thiết kế modul ghép nối với pc qua giao diện isa để điều khiển và giám sát thang máy cho tòa nhà 5 tần

Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn : Điện tự động CN *****o0o***** BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN SẢN XUẤT TÍCH HỢP MÁY TÍNH Tên đề tài : “Thiết kế mod

Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính

Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam

Bộ môn : Điện tự động CN

*****o0o*****

BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN SẢN XUẤT TÍCH HỢP MÁY TÍNH

Tên đề tài :

“Thiết kế modul ghép nối với PC qua giao diện ISA để điều khiển và giám sát thang máy cho tòa nhà 5 tầng.Xây dựng một phần mềm giao diện đơn giản trên máy tính để 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 về rãnh cắm ISA

Rãnh cắm thông dụng nhất là rãnh căm isa(industry standasd architecture) do IBM đưa ra năm 1980 cho máy 8086 XT, sau đó là ISA 16 bít cho máy AT và chở thành chuẩn AT bus

Thông thường rãnh cắm có 62 đường tín hiệu dùng cho các mục đích thông tin với các card cắm vào Về cơ bản các đường tín hiệu này được chia ra thành các đường dẫn tín hiệu,đường dẫn địa chỉ và đường dẫn điều khiển bưởi vì ngay từ các máy tính pc/xt đã có sẵn các rãnh cắm 62 chân này là rãnh cắm 8 bit Chỉ những card

8 bit mới cắm được vào rãnh này Bảng dưới đây chỉ ra sự săp xếp chân ra của rãnh cắm mở rộng 8 bit

Về sau PC/AT có thêm rãnh cắm thứ 2 và có 36 chân

Trên rãnh này có chứa cá tín hiệu 16 bit Nên khi có thêm rãnh cắm này người tagọi chung cả 2 rãnh cắm là rãnh cắm 16 bit

Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính

Dưới đây là bảng ý nghĩa rãnh cắm isa:

Thông qua rãnh cắm có thể truy cập 1024 địa chỉ ngoại vi từ 000 đến 3FF ,trong đó

đã sử dụng cho các thiết bị có sẵn của máy tính như trong bảng sau:

Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính

Tuyến ISA có nhiều chân nhưng thực tế sử dụng ta chỉ cần các đường địa chỉ SAo…SA9, dữ liệu SD0…SD15, điều khiển –IOR,-IOW,AEN,-IOCS16,-SBHE, ngõ vào ngắt IRQ , xung nhịp CLK và nguồn Các ngoại vi được gọi la port, nếu xuất nhập thực hiện theo 8 bit, nếu xuất nhập 16 bít thì dùng hai port địa chỉ kế tiếpnhau.

Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính

Việc thiết kế card ISA xuất nhập 8 bit bao gồm mạch giải mã địa chỉ , mạch chốt dữ liệu ra và mạch đệm dữ liệu vào

Giao diện vào/ra trên rãnh cắm PC:

U 5 1

3 4 5 6 7 8 9

1 9 1

1.1.2) giới thiệu về 8255

Sơ đồ khối và các chân chức năng.

Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính

Hình II-1

8255A-5 là vi mạch giao tiếp song song rất thông dụng trong toàn các hệ thống Vimạch này có 24 chân cho thiết bị I/O có thể lập trình hoạt động trong 3 mode khác nhau 8255A-5 có thể nối ghép bất kỳ thiết bị vào ra kiểu TTL và tương thích với

8088 8255A-5 thường được sử dụng để ghép nối với bàn phím và cổng máy in song song trong các máy PC Ba cổng vào ra của nó được lập trình thành các nhóm 12 chân Nhóm A bao gồm cổng A ( PA7 - PA0 ) và nửa cao của cổng C (PC7 - PC4 ) , nhóm B bao gồm cổng B (PB7 - PB0 ) và nửa thấp của cổng C ( PC3 - PC0 ) 8255A-5 được chọn bằng chân CS của nó để lập trình và phục vụ việc ghi đọc ra cổng I/O Hai chân A1,A0 chọn thanh ghi nội để lập trình hoặc hoạt động Trong máy PC 8255A-5 được giải mã tại địa chỉ 60h-63h Ðể 8255A-5

có thể đọc ghi thì chân CS phải ở mức logic 0 và địa chỉ I/O phải được nối với chân A1 và A0 ,không cần quan tâm đến các chân địa chỉ cổng còn lại và được giải

mã bên ngoài để chọn 8255A-5

* Khối đệm bus dữ liệu

Ðây là bộ đệm 8 bit ,hai chiều được sử dụng để nối ghép 8255 với bus hệ thống

Dữ liệu được gửi đi hay được tiếp nhận vào buffer thông qua việc thực hiện lệnh

IN (Input ) hoặc OUT (output )của CPU Các từ điều khiển và thông tin trạng thái cũng được vận chuyển qua bộ đệm bus dữ liệu

