LUẬN VĂN ĐIỆN TỬ HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU NHIỀU KÊNH

Một trong những ứng dụng thể hiện qua việc thu thập số liệu của các thông số ứng suất biến dạng của vật liệu mà ta có thể xác định được những thông số vật lý, cơ học khác nhau: lực tác d

Chương Mở Đầu: Tổng quan đề tài

1 GIỚI THIỆU

Ngày nay, các ứng dụng của lĩnh vực đo lường và điều khiển được áp dụng trong sản xuất công nghiệp và đời sống rất đa dạng Một trong những ứng dụng thể hiện qua việc thu thập số liệu của các thông số ứng suất biến dạng của vật liệu mà ta

có thể xác định được những thông số vật lý, cơ học khác nhau: lực tác dụng,

moment… hay để thu thập các số liệu về các hiện tượng vật lý nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lưu lượng… để giám sát và điều khiển các hoạt động sản xuất được tốt nhất

Các thiết bị, hệ thống đo lường và điều khiển ghép nối máy tính cho phép thực hiện các giải pháp thu thập dữ liệu và điều khiển chính xác và hiệu suất cao Các hệ thống thu thập dữ liệu đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì sự bền chặt, toàn vẹn trong các hệ thống tự động điều khiển trong công nghiệp và sự đảm bảo chất lượng cho các thiết bị điện tử công nghiệp

Để có một hệ thống đồng bộ thông qua với máy tính, ngoài các cảm biến đo,

hệ thống điều khiển ghép nối,chúng ta cần có những công cụ phần mềm chuyên dụng để xử lý và làm việc với các giá trị thu được thông qua hệ thống đo và kết nối máy tính

2 NỘI DUNG

Hệ thống thu thập dữ liệu quá trình tập hợp thông tin hay phân tích hiện tượng nào đó Nhằm hỗ trợ con người trong quá trình giám sát và điều khiển của một hay nhiều đối tượng Mục đích của hệ thống thu thập dữ liệu nói chung là phân tích dữ liệu thu thập vào, xử lý, lưu trữ dữ liệu và thực hiện mục đích muốn đo Hệ thống thu thập dữ liệu thường là dựa trên cơ sở điện tử học, nó được làm từ phần cứng và phần mềm Phần cứng thì được làm từ cảm biến, bộ chuyển đổi tín hiệu, linh kiện điện tử (ở giữa với bộ nhớ dùng để tồn trữ thông tin) Phần mềm được làm bằng phần mềm phân tích (vài tiện ích khác có thể sử dụng để di chuyển dữ liệu từ

bộ nhớ dữ liệu thu thập được đến một laptop hoặc tới một máy tính lớn )

Một hệ thống thu thập dữ liệu bao gồm ba phần: một hệ thống mức dưới I/O, một máy tính chủ (host computer) và phần mềm để người vận hành điều khiển các quá trình hoạt động của hệ thống.

Đề tài được bố cục như sau:

 Chương 1: Cơ sơ lý thuyết

 Chương 2: Thiết kế và thi công

 Chương 3: Kết luận

Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ VÀ RỜI RẠC

Hình1.1: biểu diễn tín hiệu tương tự và tín hiệu rời rạc

2 LÝ THUYẾT LẤY MẪU TÍN HIỆU

Vì tín hiệu có thể biến đổi liên tục, việc lấy mẫu cần được tiến hành sau những khoảng thời gian xác định Tốc độ lấy mẫu tín hiệu tuỳ thuộc vào tốc độ biến đổi của tín hiệu Để mã hoá một tín hiệu số, thường người ta mã hoá nó ở những khoảng thời gian không đổi Việc lấy mẫu phải đảm bảo giữ đủ thông tin cho quá trình tái tạo hay xử lý lại tín hiệu sau đó

Lấy mẫu là quá trình biến một tín hiệu tương tự thành một tín hiệu rời rạc theo thời gian

Định lý lấy mẫu( định lý Shanon): Tín hiệu x(t) có phổ tín hiệu giới hạn trongkhoảng (-ωmax, ωmax) được xác định hoàn toàn từ tín hiệu lấy mẫu chỉ trong điều kiện

nếu tần số lấy mẫu lớn hơn 2ωmax Chỉ trong trường hợp này mới khôi phục được tínhiệu sau khi đã rời rạc hóa ωs>2ωmax , với ωs là tần số của các mạch lọc (cao, thấp)

Ví dụ : tín hiệu audio chất lượng cao có tần số cao nhất cỡ 20KHz, tín hiệu này cần lấy mẫu ít nhất 40000 lần trong 1 s

Hình1.2: vẽ biểu diễn một tín hiệu được lấy mẫu sau mỗi Ts giây

2.1 Mạch lấy mẫu và giữ

Để biến đổi một tín hiệu tương tự sang tín hiệu số, người ta không thể biến đổi mọi giá trị của tín hiệu tương tự mà chỉ có thể biến đổi một số giá trị cụ thể bằngcách lấy mẫu tín hiệu đó theo một chu kỳ xác định nhờ một tín hiệu có dạng xung Ngoài ra, mạch biến đổi cần một khoảng thời gian cụ thể (khoảng 1µs - 1ms) do đó cần giữ mức tín hiệu biến đổi trong khoảng thời gian này để mạch có thể thực hiện việc biến đổi chính xác

2.2 Lượng tử hoá

Đây là quá trình chuyển từ một tín hiệu rời rạc về thời gian nhưng liên tục về giá trị sang tín hiệu rời rạc về biên độ của tín hiệu Mỗi giá trị của mẫu được biểu diễn lại bằng một giá trị được lựa chọn từ một tập hữu hạn các giá trị thích hợp Khi

đã lượng tử hoá, các giá trị tức thời của tín hiệu tương tự không bao giờ có thể khôi phục lại chính xácnữa Điều này dẫn đến các lỗi ngẫu nhiên còn gọi là lỗi lượng tử hoá

Hình1.3: vẽ biểu diễn quá trình lượng tử hoá

2.3 Mã hóa

Trong quá trình này thì mỗi tín hiệu rời rạc được biểu diễn bằng một chuỗi các số nhị phân b bits Càng nhiều mức lượng tử càng giảm khoảng trống giữa các mức và tăng độ chính xác của giá trị mã hoá sau cùng Mã hoá đơn cực tín hiệu luônluôn dương khác với lưỡng cực mã hoá cả 2 nửa biên độ dương và âm của tín hiệu

Cả thang lối vào của tín hiệu giữa 0 và FS ( toàn thang ) với đơn cực và -FS/2 đến FS/2 với hai cực Điển hình là giữa 0 với 5, 10,15 V trường hợp đơn cực và +-5V, +-15V với trường hợp hai cực Số mức lượng tử phụ thuộc vào số bít sử dụng Trong trường hợp 3 bít sẽ có 8 mức lượng tử từ 000 đến 111

Hình1.4: vẽ 3 bít mã hóa đơn cực và lưỡng cực

2.4 Lỗi lượng tử

Lỗi cực đại giữa mức tín hiệu gốc và mức lượng tử xuất hiện khi mức gốc rơiđúng vào giữa hai mức lượng tử Do vậy mức sai số cực đại sẽ là một nửa của bề rộng một mức hay : lỗi = +- (1/2)*(FS)/2N

