ĐIỀU KHIỂN SẢN XUẤT TÍCH HỢP MÁY TÍNH -1- BÀI TẬP LỚN Đề bài : “ Xây dựng Module ghép nối với PC qua cổng LPT có các thông số sau: Analog Input: Số kênh: 7 kênh đơn, ADC 8 bit. Dải điện áp nối vào: ± 10V ; ± 5V ; ± 2V ; ± 1V ; ± 0,5V ; ± 0,2V ; ± 0,1V. Xây dựng một phần mềm giao diện đơn giản trên máy tính cho phép đọc và hiển thị kết quả từ các đầu vào tương tự này. Nêu khả năng ứng dụng của Module.” Chương 1: GIỚI THIỆU CÁC PHẦN TỬ THỰC HIỆN MẠCH 1.1 Cổng máy in LPT Cổng song song hay còn gọi là cổng Centronics có 08 đường dẫn dữ liệu, 01 đường mass chung, 04 đường dẫn điều khiển để chuyển các dữ liệu điều khiển tới máy in và 05 đường dẫn trạng thái để truyền các thông tin về trạng thái của máy in ngược về máy tính. Giao diện song song sử dụng các mức logì TTL (Transistor – Transistor – Logic ), vì vậy giao diện song song còn được sử dụng trong mục đích đo lường và điều khiển. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 P1 CONNECTOR DB25 13 25 12 24 11 23 10 22 9 21 8 20 7 19 6 18 5 17 4 16 3 15 2 14 1 Hình 1.1 Bảng 1.1 : Bảng mô tả số chân và chức năng các chân của LPT ĐIỀU KHIỂN SẢN XUẤT TÍCH HỢP MÁY TÍNH -2- Chân Ký hiệu Chức năng 1 Strobe Với một mức Low -> PC thông báo cho máy in biết là có 1 byte đang sẵn sàng trên đường dẫn tín hiệu để được truyền 2 D0 3 D1 4 D2 5 D3 6 D4 7 D5 8 D6 9 D7 Các đường dẫn tín hiệu 10 ACK Với một mức Low -> máy in thông báo cho PC biết là đã nhận được ký tự vừa gửi và có thế tiếp tục nhận 11 BUSY Máy in gửi tới chân này 1 mức HIGH trong khi đang nhận hoặc in ra data để thông báo cho PC biết các bộ đệm trong máy in đã đầy hoặc máy in trong trạng thái Off-line 12 PE Mức HIGH ở chân này -> giấy dùng đã hết 13 SLCT Mức HIGH ở chân này -> máy in đang ở trạng thái kich hoạt 14 AF Với mức LOW -> PC nhắc máy in tự động nạp một dòng mới mỗi khi kết thúc một dòng 15 ERROR Với mức LOW -> máy in thông báo cho PC biết đã xuất hiện lỗi 16 RESET Với mức LOW -> máy in được đặt lại trạng thái xác định lúc ban đầu 17 SLCTIN Với mức LOW -> máy in được lựa chọn bởi máy tính 18-25 GND Nối đất, 0V 1.2 Module biến đổi 8 bit / 8 kênh ADC 0809 ĐIỀU KHIỂN SẢN XUẤT TÍCH HỢP MÁY TÍNH -3- U1 ADC0809 26 27 28 1 2 3 4 5 12 16 10 9 7 17 14 15 8 18 19 20 21 25 24 23 6 22 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 REF+ REF- CLK OE EOC D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A0 A1 A2 START ALE Hình 1.2 ADC 0809 là một thiết bị CMOS với bộ chuyển đổi 8 bit analog – to – digital, 8 kênh làm việc độc lập với nhau. Các điện áp được đo so với điện thế OV. Sự tiêu thụ dòng điện của vi mạch không đáng kể. Các lối ra đều tương thích với chuẩn TTL. Các thông số kỹ thuật: - Không đòi hỏi điểu chỉnh điểm 0 - Quét động 8 kênh bằng logic địa chỉ - Dải tín hiệu lối vào Analog khi điện áp nguồn nuôi là +5V - Tất cả các tín hiệu đều tương thích với TTL - Độ phân giải 8 bit - Thời gian biến đổi 100us với tần số 640kHz - Dòng tiêu thụ khoảng 0.3mA - Có khả năng tự điều chỉnh điểm không và khả năng điều chỉnh tỉ số làm tròn. - Nhiệt độ hoạt động: -40 0 C – 85 0 C Nguyên tắc hoạt động; Sau khi bắt đầu có xung vào chân Start và thời gian chuyển đổi bắt đầu khi có sườn xuống của xung. Sau khoảng 8 xung -> chân EOC set ở mức Low ->Bit có trọng số lớn nhất (MSB) của cổng ra bằng “1” So sánh đầu vào V IN với ½ V ref : + Nếu V IN > 1/2 V ref => MSB = “1” ĐIỀU KHIỂN SẢN XUẤT TÍCH HỢP MÁY TÍNH -4- + Nếu V IN < 1/2 V ref => MSB = “0” Tương tự như vậy, bit tiếp theo sẽ được set bằng “1” và so sánh V IN với 1/4 V ref , 1/8V ref .Quá trình chuyển đổi sẽ tiếp diễn. + Trong suốt quá trình chuyền đổi chân OE = 1 và muốn đọc kết quả