* Khối logic điều khiển ghi/đọc

Chức năng của khối này là điều khiển việc trao đổi bên trong và bên ngoài của các

từ dữ liệu , từ điều khiển hay thông tin trạng thái

- CS = 0: tín hiệu chọn mạch cho phép CPU điều khiển 8255

- RD =0 : Tín hiệu cho phép 8255 gửi dữ liệu hay thông tin trạng thái cho CPU thông qua bus dữ liệu Nghĩa là CPU đọc thông tin này từ 8255

- WR = 0 : Tín hiệu cho phép CPU ghi thông tin trạng thái (dữ liệu hoặc từ điều khiển vào 8255 )

- A0, A1 : Các tín hiệu vào này chọn một trong ba cổng làm việc , hoặc thanh ghi điều khiển kết hợp với các tín hiệu RD ,WR thực hiện thao tác đọc ghi các cổng

Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính

hoặc thanh ghi điều khiển Bình thường các bit này được nối với các bit thấp nhất của bus địa chỉ (A0 - A1 )

- RESET =1 : Xoá tất cả các thanh ghi bên trong của 8255 ,kể cả thanh ghi điều khiển (control register) và tất cả các cổng (A,B,C ) được đặt về chế độ các cổng vào

* Khối điều khiển nhóm A và nhóm B

Mỗi cổng trong số các cổng của vi mạch (cổng A ,B,C ) đều hoạt động theo

chương trình điều khiển Quá trình như sau, CPU 8088 gửi một từ điều khiển cho

8255 Từ điều khiển này chứa các thông tin như : chế độ hoạt động ,xác lập hoặc khởi tạo các bit điều khiển hoạt động của 8255 Mỗi một khối điều khiển ( nhóm

A và nhóm B ) tiếp nhận lệnh từ khối logic điều khiển đọc /ghi và nhận từ điều khiển từ bus dữ liệu bên trong vi mạch và tạo ra các lệnh tương ứng cho các cổng Nhóm A bao gồm cổng A và cổng C ( 4 bit cao C7 - C4 )

Nhóm B bao gồm cổng B và cổng C ( 4 bit thấp C3 - C0 )

Ðối với thanh ghi từ điều khiển ( control word register ) , chúng ta chỉ có thể ghi

mà thôi ,nghĩa là không thể đọc được nội dung của nó

II/ CÁC CHẾ ÐỘ HOẠT ÐỘNG CƠ BẢN CỦA 8255

Vi mạch 8255 có ba chế độ hoạt động cơ bản (Mode) ,có thể chọn các chế độ hoạt động như sau

Mode 2 : Chế độ vào ra bus hai chiều

Hình vẽ sau minh hoạ các chế độ hoạt động cơ bản của 8255 :

Khi tín hiệu RESET bằng 1 tất cả các cổng được đưa về trạng thái là các cổng vào (Input port) nghĩa là tất cả 24 đường của ba cổng đều ở trạng thái trở kháng cao ) Sau khi tín hiệu RESET bằng 0 thì 8255 có thể duy trì trạng thái trên nếu như không có sự thiết lập trạng thái bổ xung nào nữa Trong quá trình thực hiện

chương trình của hệ thống ,bất kỳ một chế độ nào khác có thể được chọn nhờ sử dụng lệnh máy OUT Cấu trúc từ lệnh điều khiển ( control word ) như sau:

Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính

Các chế độ của cổng A và cổng B có thể được định nghĩa một cách riêng

biệt ,trong khi đó cổng C được chia thành hai phần vì lý do các định cho cổng A vàcổng B Tất cả các thanh ghi nội và thông tin trạng thái sẽ được xoá khi chế độ thay đổi Nhóm B ( Group B) có thể được lập trình ở mode 0 để điều khiển các chuyển mạch đơn giản hoặc hiển thị các kết quả tính toán Nhóm A có thể được lập trình hoạt động trong mode1 để điều khiển bàn phím hoặc bộ đọc băng từ hoặc một bộ điều khiển ngắt cơ bản

