Máy cắt tole điều khiển bằng PLC dùng giao diện máy tính

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

G ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TPHCM

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

NGANH DIEN TU VIEN THONG

Trang 2

Đề tài : Thiết Kế Hệ Thống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

Điện Giao Tiếp Với Máy Tính

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay năng lượng đang là vấn để cấp thiết đối với cuộc sống của chúng ta Vấn để thiếu hụt năng lượng dự trữ cũng như chưa tìm ra nguồn năng lượng mới thay thế cho các nguồn năng lượng sắp cạn kiệt, buộc chúng ta phải sử dụng năng lượng

một cách hiệu quả và tiết kiệm

động của máy móc tron‡ công nghiệp cũng như trong đời sống nhờ vào các phần mềm ứng dụng Một khi các hệ thống vi xử lý được ứng dụng rộng rãi thì các nhà chế tạo không bỏ lỡ cơ hội cho fa đời các họ vi điều khiển ngày càng tiến bộ hơn, có phạm vi

nhiều trong các thiết bị|công nghiệp, trong máy giặt, trong điều khiển đèn giao thông, trong các đồ chơi giải trí

điện nhằm tạo thêm lợi nhuận, sau đây em xin giới thiệu để tài : Thiết kế hệ thống

tiết kiệm điện giao tiếp với máy tính, đề tài này được ứng dụng cho các Resort nhằm

tránh lãng phí năng lượng khi không có người sử dụng

Nội dung để tài bao gồm các phần : nhận biết số người bằng cách dùng các

cặp thu phát hồng ng

AT89C2051 ( bộ xử lý

Slave sẽ kiểm tra , nể

nhằm tiết kiệm điện

Phần trung tâm phần trung tâm cũng g

oại, sau đó tín hiệu cảm biến được gửi về bộ xử lý Slave

này làm nhiệm vụ đếm số người có trong phòng ), bộ xử lý

u không còn người trong phòng sẽ ngắt hết các thiết bị điện

giao tiếp với bộ xử lý Slave thông qua SN75176 Đồng thời

iao tiếp với máy tính để truyền số người trong phòng và trạng

thái các thiết bị điện khi máy tính yêu cầu thông qua SN75176

Svth : Vo Long

Trang 3

I Sơ lược về cắm biến -+ccserrretrrtritrrtrtrtrrtrtrrtrtrtrrtrrtrtrrtr 6

IL Sơ lược về IŒ 89C51 -c+ccsscserrtrtertrtrtrrtrrrrtrtrtrtrrrrdrre 9

IIL Sơ lược về IỞ 75176 . -:-°-++crtrerrerrrtttrttrtrrrdtrtrtrttrrrire 26

IV.Sơ lược về giao tiếp truyền thông . .::-:+errerrrrrerrrrtrrrtrrrrr 28

1 Giao tiẾp máy tính - cserecrererretrtrrrrrrtrrrrrtrtrtrrrrn 28

2 Giao tiếp nối tiếp qua RS232 :: :ererreerrrrrtrrrrrrrre 32

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ -+s+ccc+++>tttntttttthhhnh 35

` 8n a 35

2.Chức nặng từng khối ‹ ‹ ccsetrrerrertrtrtrrrtrrrrrrrree 36

II Tính toán và thiết kế - 7+ ‡t2sentttrhttrthttrttrrrtrtrrrttttrir 37

2.Khối xÌ† lý cảm biến -+cccererrertrrrtrrrrtrrrrrrttrrre 44 3.Khối điều khiển trung tâm . -: -csnhhtttthtrrrrr 46

4.Khối giao tiếp với máy tính . . -+-++rrrrrrrrrrerrtertrtree 4T

IIL Sơ đô tổng |hể toàn mạch . -ecsrerttrrtrrrerrtrtrtrtrtrrtrrrrre 48

1 Sơ đồ [tng thể toàn mạch -: :s++steetttrttrrtertettrtrtree 48

2 Nguyé n lý hoạt động của mạch .-: -:-eererrrrrrrrrtrree 49

IV.Lưu đô giải|thuật -ccssnenhehtrrttrtrrrrrdertrdtrrrrrdte 51

1 Khối kử lý trung tâm . -::-s+erhttnthttrrtrtrrtrtrtrttre 5l

_ CHƯƠNG II: KẾT|LUẬN -+snnnteehhrttttttrttrttrtrtrtrtrr 53

| TÀI LIỆU THAM KHẢO -: 5cstnhhttttttrrttttrrtrrtrrrrie 54

! PHU LUC CHUONG TRÌNH -. -c+rnhhetetrhttrtrrtrtrtrrtrtttrtrrrrn 55

=——

Svth : Vo Long Trang 5

Trang 4

Dé tai : Thiết Kế Hệ THống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyén Thị Ngọc Anh

Chương I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1 Sơ lược về cảm biến:

Phân cảm biến bạo gồm mạch phát và mạch thu Mạch phát phát một tia hồng

ngoại với một tần số nhất định, khi tia hồng ngoại tới mạch thu sẽ được mạch thu nhận

biết và xử lý

Để có thể hiểu rõ hơn về bộ thu phát hồng ngoại, ta hãy xem 2 hình dưới đây

Để nhận biết người ra hay vào phòng ta cần có 2 cảm biến, một cắm biến vào

và một cắm biến ra, mỗi một cảm biến là một bộ thu phát hồng ngoại Hình dưới là

một cửa ra vào có sử dựng 2 bộ cảm biến như trên

hồng ngoại giữa mạch phát và mạch thu bị cơ thể người che khuất) rồi sau đó mới tới cảm biến ra được tác động Việc tác động tuần tự các cảm biến sẽ giúp cho IC xu ly

cảm biến (AT9C2051) hhận biết được người ổi vào

Tương tự như tường hợp trên, ở hình 2 khi có người từ trong ra, cảm biến ra được tác động lên trước rồi mới tới cảm biến vào, giúp cho IC xử lý cảm biến (AT89C2051) nhận biết được người đi ra

