Thi công mạch trao đổi dữliệu gữa mạch và máy tính thông qua đường
truyền theo chuẩn công nghiệp. Gồm các bước:
• Vẽsơ đồkhối, sơ đồmạch và phân tích hoạt động của mạch.
• Viết lưu đồthuật toán
• Viết chương trình xuất nhập dữliệu gữa vi điều khiển và máy tính.
- Trên máy tính viết các chương trình con:
+ Viết chương trình khởi cổng tốc độ4800, 8 bit dữliệu, 1bit stop.
+ Đóng mởcổng COM.
+ Nhận dữliệu từkít đểhiển thị.
+Xuất dữliệu xuống kit để điều khiển.
- Trên vi điều khiển viết các chương trình con:
+ Viết chương trình khởi cổng tốc độ4800, 8 bit dữliệu, 1bit stop.
+ Chương trình thu, phát dữliệu.
+ Nhận dữliệu từmáy tính lưu vào vùng đệm.
+ Lấy dữliệu từvùng đệm ởtrên đểhiển thị.
+ Nhận dữliệu từma trận bàn phím đểlưu vào vùng đệm bàn phím.
+ Lấy dữliệu từvùng đệm bàn phím đểxuất lên máy tính.
64 trang |
Chia sẻ: aloso | Lượt xem: 2006 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Giáo trình - Xưởng điện tử, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
=1000
tương đương với khoảng thời gian 1 giây.
Enabled TRUE: Timer ở trạng thái hoạt động. FALSE: Timer đặt ở trạng thái
vơ hiệu lực.
Vi dụ trình hiển thị thời gian.
procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
begin
caption:=TimeTostr(now());
end;
Kết quả.
2.2.8. Đối tượng Comport
Đây là thành phần Delphi dùng để giao tiếp với thiết bị bên ngồi thơng qua
cổng Com.
Comport được Delphi dặt lớp đối tượng cĩ tên TCOMPORT
Tình huống thường được sử dụng của đối tượng TCOMPORT là OnAfterClose (
đĩng cổng Com), OnAfterOpen ( mở cổng Com), OnRxChar (nhận dữ liệu từ
cổng Com).
Ví dụ:
Viết một chương trình xuất nhập dữ liệu thơng qua cổng Com
Chọn File/New Application từ trình đơn đặt Form1 đối tượng Tedit, 1 đối tượng
Tmemo, 5 đối tượng Tbutton thiết lập tình huống và phương thức xử lý từng đối
tượng như sau:
Đối tượng Thuột tính Giá trị
TFORM Name
Caption
Form1
Delphi Notepad
TMEMO Name
Lines(…)
Memo1
Xĩa trắng
TEDIT Name Edit1
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 6: Lập trình
Thực tập cơng nhân Trang 31
Tex Xĩa trắng
TBUTTON Name
Caption
ButtonOpen
Open
TBUTTON Name
Caption
ButtonSetting
Setting
TBUTTON Name
Caption
ButtonSend
Send
TBUTTON Name
Caption
ButtonClear
Clear
TBUTTON Name
Caption
ButtonExit
Exit
TCOMPORT Name
OnRxChar
Comport
ComportRxChar
unit cong;
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,
StdCtrls, ExtCtrls, CPort;
type
TForm1 = class(TForm)
Panel1: TPanel;
Memo1: TMemo;
ButtonOpen: TButton;
Edit1: TEdit;
ButtonSend: TButton;
ButtonExit: TButton;
ComPort: TComPort;
ButtonSettings: TButton;
ButtonClear: TButton;
procedure ButtonExitClick(Sender: TObject);
procedure ButtonOpenClick(Sender: TObject);
procedure ButtonSettingsClick(Sender: TObject);
procedure ButtonSendClick(Sender: TObject);
procedure ComportRxChar(Sender: TObject; Count: Integer);
procedure ButtonClearClick(Sender: TObject);
procedure Memo1Change(Sender: TObject);
private
{ Private declarations }
public
{ Public declarations }
end;
var
Form1: TForm1;
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 6: Lập trình
Thực tập cơng nhân Trang 32
implementation
{$R *.DFM}
// Đĩng cổng Com và exit chương trình
procedure TForm1.ButtonExitClick(Sender: TObject);
begin
Comport.Close;
Close;
end;
// Đĩng mở Cổng Com
procedure TForm1.ButtonOpenClick(Sender: TObject);
begin
if ComPort.Connected then // Kiểm tra cổng Com cĩ mở khơng
begin
Comport.Close; // Nếu mở thì ta đĩng cổng lại và hiển thị ‘ Close’
ButtonOpen.Caption:='Close';
end
else
begin
Comport.Open;
ButtonOpen.Caption:='Open';
end;
end;
// Đặt các tham số cho cổng Com
procedure TForm1.ButtonSettingsClick(Sender: TObject);
begin
Comport.ShowSetupDialog;
Comport.Open;
end;
// Gửi dữ liệu ra cổng Com
procedure TForm1.ButtonSendClick(Sender: TObject);
var i: byte;
s: string;
begin
if edit1.Text='' then exit;
s:=chr(strtoint(edit1.Text));
// s:=edit1.text;
for i:=1 to length(s) do comport.WriteStr(s[i]); //Nhận dữ liệu từ Edit1 ghi ra
cổng Com
end;
// Nhận dữ liệu từ cổng com xuất ra Memo1
procedure TForm1.ComportRxChar(Sender: TObject; Count: Integer);
var str:string;
begin
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 6: Lập trình
Thực tập cơng nhân Trang 33
comport.ReadStr(str,count);
//Memo1.Text := Memo1.Text + str;
Memo1.Text := inttostr(ord(str[1]));
end;
// Xĩa vùng Memo1
procedure TForm1.ButtonClearClick(Sender: TObject);
begin
Memo1.Lines.Clear;
end;
procedure TForm1.Memo1Change(Sender: TObject);
begin
end;
end.
Khi chạy chương trình ta được.
III. PHẦN THỰC TẬP CỤ THỂ
• Viết chương trình xuất nhập dữ liệu.
- Giới thiệu về tổ thực tập
- Thiết lập cổng com
- Đĩng, mở cổng
- Gửi dữ liệu ra cổng COM
- Nhận dữ liệu từ cổng COM và hiển thị
*. Yêu cầu sinh viên thao tác nhanh, trang trí đẹp.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 34
BÀI 7
GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ
I. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU
- Hiện nay, vi xử lý và vi điều khiển đĩng vai trị rất quan trọng trong lĩnh vực
điều khiển tự động. Các bộ điều khiển dùng linh kiện rời dần dần được thay thế
bởi các bộ điều khiển dùng vi xử lý. Mặc dù đã được học các vấn đề cơ bản như
quét bàn phím, quét bảng đèn, điều khiển động cơ bước, điều rộng xung,… tuy
nhiên đa số sinh viên đều gặp nhiều khĩ khăn khi phải phối hợp các lý thuyết cơ
bản trên để được chương trình hồn chỉnh điều khiển một đối tượng cụ thể. Mục
đích của bài thực hành này giúp sinh viên làm quen với vi điều khiển thơng dụng
hiện nay và ứng dụng chúng để điều khiển các đối tượng cụ thể. Bài thực hành tập
trung vào phương pháp thiết kế chương trình sao cho dễ sửa chữa, mở rộng.
- Bài thực hành này yêu cầu sinh viên phải biết trước cấu tạo và lập trình
89C51
II. NỘI DUNG
1. Kiến trúc của vi điều khiển 8951.
2.
IC vi điều khiển 8951 thuộc họ MCS51 cĩ các đặc điểm sau :
+ 4 kbyte Flash.
