Lập trình hệ thống

Yêu cầu: Ghép nối CPU với cơ cấu đo lường điều khiển và viết chương trình điều khiển : tính nhiệt độ và điều khiển ON, OFF... + Chân DIR được nối với chân B14 mang tín hiệu IORđọc... 5.C

I BÀI TOÁN:

Xây dựng hệ thống đo lường và điều khiển sử dụng PC điều khiển nhiệt độ: Nhiệt độ khống chế từ 250C đến 750C, ∆t = ±10C Yêu cầu: Ghép nối CPU với cơ cấu đo lường điều khiển và viết chương trình điều khiển : tính nhiệt độ và điều khiển ON, OFF

tđo > tc : ON

tđo ≤ tc : OFF

DT ĐK (Nhiệt độ)

BXLTT (MP,PC)

Bàn phím

Cơ cấu điều khiển

Cơ cấu điều khiển

Cơ cấu đo lường

v v

t

U( ) = 2 , 7 − 3 , 2

v

v 5

0 −

Senso

r

KD

&

CĐ

ADC (8bit)

0

75

25 −

=

t

II.CẤU TẠO:

CÁC PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG

1.Chuẩn ISA(8bit):

2.Bộ đệm vào ra (IN/OUT) 74245:

+Dữ liệu vào D0-D7 từ các chân A0-A7

+ Chân DIR được nối với chân B14 mang tín hiệu IOR(đọc)

• Nếu tín hiệu IOR tích cực mức 0.Dữ liệu (data) sẽ đi từ

B >> A

• Nếu tín hiệu IOR tích cực mức 1.Dữ liệu (data) sẽ đi từ

A >> B + Chân E được nối với bộ 74688.Nhận tín hiệu cho phép 74245 hoạt động với mức 0 là mức tích cực

3.IC 74688:

74LS688

2 4 6 8 11 13 15 17

3 5 7 9 12 14 16 18

A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7

B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

+ Chân G được nối với các cổng NAND để tạo tín hiệu khởi động cho 74688

IOR/IOW

NAND

1 2

3

NAND

1 2

3 ARE

A11

+ Các chân từ A0-A7 được nối với các chân của ISA A26-A19 mang tín hiệu A5-A11 có chân A8-A9 =1.B3-B4 được nối với nguồn +5v

+ IC chỉ hoạt động khi tín hiệu đầu vào A bằng tín hiệu định sẵn B.Để xác định máy hoạt động đúng trong giải địa chỉ 300H đến 30FH Từ đó tạo ra tín hiệu tích cực cho 74245 hoạt động và 74138 hoạt động

4.Giải mã địa chỉ qua IC 74138:

+ Chân G2A và G2B tích cực ở mức 0 cho phép 74138 hoạt động + Đầu vào dữ liệu qua các chân A3-A4-IOW:

• Nếu A3 A4 IOW là 000 : Y0 tích cực ở mức 0 cho phép

ADC0809 hoạt động

• Nếu A3 A4 IOW là 001 : Y1 tích cực ở mức 0 cho phép

IC74374 hoạt động

• Nếu A3 A4 IOW là 100 : Y4 tích cực ở mức 0 tạo tín hiệu đọc OE cho ADC0809

• Nếu A3 A4 IOW là 101 : Y5 tích cực ở mức 0 cho phép IC

74244 hoạt động

5.Cơ cấu đo lường – Khuếch đại – Chuyển đổi :

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 cảm của các bán dẫn với nhiệt 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

Đặc tính của IC đo nhiệt độ LM 335 Ngõ ra điện áp,

Sai số cực đại 1,50C khi nhiệt độ lớn hơn 1000C

Phạm vi sử dụng -550C đến 1500C

∆t = 25-75 ◦C

Ura = 2,7v – 3,2v

b.Khuếch đại:

ADC0809 CPU 0-5V {0,1}

4,7k

10k

1

2 -+

4,7k 1k

1k

Khuếch đại tín hiệu từ 2,7v -3,2v lên tín hiệu từ 0-5v để đưa vào bộ chuyển đổi ADC0809

Nếu:

)

2

4 1

3

v v

U

k R

R R

R

−

=

=

=

Mà Ur = 5, Uv2 – Uv1 = 0,5 => Chọn k = 10

c.Bộ chuyển đổi ADC0809 (tương tự thành số):

* Ý nghĩa các chân:

2-1 đến 2-8 : ngõ ra song song 8 bit

REF (-) : điện thế tham chiếu (-)

Để máy tính có thể xử lý được thông số của nhiệt độ đo

được.Ta cần phải chuyển đổi chúng từ tín hiệu tương tự sang tín

hiệu số.Chính vì thế ta sử dụng bộ chuyển đổi ADC0809

+ Tín hiệu A0A1A2 = 000 cho phép đọc nhiệt độ đo được ở IN0.Tương tự 001 ở kênh IN1

chọn

0

0

0

0

1

1

1 1

0

0

1

1

0

0

1 1

0

1

0

1

0

1

0 1

IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7

+ Bắt đầu chuyển đổi khi tín hiệu START ở mức tích cực, tín hiệu ALE tích cực để chốt địa chỉ

+ Chuyển đồ từ tín hiệu tương tự sang số kết thúc khi

ADC0809 phát ra tín hiệu EOC

+ Chân OE được nối với 74138 để điều khiển kết thúc quá trình chuyển dữ liệu

+ CLK được nối với bộ chia tần:

7414 7414

4Mhz

CLK

100pF

NC

7493 14

1

12 9 8 11 2

3

CLKA CLKB

QA QB QC QD R01

R02

* Biểu đồ thời gian của ADC 0809.

