Ô tô được chọn để kiểm tra theo yêu cầu của cơ quan có thẩm quyền cấp công
nhận phải được thử bằng phương pháp như khi thử công nhận kiểu và phải có lượng
phát thải trung bình của cacbon monoxit và lượng phát thải trung bình của hỗn hợp
hydrocacbon và nitơ ôxit từ 3 lần thử của một ô tô có khối lượng chuẩn được cho
phải nhỏ hơn các giới hạn phát thải đã cho các ô tô đó.
Bảng 2.15 : Giới hạn của sự phát đôi với chất khí gây ô nhiễm phát ra từ ô tô (Đơn vị: g/lần thử)
Hỗn hợp Hydrocacbon và Nitơ Oxit
Khối lượng chuẩn
của ô tô R,kg Cacbonmonoxit Yêu cầu A Yêu cầu B
Đến 1020 1020 < R ≤ 1250 1250 < R ≤ 1470 1470 < R ≤ 1700 1700 < R ≤ 1930 1930 < R ≤ 2150 Lớn hơn 2150 70 80 91 101 112 121 132 23,8 25,6 25,6 29,4 31,3 33,1 35,0 29,8 32 34,4 36,8 36,8 42,4 43,4
Chú thích: Yêu cầu A là giới hạn cho các ô tô chở người không quá 6 chỗ.
Chương 3
CHƯƠNG TRÌNH TRUYỀN DẪN VÀ HIỂN THỊ DỮ LIỆU TỪ
THIẾT BỊ ĐO IPEX.D LÊN MÁY TÍNH.
3.1 Thiết lập và chọn phương án truyền dẫn và hiển thị dữ liệu
Máy tính thường truyền dữ liệu theo hai phương pháp: song song và nối tiếp.
Truyền dữ liệu song song sử dụng 8 hoặc nhiều đường dây dẫn để truyền dữ liệu đến thiết bị ở cách xa một vài mét. Ví dụ của truyền dữ liệu kiểu song song là máy in và ổ đĩa cứng. Phương pháp này cho phép truyền dữ liệu với tốc độ cao nhờ dùng nhiều dây dẫn để truyền dữ liệu đồng thời, nhưng khoảng cách truyền dữ liệu thì bị
hạn chế. Để truyền dữ liệu đi xa thì cần sử dụng phương pháp truyền nối tiếp. Phương pháp này truyền dữ liệu theo từng bit một.
Khi bộ vi xử lý truyền tin với thế giới bên ngoài thì nó cấp dữ liệu dưới dạng
từng byte (8 bit) một. Trong một số trường hợp, chẳng hạn như máy in, thì thông tin
được lấy từ bus 8 bit của máy tính và gởi tới bus dữ liệu 8 bit của máy in. Phương
pháp này chỉ thực hiện khi đường dây cáp không quá dài vì nếu cáp dài quá sẽ làm cho tín hiệu bị suy giảm thậm chí làm méo tín hiệu. Ngoài ra đường 8 bit dữ liệu giá
thành cao. Vì những lý do trên, trong trường hợp hai hệ thống cách xa nhau khá lớn
thì người ta sử dụng truyền thông nối tiếp.
Để truyền tin nối tiếp, người ta sử dụng một đường dữ liệu thay cho bus dữ
liệu 8 bit của truyền tin song song, nhờ vậy không chỉ làm cho giá thành hạ hơn
nhiều mà còn mở ra một khả năng để giao tiếp với thiết bị ngoại vi ở xa và hơn thế
nữa là hai máy tính đang ở xa nhau vẫn có thể truyền thông với nhau qua đường điện thoại.
Hình 3.1 : So sánh truyền dữ liệu nối tiếp và song song. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Để tổ chức truyền tin nối tiếp, trước hết byte dữ liệu được chuyển thành các bit nối tiếp nhờ thanh ghi dịch song song ra nối tiếp. Tiếp theo, dữ liệu được truyền
qua một đường dữ liệu đơn. Như vậy, ở đầu thu cũng phải có một thanh ghi dịch nối
tiếp ra song song để nhận dữ liệu nối tiếp và sau đó gói chúng thành từng byte một.
Tất nhiên, nếu dữ liệu được truyền qua đường điện thoại thì cần được chuyển đổi từ
các số 0 và 1 sang âm thanh ở dạng sóng hình sin (việc chuyển đổi này được làm nhờ bộ điều chế/giải điều chế modem thực hiện).