U1
AT89C51
9
18
19
29
30
31
1
2
3
4
5
6
7
8
21
22
23
24
25
26
27
28
10
11
12
13
14
15
16
17
39
38
37
36
35
34
33
32
RST
XTAL2
XTAL1
PSEN
ALE/PROG
EA/VPP
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
P2.0/A8
P2.1/A9
P2.2/A10
P2.3/A11
P2.4/A12
P2.5/A13
P2.6/A14
P2.7/A15
P3.0/RXD
P3.1/TXD
P3.2/INT0
P3.3/INT1
P3.4/T0
P3.5/T1
P3.6/WR
P3.7/RD
P0.0/AD0
P0.1/AD1
P0.2/AD2
P0.3/AD3
P0.4/AD4
P0.5/AD5
P0.6/AD6
P0.7/AD7
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 35
+ 128 byte RAM
+ 4 port I/0 8 bit
+ Hai bộ định thời 16 bits
+ Giao tiếp nối tiếp
+ 64KB khơng gian bộ nhớ chương trình ngồi
+ 64 KB khơng gian bộ nhớ dữ liệu ngồi
a.Port0: là port cĩ 2 chức năng, ở trên chân từ 32 đến 39 của MC 8951.
Trong các thiết kế cỡ nhỏ khơng dùng bộ nhớ ngồi, P0 được sử dụng như là
những cổng I/O. Cịn trong các thiết kế lớn cĩ yêu cầu một số lượng đáng kể bộ
nhớ ngồi thì P0 trở thành các đường truyền dữ liệu và 8 bit thấp của bus địa chỉ.
b. Port1: là một port I/O chuyên dụng, trên các chân 1-8 của MC8951.
Chúng được sử dụng với một múc đích duy nhất là giao tiếp với các thiết bị ngồi
khi cần thiết.
c. Port2: là một cổng cĩ cơng dụng kép trên các chân 21 – 28 của MC 8951.
Ngồi chức năng I/O, các chân này dùng làm 8 bit cao của bus địa chỉ cho những
mơ hình thiết kế cĩ bộ nhớ chương trình ROM ngồi hoặc bộ nhớ dữ liệu RAM cĩ
dung lượng lớn hơn 256 byte.
d. Port3: là một cổng cĩ cơng dụng kép trên các chân 10 – 17 của MC 8951.
Ngồi chức năng là cổng I/O, những chân này kiêm luơn nhiều chức năng khác
nữa liên quan đến nhiều tính năng đặc biệt của MC 8951, được mơ tả trong bảng
sau:
Bit Tên Chức năng chuyển đổi
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7
RxD
TxD
0INT
1INT
T0
T1
ƯWR
RD
Ngõ vào dữ liệu nối tiếp.
Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp.
Ngắt ngồi 0.
Ngắt ngồi 1.
Ngõ vào TIMER 0.
Ngõ vào của TIMER 1.
Điều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngồi.
Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngồi.
Bảng 2.1 : Chức năng của các chân trên port3
e. PSEN (Program Store Enable): 8951 cĩ 4 tín hiệu điều khiển, PSEN là
tín hiệu ra trên chân 29. Nĩ là tín hiệu điều khiển để cho phép truy xuất bộ nhớ
chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE (Output Enable) của một
EPROM để cho phép đọc các byte mã lệnh của chương trình. Tín hiệu PSEN ở
mức thấp trong suốt phạm vi quá trình của một lệnh. Các mã nhị phân của
chương trình được đọc từ EPROM qua bus và được chốt vào thanh ghi lệnh của
8951 để giải mã lệnh. Khi thi hành chương trình trong ROM nội PSEN sẽ ở mức
cao.
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 36
f. ALE (Address Latch Enable ): Tín hiệu ra ALE trên chân 30 tương hợp
với các thiết bị làm việc với các xử lý 8585, 8088. 8951 dùng ALE để giải đa hợp
bus địa chỉ và dữ liệu, khi port 0 được dùng làm bus địa chỉ/dữ liệu đa hợp: vừa là
bus dữ liệu vừa là byte thấp của địa chỉ 16 bit . ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào
một thanh ghi bên ngồi trong nữa đầu của chu kỳ bộ nhớ. Sau đĩ, các đường Port
0 dùng để xuất hoặc nhập dữ liệu trong nữa sau chu kỳ của chu kỳ bộ nhớ.
Các xung tín hiệu ALE cĩ tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và
cĩ thể được dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống. Nếu xung trên 8951 là
12MHz thì ALE cĩ tần số 2MHz. Chân này cũng được làm ngõ vào cho xung lập
trình cho EPROM trong 8951.
g. EA (External Access): Tín hiệu vào EA trên chân 31 thường được nối lên
mức cao (+5V) hoặc mức thấp (GND). Nếu ở mức cao, 8951 thi hành chương
trình từ ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp (4K). Nếu ở mức thấp, chương trình
chỉ được thi hành từ bộ nhớ mở rộng. Người ta cịn dùng chân EA làm chân cấp
điện áp 21V khi lập trình cho EPROM trong 8951.
h. RST (Reset): Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của 8951. Khi tín hiệu
này được đưa lên mức cao (trong ít nhất 2 chu kỳ máy), các thanh ghi trong 8951
được đưa vào những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống.
i.OSC: 8951 cĩ một bộ dao động trên chip, nĩ thường được nối với thạch
anh giữa hai chân 18 và 19. Tần số thạch anh thơng thường là 12MHz.
j. POWER: 8951 vận hành với nguồn đơn +5V ( 20%. Vcc được nối vào
chân 40 và Vss (GND) được nối vào chân 20.
2. Tìm hiểu về tập lệnh của 89C51.
Một số lệnh thường gặp.
ACALL addr11 : Gọi chương trình con(gọi đến địa chỉ tuyệt đối).
Mơ tả: ACALL gọi khơng điều kiện một chương trình con đặt tại địa chỉ được chỉ
ra trong lệnh. Lệnh này tăng nội dung của PC bởi 2 để PC chứa địa chỉ của lệnh kế
lệnh ACALL, sau đĩ cất nội dung 16 bit của PC vào stack(Byte thấp cất trước) và
tăng con trỏ stack SP bởi 2. Do vậy chương trình con được gọi phải được bắt đầu
trong cùng khối 2K của bộ nhớ chương trình với Byte đầu tiên của lệnh theo sau
lệnh ACALL. Các cờ khong bị ảnh hưởng.
LCALL addr16 : Gọi chương trình con. Chương trình con được gọi phải được bắt
đầu trong cùng khối 64K của bộ nhớ chương trình với Byte đầu tiên của lệnh theo
sau lệnh LCALL. Các cờ khong bị ảnh hưởng.
ADD A,: Cộng
Mơ tả: ADD Cộng nội dung của một byte ở địa chỉ được chỉ ra trong lệnh với nội
dung thanh chứa và đặt kết quả vào thanh chứa.
ADD cĩ 4 kiểu định địa chỉ cho tốn hạn nguồn: thanh ghi, trực tiếp, thanh ghi
gián tiếp hoặc tức thời.
AJMP addr11: Nhảy đến địa chỉ tuyệt đối. Đích nhảy đến phải trong cùng khối
2K của bộ nhớ chương trình với byte đầu tiên của lệnh theo sau lệnh AJMP.
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 37
ANL ,: thực hiện phép tốn AND từng bít giữa hai tốn
hạng được chỉ ra trong lệnh và lưu kết quả vào tốn hạn đích. Các cờ khơng bị ảnh
hưởng.
CJNE ,,rel : So sánh và nhảy nếu khơng bằng. Cờ nhớ
được set bằng 1 nếu giá trị nguyên khơng dấu của tốn hạn trước nhỏ hơn giá trị
nguyên khơng dấu của tốn hạn sau. Ngược lại cờ nhớ bị xố.
CLR bit: Xố bít.
CPL bit: Lấy bù bit.
DEC byte: Byte chỉ ra trong lệnh được giảm đi 1, cờ nhớ khơng bị anhư hưởng.
DIV AB: chia số nguyên khơng dấu 8 bit chứa trong thanh chứa cho số nguyên
khơng dấu 8 bít chứa trong thanh ghi B. Thương số chứa trong thanh chứa A cịn
dư số chứa trong thanh ghi B.
DJNZ ,<rel-addr): giảm byte chỉ ra trong tốn hạn đầu trong lệnh và rẽ
nhánh đến địa chỉ được chỉ ra bưởi tốn hạn thứ hai trong lệnh nếu kết quả sau khi
giảm khác 0.
INC byte: Byte chỉ ra trong lệnh được tăng bởi 1, cờ nhớ khơng bị anhư hưởng.
JB bit,ret : Nhảy nếu bít được set bằng 1.
MOV dest-byte>, : Di chuyển nội dung của tốn hạng nguồn đến tốn
hạn đích.
