Tài liệu Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm doc

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
1




PHẦN MỞ ĐẦU

Cùng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện tử
đang và sẽ tiếp tục được ứng dụng ngày càng rộng rãi và mang lại hiệu qủa
cao trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế, kỹ thuật cũng như trong
đời sống xã
hội.Tiếp nhận những thành tựu của khoa học- kỹ thuật đó, ngày nay việc
gia công, truyền đạt và xử lý tín hiệu trong các thiết bị điện tử từ đơn giản
đến hiện đại đều dựa trên cơ sở nguyên lý số , vì những thiết bị làm việc
trên cơ sở nguyên lý số có những ưu điểm hơn hẳn cá thiết bị làm việc
trên cơ sở nguyên lý tương tự, đặc biệt là trong kỹ thuật tính toán, kỹ thuật
đo lường và điều khiển và đặc biệt hơn với sự giúp đỡ của máy tính được
ứng dụng rộng rãi ngày nay.Với sự ra đời các hệ thống số đã cải thiện , tối
ưu những nhược điểm mà kỹ thuật tương tự không đáp ứng được chẳng
hạ
n như sai số, tốc độ, tần số làm việc, tổn hao .v.v Tuy nhiên, tín hiệu tự
nhiên bao gồm các đại lượng vật lý, hoá học, sinh học là các đại lượng
biến thiên theo thời gian hay nói cách khác nó là các đại lượng tương tự,
để phối ghép với nguồn tín hiệu tương tự với nguồn xử lý số, nghĩa là để
xử lý tín hiệu thông qua một hệ thống số ta phải có các mạch chuyển đổi
tín hiệu t
ừ dạng tương tự sang dạng số ADC (The Analog to Digital
Convertor), tín hiệu sau khi đã được chuyển đổi được xử lý qua một hệ
thống xử lý tín hiệu số và được trả lại dạng tín hiệu ban đầu, đó là tín hiệu

tương tự thông qua mạch chuyển đổi tín hiệu số-tương tự DAC (The
Digital to Analog Convertor ). Ngày nay, cùng với sự bùng nổ của công
nghệ thông tin, máy tính đóng vai trò hết sức to lớn và thâm nhập ngày
càng sâu vào đời s
ống kinh tế, xã hội và đặc biệt góp phần vào việc nghin
cứu phát triển những ngành khoa học mới, đơn cử như những hệ thống tự
động hoá đo lường và điều khiển bằng máy tính mà ta sẽ đè cập dưới đây.
Để mở rộng tầm ứng dụng, cũng như khả năng can thiệp sâu của kỹ thuật
máy tính vào các lĩnh vực khác nhau. Chúng ta phải có mố
i quan hệ chặt
chẽ giữa chúng, nghĩa là khả năng kết nối máy tính cũng như việc kết nối
máy tính với thiết bị ngoại vi, tuỳ theo yêu cầu và nhiẹm vụ cụ thể cũng
như vật tư thiết bị có trong tay mà việc thiết kế một hệ thống ghép nối máy
tính khác nhau với nhiều mục đích khác nhau. Đặc biệt được ứng dụng
rộng rãi trong đ
o lường và điều khiển tự động. Tuy nhiên, để có được điều
đó cần phải có sự phối ghép giữa hai nguồn tín hiệu đó là nguồn tín hiệu
tương tự và nguồn tín hiệu số. Việc này hết sức quan trọng và không thể
thiếu được trong hệ thống xử lý số, không những thế việc nghiên cứu tìm
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
2
hiểu nó cho ta biết được khả năng làm việc, đọ chính xác của hệ thống
cũng như độ tin cậy của hệ thống



PHẦN 1
TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT CHUYỂN ĐỔI TÍN HIỆU ỨNG
DỤNG TRONG ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH

Chương 1
CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ – SỐ ADC
(The Analog to Digital Convertor)

1 .Nguyên lý cơ bản của chuyển đổi tương tự – số (ADC basic principles)

Tín hiệu tương tự là tín hiệunbiến thiên liên tục theo thời gian, tín hiệu
số mã hoá là rời rac theo thơi gian. Để chuỷên đổi tín hiệu tương tự sang
dạng tín hiệu số đòi hỏi phải lượng tử hoá biên độ và rời rạc hoá trục thời
gian tín hiệu số liên tụ
c. Để có được điều này, cần phải lấy mẫu tín hiệu
tương tự tại những khoảng thời gian như nhau sau đó chuyển đổi các giá trị
mẫu thành số. Như vậy, nguyên lý chung của sự chuyển đổi là:
- lấy mẫu
- nhớ mẫu
- lượng tử hoá
- mã hoá

1.1. Lấy mẫu tín hiệu (Singnal sample)

Việc lấy mâũ tín hiệu tương tự tại những kho
ảng thời gian sao cho tín
hiệu số được mã hoá có thể khôi phục lại tín hiệu cũ một cách trung thực, ít
ảnh hưởng của nhiễu và sai số do quá trình lấy mẫu. Theo định lý lấy mẫu
của Kacchenikop hay định lý lấy mẫu của Sharnon thì để khôi phục lại tín
hiệu cũ có độ trung thực tối thiểu thì tần số của tín hiệu lấy mẫu phải có độ
lớn tối thiểu bằng hai lầ
n tần số lớn nhất của phổ tín hiệu tương tự:
maxs

2.FF
≥
(1).
Với:
max
F
là tần số max của dải phổ tín hiệu tương tự cần chuyển đổi

s
F
là tần số lấy mẫu

Nếu:
maxs
2.FF
=
thì ta gọi tần số lấy mẫu này là tàn số Nyguist.
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
3

Chu kỳ Nyguist:

a
2.F
1
F
1
Nyguist
T

==
(2).





