3 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ

3.1 Thang nhiệt độ nhiệt động học tuyệt đối:

Thang Kelvin: đơn vị là 0K Trong thang Kelvin này người ta gán cho nhiệt

độ của điểm cân bằng của 3 trạng thái nước-nuớc đá- hơi một giá trị số bằng 273.15

5 } 32 ) ( {

T

3.2 Các Phương Pháp Đo Nhiệt Độ

Đo nhiệt độ là một phương thức đo lường không điện, đo nhiệt độ được chia thành nhiều dãi:

Đo nhiệt độ thấp, đo nhiệt độ trung bình, đo nhiệt độ cao

Việc đo nhiệt độ được tiến hành nhờ các dụng cụ hổ trợ chuyên biệt như:

Cặp nhiệt điện, nhiệt kế điện kế kim loại, nhiệt điện trở kim loại, nhiệt điện trở bán dẫn, cảm biến thạch anh

Việc sử dụng các IC cảm biến nhiệt để đo nhiệt độ là một phương pháp thông dụng được sử dụng trong tập luận văn này, nên ở đây chỉ giới thiệu về IC cảm biến nhiệt

Nguyên lý hoạt động chung của IC đo nhiệt độ

IC đo nhiệt độ là một mạch tích hợp nhận tín hiệu nhiệt độ chuyển thành tín hiệu điện dưới dạng dòng điện hay điện áp.Dựa vào đặc tính rất nhạy của các bán dẫn vớinhiệt độ, tạo ra điện áp hoặc dòng điện, tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.Đo tín hiệu điện ta biết được giá trị của nhiệt độ cần đo.Sự tác động của nhiệt độ tạo ra điện tích

LM35 là ic cảm biến nhiệt độ có độ chính xác cao:10mv/oc.Ở 25 oC nó có sai

số là không quá 1%.Với tầm đo từ -55oC – 150oC, tín hiệu ngõ ra tuyến tính liên tụcvới những thay đổi nhiệt độ ở ngõ vào

3.3.1.Hình dạng và cách kết nối LM35

Hình1.5 Hình dạng LM35

3.3.2.Thông số kỹ thuật:

+ LM35 có độ biến thiên theo nhiệt độ: 10mV / 1oC

+ Độ chính xác cao, tính năng cảm biến nhiệt độ rất nhạy, ở nhiệt độ 25oC nó có sai

số không quá 1%.Với tầm đo từ -55oC – 150oC, tín hiệu ngõ ra tuyến tính liên tục với những thay đổi của tín hiệu ngõ vào

Theo thông số của nhà sản xuất LM35, quan hệ giữa nhiệt độ và điện áp ngõ

Vậy ứng với tầm hoạt động từ 0oC – 100oC ta có sự biến thiên điện áp ngõ ra là:

 Cảm biến nhiệt độ E52MY-PT10C

 Dải đo: 0 - 400 độ C

 Loại can: DIN PT 100W

 Chiều dài can: 10 cm

 Cấp chính xác: B

 Cách điện cho dây dẫn bên trong: ceramic

 Vật liệu đầu bao dây: Khuôn nhôm đúc màu xanh

 Vật liệu ống bảo vệ: SUS 316 ống đúc

 Nhiệt độ môi trường cho đầu đấu dây: 0 - 80 độ C

 Loại dây dẫn: hệ thống 3 dây dẫn

 Tiếp xúc nhiệt: loại không nối đất

+Trong khoảng nhiệt độ từ 0-100oC

ta tính như sau:

RT=R0(1+0.385%T) với sai số nhiệt độ ±0.5 oC Tức là cứ tăng 1oC thì điện trở Pt100 tăng 0.385 Ω

Hình1.7: bảng thông số giá trị điện trở và nhiệt độ của Pt100

Ta có ba cách đo Pt100 như sau:

Sơ đồ mạch hai dây:

Sơ đồ mạch 2 dây kết nối theo kiểu cầu Wheatstone

Ở 0oC thì thì giá trị điện trở của PT100 là RT=100 Ω, nên để cầu Wheatstone cân bằng thì các điện trở R1, R2, R3 ta chọn là 100 Ω L là điện trở dây nối Es là điện áp nguồn cung cấp, Eo là điện áp ngõ ra

Sơ đồ mạch bốn dây nguốn dòng:

+Is là nguồn dòng cung cấp cho mạch, Eo

là điện áp ngõ ra, L là điện trở dây nối, RT

là cảm biến nhiệt PT100

+Eo phải có trở kháng cao để ngăn lưu lượng dòng trong điện thế dây dẫn Mạch 4dây có thể sử dụng ở khoảng cách dài hơn ba dây nhưng phải sử dụng máy phát nguồn dòng trong môi trường nhiễu về điện

+Sơ đồ bốn dây nguồn dòng cho độ chính xác tốt nhất: Eo Is RT

3.5 Cặp nhiệt điện ( Thermocouples)

 Cấu tạo: Gồm 2 chất liệu kim loại khác nhau, hàn dính một đầu

 Nguyên lý: Nhiệt độ thay đổi cho ra sức điện động thay đổi ( mV)

 Ưu điểm: Bền, đo nhiệt độ cao

 Khuyết điểm: Nhiều yếu tố ảnh hưởng làm sai số Độ nhạy không cao

 Thường dùng: Lò nhiệt, môi trường khắt nghiệt, đo nhiệt nhớt máy nén,…

 Tầm đo: -100 D.C <thermocouple<1400 D.C

nhau được hàn dính 1 đầu gọi là đầu nóng ( hay đầu đo), hai đầu còn lại gọi là đầu lạnh ( hay là đầu chuẩn ) Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh thì sẽ phát sinh 1 sức điện động V tại đầu lạnh Một vấn đề đặt ra là phải ổn định và

đo được nhiệt độ ở đầu lạnh, điều này tùy thuộc rất lớn vào chất liệu Do vậy mới cho ra các chủng loại cặp nhiệt độ, mỗi loại cho ra một sức điện động khác nhau: E,

J, K, R, S, T Các bạn lưu ý điều này để chọn đầu dò và bộ điều khiển cho thích hợp

Dây của cặp nhiệt điện thì không dài để nối đến bộ điều khiển, yếu tố dẫn đếnkhông chính xác là chổ này, để giải quyết điều này chúng ta phải bù trừ cho nó ( offset trên bộ điều khiển )

Vì tín hiệu cho ra là điện áp (có cực âm và dương ) do vậy cần chú ý kí hiệu

để lắp đặt vào bộ khuếch đại cho đúng

Hình1.8: cặp nhiệt điện

4 CHUYỂN ĐỔI A/D VÀ D/A

Tín hiệu tương tự từ thực nghiệm đưa vào bộ lọc thông thấp, được lấy mẫu qua bộ trích và giữ mẫu S&H (sample and hold) thành tín hiệu rời rạc Sau đó được đưa qua bộ biến đổi tương tự số ADC (Analog – digital-converter) để thành tín hiệu

số và đưa vào máy tính PC để xử lý Tín hiệu số sau khi đã xử lý được biến đổi trở lại thành tín hiệu tương tự qua bộ biến đổi số tương tự DAC (Digital-analog-

converter) rồi lại đưa qua bộ lọc thông thấp để thành tín hiệu lối ra Tuy nhiên tín hiệu số khi đưa vào máy tính xử lý không nhất thiết phải lấy ra từ ADC mà có thể được lấy trực tiếp từ các quá trình số khác Cũng như vậy, tín hiệu số sau khi xử lý không bắt buộc phải qua bộ biến đổi DAC để chuyển đổi lại thành tín hiệu tương tự

mà có thể được lấy ra ngay để điều khiển các quá trình số khác

4.1 CHUYỂN ĐỔI A/D

4.1.1 Nguyên tắc thực hiện chuyển đổi ADC

Mạch chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số, chuyển một tín hiệu ngõ vào tương tự (dòng điện hay điện áp) thành dạng mã số nhị phân có giá trị tương ứng.Chuyển đổi ADC có rất nhiều phương pháp.Tuy nhiên, mỗi phương pháp điều cónhững thông số cơ bản khác nhau:

 Độ chính xác của chuyển đổi AD

 Tốc độ chuyển đổi

 Dãi biến đổi của tín hiệu tương tự ngõ vào

GVHD: Ths Huỳnh Minh Ngọc 11 SVTH:Võ Hoàng Minh

Register

D/A converter

Comparator

clock

Đầu tiên kích xung start để bộ ADC hoạt động

Tại một tần số được xác định bằng xung clock bộ điều khiển làm thay đổi thành số nhị phân được lưu trữ trong thanh ghi(Register) Số nhị phân trong thanh ghi được chuyển thành dạng điện áp V’a bằng bộ chuyển đổi DA

Bộ so sánh,so sánh V’a với điện áp ngõ vào Va Nếu V’a < Va thì ngõ ra của

bộ so sánh vẫn giữ mức cao Khi V’a > Va ngõ ra của bộ so sánh xuống mức thấp và quá trình thay đổi số của thanh ghi ngưng Lúc này V’a gần bằng Va , những số trongthanh ghi là những số cần chuyển đổi

4.1.2 Các phương pháp chuyển đổi A/D

4.1.2.1 Phương pháp tích phân

Phương pháp tích phân cũng giống như phương pháp chuyển đổi ADC dùng tínhiệu dốc đôi (Dual-Slope-ADC) Cấu trúc mạch điện đơn giản hơn nhưng tốc độ chuyển đổi chậm

Mạch so sánh Mạch tích phân

R

StartClock

Bộ đếm

Hình 1.21:

Sơ đồ khối tổng quát củamạch ADC

Hình 1.22: Sơ đồ nguyên lý của mạch chuyển đổi AD dùng phương pháp tích phân

Khi có xung start mạch đếm đưa về trạng thái reset Mạch logic điều khiển khóa K ở vị trí 1, điện áp tương tự Vin được nạp vào tụ điện C với thời hằng t1 tín hiệu ngõ ra của mạch tích phân giảm dần, và cho đến khi nhỏ hơn 0V thì ngõ ra của

bộ so sánh lên mức 1, do đó mạch logic điều khiển mở cổng cho xung clock vào mạch đếm Sau khoảng thời gian t1 mạch đếm tràn mạch logic điều khiển khóa K ở

vị trí 0, khi đó điện áp âm Vref được đưa vào ngõ vào của mạch tích phân, tụ điện C

xả điện với tốc độ không đổi, sau khoảng thời gian t2 tín hiệu ngõ ra của mạch tích phân tăng dần, do đó ngõ ra của mạch so sánh xuống, mức thấp làm cho mạch logic điều khiển đống cổng và báo kết thúc chuyển đổi Trong suốt khoảng thời gian xả điện t2 mạch đếm vẫn tiếp tục đếm kết quả của mạch đếm cũng chính là tín hiệu số cần chuyển đổi tương ứng với điện áp tương tự ngõ vào Vin

Mối quan hệ giữa điện áp ngõ vào Vin và điện áp chuẩn Vref với t1,t2

t1=2n/fck :thời gian mạch đếm từ 0 đến khi tràn

t2=N/fck : thời gian mạch đếm từ khi tràn đến kết quả sau cùng

Biểu thức này không phụ thuộc vào thời hằng RC,cũng như số xung clock(nếu mạchlàm việc ổn định)

Các tín hiệu tương tự Vin qua mạch tích phân nên các tín hiệu nhiểu đều bị loại bỏ.Nhược điểm của mạch này là thời gian chuyển đổi chậm, giữa 2n chu kỳ xung clock trong lần lấy tích phân trong thời gian t1 va N chu kỳ trong lần lấy tích phân trong thời gian t2 Thời gian chuyển đổi lớn nhất khi t1=t2

Thời gian chuyển đổi: T = t1+t2

4.1.2.2 Phương pháp ADC xấp xỉ liên tiếp

Đây là một trong những phương pháp được sử dụng rộng rãi Tuy nhiên, mạch điện có phức tạp nhưng thời gian chuyển đổi ngắn hơn Phương pháp chuyển GVHD: Ths Huỳnh Minh Ngọc 13 SVTH:Võ Hoàng Minh

t2=t1.vin/vref

Clock Start EOC

VA

V’A

+_

Thanh ghi điều khiển Logic điều khiển MSB LSB

đổi ADC xấp xỉ liên tiếp có thời gian chuyển đổi cố định không phụ thuộc vào điện

Nếu V’a<Va thì ngõ ra của bộ so sánh vẫn ở mức cao và làm cho mạch logic điềukhiển giữ bit MSB ở mức cao

Tiếp theo mạch logic điều khiển đưa bit có nghĩa kế bit MSB lên mức cao và tạo

ở ngõ ra khối DAC một điện áp tham chiếu v’a rồi đem so sánh tương tự như bit MSB ở trên Quá trình này cứ tiếp tục cho đến bit cuối cùng trong thanh ghi điều khiển Lúc đó v’a gần bằng Va ngõ ra của mạch logic điều khiển báo kết thúc chuyểnđổi

Như vậy mạch đổi ra n bit chỉ mất n chu kỳ xung clock nên có thể đạt tốc độ rất cao Tuy nhiên mạch ADC xấp xỉ liên tiếp lại không thể đáp ứng với tín hiệu tương

tự vào biến đổi cực nhanh

4.2 Chuyển đổi D/A

Chuyển đổi số sang tương tự là tiến trình lấy một giá trị được biểu diễn dưới dạng mã số (digital code ) và chuyển đổi nó thành mức điện thế hoặc dòng điện tỉ lệ với giá trị số

Hình1.24: Sơ đồ khối một DAC

4.2.1 Độ Phân giải DAC

Độ phân giải (resolution) của bộ biến đổi DAC được định nghĩa là thay đổi nhỏ nhất có thể xảy ra ở đầu ra tương tự bởi kết quả của một thay đổi ở đầu vào số

Độ phân giải của DAC phụ thuộc vào số bit, do đó các nhà chế tạo thường ấn định độ phân giải của DAC ở dạng số bit DAC 10 bit có độ phân giải tinh hơn DAC

8 bit DAC có càng nhiều bit thì độ phân giải càng tinh hơn

Độ phân giải luôn bằng trọng số của LSB Còn gọi là kích thước bậc thang (step size), vì đó là khoảng thay đổi của Vout khi giá trị của đầu vào số thay đổi từ bước này sang bước khác

Hình 1.25: dạng song bậc thang của DAC

Độ phân giải bằng với hệ số tỷ lệ trong mối quan hệ giữa đầu vào và đầu ra của

Với K là mức điện thế (hoặc cường độ dòng điện) ở mỗi bậc

Như vậy ta có công thức tính độ phân giải như sau:

Với A fs là đầu ra cực đại ( đầy thang )

Sai số toàn thang là khoảng lệch tối đa ở đầu ra DAC so với giá trị dự kiến (lý tưởng), được biểu diễn ở dạng phần trăm

Sai số tuyến tính là khoảng lệch tối đa ở kích thước bậc thang so với kích thước bậc thang lý tưởng Điều quan trọng của một DAC là độ chính xác và độ phân

giải phải tương thích với nhau

4.2.3 Thời gian ổn định

Thời gian ổn định (settling time) là thời gian cần thiết để đầu ra DAC đi từ zero đến bậc thang cao nhất khi đầu vào nhị phân biến thiên từ chuỗi bit toàn 0 đến chuổibit toàn là 1 Thực tế thời gian ổn định là thời gian để đầu vào DAC ổn định trong phạm vi ±1/2 kích thước bậc thang (độ phân giải) của giá trị cuối cùng

4.2.4 Các phương pháp chuyển đổi DAC

4.2.4.1 DAC dùng điện trở có trọng số nhị phân và bộ khuếch đại cộng.

Hình1.26: mạch biến đổi DAC dùng điện trở

Bộ khuếch đại thuật toán (Operational Amplifier – Op Amp) được dùng làm

bộ cộng đảo cho tổng trọng số của bốn mức điện thế vào Ta thấy các điện trở đầu vào giảm dần 1/2 lần điện trở trước nó Nghĩa là đầu vào D (MSB) có RIN = 1k, vì vậy bộ khuếch đại cộng chuyển ngay mức điện thế tại D đi mà không làm suy giảm (vì Rf = 1k) Đầu vào C có R = 2k, suy giảm đi 1/2, tương tự đầu vào B suy giảm 1/4

và đầu vào A giảm 1/8 Do đó đầu ra bộ khuếch đại được tính bởi biểu thức:

Dấu âm (-) biểu thị bộ khuếch đại cộng ở đây là khuếch đại cộng đảo

Hình1.27: Đầu ra ứng với điều kiện cácđầu vào thích hợp ở 0V hoặc 5V

4.2.4.2 DAC R/2R ladder

Hình bên dưới ta thấy được cách sắp xếp các điện trở chỉ có hai giá trị được

sử dụng là R và 2R Dòng IOUT phụ thuộc vào vị trí của 4 chuyển mạch, đầu vào nhị phân B0B1B2B3 chi phối trạng thái của các chuyển mạch này Dòng ra IOUT được phép chạy qua bộ biến đổi dòng thành điện (Op-Amp) để biến dòng thành điện thế

ra VOUT Điện thế ngõ ra VOUT được tính theo công thức:

Với B là giá trị đầu vào nhị phân, biến thiên từ 0000 (0) đến 1111(15)

Hình1.28: DAC R/2R ladder cơ bản

4.2.4.3 DAC với đầu ra dòng

Trong các thiết bị kỹ thuật số đôi lúc cũng đòi hỏi quá trình điều khiển bằng dòng điện Do đó người ta đã tạo ra các DAC với ngõ ra dòng để đáp ứng yêu cầu

đó Hình bên dưới là một DAC với ngõ ra dòng tương tự tỷ lệ với đầu vào nhị phân Mạch DAC này 4 bit, có 4 đường dẫn dòng song song mỗi đường có một chuyển mạch điều khiển Trạng thái của mỗi chuyển mạch bị chi phối bởi mức logic đầu vàonhị phân

Hình1.29: DAC có đầu ra dòng cơ bảnDòng chảy qua mỗi đường là do mức điện thế quy chiếu VREF và giá trị điện trở trong đường dẫn quyết định Giá trị điện trở có trọng số theo cơ số 2, nên cường

độ dòng điện cũng có trọng số theo hệ số 2 và tổng cường độ dòng điện ra IOUT sẽ là tổng các dòng của các nhánh

DAC với đầu dòng ra có thể chuyển thành DAC có đầu ra điện thế bằng cách dùng bộ khuếch đại thuật toán (Op Amp) như hình sau:

Hình 1.30: biến đổi từ dòng sang áp

IOUT ra từ DAC phải nối đến đầu vào “ – ” của bộ khuếch đại thuật toán Hồi tiếp âm của bộ khuếch đại thuật toán buộc dòng IOUT phải chạy qua RF và tạo điện ápngõ ra VOUT và được tính theo công thức:

Do đó VOUT sẽ là mức điện thế tương tự, tỷ lệ với đầu vào nhị phân của DAC.

5 HỆ THU THẬP DỮ LIỆU NHIỀU KÊNH

5.1 Thu thập dữ liệu

Mục đích của thu thập dữ liệu là thu thập thông tin của các hiện tượng hay các đại lượng vật lý như là điện áp, dòng điện, nhiệt độ, áp suất hoặc âm thanh Sự thu thập dữ liệu trên PC sử dụng một sự kết hơp giữa mô đun phần cứng, phần mềm ứng dụng và một máy tính để thực hiện việc thu thập Trong khi mỗi hệ thống thu thập dữ liệu được định nghĩa bởi yêu cầu ứng dụng của nó Mỗi hệ thống chia sẽ một mục đích chung thu được, phân tích và nhận thông tin hiện có Những hệ thống thu thập dữ liệu hợp nhất những tín hiệu, các cảm biến, những cơ cấu chấp hành, những trạng thái tín hiệu, những thiết bị thu thập dữ liệu và phần mềm ứng dụng

Hình1.31 : sơ đồ hệ thống thu thập dữ liệu

Hình1.32 : Tổng quan về vào ra của máy tính

5.2 Hệ thống thu thập dữ liệu nhiều kênh

Hệ thống thu thập dữ liệu nhiều kênh là hệ thống có thể thực hiện việc thu thập dữ liệu, giám sát và điều khiển của nhiều đối tượng cùng một lúc, các đối tượng

có thể giống nhau hay khác nhau Các đối tượng đó có thể là nhiệt độ, áp suất, lưu lượng,… Hệ thống thu thập dữ liệu nhiều kênh là sự thu thập dữ liệu trên máy tính

PC sử dụng một sự kết hợp giữa mô đun phần cứng, phần mềm ứng dụng và một máy tính đo thực hiện việc thu thập

Hệ thu thập dữ liệu thực hiện các năng năng như sau:

 Thu thập dữ liệu từ các thiết thiết bị công nghiệp hoặc các cảmbiến

 Phân tích, xử lý và thực hiện các phép tính toán trên các dữ liệuthu thập được

 Hiển thị các dữ liệu thu thập được, kết quả đã xử lý, lưu trữthông tin thu thập được lên máy tính

 Viết chương trình giao tiếp, giám sát và điều khiển trên máytính

 Nhận các lệnh từ người điều hành và gửi các lệnh đó đến cácthiết bị điều khiển

Sơ đồ hệ thu thập dữ liệu 1 kênh:

GVHD: Ths Huỳnh Minh Ngọc 21 SVTH:Võ Hoàng Minh

Gia công

tín hiệu

Ngõ vào máy tínhLọc

tươngtự

Đa

Máy tínhKiểm tra tín hiệuLọc số

Xử lý

Kiểm tra ngõ ra

Ngõ ra máy tính

DACLọc

Gia

công

Hình1.33 : Sơ đồ hệ thu thập dữ liệu 1 kênh

S/H:lấy mẫu và giữ, ADC chuyển đổi tương tự sang số, DAC chuyển đổi số sang tương tự

