Các phương thức giao tiếp cao hơn được ứng dụng trong thực tế như : USB, RS232...

1.1 Máy tính và khối ghép nốiCấu trúc của một máy tính có thể được phân chia thành ba khối chính: Khối xử lý trung tâm (CPU): Làm nhiệm vụ thu thập và xử lý mọi dữ liệu.Khối nhớ (Memory): Lưu trữ các loại dữ liệu khác nhau đưa vào, lấy ra từ CPU.Khối phối hợp vào ra (IO): Làm nhiệm vụ tương thích giữa các thiết bị ngoài và đường dây (bus) trong của máy tính.Trong máy tính thường có một số thiết bị ngoài thông dụng như: Màn hình, bàn phím, chuột, máy in, loa, các ổ đĩa ngoài,...Với các thiết bị ngoài đó, máy tính đều có khối ghép nối tương ứng, ví dụ, khối ghép nối giữa màn hình và bus máy tính là card màn hình (VGA); khối ghép nối giữa loa và bus máy tính là card sound,... Thông thường, các máy tính thế hệ hiện nay thì các khối ghép nối cho các thiết bị ngoại vi thông dụng này được tích hợp cả trên một bảng mạch chính gọi là Main hay Main Board. Máy tính không phải là một hệ thống khép kín mà máy tính còn sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt, sử dụng máy tính trong đo lường và điều khiển cho ta tốc độ nhanh và kết quả rất chính xác. Mỗi một ứng dụng sẽ cần thiết kế một khối ghép nối khác nhau.Tất cả các khả năng đó đều được các nhà sản xuất máy tính lưu tâm tới và họ đã dự trữ rất nhiều các cổng và các khe cắm mở rộng để có thể ghép với bus của máy tính. Đây chính là con đường cho những ai muốn nghiên cứu mở rộng thêm phạm vi ứng dụng của máy tính.Nội dung môn học này đi vào nghiên cứu các cổng (cổng song song, cổng nối tiếp), các khe cắm mở rộng của máy tính để từ đó thiết kế các khối ghép nối phục vụ mục đích đo lường và điều khiển trong công nghiệp.

Trang 1

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên chúng em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy ,cô giáo Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội, cùng bộ môn Điện Tử Máy Tính đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quí giá trong suốt bốn năm chúng em học đại học

Em xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Văn Tùng, Ths Dương Thị Hằng,

đã tận tình hướng dẫn cung cấp tài liệu trong suốt quá trình thực hiện đề tài này.Xin gửi lời cảm ơn đến tập thể lớp Điện Tử 2-k7, những người đồng hành trong khóa học và có nhiều ý kiến đóng góp

Một lần nữa xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc!

Hà Nội, Ngày 06 tháng 01 năm 2016 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Ngọc Cương

Trang 3

MỞ ĐẦU

Có thể nói, máy tính được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh ,máy tính hiện nay đều có các thiết bị ngoài thông dụng như: màn hình, bàn phím ,chuột, máy in Tuy nhiên máy tính không chỉ dừng lại với thiết bị ngoại vi nói trên mà còn có những yêu cầu cao hơn như kết nối với các máy móc trong công nghiệp Chính vì vậy nhà sản xuất đã trang bị một số cách thức để có thể ghép nối với bus của máy tính như: USB, RS232, COM, BS2, ETHERNET, các khe PCI Việc nghiên cứu để mở rộng giao tiếp của máy tính với các thiết thị ngoại vi đã trở thành môn học chính thức của rất nhiều ngành học trên các giảng đường đại học

Sau một thời gian học tập và nghiên cứu môn học” Đo lường và điều khiển máy tính” dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Em đã thử nghiệm và hoàn thành đề tài của thầy giáo giao

Mục đích của đề tài hướng đến:

- Bước đầu làm quen và thử nghiệm các cách giao tiếp đơn giản giữa

máy tính và vi điều khiển thông qua cổng nối tiếp RS232

- Hướng đến các phương thức giao tiếp cao hơn được ứng dụng trong

thực tế như : USB, RS232

Tuy đã có nhiều cố gắng trong việc thực hiện đề tài tuy nhiên do kiến thức hiểu biết còn hạn hẹp nên khó tránh khỏi những sai sót Rất mong nhận được những nhận xét qúi báu từ thầy cô để em hoàn thiện đề tài một cách tốt nhất

Em xin chân thành cảm ơn!

Giáo viên hướng dẫn

Dương Thị Hằng

Trang 4

Danh mục thuật ngữ tiếng anh

ADC Bộ chuyển đổi tương tự-số (Analog Digital Converter)

ALE Tín hiệu cho phép chốt địa chỉ (Address Latch Enable)

ALU Khối tính toán số học và logic (Arithmetic Logic Unit)

AGP Giao diện đồ hoạ tăng tốc (Accelerated Graphics Port)

CU Khối điều khiển (Control Unit)

CPU Bộ xử lý trung tâm (Central Proccessing Unit)

CS Ký hiệu thanh ghi đoạn mã (Code Segment)

CLK Xung nhịp đồng hồ (Clock)

DAC Bộ chuyển đổi số-tương tự (Digital Analog Converter)

DACK Chấp nhận DMA (DMA Acknowledge)

DMA Truy nhập trực tiếp bộ nhớ (Direct Memory Access)

DMAC Bộ điều khiển DMA (DMA Controller)

DRQ Yêu cầu DMA (DMA Request)

DLL Thư viện liên kết động (Dynamic Link Library)

DS Ký hiệu thanh ghi đoạn dữ liệu

DVD Đĩa quang số (Digital Versatile Disk)

DVD-WR DVD đọc viết được (DVD Read Write)

EOC Tín hiệu kết thúc chuyển đổi (End of convert)

ES Ký hiệu thanh ghi đoạn mở rộng (Extend segment)

FDC Bộ điều khiển ổ đọc đĩa mềm (Floppy Disk Controller)

INTR Tín hiệu ngắt ngoài (Interrupt)

Trang 5

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

Trước tiên chúng em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy ,cô giáo Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội, cùng bộ môn Điện Tử Máy Tính đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quí giá trong suốt bốn năm chúng em học đại học 1

Em xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Văn Tùng, Ths Dương Thị Hằng, đã tận tình hướng dẫn cung cấp tài liệu trong suốt quá trình thực hiện đề tài này 1

Xin gửi lời cảm ơn đến tập thể lớp Điện Tử 2-k7, những người đồng hành trong khóa học và có nhiều ý kiến đóng góp 1

Một lần nữa xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc! 1

Hà Nội, Ngày 06 tháng 01 năm 2016 1

Sinh viên thực hiện 1

Nguyễn Ngọc Cương .1

MỞ ĐẦU 3

Có thể nói, máy tính được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh ,máy tính hiện nay đều có các thiết bị ngoài thông dụng như: màn hình, bàn phím ,chuột, máy in Tuy nhiên máy tính không chỉ dừng lại với thiết bị ngoại vi nói trên mà còn có những yêu cầu cao hơn như kết nối với các máy móc trong công nghiệp Chính vì vậy nhà sản xuất đã trang bị một số cách thức để có thể ghép nối với bus của máy tính như: USB, RS232, COM, BS2, ETHERNET, các khe PCI Việc nghiên cứu để mở rộng giao tiếp của máy tính với các thiết thị ngoại vi đã trở thành môn học chính thức của rất nhiều ngành học trên các giảng đường đại học 3