Hình 1. Tín hiệu tương tự và tín hiệu sau khi lượng tử và rời rạc
hoá

Như vậy, một tín hiệu tương tự có hàm tin x(t) nào đó xác định trong
khoảng (
T
o

t,
o
t
+
) hoàn toàn có thể khôi phục từ các mẫu rời rạc của nó
x(k.
tΔ
) theo công thức:
X (t) =
∑
−
1n
.x(k. t
Δ
).
)(
)(sin
tkt
c
t
k
t
Δ−
Δ
−
ω
ω
(3).
Với
c

ω
: tần số cao nhất trong phổ x(t)

t
Δ
: bước rời rạc hoá hay tần số lấy mẫu:
c
f
c
t
2
1
==Δ
ω
π
(4).
(
tần số lấy mẫu lớn gấp hai lần tần số cao nhất của x(t) )
Như vậy số mẫu cần lấy là:
t
Δ
Τ
=Ν
(5).
0
t
U,i
0
t
U,i

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
4
Gỉa sử coi như bề rộng phổ của âm thanh chất lượng cao có tần số là :
Z
KHF 20=
.Như vậy, tần số lấy mẫu tín hiệu theo định lý trên :
s
a
F
sny
μ
5.2
5
10.5.2
20000.2
1
.2
1
=
−
===Τ


1. 2. Lượng tử hoá và mã hoá tín hiệu (signal Coding and
Quantization).
Sau khi tính toán xác định tần số lấy mẫu của tín hiệu bằngđịnh lý lấy
mẫu ta được dãy các giá trị rời rạc.Thực hiện việc lượng tử hoá biên độ của
tín hiệu tương tự, là biến dãy các giá trị rời rạc bất kỳ đó thành dãy các giá
trị nguyên x(k) bằng cách hết sức đơn giản là quy trò các giá trị đó. Tuy

nhiên, phải xác định được mức quy tròn
xΔ
(giá trị này gọi là mức lượng
tử hoá), điều này sẽ gây ra sai số lượng tử hoá , tất nhiên ta có thể hạn chế
sai số này một cách tối thiểu là tăng tần số lấy mẫu. Số mẫu càng lớn thì sai
số càng nhỏ, điều này thể hiện qua số bit đầu ra củ bộ chuyển đổi, người ta
dựa vào tham số này để đánh giá chất lưọng chuyển đổi c
ũng như độ trung
thực của tín hiệu khôi phục.
Công thức lượng tử hoá:
}
{
5.0).(.)(
+
Δ
Ε
=
t
k
x
k
x
(5).
Với: E là phần nguyên.
VD: Ta có các giá trị rời rạc sau khi lấy mẫu tín hiệu như sau:


Giá trị rời rạc sau khi lấy mẫu
X(k.
Δ t)

Giá trị sau khi quy tròn
11.7 12
10.3 10
13.8 14
18.2 18
22.6 23
24.9 25
14.1 14

Bảng 1. Gía trị rời rạc sau khi lấy mẫu và sau khi quy tròn

Sau khi thực hiện xong việc lượng tử hoá từ các tín hiệu rời rạc, ta thực
hiện việc mã hoá tín hiệu số. Trước hết, để tiến hành mã hoá tín hiệu
theo mã nhị phân thì cần phải xem tín hiệu cần số từ mã tối thiểu là bao
nhiêu, để có dược điều này thì phải dựa vào giá trị lớn nhất của mẫu.
Với con số thập phân, nếu sử dụng 4 con số hập phân để
viết 1 con số thập
phân thì phải thoả mãn điều kiện:
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
5
3
10
< số thập phân <
4
10

Tương tự với số nhị phân:


n
kx
n
2|)(|max
1
2 <<
−
(6).


Như vậy, số bit cần thiết để thoã mã hoá là n bit.

Chẳng hạn:
5
225|)(|max2 <=< kx
n
⇒ Số bit trong mỗi từ mã là 5
bit.

Vậy ta có công thức để xác định số bit là:


2
2
n.log|x(k)|max
2
log2

2
1)log(n
<
<
−


suy ra:
1
)
|x(k
)
|ma
x
2
E.(lo
g
n
+
=
. (7).

Ngoài ra, nếu con số biểu diễn là các con số đại số thì còn có cả số âmvà
số dương cho nên trong từ mã còn có thêm một bit nữa là bit dấu để phân
biệt số âm và số dương .

Trên cơ sở đó ta thực hiện mã hoá các giá trị trên :
x(0.
Δ
t) = (12)

10
= 01100
x(1.
Δ
t) = (10)
10
= 01010
x(2.
Δ
t) = (14)
10
= 01110
x(3.
Δ
t) = (18)
10
= 10010
x(4.
Δ
t) = (23)
10
= 10111
x(5.
Δ
t) = (25)
10
= 11001
x(6.
Δ
t) = (14)

10
= 01110
Để đánh giá chất lượng chuyển đổi nghĩa là độ trung thực của tín hiệu
khôi phục người ta xác định sai số lượng tử cực đại:
-
Sai số lượng tử cực đại: 2/
x
Δ

-
Sai sốlượng tử càng nhỏthì độ trung thực của tín hiệu sau khi khôi
phục càng cao
Như vậy, sau khi tín hiệu tương tự được lấy mẫu (rời rạc hoá thời gian)
và mã hoá (lượng tử hoá về biên độ) nó chuyển thành tín hiệu số này là các
giá trị rời rạc đó. Cách biểu diễn theo hệ thập phân thường dùng để chỉ thị
số đo, còn trường hợp mạch biến đổi AD là các thiết bị
số thì thường dùng
hệ cơ số 2 (mã nhị phân) để biểu diễn tín hiệu số. Gỉa sử gọi tín hiệu tương
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
6
tự là
)(US
A
A
, tín hiệu số là )
DD
(US ,
D
S được biểu diễn dưới dạng mã nhị

phân như sau:
0
.2
0
b
2n
2
2n
b
1n
.2
1n
b
D
S
++
−
−
+
−
−
=
(8).
Trong đó, các hệ số
0=k
b
hoặc bằng 1 (với k=0 đến k=n-1) và được gọi
là bit (binary digit). Trong đó, bit có trọng lượng lớn nhất ở bên trái và bit
có trọng lượng nhỏ nhất ở bên phải.ở đây
0

b là bit có trọng lượng nhỏ nhất.
Như vậy, với một mạch biến đổi có N bit nghĩa là có N số hạng trong dãy
mã nhị phân thì mỗi nấc trên hình chiếm một giá trị:
1
N
2
Am
U
Ux
LSB
−
==Δ
(9).
Trong đó:
-
Am
U
là giá trị cực đại cho phép của diện áp tương tự đầu vào ADC
-
x
Δ là mức điện tử

2.các tham số cơ bản đặc trưng cho chuyển đổi tương tự số

+ Dải biến đổi của điện áp tương tựu đầu vào: Là khoảng điện áp mà bộ
chuyển đổi AD có thể thực hiện chuyển đổi được. Khoảng điện áp đó có
thể lấy các giá trị số từ 0 đến một số dương hoặc âm nào đó. Số các số hạng
của mã số của đầu ra (số bit trong mã nhị phân) tương ứng với d
ải biến đổi
của điện áp vào cho biết mức chính xác của phép chuyển đổi.

