Thiết kế bộ đo tấn số xung vuông sử dụng cổng song song (xung cần đo có tấn số <=10Khz)

Với một chiếc máy tính và một số thao tác chúng ta có thể điều khiển được cả một dây truyền sản xuất tự động, các hệ thống đèn điện… Máy tính có thể giao tiếp với các thiết bị ngoài thô

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, khi công nghiệp tự động hóa càng ngày càng phát triển thì việc

sử dụng máy tính để điều khiển các hệ thống tự động đã trở nên rất phổ biến Với một chiếc máy tính và một số thao tác chúng ta có thể điều khiển được cả một dây truyền sản xuất tự động, các hệ thống đèn điện…

Máy tính có thể giao tiếp với các thiết bị ngoài thông qua cổng RS232 ( cổng nối tiếp), cổng LPT ( cổng song song), qua các khe cắm mở rộng…Trong công nghiệp thông dụng nhất là sử dụng RS232 và LPT để máy tính giao tiếp với mạch ngoài Ngôn ngữ lầp trình được sử dụng có thể là Visual Basic, Turbo Pascan, hay ngôn ngữ lập trình C…

Trong kỳ học vừa rồi, chúng em đã được tiếp xúc với môn Đo lường và điều khiển bằng máy tính, qua những kiến thức được học, dưới đây chúng em xin

trình bày đề tài “ Thiết kế bộ đo tấn số xung vuông sử dụng cổng song song (xung cần đo có tấn số <=10Khz) ”

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị nhung

Nguyễn Đức Ninh

Nguyễn Đức Huy

Lớp: LT CĐ-ĐH Điện tử 1- K3

MỤC LỤC

Lời mở đầu………1

Phần I_ Cơ sở lý thuyết I_ Giới thiệu về cổng song song………3

1.1_ Mức điện áp cổng……… 3

1.2_ Khoảng cách ghép nối……… 3

1.3_ Tốc độ truyền dữ liệu………3

1.4_ Cấu trúc cổng song song……… 4

1.5_ Các thanh ghi ở cổng song song………6

II_ Giới thiệu về chip AT89S52 1_Chức năng các chân của AT89S52………9

2_ Bộ đếm / bộ định thời của AT89S52………12

2.1_ Các thanh ghi cơ sở của bộ định thời Timer 0 và Timer 1………12

2.2_ Thanh ghi TMOD ( chế độ của bộ định thời) ……… 13

3_ Tổ chức ngắt của AT89S52……… 14

III_ Vi mạch 74ls257……… 15

IV_ Bộ định thời LM555……… 16

Phần II_ Nội dung đề tài 1_ Mạch nguyên lý 1.1_ Mạch phát xung vuông ……… 17

1.2_ Mạch đo tần số và xuất dữ liệu ra cổng song song……… 18

2_ Mach in 2.1_ Mạch phát xung……… 19

2.2_ Mạch đo tần ………20

3_ Lập trình 3.1_ Lập trình cho vi điều khiển……… 21

3.2_ Tạo dao diện và lập trình bằng VB……… 23

PHẦN I

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

I_ GIỚI THIỆU VỀ CỔNG SONG SONG

Dữ liệu được truyền qua cổng này theo cách song song, cụ thể dữ liệu được truyền 8 bit đồng thời hay còn gọi byte nối tiếp bit song song

1.2_ KHOẢNG CÁCH GHÉP NỐI

Khoảng cách cực đại giữa thiết bị ngoại vi và máy tính ghép qua cổng song song thường bị hạn chế Lý do là hiện tượng cảm ứng giữa các đường dẫn và điện dung kí sinh hình thành giữa các đường dẫn có thể làm biến dạng tín hiệu Khoảng cách giới hạn cực đại là 8m Thông thường chỉ 1,5 đến 2m vì lí

do an toàn dữ liệu Nếu sử dụng khoảng cách ghép nối trên 3m thì các đườngdây tín hiệu và đường dây nối đất phải được soắn với nhau thành từng cặp để giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu Biện pháp khác sử dụng cáp dẹt, trên đó mỗi đường dữ liệu được đặt giữa hai đường dây nối đất

1.3_ TỐC ĐỘ TRUYỀN DỮ LIỆU

truyền hạn chế trong phạm vi 1m Với nhiều mục đích sử dụng thì khoảng cách này hoàn toàn thỏa đáng, tuy vậy cũng có những ứng dụng đòi hỏi phải truyền trên khoảng cách xa hơn Trong trường hợp đó ta nên sử dụng kỹ thuật ghép nối khác như ghép nối qua cổng RS232.