MUL AB: Nhân các số nguyên khơng dấu 8 bit chứa trong thanh chứa A và trong
thanh ghi B. Byte thấp của tích số 16 bit được cất trong thanh chứa cong byte cao
cất trong thanh ghi B.
RL A: 8 bít trong thanh chứa A được quay trái 1 bit.
SETB : Set bit bằng 1.
Một số ví dụ.
Chương trình hiển thị giây và phút dùng bộ định thời.
#include
GIAY EQU 31H ; Địa chỉ của RAM lưu giá trị của giây
PHUT EQU 32H ; Địa chỉ của RAM lưu giá trị của phút
ORG 00H
LJMP MAIN
ORG 001BH ;Vector của bộ định thời 1
LJMP T0ISR
ORG 0030H
MAIN: MOV R1,#0
MOV GIAY,#0
MOV PHUT,#0
LAP: MOV A,GIAY
CJNE A,#60,HT
INC PHUT
MOV GIAY,#00H
MOV A,PHUT
CJNE A,#60,HT
MOV PHUT,#00H
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 38
HT: MOV A,GIAY
ACALL HTGIAY
MOV A,PHUT
ACALL HTPHUT
MOV TMOD,#12H
MOV IE,#8AH ;Cho phép ngắt do các bộ định thời
SETB TF1 ; Buột ngắt do bộ định thời 1
CJNE R1,#100,LAP
MOV R1,#0
INC GIAY
LJMP LAP
; Chương trình ngắt
T0ISR: CLR TR1
MOV TH1,#HIGH(-10000)
MOV TL1,#LOW(-10000)
SETB TR1
INC R1
RETI
; Chương trình con hiển thị giây
HTGIAY: MOV B,#10
DIV AB
ADD A,#10H
MOV P2,A
ACALL DELAY
MOV A,B
ADD A,#00
MOV P2,A
ACALL DELAY
RET
; Chương trình con hiển thị phút
HTPHUT: MOV B,#10
DIV AB
ADD A,#30H
MOV P2,A
ACALL DELAY
MOV A,B
ADD A,#20H
MOV P2,A
ACALL DELAY
RET
DELAY: MOV R0,#200
DJNZ R0,$
RET
END
Chương trình sử dụng ngắt ngồi 0.
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 39
#include
ORG 00H
LJMP MAIN
LJMP EXOISR ;Địa chỉ vector EXT 0
ORG 001BH
LJMP T0ISR
ORG 0030
MAIN:
SETB IT0 ; Tác động cạnh âm
MOV TMOD,#11H
MOV IE,#81H ; Chỉ cho phép EX0
LJMP $
EXOISR:
SETB TF1 ; Buột ngắt do bộ định thời 1
SETB ET0
SETB ET1 ; Cho phép các ngắt do bộ định thời
RETI
T0ISR: CLR TR1
MOV TH1,#HIGH(-50000)
MOV TL1,#LOW(-50000)
SETB TR1
CPL P0.1 ; Tạo xung ra
RETI
END
3. Điều khiển cơng suất.
- Điều khiển tải DC:
R1
Q2
R0
Vcc
p1.0
Rtai
Đây là sơ đồ điều khiển khá đơn giản cả về phần cứng lẫn phần mềm, tuy
nhiên sơ đồ thường chỉ áp dụng để điều khiển các tải DC cơng suất nhỏ.
dm
on
T
dmhd IT
TdtI
T
I
on
== ∫
0
21
Ton: Thời gian dịng điện chạy qua tải
TOFF: Thời gian dịng điện khơng chạy qua tải
T = Ton + TOFF
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 40
Vậy muốn tăng dịng điện qua tải thì ta tăng Ton. Khi Ton = T thì dịng điện
qua tải là lớn nhất.
- Điều khiển tải AC:
Ta dùng phương pháp điều khiển gĩc pha là phương pháp thay đổi gĩc kích α
của Triac để làm biến đổi điện áp đặt lên tải, khi gĩc kích α = 0 thì coi như tồn bộ
điện áp lưới đặt lên tải nếu như ta bỏ qua sụt áp trên Triac. Ưu điểm của phương
pháp này là điều khiển liên tục và chính xác hơn.
Q2
Rt
Tai AC
V1
220V
R1
R2
Q1
TRIAC
p1.0
R0
5V
Hình :Sơ đồ mạch điều khiển
Vtải
Ig
VAC
Hình : Sơ đồ dạng sóng trên tải
α
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 41
Giá trị điện áp hiệu dụng trên tải :
Uo =
∫π θθπ
2
0
2)sin(
2
1
2/1
dUm
=
∫π
α
θθπ dUm )sin(
1 2
2/1
=
2/1
)
2
2sin(
2
1
+− ααππU m
=
2/1
)
2
2sin(1
+− ααππU
Trong đĩ, U và Um lần lượt là giá trị điện áp hiệu dụng và điện áp đỉnh trên tải
cịn α là gĩc kích dẩn Triac. Từ đây, suy ra cơng suất trên tải là :
P = Uo* Io = R
U 20 =
+−
2
2sin1
2 ααππR
U
P =
+− π
π
π
α
2
2sin1
2
R
U
Trong đĩ, P là cơng suất tiêu thụ trên tải cịn R là trở kháng của tải.
Như vậy, cơng suất tiêu thụ trên tải phụ thuộc vào gĩc kích dẩn α, khi gĩc
kích α tăng thì P giảm và ngược lại, tại α= 0 cơng suất là lớn nhất và bằng cơng
suất danh định của tải, tại giá trị α = π cơng suất tiêu thụ nhỏ nhất P = 0. Nghĩa là,
bằng cách thay đổi gĩc kích dẩn α ta sẽ điều khiển được cơng suất tiêu thụ trên tải.
4. Điều khiển động cơ bước.
- Đặc điểm chung của động cơ bước:
Động cơ bước thực chất là động cơ đồng bộ hoạt động dưới tác dụng của
các xung rời rạc và kế tiết nhau. Khi một xung dịng điện hoặc điện áp đặt vào
cuộn dây phần ứng của động cơ bước, thì roto (phần cảm) của động cơ sẽ quay đi
một gĩc nhất định, và được gọi là bước của động cơ, khi các xung dịng điện đặt
vào cuộn dây phần ứng liên tục thì roto sẽ quay liên tục.
Vị trí của động cơ bước được xác định bằng số lượng xung và vận tốc của
động cơ tỷ lệ với tần số xung và được xác định bằng số bước/giây.Tính năng làm
việc của động cơ bước được đặc trưng bởi bước được thực hiên, đặc tính gĩc
(quan hệ của momen địên từ theo gĩc giữa trục của roto và trục của từ trường
tổng, tần số xung giới hạn sao cho các quá trình quá độ, khi hồn thành một bước
cĩ thể tắt đi trước khi bắt đầu bước tiếp theo.Tính năng mở máy của độn g cơ,
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 42
được đặc trưng bởi tần số xung cực đại cĩ thể mở máy mà khơng làm cho roto mất
đồng bộ ( bỏ bước)
Bước của động cơ (giá trị của gĩc giữa hai vị trí ổn định kế nhau của roto)
càng nhỏ thì độ chính xác trong điều khiển càng cao. Bước của động cơ phụ thuộc
vào số cuộn dây phần ứng, số cực của stato, số răng của roto và phương pháp điều
khiển bứơc đủ hoặc điều khiển nửa bước. Tuỳ theo yêu cầu về độ chính xác và kết
cấu của động cơ mà bước của động cơ thay đổi trong giới hạn từ 0,180 ÷1800.
Trong đĩ: động cơ bước nam châm vĩnh cữu dạng cực mĩng và cĩ từ trở thay đổi
từ 60 ÷450, động cơ bước cĩ từ trở thay đổi cĩ gĩc bước nằm trong giới hạn từ
1,80 ÷ 300 và động cơ bước hỗn hợp cĩ gĩc bước thay đổi trong khoảng 0,360÷150.
Các giá trị gĩc của các loại động cơ kể trên được tính trong chế độ điều khiển
bước đủ.
Chiều quay của động cơ bước khơng phụ thuộc vào chiều dịng điện chạy
trong các cuộn dây phần ứng, mà phụ thuộc vào thứ tự cuộng dây phần ứng được
cấp xung điều khiển.