6.Cơ cấu điều khiển với IC

74374:

IC 74374 làm nhiệm vụ điều khiển quạt bật lên hoặc tắt đi nếu như nhiệt độ đo được lớn hơn hoặc nhỏ hơn nhiệt đo đặt vào

IC 74374 hoạt động khi tín hiệu vào chuyển từ 74138 ( khi A3-A4-IOW = 100 – Y1 được chọn ở mức tích cực 0) Khi đó IOR

= 1, IOW =0 ở địa chỉ 308H

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

OE G

Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7

CPU

100pF

A30

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ

1K

A8

74LS138

A3 A4 IOW

A B C

Y 0

Y 1

Y 2

Y 3

Y 4

Y 5

Y 6

Y 7

G1 G2A G2B

IOR

100K 1K

4,7K

+5V

A4

A28 B14

+5V

A19

4MHz

B13

ISA

10K

A23

A20

7493

14 1

12 9 8 11 2

3

CLKA CLKB

QA QB QC QD R01 R02

A29 A5

A25

74LS245

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 E DIR

B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

A9

4,7K

ADC0809

CLK

OE

EOC

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

START ALE

IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7

+

-A24

A21

B9

kênh 0

1,5K

A22

A31

+5V

74LS244

1Y 1 1A1

G2 G1

7414

A26

10K

AEN

A7

C828

A3

P=Q

74LS688

A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12

P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7

Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7

A11

1K

7414

A27

+12V

1K

A2

FAN

10K

+12V

1K

III.GIẢI MÃ ĐỊA CHỈ I/O

IN/OUT

0 1

0 ,

0

7 6 5 4 3

9 8 2

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

A A A A A

A A A

IOW IOR

Đọc dữ liệu từ 301H MOV DX,301H

IN Al,DX

0 ) ( 14 =

IN

A1A2=00 A0A8A9=111 A3A4…A7=00 0 AEN=0

CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN

.Model small

.Stack 100h

.Data

Msg1 DB 'Chuong trinh dieu khien nhiet do.$' Msg2 DB ‘Nhiet do phong la: $’

.Code

Main Proc

;Hiển thị thông báo

Start:

MOV DX,301h ;chọn kênh 1

LAP1:

MOV DX,308h ; cho cổng 74244 hoạt động

IN AX,DX

AND AL,80h

JZ LAP1

MOV DX,308h ; khởi động cổng 74374 OUT DX,AL

MOV DX,301H

IN AL,DX

MOV BL,2d

MUL BL

MOV BL,10D

XOR AH,AH

DIV BL

ADD AL,25

;Xuống dòng

MOV AX,@Data

;Hiển thị thông báo

PUSH AX

MOV BX, 10

Lap:

MOV DL, BL ; In ra màn hình

MOV AH, 2

CMP AL,27D

JA Above ;Nếu lớn hơn

CMP AL,25D

JB Below ; Nếu nhỏ hơn

JMP Start

OUT DX,AL

JZ Start

Below: ; Giảm nhiệ t độ bằng cách bật quạt

MOV DX,308h

Main EndP

End Main

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG:

Trước tiên, ta đưa 301H vào DX rồi OUT AL ra cổng 301h Khi đó A0, A8, A9 = 1, còn lại là bằng 0, IOW =1, IOR =0 Chân AEN ở mức 0 cho phép CPU làm chủ hệ thống, kết hợp với IOW

và IOR qua các cổng NAND để khởi động 74688 Do A8, A9 =1 tức là P = Q Æ chân Y sẽ tích cực ở mức thấp, tạo tín hiệu cho phép 74245 (chân E) và 74138 (chân G2A,G2B) hoạt động Tại

74245, IOR =0 Æ DIR = 1, cho phép dữ liệu chuyển từ A sang B

chọn tích cực ở mức thấp, qua mạch NOT tạo tín hiệu khởi động

IOW

0, IOR = 1 Với , A4, A3 = 1,0,1, thì tại 74138 chân Y5 được chọn, đưa tín hiệu khởi động 74244 Khi ADC0809 thực hiện chuyển đổi xong dữ liệu từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số thì nó sẽ phát ra một tín hiệu qua chân EOC đến 74244 (lúc này đã được khởi động) Æ dữ liệu được truyền từ 1A1 qua 1Y1 lên D7 của kênh dữ liệu Lúc này trong CPU sẽ thực hiện kiểm tra bằng cách AND 7 bit thấp của dữ liệu xem EOC có bằng 1 tức thông báo đã chuyển đổi xong hay chưa Nếu đã xong (D7 = 1) sẽ thực hiện đọc dữ liệu vào AL qua cổng 301H từ ADC0809 Lúc này A8, A9, A0 =1, còn lại là bằng 0, IOR

=

IOW

1, IOW =0 Tại 74245, IOR = 1 Æ DIR = 0, cho phép dữ liệu

cực, qua mạch NAND cho phép chân OE của ADC0809 tích cực, kết thúc một chu kỳ chuyển đổi và chuyển sang đọc dữ liệu số đã được mã hoá Lúc này trong AL thu được dữ liệu chính là nhiệt độ

X Sử dụng lệnh MUL và ADD để thực hiện tính nhiệt độ thực theo công thức đã cho: T=25+0,2X So sánh với nhiệt độ đặt ra (ở đây là 27), nếu nhiệt độ đặt ra vẫn lớn hơn nhiệt độ đo được thì lại quay lại quá trình đọc nhiệt độ tiếp, nếu nhiệt độ đặt ra nhỏ hơn nhiệt độ đo được thì bắt đầu quá trình đưa tín hiệu trạng thái ra

= 0,0,1 Æ chân Y1 được chọn, khởi động 74374 để điều khiển quạt

IOW

IOW