1.4_ CẤU TRÚC CỔNG SONG SONG

Cổng song song có hai loại: ổ cắm 36 chân và ổ cắm 25 chân Ngày nay, loại ổcắm 36 chân không còn được sử dụng, hầu hết các máy tính PC đều trang bị ổ cắm 25 chân

Giao diện cổng song song như sau:

CHỨC NĂNG CÁC CHÂN

Strobe (chân 1_out): Với một mức logic thấp ở chân này, máy tính thông báo

cho máy in biết có một byte đang sẵn sàng trên các đường dẫn tín hiệu để được truyền

D0 đến D7(chân 2 ÷ chân 9)_out: Các đường dẫn dữ liệu

Acknowledge(chân 10_in): với một mức logic thấp ở chân này, máy in thông

báo cho máy tính biết là đã nhận được kí tự vừa gửi và có thể tiếp tục nhận

Busy (bận – chân 11_in): máy in gửi đến chân này mức logic cao trong khi

đang đón nhận hoặc in ra dữ liệu để thông báo cho máy tính biết là các bộ đệmtrong máy tính biết là các bộ đệm trong máy tính đã bị đầy hoặc máy in trong trạn thái Off-line

Paper empty (hết giấy – chân 12_in): Mức cao ở chân này có nghĩa là giấy đã

dùng hết

Select (chân 13_in): Một mức cao ở chân này, có nghĩa là máy in đang trong

trạng thái kích hoạt (On-line)

Auto Linefeed (tự nạp dòng- chân 14_out): Có khi còn gọi là Auto Feed

Bằng một mức thấp ở chân này máy tính PC nhắc máy in tự động nạp một dòng mới mỗi khi kết thúc một dòng

Error (có lỗi- chân 15_in): Bằng một mức thấp ở chân này, máy in thông báo

cho máy tính là đã xuất hiện một lỗi, chẳng hạn kẹt giấy hoặc máy in đang trong trạng thái Off-Line

Reset (đặt lại – chân 16_out): Bằng một mức thấp ở chân này, máy in được

đặt lại trạng thái được xác định lúc ban đầu

Select Input (chân 17_out): bằng một mức thấp ở chân này, máy in được lựa

chọn bởi máy tính

Các chân từ 18 đến 25 nối mass

Như vậy trong 25 chân của cổng LPT chỉ có 18 chân có ý nghĩa và được sử dụng, số còn lại đều là các chân nối mass

• Các đường dẫn tín hiệu xuất ra từ máy tính PC 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

• Đường dẫn dữ liệu, truyền các bit riêng lẻ của các ký tự cần in

Chú ý là 8 đường dẫn song song( D0 ÷D7) đều được dùng để chuyển dữ liệu từ máy tính sang máy in Trong những trường hợp này, khi chuyển sang ứng dụng đo lường và điều khiển ta phải chuyển dữ liệu từ mạch ngoại vi vào máy tính để thu thập và xử lý Vì vậy ta phải tận dụng mộttrong năm đường dẫn theo hướng ngược lại, nghĩa là từ bên ngoài vào máy tính để truyền số liệu

đo lường

1.5_ CÁC THANH GHI Ở CỔNG SONG SONG.

Để có thể ghép nối các thiết bị ngoại vi, các mạch điện ứng dụng trong đo lường và điều khiển với cổng song song ta phải tìm hiểu cách trao đỏi với các thanh ghi thông qua cách sắp xếp và địa chỉ các thanh ghi Các đường dẫn của cổng song song được nối với ba thanh ghi 8 bit khác nhau:

*Thanh ghi dữ liệu

Các địa chỉ của các cổng song song trên máy tính:

II_ Vi điều khiển AT89s52

Sơ đồ chân vi điều khiển AT89S52:

1_ Chức năng các chân:

1.1_Port 0(P0.0-P0.7 hay từ chân 32 đến chân 39): Gồm 8 chân, ngoài chức

năng xuất nhập Port 0 còn là Bus đa hợp dữ liệu và địa chỉ (AD0-AD7) Chứcnăng này sẽ được sử dụng khi AT89s52 giao tiếp với thiết bị ngoài có cấu trúcBus

P1.0 P1.1 P1.2

P1

3P1.4P1.5

P1.6 P1.7 RST

P0.0 (AD0)Vcc

1 2 3 5 6 4

7 8 9

11 12 10

13 14 15

17 18 16

19 20

40 39 38 36 35 37

34 33 32

30 29 31

28 27 26

24 23 25

22 21

89s52

P0.1 (AD1) P0.2 (AD2) P0.4 (AD4) P0.5 (AD5) P0.3 (AD3)

PSEN P0.6 (AD6)

