Thiết kế và điều khiển hệ thống lò nhiệt độ sử dụng kit P89V51RD2 và PC

C ng EPP Enhance Parallel Port .... C ng ECP Extended Capability Port..... Ngôn ng Qbasic .... Ngôn ng Pascal.... Ngôn ng Qbasic .... Ngôn ng Pascal.... Thu t toán PID Proportional Integ

Ð c bi t xin chân thành c m on th y giáo Quách Ð c Cu ng dã hu ng d n và giúp d tôi t n tình trong su t quá trình làm t t nghi p

Xin c m on B m , anh ch em và các b n dã d ng viên tôi trong quá trình h c cung nhu th i gian th c hiên d tài c a mình

Xin chân thành c m on!

Sinh viên th c hi n

Lê Th An

- ii -

M C L C

Trang

Chuong 1: KH O SÁT Ð I TU NG LÒ NHI T Ð 1

1.1 Ð C ÐI M C A Ð I TU NG LÒ NHI T Ð 1

1.1.1 Ð i cuong v quá trình s y 1

1.1.2 Ð c di m di n bi n c a quá trình s y 1

1.2 CÁC PHUONG PHÁP S Y 3

1.2.1 Phuong pháp s y d i luu 4

1.2.2 Phuong pháp s y b c x 4

1.2.3 Phuong pháp s y ti p xúc 4

1.2.4 Phuong pháp s y b ng di n tru ng dòng cao t n 4

1.2.5 Phuong pháp s y thang hoa 4

1.3 PHUONG PHÁP S Y B C X 4

1.3.1 Uu khuy t di m và ph m vi ng d ng 4

1.3.2 Thi t b s y b c x gia nhi t b ng di n 5

1.3.3 Thi t b s y b c x gia nhi t b ng hoi d t 6

1.4 T Ð NG HÓA QUÁ TRÌNH S Y 6

1.5 MÔ T TOÁN H C H TH NG LÒ NHI T Ð 6

Chuong 2: T NG QUAN V ÐO LU NG VÀ ÐI U KHI N B NG MÁY TÍNH 9

2.1 T M QUAN TR NG C A VI X LÝ 9

2.2 C U TRÚC T NG QUÁT C A H TH NG ÐI U KHI N QUÁ TRÌNH10 2.3 GI I THI U V C NG SONG SONG (PARALLEL PORT) 11

2.3.1 C ng SPP 11

2.3.2 C ng EPP (Enhance Parallel Port) 15

2.3.3 C ng ECP (Extended Capability Port) 17

2.4 GI I THI U V C NG N I TI P (RS232) 18

Chuong 3: L P TRÌNH ÐI U KHI N VÀ GHÉP N I MÁY TÍNH 22

3.1 L P TRÌNH XU T NH P NGO I VI 22

- iii -

3.1.1 L p trình v i h p ng 22

3.1.2 Ngôn ng Qbasic 22

3.1.3 Ngôn ng Pascal 23

3.1.4 Ngôn ng C 23

3.1.5 Visual C++6.0 23

3.1.6 Delphi 6.0 24

3.1.7 Visual Basic 6.0 26

3.2 L P TRÌNH GIAO TI P N I TI P 27

3.2.1 Ngôn ng Qbasic 27

3.2.2 Ngôn ng Pascal 27

3.2.3 Ngôn ng Visual Basic 6.0 28

3.2.4 Tính ch t Commport 29

Chuong 4: THI T K H ÐI U KHI N 34

4.1 H TH NG ÐI U KHI N S 34

4.1.1 Ð c tính h th ng di u khi n s 34

4.1.2 Thu t toán di u khi n 36

4.1.3 Bi n d i C(S) ra C(Z) 37

4.1.4 Thu t toán PID (Proportional Integral Derivative) 38

4.2 T NG QUAN V P89V51RD2 VÀ M T S IC S D NG TRONG H TH NG 40

4.2.1 Gi i thi u so lu c v P89V51RD2 40

4.2.2 ADC 0809 47

4.2.3 PPI 8255A 53

4.2.4 So lu c v các d ng c do nhi t 55

Chuong 5: H TH NG PH N C NG 60

5.1 HI N TR NG LÒ NHI T Ð 6

5.2 PHUONG ÁN THI T K 60

5.3 KÍT ÐI U KHI N P89V51RD2 62

5.3.1 So d nguyên lý c a h th ng lò nhi t d 62

5.3.2 Nguyên lý ho t d ng c a h th ng lò nhi t d 66

5.3.3 So d nguyên lý m ch công su t c a h th ng (Power Electronic) 66

- iv -

5.3.4 M ch in c a kít di u khi n h th ng lò nhi t d 67

5.3.5 M ch in c a m ch công su t h th ng lò nhi t 68

5.4 THU T TOÁN ÐI U KHI N H TH NG LÒ NHI T Ð 69

5.5 L P TRÌNH VI ÐI U KHI N P89V51RD2 70

Chuong 6: K T LU N 75

6.1 K T QU Ð T ÐU C 75

6.1.1 Uu di m 75

6.1.2 H n ch và khó khan 76

6.2 HU NG PHÁT TRI N C A Ð TÀI 77

TÀI LI U THAM KH O 78

- v -

M Ð U

Ngày nay cùng v i s phát tri n m nh m c a Công ngh Thông tin thì máy tính càng tr nên g n gui v i con ngu i cung nhu vai trò c a nó trong cu c s ng ngày càng quan tr ng Máy tính là công c d t o ra các ph n m m qu n lý ph c vcho con ngu i ngày càng t t hon và nó còn xâm nh p vào linh v c di u khi n t

d ng Bên c nh dó thì k thu t s y dóng vai trò vô cùng quan tr ng trong công nghi p và d i s ng Trong quy trình công ngh s n xu t c a r t nhi u s n ph m d u