Sau một thời gian học tập và nghiên cứu môn học” Đo lường và điều khiển máy tính” dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Em đã thử nghiệm và hoàn thành đề tài của thầy giáo giao 3

Mục đích của đề tài hướng đến: 3

- Bước đầu làm quen và thử nghiệm các cách giao tiếp đơn giản giữa 3

máy tính và vi điều khiển thông qua cổng nối tiếp RS232 3

- Hướng đến các phương thức giao tiếp cao hơn được ứng dụng trong 3

thực tế như : USB, RS232 3

Tuy đã có nhiều cố gắng trong việc thực hiện đề tài tuy nhiên do kiến thức hiểu biết còn hạn hẹp nên khó tránh khỏi những sai sót Rất mong nhận được những nhận xét qúi báu từ thầy cô để em hoàn thiện đề tài một cách tốt nhất 3

Em xin chân thành cảm ơn! 3

Giáo viên hướng dẫn 3

Dương Thị Hằng 3

Trang 6

Danh mục thuật ngữ tiếng anh 4

MỤC LỤC 5

DANH MỤC BẢNG, HÌNH 10

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY TÍNH, THIẾT BỊ NGOÀI CỦA MÁY TÍNH, CÁC PHƯƠNG PHÁP TRAO ĐỔI, BIẾN ĐỔI DỮ LIỆU 15

1.1 Máy tính và khối ghép nối 15

1.1.1 Các dạng tin trao đổi của máy tính 16

1.1.2 Các loại thông tin trao đổi của máy tính 16

1.1.3 Các phương thức trao đổi tin của máy tính 17

Hình 1.1 Sơ đồ quá trình ngắt 18

Hình 1.2.Vào ra dùng DMA 19

1.2 Vai trò, nhiệm vụ và cấu trúc của khối ghép nối 20

1.2.1 Vai trò 20

1.2.2 Nhiệm vụ 20

1.3 Cấu trúc chung của khối ghép nối 22

1.3.1 Khối phối hợp đường dây 22

1.3.2 Khối giải mã địa chỉ - lệnh 22

► 28

Hình 1.3 Bộdải mã địa chỉ 28

1.3.3 Khối xử lý ngắt 28

Hình 1.4 cấu trúc chung của một khối ghép nối 29

CHƯƠNG 2.CƠ SỞ CỦA GHÉP NỐI MÁY TÍNH 30

2.1 Ghép nối máy tính qua các giao diện 30

2.1.1 Ghép nối qua cổng song song 30

Hình 2.1Giao diện cổng song song trên máy tính PC 31

Bảng 2.1 Sắp xếp các chân tín hiệu trên ổ cắm 31

Hình 2.2 Kết nối các chân trên cổng song song và thanh ghi trạng thái 32

Thanh ghi điều khiển (có địa chỉ có sở + 2) 33

Hình 2.4 Kết nối các chân trên cổng song song và thanh ghi điều khiển 33

Bảng 2.2 Các địa chỉ của cổng song song trên máy tính PC 34

2.1.2 Ghép nối qua cổng nối tiếp 34

Trang 7

Hình 2.5 Giao tiếp RS232 qua cổng USB to com kết nối với VĐK 34

Bảng 2.3 Chức năng các chân tín hiệu giao diện nối tiếp 35

Bảng 2.4 Các thanh ghi cổng truyền tin nối tiếp 36

Bảng 2.5 Các nguồn ngắt nối tiếp và giá trị các bit thanh ghi 40

2.1.3 Ghép nối qua cổng USB 41

Hình 2.7Kiến trúc HUB USB 43

Hình 2.8 Hai kiểu đầu nối USB chính 43

Hình 2.9 Đầu nối USB kiểu mini 43

Hình 2.10 Các kết nối điện của đầu ra host hoặc Hub 45

Hình 2.11 Sơ đồ mã hoá NRZI 45

Hình 2.12 PIC ghép với máy tính qua USB 46

3 GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHẦN TỬ TRONG MODULE GHÉP NỐI MÁY TÍNH 47

3.1 Cấu hình PIC 18F4550 47

Hình 3.1: Hình thực tế của PIC18F4550 47

Bảng 3.1 Đặc điểm PIC 18F4550 49

3.2.Sơ đồkhối bên trong PIC 18F4550 50

Hình 3.2 Sơ đồ khối PIC 18f4550 50

3.3.Sơ đồchân và chức năng các chân PIC18F4550 52

Hình 3.3 Sơ đồ chân PIC 18f4550 40 chân 52

Bảng 3 2: Bảng chức năng chân của PIC18F4550 52

Bảng 3 3: Bảng chức năng chân của PORTA 53

Bảng 3 4: Bảng chức năng chân của PORTB 54

Bảng 3 5: Bảng chức năng chân của PORTC 55

Bảng 3 6: Bảng chức năng chân của PORTD 55

Bảng 3 7: Bảng chức năng chân của PORTE 57

3.4 Text LCD 57

3.4.1 Cấu trúc Text LCD 57

Hình 3.4: Text LCD 16x2 58

3.4.2 Sơ đồ chân 59

Bảng 3.8: Chức năng chân của LCD 59

Hình 3.5: kết nối Text LCD với Vi điều khiển 60

3.5 Tụ điện 60

Trang 8

Hình 3.6 : Ký hiệu và hình dạng thực tế của tụ hóa 61

Hình 3.7 : Ký hiệu và hình dạng thực tế của tụ gốm 62

3.6 Cuộn cảm 62

Hình 3.8: Ký hiệu và hình ảnh thực tế cuộn dây 62

Hình 3.9: Ký hiệu và hình ảnh thực tế cuộn dây lõi sắt bụi 63

3.7 Điện trở 63

Hình 3.11: Các loại điện trở có giá trị cố định 64

3.8 Điot 64

Hình 3.11: Điot 64

4 THIẾT KẾ MODULE GHÉP NỐI MÁY TÍNH 64

Hình 4.1: Sơ đồ khối của module ghép nối máy tính 65

5 Thiết kế module ghép nối máy tính 66

5.1 Sơ đồ nguyên lý 66

5.2 Các khối trong mạch 68

5.2.1 Khối Nguồn (Power supply) 68

Hình 5.1 Khối nguồn 68

b Linh kiện và chức năng 68

5.2.1 Khối Quét LED 7 thanh và LED đơn 69

a Sơ đồ nguyên lý 69

Hình 5.2 Khối Quét LED 7 thanh 69

Hình 5.3 Khối LED Đơn 69

b Linh Kiện và chức năng 69

5.2.2 Khối LCD16x2 70

Hình 5.4Khối LCD16x2 70

b.Linh kiện và chức năng 70

5.2.3Khối ADC ( VR1,VR2, LM35) 71

Hình 5.5 Khối ADC ( VR1,VR2, LM35) 71

5.2.4 Khối nút bấm(KEY PAD) 72

Hình 5.6 Khối nút bấm(KEY PAD) 72

Trang 9

5.2.5 Khối giao tiếp cổng com (USB to COM) 73

Hình 5.7 Khối giao tiếp cổng com (USB to COM) 73

5.2.6 Khối cảm biến chữ U (IRSENSOR) 74

Hình 5.8 Khối cảm biến chữ U (IRSENSOR) 74

b Linh kiện và chức năng .74

5.2.7 Khối PWM (DC MOTOR) 74

a Sơ đồ nguyên Lý 74

Hình 5.9 Khối PWM (DC MOTOR) 74

5.2.8 Khối Ethernet 75

Hình 5.10 Khối ethernet 75

b Chức năng linh kiện 75

5.3 Mạch in thực tế sau khi thiết kế 75

Hình 5.12 Mạch in hiển thị dưới dạng 3D 76

5.4 Thiết kế phần mềm 76

Phần mềm biên soạn MPLAB IDE 77

Hình 5.13 : Giao diện phần mềm biên soạn MPLAB IDE 77

CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

A VĂN BẢN TIẾNG VIỆT 79

- Giáo trình Vi điều khiển PIC - Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội 79