Truyền tin nối tiếp có hai phương pháp: đồng bộ và dị bộ. Phương pháp đồng
bộ chuyển mỗi lần một khối dữ liệu (các ký tự), còn phương pháp dị bộ chỉ truyền
từng byte một. Có thể viết phần mền để sử dụng một trong hai phương pháp truyền này. Tuy nhiên, chương trình máy tính dạng này thường rất dài. Vì lý do đó mà
nhiều nhà sản xuất đã cho ra thị trường các loại IC chuyên dụng phục vụ cho truyền
tin nối tiếp. Những IC này dùng làm các bộ thu phát dị bộ tổng hợp UART
(Universal Asynchronous Receiver Transmitter). Bộ vi điều khiển của họ 8051
được xây dựng sẵn một bộ UART cho việc truyền dữ liệu.
Khi xem xét về máy IPEX.D, ta thấy rằng có thể đưa ra một vài hướng để
truyền dẫn và hiển thị dữ liệu lên màn hình máy tính và khả năng thực hiện của mỗi
cách ở các mức độ khác nhau. Sau đây, ta xét một số phương án để truyền dẫn và hiển thị dữ liệu từ máy IPEX.D lên màn hình máy tính.
Máy phát Máy thu Máy phát
Máy thu
3.1.1 Phương án 1: Truyền dẫn và hiển thị dữ liệu thông qua cổng COM của
máy IPEX.D
Khi khảo sát máy IPEX.D, nhận thấy rằng phương án này cũng khó thực hiện được vì không thể biết code truyền và phương thức truyền của vi điều khiển của máy IPEX.D là như thế nào vì mỗi người lập trình đều có cách sử dụng các lệnh của
trình dịch hợp ngữ theo ý định riêng của họ. Các thông tin này cần phải có nhà chế
tạo cung cấp. Hơn nữa, chức năng truyền sang cổng COM cũng không thấy được
thiết lập trong máy.
3.1.2 Phương án 2: Truyền dẫn và hiển thị dữ liệu thông qua cổng in Printer
Theo phương án này thì dữ liệu sẽ được lấy ra ở cổng máy in khi vi điều khiển
của máy IPEX.D đưa dữ liệu tới cổng máy in này. Từ trên đường ra này có thể ta sẽ
trích ra một đường để lấy dữ liệu và chuyển tới thiết bị truyền dẫn do ta thiết kế, từ đó hiển thị dữ liệu lên màn hình máy tính.
Tuy nhiên, khi khảo sát máy IPEX.D, ta nhận thấy rằng phương án này tính khả thi không cao, độ tin cậy thấp vì những lí do sau đây:
Dữ liệu chỉ được truyền vào thời điểm ta nhấn nút in, điều này thật sự bất tiện. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ta cũng không biết được phương thức truyền sang cổng máy in là phương
thức nào, code truyền là như thế nào nên không thể xác định chính xác tốc độ baud.
Các tài liệu này cần phải được cung cấp từ phía nhà chế tạo.
Ngoài ra, ta không dùng phương án này để tránh rủi ro làm hỏng cổng máy in
3.1.3 Phương án 3: Truyền dẫn và hiển thị dữ liệu thông qua màn hình Led 7
đoạn của máy IPEX.D
Do màn hình của máy IPEX.D sử dụng phương pháp quét kênh để truyền dữ
liệu lên màn hình led 7 đoạn vì vậy dữ liệu sẽ được hiển thị liên tục trong suốt quá
trình đo; phương pháp quét kênh để truyền dữ liệu đã có chuẩn quét kênh nên
phương án này có thể thực hiện được. Phương án này cho phép “bắt” dữ liệu từ vi điều khiển của máy IPEX.D khi nó trên đường đi đến màn hình led 7 đoạn và sẽ được đưa vào vi điều khiển do ta thiết kế để có thể gia công dữ liệu, ở đây chính là sự chuyển đổi mã của led 7 đoạn thành mã ASCII để dẫn truyền lên máy tính. Đồng
thời sẽ thiết kế thêm một đường truyền ngược lại để đưa dữ liệu lên màn hình led 7
đoạn như ban đầu, điều này sẽ không làm hư hại gì đến thiết bị IPEX.D.
Tất nhiên ở đây ta cũng sẽ dùng một cổng COM do ta thiết kế để chuyển dữ
liệu từ vi điều khiển do ta thiết kế lên màn hình máy tính để phù hợp với chuẩn kết
nối. Hơn nữa, khi viết phần mềm để hiển thị dữ liệu lên máy tính ta sẽ dùng phần
mềm Visual Basic, vì trong phần mềm này đã có sẵn chức năng truyền dữ liệu qua
cổng COM, công việc còn lại chỉ là viết mã nguồn cho chức năng này được thực hiện.
Vậy như thế nào gọi là cổng COM?