P2.5 (A13) P2.3 (A11) P2.1 (A9)

P2.7 (A15) P2.4(A12) P2.6 (A14)

P2.0 (AB) P2.2 (A10)

(RXD) P3.0 (TXD) P3.1 (NT0) P3.2 (NT1) P3.3 (T0) P3.4 (T1) P3.5 (WR) P3.6 (RD) P3.7 XTAL2 XTAL1 GND

P0.6 (AD6) EA/CP P ALE/PRO G

1.2_Port 1( P1.0-P1,7 hay từ chân 1 đến chân 8) : Có chức năng xuất nhập

theo bit và bye Ngoài ra 3 chân P1.5, P1.6, P1.7 được dùng để nạp Rom theochuẩn ISP, 2 chân P1.0 và P1.1 được dùng cho bộ Timer 2

1.3_Port 2( P2.0- P2.7 hay từ chân 21 tới chân 28): Là một port có công dụng

kép: là đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết kếdùng bộ nhớ mở rộng

1.4_Port 3( P3.0- P3.7 hay từ chân 10 tới chân 17): Mọi chân trên port 3

ngoài chức năng xuất nhập, mỗi chân còn có một chức năng riêng:

Bit Tên Chức năng

P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho port nối tiếp

P3.1 TXD Dữ liệu phát cho port nối tiếp

P3.2 INT0 Ngắt 0 bên ngoài

P3.3 INT1 Ngắt 1 bên ngoài

P3.4 T 0 Ngõ vào của Timer/Counter 0

P3.5 T 1 Ngõ vào của Timer/Counter 1

P3.6 WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu bên ngoài

P3.7 RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu bên ngoài

1.5_ RST( Reset- chân 9):

Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ Reset của 89s52 Khi tín hiệu này được đưalên mức cao trong ít nhất 2 chu kỳ máy, các thanh ghi trong bộ vi điều khiểnđược tải những giá trị thích hợ để khởi động lại hệ thống

1.6_XTAL1, XTAL2:

At89s52 có một bộ dao động trên chip, nó thường nối với bộ dao động thạchanh có tần số lớn nhất là 33Mhz, thông thường là 12Mhz

EA thường mắc lên mức cao(+5V) hoặc mức thấp GND Nếu ở mức cao bộ viđiều khiển thi hành chương trình từ Rom nội, nếu ở mưc thấp chương tình chỉđược thi hành từ bộ nhớ mở rộng

1.8_ALE( Address Latch Enable):

ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một thanh ghi bên ngoài trong nửa đầu củachu kỳ bộ nhớ Sau đó các đường port 0 dùng để xuất hoặc nhập dữ liệu trongnửa sau của chu kỳ bộ nhớ

Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và cóthể được dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống Neúe xung thạch anhdùng cho chip là 12Mhz thì ALE có tần số 2Mhz

1.9_PSEN( Program Store Enable):

PSEN là điều khiển để cho phép bộ nhớ chương trình mở rộng và thường đượcnối đến chân /OE (output enable) của một EPROM để cho phép đọc các bytes

mã lệnh

PSEN sẽ ở mức thấp trong một thời gian đọc lệnh, Các mã nhị phân củachương tình được đọc từ EPROM qua bus và được chốt vào thanh ghi lệnhcủa bộ vi điều khiển để giải mã lệnh Khi thi hành chương tình trong ROM nộiPSEN sẽ ở mức thụ động (mức cao)

1.10_Vcc, GND:

AT89s52 dùng nguồn một chiều có dải điện áp từ 4v đến 5vđược cấp qua chân

40 và 20

2_ BỘ ĐẾM / BỘ ĐỊNH THỜI CỦA AT89S52

2.1_ Các thanh ghi cơ sở của bộ định thời Timer 0 và Timer 1

Cả hai bộ định thời Timer 0 và Timer 1 đều có độ daid 16 bit được truy cậpnhư hai thanh ghi tách biệt byte cao và byte thấp

2.1.1_ Thanh ghi của bộ Timer 0

Thanh ghi 16bit của bộ Timer 0 được truy cập như byte thấp và byte caoThanh ghi byte thấp được gọi là TL0 và thanh ghi byte cao là TH0 Các thanhghi này có thể được truy cập như mọi thanh ghi khác

2.1.2_ Các thanh ghi của bộ Timer 1

Bộ định thời gian Timer 1 cũng dài 16 bit và thanh ghi 16 bit của nó đượcjchia thành hai byte là TL1 và TH1 Các thanh ghi này được truy cập và đọcnhư thanh ghi của bộ Timer 0

2.2_ Thanh ghi TMOD ( chế độ của bộ định thời)