Chúng ta có thể thiết kế một card thu thập dữ liệu 8 bit hoặc12 bit giao tiếp với máy tính hoặc sử dụng card thu thập dữ liệu và điều khiển của hãng sản xuất như

là card PLC 818L, PCI 1711/1718 HDU của hãng Advantech

Sơ đồ hệ thu thập dữ liệu nhiều kênh

Hình 1.34 : Sơ đồ hệ thu thập dữ liệu nhiều kênh

S/H:lấy mẫu và giữ

ADC chuyển đổi tương tự sang số,

DAC chuyển đổi số sang tương tự

6 VI ĐIỀU KHIỂN 89V51

6.1 Họ Vi điều khiển 8051 và IC 89V51RB2/RC2/RD2

6.1.1 Giới thiệu khái quát họ vi điều khiển MSC – 51

MCS – 51 là một họ vi điều khiển do Intel phát triển và sản xuất Một số nhà sảnxuất được phép cung cấp các IC tương thích với các sản phẩm MCS – 51 của Intel là

DACKhuếch đại

Multiplexer

Hệ vi

xử lý vàMáy tính

DAC

Demultiplexer

KhuếchđạiKhuếchđại

Chấp hànhChấp hành

Siemens, Advanced Micro Devices, Fujitsu, Philips, Atmel… Vi mạch tổng quát của

họ MSC – 51 là chip 8051

Chip 8051 có một số đặt trưng cơ bản sau:

+Bộ nhớ chương trình bên trong: 4KB (ROM)

+Bộ nhớ dữ liệu bên trong: 128 byte (RAM)

+Bộ nhớ chương trình bên ngoài: 64KB (ROM)

+ Bộ nhớ dữ liệu bên ngoài: 64KB (RAM)

+ 4 port xuất nhập (I/O port) 8 bit

+ 2 bộ định thời 16 bit

+ Mạch giao tiếp nối tiếp

+ Bộ xử lý bit (thao tác trên các bit riêng lẻ)

+ 210 vị trí nhớ được định địa chỉ, mỗi vị trí 1 bit

+ Nhân / chia trong 4s

Ngoài ra, tùy theo số hiệu sản xuất mà chúng có những khác biệt về bộ nhớ và bộ địnhthời/bộ đếm như trong bảng so sánh dưới đây:

Số hiệu sản

xuất

Bộ nhớ chương trình trên chip

Bộ nhớ dữ liệutrên chip

Số bộ định thời(bộ đếm)8031

8051

8751

8951

0KB4KB PROM4KB UV – EPROM4KB FLASH ROM

8052

8752

8952

0KB8KB PROM8KB UV – EPROM8KB FLASH ROM

+16/32/64 kB bộ nhớ chương trình trên chip với tính năng ISP (In-SystemProgramming) và IAP (In-Application Programming)

+ Sử dụng chế độ 12 chu kì xung nhịp (mặc định) hoặc 6 chu kỳ xung nhịp đượcchọn bằng phần mềm hoặc ISP

+ SPI (Serial Peripheral Interface) và tăng cường UART

+ 5 PCA (Programmable Counter Array) với chức năng PWM / capture/compare 16bits

+ 4 Port I/O (xuất nhập) 8 bit 3 Port có dòng lớn (16mA trên mỗi chân)

+ 3 Timers/Couters 16 bit

+ Watchdog Timer có thể lập trình được

+ 8 nguồn ngắt với 4 mức độ ưu tiên

+ 2 thanh ghi DPTR

+ Chế độ IEM mức thấp

+ Thích hợp mức Logic của TTL và CMOS

+ Phát hiện nguồn yếu

+ Chế độ nguồn yếu

Hình 1.35 – Sơ đồ khối của 89V51RB2/RC2/RD2

Hình 1.36 – Sơ đồ chân của 89V51RB2/RC2/RD2 như sau:

6.1.2.2 Chức năng của các chân

Port 0: (P0.0 đến P0.7) có số chân từ 39 đến 32, Port xuất / nhập.

Port 1: (P1.0 đến P1.7) có số chân từ 1 đến 8, Port xuất / nhập.

P1.0 – T2 (Chân xuất / nhập): Ngõ vào đếm của Timer/ Counter 2 hoặc ngõ ra

xung (Clock out) từ Timer/ Counter 2

P1.1 – T2EX (Chân nhập): Điều khiển hướng và khởi động timer/ Counter 2 ở

chế độ Capture/reload

P1.2 – ECI (Chân nhập): Ngõ vào xung nhịp Tín hiệu này là nguồn xung nhịp

ngoài cho chức năng PCA

P1.3 – CEX0 (Chân xuất / nhập): Ngõ xuất nhập (I/O) bên ngoài của

Capture/compare cho PCA Module 0

P1.4 (Chân xuất / nhập):

+ SS: Chọn cổng phụ vào cho SPI

+ CEX1: Ngõ xuất nhập (I/O) bên ngoài của Capture/compare cho PCA Module 1 P1.5 (Chân xuất / nhập):

+ MOSI: Ngõ ra chính, ngõ vào phụ cho SPI.

+ CEX2: Ngõ xuất nhập (I/O) bên ngoài của Capture/compare cho PCA Module 2 P1.6 (Chân xuất / nhập):

+ MISO: Ngõ vào chính, ngõ ra phụ cho SPI.

+CEX3: Ngõ xuất nhập (I/O) bên ngoài của Capture/compare cho PCA Module 3.

P1.7 (Chân xuất / nhập):

+ SCK: Ngõ ra chính, ngõ vào phụ cho SPI.

+ CEX4: Ngõ xuất nhập (I/O) bên ngoài của Capture/compare cho PCA Module 4 Port 2 (P2.0 đến P2.7) có số chân từ 21 đến 28, Port xuất / nhập.

Port 3 (P3.0 đến P3.7) có số chân từ 10 đến 17, Port xuất / nhập

P3.0 – RXD (Chân nhập): Ngõ vào của Port nối tiếp.

P3.1 – TXD (Chân xuất): Ngõ ra của Port nối tiếp.

P3.2 – INT0 (Chân nhập): Ngõ vào ngắt ngoài 0.

P3.3 – INT1 (Chân nhập): Ngõ vào ngắt ngoài 1.

P3.4 – T0 (Chân nhập): Ngõ vào đếm của Timer/Counter 0.

P3.5 – T1 (Chân nhập): Ngõ vào đếm của Timer/Counter 1.

P3.6 – WR (Chân xuất): Điều khiển ghi vào bộ nhớ dữ liệu ngoài.

P3.7 – RD (Chân xuất): Điều khiển đọc từ bộ nhớ dữ liệu ngoài.

Khi sử dụng bộ nhớ chương trình trong chip, PSEN không hoạt động (mứccao) Khi sử dụng bộ nhớ chương trình ngoài, PSEN được tích cực 2 lần trong mỗichu kì máy, ngoại trừ sự khích hoạt PSEN được bỏ qua trong khi kết nối bộ nhớchương trình ngoài Sự thay đổi cưỡng bức mức cao sang thấp trên PSEN trong khingõ vào RST đang ở mức cao trong hơn 10 chu kì máy sẽ đưa vi điều khiển vào chế

độ lập trình host từ bên ngoài

RST (Reset): Chân 9, chân nhập.