B.WEBSITE 79

- codientu.org 79

- dientuvietnam.net 79

- http://www.freertos.org/ 79

- http://www.microchip.com/ 79

Phụ lục 80

Trang 10

DANH MỤC BẢNG, HÌNH

Em xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Văn Tùng, Ths Dương Thị Hằng, đã tận tình hướng dẫn cung cấp tài liệu trong suốt quá trình thực hiện đề tài này 1

Xin gửi lời cảm ơn đến tập thể lớp Điện Tử 2-k7, những người đồng hành trong khóa học và có nhiều ý kiến đóng góp 1

Một lần nữa xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc! 1

Hà Nội, Ngày 06 tháng 01 năm 2016 1

Sinh viên thực hiện 1

Nguyễn Ngọc Cương .1

MỞ ĐẦU 3

Có thể nói, máy tính được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh ,máy tính hiện nay đều có các thiết bị ngoài thông dụng như: màn hình, bàn phím ,chuột, máy in Tuy nhiên máy tính không chỉ dừng lại với thiết bị ngoại vi nói trên mà còn có những yêu cầu cao hơn như kết nối với các máy móc trong công nghiệp Chính vì vậy nhà sản xuất đã trang bị một số cách thức để có thể ghép nối với bus của máy tính như: USB, RS232, COM, BS2, ETHERNET, các khe PCI Việc nghiên cứu để mở rộng giao tiếp của máy tính với các thiết thị ngoại vi đã trở thành môn học chính thức của rất nhiều ngành học trên các giảng đường đại học 3

Sau một thời gian học tập và nghiên cứu môn học” Đo lường và điều khiển máy tính” dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Em đã thử nghiệm và hoàn thành đề tài của thầy giáo giao 3

Mục đích của đề tài hướng đến: 3

- Bước đầu làm quen và thử nghiệm các cách giao tiếp đơn giản giữa 3

máy tính và vi điều khiển thông qua cổng nối tiếp RS232 3

- Hướng đến các phương thức giao tiếp cao hơn được ứng dụng trong 3

thực tế như : USB, RS232 3

Tuy đã có nhiều cố gắng trong việc thực hiện đề tài tuy nhiên do kiến thức hiểu biết còn hạn hẹp nên khó tránh khỏi những sai sót Rất mong nhận được những nhận xét qúi báu từ thầy cô để em hoàn thiện đề tài một cách tốt nhất 3

Em xin chân thành cảm ơn! 3

Giáo viên hướng dẫn 3

Dương Thị Hằng 3

Trang 11

Danh mục thuật ngữ tiếng anh 4

MỤC LỤC 5

DANH MỤC BẢNG, HÌNH 10

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY TÍNH, THIẾT BỊ NGOÀI CỦA MÁY TÍNH, CÁC PHƯƠNG PHÁP TRAO ĐỔI, BIẾN ĐỔI DỮ LIỆU 15