Số cuộn dây phần ứng ( hay cịn gọi là cuộn dây pha) của động cơ bước
đựợc chế tạo từ 2 ÷ 5 cuộn dây pha ( hay cịn gọi là bối dây và được đặt đối diện
nhau trong các rãnh ở stato. Đối với cuộn dây phải cĩ hai cuộn dây thì chỉ dùng
cho điều khiển lưỡng cực ( cuộc dây cĩ cực tính thay đổi) với 4 cuộn dây cĩ thể
dùng cho cả hai chế độ điều khiển đơn cực và điều khiển lưỡng cực
Phương pháp điều khiển động cơ bước:
Cĩ 3 phương pháp điều khiển động cơ bước: Đầy bước, nữa bước, vi bước
nhưng ở đây ta chỉ xét trường hợp đầy bước.
Nguyên lý làm việc của động cơ bước là dựa trên sự tác động tương hổ
giữa từ trường của stato và roto, hình thành momen điện từ làm quay roto đi một
gĩc nhất định. Khi cho xung dịng điện tác động vào cuộn dây pha A A’ roto sẽ
quay đến vị trí, mà trục từ trường của roto (cũng chính là trục của roto) trùng với
trục từ trường pha A.
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 43
Nếu cắt xung dịng điện vào pha A, cho xung dịng điện tác dụng vào cuộn
dây BB’ thì véc tơ từ hố của dịng điện sẽ quay đi một gĩc là 180, do đĩ roto cũng
quay đi một gĩc 180 để cho trục của từ roto trùng với trục của từ trường tổng.
Sau đĩ cắt xung tác động vào pha B và cho dịng điện tác động vào pha A nhưng đổi
dấu thì roto quay tiếp một gĩc 180. Nếu tính từ gĩc đầu thì roto đã quay một gĩc 360
Quá trình chuyển phát xung dịng điện tác dụng vào một trong hai pha cho
tới khi roto quay một vịng, động cơ sẽ thực hiện được 20 bước (Cịn gọi 20 nhịp)
Quá trình chuyển mạch các cuộn dây điều khiển theo một trình tự (A+,B+,A-
, B-) và quá trình chuyển mạch theo trình tự (A+,B+),( A+,B-,),(A-,B+),(A-,B-)
Trong trường hợp này thì trong một chu trình chuyển mạch cĩ 20 nhịp (bước ) và
ở mỗi nhịp cĩ số cuộn dây điều khiển được cấp xung dịng điện cho nhau.
Dạng điều khiển này được gọi là điều khiển bước đủ, hay cịn gọi điều
khiển đối xứng.
Điều khiển động cơ bước 1 pha và hai pha theo phương pháp đầy bước
Bảng trạng thái điều khiển động cơ bước
2 pha 4 pha
Bước Pha 1 Pha 2 Bước Pha 1 Pha 2 Pha 3 Pha 4
1 1 1 1 1 0 1 0
2 -1 1 2 0 1 1 0
3 -1 -1 3 0 1 0 1
4 1 -1 4 1 0 0 1
Điều khiển động cơ 2 pha
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 44
Điều khiển động cơ 4 pha
- Từ bảng trạng thái trên ta cĩ thể dùng IC số để tạo mạch điều khiển.
Pha2
VCC
Pha3
U1A
7486
1
2
3
U2A
7473
14
1
3
12
13
2
J
CLK
K
Q
Q
CLR
VCC
U1B
7486
4
5
6 Pha1
State
U2B
7473
7
5
10
9
8
6
J
CLK
K
Q
Q
CLR
U1C
7486
9
10
8
U1D
7486
12
13
11
VCC
Pha4
Clook
- Đặc tính của động cơ bước : Vận tốc của động cơ bước phụ thuộc vào tần số
xung điều khiển.
Đặc điểm vận tốc của roto trên một bước thể hiện tính dao động của động
cơ, đặc tính này cĩ thể được cải thiện bằng việc thiết kế một hộp biến tốc đặc biệt
nhằm hạn chế và loại trừ cộng hưởng để cĩ được hằng số thời gian tốt hơn.
Khi cĩ một xung dịng điện vào cuộn dây stato, roto động cơ khơng chuyển
động ngay từ gĩc này sang gĩc khác mà nĩ dao động một thời gian cần để quay
5% vịng thì mới đạt được vị trí ổn định. Hằng số thời gian phụ thuộc vào momen
quán tính của từ thơng Φ.
Tần số xung càng cao thì hằng số thời gian điện từ sẽ càng ngắn. Nếu xung
điều khiển động cơ cĩ tần số quá cao thì roto sẽ quay liên tục và làm việc quá tần
số giới hạn, ở chế độ này động cơ khơng thể dừng đột ngột và cũng khơng thể đảo
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 45
chiều. Muốn thực hiện dừng động cơ cần phải giảm tần số đến vùng làm việc theo
bước.
5. Bàn phím
- Ma trận phím
Đ
ể thực hiện ma trận bàn phím ta dùng phương pháp quét phím. Quét cột và đọc dữ
liệu tại hàng hoặc ngược lại. Theo hình vẽ thì các cột cách nhau 1 đơn vị, các hàng
cách nhau 4 đơn vi.
Vậy giá trị của bàn phím được tính theo cơng thức sau
Bp= C+h.4
Trong đĩ: Bp: Giá trị của phím được nhấn.
C: Cột được quét.
H: Hàng cĩ phím nhấn.
Ví dụ: Khi ta quét cột C0 mà phím 4 được nhấn thì H1 nhận được tín hiệu.
Vậy giá trị nhận được của bàn phím là Bp = 0 + 1.4 = 4.
Khi mạch cần nhiều phím thì ta mới tổ chức ma trận phím để giảm số lượng
cổng sử dụng cho bàn phím.
Chương trình hiển thị bàn phím.
#include
phim equ 30h
ORG 0000H
MAIN:
ACALL IN_HEX
ACALL HT
SJMP MAIN
;.........................................
IN_HEX: MOV R3,#50
BACK1: ACALL GET_KEY
1 4
2 3
1 4
2 3
1 4
2 3 C3
1 4
2 3
71 4
2 3
P1.3
1
H2
2
C
3
F1 4
2 3
H0
P1.1
1 4
2 3
5
P1.0
1 4
2 3
1 4
2 3
P1.5
E
P1.4
1 4
2 3
D
1 4
2 3
64
1 4
2 3
98
0
1 4
2 3
C0
H1
1 4
2 3
P1.6
J1
CON8
1
2
3
4
5
6
7
8
C1
P1.7
1 4
2 3
H3
A
C2
1 4
2 3
P1.2
B
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 46
JNB 10,EXP1
DJNZ R3,BACK1
BACK2: MOV R3,#50
BACK3: ACALL GET_KEY
JB 10,BACK2
DjNZ R3,BACK3
SETB 11
MOV PHIM,R6
EXP1: NOP
RET
;----------------------------------------------------------------------------
GET_KEY:
MOV A,#0FEH
MOV R2,#0
SCAN_ROW:
MOV P0,A
MOV R4,A ;luu gia tri cua A vao R4
;chuan bi quet cac cot va nhay
JNB P0.4,ROW_0
JNB P0.5,ROW_1
JNB P0.6,ROW_2
JNB P0.7,ROW_3
;khong co phim an thi chuyen den cot tiep theo
MOV A,R4 ;lay lai ma lan truoc tu r4
RL A ;quay trai 1 bit de chuyen den cot ke tiep
INC R2 ;tang so lan quet len 1
CJNE R2,#4,SCAN_ROW ;khong du 4 cot thi quay lai quet
SETB P2.6
SJMP NO_CODE
ROW_0:
MOV A,R2
ADD A,#0
SETB 10
MOV R6,A
SJMP EXIT
ROW_1:
MOV A,R2
ADD A,#4
SETB 10
MOV R6,A
SJMP EXIT
ROW_2:
MOV A,R2
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 47
ADD A,#8
SETB 10
MOV R6,A
SJMP EXIT
ROW_3:
MOV A,R2
ADD A,#12
SETB 10
MOV R6,A
SJMP EXIT
NO_CODE: ;NEU KHONG CO PHIM AN THI XOA BIT 10
CLR 10
EXIT:
RET
HT: MOV B,#10
DIV AB
ADD A,#10H
MOV P2,A
ACALL DELAY
MOV A,B
ADD A,#00
MOV P2,A
ACALL DELAY
RET
DELAY: MOV R0,#200
DJNZ R0,$
RET
END
Khi mạch khơng cần nhiều phím thì ta cĩ thể dùng phím như sau:
6. Hiện thị
*. Khi giao tiếp với LED 7 đoạn ta cĩ nhiều cách giao tiếp khác nhau.