thì chân OE = 0. + Nếu trong quá trình chuyền đổi xuất hiện một xung vào chân Start thì quá trình chuyển đổi sẽ bị hủy. Bảng 1.2 : Bảng lựa chọn các kênh nối vào A2 A1 A0 Kênh được kích hoạt 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 1.3 Bộ dồn kênh IC 74LS151 ĐIỀU KHIỂN SẢN XUẤT TÍCH HỢP MÁY TÍNH -5- Hình 1.3 Bảng 1.3: Bảng mô tả số chân và chức năng của các chân Chân Kí hiệu Chức năng 1 I3 2 I2 3 I1 4 I0 Đầu vào 5 Z Đầu ra 6 /Z Đầu ra đảo 7 /E Chân chọn chip 8 GND Nối đất 9 S2 10 S1 11 S0 Các chân lựa chọn đầu vào 12 I7 13 I6 14 I5 15 I4 Đầu vào 16 VCC Nguồn Các đầu vào được lựa chọn thông qua 3 chân S0, S1, S2 như sau: ĐIỀU KHIỂN SẢN XUẤT TÍCH HỢP MÁY TÍNH -6- Bảng 1.4: Bảng lựa chọn các đầu vào của Mux S2 S1 S0 0 0 0 I0 0 0 1 I1 0 1 0 I2 0 1 1 I3 1 0 0 I4 1 0 1 I5 1 1 0 I6 1 1 1 I7 ĐIỀU KHIỂN SẢN XUẤT TÍCH HỢP MÁY TÍNH -7- Chương 2: XÂY DỰNG MODULE 2.1 Sơ đồ khối ÐO ADC 0809 74HC 245 PC GIAO DIEN Hình 2.1 2.2 Sơ đồ nguyên lý a, Sơ đồ (Hình vẽ) b. Tính toán các phần tử trong mạch + Với dải đo +/- 10V VCC_BAR Dai do +/- 10 V IN0 R3 12 R2 R1 Hình 2.2 Với dải điện đầu vào là -10V → +10V và dải điện áp đầu ra cần đạt được là 0V → +5V, ta có thể tính toán được các giá tri điện trở như sau: 5.0 10 5 1 2 == V V R R ⇒ 2R 2 = R 1 11 5 10 5 10*2 3 1 =−−= V V V V R R ⇒ R 3 = R 1 Chọn R 1 = R 3 = 1KΩ ⇒ R 2 = 2 KΩ ĐIỀU KHIỂN SẢN XUẤT TÍCH HỢP MÁY TÍNH -8- + Với dải đo +/- 5V VCC_BAR IN1 Dai do +/- 5V R5 1 2 R20 1 2 Hình 2.3 Với dải điện đầu vào là -5V → +5V và dải điện áp đầu ra cần đạt được là 0V → +5V, ta có thể tính toán được các giá tri điện trở như sau: 1 5 5 1 2 == V V R R ⇒ R 2 = R 1 Chọn R 1 = R 2 = 1KΩ + Với dải đo +/- 2V, +/- 1V, +/- 0.5V, +/- 0.2V, +/-0.1V Ta có mạch sau: Ur Uv + - LM324 3 2 1 R2 12 R1 1 2 Hình 2.4 vr U R R U ).1( 2 1 += ĐIỀU KHIỂN SẢN XUẤT TÍCH HỢP MÁY TÍNH -9- VCC_BAR VCC_BAR STROBE INIT AT FEED Dai do +/- 0.2V INIT Dai do +/- 1V AT FEED Dai do +/- 0.5V Dai do +/- 0.1V Dai do +/- 2V STROBE Ur R13 12 R12 12 R9 12 R8 12 R11 12 R10 12 U5 74LS151 4 3 2 1 15 14 13 12 11 10 9 7 6 5 168 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A B C G W Y VCCGND + - U6A LM324 3 2 1 U10 74LS151 4 3 2 1 15 14 13 12 11 10 9 7 6 5 168 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A B C G W Y VCCGND Hình 2.5 Mạch điện sử dụng 2 bộ dồn kênh là IC 74LS151 để lựa chọn đầu vào đo điện áp và các điện trở được sử dụng với khuếch đại thuật toán. Các giá trị điện trở được tính toán như sau: - Dải đo +/- 2V vr U RRRRR R U ).1( 131211109 8 ++++ += - Dải đo +/- 1V vr U RRRR RR U ).1( 13121110 98 +++ + += - Dải đo +/- 0.5V vr U RRR RRR U ).1( 131211 1098 ++ ++ += - Dải đo +/- 0.2V ĐIỀU KHIỂN SẢN XUẤT TÍCH HỢP MÁY TÍNH -10- vr U RR RRRR U ).1( 1312 111098 + +++ += - Dải đo +/- 0.1V vr U R RRRRR U ).1( 13 12111098 ++++ += Từ các phương trình trên ta có hệ sau:            =−++++ =+−+++ =++−++ =+++−+ =++++− 024 0)(5.11 0)(4 0)( 2 3 0)( 4 1 1312111098 1312111098 1312111098 1312111098 1312111098 RRRRRR RRRRRR RRRRRR RRRRRR RRRRRR Chọn R 13 = 1KΩ , ta có:            =++++ =−+++ =+−++ =++−+ =+++− 24 5.115.11 4)(4 2 3 )( 2 3 4 1 )( 4 1 12111098 12111098 12111098 12111098 12111098 RRRRR RRRRR RRRRR RRRRR RRRRR                     =                                     − −− −−− −−−− ⇒ 24 5.11 4 2 3 4 1 . 11111 5.111111 44111 2 3 2 3 2 3 11 4 1 4 1 4 1 4 1 1 12 11 10 9 8 R R R R R [A].[R]=[B] Áp dụng Matlab để giải hệ: A=[1 -1/4 -1/4 -1/4 -1/4;1 1 -3/2 -3/2 -3/2;1 1 1 -4 -4;1 1 1 1 -11.5;1 1 1 1 1] . (ByVal Port As Long) As Byte Public Declare Sub Outportb Lib "dlportio.dll" Alias "DlPortWritePortUchar" (ByVal Port As Long, ByVal Value