP8).
Hình 3-8: Sơ đồ mạch của khối điều khiển 3.2.3.2. Truyền thông nối tiếp
Tất cả các máy tính thông thường được trang bị 2 cổng nối tiếp và 1 cổng song song. Hai loại cổng này cùng được dùng để giao tiếp với các thiết bị bên trong nhưng chúng hoạt động rất khác nhau.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Cổng song song gửi và nhận dữ liệu 8 bit tại một thời điểm qua 8 dây nối riêng biệt. Điều này cho phép dữ liệu có thể truyền nhanh hơn; tuy nhiên, cáp song song lại có kích thước lớn do có nhiều dây riêng biệt phải chứa. Cổng song song được sử dụng để kết nối máy tính với máy in và hiếm khi được dùng để kết nối tới các thiết bị khác. Một cổng nối tiếp chỉ gửi và nhận 1 bit tại một thời điểm qua 1 dây dẫn. Trong khi phải mất 8 lần để truyền đi mỗi byte, chỉ có một vài dây được yêu cầu.Trên thực tế, truyền thông song công (full duplex) có thể được tạo nên chỉ cần 3 dây riêng biệt, một dây để gửi dữ liệu và 1 dây để nhận và 1 dây đất tín hiệu chung.
Dữ liệu truyền từ 1 máy tính qua giao diện đồ họa người dùng (GUI) tới modem điện được thực hiện thông qua truyền thông nối tiếp. Kết nối từ máy tính tới modem sử dụng truyền thông nối tiếp dựa trên nền tảng tiêu chuẩn của hiệp hội ngành công nghiệp điện tử (Electronic Industries Association – EIA232). Hai thuật ngữ quen thuộc là DTE và DCE. DTE là từ viết tắt của Data Terminal Equipment, và DCE là từ viết tắt của Data Communications Equipment. Các thuật ngữ này được dùng để chỉ ra sơ đồ chân cho kết nối trên 1 thiết bị và chỉ ra hướng đi của tín hiệu trên các chân. Máy tính là một thiết bị DTE, trong khi hầu hết các thiết bị khác thường là các thiết bị DCE. Như vậy, trong hệ thống, máy tính cá nhân chính là thiết bị DTE, còn modem là thiết bị DCE. Hình 3.10 là sơ đồ chân cho đầu nối cái DB9 trên modem.
Hình 3-9: Sơ đồ chân cho đầu nối cái DB9
Cổng nối tiếp (COM1) trên máy tính tạo ra tín hiệu nối tiếp theo chuẩn RS232. Điện áp -3V đến -25V tương ứng với tín hiệu nối đất (chân 5) và được coi là tính hiêu mức logic „1‟(Mark), và điện áp từ +3V đến +25V tương ứng với mức logic „0‟ (Space). Dải điện áp từ -3V đến +3V là vùng chuyển tiếp, đó là vùng mà
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
trạng thái tín hiệu không được gán. Các trạng thái logic được gán tương ứng với khoảng điện áp theo chuẩn giao tiếp EIA232 được cho như trong hình 3-11.
Hình 3-10: Trạng thái logic theo chuẩn EIA232
Tín hiệu từ máy tính sẽ được gửi đến chân DATAIN và chân DATAOUT của modem TDA5051A. Các chân này chỉ có thể nhận dữ liệu nối tiếp ở mức TTL (Transistor-transistor logic). Nếu kết nối trực tiếp từ cổng COM1 tới các chân DATAIN và chân DATAOUT thì sẽ làm hỏng modem TDA5051A. Vì thế, cần phải chuyển đổi mức điện áp RS232 thành mức TTL. Hình 3-12 là sơ đồ nối mạch khi kết nối từ máy tính tới modem.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
MAX232 được chế tạo bởi nhà sản xuất Maxim Intergrated Products được dùng để chuyển đổi mức điện áp RS232 thành mức logic. Mạch tích hợp này sử dụng nguồn 5V DC. Tín hiệu được truyền dẫn bởi máy tính qua giắc cắm cái DB9 sẽ đi qua chân 13 của MAX232. Sau khi tín hiệu từ máy tính được chuyển thành các mức TTL, nó sẽ ra ngoài chân 12 của MAX232 và đi tới chân DATAIN của modem TDA5051A. Đây chính là cách dữ liệu được gửi từ máy tính tới modem.