- Xuất dữ liệu trực tiếp ra cổng: chỉ sử dụng khi cĩ ít led hiển thị.
- Khi cĩ nhiều LED hiển thị thì ta dùng phương pháp quét cĩ sơ đồ
mạch cơ bản như sau:
Vcc
R1
R
1 4
2 3
p1.0
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 48
R4
Q7
led8
c
led4
Q6
R11
R9
d
e
Q2
R2
b
Q4
J2
DATA LED7D
1
2
3
4
5
6
7
8J3
CON8
1
2
3
4
5
6
7
8
R12
0
g
5V
R16
R3
R7
f
0
R14
R18
Q5
R10
Q1
led3
R6
Q8
led2
led5
Q3
VCC_CIRCLE
R1
U2
7447
7
1
2
6
4
5
3
13
12
11
10
9
15
14
16
8
D0
D1
D2
D3
BI/RBO
RBI
LT
A
B
C
D
E
F
G
V
C
C
G
N
D
led1
a
R13
R15
led6
R5
led7
R8
R17
J1
DIEU KHIEN LED
1
2
3
4
5
6
7
8
VCC_CIRCLE
U1
74LS138
1
2
3
15
14
13
12
11
10
9
7
16
8
6
4
5
A
B
C
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
V
C
C
G
N
D
G1
G2A
G2B
III. PHẦN THỰC TẬP CỤ THỂ
- Thực hiện mạch kít vi điều khiển 89C51
- Thực hiện mạch ma trận bàn phím
- Thực hiện mạch hiển thị 6 LED 7 đoạn.
- Viết chương trình nhập dữ liệu từ bàn phím lưu vào vùng đệm.
- Nhận dữ liệu từ vùng đệm xuất ra LED
- Cấp nguồn cho mạch và kiểm tra.
Mạch phải đảm bảo kỹ thuật và hoạt động ổn định.
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 8:Mạng giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 49
BÀI 8
MẠNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT
I. Mục đích yêu cầu.
- Các ứng dụng về điều khiển cục bộ ngày càng trở nên lỗi thời và lạc
hậu bởi sự hạn chế về chất lượng điều khiển, chi phí nhân cơng...
Giải pháp về đo lường và điều khiển tập trung đã và đang tỏ ra hiệu quả trong
các ứng dụng vừa và nhỏ, bởi giá thành, chất lượng điều khiển, độ tin cậy,...
- Trong bài này sinh viên tìm hiểu được vấn đề cơ bản về giám sát và
điều khiển thiết bị từ xa theo chuẩn RS485.
II. Nội dung
Khi gia nhập tổ chức thương mại Quốc tế WTO, các nhà doanh nghiệp trong
nước cĩ nhiều thuận lợi và chắc chắn cũng phải đối mặt với nhiều khĩ khăn khi
phải gia nhập vào tổ chức này. Một trong những khĩ khăn đĩ là cơ sở vật chất của
ta cịn sơ sài, việc làm chủ cơng nghệ của ta cịn yếu. Do vậy sản phẩm của chúng
ta làm ra tính cạnh tranh sẽ khơng cao, hoặc khơng đáp ứng được các tiêu chuẩn
của các nước nhất là trong lĩnh vực dược phẩm, điện tử, thực phẩm và chế biến
thực phẩm. Để cĩ được chứng nhận này, khơng thể làm thủ cơng ghi chép bằng
tay vào sổ sách. Mà tất cả quá trình này phải được thực hiện bằng máy tính được
gọi là tiêu chuẩn GAMP (Good Automated Manufacturing Practices). Các doanh
nghiệp cũng cần phải nâng cao hiệu suất hoạt động, tiết kiệm chi phí sản xuất để
tăng tính cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường. Một trong những lí do trên làm
chúng ta phải nghĩ đến việc lắp đặt mạng cơng nghiệp để tăng cường sự can thiệp
của máy tính và các bộ điều khiển thay thế cho con người. Cĩ như thế các doanh
nghiệp mới cĩ thể đứng vững trong quá trình hội nhập mà khơng lạc hậu
Mạng cơng nghiệp là hệ thống mạng tuyền thơng số, truyền bit nối tiếp, được
sử dụng để ghép nối các thiết bị cơng nghiệp. Các hệ thống truyền thơng cơng
nghiệp phổ biến hiện nay cho phép liên kết mạng ở nhiều mức khác nhau từ các bộ
cảm biến, cơ cấu chấp hành, các bộ điều khiển, các trạm máy tính điều khiển và
giám sát, cho đến các trạm máy tính điều hành và quản lý cơng ty.
1. Điều khiển: Sử dụng Bus trường truyền tin số để kết nối các thiết bị thuộc
cấp điều khiển với nhau và thiết bị ở cấp chấp hành. Chức năng chính của cấp
chấp hành là đo lường, dẫn động và chuyển đổi tín hiệu trong trường hợp cần thiết.
Bus trường chuyển dữ liệu quá trình lên cấp điều khiển để xử lý và chuyển
quyết định điều khiển xuống cơ cấu chấp hành, vì vậy yêu cầu về tính thời gian
thực được đặt lên hàng đầu. Thời gian phản ứng tiêu biểu nằm trong phạm vi từ
0,1 đến vài miligiây.
2. Điều khiển trung tâm.
Điều khiển trung tâm là nơi tập hợp các máy tính/server nối mạng LAN với
nhau và chúng được nối đến các bộ điều khiển, các thiết bị điều khiển của nhà máy
qua các đường truyền thơng như Ethernet, RS232, RS485… Các máy tính tại
phịng điều khiển trung tâm này được cài các phần mềm để đảm nhận các chức
năng sau:
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 8:Mạng giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 50
Chức năng giám sát và điều khiển (HMI – Human Machine Interface):
chức năng này giúp các kĩ sư vận hành cĩ thể theo dõi được trạng thái của nhà
máy trên màn hình máy tính, thiết lập các thơng số set-point lập lịch chạy cho từng
bộ điều khiển/thiết bị mà khơng cần phải xuống sàn nhà máy.
Chức năng cảnh báo (Alarm): cảnh báo để báo hiệu cho người vận hành cần
phải thao tác khẩn cấp ở các bộ phận khơng an tồn, cĩ nhiều mức cảnh báo và
chúng được thể hiện trên màn hình máy tính hoặc cịi.
Chức năng thu thập và lưu trữ số liệu (Database): máy tính sẽ thực hiện
thao tác lưu trữ lại tất cả những gì xảy ra trong hệ thống theo phương thức chu kì
(cyclic) hoặc sự kiện (event) theo thời gian thực. Chức năng này rất quan trọng
trong nhà máy, GAMP và ERP (Enterprise Resource Planning) sẽ khai thác từ cơ
sở dữ liệu này để tạo các báo cáo, biểu đồ. Đối với các nhà máy ở Mỹ thì dữ liệu
phả hệ phải được lưu trữ theo luật sau: 6 tháng đối với các các thực phẩm cĩ hạn
sử dụng là 60 ngày hoặc ít hơn, 1 năm đối với hạn sử dụng từ 60 ngày đến 6 tháng
và 2 năm đối với hạn từ 6 tháng đến 1 năm.
Chức năng báo cáo, truy vấn (Report & Query): các báo cáo này được tạo
từ cơ sở dữ liệu của nhà máy, quan trọng hơn cả các báo cáo này phải cĩ khả năng
tìm kiếm và cập nhật kết quả theo thời gian thực, cĩ như vậy các báo cáo này mới
giúp các bộ phận, phịng ban cĩ được kết quả trung thực để phản ứng kịp thời đối
với nhà máy như chất lượng sản phẩm hiện tại, lập kế hoạch cho giai đoạn kế tiếp
là cần phải làm gì?