có công do n s y khô d b o qu n dài ngày Công ngh này ngày càng phát tri n trong ngành h i s n, rau qu và các th c ph m khác Các s n ph m nông nghi p

d ng h t nhu: lúa, ngô, d u, cà phê, h tiêu,… sau khi thu ho ch c n s y khô k p

th i, n u không s n ph m s gi m ch t lu ng th m chí b h ng d n d n tình tr ng

m t mùa sau thu ho ch Các s n ph m c a ngành h i s n thì càng c n có h th ng

t o môi tru ng nhi t d thích h p d b o qu n n u không s n ph m s nhanh chóng

b h ng không s d ng du c Do dó em ch n d tài “Thi t k và di u khi n h

th ng lò nhi t d s d ng kit P89V51RD2 và PC” Trong th c t có nhi u phuong pháp và thi t b s y Nhung d i v i d tài này em ch n phuong pháp di u khi n

b ng d r ng xung d thay d i ngõ vào di n áp c a thi t b s y t dó di u khi n công su t c a lò nhi t

Sinh viên th c hi n:

LÊ TH AN

Quá trình s y là quá trình làm khô các v t th , các v t li u, các s n

ph m…b ng phuong pháp bay hoi Nhu v y mu n s y khô m t v t ta ph i ti n hành các bi n pháp k thu t sau:

- Gia nhi t cho v t d dua nhi t d c a nó lên d n nhi t d bão hoà ng v i phân áp su t c a hoi nu c trên b m t v t

- C p nhi t d làm bay hoi m trong v t th

- V n chuy n hoi m dã thoát ra kh i v t th vào môi tru ng

Có nhi u cách gia nhi t v t th và cung có nhi u cách v n chuy n hoi m t

b m t v t th vào môi tru ng Ði u này t c là tuong ng v i chúng có nhi u phuong pháp s y khác nhau

d nhi t k u t Tuy v y s tang nhi t d trong quá trình x y ra không d ng d u

m t v t, m l ng bên trong v t s truy n ra ngoài b m t v t d hoá hoi Do nhi t

d không khí nóng không d i, nhi t d v t cung không d i nên chênh l ch nhi t d

gi a v t và môi tru ng cung không d i Do v y t c d bay hoi m c a v t cung không d i Ði u này s làm cho t c d gi m c a d ch a m c a v t theo th i gian

u

không d i, có nghia là t c d s y không d i: u const

Trong giai do n s y t c d không d i bi n thiên c a b ch a m theo th i gian

là tuy n tính m du c thoát ra trong giai do n này là m t do Khi d m c a v t

d t d n tr s gi i h n uk = ucbmax thì giai do n s y t c d không d i ch m d t Ð ng

th i cung là ch m d t giai do n thoát m t do chuy n sang giai do n s y t c d

gi m

1.1.2.3 Giai do n s y t c d gi m d n

K t thúc giai do n s y t c d không d i m t do dã bay hoi h t, còn l i trong

v t là m liên k t Nang lu ng d bay hoi m liên k t l n hon so v i m t do và càng tang lên khi d m c a v t càng nh ( m liên k t càng ch t) Do v y t c dbay hoi m trong giai do n này nh hon giai do n s y t c d không d i có nghia là

t c d s y trong giai do n này nh hon và càng gi m di theo th i gian s y Quá trình s y càng ti p di n, d m c a v t càng gi m, t c d s y cung gi m cho d n khi

d m c a v t gi m d n b ng d m cân b ng ng v i di u ki n môi tru ng không khí m trong bu ng s y (ucb, cb) thì quá trình thoát m c a v t ng ng l i có nghia

là t c d s y b ng không u 0 Trong giai do n s y t c d gi m nhi t d v t

s y tang lên l n hon nhi t d nhi t k u t Nhi t d các l p bên ngoài b m t tang nhanh hon còn càng sâu vào bên trong v t nhi t d tang ch m do dó hình thành gradien nhi t d trong v t s y Khi d m c a v t dã d t d n d m cân b ng thì lúc

- 3 - này gi a v t s y và môi tru ng có s cân b ng nhi t và m Có nghia là không có

s trao d i nhi t và ch t gi a v t và môi tru ng (nhi t d v t b ng nhi t d môi tru ng, còn d m c a v t là d m cân b ng) cu i quá trình s y do t c d s y

nh nên th i gian s y kéo dài V lý thuy t d cho d m gi m d n d m cân b ng thì th i gian s y t c là du ng cong u = ƒ( ) ti m c n v i du ng th ng ucb = const Tuy v y trong th c t ngu i ta s y d n d m cu i u2 ( 2) l n hon d m cân

b ng Ð m cân b ng ph thu c vào d m tuong d i và nhi t d không khí m nên tu theo d m tuong d i và nhi t d không khí trong bu ng s y mà d m cu i

c a s n ph m s y có th d t d n s khác nhau C n chú ý t i di u ki n trên dây khi

ch n nhi t d và d m c a không khí ti p xúc v i v t li u s y giai do n cu i quá trình s y

Trong ba giai do n s y k trên, giai do n th nh t thu ng x y ra r t nhanh so

v i hai giai do n ti p theo Vì v y, trong nhi u tru ng h p ngu i ta chia quá trình

s y thành hai giai do n: giai do n s y t c d không d i (bao g m c giai do n gia nhi t) u = const hay còn g i là giai do n d ng nhi t t v

- Khó th c hi n co gi i hoá

- Nhi t d th p nên cu ng d s y không cao

- S n ph m d b ô nhi m do b i và sinh v t, vi sinh v t

- Chi m di n tích m t b ng s n xu t l n

nhi t truy n t môi ch t s y d n v t li u b ng cách truy n nhi t d i luu

c p cho quá trình s y th c hi n b ng b c x t m t b m t nào dó d n v t s y

nhi t cho v t s y b ng cách cho ti p xúc tr c ti p v t v i b m t ngu n nhi t

v t s y nh dòng di n cao t n t o nên di n tru ng cao t n trong v t làm v t nóng lên