Ví dụ: Một
ADC có số bit ở đầu ra N=12, nghĩa là một từ mã có 12 con số
nhị phân thì
ADC có thể phân biệt đuợc
12
2
=4096 mức điện áp trong dải
biến đổi điện áp vào của nó. Độ phân biệt của một
ADC được ký hiệu là Q
(được xác định theo công thức (4) ở trên). Như vạy, ta có thể ngầm hiểu số
bit N để đặc trưng cho độ chính xác. Tuy nhiên, ngoài số bit đặc trưng cho
độ chính xác của bộ chuyển đổi trong thực tế liên quan đến độ chính xác
của
ADC còn có những tham số khác như: Sai số lệch 0, sai số đơn điệu, sai
số khuyếch đại












Lý tưởng
Thực
Méo phi tuyến

Sai số khuếch đại
Sai số đơn điệu
Sai số lệch không
000
001
010
011
100
101
110
111
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
7
U
A
U
A
U
A
U
A
U
M
D
U

Hình 2. đặc tyuến lý tưởng và thực của bộ chuyển đổi
ADC

Như vậy, so sánh hai đường đặt tuyến truyền đạt lý tưởng của
ADC là
một đường bậc thang đều và có độ dốc trung bình bằng 1. Đường đặc
tuyến thực có sai số lệch không và là một hình bậc thang không đều do
ảnh hưởng của sai số khuyếch đại, của méo phi tuyến và sai số đơn điệu.
Trong đó, sai số khuyếch đại là sai số giữa độ dốc trung bình của đường
đặc tuyến thực với độ dốc trung bình của đường đặc tuyến lý tưở
ng. Sai số
phi tuyến được đặc trưng bởi sự thay đổi đọ dốc đường trung bình của đạc
tuyến thực trong dải biến đổi của điện áp vào. Sai số này làm cho đặc
tuyếnchuyển đổi có dạng hình bậc thang không đều. Cuối cùng, sai số đơn
điệu thực chất cũng do tính phi tuyến của đường đặc tính biến đổi gây ra.


3.Cấu tạo, sơ đồ khối và nguyên tắc làm việc của ADC
(ADC Composition, Diagram and Working Principle)
3.1 cấu tạo, sơ đố khối (Diagram and Composition)

hình 3.sơ đồ khối minh hoạ nguyên tắc làm việc của
ADC

Như vậy, một bộ chuyển đổi bao gồm có: Mạch lấy mẫu tín hiệu, mạch
lượng tử hoá tín hiệu và mạch mã hoá tín hiệu.

3.2. Nguyên tắc làm việc của ADC (ADC Working Principle)

Trước hết, mạch láy mẫu tín hiệu tương tự tại các thời điểm khác nhau
đều và cách đều nhau (rời rạc hoá tín hiệu về mặt thòi gian), giữ cho biên
độ điện áp tại các thời điểm lấy mẫu không đổi trong quá trình chuyển đổi
tiếp theo. Tín hiệu ra mạch lấy mẫu được đưa tới mạch lượng tử hoá để

Mạch lấy
M
ẫ
u

ADC
Lượng
tử hoá
Mã hoá
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
8
Bộ tạo
U
tuyến
tính
Bộ so sánh

Bộ tạo cửa
th
ờ
i
g
ian


Bộ
đếm
xung

U
0
+ U
x
2
n
2
1
2
0
thực hiện làm tròn với biên độ chính xác:
2
x
Δ
±
. Sau mạch lượng tử hoá là
mạch mã hoá. Trong mạch mã hoá, kết quả lượng tử hoá được sắp xếp lại
theo một quy luật nhất định phụ thuộc vào loại mã yêu cẩutên đầu ra của bộ

chuyển đổi.

4. phân loại chuyển đổi tương tự-số ADC .

Có nhiều cách phân loại chuyển đổi tương tự-số
ADC , tuy nhiên chủ
yếu phân loại theo quá trình chuyển đổi về mặt thời gian theo cách phân
loại này có 4 phương pháp biến đổi AD như sau:

a.Phương pháp chuyển đổi song song: Trong phương pháp nàytín hiệu
được so sánh cùng một lúc với nnhiều giá trị chuẩn. Do đó tất cả các bit
được xác định đồng thời và đưa đến đầu ra.
b.Biến đổi theo mã đếm: ở đây, quá trình so sánh được thực hiện lần lượt
từng bước theo quy luật của mã đếm. Kết quả chuyển đổi được xác định
bằng cách đếm số lượng giá trị chuẩn có thể chứa được trong giá trị tín
hiệu tương tự cần chuyển đổi.

c. Biến đỏi nối tiếp theo mã nhị phân: Qúa trình so sánh đựoc thực hiện
lần lượt từng bước theo quy luật mã nhị phân. Các đơn vị chuản dùng để so
sánh lấy các giá trị giảm dần, do đó các bit được xác định lần lượt từng bit
có nghĩa lớn nhất đến bit nhỏ nhất.
d.
Biến đổi song-song nối tiếp kết hợp: Trong phương pháp này mỗi
bước so sánhcó thể được xác định được tối thiểu là 2 bit đồng thời.
Như vậy, có rất nhiều phương pháp chuyển đổi, tuy nhiên các mạch thưc
tế làm việc theo nhiều phương pháp khác nhau. Nhưng về nguyên tắc
chuyển đổi đều làm theo những phương pháp trên. Trong quá trình thiết kế
một hệ thống đo lường và điều khiển bằng máy tính, hay một hệ thống đo
l
ường số nào đó tuỳ vào yêu cầucủa hệ thống như tốc độ,độ chính xác vật

tư hiện có mà lựa chọn phương pháp chuyển đổi khác nhau. Mỗi phương
pháp đều có ưu nhược điểm khác nhau, chính vì vậy việc nghin cứu nguyên
lý hoạt động , tính năng kỹ thuạt của từng phương pháp cũng như từng
mạch cụ thể là nhiệm vụ của người thiế
t kế. Sau đây ta tìm hiểu từng
phương pháp chuyển đổi:
4.1. Bộ chuyển đổi ADC theo phương pháp tích phân một sườn dốc (the
Ramp type ADC).