Chức năng đưa ra các đồ thị khuynh hướng (Trending): chức năng này
giúp các nhà quản lý, kỹ sư vận hành biết được hiệu suất làm việc của hệ thống
trong quá khứ, hiện tại để dự đốn trong tương lai. Dựa vào các trending này các
kỹ sư cĩ thể biết cần phải điều chỉnh ở khâu nào để nâng cao hiệu suất làm việc
cũng như tiết kiệm năng lượng cho nhà máy. Kế hoạch bảo trì bảo dưỡng định kì.
Chức năng bảo mật (Security): giúp an tồn thơng tin tránh các truy cập trái
phép làm mất hoặc hỏng thơng tin, bảo mật sẽ được thiết lập cho từng cấp, từng
ứng dụng như kỹ sư vận hành chỉ được phép điều khiển ở những khu vực nào,
thay đổi các thơng số nào? Phịng bảo trì, bảo dưỡng, kế tốn được truy xuất các
cơ sở dữ liệu gì trong nhà máy.
3. Điều hành sản xuất.
Kết nối các máy tính văn phịng thuộc cấp điều hành với cấp điều khiển
trung tâm. Thơng tin được đưa lên trên bao gồm trạng thái làm việc của các quá
trình kỹ thuật, hệ thống điều khiển tự động, các số liệu tính tốn, thống kê về diễn
biến quá trình sản xuất và chất lượng sản phẩm. Thơng tin theo chiều ngược lại là
các thơng số thiết kế, cơng thức điều khiển và mệnh lệnh điều hành.
Điều hành sản xuất khơng yêu cầu nghiêm ngật về tính thời gian thực,
nhưng lượng thơng tin với số lượng lớn tới hàng Mbyte. Hai loại mạng được dùng
phổ biến trong mục đích này là Ethernet và Token - Ring, trên cơ sở các giao thức
chuẩn như TCP/IP và IPX/SPX.
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 8:Mạng giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 51
4. Khảo sát giao thức và cấu trúc mạng sử dụng.
Mơ hình TCP/IP:
Mơ hình TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) là mơ
hình cho mạng Internet được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Cấu trúc các lớp của
TCP/IP cĩ một số điểm tương đồng với mơ hình OSI (Open System Interconnect)
nhưng cĩ bỏ bớt một số lớp. So với 7 lớp của mơ hình OSI, cấu trúc TCP/IP chỉ cĩ
4 lớp sau đây:
Điều hành sản xuất
Mạng xí nghiệp
Bus hệ thống
Điều khiển
trung tâm
Bơm
ĐK
Động cơ Van
Cảm
biến
Điều khiển
trung tâm
Cơ cấu chấp
hành
Điều khiển
Bus trường
Hình 4.1: Cấu hình của một mạng cơng nghiệp
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 8:Mạng giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 52
Lớp truy xuất mạng: Network Access Layer.
Lớp liên mạng: Internet Layer.
Lớp vận chuyển: Transport Layer.
Lớp ứng dụng: Application Layer.
4.1. Chức năng của các lớp:
Lớp truy xuất mạng (Network Access Layer):
Lớp truy xuất mạng đại diện cho các bộ phận kết nối vật lý như cáp, bộ
chuyển
đổi (Adapter), card mạng, giao thức kết nối, giao thức truy cập mạng. Lớp này cĩ
nhiệm vụ trao đổi dữ liệu giữa các máy chủ và mạng. TCP/IP khơng định nghĩa
lớp này mà dùng các chuẩn cĩ sẵn như IEEE, X25, RS232, ETHERNET,...
Lớp liên mạng (Internet Layer):
Chịu trách nhiệm cung cấp địa chỉ logic cho giao diện mạng vật lý để điều
khiển việc truyền thơng tin giữa các máy. Lớp này nhận dữ liệu từ lớp vận chuyển,
TCP/IP
Application
Presentation
Application
Session
Network Internet
Data link
Network
access
Transport
OSI
Physical
Transport
Hình 4.2: Cấu trúc 4 lớp của mơ hình TCP/IP so với mơ hình OSI
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 8:Mạng giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 53
đĩng gĩi thành các IP datagram với các IP header chứa thơng tin của việc truyền
dữ liệu, sau đĩ chuyển xuống lớp truy xuất mạng để truyền. Lớp này cũng cung
cấp các giao thức để thơng báo lỗi.
Lớp vận chuyển:
Lớp vận chuyển cĩ nhiệm vụ phân phát dữ liệu tới các chương trình ứng
dụng khác nhau. Lớp này cĩ hai nghi thức quan trọng là TCP (Transmission
Control Protocol) và UDP (User Datagram Protocol). Đơn vị dữ liệu ở lớp này là
các bản tin.
Lớp ứng dụng:
Đây là lớp cao nhất, dùng để truy xuất các dịch vụ trên mạng bằng các
chương trình ứng dụng. Một chương trình ứng dụng sẽ tương tác với các nghi thức
của lớp này để gửi và nhận dữ liệu. Các dịch vụ trên lớp này gồm cĩ: truyền thư
(SMTP), truyền nhận file (FTP) , truy cập từ xa (TELNET)…
4.2. Nghi thức Ethernet:
Lớp truy xuất mạng trong TCP/IP sử dụng các nghi thức mạng cĩ sẵn như :
Ethernet, IEEE 802, X25, Frame Relay, ATM. Trong các mạng LAN, nghi thức
được sử dụng phổ biến nhất là mạng Ethernet.
Ethernet:
Dựa trên điều khiển đa truy cập CSMA/CD(Carrier Sense Multiple
Access/Collision Detect). Các chức năng cơ bản của Ethernet là:
¾ Truyền và nhận các gĩi dữ liệu.
¾ Giải mã các gĩi và kiểm tra địa chỉ trước khi phát cho phần mềm lớp trên.
¾ Kiểm tra lỗi.
Điều khiển đa truy cập CSMA:
Trước khi truyền dữ liệu trên mạng, một trạm Ethernet phải lắng nghe hoạt
động của kênh truyền. Nếu phát hiện kênh truyền bị bận, nĩ sẽ chờ mà khơng
truyền. Nếu kênh truyền trống thì nĩ sẽ truyền. Sau bit cuối cùng của một khung
truyền trạm Ethernet phải đợi một khoảng thời gian nhất định để tạo một khoảng
cách giữa các khung. Khoảng cách này chính là thời gian cho phép các trạm khác
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 8:Mạng giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 54
cĩ thể chiếm kênh truyền. Trong trường hợp xảy ra xung đột (khi cĩ hai trạm cùng
phát hiện ra kênh trống và truyền dữ liệu lên), trạm Ethernet sẽ phát hiện ra xung
đột nhờ so sánh dữ liệu trên đường truyền với dữ liệu đã phát. Cả hai trạm sẽ cùng
ngưng phát và chờ trong một khoảng thời gian ngẫu nhiên trước khi phát lại. Do
thời gian chờ phát lại của mỗi trạm là ngẫu nhiên nên cĩ thể tránh được việc tái
xung đột, tuy nhiên nếu điều này xảy ra, các trạm sẽ phải chờ một lần nữa với thời
gian chờ ngẫu nhiên tăng lên để giảm xác suất tái xung đột.
Định dang khung Ethernet:
Preamble
(8 byte)
Destination
Address
(6 byte)
Source
Address
(6 byte)
Type
(2 byte)
Data
(46 >1500 byte)
FCS
(3byte)
Preamble :
Gồm 8 byte:
¾ 7 byte đầu cĩ giá trị 10101010 cĩ chức năng đồng bộ cho phần cứng.
¾ 1 byte cĩ giá trị 10101011 báo cho biết bắt đầu của 1 frame.
Destination Address và Source Address:
Địa chỉ nguồn và địa chỉ đích, mỗi trạm Ethernet được gán một địa chỉ 48
bit cố định.
Type :
Xác định loại dữ liệu.
Data:
Chứa dữ liệu nhận được từ lớp trên.Trường dữ liệu bao gồm IP Header,
TCP, Header, và dữ liệu. Chiều dài của trường dữ liệu từ 46-1500 byte.