1.2.5 Phuong pháp s y thang hoa: Phuong pháp này th c hi n b ng cách làm l nh v t d ng th i hút chân không d cho v t s y d t d n tr ng thái thang hoa

c a nu c m thoát ra kh i v t nh quá trình thang hoa

Trong tài này tác gi c p t i phuong pháp x y b c x áp d ng trong h

th ng di u khi n lò nhi t t i Trung tâm Công ngh sinh h c – Tr ng Ð i h c Nha Trang H th ng lò s y này v i công su t 500W hi n dang trong quá trình s a ch a,

ki n t nhiên hay trong bu ng kín

- 5 -

1.3.1.1 Uu di m

- Cu ng d bay hoi m l n có th t i vài l n so v i s y d i luu và ti p xúc

Ði u này du c gi i thích là dòng nhi t b c x trên don v di n tích l n hon dáng k

1.3.2 Thi t b s y b c x gia nhi t b ng di n

Thi t b lo i này có k t c u g n nh và d di u khi n ch d s y Thu ng dùng dèn h ng ngo i hay dây ho c t m di n tr làm ngu n b c x nhi t

1.3.2.1 Thi t b s y b c x dùng dèn h ng ngo i

Ðèn h ng ngo i du c ch t o v i công su t khác nhau 125, 250, 500W, Trên

1 m2 có th b trí 56 bóng công su t 250 W, t ng công su t 14 kW/m2 N u b trí bóng công su t 500 W, t ng công su t 28 kW/m2 Thu tinh dùng làm dèn h ng ngo i c n có kh nang cho qua d dàng các tia nhi t nhu thu tinh th ch anh

Dùng dèn h ng ngo i có uu di m là quán tính nhi t không dáng k , di u khi n

d dàng thu n ti n Nhu c di m là tiêu hao nang lu ng cao hi u su t thi t b th p Khi b trí dèn c n chú ý t i kho ng cách gi a dèn và v t li u d cho phân bdòng nhi t b c x d ng d u trên b m t v t Trong th c t thì thông thu ng kho ng cách này l n hon 300 mm

1.3.2.2 Thi t b s y b c x dùng b m t b c x b ng di n tr

Thi t b ngu n nhi t là dây di n tr d t trong ng kim lo i, thanh di n tr hay

di n tr t m Công su t riêng trên don v di n tích b m t là khá l n, ví d : t m b c

x nhi t di n tr do nhà máy Ulianop thành ph Goocki s n xu t có nhi t d b

m t nung d n 460oC, công su t riêng 20 23 kW/m2

- 6 -

1.3.3 Thi t b s y b c x gia nhi t b ng hoi d t

Uu di m: Dùng hoi d t d gia nhi t kinh t hon dùng di n

Nhu c di m: V n hành ph c t p, s n ph m cháy thoát ra làm ô nhi m môi

tru ng

1.4 T Ð NG HÓA QUÁ TRÌNH S Y

M c tiêu chung và hu ng phát tri n c a các ngành công nghi p là t d ng hoá

là d nâng cao nang su t, ch t lu ng s n ph m và gi m s c lao d ng c a con ngu i Tuy nhiên vi c t d ng hoá ph i xu t phát t nh ng di u ki n kinh t k thu t c

t n s cao, nh t thi t ph i t d ng hoá Ð d m b o cho thi t b làm vi c an toàn trong quá trình s y t d ng hoá nh m vào các d i tu ng sau:

1 Ð i v i các thi t b s y làm vi c liên t c t d ng di u ch nh nh m gi ch d

s y phù h p yêu c u v ch t lu ng và nang su t s y

2 T d ng hoá theo chuong trình d di u ch nh các thi t b s y làm vi c theo chu k nh m di u khi n duy trì nhi t d và d m c a môi ch t trong bu ng s y thay d i phù h p v i các giai do n c a ch d s y

3 T d ng hoá b o v và báo hi u

1.5 MÔ T TOÁN H C H TH NG LÒ NHI T Ð

Do nh ng uu di m c a h th ng lò s y b ng di n dã nêu trên nên d áp d ng

th c t c n t d ng hoá cao H th ng du c thi t k dùng phuong pháp di u bi n d

r ng xung d thay d i di n th cung c p cho lò nhi t d n d n thay d i công su t làm

vi c c a lò

Mô t toán h c h th ng

Xét m t lò nhi t (H1.1) Dây di n tr cung c p dòng nhi t q Gi s r ng lò

nh nên ta coi nó là m t ngan khác v i nhi t d T1, vách ngan là m t ngan khác v i

T T

R

T T

1

C

R x1 +

1 1

1

C

R x1 -

2 2

1 1

1

1 1 1

1

1 1 1 1

1 1

C R R C

R

C R C

R

; B =

2 2

1

1 0

0 1

C R

1

R

R s

C R

T1 +

2

1 2

2 1

1

R

R s C R

R R

Ta

Thay vào:

T1 =

1 ) (

) 1

(

2

2 1 2

1 2

s C R C R C R s C R C R

R R s C R R

R

T T

- 8 -

+

1 ) (

1

1 2 2 2 1 1 2 2 2 1

1C R C s R C R C R C s

Ð t: n =

2 2 1 1

1

C R C

R ; 2 n =

2 2 1 1

1 2 2 2 1 1

C R C R

C R C R C R

1 =

2 1

2

R R

R

R1C2; Kg = R1 + R2

Ta có: T1 =

1 2 1

) 1 (

2 2

1

s s

s Kg

n n

q +

1 2 1

1

2

n n

Ta

T các bi u th c toán h c trên ta th y r ng nhi t d lò ph thu c vào nhi u

y u t khác nhau nhu: nhi t l ng cung c p cho lò, nhi t d môi tr ng, các thông

s v cách nhi t c a lò Ð di u khi n và n d nh d i nhi t d trong lò ta ch c n thay d i công su t ngu n nhi t cung c p cho lò N u coi nhi t d môi tr ng là

h ng s h lò nhi t s là m t d i t ng quán tính b c hai v i tín hi u tác d ng làngu n nhi t và tín hi u ra là nhi t d trong lò