Svth : V6 Long Trang 6

Trang 6

IC74HCO00, IC nay 1a các cổng logic NAND thuộc họ CMOS

Thời gian trễ giữfa tín hiệu ngõ ra sO với tín hiệu ngõ vào là 23ns với nguồn Vcc

mạch dao động xung viông, tuỳ thuộc vào giá trị của điện trở và tụ điện mà thời gian

nạp xả khác nhau tạo r4 những tần số khác nhau

thu với mạch khuếch đhi tương tự ở phần tiền khuếch đại làm cho tín hiệu hồng ngoại thu được rõ ràng hơn, |đổng thời kết hợp mạch khuếch đại có lọc nhiễu dùng IC số CD4069 để biên độ tín|hiệu được khuếch đại lên gần bằng với biên độ nguồn cung cấp

khuếch đại (có kết hợp điện trở và tụ điện), hay mạch tạo xung

Trang 7

Dé tài : Thiết Kế Hệ THống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

Điện Giao Tiếp Với M,

II Sơ lược về IC89C51

1 Kiến trúc phầh cứng 8951:

như nhau Ở đây giới tHiệu IC 8951 là một họ IC vi điều khiển do hãng Intel của Mỹ

sản xuất

Các đặc điểm củh 8951 được tóm tắt như sau:

e |4 KB EPROM bên trong

e |128 Byte RAM nội

e |4 Port xuất /nhap I/O 8 bit

e |Giao tiếp nối tiếp

Chức năng các|chân của 6951:

8951 có tất cả HO chân có chức năng như các đường xuất nhập Trong đó có 24

chân có tác dụng kép (có nghĩa là 1 chân có 2 chức năng), mỗi đường có thể hoạt động

==— —

Syth : Võ Long Trang 9

Trang 8

như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc là thành phần của các bus dữ

| liéu va bus dia chi

4% Port 0 (cổng Ð): Port 0 là port có 2 chức năng ở các chân 32 - 39 của 8951

| Trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường

| LO Đối với các thiết kẾ cỡ lớn có bộ nhớ mở rộng, nó được kết hợp giữa bus địa chỉ

| và bus dữ liệu

4% Port 1 (cổng |I): Port 1 1a port I/O trên các chân 1-8 Các chân được ký hiệu

| P1.0, P1.1, P1.2, , P1 có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần Port

bên ngoài

| dùng như các dudng xat nhap hodc 1a byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bi

“> Port 3 (cổng 3): Port 3 là port có tác dụng kép trên các chân 10-17 Các

chân của port này có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các

đặc tính đặc biệt của 8951 như ở bảng sau:

Bit Tén Chức năng chuyển đổi

P3.0 RXb Ngõ vào dữ liệu nối tiếp

P3.1 TXb Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp

P3.2 INT0 Ngõ vào ngắt cứng thứ 0

P3.3 INT Ngõ vào ngắt cứng thứ l

P3.6 WR Tín hiệu ghỉ dữ liệu lên bộ nhớ ngoài

a

Trang 9

Ngõ tín hiệu PSEN (Program sfore enable)

cdc byte ma lệnh PSEN ở mức thấp trong thời gian Microcontroller 8951 lấy lệnh Các mã lệnh của chương trình được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu và được chốt vào

EPROM nội PSEN sẽ lãi logic 1

Ngo tin hiéuldiéu khién ALE (Address Latch Enable)

Khi 8951 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, pOrt 0 có chức năng là bus địa chỉ và bus

dữ liệu do đó phải tác các đường dữ liệu và địa chỉ Tín hiệu ra ALE ở chân thứ 30

dùng làm tín hiệu điểu| khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối

chúng với IC chốt

Tín hiệu ra ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian port 0 đóng vai trò

là địa chỉ thấp nên chất địa chỉ hoàn toàn tự động Các xung tín hiệu ALE có tốc độ

bằng 1/6 lần tan số dad động trên chip và có thể được dùng làm tín hiệu clock cho các

thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng Chân EA được lấy

›V khi lập trình cho Eprom trong 8951

u RST (Reset)

RESET).Đó là chân vào, số 0, mức tích cực cao, bình thường Ở

mức thấp.Khi có Mã đặt tới chân này thì bộ vi điều khiển sẽ kết thúc mọi hoạt

động hiện tại và tiến ành khởi động lại.Quá trình xảy ra hoàn toàn tương tự như khi

chân RST cần duy trì|trạng thái tích cực(mức cao) tối thiểu 2 chu kỳ máy.(một chu kỳ máy bằng 12 chu kỳ dao động đồng hồ )

Trang 10

Đề tài : Thiết Kế Hệ T

Điện Giao Tiếp Với Má

ống Tiết Kiệm Tính GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

+» Các ngõ vào bộ dao động X1,X2

kế chỉ cần kết nối thêm |thạch anh và các tụ như hình vẽ trong sơ dé Tân số thạch anh

thường sử dụng cho 895[ là 12Mhz

+» Các chân nghôồn: 8951 làm việc với nguồn đơn +5V Vẹc (= 5V) được nối

vào chân 40 và Vss (GND = 0V) được nối vào chân 20

2 Cấu trúc bên trong vi điều khiển:

Bảng tóm tắt các vàng nhớ 895]

và các thanh ghi chức tăng đặc biỆt

chương trình và dữ liểu Chương trình và dữ liệu có thể chứa bên trong 8951 nhưng

8951 vẫn có thể kết nổi với 64K byte bộ nhớ chương trình và 64K byte dữ liệu Hai đặc tính cẩn chú ý là:

và có thể truy xuất trự tiếp giống như các địa chỉ bộ nhớ khác

e Ngăn xếp Hên trong Ram nội nhỏ hơn so với Ram ngoại như trong các bộ

Trang 11

Đề tài : Thiết Kế Hệ THống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh Điện Giao Tiếp Với Máy T: ính