FCS (Frame Check Sequence):
Cho phép trạm nhận xác định việc truyền cĩ bị lỗi hay khơng.
4.3. Khảo sát Token Ring:
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 8:Mạng giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 55
Token Ring cĩ 2 loại khung cơ bản
Khung Token:
Khung Token cĩ chiều dài 3 byte.
¾ Start: Byte mở đầu.
¾ Access control:Byte điểu khiển.
¾ End :Byte kết thúc.
Start Access control End
Khung dữ liệu/lệnh:
Khung dữ liệu/lệnh cĩ kích thước thay đổi tùy thuộc vào trường thơng tin.
Khung dữ liệu mang thơng tin của lớp trên. Trong khi đĩ khung lệnh mang thơng
tin điều khiển và khơng chứa thơng tin của lớp trên.
Start Access
control
Frame
control
Destination
address
Source
address
Data FCS End Frame
status
¾ Start: Mở đầu khung.
¾ Access control : Phân biệt khung Token hoặc khung lệnh /dữ liệu.
¾ Frame control : Phân biệt loại thơng tin điều khiển.
¾ Destination address: Địa chỉ đến của khung.
¾ Source address: Nơi xuất phát của khung.
¾ Data: Cĩ kích thước thay đổi mang thơng tin.
¾ FCS: Kiểm tra lỗi khung.
¾ End: Kết thúc.
¾ Frame status: Báo trạng thái khung nhận được.
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 8:Mạng giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 56
4.4. Đặc điểm của truyền thơng RS -232C, RS-422A, RS485.
Thông số RS-232C RS-422 RS-423 RS485
Chiều dài cáp
Length(max)
15m
(50ft)
1,2km
(4000ft)
1,2km
(4000ft)
1,2km
(4000ft)
Tốc độ baud
Baud rate
20Kbs/15m 10Mbs/12m
1Mbs/120m
100Kbs/1,2km
10oKbs/12m
10Kbs/120m
1Kbs/1,2km
10Mbs/12m
1Mbs/120m
100Mbs/1,2km
Mode Unbalanced Balanced
Differential
Balanced
Differential
Balanced
Differential
Driver No. 1 1 1 32
Receiver 1 10 10 10
Logic 0 +3v -:- +25v +2v-:-+5v +3.6v-:-+6v +1.5v-:-+5v
Logic 1 -3v -:- -25v -2v-:- -5v -3.6v -:- -6v -1.5v -:- -5v
Community 2v 1.8v 3.4v 1.3v
Cable/signal 1 2 2 2
Methode Simplex Simplex Simplex Simplex
Phương thức Half-duplex
Full-duplex
Half-duplex
Full-duplex
Half-duplex
Full-duplex
Half-duplex
Full-duplex
Shotr circuit
current
500mA 150mA 150mA 150mA
Chuẩn RS-232.
Là chuẩn của EIA nhằm định nghĩa giao diện vật lý gữa DTE và DCE (ví
dụ như một máy tính và một modem). Chuẩn này sử dụng đầu nối 25 chân, tuy
nhiên chỉ cĩ một số ít chân là thực sự cần thiết cho việc liên kết. Về phương diện
điện, chuẩn này qui định các mức logic 0 và 1 tương ứng với các điện thế nhỏ hơn
-3v và lớn hơi +3v. Tốc độ đường truyền khơng vợt quá 20Kbs và khoảnh cách
nhỏ hơn 15m.
Chuẩn RS-232C cĩ thể chấp nhân phương thức truyền song cơng (fulll-
duplex).
Một trong những yêu cầu quan trọng của RS232C là thời gian chuyển từ
mức logic này sang mức logic khác khơng vượt quá 4% thời gian tồn tại của một
bit. Giả sử với tốc độ truyền 19200 baud thì thời gian truyền mức logic phải nhỏ
hơn 0.04/19200 = 2.1s (Điều này làm giới hạn đường truyền, với tốc độ 19200
baud ta cĩ thể truyền xa nhất là 50ft "15.24m").
Một trong những vấn đề quan trọng cần lưu ý khi sử dụng RS232 là mạch
thu phát khơng cân bằng ( đơn cực ), tức là tín hiệu vào và ra được so với đất.
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 8:Mạng giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 57
Chuẩn RS - 422A.
Một cải tiến quan trọng của chuẩn RS232C là chuẩn RS 422A. Chuẩn này
sử dụng việc truyền dữ liệu sai lệch (differential data) trên những đường truyền
cân bằng. Một dữ liệu sai lêch cần hai dây, một cho dữ liệu khơng đảo (non-
inveted) và một đường cho dữ liệu đảo (inverted). Dữ liệu được truyền trên đường
dây cân bằng, thường là cặp xoắn với một trở ở đầu cuối. Một IC lái (drver) sẽ
biến đổi các mức logic thơng thường thành một cặp tín hiệu sai lệch để truyền.
Bên nhận sẽ cĩ một mạch chuyển đổi tín hiệu sai lệch thành các mức logic tương
ứng khác. Với chuẩn mới này, tốc độ cũng như khoảng cách được cải thiện nhiều.
Chuẩn RS - 485.
Giao tiếp EIA RS- 485 là một cải tiến của chuẩn RS422A. Đắc tính điện
của nĩ giống như chuẩn RS422A. RS485 là một chuẩn truyền vi sai, sử dụng hai
dây cân bằng. Với RS-485 tốc độ truyền cĩ thể đạt đến 10Mbs và chiều dài cáp cĩ
thể lên đến 1.2km. Điện áp vi sai ngõ ra từ +1.5v —>+5v nếu là logic 0, mức
logic 1 sẽ là -1.5—>-5v. Một đặc điểm quan trọng của RS 485 là cĩ thể cung cấp
đến 32 trạm trên cùng một đường truyền. Điều này cho phép tạo thành một mạng
cục bộ.
Chỉ cĩ một trạm được chọn làm master, các trạm cịn lại đều là slave.
Master được quyền truyền bất cứ lúc nào, nĩ sẽ chỉ định một slaver bất kì giao tiếp
với nĩ. Slave chỉ cĩ thể truyền sau khi nhận được lệnh của master. Mọi slave cĩ
một địa chỉ riêng trên đường truyền và sẽ khơng được truyền nếu khơng cĩ yêu
cầu từ master.
4.5. Mạch chuyển đổi và mạng RS-485.
Thơng thường các họ vi điều khiển cĩ ngõ truyền thơng theo mức TTL,các thiết bị
đầu cuối khác (DTE) cĩ cổng truyền thơng là RS-232. Để cĩ thể nối mạng các
thiết bị này ta phải chuyển từ TTL RS-232 sang RS-485. Để thực hiện được
chuyển đổi này cĩ rất nhiều vi mạch trên thị trường, nhưng họ vi mạch của hãng
MAXIM là phổ biến nhất hiện nay. Tiêu biểu là MAX485 nĩ chuyển từ TTL sang
RS-485 và truyền thơng tin theo phương pháp Half-Duplex. Bên trong mổi vi
mạch chứa một bộ phát và một bộ thu.
Đặc điểm : RS-485 Sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệch đối xứng giữa hai
dây dẫn A và B, thơng tin được đưa trên cặp dây xoắn đơi bán song cơng (Half-
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 8:Mạng giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 58
Duplex).Nghĩa là tại một thời điểm bát kì trên đường truyền chỉ cĩ thể là một thiết
bị hoặc là hoặc là nhận.
Sơ đồ mạng Half-Duplex RS-485.
Sơ đồ mạng Full-Duplex RS-485
Để thực hiện kết nối gữa máy tính và mạch điều khiển ta cần qui định tốc
độ và khung dữ liệu giống nhau.
Ví dụ: Viết chương trình khi mới Reset mạch thì P1=05H, P2 = 55H và dữ liệu
được gửi lên máy tính là 55H. Khi xuất dữ liệu từ máy tính xuống thì dữ liệu được
đưa ra P2, P0.