Trong khi bộ dao động đang chạy, vi điều khiển sẽ được Reset khi đặt mứccao vào chân này trong 2 chu kỳ máy Nếu chân PSEN được điều khiển bằng cáchchuyển tiếp mức cao sang thấp trong khi chân RST giữ ở mức cao thì Vi điều khiển

sẽ vào chế độ host từ bên ngoài, còn không thì Vi điều khiển sẽ vào chế độ hoạtđộng bình thường

Chân EA phải được kết nối với điện áp VSS khi cho phép vi điều khiển truycập mã từ bộ nhớ chương trình bên ngoài EA phải được đưa lên điện áp VDD khithực thi chương trình bên trong Tuy nhiên, khóa bảo vệ level 4 sẽ vô hiệu hóa EA,

chương trình thực thi chỉ chương thực hiện từ bộ nhớ chương trình bên trong Chân

EA có thể chịu đựng điện áp đến 12V

PROG

ALE/ (Address Latch Enable): Chân 30, chân xuất / nhập.

ALE là tín hiệu ngõ ra để chốt byte thấp của địa chỉ trong khi truy cập bộ nhớngoài Chân này cũng là ngõ nhập xung lập trình (PROG) khi lập trình Flash.Khi hoạt động bình thường, ALE được phát với một tỷ lệ không đổi là 1/6 tần số bộdao động và có thể được dùng cho các mụch đích timing và clocking bên ngoài Mộtxung ALE sẽ bị bỏ qua mỗi khi truy cập bộ nhớ dữ liệu ngoài Tuy nhiên, nếu AOđược đưa lên mức 1 sẽ vô hiệu hóa chân ALE/ PROG

XTAL1 và XTAL2: chân 18 và 19

XTAL1 và XTAL2 là hai ngõ vào và ra của một bộ khuếch đại dao độngnghịch được cấu hình để dùng như một bộ dao động trên chip

VDD và VSS: Chân nguồn và chân Gound của Vi điều khiển.

6.1.2.3 Tổ chức bộ nhớ

89V51RB2/RC2/RD2 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard: có những vùng bộnhớ riêng biệt cho chương trình và dữ liệu Như đã nói ở trên, cả chương trình và dữliệu có thể ở bên trong, dù vậy chúng có thể được mở rộng bằng các thành phầnngoài lên đến tối đa 64 Kbytes bộ nhớ chương trình và 64 Kbytes bộ nhớ dữ liệu

P89V51RB2/RC2/RD2 có 1 kB bộ nhớ RAM được chia thành 3 phần:

 128 Byte thấp (00H to 7FH) là địa chỉ truy xuất trực tiếp và gián tiếp Đượcchia làm 3 vùng: RAM đa chức năng, RAM định địa chỉ từng bit và các dãy thanhghi

+ Vùng RAM đa chức năng: gồm có 80 Byte RAM Địa chỉ truy xuất từ 30H đến

cách dùng lệnh MOVX và xóa bằng bit EXTRAM Vùng RAM này sử dụng giốngnhư 1 vùng RAM ngoài.

6.1.2.4 Các thanh ghi và hoạt động của Port nối tiếp (Serial port, UART: bộthu phát không đồng bộ đa năng)

6.1.2.4.1 Các tính năng của Port nối tiếp

Chức năng: Chuyển đổi từ dữ liệu song song thành dữ liệu nối tiếp Chuyển đổi

dữ liệu nối tiếp thành dữ liệu song song

Giao tiếp: Thông qua chân TxD (chân phát dữ liệu) và chân RxD (chân thu dữ

liệu)

Đặc trưng: hoạt động song công, nghĩa là có khả năng thu phát dữ liệu cùng lúc.

Nhận tiếp một dữ liệu trong khi một dữ liệu được nhận và lưu trữ trong bộ đệm thu.Đại lượng đặt trưng cho tốc độ truyền dữ liệu là tốc độ Baud (Baid rate) Nó cógiá trị cố định hoặc thay đổi tùy theo yêu cầu của người lập trình Khi chế độ Baudthay đổi được sử dụng, Timer 1 và Timer 2 được sử dụng tạo tốc độ Baud và ta phảilập trình sao cho phù hợp

6.1.2.4.2 Các thanh ghi Port nối tiếp

6.1.2.4.2.1 Thanh ghi SBUF

Thanh ghi SBUF (Serial Buffer Register) là thanh ghi đệm Port nối tiếp, đượcdùng để lưu giữ dữ liệu cần phát đi và dữ liệu nhận được Thanh ghi SBUF bao gồm

2 thanh ghi: thanh ghi phát dùng để lưu giữ dữ liệu cần phát đi, thanh ghi thu dùng

để lưu giữ dữ liệu đã nhận được

Hình 1.37 – Cấu trúc thanh ghi SBUF

6.1.2.4.2.2 Thanh ghi SCON (Serial Control Register)

Đây là thanh ghi điều khiển Port nối tiếp Nó chứa các bit dùng để điều khiển chế

độ hoạt động và báo trạng thái của Port nối tiếp

Port nối tiếp có 4 chế độ hoạt động Các chế độ này được chọn bởi các bit SM0,SM1

0 0 0 Thanh ghi dịch Cố định (fOSC/12)

0 1 1 UART 8 bit Thay đổi (thiết lập bởi Timer 1 hoặc

Timer 2)

1 0 2 UART 9 bit Cố định (fOSC/32 hoặc fOSC/64

1 1 3 UART 9 bit Thay đổi (thiết lập bởi Timer 1 hoặc

Timer 2)

6.1.2.7.3 Các chế độ hoạt động

6.1.2.7.3.1 Chế độ 0:Chế độ thanh ghi dịch 8 bit

Dữ liệu thu và truyền qua chân RxD và chân TxD xuất xung clock để dịch bit.Chỉ có 8 bit được truyền hoặc được nhận Bit LBS luôn là bit được truyền hoặc thuđầu tiên Tốc độ Baud cố định, bằng fOSC/12

Quá trình phát dữ liệu: đầu tiên là phải xóa cờ ngắt phát TI, sau đó ghi dữ liệucần phát vào SBUF Việc phát dữ liệu bắt đầu, dữ liệu từ SBUF được dịch ra chânRxD, đồng thời xung clock được gởi ra chân TxD

Qua trình thu dữ liệu: đầu tiên ta phải thiết lập bit cho phép thu REN, xóa cờngắt thu RI Việc thu dữ liệu bắt đầu, chân TxD xuất xung clock để dịch bit, dữ liệu

từ thiết bị ngoài được dịch vào chân RxD vào SBUF bởi các xung clock Quá trìnhthu hoàn thành khi SBUF nhận đủ 8 bit

Hình 1.38 – Giản đồ thời gian thu và phát dữ liệu ở chế độ 0

6.1.2.7.3.2 Chế độ 1:Chế độ UART 8 bit có tốc độ Baud thay đổi.

Gồm 10 bit được truyền (tại chân TxD) hoặc nhận (tại chân RxD): 1 bit Start(mức 0), 8 bit dữ liệu với bit LSB được thu / phát đầu tiên, 1 bit Stop (mức 1) Cờngắt phát (TI) và ngắt thu (RI) được bật lên 1 khi bit Stop xuất hiện trên chân TxD

và RxD Khi nhận dữ liệu, bit Stop được được đưa vào bit TR8 trong thanh ghiSCON Tốc độ Baud thay đổi và được thiết lập bởi Timer 1 hoặc / và Timer 2