3.1.3.1Cổng tiếp nối chuẩn RS232 (cổng COM)
Để đảm bảo sự tương thích giữa các thiết bị truyền dữ liệu nối tiếp do các
hãng khác nhau sản xuất, năm 1960 Hiệp hội Công nghiệp Điện tử EIA (Electronic Industrial Association) đã xây dựng một chuẩn giao diện được gọi là RS232. Cổng
nối tiếp chuẩn RS232 là giao tiếp phổ biến rộng rãi nhất, nó còn gọi là cổng COM. Tuy nhiên, do chuẩn này ra đời khá lâu trước khi có họ mạch vi điện tử TTL
(Transitor-Transitor Logic), vì vậy các mức điện áp vào/ra của nó không tương
thích với TTL. Vì tín hiệu cổng COM thường ở mức +12V, -12V nên không tương
thích với điện áp họ vi điều khiển, nên để giao tiếp vi điều khiển với máy tính qua
cổng COM ta phải qua một vi mạch biến điện áp cho phù hợp với mức điện áp vi điều khiển, ta chọn vi mạch MAX 232 để thực hiện việc tương thích điện áp. Vi
mạch này nhận mức đã được gởi tới từ máy tính và biến đổi tín hiệu này thành tín hiệu sao cho tương thích với vi điều khiển và nó cũng thực hiện ngược lại là biến đổi tín hiệu của vi điều khiển thành mức +12V, -12V để cho phù hợp với hoạt động
của máy tính.
Ưu điểm của giao tiếp này là có khả năng thiết lập tốc độ baud. Khi có dữ liệu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
từ máy tính được gởi đến vi điều khiển qua cổng COM thì dữ liệu này sẽ được đưa
vào từng bit (nối tiếp) vào thanh ghi SUBF (thanh ghi đệm), đến khi thanh ghi đệm đầy thì cờ RI trong thanh ghi điều khiển sẽ tự động set lên 1 và lúc này CPU sẽ gọi chương trình con vào phục vụ ngắt và dữ liệu sẽ được đưa vào xử lý.
Cổng này truyền dữ liệu dưới dạng nối tiếp theo một tốc độ do người lập trình
quy định (thường là 1200, 2400, 4800, 9600 bps,v.v…). Cổng nối tiếp chuẩn RS232 không phải là một hệ thống bus, do đó nó cho phép dễ dàng tạo ra liên kết dưới hình thức điểm giữa hai máy cần trao đổi thông tin với nhau. Chiều dài dữ liệu truyền đi
có thể là 7 bit hoặc 8 bit, và kèm theo các bit start, stop, parity để tạo thành một
khung truyền (frame). Do việc truyền dữ liệu là nối tiếp nên tốc độ truyền bị hạn
chế do đó nó thường không được sử dụng trong những ứng dụng cần tốc độ truyền cao. Khung truyền dữ liệu như sau:
3.1.3.2 Bố trí chân của RS232
Hiện nay có dạng chuẩn RS232 dạng 25 chân có tên gọi là DB-25. Để phân
biệt, người ta dùng kí hiệu DB-25P để chỉ đầu đực (Plug: đầu cắm) và DB-25S để
chỉ đầu cái (Socket: ổ cắm). Nhưng không phải tất cả các chân của DB-25 đều được
sử dụng do vậy IBM đưa ra phiên bản chuẩn vào/ra nối tiếp chỉ sử dụng có 9 chân
gọi là DB-9.
Bảng 3.1: Bố trí chân DB-9 của RS232.
Chân Mô tả Ý nghĩa
1 Data carrier detect (DCD) Tách tín hiệu mang dữ liệu
2 Received data (RxD) Dữ liệu được nhận
3 Transmitted data (TxD) Dữ liệu được gửi
4 Data terminal ready (DTR) Đầu cuối dữ liệu sẵn sàng 5 Signal ground (GND) Nối đất
6 Data set ready (DRS) Dữ liệu sẵn sàng 7 Request to send (RTS) Yêu cầu gửi
8 Clear to send ( CTS) Xóa để gửi
9 Ring indicartor (RI) Báo chuông Star bit D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Paraty bit Stop bit
Việc truyền dữ liệu xảy ra trên đường dẫn qua chân TxD, gửi dữ liệu của nó đến thiết bị khác. Trong khi đó dữ liệu mà máy tính nhận được dẫn đến chân RxD.
Các tín hiệu khác đóng vai trò như tín hiệu hỗ trợ khi trao đổi thông tin và vì thế
không phải trong mọi ứng dụng đều dùng đến.
KẾT LUẬN (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sau khi khảo sát thực tế thiết bị đo nồng đọ khí xả IPEX.D và phân tích các
phương án trên, ta thấy rằng phương ántruyền dẫn và hiển thị dữ liệu thông qua màn hình Led 7 đoạn của IPEX.D có khả năng thực hiện với tính khả thi cao nhất. Hơn
nữa, do kiến thức còn hạn chế nên phương án này phù hợp với trình độ và khả năng
thực hiện công việc của người thực hiện đồ án như em.