1.1 Máy tính và khối ghép nối 15

1.1.1 Các dạng tin trao đổi của máy tính 16

1.1.2 Các loại thông tin trao đổi của máy tính 16

1.1.3 Các phương thức trao đổi tin của máy tính 17

Hình 1.1 Sơ đồ quá trình ngắt 18

Hình 1.2.Vào ra dùng DMA 19

1.2 Vai trò, nhiệm vụ và cấu trúc của khối ghép nối 20

1.2.1 Vai trò 20

1.2.2 Nhiệm vụ 20

1.3 Cấu trúc chung của khối ghép nối 22

1.3.1 Khối phối hợp đường dây 22

1.3.2 Khối giải mã địa chỉ - lệnh 22

► 28

Hình 1.3 Bộdải mã địa chỉ 28

1.3.3 Khối xử lý ngắt 28

Hình 1.4 cấu trúc chung của một khối ghép nối 29

2.1 Ghép nối máy tính qua các giao diện 30

2.1.1 Ghép nối qua cổng song song 30

Hình 2.1Giao diện cổng song song trên máy tính PC 31

Bảng 2.1 Sắp xếp các chân tín hiệu trên ổ cắm 31

Thanh ghi điều khiển (có địa chỉ có sở + 2) 33

Hình 2.4 Kết nối các chân trên cổng song song và thanh ghi điều khiển 33

Bảng 2.2 Các địa chỉ của cổng song song trên máy tính PC 34

2.1.2 Ghép nối qua cổng nối tiếp 34

Trang 12

Hình 2.5 Giao tiếp RS232 qua cổng USB to com kết nối với VĐK 34

Bảng 2.3 Chức năng các chân tín hiệu giao diện nối tiếp 35

Bảng 2.4 Các thanh ghi cổng truyền tin nối tiếp 36

Bảng 2.5 Các nguồn ngắt nối tiếp và giá trị các bit thanh ghi 40

2.1.3 Ghép nối qua cổng USB 41

Hình 2.7Kiến trúc HUB USB 43

Hình 2.8 Hai kiểu đầu nối USB chính 43

Hình 2.9 Đầu nối USB kiểu mini 43

Hình 2.10 Các kết nối điện của đầu ra host hoặc Hub 45

Hình 2.11 Sơ đồ mã hoá NRZI 45

Hình 2.12 PIC ghép với máy tính qua USB 46

3 GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHẦN TỬ TRONG MODULE GHÉP NỐI MÁY TÍNH 47

3.1 Cấu hình PIC 18F4550 47

Hình 3.1: Hình thực tế của PIC18F4550 47

Bảng 3.1 Đặc điểm PIC 18F4550 49

3.2.Sơ đồkhối bên trong PIC 18F4550 50

Hình 3.2 Sơ đồ khối PIC 18f4550 50

3.3.Sơ đồchân và chức năng các chân PIC18F4550 52

Hình 3.3 Sơ đồ chân PIC 18f4550 40 chân 52

Bảng 3 2: Bảng chức năng chân của PIC18F4550 52

Bảng 3 3: Bảng chức năng chân của PORTA 53

Bảng 3 4: Bảng chức năng chân của PORTB 54

Bảng 3 5: Bảng chức năng chân của PORTC 55

Bảng 3 6: Bảng chức năng chân của PORTD 55

Bảng 3 7: Bảng chức năng chân của PORTE 57

3.4 Text LCD 57

3.4.1 Cấu trúc Text LCD 57

Hình 3.4: Text LCD 16x2 58

3.4.2 Sơ đồ chân 59

Bảng 3.8: Chức năng chân của LCD 59

Hình 3.5: kết nối Text LCD với Vi điều khiển 60

3.5 Tụ điện 60

Trang 13

Hình 3.6 : Ký hiệu và hình dạng thực tế của tụ hóa 61

Hình 3.7 : Ký hiệu và hình dạng thực tế của tụ gốm 62

3.6 Cuộn cảm 62

Hình 3.8: Ký hiệu và hình ảnh thực tế cuộn dây 62

Hình 3.9: Ký hiệu và hình ảnh thực tế cuộn dây lõi sắt bụi 63

3.7 Điện trở 63

Hình 3.11: Các loại điện trở có giá trị cố định 64

3.8 Điot 64

Hình 3.11: Điot 64

4 THIẾT KẾ MODULE GHÉP NỐI MÁY TÍNH 64

Hình 4.1: Sơ đồ khối của module ghép nối máy tính 65

5 Thiết kế module ghép nối máy tính 66

5.1 Sơ đồ nguyên lý 66

5.2 Các khối trong mạch 68

5.2.1 Khối Nguồn (Power supply) 68

Hình 5.1 Khối nguồn 68

Hình 5.2 Khối Quét LED 7 thanh 69

Hình 5.3 Khối LED Đơn 69

b Linh Kiện và chức năng 69

5.2.2 Khối LCD16x2 70

Hình 5.4Khối LCD16x2 70

b.Linh kiện và chức năng 70

5.2.3Khối ADC ( VR1,VR2, LM35) 71

5.2.4 Khối nút bấm(KEY PAD) 72

Hình 5.6 Khối nút bấm(KEY PAD) 72

Trang 14

5.2.6 Khối cảm biến chữ U (IRSENSOR) 74

Hình 5.8 Khối cảm biến chữ U (IRSENSOR) 74

5.2.7 Khối PWM (DC MOTOR) 74

a Sơ đồ nguyên Lý 74

Hình 5.9 Khối PWM (DC MOTOR) 74

5.2.8 Khối Ethernet 75

Hình 5.10 Khối ethernet 75

5.3 Mạch in thực tế sau khi thiết kế 75

Hình 5.12 Mạch in hiển thị dưới dạng 3D 76

5.4 Thiết kế phần mềm 76

CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

- Giáo trình Vi điều khiển PIC - Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội 79

B.WEBSITE 79

- http://www.microchip.com/ 79

Phụ lục 80

Trang 15

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY TÍNH, THIẾT BỊ NGOÀI CỦA MÁY TÍNH, CÁC PHƯƠNG PHÁP TRAO

ĐỔI, BIẾN ĐỔI DỮ LIỆU 1.1 Máy tính và khối ghép nối

Cấu trúc của một máy tính có thể được phân chia thành ba khối chính:

- Khối xử lý trung tâm (CPU): Làm nhiệm vụ thu thập và xử lý mọi dữ liệu

- Khối nhớ (Memory): Lưu trữ các loại dữ liệu khác nhau đưa vào, lấy ra từ CPU

- Khối phối hợp vào ra (I/O): Làm nhiệm vụ tương thích giữa các thiết bị ngoài

và đường dây (bus) trong của máy tính

Trong máy tính thường có một số thiết bị ngoài thông dụng như: Màn hình, bàn phím, chuột, máy in, loa, các ổ đĩa ngoài, Với các thiết bị ngoài đó, máy tính đều có khối ghép nối tương ứng, ví dụ, khối ghép nối giữa màn hình và bus máy tính là card màn hình (VGA); khối ghép nối giữa loa và bus máy tính là card sound, Thông thường, các máy tính thế hệ hiện nay thì các khối ghép nối cho các thiết bị ngoại vi thông dụng này được tích hợp cả trên một bảng mạch chính gọi là Main hay Main Board

Máy tính không phải là một hệ thống khép kín mà máy tính còn sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt, sử dụng máy tính trong đo lường và điều khiển cho ta tốc độ nhanh và kết quả rất chính xác Mỗi một ứng dụng sẽ cần thiết kế một khối ghép nối khác nhau.Tất cả các khả năng đó đều được các nhà sản xuất máy tính lưu tâm tới và họ đã dự trữ rất nhiều các cổng và các khe cắm mở rộng để có thể ghép với bus của máy tính Đây chính là con đường cho những ai muốn nghiên cứu mở rộng thêm phạm vi ứng dụng của máy tính

Nội dung môn học này đi vào nghiên cứu các cổng (cổng song song, cổng nối tiếp), các khe cắm mở rộng của máy tính để từ đó thiết kế các khối ghép nối phục vụ mục đích đo lường và điều khiển trong công nghiệp

Trang 16

1.1.1 Các dạng tin trao đổi của máy tính

là 41h Dạng tín hiệu này cũng có thể coi là tín hiệu số

- Dạng tương tự (Analog)

Đây là các dòng điện hay điện áp biến đổi liên tục theo thời gian Điển hình

là đại lượng vật lý thu thập được từ các bộ cảm biến (sensor) Muốn xử lí được dạng tin này, máy tính (khối ghép nối) phải chuyển sang dạng số bằng các bộ ADC

- Dạng âm tần

Đây là dạng tổ hợp của nhiều tín hiệu tương tự với các tần số và biên độ khác nhau.Cũng có thể coi đây là một dạng của tín hiệu tương tự

1.1.2 Các loại thông tin trao đổi của máy tính

Trong quá trình gửi tin từ thiết bị ngoài vào máy tính có hai loại thông tin sau:

- Tin về trạng thái của thiết bị ngoài

- Tin mang dữ liệu cần trao đổi

Trong quá trình ngược lại:

- Tin về địa chỉ: Đây chính là địa chỉ của các thanh ghi đệm nằm trong khối

ghép nối, ví dụ: 3F8h là địa chỉ thanh ghi đệm đọc/viết ở cổng nối tiếp (RS232)

- Tin về dữ liệu trao đổi.

- Tin mang lệnh điều khiển.

Trang 17

1.1.3 Các phương thức trao đổi tin của máy tính

Máy tính có thể trao đổi với thiết bị ngoài theo hai phương thức:

- Trao đổi theo chương trình

- Trao đổi trực tiếp với khối nhớ (Direct Memory Access - DMA).

a Chế độ trao đổi tin theo chương trình

Đây là chế độ trao đổi tin trong đó máy tính trao đổi với thiết bị ngoài bằng các lệnh vào ra, các lệnh dịch chuyển dữ liệu giữa các thanh ghi, cụ thể như sau:

- Trong ngôn ngữ Assembly các lệnh sau được dành cho trao đổi: IN, OUT,

MOV

- Trong ngôn ngữ Pascal:

+ Đọc một byte dữ liệu: x: =port [địa chỉ];

+ Đưa ra 1 byte dữ liệu: port [địa chỉ] :=y;

(y là byte dữ liệu đưa ra, x chứa byte dữ liệu được đọc vào)

- Trong ngôn ngữ C:

+ Đọc 1 byte dữ liệu: x=inport[địa chỉ];

+ Đưa 1 byte dữ liệu: outport (địa chỉ, y);

(x là byte dữ liệu được đọc vào, y là byte dữ liệu xuất ra)

- Trong ngôn ngữ VB: Nếu sử dụng thư viện liên kết động Inpout32.dll

+ Đọc 1 byte dữ liệu : x=Inp(địa chỉ)

+ Đưa 1 byte dữ liệu: Out (địa chỉ) = y

(x là byte dữ liệu được đọc vào, y là byte dữ liệu xuất ra)

Trong chế độ trao đổi theo chương trình có 3 phương pháp:

- Phương pháp trao đổi đồng bộ

Ở phương pháp này, máy tính sẽ tiến hành trao đổi tin ngay với thiết bị ngoài khi khởi động xong mà không cần biết trạng thái của dường dây cũng như thiết bị ngoài

Để có thể thực hiện được phương pháp này thì yêu cầu:

+ Tốc độ trao đổi tin của thiết bị ngoài lớn hơn hoặc bằng tốc độ trao đổi tin của máy tính

+ Thiết bị ngoài phải ở trạng thái sẵn sàng ngay khi máy tính khởi động xong

Trang 18

+ Phương pháp này có ưu điểm là tốc độ trao đổi tin nhanh nhưng nhược điểm là dễ bị mất tin khi thiết bị ngoài chưa ở trạng thái sẵn sàng.