RAM bên trong B951 được phân chia như sau:

⁄ Các bank |hanh ghi có địa chỉ từ 00H đến 1FH

Y RAM dia Chỉ hóa từng bit có địa chỉ từ 20H đến 2FH

⁄ RAM đa dụng từ 30H đến 7FH

v_ Các thanh ghi chức năng đặc biệt từ 80H đến FFH

Bản đồ bộ nhớ Hata trên Chỉp như sau:

Trang 12

22 |7 J6 |l5 J4 [13 [12 1 {10 8C không được địa chỉ hoá bịt THO

21 OF DE OD OC BINA 9 08 8B không được địa chỉ hoá bit TLI

20 07 l6 05 (04 03 1102 (01 00 8A không được địa chỉ hoá bịt [TLO0

1F Bank 3 89 khong được địa chỉ hoá bit TMOD

18 88 l§F |§E \8D BC |&B 8A 89 (88 [TCON

17 |Bank2 87 không được địa chỉ hoá bít IPCON

10

08 82 khôn: dude dia chi hod bit DPL

chỉ trực tiếp hoặc gián

Mọi địa chỉ tro ng vùng RAM đa dụng đều có thể truy xuất tự do

Trang 13

Đề tời : Thiết Kế Hệ Thống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

RAM có thể truy xudt ting bit:

các địa chỉ từ 20H đến 2FH và các bit còn lại chứa trong nhóm thanh ghi có chức năng đặc biệt Ý tưởng truy X xhất từng bit bing phân mềm là các đặc tính mạnh của

microcontroller xử lý ch Các bit có thể được đặt, xóa, AND, OR, , với 1 lệnh

mục đích tương tự Ngoài ra các port cũng có thể truy xuất được từng bit

128 bit có chứa đác byte có địa chỉ từ 00H -IFH cũng có thể truy xuất như các

byte hoặc các bit phụ thuộc vào lệnh được dùng

Céc bank thanh ghi:

này có các địa chỉ từ 0dH - 07H

Các lệnh dùng d ác thanh ghi RO - R7 sẽ ngắn hơn và nhanh hơn so với các lệnh

xuyên nên dùng một tr

Do cé 4 bank th

truy xuất bởi các thanh

phải thay đổi cdc bit ch

›ng các thanh ghi này

anh ghi nên tại một thời điểm chỉ có một bank thanh ghi được ghi RO - R7 để chuyển đổi việc truy xuất các bank thanh ghi ta

ọn bank trong thanh ghi trạng thái

Tự của 8951 được truy xuất ngầm định bởi bộ lệnh

Các thanh ghi tong 8951 được định dạng như một phần của RAM trên chip vì

ghi lệnh vì các thanh|ghi này hiếm khi bị tác động trực tiếp) Cũng như R0 đến R7,

8951 có 21 thanh ghi |có chức năng đặc biệt (SFR: Special Function Register) 6 vung trên của RAM nội từ địa chỉ 80H - FFH

thanh ghi có chức nang đặc biệt được định nghĩa sẵn các địa chỉ Ngoại trừ thanh ghi À Syth : Võ Long Trang 15

Chú ý: tất cả

Trang 14

Đề tài : Thiết Kế Hệ Thiếng Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

có thể được truy xuất ng

có thể địa chỉ hóa từng bịt hoặc byte

Thanh ghỉ trạng thái chương trinh (PSW: Program Status Word):

Từ trạng thái chường trình ở địa chi DOH được tóm tắt như sau:

Bit Ky hiéu Dia chi bit Mố tả bit

PSW.7 |CY D7H Cd nhé (Carry Flag)

PSW.6 | AC D6H Cờ nhớ phụ (Auxiliary Carry Flag)

PSW.5 | FO D5H Cờ 0

Chon băng thanh ghi, bit 1 PSW.4 |RS1 D4H

(Register Bank Select 1)

Chon bang thanh ghi, bit 0

(Register Bank Select 0)

00 = bank 0; địa chỉ 00H - 07H

PSW.3 | RSO D3H

01 = bank 1; dia chi 08H - OFH

10 = bank 2; dia chi 10H - 17H

11 = bank 3; dia chi 18H - 1FH

PSW.2 | OV D2H CS bdo tran (Overflow Flag)

Trang 15

Chúc năng từng hit trang thái chương trình

Co Carry CY (Carry Flag):

Cờ nhớ có tác dụng kép Thông thường nó được dùng cho các lệnh toán học: C

= 1 nếu phép toán cộng bó sự tràn hoặc phép trừ có mượn và ngược lại C = 0 nếu phép toán cộng không tràn và|phép trừ không có mượn

Cờ Carry phụ AC|(Auxiliary Carry Flag):

nếu kết quả 4 bit thấp năm trong phạm vi điều khién OAH - 0EH Ngược lại AC = 0

Cờ 0 (Flag 0):

Cờ 0 (F0) là 1 bifcờ đa dụng dùng cho các ứng dụng của người đùng

Những bit chọn bank thanh ghỉ truy xuất:

RS1 và RS0 quyết định dãy thanh ghi tích cực Chúng được xóa sau khi reset hệ

thống và được thay đổi|bởi phần mềm khi cần thiết Tùy theo RS1, RS0 = 00, 01, 10,

11 sẽ được chọn Bank tịch cực tương ứng là Bank 0, Bank1, Bank2, Bank3

Co tran OV (Over Flag):

Cờ tràn được sét sau một hoạt động cộng hoặc trừ nếu có sự tràn toán học Khi

các số có dấu được cộng hoặc trừ với nhau, phần mềm có thể kiểm tra bit này để xác định xem kết quả có hằm trong tầm xác định không Khi các số không có dấu được

cộng bit OV dude bd qua Cac kết quả lớn hơn +127 hoặc nhỏ hơn -128 thì bit OV =1

==———

Trang 16

Đề tài : Thiết Kế Hệ Thếng Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

Bit Parity (P):

Bit tự động được set hay Clear ở mỗi chu kỳ máy để lập Parity chấn với thanh ghi A Sự đếm các bít 1 |trong thanh ghi A cộng với bit Parity luôn luôn chẵn Vi du A

chứa 10101101B thì bit lại lên 1 để tổng số bit 1 trong A và P tạo thành số chấn

Bit Parity thường được dùng trong sự kết hợp với những thủ tục của Port nối tiếp

dé tao ra bit Parity trước khi phat đi hoặc kiểm tra bit Parity sau khi thu

Thanh ghi B có thể được dùng như một thanh ghi đệm trung gian đa mục đích

Nó là những bit định vị|thông qua những địa chỉ từ FOH - F7H

Con trỏ Ngăn xấp SP (Stack Poimter) :

Con trỏ ngăn ‘b là một thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 81H Nó chứa địa chỉ của của byte dữ liệu hiện hành trên đỉnh ngăn xếp Các lệnh trên ngăn xếp bao gồm các lệnh cất đữ liệu vào ngăn xẾp (PUSH) và lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp (POP) Lệnh cất dữ

liệu vào ngăn xếp sẽ lắm tăng SP trước khi ghi dữ liệu và lệnh lấy ra khỏi ngăn xếp

sẽ làm giảm SP Ngăn xếp của 8031/8051 được giữ trong RAM nội và giới hạn các địa

chỉ có thể truy xuất bằng địa chỉ gián tiếp, chúng là 128 byte đầu của 8951

Để khởi động $P với ngăn xếp bắt đầu tại địa chỉ 60H, các lệnh sau đây được

dùng:

Với lệnh trên thì ngăn xếp của 8951 chỉ có 3⁄2 byte vì địa chỉ cao nhất của RAM

trên chip là 7FH Sở đĩ giá trị 5FH được nạp vào SP vì SP tăng lên 1 là 60H trước khi cất byte dữ liệu |

Khi Reset 8941, SP sé mang gia tri mac dinh là 07H và dữ liệu đầu tiên sẽ

được cất vào ô nhớ pean xếp có địa chỉ 08H Nếu phần mềm ứng dụng không khởi

Trang 17

Dé tài : Thiết Kế Hệ Thống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

ving RAM này đã đượd dùng làm ngăn xếp Ngăn xếp được truy xuất trực tiếp bằng các lệnh PUSH va POP| để lưu trữ tạm thời và lấy lại dữ liệu, hoặc truy xuất ngầm bằng lệnh gọi chương trình con (ACALL, LCALL) và các lệnh trở về (RET, RETD để lưu trữ giá trị của bộ đếm chương trình khi bắt đầu thực hiện chương trình con và lấy lại khi kết thúc chương tình con

Con tré dit ligu DPTR (Data Pointer):

Con trỏ di liệu (ĐPTR) được dùng để truy xuất bộ nhớ ngoài là một thanh ghi

16 bit & dia chi 82H (DPL: byte thap) va 83H (DPH: byte cao) Ba lệnh sau sé ghi 55H vào RAM ngoài 6 dia chi 1000H:

MOV A, #)5H MOV DPTÌR, #1000H

Cac thanh ghi Port (Port Register):

Các Port ctia 8951 bao gém Port 0 6 dia chi 80H, Portl 6 dia chỉ 90H, Port2 ở

địa chỉ AOH, và Port3 ð địa chỉ B0H Tất cả các Port này đều có thể truy xuất từng bit nên rất thuận tiện trong khả năng giao tiếp

Cac thanh ghi Timer (Timer Register):

8951 có chứa hai bộ định thời/bộ đếm 16 bit dudc dùng cho việc định thời được

đếm sự kiện Timer0 lở địa chỉ 8AH (TLO: byte thap) va 8CH ( THO: byte cao) Timer1 ở địa chỉ 8BH (TL1: byte thấp) và 8DH (THỊ : byte cao) Việc khởi động timer được SET bởi Timer Mode (TMOD) ở địa chỉ 89H và thanh ghi điều khiển Timer (TCON) ở địa chỉ 88H.| Chỉ có TCON được địa chỉ hóa từng bit

Trang 18

_ Điện Giao Tiếp Với Máy Tính

Các thanh ghi Pdrt nối tiếp (Serial Port Register):

liệu nối tiếp (SBUF) ở địa chỉ 99H sẽ giữ cả hai dữ liệu truyển và đữ liệu nhập Khi

được lập trình qua thanh ghi điều khiển Port nối tiếp (SCON) được địa chỉ hóa từng bit

ở địa chỉ 98H

Các thanh ghỉ ngắt (Interrupt Register):

8951 có cấu trút 5 nguồn ngắt, 2 mức ưu tiên Các ngắt bị cấm sau khi bị reset

hệ thống và sẽ được cho phép bằng việc ghi thanh ghi cho phép ngắt (IE) 6 địa chỉ