Hình 1.39 – Giản đồ thời gian thu và phát dữ liệu ở chế độ 1

6.1.2.7.3.3 Chế độ 2: Chế độ UART 9 bit có tốc độ Baud cố định

Gồm 11 bit được truyền (tại chân TxD) hoặc nhận (tại chân RxD): 1 bit Start(mức 0), 8 bit dữ liệu với bit LSB được thu / phát đầu tiên, bit dữ liệu thứ 9 có thểlập trình được, và 1 bit Stop (mức 1) Cờ ngắt phát (TI) và ngắt thu (RI) được bật lên

1 khi bit Stop xuất hiện trên chân TxD và RxD Khi phát dữ liệu, bit dữ liệu thứ 9(TB8) có thể được chỉ định là bit 0, hoặc 1, hoặc bit có chức năng nào đó (ví dụ như

cờ chẳn lẽ P trong thanh ghi PSW) Khi thu dữ liệu, bit dữ liệu thứ 9 được đưa vàoRB8 trên thanh ghi SCON Tốc độ Baud không thay đổi, được lập trình là 1/32 hoặc1/64 tần số xung của CPU, được xác định bằng bit SMOD1 trong PCON

Hình 1.40 – Giản đồ thời gian thu và phát dữ liệu ở chế độ 2

6.1.2.7.3.4 Chế độ 3:Chế độ UART 9 bit có tốc độ Baud thay đổi

Tương tự như chế độ 2 nhưng trong chê độ 3, tốc độ Baud có thể thay đổi được

và được thiết lập bởi Timer 1 hoặc Timer 2

6.1.2.9 Các thanh ghi và hoạt động ngắt

6.1.2.9.1 Khái quát

Ngắt là việc xảy ra một điều kiện làm cho chương trình thực thi bị tạm dừng

để quay sang thực hiện một chương trình khác rồi sau đó quay lại để thực thi tiếpchương trình đang bị tạm ngưng Các ngắt đóng vai trò quan trọng trong việc thiết

kế và thực hiện các ứng dụng của vi điều khiển

89V51RB2/RC2/RD2 có 8 nguồn ngắt với 4 mức độ ưu tiên

Bảng các ngắt

Mô tả Cờ ngắt Địa chỉ ngắt Cho phép ngắt Ưu tiên ngắt

7 GIAO TIẾP NỐI TIẾP

Có nhiều phương pháp giao tiếp giữa vi xử lý và máy tính như: Com, LPT,

USB , card PCI 1711… nhưng trong đề tài này tôi chọn phương pháp giao tiếp nốitiếp bằng cổng Com

7.1 Cấu trúc cổng giao tiếp nối tiếp

7.1.1 Cấu trúc cổng nối tiếp

Cổng nối tiếp được sử dụng để truyền dữ liệu hai chiều giữa máy tính và ngoại

vi, có các ưu điểm sau:

 Khoảng cách truyền xa hơn truyền song song

 Số dây kết nối ít, ít nhất là 3 dây

 Có thể truyền không dây dùng hồng ngoại

 Có thể ghép nối với vi điều khiển hay PLC (Programmable Logic Device)

 Cho phép nối mạng

 Có thể tháo lắp thiết bị trong lúc máy tính đang làm việc

 Có thể cung cấp nguồn cho các mạch điện đơn giản

Các thiết bị ghép nối chia thành 2 loại: DTE (Data Terminal Equipment) và DCE(Data Communication Equipment) DCE là các thiết bị trung gian như MODEM còn

DTE là các thiết bị tiếp nhận hay truyền dữ liệu như máy tính, PLC, vi điều khiển,

… Việc trao đổi tín hiệu thông thường qua 2 chân RxD (nhận) và TxD (truyền) Cáctín hiệu còn lại có chức năng hỗ trợ để thiết lập và điều khiển quá trình truyền, đượcgọi là các tín hiệu bắt tay Ưu điểm của quá trình truyền dùng tín hiệu bắt tay là cóthể kiểm soát đường truyền

Tín hiệu truyền theo chuẩn RS-232 của EIA (Electronics Industry Associations).Chuẩn RS-232 quy định mức logic 1 ứng với điện áp từ -3V đến -25V (mark),mức logic 0 ứng với điện áp từ 3V đến 25V (space) và có khả năng cung cấp dòng

từ 10 mA đến 20 mA Ngoài ra, tất cả các ngõ ra đều có đặc tính chống chập mạch.Chuẩn RS-232 cho phép truyền tín hiệu với tốc độ đến 20.000 bps nhưng nếucáp truyền đủ ngắn có thể lên đến 115.200 bps

Các phương thức nối giữa DTE và DCE:

 Đơn công (simplex connection): dữ liệu chỉ được truyền theo 1 hướng

 Bán song công ( half-duplex): dữ liệu truyền theo 2 hướng, nhưng mỗi thờiđiểm chỉ được truyền theo 1 hướng

 Song công (full-duplex): số liệu được truyền đồng thời theo 2 hướng

Định dạng của khung truyền dữ liệu theo chuẩn RS – 232 như sau:

Hình 1.56 – Khung truyền dữ liệu theo chuẩn RS – 232Khi không truyền dữ liệu, đường truyền sẽ ở trạng thái mark (điện áp -10V) Khibắt đầu truyền, DTE sẽ đưa ra xung Start (space: 10V) và sau đó lần lượt truyền từD0 đến D7 và Parity, cuối cùng là xung Stop (mark: –10V) để khôi phục trạng tháiđường truyền Dạng tín hiệu truyền mô tả như sau (truyền ký tự A):

Hình 1.41 – Tín hiệu truyền của ký tự ‘A’

Các đặc tính kỹ thuật của chuẩn RS-232 như sau:

Chiều dài cable cực đại 15mTốc độ dữ liệu cực đại 20 KbpsĐiện áp ngõ ra cực đại ± 25VĐiện áp ngõ ra có tải ± 5V đến ± 15VTrở kháng tải 3K đến 7KĐiện áp ngõ vào ± 15V

Độ nhạy ngõ vào ± 3VTrở kháng ngõ vào 3K đến 7KCác tốc độ truyền dữ liệu thông dụng trong cổng nối tiếp là: 1200 bps, 4800 bps,

9600 bps và 19200 bps

Hình 1.42 – Cấu trúc chân của RS – 232Cổng COM có hai dạng: đầu nối DB25 (25 chân) và đầu nối DB9 (9 chân) mô tảnhư hình 2.38 Ý nghĩa của các chân mô tả như sau:

1 – – – Protected ground: nối đất bảo vệ

2 3 TxD DTE – DCE Transmitted data: dữ liệu truyền

3 2 RxD DCE – DTE Received data: dữ liệu nhận

4 7 RTS DTE – DCE Request to send: DTE yêu cầu truyền dữ liệu

5 8 CTS DCE – DTE Clear to send: DCE sẵn sàng nhận dữ liệu

6 6 DSR DCE – DTE Data set ready: DCE sẵn sàng làm việc

7 5 GND – Ground: nối đất (0V)