- Phương pháp không đồng bộ

Trong phương pháp này, trước khi trao đổi tin, máy tính tiến hành đọc, kiểm tra trạng thái của thiết bị ngoài, nếu thiết bị ngoài đã sẵn sàng thì sẽ tiến hành trao đổi tin còn ngược lại sẽ chờ

Ngoài ra trong quá trình trao đổi, nếu tin bị lỗi cũng yêu cầu phía phát phải truyền lại

Phương pháp này có độ tin cậy cao nhưng tốc độ chậm hơn phương pháp đồng bộ

- Phương pháp trao đổi theo ngắt chương trình

- Máy tính dừng chương trình đang phục vụ (nếu thiết bị ngoài đang yêu cầu có

mức ưu tiên cao hơn) và nhớ lại điểm dừng đồng thời gửi tín hiệu xác nhận, yêu cầu thiết bị ngoài trao đổi tin

Trang 19

- Máy tính và thiết bị ngoài trao đổi tin theo chương trình (gọi là chương trình

con phục vụ ngắt)

- Kết thúc trao đổi, máy tính trở lại chương trình chính từ điểm dừng.

Phương pháp trao đổi theo ngắt chương trình khắc phục được nhược điểm của hai phương pháp đồng bộ và không đồng bộ, nó cho phép tận dụng được tối đa thời gian làm việc của máy tính

b Trao đổi DMA.

Đây là phương thức trao đổi trực tiếp với khối nhớ của máy tính mà không thông qua CPU.Khi đó, CPU sẽ ở trạng thái treo, nhường quyền điều khiển BUS cho khối ghép nối.Thiết bị ngoài và khối nhớ của máy tính sẽ tiến hành trao đổi (đọc/ghi dữ liệu), sau khi qúa trình kết thúc sẽ nhường lại quyền điều khiển BUS cho CPU

Trong quá trình DMA việc chuyển dữ liệu không được điều khiển bởi CPU mà bởi một thiết bị phần cứng là bộ điều khiển DMAC (DMA Controller)

Sơ đồ của quá trình như sau:

Hình 1.2.Vào ra dùng DMA.

DMAC được xác lập chế độ làm việc, nhận thông tin về địa chỉ đầu khối nhớ chứa

dữ liệu và kích thước khối dữ liệu cần truyền CPU đang hoạt động bình thường nếu giữa thiết bị vào/ra và bộ nhớ có yêu cầu DMA thì:

+ Thiết bị vào/ra phát tín hiệu DRQ cho DMAC

+ DMAC phát tín hiệu HRQ =1 đến chân HOLD của CPU, yêu cầu CPU đi vào chế độ DMA (yêu cầu treo CPU)

+ CPU thực hiện nốt chu kỳ máy

+ CPU phát tín hiệu HLDA trả lời cho DMAC và tự tách ra khỏi hệ thống

Trang 20

bus Quyền điều khiển hệ thống bus thuộc về DMAC.

+ DMAC làm chủ bus hệ thống, tạo tín hiệu DACK trả lời thiết bị yêu cầu, phát địa chỉ ô nhớ lên bus địa chỉ, phát các tín hiệu điều khiển ghi/đọc thiết bị vào/ra và các tín hiệu điều khiển ghi/đọc bộ nhớ và thực hiện điều khiển toàn bộ quá trình chuyển dữ liệu giữa thiết bị vào/ra và bộ nhớ

+ Kết thúc quá trình DMA, DMAC gửi tín hiệu HRQ = 0 đến chân HOLD trả lại quyền điều khiển bus cho CPU

+ CPU tiếp tục trở lại kiểu hoạt động bìnhthường

1.2 Vai trò, nhiệm vụ và cấu trúc của khối ghép nối

1.2.1 Vai trò

Trong quá trình trao đổi giữa máy tính và thiết bị ngoài, khối ghép nối giữ vai trò trung chuyển tin Trung chuyển ở đây có nghĩa tích cực vì trong quá trình nhận tin từ thiết bị ngoài vào máy tính, khối ghép nối nhận tin từ thiết bị ngoài, xử lý và gửi cho máy tính theo khuôn dạng tin, tốc độ thích hợp thích hợp Ngược lại, trong quá trình gửi tin từ máy ra thiết bị ngoài, khối ghép nối nhận tin từ máy tính, xử lý

và giữ cho thiết bị ngoài theo dạng phù hợp với thiết bị ngoài tương ứng

1.2.2 Nhiệm vụ

Để đáp ứng được các vai trò trên, đòi hỏi khối ghép nối phải thực hiện các nhiêm vụ sau:

a Phối hợp về mức và công suất của tín hiệu

Mức tín hiệu của các đường dây máy tính là mức TTL (nằm trong khoảng 0V-5V), công suất thường rất nhỏ trong khi mức tín hiệu của thiết bị ngoài rất đa dạng và công suất thường lớn hơn do vậy yêu cần khối ghép nối phải có khả năng phối hợp mức và công suất của tín hiệu Để thực hiện chức năng này, khối ghép nối thường chứa các bộ chuyển đổi mức, các bộ khuếch đại, phối hợp công suất

b Phối hơp về dạng tin

Tín hiệu ở đường dây máy tính là tín hiệu số ở dạng song song trong khi tín hiệu của thiết bị ngoài có thể là tín hiệu số, tương tự có thể ở dạng nối tiếp, song song có thể ở dạng mã khác.Vì vậy, khối ghép nối phải có nhiệm vụ biến đổi

Trang 21

tương thích khuôn dạng tín hiệu giữa thiết bị ngoài và máy tính.Các bộ biến đổi số/tương tự, tương tự/số; các bộ chuyến đổi nối tiếp/song song song song/nối tiếp trong khối ghép nối sẽ thực hiện nhiệm vụ này.

Trang 22

c Phối hơp về tốc độ trao đổi tin

Tốc độ trao đổi tin của máy tính lớn hơn nhiều lần so với tốc độ trao đổi tin của thiết bị ngoài vì vậy khối ghép nối thường phải nhận tin theo xung nhịp thiết bị ngoài và phát tin theo xung nhịp của máy tính Để thực hiện được nhiệm vụ này, khối ghép nối thường có các bộ nhớ đệm

d Phối hợp về phương thức trao đổi tin

Một khối ghép nối đôi khi là cả một hệ thống nhỏ, ở đó cũng có cả phần mềm thậm chí cả hệ điều hành Một khối ghép nối như vậy đương nhiên có thể phối hợp với máy tính trong phương pháp trao đổi tin theo chương trình cũng như độc lập hoạt động trong phương pháp trao đổi DMA

Ngoài những nhiệm vụ trên, khối ghép nối còn có khả năng phối hợp về trở kháng, cảm kháng, dung kháng giữa các mạch điện tử của máy tính và thiết bị ngoài

1.3 Cấu trúc chung của khối ghép nối

Hình 1.1 mô tả cấu trúc chung của một khối ghép nối

1.3.1 Khối phối hợp đường dây

Khối này có nhiệm vụ:

− Phối hợp về mức, công suất, khuôn dạng tín hiệu của đường dây máy tính với đường dây thiết bị ngoài Khối này thường chứa các bộ chuyển mức, chuyển mạch, khuếch đại công suất, ADC, DAC