4.1.1. Sơ đồ khối :




Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
9












Hình 4. Sơ đồ khối phương pháp tích phân một sườn dốc

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
10
u
U
0
+ U
x

U
0
t
U
SS1
t
U
SS2
t
Uxung
cửa

ΔT
Uxung
chuẩn

Uxung
điểm

t

t
t
Hình 5 : Giản đồ thời gian
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
11
Một đầu ra
4.1.2.Nguyên lý làm việc
Bộ điều khỉên tạo xung điều khiển(Xung Clock), xung này có nhiệm vụ
xoá “0” bộ đếm và tạo điện áp răng cưa.Nó chính làbộ tạo điện áp mẫu có
độ méo
%
γ
nhỏ
Bộ so sánh có nhiệm vụ so sánh điện áp cần đo với điện áp chuẩn
0
U
.


2 đầu vào


hình 6. bộ so sánh
Khi đặt 2 điện áp đầu vào bằng nhau thì có xung ra tại thời điển
1
t
.Xung ra này kích bộ tạo cửa thời gian là Triger ó hai trạng thái ổn định và
làm cho bộ cửa thời gian từ trạng thái “0” chuyển sang trạng thái “1”. Sau
khi có điện áp

0
U
ò
U + vào bộ so sánh 2 thì nó sẽ so sánh giá trị và đưa ra
xung đếm tại thời điểm
2
t
. Xung đếm này làm cho bộ tạo xung chuyển
trạng thái từ trạng thái “1” sang trạng thái “0” , đồng thời mở cửa để bộ tạo
xung đếm lọt qua, các xung này sẽ được lưu trữ tại các thanh ghi của bộ
đếm xung. Trong thực tế, thường sử dụng các vi mạch khuyếch đại thuật
toán làm bộ so sánh.
Ta thấy rằng ở sơ đồ nguyên lý ngoài điện áp
x
U
cần cho điện áp
0
U
.Điện áp
0
U là điện áp được tạon ra nhằm mục đích đo chính xác giá trị
của điện áp
x
U
vì khi bắt đầu quá trình chuyển đổi nó chưa ổn định do tính
không đường thẳng.

Ta có:
dt
du

tg
x
U
TT ΔΔ α == (10)

Với:
ch
f
n
ch
TnttT ==−=Δ .
12
(11)
Suy ra:
dt
du
ch
f
u
x
U .=
(12).
Vì
dt
du
= const
ch
f
=
f

f
Δ

i
n
x
U
10.=⇒

Giả sử i = 0 ⇒
x
U
= n.
4.1.3 Sai số chuyển đổi và cách khắc phục.
Để thực hiện đo lường và chuyển đổi bằng máy tính thông qua card ghép
nối chuyển đổi tương tự-số ADC ngoài việc phải hiểu nguyên lý hoạt động
của nó, ta còn phải biết tính năng đo lường cũng như độ chính xác của từng
bộ chuyển đổi.
Bộ so sánh
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
12

Vậy độ chính xác của bộ chuyển đổi sử dụng phương pháp trên phụ
thuộc vào các yếu tố gì ?
* Để trả lời cho câu hỏi trên ta phải xem xet từng yếu tố tuỳ thuộc:
• Các điện áp chuẩn
ch
U
+ Diện áp răng cưa khong tuyến tính <méo

γ
% nhỏ>
+ Tần số không ổn định có sai số tương đối lớn
f
f
Δ
lớn
• Do nhiễu xung can thiệp vao mạch biến đổi
• Do sự không đồng bộ giữa xung mở cửa và chuỗi xung chuẩn
dẫn đến sai số phương pháp đo
* cách khắc phục:
•
Trước hết phải tạo điện áp chuẩn
ch
U
thật chuẩn γ% nhỏ, sai số
doTần số nhỏ
f
f
Δ
nhỏ
• Giảm sai số phương pháp, tăng tần số xung chuẩn, tuy nhiên cũng
phải phụ thuộc vào độ phân giải của bộ đếm xung.
4.2.
Bộ chuyển đổi AD theo phương pháp tích phân hai sườn rốc.
(The dual-slope integerating type A/D converter)
4.2.1. Sơ đồ khối cấu tạo.

Hình 7. sơ đồ khối cấu tạo bộ chuyển đổi theo phương pháp hai sườn
dốc









Bộ
đệ
m
Mạch
Logic

Đếm Z
0
Tạo

xung
nhịp

R
c
U
c
U
ch
Ua

Mạch tích
phân A1

Bộ so sánh A2
Mạch ADN
U
0
U
C
U
A

t

t
1
t
2
t

’
2
0

U
’
c1

U
’
c2

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
13



Hình 8. giản đồ thời gian
4.2.2. Nguyên lý hoạt động.
Mạch logic điều khiển, điều khiển cho khoá K ở vị trí 1 thì điện áp tương
tự cần chuyển đổi
A
U
nạp điện cho tụ C thông qua điện trở R tại thời điểm
1
t
. Khi đó ở đầu ra của mạch tích phân
1
A

Có điện áp được tính theo công
thức sau:

∫
==
11
11
)(
tU
RC
dtU
RC
t
c
U
AA
(13).








Hình 9. mạch tích phân
Như vậy,
c
U
tỷ lệ với

A
U
. Tuỳ theo
A
U
lớn hay bé mà đặc tuyến của
)(
1
t
c
U có độ dốc khác nhau. Trong thời gian
1
t
, bộ đếm
0
Ζ cũng đếm các
xung nhịp. Sau khi nạp điện áp cần đo
A
U
cho tụ điện C, mạch logic điều
khiển sẽ chuyển khoá K sang vị trí 2 đồng thời tín hiệu từ mạch logic cũng
được đưa đến mạch AND ( mạch “Và”) và làm chomạch AND thông khi
có xung nhịp tác động. Tại thời điểm này, mạch đếm ở đầu ra bắt đầu thực
hiện đếm và mạch đếm
0
Ζ
được mạch logic điều khiển về vị trí nghỉ.
Khi K ở vị trí 2, điện áp chuẩn
ch
U bắt đầu nạp điện cho tụ C theo chiều

ngược lại, phường trình nạp là:

2
)
2
(
"
t
R
C
ch
U
t
c
U −=
(14).