A8H Cả hai được địa chỉ hóa từng bit

Thanh ghi điều khiển nguồn PCON (Power Control Register):

Thanh ghi PCON không có bít định vị Nó ở địa chỉ 87H chứa nhiều bit điều

khiển Thanh ghi PCON được tóm tắt như sau:

= Bit 7 (SMOD)] Bit cé tốc độ Baud ở mode 1, 2, 3 ở Port nối tiếp khi set

® Bit 6, 5, 4: Khong có địa chỉ

= Bit 3 (GF1) : Bit cd da nang 1

= Bit 2 (GFO) : Bit cd da nang 2

= Bit 1 * (PD) : Set để khởi động mode Power Down và thoát để reset

Các bit điều khiển Power Down và Idle có tác dụng chính trong tất cả các IC họ MSC-51 nhưng chỉ được thi hành trong sự biên dịch của CMOS

Bộ nhớ ngoai (External Memory):

§951 có khả năng mở rộng bộ nhớ lên đến 64K byte bộ nhớ chương trình và 64k

byte bộ nhớ dữ liệu ngoài Do đó có thể dùng thêm RAM và EPROM nếu cần

Khi dùng bộ nhớ ngoài, Port0 không còn chưc năng LO nữa Nó được kết hợp giữa bus địa chỉ (A0-Ẩ7) và bus dữ liệu (D0-D7) với tín hiệu ALE để chốt byte của bus địa chỉ chỉ khi bắt đầu mỗi chu kỳ bộ nhớ Port2 được cho là byte cao của bus địa chỉ

Truy xuất bộ nhớ mã ngoài (Accessing External Code Memory):

Trang 19

hiện hành là lệnh 1 by‡e thì CPU chỉ đọc Opcode, còn byte thứ hai bỏ đi

Sự kết nối phần

Accessing Externd

Truy xuất bộ nÏ

cứng của bộ nhớ EPROM như sau:

I Code Memory (Truy xuất bộ nhớ mã ngoài)

ớ dữ liệu ngoài (Accessing External Data Memory) :

MOVX được dùng để|truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài và dùng một bộ đệm dữ liệu 16

Các RAM có thể giao tiếp với 8951 tương tự cách thức như EPROM ngoại trừ chân RD của 8951 nổi với chân OE (Output Enable) của RAM và chân WR của 8951

Trang 21

Trang 20

Đề tài : Thiết Kế Hệ THống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

nối với chân WE của RAM Sự nối các bus địa chỉ và dữ liệu tương tự như cách nối

cia EPROM

Accessing Externgl Data Memory (Truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài)

Sự giải mã địa chỉ (Address Decoding):

Sự giải mã địa chỉ là một yêu câu tất yếu dé chon EPROM, RAM, 8279, Su

giải mã địa chỉ đối với 8951 để chọn các vùng nhớ ngoài Nếu các con EPROM hoặc RAM 8K được dùng thị các bus địa chỉ phải được giải mã để chọn các IC nhớ nằm

trong phạm vi giới hạn 8K: OOOOH - 1FFFH ; 2000H - 3FFFH,

nối với những ngõ vào khọn Chip CS (Chip Select) trên những IC nhớ EPROM, RAM,

Hình sau đây cho phép kết nối nhiều EPROM và RAÀM

===———————

Trang 22

Đề tài : Thiết Kế Hệ Thống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh Điện Giao Tiếp Với Máy Tính

Sự đè lên nhau của các vùng nhớ đữ liệu ngoài:

Vì bộ nhớ chươnÈ trình là EPROM, nên nảy sinh một vấn để bất tiện khi phát

triển phần mềm cho vi điểu khiển Một nhược điểm chung của 8951 là các vùng nhớ

và tín hiệu RD được dùng để đọc bộ nhớ dữ liệu, nên một bộ nhớ RAM có thể chứa

cả chương trình và dữ liệu bằng cách nối đường OE của RAM đến ngõ ra một cổng

AND có hai ngõ vào PSEN và RD Sơ đồ mạch như hình sau cho phép bộ nhớ RAM

có hai chức năng vừa là bộ nhớ chương trình vừa là bộ nhớ dữ liệu:

Overlapping the Extern

Vậy một chương

al code and data space trình có thể được load vào RAM bằng cách xem nó như bộ nhớ

dữ liệu và thi hành chương trình bằng cách xem nó như bộ nhớ chương trình

Trang 23

ống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

Tính

Manual Reset (Reset bang tay)

8951 có ngõ vào eset RST tác động ở mức cao trong khoảng thời gian 2 chu kỳ

xung máy, sau đó xuống mức thấp để 8951 bắt đầu làm việc RST có thể kích tay bằng một phím nhấn thường HỞ

Thanh ghi quan trọng nhất là thanh ghi bộ đếm chương trình PC được reset tại

địa chỉ 0000H Khi ngõ vào RST xuống mức thấp, chương trình luôn bắt đầu tại địa chỉ

động của ngõ vào resỆt

we

Trang 24

Dé tài : Thiết Kế Hệ THống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh Điện Giao Tiếp Với Máy Tính

II SƠ LƯỢC 33 IC TRUYEN DU LIEU 75176

SN75176 có thé fruyén nhan 2 chiéu, được thiết kế dùng cho những mạch cần phát cho nhiều điểm trêh đường truyền dài trên 1000 mét va trong 1 môi trường ổn ào