Ngày nay vi c s d ng máy tính nói riêng và vi x lý nói chung trong các dây

chuy n s n xu t hi n d i dã là yêu c u b t bu c d tang nang su t và ch t lu ng s n

ph m Trong các s n ph m dân d ng, vi c s d ng vi x lý góp ph n tang tính

thông minh c a s n ph m và t o di u ki n thu n l i cho ngu i s d ng

(Bàn phím)

Thi t b xu t (màn hình)

Tín hi u do lu ng

và di u khi n

S n ph m ra Nang lu ng ra

Hình 2.1: Máy tính trong di u khi n quá trình

- 10 -

2.2 C U TRÚC T NG QUÁT C A H TH NG ÐI U KHI N QUÁ TRÌNH

C u trúc t ng quát c a h th ng di u khi n quá trình g m các ph n sau:

- B x lý trung tâm (Centrer processor unit): bao g m b vi x lý, b nh …

- Các kênh truy n thông liên l c gi a ngu i - máy tính HMI (Human Machine Interface) và máy – máy

- Các thi t b ghép n i và chuy n d i ADC và DAC

- C m bi n (c m bi n nhi t, áp su t, d ch chuy n, v n t c…)

- Ch p hành (ro le, d ng co, van khí và th y l c, …)

Tùy theo d ph c t p c a d i tu ng di u khi n ta có th s d ng m t công c máy tính ho c là h th ng nhi u máy tính ghép v i nhau theo m ng phân b và phân c p Vi c giao ti p gi a các máy tính thu ng là giao ti p tu n t không d ng

b Giao ti p ngu i - máy th c hi n qua bàn phím (keyboard, touch panel), màn hình (CRT, LCD) hay kênh âm thanh

Máy tính trung tâm

Máy vi tính

Giao di n

Ngu i

v n hành

- 11 - Tín hi u do lu ng di u khi n có 2 d ng: nh phân (on/off) và tuong t Ð i v i

nh ng tín hi u tuong t t c m c m bi n, c n s d ng các b chuy n d i ra d ng

di n áp hay dòng r i chuy n d i t tuong t sang s (TT-S nhu ADC, VFC) Tín

hi u di u khi n d ng s c n chuy n d i sang tuong t (S-TT) Tùy theo lo i co c u

ch p hành ta c n các b khu ch d i công su t phù h p

2.3 GI I THI U V C NG SONG SONG (PARALLEL PORT)

C ng song song thu ng dùng d giao ti p máy tính v i các d i tu ng bên ngoài nh các d c di m: l p trình don gi n, d k t n i và t c d nhanh

Khuy t di m c a c ng song song là kho ng cách ng n do ch ng nhi u kém Theo tiêu chu n IEEE 1284 nam 1984 có 5 ch d ho t d ng cho c ng song song

SPP: C ng song song chu n có 3 ch d là:

Compatibility: xu t 8 bit Nibble: Nh p 4 bit Byte: C ng 2 chi u

EPP: C ng song song tang cu ng (Emhanced Parallel Port)

ECP: C ng m r ng kh nang (Extended Capability Port)

Tùy lo i mainboard có th h tr c 5 mode hay ch vài mode

C ng SPP có th truy n d li u song song 8 bit t máy tính ra v i v n t c

50Kbps d n 150 Kbps Khi mu n nh p d li u vào máy tính có th dùng mode

Nibble truy n 4 bit hay modeByte truy n 8 bit

C ng EPP và ECP dùng thêm ph n c ng h tr nên v n t c truy n nhanh hon,

có th d n 2Mbps, thu phát song song 8 bit

Chân Centronics

Tín hi u SPP

- 12 -

12 12 Paper Out Vào Tr ng thái

14 14 /Auto-Linefeed Vào/Ra Ði u khi n Có

16 31 /Init Vào/Ra Ði u khi n

17 36 /Select Printer Vào/Ra Ði u khi n Có 18-25 19-30 Mass

Ngõ ra c ng song song tuong thích v i c ng TTL, dòng c p và thu kho ng vài

mA d n 16mA tùy lo i k t c u ph n c ng (công ngh ASIC) Giao ti p c ng song song v i máy in thu ng du c th c hi n theo ki u b t tay

Hình 2.3 Tín hi u và s chân phía máy tính

Ban d u d li u 8 bit du c dua ra, máy tính d c chân busy n u m c th p thì máy in r nh, s dua ra ra tín hi u Strobe r ng 1 sec và máy in d c d li u, d c xong s báo tr l i b ng /ACK r ng 5 sec N u máy in b n thì Busy s m c cao

/STROBE BUSY

/ACK DATA

Hình 2.4 So d k t n i và b t tay

- 13 -

Vi c giao ti p du c th c hi n qua 3 thanh ghi: thanh ghi d li u, thanh ghi

di u khi n và thanh ghi tr ng thái Thông thu ng s d ng hai d a ch g c là:

378H cho LPT 1 (Line Printer 1) và 278H cho LPT 2 M t s máy dùng d a ch 3BCH Ð a ch 3BCH g m có các thanh ghi v i d c trung nhu sau:

Thanh ghi d li u có d a ch g c +0, 8 bit, nh n d li u d xu t ra ngoài, d

li u du c ch t

Thanh ghi tr ng thái d a ch g c +1 là thanh ghi ch d c dùng d nh n tín hi u

t ngoài vào, có 5 tín hi u vào

Chú ý là bit Busy du c d o, nghia là n u chân 11 có di n áp +5V thì bit D7

c a thanh ghi tr ng thái m c logic 0, bit D2 b ng 0 khi có ng t t /ACK.Thanh ghi

di u khi n có 4 du ng ra di u khi n, d a ch g c +2, các du ng này dùng chung c c thu h do dó có th giao ti p hai chi u

/ACK 10

Paper Out 12

Select 13

/Eror 15

Cho phép IRQ qua ACK

Ch n máy

in /Select 17

Kh i d ng máy in /Init16

Xu ng hàng /Auto linefeed

Kích /Strobe1

Data6 (8)

ISA D2

Data4 (6) ISA D4

19

11 15

18 14

9 5

1A1 1A2 1A4

G

2A1 2A3 2A4

1Y 1 1Y 2 1Y 4 2Y 1 2Y 3 2Y 4

1

2 6 8 11 13 17

3 7 12 14 9

18

19

OE

P0 P1 P3 P5 P6

Q0 Q1 Q4 Q6 Q3

Q7

CLK

Data2 (4) ISA D3

Data0 (2) ISA D0

IOW Base

- 14 -

M t s Mainboard h tr giao ti p hai chi u qua thanh ghi d li u, bit D5 c a thanh ghi di u khi n b ng 1 thì cho phép các chân 2 9 c a thanh ghi d li u có chi u di vào, nghia là có th dua tín hi u vào các chân này r i d c thanh ghi d li u

Các chân c a thanh ghi di u khi n có ngõ ra c c thu h nên có th nh n tín

hi u vào n u tru c dó dã n p 8 bit sao cho các ngõ ra ng v i thanh ghi này lên 1

Do các tín hi u /busy, /select, /AF và /strobe dã du c d o ph n c ng nên ta thêm các c ng d o, logic d c vào ph n ánh dúng m c tín hi u

Trong m t s tru ng h p, các chân ra c a thanh ghi di u khi n không dùng

lo i c c thu h mà dùng c t totem ch có m t chi u xu t, lúc dó có th dùng b phân kênh d d c 4 bit d li u vào thanh ghi tr ng thái, d c 2 l n s du c 8 bit d

3- Ð d c d li u có th s d ng m t bit trong thanh ghi di u khi n t o bit

l a ch n 4 bit th p hay 4 bit cao c a thanh ghi tr ng thái trong quá trình d c vào và

Thanh ghi d

li u Thanh ghi

tr ng thái Thanh ghi

di u khi n

D li u ra chân 2 9 D0-D7

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1

D0

OC OC OC OC

Busy ACK Paper Out Select in Select Init

AF Strobe

- 15 -

s d ng ph n m m tính l i giá tr dúng c a byte d li u d c vào Trình t d c, ghi bit D0 =1 vào thanh ghi di u khi n, d c 4 bit cao c a thanh ghi tr ng thái (4 bit

th p c a d li u vào), r i d i ph i 4 bit, sau dó cho D0 c a thanh ghi di u khi n

b ng 0, d c 4 bit cao c a thanh ghi tr ng thái (4 bit cao c a d li u vào), k t h p 2

l n d c ta du c m t byte r i OR v i 88H d d o hai bit D7 và D3 (do Busy d o)

Hình 2.7 Vào 8 bit v i 74LS157

2.3.2 C ng EPP (Enhance Parallel Port)

C ng EPP là s n ph m liên k t c a Intel, Xircom và Zenith có hai chu n là EPP1.7 và EPP1.9, v n t c truy n tr 500 Kbps d n 2Mbps nh s h tr ph n

c ng và k thu t DMA

Khi chuy n c ng song song sang ch d EPP (vào m c setup khi kh i d ng máy tính d d t ch d ) các chân c ng s mang tên và ý nghia khác

B ng 2.2

Chân Tên Vào/ra Ch c nang

1 Ghi / Write Ra Khi th p xu t d li u ra

Khi cao d c vào

2 9 Data 0 7 Vào – ra Tuy n d li u 2 hu ng

10 Interupt Vào Ng t c nh lên

11 Ch / Wait Vào Dùng d b t tay, chu k EPP b t

d u khi th p, ch m d t khi cao

2 3 5 6 11 10 14 13 15 1

STROBEG SELECTAB

ACK

D6 D5

BUSY D4

D3

STROBE D2

Ghi

Ð c Ghi

Ba thanh ghi d u gi ng nhu trong SPP Mu n truy n d li u theo EPP ta c n

dua d li u vào thanh ghi g c + 4 và m ch logic s t o các tín hi u c n thi t

Hình 2.8 Gi n d nh p xu t d li u

Chân /Write và /Data Strobe tích c c th p ch cho d n khi /Wait lên m c cao báo bên kia dã nh n d li u, sau dó /Data Strobe và /Write tr l i m c cao k t thúc truy n

Khi nh n d li u, d u tiên chuong trình d c thanh ghi g c + 4 N u /Wait m c

th p thì /Data Strobe s m c th p ch khi /Wait m c cao bên kia báo dã g i d

li u t i, /Data Strobe s m c cao và d li u du c d c vào Chu k xu t v nh p

d li u cung gi ng nhu chu k xu t nh p d a ch Thu ng k t h p d a ch và d li u

d truy xu t d li u t các d a ch ngo i vi khác nhau

Ð c Data

Write Data Strobe Wait Data

- 17 - qua tín hi u interrupt (chân s 10) ngo i vi s tác d ng d n máy tính, bit 0 c a thanh ghi tr ng thái là bit báo h t th i gian EPP N u trong kho ng 10 s du ng /Wait không tác d ng khi /Data Strobe hay /Address Strobe tác d ng thì bit này s du c

d t lên 1

2.3.3 C ng ECP (Extended Capability Port)

C ng ECP du c phát tri n b i HP và Microft, s d ng ph n c ng h tr cho

vi c truy n d li u nên có v n t c truy n nhanh, tuong t c ng EPP Ð c di m c a

c ng ECP là nén d li u khi truy n, cho phép tang t c d truy n d li u C ng ECP dùng 11 thanh ghi t g c + 0 d n g c + 7 và g c +400H d n g c +402H Chân c ng ECP du c quy d nh:

B ng 2.4

Chân Tín hi u ECP Hu ng Ch c nang

1 HostClk Ra Th p cho bi t có d li u, c nh lên dùng d cài

d li u ra

2 9 Data 0 – 7 2 chi u Tuy n d li u hai chi u

10 PeriphClk Vào Th p cho bi t ngo i vi c n dua d li u vào

máy tính, c nh lên dùng d cài d li u vào

11 PeriphAck Vào Khi ngo i vi nh n d li u thì lên m c cao N u ngo i vi g i d li u thì múc cao báo chu

15 PeriphRequest Vào Yêu c u máy tính nh n s li u

16 /ReverseRequest Ra Khi th p cho bi t d li u nh p vào máy tính

18 29

Mass Khi truy n d li u t máy tính ra ngo i vi thì Host Ack s d i m c, còn truy n d li u t ngo i vi vào máy tính thì Periph Ack d i m c Trên tuy n d li u

có th truy n d li u hay l nh N u Host Ack và Periph Ack m c cao là truy n d

li u N u máy tính g i l nh, Host Ack m c th p; n u ngo i vi g i l nh, Periph Ack m c th p L nh g m hai lo i, n u bit 7 c a tuy n d li u (chân 9) m c th p thì bit 7 còn l i dùng d cho bi t thông tin v nén d li u N u bit 7 m c cao thì

- 18 - bit 7 còn l i là d a ch kênh Khi truy n d li u nén, d u tiên truy n s l n l p l i

c a byte d li u, sau dó truy n byte d li u, ví d truy n 25 byte ký t ‘A’ thì g i

byte 24 sau dó g i byte ‘A’

Hình 2.9 Truy n d li u t ngo i vi vào máy tính

Ngo i vi nh n du c Byte 24 trong chu k l nh s l p l i byte ‘A’ chu k d

G c + 1 Thanh ghi tr ng thái (m i mode) Ð c/Ghi

G c + 2 Thanh ghi di u khi n (m i mode) Ð c/Ghi

Data FIFO (mode FIFO c ng song song) Ð c/Ghi

Test FIFO (mode Test) Ð c/Ghi

G c + 400 H

Thanh ghi c u hình A Ð c/Ghi

G c + 401 H Thanh ghi c u hình B Ð c/Ghi

G c + 402 H Thanh ghi di u khi n m r ng Ð c/Ghi Thanh ghi di u khi n m r ng cho phép ch n ki u ho t d ng c a c ng song song Thanh ghi c u hình A và B s d ng d d t c u hình c a c ng

2.4.GI I THI U V C NG N I TI P (RS232)

C ng COM trên máy tính thu ng du c dùng d truy n d li u hai chi u gi a máy tính và thi t b ngo i vi, có các uu di m sau:

Reverse Request Ack Request Periph Clk Host Ack Periph Ack Data

- 19 -

Kho ng cách truy n dài hon so v i c ng song song C ng n i ti p truy n m c

1 t -3V 25V và m c 0 t +3V +25V nên tính ch ng nhi u cao hon, cho phép kho ng cách truy n xa hon

- S dây k t n i ít, t i thi u 3 dây

- Có th ghép v i du ng dây di n tho i, cho phép kho ng cách truy n ch b

T DTE tín hi u du c truy n gi a hai dây TXD và GND theo khuôn d ng sau:

-10 Mark +10 Space

4 7 RTS, Request to send Xu t DTE s n sàng trao d i d li u

5 8 CTS, Clear to send Nh p Modem s n sàng trao d i d li u

6 6 DSR, Data set ready Nh p Modem s n sàng k t n i

7 5 SG, Signal Ground Mass

Hình 2.12 a)K t n i tr c ti p; b)K t n i qua mdem

Tín hi u truy n n i ti p du i d ng các bit, s bit trong m t giây du c g i là baud, v n t c truy n thông d ng là 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200… baud N u dùng v n t c 9600 baud và khung truy n 8, E, 2 (8 bit d li u, 1 bit ki m tra ch n l , 2 bit stop) thì truy n m t byte chi m 12 bit V y m t giây truy n du c

800 byte, th i gian truy n 1 bit là ~0.1ms Các modem d i m i có th d t t c d

56000 baud, tuy nhiên các vi m ch truy n thông n i ti p có th d t t c d cao hon

d n 115200 baud (vi m ch 16550) 230400 baud (16C650) vì v y các modem ph i nén tín hi u tru c khi truy n trên du ng K t n i gi a máy tính (DTE) và modem

DTE DTE

a)

dài b)

- 21 - (DCE) th c hi n theo nguyên t c các chân cùng tên n i v i nhau Còn khi k t n i DTE và DTE thu ng dùng so d sau:

s n sàng, dua v CD cho bi t dã nh n du c sóng mang c a modem o Hai DTE có cùng khung truy n nên RTS và CTS n i v i nhau Ðôi khi có th b du ng n i DTR v i DSR và CD