Gỉa thiết sau thời gian
2
t
thì
|
"'
|
c
U
c
U =
, nghĩa là điện áp
c

U
trên tụ C
bằng “0” vì hai điện áp được nạp vào tụ có nhiều cách khác nhau.
Như vậy ta có:

1221
t
ch
U
A
U
tt
RC
ch
U
t
RC
A
U
=⇒=
(15)

Số xung đưa đến mạch đếm
0
Ζ
trong thời gian
1
t
là:
R

C
U
chuẩn

U
c

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
14

n
ft .
10
=
Ζ
(16).
Trong đó
n
f là tần số của dãy xung nhịp
từ đó suy ra
n
f
z
t
0
1
=
. Thay vào (15) ta được:

n
f
Z
ch
U
A
U
t
0
.
2
=
(17).
Do đó xung nhịp đếm được nhờ mạch đếm ở đầu ra trong khoảng
thời gian
2
t
là:
0
.Z
ch
U
A
U
n
f
2.
tZ
=
(18).

Sau thời gian
2.
t
mạch đếm ra bị ngắt vì điện áp trên tụ
c
U
= 0 và mạch
logic đóng cổng AND .Qúa trình lặp lại tương tự trong quá trìng chuyển
đổi tiếp theo.
Như vậy, theo công thức ta thấy số xung đếm được ở đầu ra tỷ lệ với
điện áp tương tự
A
U
cần chuyển đổi. ở đây, kết quả đếm không phụ thuộc
vào các thông số RC của mạch và cũng không phụ thuộc vào tần số f
n

.
chính vì lẽ đó kết qủa chuyển đổi cũng khá chính xác, tuy nhiên yêu cầu
cần thiết là tần số nhịp phải có độ ổn định cao nghĩa là giá trị tần số xung
nhịp phải như nhau trong khoảng thới gian t
1
,t
2

Tóm lại, trong phương pháp này.ta dã làm cho điện áp cần chuyển đổi
U
A
Tỷ lệ với thời gian (t
1

,t
2
) rồi đếm số xung nhịp xuất hiện trong khoảng thời
gian đó. Phương pháp này cho ta chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín
hiệu số có độ chính xác cao.
4.3 Phương pháp chuyển đổi song song hay phương pháp so sánh trực tiếp.
(Comparaison directe).
4.3.1. Sơ đồ nguyên lý.













U
A
Uch

7V/8
3V/8
5V/8
V/2
3V/8

V/4
V/8
V/2
R

R

R

R

R

R

R

R

Mã Hoá


Lối vào Lối ra
1111111 000
0111111 001
0011111 010
0001111 011
0000111 100
0000011 101
0000001 110

0000000 111


Bit 1
Bit 2
Bit 3
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
15


Mạch dãy liên tục tạo
r
a

c
á
c
m
ứ
c

đ
i
ệ
n
á
p

so

DAC N
-
Bit
Xung nhịp điều khiển
khởi động qua trình
ể
ổ
Bit 1
Bit N






Hình 10. sơ đồ nguyên lý phương pháp chuyển đổi song song

4.3.2.Nguyên lý hoạt động
Trong phương pháp chuyển đổi này, tín hiệu tương tự cần chuyển đổi
U
A
cần chuyển đổi được đưa đồng thời tới đầu vào cá bộ so sánh. Điện
áp chuẩn U
ch
được đưa đến đầu vào còn lại của các bộ so sánh qua thanh
điện trở R. Do đó các điện áp chuẩn đặt vào bộ so sánh lân cận khác nhau
một lượng không đổi và giảm dần. Đầu ra của các bộ so sánh có điện áp
vào lớn hơn điện áp chuẩn lấy trên thanh điện trở có mức logic “1”, ngược
lại các đầu ra của các bộ so sánh co điện áp vào nhỏ hơn điện áp chuẩn có

mức logic “0. Tất cả các đầu ra của các bộ so sánh được nối vào mạch AND
có một đầu được nối vào một mạch tạo xung nhịp. Chỉ khi có xung nhịp
được đưa đến tác động vào đầu mạch
AND thì các xung ra của các bộ so
sánh mới được nạp vào bộ nhớ là các Flip-Flop.Các xung sau khi được nhớ
vào mạch nhớ nó được ma hoá thành dạng nhị phân. Như vậy, cúu sau một
khoảng thời gian bằng một chu kỳ xung nhịp thì lại có một tín hiệu được
chuyển đổi.
Như vậy, bộ chuỷên đổi tương tự-số làm việc theo phương pháp chuyển
đổi song song có tốc độ chuyển đổi nhanh vì quá trình so sánh được thực
hi
ện song song cùng một khoảng thời gian. Tuy nhiên, kết cấu mạch phức
tạp với số linh kiện quá lớn. Với bộ chuỷên đổi N bit, để phân biệt được 2
n


mức lượng tử hoá thì phải dùng tới (2
N
- 1) bộ so sánh. Chính vì lẽ đó bộ
chuyển đổi sử dụng phương pháp chuyển đổi này chỉ đựoc sử dụng trong
hệ thống chuyên dụng có yêuc cầu số bit N nhỏ và tốc độ chuyển đổi cao.
Ngày nay, người ta đã chế tạo đượ card
ADC7 bit tần số f
C
= 15MH
Z.

4.4.Bộ chuyển đổi ADC theo phương pháp xấp xỉ liên tiếp
(The Successive-approximation type
ADC)

4.4.1. sơ đồ khối cấu tạo.
Phương pháp chuyển đổi xấp xỉ liên tiếp là phương pháp phổ biến cho
các kiểu
ADC do tính năng tốc độ, độ chín xác và tính dễ thiết kế của nó.
Nó hoạt động nhờ việc so sánh thế được sinh ra với thế nối vào. Một
mạch dãy và một mạch chuyển đổi số-tương tự
ADC, một đồng hồ xung
nhịp và một thanh ghi xấp xỉ liên tiếp
SAR .


Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
16










Hình 11. Sơ đồ khối phương pháp chuyển đổi xấp xỉ liên tiếp

4.4.2. Nguyên lý hoạt động.
Nguyên tắc làm việc chủ yếu là dựa trên cơ sở “đúng” và “sai”. Tín
hiệu lối vào được xấp xỉ liên tiếp bằng một nửa độ lớn của bước trước
đó. Ban đầu nó kiểm tra xem nếu điện thế lối vào V

in
lớn hơn một nửa
khoảng điện thế (V
Ranger
) của ADC. Gỉa sử rằng lối ra “là đúng” thì phép
xấp xỉ tiếp theo sẽ kiểm tra xem nếu V
i
n
lớn hơn (1/2 + ẳ) giải điện áp
V
Ranger
.Qúa trình này sẽ lặp lại cho đến khi thế vào xấp xỉ đủ chính xác .
Các điện áp mẫu được tạo ra bằng bộ chia mẫu điện áp. Số lượng điện áp
mẫu tương ứng với số bậc của bộ biến đổi hay là só bit của từ mã nhị phân
ở đầu ra bộ chuyển đổi

Hình 12. Giản đồ thời gian
Bộ khuyếch đại thật toán ở đây sử dụng để so sánh hai giá trị điện thế ở
cùng độ lớn (Biên độ của tín hiệu tương tự), nếu không sử dụng ở chế độ
phản hồi. Lối ra của bộ khuyếch đại lý tưởng là +0.5 volt, nếu V
+
> V
-
và
bằng –15 volt nếu V
+
< V
-
Những

mạch như vậy được gọi là bộ so
t
t
1 0 0 1 0 1 0
V max
V xấp xỉ
1/2V ranger
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
17
sánh(comparator) .Trong trường hợp này, V
out
là giới hạn về không tương
ứng với 5 volt đẻ lối ra có thể tương thích mức
TTL .

Ngoài bộ so sánh được sử dụng trong bộ chuyển đổi này còn có mạch
chuyển đổi
DAC có nhiệm vụ chuyển đổi số nhị phân thành thế tương tự
tương ứng với độ lớn (Biên độ của tín hiệu tương tự) với giá trị số đó .
Hiệu suất chuyển đổi của kỹ thuật này là chuyển đổi có độ phân giải
cao, có thể làm việc trong thời gian rất ngắn hay tốc độ chuyển đổi cao.
Tuy nhiên, tốc độ chuyển đổi còn phụ thu
ộc vào các mạch nối dặc biệt là
bộ
DAC và bộ so sánh.
Ngoài ra, sai số của phép chuyển đổi này phụ thuộc vào độ chính xác,
độ ổn định của điện áp mẫu và sai số cả các thiết bị so sánh.

Chương 2.

CHUYỂN ĐỔI SỐ - TƯƠNG TỰ DAC
(The Digital to Analog Convertor)

Chuyển đổi số –tương tự (
DAC) là một khâu không kém phần quan
trọng trong một hệ thống đo lường và điều khiển bằng máy tính. Để điều
khiển một hệ thống như điều khiển tăng, giảm ổn nhiệt của một lò nhiệt
dùng trong công nghiệp haynhư điều khiển động cơ điện thì máy tính
cần phát ra tín hiệu điều khiển. Tín hiệu này là tín hiệu số vì thế trong hâù
hết các hệ thống tự động hoá cần phải chuyển tín hiệu này thành tín hiệu
tương tự (dòng điện và điện áp biến thiên liên tục).Mạch điện thực hiện
chức năng này là mạch chuyển đổi số- tương tự(
DAC).
Như vậy, mạch chuyển đổi tương tự-số sẽ thực hiện chuyển đổi từ n

bit(Binary Digit) thành 2
n
giá trị điện áp khác nhau, các điện áp này đựơc
lấy ra từ một diện áp so sánh xác định. Nguồn điện áp so sánh có thể tìm
thấy ở chính bên trong bộ chuỷên đổi
DA hoặc từ một nguồn điện áp từ
bên ngoài. Độ phân giải được chỉ ra như là độ rộng của giá trị số được biến
đổi.Vì thế, một bộ biến đổi
D/A n bit có thể tạo ra 2
n
giá trị lối ra khác
nhau. Khi ta chọn dải điều chỉnh có độ rộng 10v như thường thấy trong
công nghiệp, thì sẽ có những bước nhảy điện áp nhỏ nhất như sau:

N Độ phân giải Điện áp nhỏ nhất
8 1/256 39.1 mV
10 1/1024 0.97 mV
12 1/4096 0.24 mV
16 1/65536 0.015 mV

Bảng 2. Độ phân dải của DAC tương ứng với số bit
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
18

1.Sơ đồ khối-nguyên tắc làm việc.
Chuyển đổi số-tương tự (DAC) là quá trình làm lại tín hiệu tương tự từ N
số hạng hay nói cách khác từ N bit đã biết của tín hiệu so với độ chính xác
là một mức lượng tử là
LBS .

Hình 13. sơ đồ khối quá trình khôi phục tín hiệu tương tự

Đ
ể lấy được tín hiệu tương tự từ tín hiệu số là tín hiệu rời rạc theo thời
gian, tín hiệu nàyđược đưa qua một bộ lọc thông thấp lý tưởng.Trên đầu ra
của bộ lọc có tín hiệu U
A
biến thiên liên tục theo thời gian, là tín hiệu nội
suy của U
m
. ở đây bộ loc thông thấp đóng vai trò như một bộ nội suy










Hình 14. Giản đồ thời gian


2.các phương pháp chuyển đổi số- tương tự

2.1.Chuyển đổi số-tương tự bằng phương pháp đấu điện trở
R-2R

Phương pháp này được sử dụng rộng rãi nhất ở các bộ chuyển đổi DA.
Sự sắp xếp khá đặc biệt của các điện trở đã mang lại nhưỡng ưu điểm nổi
bật so với các phương pháp khác .Phần chính của mạng các điện trở có thể
xem như là một bộ chia điện áp. Bộ chia này có đặc tính là mỗi điểm nút
được đấu tả
i bằng một điện trở R.Nhờ vậy mà mỗi điểm nút dòng điện di
qua được chia theo tỷ lệ 1:1 và đối vói bit cao nhất đi qua điện trở được
tính bằng công thức:
I = U
ref
/ 2R (15)
Còn dòngqua điện trở tiếp theo sẽ là:
I = U
ref
/ 2R.0.5(16).
DAC
LTD
U
D
U
M
U
A


U
M

t

0

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
19
Ngoài ra một bộ phận chuyển mạch qua lại sẽ xác định liệu dòng điện sẽ
đi xuống mass hay là đi qua điểm lấy tổng của mạch. Mức High đặt ở
chuyển mạch sao cho dòng điện đi qua điểm lấy tổng và do vậy đóg góp
vào dòng điện tổng cộng. Dòng điẹn tổng cộng ở lối ra
OUT1 sau đó được
tính theo công thức :
I =U
ref
.n/256.R

n ở đây là giá trị byte dữ liệu (kề sát lối ra). Khi chân ra
OUT1 với lối vào
không đảo của một bộ khuyếch đại thuật toán có điện trở R được đáu như
điện trở phản hồi thì điện áp được tính như sau:

U
a
=-IR = -U
ref
.n/256

Hình 15. Sơ đồ nguyên lý ADC thang điện trở

2.2.2. Nguyên tắc hoạt động
Sơ đồ trên mô tả nguyên tắc hoạt động của bộ chuyển đổi AD theo
phương pháp thang điẹn trở. ở đầu vào của bbộ khuyếch đại thuật toán là
một thang điện trở mà trị số của chúng phân bố theo mã nhị phân, các điện
trở lân cận nhau có trị số hơn kém nhau 2 lần.Tín hiệu điều khiển chính là
tín hiệu số cần chuyển đổi. Bit có trọng số nhỏ nhất (
LBS) được đưa đến
K

U
ch
R

2
R
2
N
2
1
2
N-1
1
2
−N
R
R
N
U
M
Tín hiệu điều khiển số
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
20
T
1

điều khiển khoá nối với điện trở lớn nhất (R), bit có trọng số lớn hơn, tiếp

đó đưa đến điều khiển khoá nối với điện trở nhỏ hơn (R/2) và MSB nối
với điện trở nhỏ nhất (R/2
N-1
). Nừu 1 bit có giá trị “0” thì khoá tương ứng
Nối với đất và nếu một bit có giá tri “1” thì khoá tương ứng nối với nguồn
điện áp chuẩn U
ch
để tạo nên dòng điện tỷ lệ nghịch với trị số điện trởcủa
nhánh đó, nghĩa là I
0
có trị số nhỏ nhất và I
N-1
có trị số lớn nhất. Dòng điện
sinh ra trong các nhánh điện trở được đưa đến đầu vào bộ khuyếch đại
thuật toán, ở đầu ra bộ khuyếch đại thuật toán có điện ra được tính bằng
công thức: U
M
= -R
N
.
∑
−
=
1N
on
In
(19).
Để thực hiện chuyển mạch K trong sơ đồ trên ta có thể sử dụng sơ đồ sau:

Hình 16. sơ đồ nguyên lý chuyển mạch K
2.3.chuyển đổi số-tương tự bằng phương pháp Shannon-Rack.
2.3.1. sơ đồ nguyên lý.












U
ch

T
2

Tín hiệu điều
khiển số

K
2
K
1
C

R

I

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
21
Hình17
.sơ đồ nguyên lý bộ chuyển đổi D-A theo phương pháp mã hoá
Shannon-Rack.

2.3.2.Nguyên lý hoạt động.
Đây là một quá trìng chuyển đổi nối tiếp từng bit một. Tín hiệu điều
khiển số được đưa lần lượt từ LBS đến MSB đến điều khiển K
1
.Giả sử _gọi
thời gian chuyển đổi 1 bit là T thì trong khoảng đầu T/2, K

2
mở, K
1
đóng,
nếu tín hiệu điều khiển là “1” và mở khi tín hiệu điều khiển là “0”. Khi K

đóng thì tụ được nạp. Sang nửa sau của T/2, K
1
mở, K
2
đóng, C phóng
điệnqua R và U
C
giảm rần. Quá trình đó lặp lại khi lần lượt đưa ra các bit
đến điều khiển K
1
. Nếu cần chuyển đổi N bit thì thời gian cần chuyển đổi là
NT. Sau khoảng thời gian NT điện áp còn lại trên tụ điện chính là điện áp
tương tự cần tìm. Tuy nhiên, để có điện áp U
C
sau mỗi bit (sau khoảng thời
gian T) tỉ lệ với bit tương ứng, phải chộn thời gian phóng của tụ điện qua
điện trở R theo điều kiện T/2 = 0.7RC sao cho nếu điện áp trên tụ là U
0
thì
sau khi phóng, điện áp còn lại là U
C
= U
0
e

-

0.7
= 0.496 U
0

phần 2

ỨNG DỤNG CỦA MÁY TÍNH TRONG ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU
KHIỂN

Máy tính (computer) có cấu trúc do Phonnerman đề xuất bao gồm có
khối xử lý trung tâm CPU (Center Processing Unit) có chức năng thực hiện
các chuỗi lệnh của chương trình đã được ghi vào trong bộ nhớ, bộ nhớ M
(Memory) lưu trữ dữ liệu và các chương trình. Ngoài ra còn các cửa vào ra
I/O (In/Out Port) đóng vai trò là các khối ghép nối giữa máy tính và các
thiết bị ngoài , làm nhiệm vụ rao đổi tin giữa máy tính và môi trường bên
ngoài. Ngoài ra còn có các cửa vào ra I/O (In/Out Port) đóng vai trò là các
khối ghép nối giữa máy tính và các thiết bị ngoài, làm nhiệm v
ụ trao đổi tin
giữa máy tính và môi trường bên ngoài.
Như vậy, ngoài chế độ tự trị (of-line) không nối với các thiết bị ngoài
thông dụng như: bàn phím, màn hình, chuột, đĩa từ (đĩa cứng, đĩa mềm, đĩa
quang), máy đọc, máy in Máy tính còn hoạt dộng ở chế độ nối mạch (on-
line) hay thời gian thực (real time). ở chế độ này, máy tính nhận các thông
số về thông số đo vật lý(nhiệt độ, áp suất,điệ
n áp, dòng điện ) và đưa ra
tín hiệu điều khiển cần thiết để điều chỉnh nhằm có một thông số ổn điịnh
hoặc tối ưu.Người máy(robot) là một ví dụ đặc trưng của việc ứng dụng kỹ
thuật máy tính trong đo lường và điều khiển tự động trong công nghiệp.