SN75176 có 3 trặng thái ngõ ra 2 chiểu, tức là khi nhận thì A, B là 2 ngõ vào

nhưng khi phát thì 2 ngộ A, B này đóng vai trò là 1 ngõ vào và l ngõ ra ở phía ngược

lại đường truyền

+ Chính ưu điển này mà SN75176 được sử dụng trong hệ thống em đang thực hiện, có chức năng truyỀn dữ liệu đi xa trong l môi trường nhiễu rất cao (do có nhiều

dây dẫn và giữ vai trò Hịnh hướng đi cho dữ liệu, dữ liệu đi theo chiều gửi hay nhận

tùy thuộc vào yêu cầu dủa hệ thống

> SN75176 có ‡ chân cho phép, 1 cho ngõ vào và 1 cho ngõ ra

»> SN75176 hoạt động trong phạm vi điện áp lớn lẫn 2 chiều vào và ra, nhưng dòng điện ở ngõ ra thed chiều phát chỉ khoảng 60mA, và IC này có thể tự tắt khi nhiệt

độ quá 70° C

> Nguồn của SN75176 là nguồn đơn 5V

Sơ đô chân:

Trang 25

Trang 26

Điện Giao Tiếp Với Má

IV SƠ LƯỢC Ÿ

1 Giao tiếp máy

liệu song song thường sử

ữ liệu theo 2 phương pháp: song song và nối tiếp Truyền đữ

dụng 8 hoặc nhiều đường dây dẫn để truyền đữ liệu đến thiết

bị ở cách xa một vài mất Ví dụ của truyền dữ liệu song song là máy in và ổ đĩa cứng Phương pháp này cho p

Khi bộ vi xử lý truyén tin với thế giới bên ngoài thì nó cấp đữ liệu dưới dạng

từng byte (8 bit) một 1 rong một số trường hợp, chẳng hạn như máy in, thì thông tin được lấy từ Bus dữ liệu 8 bit của máy tính và gửi tới Bus dữ liệu 8 bít của máy in

Phương pháp này chỉ thực hiện được khi đường cáp không quá dai vi nếu cáp dài quá

Để truyền tin nề

Máy thu

Lư

Máy thu

¡ tiếp, người ta sử dụng một đường dữ liệu thay cho Bus dữ liệu

8 bit của đường truyền | tin song song, nhờ vậy mà khong chỉ làm giá thành hạ hơn mà

với nhau qua đường eC thoai

Trang 27

Đề tài : Thiết Kế Hệ Thống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh Điện Giao Tiếp Với Máy Tính

Để tổ chức truyền tin nối tiếp, trước hết byte dữ liệu được chuyển thành các bit

nối tiếp nhờ các thanh ghi dịch vào — 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

vào — nối tiếp — ra — sảng 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 thoại thì cần được

chuyển đổi từ các số 0 và 1 sang âm thanh ở dạng sóng hinh sin

b Truyền dữ liệu|nối tiếp:

Có 2 phương pháp truyền dữ liệu nối tiếp: Bất đồng bộ và đồng bộ

9 /: Đồng bộ (syncÄronous) : mỗi lần truyền một khối dữ liệu (các ký tự) với tốc

đổ không đổi

- Bất đồng bộ (a‡ynchoronous) : mỗi lần truyền 1 byte

Ta có thể viết dhương trình để thực hiện truyền dữ liệu theo một trong hai

phương pháp trên, nhưng chương trình sẽ dài và tốn thêm thời gian Vì vậy, người ta đã

phát triển các phân cứng dành cho việc truyền dữ liệu nối tiếp, phần cứng đó được gọi

là UART hay USART.| Với UART (miversal asynchronous receiver transmitter = bộ

thu phát bất đồng bộ kạn năng) dùng cho truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ và

USART (universal synchronous — asynchronous receiver transmitter = b6 thu phat dong

bộ — bat déng b6 van nfing) ding cho truyén dif liệu nối tiếp đồng bộ — bất đồng bộ

Duplex (song céug) va simplex (don công)

- Duplex là truyện dữ liệu mà hai bên đều có thể phát / thu

- Simplex là truŸền dữ liệu mà chỉ có một bên phát và bên kia thu

Trong duplex lại được chia làm 2 loại:

- Full duplex (sdng công): dữ liệu được truyền đông thời theo hai chiều

- Half duplex (bin song công): dữ liệu được truyén mdi lan theo một chiều

pe

Trang 28

Đề tài : Thiết Kế Hệ Thng Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

Framing

Ký tự ASCH

STOP | p7 D6 DS D4 D3 D2 D1 DO | START

1 hay) 2 bit ‘1’ Chỉ một bit ‘0’

Di ralsau Di ra dau tién

Khubn mau bit dung dé giti dữ liệu bất đồng bộ

Khi không có dữ

Mark) Bắt đầu của mộ

này được gọi là bit bắt ‹

liệu gửi thì đường tín hiệu duy trì ở trạng thái cao (trạng thái

ký tự dữ liệu được chỉ bởi mức thấp trong thời gian 1 bịt Bit

Au (start bit) ROi sau dé các bit đữ liệu được gửi ra trên đường

tín hiệu lần lượt từng t một (bắt đầu với LSB) Từ dữ liệu có thể 5,6,7, hoặc 8 bit và

có thể theo sau là bit kiểm tra chấn lẻ P (parity bi0 Tiếp theo các bit dữ liệu và P (nếu

có sử dụng kiểm tra cHẩn lẻ), đường tín hiệu được trả về mức cao trong ít nhất thời

số hệ thống cũ có thể sử dụng 2 bit dừng

Thuật ngữ tốc độ baud dùng để chỉ tốc độ dữ liệu nối tiếp được truyền Tốc độ

baud được định nghĩa là 1/(thời gian giữa những chuyển tiếp tín hiệu) Ví dụ, nếu tín

hiệu thay đổi cứ sau 3.B3 ms thì tốc độ baud là 1/3,33ms = 300 bd (hay baud) Chú ý,

tốc độ này tổng quát thì khác với tốc độ định nghĩa theo bps (bits/giây) Các tốc độ

baud thông dụng là 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, và 19 200 baud (hiện nay các số

này còn cao hơn nữa, thường giới hạn với truyền bất đồng bộ là 100 000 baud)