Khi k t n i DTE v i DCE, do v n t c truy n khác nhau, c n di u khi n luu

lu ng Có hai cách là dùng ph n c ng và ph n m m Khi dùng ph n c ng s d ng hai dây RTS và CTS N u DTE mu n truy n s cho RTS tác d ng, n u DCE ch p

nh n s g i tr v CTS và máy tính s g i d li u, n u máy tính không nh n du c CTS s không g i d li u Ði u khi n luu lu ng b ng ph n m m dùng hai ký t Xon và Xoff Khi modem mu n máy tính ng ng truy n s g i ký t Xoff (ASCII 19) còn khi modem r nh nó s g i ký t Xon (ASCII 17)

Vi c trao d i d li u c a máy tính du c th c hi n thông qua vi m ch UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) còn v i vi di u khi n hay PLC thì

có các vi m ch chuyên d ng ho c du c tích h p trong vi x lý Các lo i UART thu ng g p là 8250, 8250A, 16450, 16550, 16650, 16750,…6402

Các c ng n i ti p du c dánh s COM 1, COM 2, COM 3, COM 4

B ng du i dây cho d a ch c a c ng g c c ng COM và các thông tin khác

Tên Ð a ch g c Ng t Noi ch a d a ch

COM 1 3F8 4 0000:0400 COM 2 2F8 3 0000:0402 COM 3 3E8 4 0000:0404 COM 4 2E8 3 0000:0406

TD

RD

SG DTR DSR

CD RTS CTS

TD

RD

SG DTR DSR

CD RTS CTS

Ví d :

Mov dx, 90H Mov ax, F0H Out dx, ax

Nh p s li u t c ng d a ch add vào bi n data

Mov dx, add

In ax, dx Mov data, ax Data, add là s nh phân 16 bit

3.1.2 Ngôn ng Qbasic

Dùng l nh INP (port%) và OUT port%, data%

Port là s nguyên 0 65535 d a ch c ng Data là s nguyên 0 255

&H là ký hi u s HEX phía sau

% ký hi u bi n là s nguyên

Ví d : a% = INP (&H3FC) ‘d c s li u c ng 3FCH, thanh ghi modem OUT &H3FC, (a% XOR 1) ‘d o bit cu i, xu t ra c ng 3FCH

- 23 - OUT 768, 100 ‘ xu t A0H ra c ng 300H

3.1.3 Ngôn ng Pascal

Dùng l nh Port: xu t nh p m t byte, portw: xu t nh p m t t

{Xu t ra port d a ch reg:}

Port[reg]:=data;

{Ð c s li u port d a ch reg vào bi n value}

Value := port[reg];

Ví d : Data:= port[$378];

Port [$37A]:= data out;

Type TForm1 = class(Tform) Label1: Tlabel;

Label2: Tlabel;

Edit1: Tedit;

Const controlword = 128, address = &H300

Private Sub cmdnhan_Click()

txtnhan = Inp32(address - 2)

- 27 - End Sub

Private Sub cmdxuat_Click() Out32 address - 1, Val(txtxuat.Text) End Sub

Private Sub Form_Load() Out32 address, controlword End Sub

3.2 L P TRÌNH GIAO TI P N I TI P 3.2.1 Ngôn ng Qbasic

B ng 3.1: Ð a ch g c c ng COM và các thông tin khác

Tên Ð a ch g c Ng t Noi ch a d li u Baud Rate BRDH BRDL

- 28 - Line Control Register: XFBh –BaseAddr+3 b1, b0: 11 10 01 00

8 7 6 5 data bit b2: 0 => 1 stop bit; 1 => 2 stop bit b3: 0 non parity, 1: parity

b4: (ch cónghia khi b3=1) 0=> PO, 1=> PE b5: 0: normal, 1: Stuck parity (PE)

b6: Space Out: 0, normal, 1: space out b7: DLAB: divisor latch access bit Dùng d truy nh p s chia, d nh t c d truy n 0: normal, 1: BA - (XF8) low divisor, BA+1 - (XF9) hi divisor

Ví d : L p trình cho c ng Comm2 d t o tham s ho t d ng 57600, 7, PO, 1

C ng COMM2, d a ch co s là $2F8,

T c d truy n 57600bps => Low Divisor = 2, Hi Divisor = 0

"7, PO, 1" => Line Control Register s là:

7: b1,b0 = 10 PO: b3 = 1, b4 = 0

1 stop bit: b2 = 0

=> 00001010b <=> 0Ah <=> 10d

L p trình:

port[BA+3] := $80; {DLAB=1}

port[BA]:= 2; {Low Div}

port[BA+1]:= 0 ; {Hi Div}

port[BA+3]:= 10; {d nh format}

3.2.3 Ngôn ng Visual basic 6.0

Ngôn ng VB6.0 có module ph n m m MSCOM32.OCX ph c v cho vi c truy n thông

- 30 - String$=Object.Input

D li u chu i b d m thu du c d c vào bi n String$ Có các l nh sau: Object.Inputlen [= numbyte%]

Inputlen: Quy d nh s ký t d c Ch n inputlen = 0 d c toàn b vùng d m Object.InbufferSize [= numbyte%]

Inbuffersize d t và tr v kích thu c theo byte c a b d m thu, m c d nh 1024 Object.Inbuffercount [= count%]

Inbuffercount: cho bi t s ký hi u có trong b d m nh n Xóa b d m b ng cách cho inbuffercount = 0

Object.Inputmode [= value]

Inputmode: cho bi t lo i d li u là van b n hay nh phân

Value = 0: Cominputmodetext Value = 1: Cominputmodebinary

Ví d : Dim Buffer as Vriant Dim Arr() as Byte MSComm1.Commport=1 MSComm1.PortOpen = True MSComm1.InputMode=comInputModeBinary

Do Until MSComm1.Inbuffercount<10 DoEvents

Loop Buffer = MSComm1.Input Arr=Buffer

Xu t d li u

Object.output [= value]

Xu t chu i ký t hay chu i nh phân ra c ng COM

Gi ng nhu nh p d li u ta có các l nh h tr :