Vì vây, ta sẽ quyết định chọn phương án này để nghiên cứu và truyền dẫn dữ
liệu. Sau đây sẽ trình bày các nội dung trên cơ sở đã được chọn ở trên. Để truyền
dẫn dữ liệu thì cần có bộ vi xử lí hoặc vi điều khiển. 3.2 Truyền dẫn dữ liệu
3.2.1 Bộ vi điều khiển và bộ vi xử lí đa năng
Vi xử lí là sự kết hợp của 2 kỹ thuật công nghệ quan trọng nhất: đó là máy tính dùng kĩ thuật số (digital computer) và các mạch vi điện tử. Hai công nghệ này kết
hợp lại với nhau vào năm 1970, sau đó các nhà nghiên cứu đã chế tạo ra vi xử lí
(Microprocessor).
Vậy sự khác nhau giữa bộ vi điều khiển và bộ vi xử lí là gì? Bộ vi xử lí ở đây
muốn nói đến là các bộ vi xử lí đa năng như họ Intel x 86 (8086, 80286, 80386, và
Hình 3.2 : Cổng COM 9 chân đực
1 2 3 4 5
6 7 8 9
1 2 3 4 5
6 7 8 9
Pentium) hoặc họ Motorola 680x0 (68000, 68010, 80386, 68040, v.v…). Các bộ vi
xử lí này không có RAM, ROM và không có các cổng ra vào trên chip. Với lí do đó làm chúng được gọi chung là các bộ vi xử lí đa năng.
Vi xử lí có rất nhiều loại bắt đầu từ 4 bit cho đến 32 bit, vi xử lí 4 bit hiện nay
không còn như vi xử lí 8 bit vẫn còn mặc dù đã có vi xử lí 32 bit. Lí do tồn tại của
vi xử lí 8 bit là phù hợp với một số yêu cầu điều khiển của các thiết bị điều khiển
trong công nghiệp. Các vi xử lí 32 bit thường sử dụng cho các máy tính vì khối lượng dữ liệu của các máy tính rất lớn nên cần các vi xử lí mạnh.
Một nhà thiết kế hệ thống sử dụng bộ vi xử lí đa năng, chẳng hạn như Pentium
hay 68040 cần bổ sung thêm RAM, ROM, cổng ra vào và bộ định thời ngoài thì hệ
thống mới hoạt động được. Tất nhiên khi bổ sung RAM, ROM và cổng vào ra bên ngoài sẽ làm cho hệ thống cồng kềnh và đắt hơn, song lại có ưu điểm quan trọng là hết sức linh hoạt. Ví dụ, nhà thiết kế có thể tùy theo yêu cầu của từng ứng dụng và quyết định số lượng RAM, ROM và các cổng ra vào phù hợp.
Đối với các bộ vi điều khiển thì vấn đề này lại khác. Bộ vi điều khiển có trên chip bộ vi xử lí, RAM, ROM, cổng vào ra và bộ định thời, tất cả cùng được nhúng trên chip vi điều khiển. Do vậy, người thiết kế không cần bổ sung thêm bộ nhớ
ngoài, cổng vào ra hoặc bộ định thời để cho hệ thống hoạt động. Bộ vi điều khiển (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
với một dung lượng RAM, ROM trên chip và cổng vào-ra đã trở nên rất thích hợp
trong nhiều ứng dụng yêu cầu giá thành hạ và không gian sử dụng hạn chế. Vi điều
khiển ra đời đã mang lại sự tiện lợi là dễ dàng sử dụng trong điều khiển công
nghiệp, việc sử dụng vi điều khiển không đòi hỏi người sử phải biết một lượng kiến
thức quá nhiều như người sử dụng vi xử lí, tất nhiên nếu càng hiểu biết nhiều thì càng tốt. Những ứng dụng, ví dụ như bộ điều khiển Ti Vi từ xa, thì không cần công
suất tính toán lớn như của bộ vi xử lí 486, thậm chí không cần đến mức 8086. Một
số ứng dụng lại đòi hỏi không gian nhỏ, công suất tiêu thụ và giá thành thấp. Một số ứng dụng khác chỉ cần các thao tác vào-ra để đọc tín hiệu và tắt- mở những bit nhất định.
Hình 3.4: So sánh bộ vi xử lí và bộ vi điều khiển.
Như vậy, vấn đề về bộ vi xử lí không thể phục vụ nghiên cứu cho đề tài, phần
còn lại tập trung nghiên cứu và sử dụng vi điều khiển.
3.2.2 Vi điều khiển họ 8051
3.2.2.1 Tóm tắt lịch sử phát triển của họ vi điều khiển 8051
Vào năm 1971 tập đoàn Intel đã giới thiệu 8080, bộ vi xử lí (Microprocessor)
thành công đầu tiên. Sau đó không lâu Motorola, RCA, kế đến là MOS Technology