− Cô lập đường dây máy tính khi không có trao đổi tin (trạng thái điện trở cao)

− Điều khiển đưa tin ra, vào máy tính

1.3.2 Khối giải mã địa chỉ - lệnh

+ Mục đích của giải mã địa chỉ là để xác định được ô nhớ hay thiết bị ngoại vi

mà CPU cần làm việc

+ Khối giải mã địa chỉ có nhiều đầu vào chân địa chỉ có thể kết hợp một số tín hiệu điều khiển và có một hoặc nhiều đầu ra giải mã địa chỉ

Trang 23

(Các) tín hiệu ra của

bộ giải mã địa chỉ

+ Tín hiệu đầu ra của bộ giải mã địa chỉ có thể là mức thấp (LOW) hoặc mức cao (HIGH)

Em xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Văn Tùng, Ths Dương Thị Hằng, đã tận tình hướng dẫn cung cấp tài liệu trong suốt quá trình thực hiện đề tài này 1 Xin gửi lời cảm ơn đến tập thể lớp Điện Tử 2-k7, những người đồng hành trong khóa học và có nhiều ý kiến đóng góp 1 Một lần nữa xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc! 1

Hà Nội, Ngày 06 tháng 01 năm 2016 1 Sinh viên thực hiện 1 Nguyễn Ngọc Cương .1

MỞ ĐẦU 3

Có thể nói, máy tính được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh ,máy tính hiện nay đều có các thiết bị ngoài thông dụng như: màn hình, bàn phím ,chuột, máy in Tuy nhiên máy tính không chỉ dừng lại với thiết bị ngoại vi nói trên mà còn có những yêu cầu cao hơn như kết nối với các máy móc trong công nghiệp Chính vì vậy nhà sản xuất đã trang bị một số cách thức để có thể ghép nối với bus của máy tính như: USB, RS232, COM, BS2, ETHERNET, các khe PCI Việc nghiên cứu để mở rộng giao tiếp của máy tính với các thiết thị ngoại vi đã trở thành môn học chính thức của rất nhiều ngành học trên các giảng đường đại học 3 Sau một thời gian học tập và nghiên cứu môn học” Đo lường và điều khiển máy tính” dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Em đã thử nghiệm và hoàn thành đề tài của thầy giáo giao 3 Mục đích của đề tài hướng đến: 3

- Bước đầu làm quen và thử nghiệm các cách giao tiếp đơn giản giữa 3 máy tính và vi điều khiển thông qua cổng nối tiếp RS232 3

- Hướng đến các phương thức giao tiếp cao hơn được ứng dụng trong 3 thực tế như : USB, RS232 3

Giải mãđịa chỉ W

Trang 24

Tuy đã có nhiều cố gắng trong việc thực hiện đề tài tuy nhiên do kiến thức hiểu biết còn hạn hẹp nên khó tránh khỏi những sai sót Rất mong nhận được những nhận xét qúi báu từ thầy cô

để em hoàn thiện đề tài một cách tốt nhất 3

Em xin chân thành cảm ơn! 3 Giáo viên hướng dẫn 3 Dương Thị Hằng 3

Danh mục thuật ngữ tiếng anh 4 MỤC LỤC 5 DANH MỤC BẢNG, HÌNH 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY TÍNH, THIẾT BỊ NGOÀI CỦA MÁY TÍNH, CÁC PHƯƠNG PHÁP TRAO ĐỔI, BIẾN ĐỔI DỮ LIỆU 15

1.1 Máy tính và khối ghép nối 15 1.1.1 Các dạng tin trao đổi của máy tính 16 1.1.2 Các loại thông tin trao đổi của máy tính 16 1.1.3 Các phương thức trao đổi tin của máy tính 17 Hình 1.1 Sơ đồ quá trình ngắt 18 Hình 1.2.Vào ra dùng DMA 19 1.2 Vai trò, nhiệm vụ và cấu trúc của khối ghép nối 20 1.2.1 Vai trò 20 1.2.2 Nhiệm vụ 20 1.3 Cấu trúc chung của khối ghép nối 22 1.3.1 Khối phối hợp đường dây 22 1.3.2 Khối giải mã địa chỉ - lệnh 22

► 28

Hình 1.3 Bộdải mã địa chỉ 28 1.3.3 Khối xử lý ngắt 28 Hình 1.4 cấu trúc chung của một khối ghép nối 29

2.1 Ghép nối máy tính qua các giao diện 30 2.1.1 Ghép nối qua cổng song song 30 Hình 2.1Giao diện cổng song song trên máy tính PC 31 Bảng 2.1 Sắp xếp các chân tín hiệu trên ổ cắm 31 Hình 2.2 Kết nối các chân trên cổng song song và thanh ghi trạng thái 32

Trang 25

Hình 2.3 Kết nối các chân trên cổng song song và thanh ghi trạng thái 33 Thanh ghi điều khiển (có địa chỉ có sở + 2) 33 Hình 2.4 Kết nối các chân trên cổng song song và thanh ghi điều khiển 33 Bảng 2.2 Các địa chỉ của cổng song song trên máy tính PC 34 2.1.2 Ghép nối qua cổng nối tiếp 34 Hình 2.5 Giao tiếp RS232 qua cổng USB to com kết nối với VĐK 34 Bảng 2.3 Chức năng các chân tín hiệu giao diện nối tiếp 35 Bảng 2.4 Các thanh ghi cổng truyền tin nối tiếp 36 Bảng 2.5 Các nguồn ngắt nối tiếp và giá trị các bit thanh ghi 40 2.1.3 Ghép nối qua cổng USB 41 Hình 2.7Kiến trúc HUB USB 43 Hình 2.8 Hai kiểu đầu nối USB chính 43 Hình 2.9 Đầu nối USB kiểu mini 43 Hình 2.10 Các kết nối điện của đầu ra host hoặc Hub 45 Hình 2.11 Sơ đồ mã hoá NRZI 45 Hình 2.12 PIC ghép với máy tính qua USB 46

3 GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHẦN TỬ TRONG MODULE GHÉP NỐI MÁY TÍNH 47 3.1 Cấu hình PIC 18F4550 47 Hình 3.1: Hình thực tế của PIC18F4550 47 Bảng 3.1 Đặc điểm PIC 18F4550 49 3.2.Sơ đồkhối bên trong PIC 18F4550 50 Hình 3.2 Sơ đồ khối PIC 18f4550 50 3.3.Sơ đồchân và chức năng các chân PIC18F4550 52 Hình 3.3 Sơ đồ chân PIC 18f4550 40 chân 52 Bảng 3 2: Bảng chức năng chân của PIC18F4550 52 Bảng 3 3: Bảng chức năng chân của PORTA 53 Bảng 3 4: Bảng chức năng chân của PORTB 54 Bảng 3 5: Bảng chức năng chân của PORTC 55 Bảng 3 6: Bảng chức năng chân của PORTD 55 Bảng 3 7: Bảng chức năng chân của PORTE 57 3.4 Text LCD 57 3.4.1 Cấu trúc Text LCD 57

Trang 26

Hình 3.4: Text LCD 16x2 58 3.4.2 Sơ đồ chân 59 Bảng 3.8: Chức năng chân của LCD 59 Hình 3.5: kết nối Text LCD với Vi điều khiển 60 3.5 Tụ điện 60 Hình 3.6 : Ký hiệu và hình dạng thực tế của tụ hóa 61 Hình 3.7 : Ký hiệu và hình dạng thực tế của tụ gốm 62 3.6 Cuộn cảm 62 Hình 3.8: Ký hiệu và hình ảnh thực tế cuộn dây 62 Hình 3.9: Ký hiệu và hình ảnh thực tế cuộn dây lõi sắt bụi 63 3.7 Điện trở 63 Hình 3.11: Các loại điện trở có giá trị cố định 64 3.8 Điot 64 Hình 3.11: Điot 64