Outbuffersize: d t và tr l i kích thu c b d m truy n

Outbuffercount: tr l i s ký t trong b d m truy n

Ví d : G i ký t nh n phím

- 31 - Private Sub Form_KeyPress (KeyAscii As Integer) Dim Buffer as Variant

MSComm1.ComPort = 1 MSComm1.PortOpen = True Buffer = Chr$(KeyAscii) MSComm1.Output = Buffer End Sub

Ch kho ng th i gian cho DCD m c cao, n u h t th i gian mà Cdholding =

false thì t o s ki n OnComm CDTO (Carrier detct timeout error)

Ð c CTS

Object.CTSHolding True: m c 1

False: m c 0

Ð t th i gian ch CTS

Khi DTE g i RTS thì modem ph i g i l i CTS CTStimeout d nh th i gian

ch , n u quá th i gian dó mà không có CTS thì t o s ki n CTSTO

Ð c DSR

Object.DSRHolding

Ð t th i gian ch DSR

- 32 - Object.DSRTimeout

Ð t s byte có trong b d m truy n d báo s ki n

Sthreshold = 1: g i Oncomm khi b d m truy n r ng

Ví d : Private Sub Frm_Load() Dim Buffer$ as String MSComm1.Comport = 1 MSComm1.Settings = “9600, N, 8, 1”

MSComm1.Inputlen = 0 MSComm1.PortOpen = True MSComm1.Output = “ATVQ0”&Chr$(13)

Do DoEvents

- 33 - Buffer$=Buffer$ & MSComm1.Input

Loop Until InStr (Buffer$, “OK” & VbCrLf) MSComm1.PortOpen=False

EndSub

- 34 -

Chuong 4

THI T K H ÐI U KHI N

4.1 H TH NG ÐI U KHI N S 4.1.1 Ð c tính h th ng di u khi n s

H th ng di u khi n s vòng kín thu ng du c bi u di n du i d ng so d kh i hình 1 Thông qua các khóa K (tu ng trung) làm vi c d ng b v i chu k T, máy tính d c tín hi u h i ti p t d i tu ng du c di u khi n, so sánh v i tín hi u d t trong b nh sau dó x lý theo thu t toán dã d nh và xu t tín hi u di u khi n, Tín

hi u di u khi n d ng s du c cài l i r i nh m ch chuy n d i DAC chuy n d n khu ch d i công su t

Tùy tru ng h p c th , b chuy n d i ADC dua tín hi u t càm bi n vào máy tính có th là vi m ch ADC nhi u kênh, chuy n d i VFC, b d m d c xung t CuSO4 m bi n v trí encoder hay chính là m t m ch x lý tín hi u ph c t p có x

lý nhúng bên trong

Chuy n d i DAC có th don gi n là vi m ch DAC, ho c là b chuy n d i s

ra b r ng xung PWM, s lu ng xung, t n s xung khu ch d i công su t cung r t da

d ng, t don gi n là role bán d n SSR, van khí nén cho d n ph c t p nhu b ch nh luu có di u khi n hay b bi n t n tùy theo d i tu ng di u khi n

L y m u và

gi DAC, PWM

T s

Ð i tu ng

di u khi n

C m bi n Chuy n d i

Máy tính

di u khi n Giá tr

d t

- 35 -

TÐ – th i gian d c tín hi u h i ti p, nó ph thu c vào s kênh chuy n d i và

lo i chuy n d i

TT- thoi gian máy tinh x lý tín hi u di u khi n

Hi u s TS –(TÐ + TT): là th i gian máy tính dùng cho các thao tác c n thi t khác Các thao tác c n thi t nhu d c, ghi d li u…

TS b gi i h n trên b i dáp ng th i gian c a d i tu ng mà ta mong mu n

Ví d , ta mu n h th ng xác l p trong 1 giây thì theo logic bình thu ng, ít ra

TS cung ph i nh hon 0.5 giây Các tiêu chu n d ch n TS là: TS < Tr/5, TS

<1/30fmax

Tr – th i tang mong mu n c a d i lu ng du c di u khi n

fmax – bang thông mong mu n c a h kín

Nhìn chung TS ch n càng nh càng t t nhung di u này s d n d n yêu c u là

v n t c tính toán ph i l n và th i gian chuy n d i nh , tang giá thành h th ng Tùy theo d i tu ng ta s ch n TS Ví d , v i lò nhi t có th ch n TS vài giây còn v i

di u khi n v trí là vài ms

Vi c t o xung nh p chu k TS du c th c hi n nh m ch d nh thì d u d n ng t quãng c a máy tính

S d ng máy tính vào di u khi n s gây ra hai v n d sau:

- Tín hi u di u khi n b tr m t th i gian sau tín hi u h i ti p, t c là ta thêm

m t khâu tr vào h th ng nh hu ng c a vi c này có th là quan tr ng hay không dáng k tùy tru ng h p

- S lu ng t hóa tín hi u có th gây ra sai s và nhi u trong h th ng

Vi m ch chuy n d i ADC thu ng có s bit chuy n d i là n = 8, 12, 14, 16 v i giá tr m t m c LBS là 2-n và sai s chuy n d i 1 LBS V y, v i ADC nh phân n bit ta có d chính xác chuy n d i 100 * 2-n+1%, n = 8 sai s 1%; n = 12 sai s 0.05%

Encoder t o n xung m i vòng quay, gi s m i vòng tuong ng d d ch chuy n dài l thì sai s s là l/n <10-6; cho l = 10mm, thì n >104 Trong các máy CNC thu ng dùng encoder 20000 xung/vòng tr lên

Vi c tính toán trong máy tính th c hi n trên các bi n và h ng, h ng là các thông s c a h th ng c n di u khi n, tr d t…Cách bi u di n s khi tính toán cung