Cả hai bộ định thời Timer0 0 và Timer 1đều dùng chung một thanh ghi gọi làTMOD để thiết lập các chế độ làm việc khác nhau của bộ định thời, Thanh ghiTMOD là thanh ghi 8 bit gồm 4 bit thấp được thiết lập dành cho bộ Timer 0 và

4 bit cao dành cho bộ Timer 1 Trong đó 2 bit thấp của chúng dùng để thiết lậpchế độ của bộ định thời còn 2 bit cao dung để xác định phép toán

6 C-/T 1 Bit chọn counter/Timer của Timer1

1= bộ đém sự kiện 0= bộ định khoảng thời gian

10: chế độ 2: Tự động nạp lại 8 bit 11: chế độ 3: Tách Timer

2 C-/T 0 Bit chọn counter/Timer của Timer0

3_ TỔ CHỨC NGẮT CỦA AT89S52

AT89S52 có 6 nguồn ngắt :

+ Ngắt ngoài từ chân /INT0

+ Ngắt ngoài từ chân /INT1

+ Ngắt do bộ Timer 0

+ Ngắt do bộ Timer 1

+ Ngắt do bộ Timer 2

+ Ngắt do port nối tiếp

6 nguồn ngắt này được xóa khi Reset và được đặt riêng bằng phần mềm bới các thanh ghi cho phép ngắt IE ( Interrupt Enable )

Để cho phép một ngắt ta phải thực hiện các bước sau:

+ Bit D7 của thanh ghi là EA phải được đưa lên mức cao để cho phép các bit còn lại của thanh ghi nhận được hiệu ứng

+ Nếu EA=1 thì tất cả mọi ngắt đều được phép và sẽ được đáp ứng nếucác bit tương ứng của chúng trong IE có mức cao Nếu EA=0 thì không có ngắt nào sẽ được đáp ứng cho dù bít tương ứng của nó trong IE có giá trị cao

EA ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0

D0 D7

IE.5 ET2 Cho phép ngắt từ Timer2

IE.4 ES Cho phép ngắt Port nối tiếp

Là một mạch hợp kênh 4 bit , 74LS157 gồm 4 bộ ghép kênh 2:1 có chung ngõ vào cho phép G tác động ở mức thấp, chung ngõ chọn –A/B.

Ngõ vào dữ liệu 1A, 1B có ngõ ra tương ứng là 1Y, ngõ vào dữ liệu 2A, 2B

5 2 6

OUTPUT

2 5

Chức năng của các chân

Đây là vi mạch định thời dùng để tạo xung vuông, điện áp cung cấp từ 3V đến 18V, dòng điện ra là 200mA (loại vi mạch BJT) hay 100mA (loại CMOS).Chân 1:Nối với mass

Chân 2: Nhận tín hiệu kích thích (trigger)

Chân 3: Tín hiệu ra (output)

Chân 4: Phục nguyên về trạng thái ban đầu (preset)

Chân 5: Nhận điện áp điều khiển (control voltag)

Chân 6: Mức ngưỡng ( threshold )

Chân 7: Tạo ngưỡng phóng điện cho tụ

+ IC LM555 dùng để tạo xung vuông

Tần số của mạch được tính theo công thức:

f R R C

).

2 ( 693 , 0

C = 0,1uF dùng để tạo dải xung có tần số từ khoảng 1Khz tới 10Khz

C = 0,1uF dùng để tạo dải xung có tần số từ khoảng 100hz tới 800hz

C = 1uF dùng để tạo dải xung có tần số từ khoảng

1.2_ MẠCH ĐO TẦN VÀ XUẤT DỮ LIỆU RA CỔNG SONG SONG

1 0

1 3

1 5 1

2 1 8

2 0 7

1 9 6

1 8 5

1 7 4

1 6 3

1 5 2

1 4 1

1 0

1 3

1 5 1

2.2_ MẠCH ĐO VÀ XUẤT DỮ LIỆU

Dim dem As Long

Private Sub Command1_Click()

Timer1.Enabled = True

End Sub

Private Sub Command2_Click()

End

Private Sub Timer3_Timer()

Label8.Caption = Format(Now(), "hh:nn:ss ddd, dd - mmm - yyyy")

Dim tanso As Long

Dim so1 As Long

Dim so2 As Long

Dim so3 As Long

Dim so4 As Long

so1 = a / 8

Out32 (&H378), (&HF7)

b = Inp32(&H379) And (&H78)

so2 = b * 2

Out32 (&H378), (&HFC)

c = Inp32(&H379) And (&H78)

so3 = c * 32

Out32 (&H378), (&HFD)

d = Inp32(&H379) And (&H78)