Muốn thiết kế, bảo quản tốt hệ
đo-điều khiểncông nghiệp ứng dụng kỹ
thuật ghép nối điều quan trọng thiết yếu là phải nắm vững kỹ thuật máy
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
22
tính, kỹ thuật viết chương trình điều khiển. Ngoài ra còn phải nắm vững
các kỹ thuật ghép nối theo các chế độ song song, nối tiếp, trực tiếp khối
nhớ(DMA).
Dể thực hiện việc ghép nối máy tính ta có các khả năng lựa chọn:
• Ghép nối qua cổng song song (cổng máy in hay LPT)
• Ghép nối qua cổng nối tiếp (cổng COM)
• Qua rãnh cắm mở rộng










Chương 1
GHÉP NỐI QUA CỔNG SONG SONG (LPT)

1 cấu tạo cổng song song:
Cổng song song có mặt ở hầu hết trên các máy tính PC .cấu trúc của
cổng song song rất đơn giản với 8 đường dẫn dữ liệu, 4 đường dẫn điều
khiển để chuyển các tín hiệu diều khiển, 5 đường dẫn trạng thái để truyền

các thông tin trạng thái từ thiết bị ghép nối trở lại máy tính, một đường dẫn
mass chung. Giao diện song song sử dụng các mức TLL, chính vì vậy việc
sử
dụng cổng song song cho mục đích đo lường đièu khiển rất thuận lợi
và đơn giản. tuy nhiên, khoảng cách cực đại giữa cổng song song maý tính
PC và thiết bị ngoại vi bị hạn chế vì điện dung ký sinh và hiện tượng cảm
ứng giữa các đường dẫn có thể làm biến dạng tín hiệu. Khoảng cách ghép
nối trên 3m nên xoắn các đường dẫn tín hiệu với đường nối đất theo kiểu
c
ặp dây xôắn hoặc dùng loại dây cáp dẹp nhiều sợi trong đó mỗi đường
dẫn dữ liệu đều nằm giữa hai đường dây nối mass














MÁY
TÍNH
1

MÁY IN
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
23











Hình 17.
các đường dẫn tín hiệu giữa máy tính và máy in


Cổng song song có 8 dường dẫn song song đều được dùng để truyền dữ
liệu từ máy tính sang máy in. Trong những trường hợp này, khi chuyển
sang các úng dụng để thực hiện nhiệm vụ đo lường ta phải chuyển dữ liệu
từ mạch ngoại vi vào máy tính để thu thập và xử ý. Vì vậy, ta phải tận dụng
một trong 5 đường dẫn theo hướng ngược lại nghĩa là từ bên ngoài về máy
tính để chuyể
n số liệu đo lường .

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
24


Bảng 3
.sự sắp xếp các chân trên 2 loại ổ cắm

Chức năng của từng chân được mô tả sau dây:

Tên của tín hiệu Chân số
(ô cắm
25
chân)
Chân số
(ô cắm
36 chân)
Truy cập Hướng dữ liệu
strobe 1 1 ĐCCS (Bit0) Lối ra
D
0

2 2 ĐCCS (Bit1) Lối ra
D
1

3 3 Lối ra
D
2

4 4 Lối ra
D
3

5 5 Lối ra
D
4

6 6 Lối ra
D
5

7 7 Lối ra
D
6

8 8 Lối ra
D
7

9 9
ĐCCS (Bit7) Lối ra
Achowledge 10 10 ĐCCS+1(Bit6) Lối v
à
o
Busy (báo bận) 11 11 ĐCCS+1(Bit7) Lối vào đảo
Paperempty
(hết giấy)
12 12 ĐCCS+1(Bit5) Lối vào
Select (lựa

chọn)
13 13 ĐCCS+1(Bit4) Lối vào
Auto linfeed (tự
động nạp dòng)
14 14 ĐCCS+2(Bit1) Lối vào/ra đảo
Error (mắc lỗi) 15 32 ĐCCS+1(Bit3) Lối vào
Reset (thiết lập
lại)
16 31 ĐCCS+1(Bit2) Lối vào/ra
Select Input
(lựa chọn lối
vào)
17 36
ĐCCS+2(Bit3) Lối vào/ra đảo
Ground (nối đất
của tín hiệu)
18-25 19-30,33
Chassis-Ground
(nối đất vỏ
máy)
17
+5 V 18
Không sử dụng 34,35
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt
Đề tài: các phương pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm
25
• Strobe: với một chức năng logic thấp (Low) ở chân này, máy tính
thông báo cho máy in biết có một byte sẵn sàng trên đường dẫn tín hiệu để
được truyền.
• D

0
-D
7
: các đường dẫn dữ liệu.
• Achowledge: Với một mức logic thấp (Low) ở chân này, máy in
thông báo cho máy tính biết đã nhận được ký tự vừa gửi và có thể tiếp tục
nhận
• Busy: máy in gửi một mức logic cao (High) trong khi đang đón nhận
hoặc in ra dữ liệu để thông báo là các bộ đệm của máy in đã bị đầy (Máy in
đang ở trạng thái bận) khi đó mý in đặt ở trạng thái Off-Line
• Paper Empty: Chân này ở mức cao (High) có nghĩa là máy in thông
báo giấy đã được dùng hết
• Select: chân này ở mức cao (High) có nghĩa là máy in đang ở trạng
thái kích hoạt (On-line).
• Auto Linefeed: bằng mộtmức thấp (Low) ở chân này, máy in thông
báo cho máy tính biết đã có một lỗi, chẳng hạn bị kẹ giấy hoặc máy in đang
ở trạng thái Off-Line
• Reset: bằng một mức thấp (Low) ở chân này, máy in được đặt trở lại
trạng thái được xác định lúc ban đầu
• Select Input: bằn mộ mức thấp (Low) ở chân này, máy in được lựa
chon bởi máy tính
Như vậy, thông qua chức năng của các chân này ta thấy được
nguyêntắc điều khiển của máy in. Ngoài ra với 8 đường dẫn dữ liệu song
song để truyền dữ liệu từ máy tính sang máy in. Trong trường hợp khi
chuyển sang các ứng dụng đo lường và điều khiển ta phải chuyển dữ liệu từ
máy tính trở lại máy in
để thu thập và xử lý, vì thế ta phải tận dụng một
trong năm đường dẫn theo hướg ngược lại đẻ máy tính thu thập và xử lý.
Tuy nhiên , khi tiến hành ghép nối với cổng song song cần hết sức thận
trọng. Khác với cổng nối tiếp , ta có thẻ làm hỏng cổng song song do nhầm

lẫ bởi vì các lối ra cổng song song đều là các đường dẫn tương thích TTL
không được bảo vệ chống qua tải chính vì lẽ
đó khi tiến hànhghép nối với
cổng song song cần phải tuân thủ theo các quy tắc sau:
+ Thiết bị chỉ đựoc ghép nối với cổng song song khi máy tính ở trạng
thái ngắt diện
+ các lối vào chỉ được phép tiếp nhận điện áp giữa 0v-5v
+ các lối ra không được phép ngắn mạch hoặc đấu nối với các lối ra
khác và các lối ra không được phép nối với các nguồn tín hiệu điện áp
mà không biết rõ thông số
Để có thể ghép nối máy tính với 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 đổi cách trao đổi với các thanh ghi thông qua sự sắp xếp và địa
chỉ của các thanh ghi đó.