DEM EQU 31h
ORG 000H
MOV DEM,#55H
MOV P1,#05H
LCALL START
MAIN: JNB RI,PHAT
ACALL GetChar
MOV DEM,A
MOV P2,A
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 8:Mạng giám sát và điều khiển
Thực tập cơng nhân Trang 59
PHAT: MOV A,DEM
MOV P0,A
LCALL PUTCHAR
LJMP MAIN
;======================================
Start: MOV A,PCON ;Make sure SMOD is off
SETB ACC.7
MOV PCON,A ;Set up timer 1
MOV TH1,#0F3h ;4800 baud
MOV TMOD,#20h
MOV TCON,#40h
MOV SCON,#52h ;Set up serial port
RET
;==========================================================
GetChar:JNB RI,$ ;Wait for receiver flag
CLR RI ;Clear receiver flag
MOV A,SBUF ;Read character
RET
;==========================================================
Putchar:JNB TI,$ ;Wait for transmitter flag
CLR TI ;clear transmitter flag
MOV SBUF,A
RET
END
III. Phần thực tập cụ thể
Thi cơng mạch trao đổi dữ liệu gữa mạch và máy tính thơng qua đường
truyền theo chuẩn cơng nghiệp. Gồm các bước:
• Vẽ sơ đồ khối, sơ đồ mạch và phân tích hoạt động của mạch.
• Viết lưu đồ thuật tốn
• Viết chương trình xuất nhập dữ liệu gữa vi điều khiển và máy tính.
- Trên máy tính viết các chương trình con:
+ Viết chương trình khởi cổng tốc độ 4800, 8 bit dữ liệu, 1bit stop.
+ Đĩng mở cổng COM.
+ Nhận dữ liệu từ kít để hiển thị.
+Xuất dữ liệu xuống kit để điều khiển.
- Trên vi điều khiển viết các chương trình con:
+ Viết chương trình khởi cổng tốc độ 4800, 8 bit dữ liệu, 1bit stop.
+ Chương trình thu, phát dữ liệu.
+ Nhận dữ liệu từ máy tính lưu vào vùng đệm.
+ Lấy dữ liệu từ vùng đệm ở trên để hiển thị.
+ Nhận dữ liệu từ ma trận bàn phím để lưu vào vùng đệm bàn phím.
+ Lấy dữ liệu từ vùng đệm bàn phím để xuất lên máy tính.
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 9:Thiết kế hệ thống
Thực tập cơng nhân Trang 60
BÀI 9
THIẾT KẾ CÁC HỆ THỐNG ỨNG DỤNG
I. Mục đích yêu cầu.
- Để tạo ra một sản phẩm cĩ thể ứng dụng được cần phải đảm bảo về các
vấn như: chất lượng kỹ thuật, thẩm mỹ, giá thành.
- Trong bài này sinh viên tổng hợp tất cả các kiến thức của bài thực tập
trước để thiết kế ra mạch ứng dụng cụ thể.
II. Nội dung
Một phương pháp thường được sử dụng là xây dựng một hệ mở hay như
thường nĩi là một hệ phát triển. Tùy thuộc vào nội dung các ứng dụng cụ thể, ta
dành thời gian cân nhắc và cụ thể hĩa các bước phát triển để cĩ dược một mạch
điện với các tính năng đáp ứng những yêu cầu ứng dụng cần cĩ.
- Việc đầu tiên là xác định các yêu cầu đối với thiết bị.
- Thể hiện các yêu cầu ứng dụng đặt ra dưới dạng sơ đồ khối và lưu đồ hay
giản đồ phân chia thời gian.
- Tìm kiếm phần cứng phù hợp với chức năng cần thiết. Biện pháp này giúp
người thiết kế khẳng định được linh kiện dùng cho bộ điều khiển trung tâm, linh
kiện cần dùng khối I/O.
- Kiểm tra xem trên thực tế nĩ cĩ thỏa mãn về tốc độ và cơng suất khơng, độ
tin cậy. Nếu khơng thỏa mãn thì ta phải lặp lại bước trên để chọn linh kiện cho phù
hợp.
- Thiết kế và lắp ráp theo một mạch thử và cho chạy chương trình mẫu trên
mạch để kiểm tra mạch.
- Chia phần mềm thành những khối dễ quản lý, chúng được viết như những
chương trình con và được kiểm tra độc lập.
- Cuối cùng phải tích hợp tồn bộ phần cứng, phần mềm và kiểm tra lại cho
đến khi mọi thứ đều chạy tốt.
- Triển khai hệ thống ra mơi trường đã dự định trước hay vào dây chuyền sản
xuất cụ thể để thử nghiệm đến khi mọi yêu cầu đặt ra đều được đáp ứng.
Các ký hiệu thường dùng nhất cho việc lập lưu đồ.
So sánh
Hộp xử lý
Khối nhập, xuất
Chương trình con
Bắt đầu và kết thúc chương trình
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 9:Thiết kế hệ thống
Thực tập cơng nhân Trang 61
Một số mạch ứng dụng.
1. Mạch giám sát và điều khiển nhiệt độ cĩ giao tiếp máy tính.
- Đọc nhiệt độ từ một vùng cố định.
- Cài đặt nhiệt độ tại chỗ và trên máy tính.
- Cảnh báo và hiển thị nhiệt độ tại chỗ.
- Cảnh báo và hiển thị nhiệt độ trên máy tính.
- Điều khiển nhiệt độ theo kiểu ON/OFF
2. Mạch giám sát và điều khiển thiết bị điện cĩ giao tiếp máy tính.
- Giám sát và điều khiển thiết bị điện với khoảng cách 1Km(RS485).
- Dùng máy tính để điều khiển và giám sát.
- Cài đặt thời gian đĩng tắt thiết bị theo ý.
3. Điều khiển thiết bị điện và báo cháy thơng qua đường dây điện thoại.
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 9:Thiết kế hệ thống
Thực tập cơng nhân Trang 62
- Điện thoại gọi sau 4 hồi chuơng thì chuyển sang chế độ điều khiển.
- Bấm số để điều khiển thiết bị.
- Khi cĩ cháy thì tự động gọi đến 4 số thuê bao khác nhau để thơng
bao.
4. Mạch giám sát và điều khiển đếm sản phẩm cĩ giao tiếp máy tính
- Cài đặt và hiển thị số sản phẩm và số thùng tại chỗ.
- Máy tính giám sát quá trình đếm sản phẩm.
- Lưu được số sản phẩm của từng Ca.
5. Xếp hàng điện tử.
- Nhận biết thứ tự người vào theo mã.
- Thơng bao người vào bằng loa và LED hiển thị thứ tự người vào.
- Tự động hướng dẫn khách hàng chọn đúng quầy phục vụ theo yêu
cầu
6. Điều khiển thiết bị điện bằng hồng ngoại.
- Tại thiết bị cĩ mạch điều khiển hẹn giờ và cơng suất cho thiết bị.
- Mạch điều khiển cĩ bàn phím để nhập thời gian làm việc và cơng
suất của thiết bị.
- Mạch điều khiển cĩ đường kết nối máy tính để giám sát thiết bị.
7. Mạng đèn giao thơng
- Điều khiển ít nhất là hai ngã tư.
- Cĩ máy tính để giám sát và điều khiển các ngã tư
- Các trạm cĩ thể làm việc độc lập nếu mạng cĩ sự cố.
8. Tổng đài nội bộ.
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Xưởng điện tử Bài 9:Thiết kế hệ thống
Thực tập cơng nhân Trang 63
- Một trung kế và 4 thuê bao.
- Máy tính giám sát và điều khiển được tổng đài.
9. Robot cơng nghiệp.
- Làm việc theo chương trình tự động.
- Làm việc cĩ máy tính giám sát và điều khiển
* Ngồi các mạch trên sinh viên cĩ thể tự chọn cho mình một mạch khác nhưng
được sự cho phép của giáo viên hướng dẫn mới thị cơng.
III. Phần thực tập cụ thể
- Vẽ sơ đồ khối và giải thích nhiệm của từng khối.
- Viết lưu đồ thuật tốn.
- Vẽ sơ đồ mạch.
- Phân tích hoạt động của mạch.
- Tính các tham số.
- Thi cơng mạch.
- Viết chương trình điều khiển.
- Cấp nguồn cho mạch và kiểm tra.
* Sinh viên phải kiểm tra từng khối và chương trình con rồi mới nhập vào để hồn
thiện.
Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Giáo trình - Xưởng điện tử.pdf