Với hệ thống mỗi ký tự ASCII là 8 bit va truyền với 1 stop bit, còn các hệ thống

cũ ký tự ASCH 7 bit và truyền với 2 stop bit

Để giao tiếp máy vi tính, vi xử lý với các đường dữ liệu nối tiếp thì ta phải chuyển đổi dữ liệu từi dạng song song thành dạng nối tiếp và ngược lại Và sau đó

được gửi đi qua UART[phát và nhận vào từ UART thu

ce

Trang 29

điện để biểu diễn một tr

0 trong đường tín hiệu,

ong những đường tín hiệu và không có dòng điện để biểu diễn

phương pháp này được gọi là vòng dòng điện (current loop)

hêm vào các mạch lái đường dây ở các ngõ ra của UART để

tạo các tín hiệu dp thi¢h hợp Khoảng cách truyền được với các giải pháp này là khoảng vài trăm thước ( hú ý là khoảng cách và tốc độ truyền tỉ lệ nghịch với nhau)

Để gửi dữ liệu nối tiếp đến những nơi xa thì người ta thường sử dụng hệ thống điện thoại bởi vì kết nố

đó (vì nhiều nguyên nhí

¡ dây đã có sẵn (có băng thông khoảng 300 đến 3000Hz) Do

In) các tín hiệu số có dạng như ở hình trên không thể gửi trực

tiếp qua các đường dây điện thoại

Giải pháp cho va trong dải tần của đường

này và ngược lại thì đư

DTE = DATA TRRMINAL EQUIPMENT; DCE = DATA COMMUNICATION EQUIPMENT

Truyền dữ liệu nối tiếp dùng các modem

và đường dây điện thoại chuẩn

Modem hoặc thiết bị khác dùng để gửi dữ liệu nối tiếp đi xa, thì được gọi là

DCE (data communicat

va các máy tính gửi

equipment = thiét bi day

én equipment = thiét bi truyén dif liéu) Cac thiét bị đầu cuối

hay nhận dif liéu noi tiép dude goi 14 DTE (data terminal

/ cuối dữ liệu)

==—.ừ ———:

Trang 30

ở hình trên là một phân của chuẩn

ược gọi là RS — 232

2 Giao tiếp nối tiếp qua cổng COM - RS232:

Chuẩn giao tiếp

association = Hiép hdi

RS232 c6 stta di 1a F

1969) Hai chữ RS đầu d

RS232 được qui của nó không tương thíc

Đặc tính điện quị

nối tiếp RS232 dude qui dinh béi EIA (electronics industries công nghiệp điện tử) vào năm 1960 và các chuẩn nối tiếp

S232A (năm 1963), RS232B (năm 1965) và RS232C (năm

ó nghĩa là recommmended standard

lịnh trước khi xuất hiện họ logic TTL, do đó các mức điện ấp

h với TTL (ho TTL ra đời vào năm 1968)

định với chuẩn RS232 như sau:

ạch không được vượt quá 25V (so với đất)

ắn mạch không được vượt quá 500mA Mạch lái phải có khả

y mà không bị hư (ta phải chú ý đến vấn dé nay)

32 có cải tiến thêm vào năm 1987 (RS232D) và năm 1991

Trang 31

Đề tài : Thiết Kế Hệ Thng Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyén Thị Ngọc Anh

Điện Giao Tiếp Với Má) Tính

Vì RS232 không thương thích với TTL, nên để kết nối bất kỳ thiết bị có giao tiếp

RS232 với hệ vi xử lý /|wi điều khiển thì ta phải cần sử dụng các bộ chuyển đổi điện

áp (thí dụ như MAX234) để chuyển đổi các mức logic TTL thành các mức điện áp

Các đầu nối cổng| nối tiếp (DB - 25 va DB - 9)

Sơ Hồ chân các đầu nối DB - 25 và DB - 9

Ý nghĩa các chân trong bác đầu nối DB ~ 25 và DB ~ 9

Trang 32

Điện Giao Tiếp Với Máy Tinh

Với chức năng của các chân như sau:

CTS | ClearTo Send | Xóa để gửi

Đường này báo cho modem biết là sẵn sàng trao đổi

dữ liệu

DCD Data Carer | Phát hiện sóng mang đữ liệu

Detect Khi modem phát hiện “Carrier” (séng mang) tt

modem ở đâu kia của đường dây điện thoại, đường

này trở nên tích cực

DSR_ | Data Set Reùdy | Bộ dữ liệu sẵn sàng

Đường này báo cho UART biết modem sẵn sàng thiết

lập nối kết

DTR Data Ternlinal | Thiết bị đầu cuối dữ liệu sẵn sàng

Ready Đường này ngược lại với DSR, nó báo cho modem

biết UART sẵn sàng kết nối

RTS | Request TolSend | Yêu câu gửi

Đường này báo cho modem biết UART sẵn sàng trao đổi dữ liệu

Chuyển sang mức tích cực khi modem phát hiện có tín hiệu chuông từ mạng điện thoại

Trang 33

| Đê tài : Thiết Kế Hệ Thống Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

| Điện Giao Tiếp Với Má) Tính

Chương II : TÍNH|TOÁN VÀ THIẾT KẾ

I Sơ đê khối hệ thống:

Trang 34

2 Chức năng từng khối:

- Khối cảm biến hồng dgoại : nhận biết được có người hay không có người (nếu có người thì tia hồng ngoại|bên thu và bên phát bị che khuất, còn nếu không có người thì tia hông ngoại bên thu và bên phát được thông suốt)

- Khối xử lý cầm biến : nhận biết được người đi ra hay đi vào để đếm số người ra hoặc vào ,và điều khiển thiết bị, và truyén dữ liệu (số người có trong phòng và các trạng

thái thiết bị) lên trung tầm khi trung tâm yêu cầu

- Khối xử lý trung tâm :|nhận dữ liệu từ khối xử lý cảm biến Và khi máy tính yêu cầu thì khối xử lý trung tâmh truyén di liệu lên cho máy tính Trung tâm cho phép việc truyền nhận của Slave lũng như máy tính, tránh trường hợp xung đột dữ liệu

-Điều khiển thiết bị : ok số người trong phòng = 0 thi tất cả các thiết bị sẽ tự động tắt

(được điều khiển bới khối xử lý cảm biến)

được viết bằng ngôn ngữ VB6 Trên giao diện hiển thị số người có trong phòng và các trạng thái thiết bị

==— —_

Trang 35

Để có thể nhận biết được người đi ra hay vào phòng ta cần có hai bộ cảm biến

hồng ngoại, một bộ cảm biến vào và một bộ cảm biến ra Khi có người từ ngoài vào

thì cảm biến vào sẽ được tác động lên trước rồi mới tới cảm biến ra, ngược lại khi có

người từ trong đi ra thì bộ cảm biến ra tác động lên trước rồi mới tới cảm biến vào

Việc tác động lên các bộ cảm biến một cách tuần tự trước sau sẽ là cơ sở giúp cho

Slave nhận biết được người đi vào hay đi ra khỏi phòng Mỗi bộ cảm biến như vậy sẽ

bao gồm mãch phát và mạch thu, sau đây là sơ đồ và nguyên lý của một bộ cảm biến

Để tạo ra tần sốÌxung vuông 10Khz, ta điều khiển đóng mở transistor thông qua

các cổng logic số, theÒ sơ đồ trên tụ C1 và hai điện trở RI1,R2 như một khoá điều

khiển việc đóng mở cá‡ cổng logic

Giả sử lúc đầu dgõ vào cổng NAND thứ nhất ở mức thấp (chân 1,2) thì ngõ ra

chân số 3 sẽ là mức calb, ngõ ra này được đưa vào ngõ vào cổng NAND thứ hai (chân

số 5) kết hợp với ngõ vào thứ hai (chân số 4) được nối lên Vcc nên luôn ở mức cao, do

đó ngõ ra cổng NAND khứ hai sẽ ở mức thấp (chân số 6) Như vậy điện áp từ chân 3

=-ỲỶ-ann=

Trang 36

Đề tài : Thiết Kế Hệ T' ong Tiết Kiệm GVHD : Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh

hai (chân 6) ở mức cao,nên ngõ vào chân 5 sể ở mức thấp và ngô ra cổng NAND thư nhất (chân 3) cũng vậy làm ngõ vào cổng NAND thứ nhất (chân 1,2) ở mức cao Lúc

nạp xả theo hai chiều ngược nhau làm chân số 6 ngõ ra cổng NAND thứ hai luôn thay

đổi từ cao sang thấp và|ngựoc lại, do đó sẽ điều khiển cổng NAND thứ ba tạo ra xung

vuông tần số 10Khz đóhg mé transistor diéu khiển led phát phát ra ngoài

b Mạch thu :

áp đưa về cho Slave nhận biết

Khi không có tịa hồng ngoại từ mạch phát thì led thu không dẫn (do led thu

phân cực nghịch) nên rgõ ra OUT1 =0V Khi có tỉa hồng ngoại từ mạch phát chiếu vào

thi led thu dẫn và ngõ Ƒa out có điện áp Nhưng tín hiệu thu vào nhỏ nên phải đưa vào

mạch khuếch ghép liêh tầng dùng hai transistor nhằm khuếch đại tín hiệu thu được rõ

Trang 37

C1815

ếch dai transistor Q1 : Thong s6 C1815 : Pmax = 1W ; Ic max=1A; Ø =140

Trang 39

Trang 40

¡ điện áp toàn mach Av = Ay Av = 196 lan

ưa tiếp đến mạch đệm dùng IC, tại đây tín hiệu thu được sẽ niễu, đồng thời biên độ tín hiệu cũng được rõ ràng hơn Theo

êm được gắn 1 điện trở từ đầu vào đến đầu ra như hình dưới

ó giá trị như hình bên dưới

Sau khi tín hiệu

hiệu xoay chiều từ đầu

o ra điện áp 1 chiều, điện áp DC này phân cực làm Q3 dẫn ngõ

hưởng của độ nhạy tia hồng ngoại nên phân cực cho Q3 là điện

liều chỉnh cho phù hợp với độ nhạy tia hồng ngoại thu được Khi tia hồng n#oại thu về bị cắt thì không có điện áp DC phân cực làm Q3

ngưng dẫn do đó ngõ rh out sẽ ở mức cao Chính sự thay đổi điện áp này sẽ được Slave

(At89C2051) nhận biế và xử lý

pe

Tiêu đề	Thiết kế hệ thống tiết kiệm điện giao tiếp với máy tính
Tác giả	Võ Long
Người hướng dẫn	Th.S Nguyễn Thị Ngọc Anh
Trường học	Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.HCM
Chuyên ngành	Điện Tử Viễn Thông
Thể loại	Luận văn tốt nghiệp
Năm xuất bản	2007
Thành phố	TP Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	99
Dung lượng	2,73 MB