- Từ lệnh hoạt động trong chế độ như sau :

* Chức năng điều khiển ngắt (Interrupt control ) :Khi 8255 được lập trình hoạt động ở mode 1 hoặc mode 2 các tín hiệu điều khiển của nó có thể được sử dụng như yêu cầu ngắt tới CPU Tín hiệu yêu cầu ngắt tạo bới cổng C có thể bị cấm hay được phép nhờ xoá hay xác lập mạch lật INTE sử dụng chức năng lập xoá bit như

đã nêu trên Chức năng này cho phép người lập trình có thể cho phép hoặc không cho phép một thiết bị I/O ngắt CPU mà không gây ảnh hưởng tới bất kỳ một thiết

bị nào khác trong cấu trúc ngắt

1/ Mode 0.( Basic input/output).

Ðây là chế độ vào ra cơ bản của vi mạch, nó đảm bảo dữ liệu được đưa ra hoặc ghi vào các cổng riêng biệt Trong chế độ này , vi mạch có các chức năng sau :

- Vi mạch hoạt động gồm hai cổng 8 bit và hai cổng 4 bit

- Các cổng có thể là cổng vào hoặc cổng ra

- Các tín hiệu ra được chốt lại

- Các tín hiệu vào không được chốt

Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính

Chương 2 GHÉP MODUL VÀ LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN

2.1 Ghép nối môdul điều khiển và giám sát quá trình hoạt động của thang máy

W R

3 6

A 0 9

A 1 8

R E S E T

3 5

C S 6

U 2

7 4 H C 2 4 5

A 0 2

A 1 3

A 2 4

A 3 5

A 4 6

A 5 7

A 6 8

A 7 9

O E 1 9

D I R 1

P 1 4

P 2 6

P 3 8

S

R x u o n g

C T T 1 3

S

R d o n g

C T T 1 3

S

R m o

C T T 1 3

Sơ đồ hoạt động của môđul điểu khiển như sau:

- Ban đầu giả sử thang máy ở tầng 1, nếu 1 người nào đó ở tầng 1 tác động vào nút

ấn ở cửa thang máy thì thang máy sẽ đi xuống đến khi chạm cảm biến ở tầng 1 thì dừng lại và mở cửa ra

- Khi người vào thang máy nếu ấn nút lên tầng nào tương ứng với việc thang máy

sẽ đưa người đó lên tầng đó động cơ quay thuận.khi lên đến nơi động cơ kéo thang máy đi lên sẽ dừng lại động cơ mở cửa sẽ mở cửa ra

- Khi 1 người ở 1 tầng nào đó muốn xuống thì tác động vào nút ấn tại tầng đó,nếu thang máy ở trên tầng đó sẽ đi xuống( động cơ quay ngược) nếu thang máy ở dưới

Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính

tầng đó sẽ đi lên( động cơ quay thuận) Khi động cơ chạm vào cảm biến tầng đó sẽ dừng lại và mở cửa ra.Khi người vào trong muốn đến tầng nào thì tác động vào nút

ấn đến tầng đó

- Các trường hợp khác làm tương tự

2.4 Chương trình điều khiển

a) chương trình viết bằng ngôn ngữ Visual Basic, cho phép ta có thể trao đổi thông tin với giao diện:

Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính

Private Sub Command7_Click()

Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính

2.5 Khả năng ứng dụng của module và những hạn chế

- module thực hiện khá tốt chức năng điều khiển thang máy nhưng giám sát vẫn còn kém

- khả năng linh hoạt của module còn hạn chế do không thể nhận nhiều tín hiệu cùng 1 lúc để xử lý

- module chỉ giới hạn cho nhà 5 tầng, muốn nâng cao tính ứng dụng cần mở rộng cho nhiều tầng

- Cần có khâu điều khiển tốc độ động cơ và bảo vệ sự cố

Trên đây là bài làm của em áp dụng những gì đã học vào thực tế, do kiến thức còn hạn chế nên còn một số vấn đề chưa giải quyết được, em xin cám ơn sự giúp đỡ của thầy Lưu Hoàng Minh