4 THIẾT KẾ MODULE GHÉP NỐI MÁY TÍNH 64 Hình 4.1: Sơ đồ khối của module ghép nối máy tính 65

5 Thiết kế module ghép nối máy tính 66 5.1 Sơ đồ nguyên lý 66 5.2 Các khối trong mạch 68 5.2.1 Khối Nguồn (Power supply) 68 Hình 5.1 Khối nguồn 68

Trang 27

5.2.4 Khối nút bấm(KEY PAD) 72 Hình 5.6 Khối nút bấm(KEY PAD) 72

5.2.6 Khối cảm biến chữ U (IRSENSOR) 74 Hình 5.8 Khối cảm biến chữ U (IRSENSOR) 74

5.3 Mạch in thực tế sau khi thiết kế 75 Hình 5.12 Mạch in hiển thị dưới dạng 3D 76 5.4 Thiết kế phần mềm 76

CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

- Giáo trình Vi điều khiển PIC - Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội 79 B.WEBSITE 79

Trang 28

- http://www.microchip.com/ 79 Phụ lục 80

-►

Tín hiệu IO/M AEN

Hình 1.3 Bộdải mã địa chỉ 1.3.3 Khối xử lý ngắt

Trong chế độ trao đổi tin theo ngắt chương trình, khối này giữ vai trò tiếp nhận các yêu cầu ngắt từ thiết bị ngoài, sắp xếp chúng theo thứ tự ưu tiên nhất định

và thông báo về CPU lần lượt từng yêu cầu ngắt được ưu tiên phục vụ Khi được CPU thông báo chấp nhận ngắt, khối này cũng nhận các thông báo đó, gửi ngược trở lại cho thiết bị ngoài

Ngoài các khối chính trên, mỗi khối ghép nối còn có khối điều khiển điều khiển toàn bộ hệ thống, khối phát xung nhịp đồng bộ hệ thống

Trang 29

Hình 1.4 cấu trúc chung của một khối ghép nối

Trang 30

CHƯƠNG 2.CƠ SỞ CỦA GHÉP NỐI MÁY TÍNH.

2.1 Ghép nối máy tính qua các giao diện

2.1.1 Ghép nối qua cổng song song.

và điều khiển tương đối đơn giản Nếu cần ghép nối ở khoảng cách xa hơn cần có các bộ đệm, các phương pháp làm giảm điện dung kí sinh, hiện tượng cảm ứng (chẳng hạn kẹp mass giữa các đường tín hiệu) Nếu muốn có khoảng cách xa hơn nữa, nên chọn giải pháp ghép nối trao đổi tin nối tiếp vì truyền dữ liệu qua cổng song song với khoảng cách xa sẽ tăng khả năng gây lỗi dữ liệu được truyền mà còn tăng chi phí Tốc độ truyền qua cổng song song có thể đạt đến giá trị 1 Mbit/s

Trong các máy tính thế hệ cũ, cổng song song có tới 36 chân nhưng ngày nay

để giảm chi phí, người ta đã chuẩn hoá thành 25 chân, trong số 25 chân này chỉ có

18 chân có ý nghĩa, các chân còn lại đều là các chân nối mass Dưới đây là sơ đồ giao diện cổng song song trên máy tính:

Trang 31

Hình 2.1Giao diện cổng song song trên máy tính PC

Ký hiệu và ý nghĩa của các chân cắm trên cổng song song khi kết nối với máy in như bảng 2.1:

Bảng 2.1 Sắp xếp các chân tín hiệu trên ổ cắm25

Chân

36

1 1 STROBE Ra Tín hiệu thông báo có 1byte

Ra Tín hiệu yêu cầu nạp một

dòng mới của máy tính đối với máy in

15 32 ERROR Vào Tín hiệu thông báo lỗi của

máy in đối với máy tính

16 31 INIT(RESET) Ra Tín hiệu khởi động lại của

máy tính đối với máy in

(Select Input)

Ra Tín hiệu lựa chọn máy in của

máy tính18-25 19-30,

33

Trang 32

Các đường dẫn tín hiệu trên cổng song song được chia thành 3 nhóm:

− Các đường dẫn tín hiệu xuất ra từ máy tính và điều khiển máy in được gọi là các

đường dẫn điều khiển.

− Các đường dẫn tín hiệu đưa các thông báo ngược lại từ máy in về máy tính được

gọi là các đường dẫn trạng thái.

− Các đường dẫn xuất ra từ máy tính để truyền các byte ký tự cần in là các đường dẫn dữ liệu.

− Thanh ghi dữ liệu (có địa chỉ cơ sở)

trạng thái (có địa chỉ

có sở + 1)

Hình 2.2 Kết nối các chân trên cổng song song và thanh ghi trạng thái

Trang 33

Hình 2.3 Kết nối các chân trên cổng song song và thanh ghi trạng thái

Thanh ghi điều khiển (có địa chỉ có sở + 2)

Hình 2.4 Kết nối các chân trên cổng song song và thanh ghi điều khiển

Qua cấu trúc các thanh ghi ta thấy có 8 đường dẫn dữ liệu dẫn tới 8 bit nhớ trên thanh ghi dữ liệu và 4 đường dẫn điều khiển Strobe, Auto Linefeed, Reset, Select Input dẫn tới bốn ô nhớ trên thanh ghi điều khiển, cuối cùng là 5 đường dẫn trạng thái Acknowledge, Busy, Paper Empty, Select, Error nối tới 5 ô nhớ trên thanh ghi trạng thái Riêng ở thanh ghi điều khiển cần chú ý tới bit IRQ-Enable được sử dụng cho mục đích ghép nối nhưng lại không được nối với ổ cắm 25 chân, bit này có thể được sử dụng để xoá một ngắt có liên quan với đường dẫn Acknowledge

Hệ điều hành DOS dự tính đến bốn cổng song song đặt tên là: LPT1, LPT2, LPT3 và LPT4 Tuy nhiên, hầu hết các máy vi tính chỉ có một cổng song song thậm chí không có cổng song song vì lý do kinh tế Khi bật máy, BIOS sẽ kiểm tra xem

S7 S6 S5 S4 S3 0 0 0

ERROR(chân15)SLCT(chân13)PE(chân12)ACK(chân10)BUSY(chân11)

C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 C0

STROBE(chân 1) AF(chân 14) INIT(chân 16) SLCIN(chân 17)IRQ-Enable

Trang 34

trên máy tính có trang bị mấy cổng song song Các sổng song song được BIOS tìm thấy sẽ được sắp theo các tên lần lượt là LPT1, LPT2 Phần lớn các phiên bản của BIOS chạy trong giai đọan khởi động (Boot phase) của máy tính, khi đó, các thông

số về phần cứng cũng như các cổng song song tìm thấy sẽ hiển thị trong một khung hình chữ nhật Ta có thể dừng lại quá trình khởi động của máy tính bằng phím