8 1 DCD DCE – DTE Data carier detect: DCE phát hiện sóng mang

20 4 DTR DTE – DCE Data terminal ready: DTE sẵn sàng làm việc

22 9 RI DCE – DTE Ring indicator: báo chuông

23 – DSRD DCE – DTE Data signal rate detector: dò tốc độ truyền

24 – TSET DTE – DCE Transmit Signal Element Timing: tín hiệu định

thời truyền đi từ DTE

15 – TSET DCE – DTE Transmitter Signal Element Timing: tín hiệu

định thời truyền từ DCE để truyền dữ liệu

17 – RSET DCE – DTE Receiver Signal Element Timing: tín hiệu định

thời truyền từ DCE để truyền dữ liệu

18 – LL Local Loopback: kiểm tra cổng

21 – RL DCE – DTE Remote Loopback: Tạo ra bởi DCE khi tín hiệu

nhận từ DCE lỗi

14 – STxD DTE– DCE Secondary Transmitted Data

16 – SRxD DCE – DTE Secondary Received Data

19 – SRTS DTE – DCE Secondary Request To Send

13 – SCTS DCE – DTE Secondary Clear To Send

12 – SDSRD DCE – DTE Secondary Received Line Signal Detector

9, 10, 25 – Dành riêng cho chế độ test

7.1.2 Truyền thông giữa hai nút

Các sơ đồ khi kết nối dùng cổng nối tiếp:

Hình 1.43 – Kết nối đơn giản trong truyền thông nối tiếpKhi thực hiện kết nối như trên, quá trình truyền phải bảo đảm tốc độ ở đầu phát

và thu giống nhau Khi có dữ liệu đến DTE, dữ liệu này sẽ được đưa vào bộ đệm vàtạo ngắt

Ngoài ra, khi thực hiện kết nối giữa hai DTE, ta còn dùng sơ đồ sau:

Hình 1.44 – Kết nối trong truyền thông nối tiếp dùng tín hiệu bắt tay

Khi DTE1 cần truyền dữ liệu thì cho DTR tích cực tác động lên DSR của DTE2cho biết sẵn sàng nhận dữ liệu và cho biết đã nhận được sóng mang của MODEM(ảo) Sau đó, DTE1 tích cực chân RTS để tác động đến chân CTS của DTE2 chobiết DTE1 có thể nhận dữ liệu Khi thực hiện kết nối giữa DTE và DCE, do tốc độtruyền khác nhau nên phải thực hiện điều khiển lưu lượng Quá trình điều khiển này

có thể thực hiện bằng phần mềm hay phần cứng Quá trình điều khiển bằng phầnmềm thực hiện bằng hai ký tự Xon và Xoff Ký tự Xon được DCE gởi đi khi rảnh(có thể nhận dữ liệu) Nếu DCE bận thì sẽ gởi ký tự Xoff Quá trình điều khiển bằngphần cứng dùng hai chân RTS và CTS Nếu DTE muốn truyền dữ liệu thì sẽ gởiRTS để yêu cầu truyền, DCE nếu có khả năng nhận dữ liệu (đang rảnh) thì gởi lạiCTS

7.1.3 Truy xuất cổng nối tiếp

Các cổng nối tiếp trong máy tính được đánh số là COM1, COM2, COM3, COM4 vớicác địa chỉ như sau:

Tên Địa chỉ Ngắt Vị trí chứa địa chỉCOM1 3F8H 4 0000H:0400HCOM2 2F8H 3 0000H:0402HCOM3 3E8H 4 0000H:0404HCOM4 2E8H 3 0000H:0406H

7.2 IC MAX 232

IC max232 thường được dùng trong việc kết nối thiết bị ngoại vi qua cổng RS –

232 Nó cho phép chuyển đổi điện áp ngõ vào ± 30V (từ cổng Comm) thành điện ápngõ ra đảo 5V và 0V để giao tiếp với thiết bị ngoại vi

Hình 1.45 – Sơ đồ chân IC MAX 232

Hình 1.62 – Cấu trúc Logic của MAX 232Một vài thông số của MAX 232:

8 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH VISUAL BASIC 6.0

8.1 Cơ bản về Visual Basic 6.0

Visual Basic 6.0 là một phiên bản của bộ công cụ lập trình Visual Basic, chophép người dùng tiếp cận nhanh cách thức lập trình trên môi trường Windows.Những ai đã từng quen thuộc với Visual Basic thì tìm thấy ở Visual Basic 6.0 nhữngtính năng trợ giúp mới và các công cụ lập trình hiệu quả Người dùng mới làm quenvới Visual Basic cũng có thể làm chủ Visual Basic 6.0 một cách dễ dàng

8.1.1 Các thuộc tính cơ bản của các đối tượng trong Visual Basic 6.0

Name: tên của đối tượng, mỗi đối tượng phải có tên khác nhau.

Caption: hiển thị nội dung trên cửa sổ thiết kế

TabIndex: thứ tự chuyển đến khi nhấn phím.

Tab Font: chọn font hiển thị trên đối tượng.

BackColor, ForeColor: chọn màu hiển thị.

Value: giá trị của đối tượng (dùng cho Check box và Option để xác định trạng thái

được chọn hay không chọn)

Text: nội dung chứa trong một Textbox.

MultiLine: cho phép hiện nhiều dòng trên Textbox hay không.

Enable: cho phép đối tượng hoạt động hay không.

Duration: xác định thời gian Timer tràn (đơn vị là ms).

8.1.2 Các sự kiện cơ bản của các đối tượng trên Visual Basic 6

Form_Load: xảy ra mỗi khi mở một form.

Click: xảy ra khi thực hiện nhấn chuột trái trên đối tượng.

Timer: xảy ra mỗi khi Timer tràn

8.1.3 Các lệnh cơ bản trong Visual Basic 6

8.1.3.1 Lệnh IF - THEN - ELSE

Cấu trúc lệnh:

IF Điều_kiện_1 THEN

Công_việc_1 ELSEIF Điều_kiện_2 THEN

Công_việc_2 ELSEIF Điều_kiện_3 THEN

Công_việc_3

… ELSE

Công_việc END IF

Câu lệnh IF - THEN có thể bao gồm nhiều phát biểu ELSEIF hoặc không có phátbiểu nào

Ví dụ:

8.1.3.4 Lệnh DO

Lệnh DO dùng để tạo vòng lặp vô tận và chỉ kết thúc khi điều kiện kiểm tra thoảmãn Lệnh DO có 2 dạng : kiểm tra điều kiện trước khi thực hiện vòng lăp và sau khithực hiện vòng lặp

Việc truyền thông nối tiếp trên Windows được thực hiện thông qua một ActiveX

có sẵn là Microsoft Comm Control ActiveX này được lưu trữ trong fileMSCOMM32.OCX

ActiveX MsComm được bổ sung vào một Visual Basic Project thông qua menu

Project > Components

Hình 1.46 – Cách bổ xung ActiveX Microsoft Comm Control vào VB6

Hình 1.47 – Biểu tượng và bảng thuộc tính của ActiveX Microsoft Comm Control

8.2.2 Các tham số và thuộc tính

8.2.2.1 Settings

Xác định các tham số cho cổng nối tiếp

Cú pháp: MSComm1.Settings = ParamString

MSComm1: tên đối tượng

ParamString: là một chuỗi có dạng như sau: "BBBB,P,D,S"

BBBB: tốc độ truyền dữ liệu (bps) trong đó các giá trị hợp lệ là

300 9600 (măc định) 56000