<Pause> để quan sát kỹ các thông số được liệt kê trong bảng 2.2

Bảng 2.2 Các địa chỉ của cổng song song trên máy tính PC

3BDh379h279h2BDH

3BEh37Ah27Ah2BEhThông qua địa chỉ, ta có thể trao đổi bằng phần mềm với các thanh ghi của cổng song song bằng cách thiết lập cho các chân của cổng lên mức cao (High) hoặc xuống mức thấp (Low)

Đối với cổng song song, chiều của các thanh ghi chỉ là một hướng.Thanh ghi điều khiển có chiều ra, thanh ghi trạng thái có chiều vào, riêng thanh ghi dữ liệu với một số máy có thể có hai hướng nhưng tính hai hướng bị hạn chế

2.1.2 Ghép nối qua cổng nối tiếp

a) Giao diện RS232

Hình 2.5 Giao tiếp RS232 qua cổng USB to com kết nối với VĐK

Giao diện RS-232: Chuẩn RS 232 là giao diện phổ biến do EIA (Electro Industrie Amercan) đưa ra từ năm 1969 Do tính thuận lợi của nó nên hầu hết các thiết bị khi cần 1 giao diện ghép nối máy tính người ta hay sử dụng RS232

Trang 35

Truyền tin nối tiếp: Dữ liệu vào/ra máy tính theo từng bit, dãy tín hiệu truyền được biến đổi thành tín hiệu điện tương ứng, bản chất của việc truyền tín hiệu là nâng hạ điện áp trên đường dây dẫn tín hiệu.

Truyền tin nối tiếp có 2 kiểu đồng bộ và không đồng bộ

Bảng 2.3 Chức năng các chân tín hiệu giao diện nối tiếp

1 8 DCD- Data Carrier Detect Lối vào

2 3 RxD – Receive Data Lối vào

3 2 TxD – Transmit Data Lối ra

4 20 DTR – Data Terminal Ready Lối ra

6 6 DSR - Data Set Ready Lối vào

7 4 RTS – Request to Send Lối ra

8 5 CTS – Clear to Send Lối vào

9 22 RI – Ring Indicator Lối vào

+ Mức tín hiệu logic từ: -12V đến +12VMức 1 từ: -3V đến -12V

Mức 0 từ: +3V đến +12V Tốc độ truyền: 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19.200 Thường dùng nhất : 4800, 9600 baud tín hiệu ở 2 mức 0 và 1 (1 baud=1bit/s)

b) Vào ra giữ liệu bằng bolling- Truyền tin qua cổng nối tiếp

• Các thanh ghi UART8250

Tốc độ truyền tin qua cổng truyền tin nối tiếp điều khiển được nhờ vào việc chọn xung đồng bộ vào X tall và việc chọn số chia của tần số này.Ví dụ nếu dùng tần số đồng hồ 1.8432 MHz tại X tal1 ta muốn tốc độ phát là 9600 baud

ta sẽ tìm số chia để ghi vào LSB và MSB như sau:

Số chia = Tần số vào/( Tốc độ phát x 16) = 1.8432.106/(9600*16) = 12

Vi mạch có 8 thanh ghi, thanh ghi số chia phần thấp như trong bảng sau

Trang 36

Bảng 2.4 Các thanh ghi cổng truyền tin nối tiếp

Trong các ứng dụng thu phát thông thường, sử dụng Topology Point – To – Point None Modem sử dụng 3 dây các thanh ghi được sử dụng là:

- Thanh ghi địa chỉ cơ sở XF8

- Thanh ghi LSR địa chỉ XFD

Cấu tạo hai thanh ghi này:

• Thanh ghi địa chỉ cơ sở địa chỉ cơ sở là thanh ghi tại đây chúng ta có thể nhận 1 dữ liệu đến từ 1 hệ vi xử lý (hoặc máy tính) khác hoặc phát đi 1 dữ liệu Vùng đệm có độ lớn 1 byte Đây là vùng đệm kép, bao gồm đệm giữ và đệm phát

Trong máy tính PC có 4 cổng truyền tin nối tiếp Địa chỉ cơ sở của các cổng như sau:

- COM1: 3F8-3FFh dùng IRQ4

- COM2: 2F8-2FFh dùng IRQ3

- COM3: 3E8-3EFh dùng IRQ4

- COM4: 2E8-2EFh dùng IRQ3

• Thanh ghi trạng thái đường truyền LSR (Line Status Register):

Trang 37

có địa chỉ = Địa chỉ cơ sở +5

Dạng thức của thanh ghi

D0: RxDR: Receiver data ready:=1 đã nhận được1 dữ liệu và để nó trong thanh ghi đệm thu RBR bit này bị xoá

khi CPU đọc dữ liệu ở RBR

D1: OR - Lỗi do thu đè

D2: PE - Lỗi Parity

D3: FE - Lỗi khung

D4: BI – Có sự gián đoạn trong khi truyền

D5: THRE: Transmitter holding register empty( Thanh ghi phát rỗng)

D6: TSRE – Thanh ghi dịch phát rỗng

D7 luôn bằng 0

Việc truyền tin qua các cổng nối tiếp của máy tính PC được tiến hành theo các bước sau:

Trang 38

- Tính số chia để quyết định tốc độ truyền.

- Xác định khuôn dạng frame tin (xác định từ điều khiển)

- Khởi tạo:

+ set bit 7 của thanh ghi địa chỉ cơ sở

+3 (ĐCCS) lên 1

+ đưa số chia phần thấp vào ĐCCS

+ đưa số chia phần cao vào ĐCCS+1

+ đưa từ điều khiển vào ĐCCS+3

• Thu dữ liệu qua cổng nối tiếp

Có thể sử dụng cổng nối tiếp để thu dữ liệu Một trong những trường hợp dễ thấy là sử dụng modem để truyền nhận tin qua cổng nối tiếp Khi đó phải lập trình cho modem với các hệ lệnh riêng

+ Ghép nối ADC ICL7109 với cổng truyền tin nối tiếp

+ Ghép nối ADC MAX 186 với cổng truyền tin nối tiếp

c ) Vào ra dữ liệu dùng ngắt

So sánh sử dụng polling và ngắt

+ Polling chiếm thời gian CPU, chậm

+ Dùng ngắt đáp ứng kịp thời nhu cầu truyền tin có dung lượng lớn

+ Viết chương trình ngắt phức tạp bởi liên quan đến các vấn đề: cấm ngắt, cho ngắt, nhận dạng nguồn ngắt, thay vectơ ngắt

• Các nguồn gây ngắt trong 8250A và mức ưu tiên:

Khuôn dạng thanh ghi cho phép ngắt (IER Interrupt enable register)

Trang 39

MODEM = 1 Cho phép các thay đổi trạng thái của modem gây ngắt

RLINE = 1 Cho phép các tín hiệu trạng thái báo đường dây thu gây ngắt

TxEMPTY = 1 Cho phép gây ngắt khi đệm giữ phát rỗng

RxRDY = Cho phép gây ngắt khi đệm thu đầy

8250A chỉ có 1 đầu tác động ngắt đến CPU trong khi đó nó 4 nguồn gây ra ngắt vì vậy cần sử dụng thanh ghi nhận dạng nguồn ngắt IIR - Interrupt Indentification Register ID0 = 0 Có yêu cầu ngắt = 1 Không có

Tổ hợp ID1 và ID2 mã hoá yêu cầu ngắt có mức ưu tiên cao nhất đang chờ được phục vụ

Trang 40

Bảng 2.5 Các nguồn ngắt nối tiếp và giá trị các bit thanh ghi

Trình tự của một chương trình thu/ phát dùng ngắt:

Định dạng
Số trang	87
Dung lượng	3,19 MB