ĐÈ TÀI GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485 VÀ GIÁO TIẾP VỚI MÁY TỈNH QUA MẠNG RF

TỔNG LIÊN ĐỒN LAO ĐỘNG VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI :
GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ
QUA MẠNG RS-485 VÀ GIAO TIẾP VỚI
MÁY TÍNH QUA MẠNG RF

Giáo viên hướng dẫn : Th.S NGÔ THANH HẢI
Sinh viên thực hiện : NGUYỄN ĐỨC HIẾU
Lớp : 08DD3N
Khố : 08

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2009


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485
GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF

LỜI CẢM ƠN

Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô khoa Điện Điện Tử, đặc biệt là thầy Ngô Thanh
Hải đã tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành đề tài này.
Do khả năng kiến thức và thời gian có hạn, trong q trình thực hiện đề tài sẽ khơng
tránh khỏi những sai sót, mong q thầy cơ và các bạn có ý kiến đóng góp, phê bình để
đề tài ngày càng hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

Người thực hiện.
Nguyễn Đức Hiếu.

GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 1


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485
GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
.............................................................................................................
TP HCM, Ngày .... tháng 07 năm 2009
Giáo viên hướng dẫn

GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 2


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485
GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
.............................................................................................................
TP HCM, Ngày .... tháng 07 năm 2009
Giáo viên phản biện

GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 3


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485

GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF

MỤC LỤC
Trang
Lời cảm ơn .................................................................................................................. 1
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn .............................................................................. 2
Nhận xét của giáo viên phản biện ............................................................................... 3
Danh mục hình ............................................................................................................ 9
Danh mục bảng ........................................................................................................... 12
Lời mở đầu .................................................................................................................. 13
PHẦN A - NỘI DUNG
CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU ........................................................................................ 15
CHƯƠNG 2 - MẠNG RS – 485 ................................................................................. 16
2.1. TỔNG QUAN .................................................................................................. 16
2.1.1. Một số khái niệm ...................................................................................... 16
2.1.2. Phân loại mạng ......................................................................................... 17
2.1.3. Điều khiển mạng RS – 485....................................................................... 19
2.2. CẤU HÌNH HỆ THỐNG MẠNG RS – 485 ................................................... 21
2.2.1. Mạng 2 dây ............................................................................................... 21
2.2.2. Mạng 4 dây ............................................................................................... 21
/.2.3. Trở đầu cuối .............................................................................................. 22
2.2.4. Phân cực cho mạng RS – 485 ................................................................... 23
2.2.5. Mở rộng mạng .......................................................................................... 25
2.3. CHỌN CÁP MẠNG ........................................................................................ 25
2.3.1. Điện kháng đặc tính .................................................................................. 25
2.3.2. Dung kháng phụ ....................................................................................... 25
2.3.3. Vận tốc truyền sóng .................................................................................. 26
2.3.4. Chất liệu cáp ............................................................................................. 26
2.4. BẢO VỆ QUÁ ĐỘ CHO HỆ THỐNG RS – 485 ........................................... 28
2.4.1. Các yếu tố quá độ trong hệ thống RS – 485 ............................................. 28

2.4.1.1. Sự sụt áp ............................................................................................ 28
2.4.1.2. Tín hiệu đất khác nhau ...................................................................... 30
2.4.2. Các phương pháp bảo vệ quá độ .............................................................. 31
2.4.2.1. Phương pháp cách ly ......................................................................... 32
2.4.2.2. Phương pháp mắc shunting ............................................................... 32
2.4.3. Kết hợp cách ly và shunting ..................................................................... 34
2.5. GIAO THỨC MẠNG ...................................................................................... 35
2.5.1. Điều khiển bộ truyền RS – 485 ................................................................ 36
2.5.2. Điều khiển bộ nhận RS – 485................................................................... 36
2.5.3. Hệ thống chủ - tớ ...................................................................................... 36
2.5.3.1. Hệ thống chủ - tớ 4 dây ..................................................................... 37

GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 4


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485
GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF
2.5.3.2. Hệ thống chủ - tớ 2 dây ..................................................................... 37
2.5.4. Mạng RS – 485 nhiều trạm chủ ................................................................ 37
2.5.5. Các hệ thống với bộ chuyển đổi cổng nguồn ........................................... 37
2.6. LỰA CHỌN THIẾT BỊ ................................................................................... 37
CHƯƠNG 3 - GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN .................................................... 39
3.1. TỔNG QUAN .................................................................................................. 39
3.1.1. Lịch sử phát triển của các bộ vi điều khiển .............................................. 39
3.1.2. Giới thiệu AT89S52 ................................................................................. 40
3.2. SƠ ĐỒ CHÂN ( PINOUT ) ............................................................................. 41
3.2.1 Port 0 ......................................................................................................... 42

3.2.2. Port 1 ........................................................................................................ 42
3.2.3. Port 2 ........................................................................................................ 43
3.2.4. Port 3 ........................................................................................................ 43
3.2.5. Chân PSEN .............................................................................................. 44
3.2.6. Chân ALE/ PROG .................................................................................... 44
3.2.7. Chân EA /VPP ........................................................................................... 45
3.2.8. Chân RESET ( RST ) ............................................................................... 45
3.2.9. Các chân XTAL 1 và XTAL 2 ................................................................. 45
3.3. TỔ CHỨC BỘ NHỚ ....................................................................................... 45
3.3.1. Bộ nhớ chương trình................................................................................. 45
3.3.2. Bộ nhớ dữ liệu .......................................................................................... 46
3.3.3. Các thanh ghi chức năng .......................................................................... 46
3.3.3.1. Thanh ghi từ trạng thái chương trình PSW ....................................... 46
3.3.3.2. Thanh ghi B ....................................................................................... 47
3.3.3.3. Thanh ghi con trỏ ngăn xếp SP ......................................................... 47
3.3.3.4. Con trỏ dữ liệu .................................................................................. 48
3.3.3.5. Thanh ghi của các cổng..................................................................... 48
3.3.3.6. Thanh ghi của các bộ định thời ......................................................... 49
3.3.3.7. Thanh ghi của cổng nối tiếp .............................................................. 49
3.3.3.8. Thanh ghi ngắt .................................................................................. 49
3.3.3.9. Thanh ghi điều khiển nguồn PCON .................................................. 49
3.4. TÓM TẮT TẬP LỆNH .................................................................................. 50
3.4.1. Các kiểu định địa chỉ ................................................................................ 50
3.4.1.1. Định địa chỉ thanh ghi ....................................................................... 51
3.4.1.2. Định địa chỉ trực tiếp ........................................................................ 51
3.4.1.3. Định địa chỉ gián tiếp ........................................................................ 52
3.4.1.4. Định địa chỉ tức thời.......................................................................... 53
3.4.1.5. Định địa chỉ tương đối ...................................................................... 53
3.4.1.6. Định địa chỉ tuyệt đối ........................................................................ 54
3.4.1.7. Định địa chỉ dài ................................................................................. 54

GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 5


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485
GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF
3.4.1.8. Định địa chỉ chỉ số ............................................................................ 55
3.4.2. Các loại lệnh ............................................................................................. 55
3.4.2.1. Các lệnh số học ................................................................................. 55
3.4.2.2. Nhóm lệnh logic ................................................................................ 56
3.4.2.3. Các lệnh di chuyển dữ liệu ................................................................ 58
3.4.2.4. Các lệnh xử lý bit .............................................................................. 60
3.4.2.5. Các lệnh rẽ nhánh.............................................................................. 61
3.5. HOẠT ĐỘNG ĐỊNH THỜI ........................................................................... 65
3.5.1. Giới thiệu .................................................................................................. 65
3.5.2. Các thanh ghi của bộ định thời ................................................................. 66
3.5.2.1. Các thanh ghi của Timer 0 và Timer 1 ............................................. 66
3.5.2.2. Thanh ghi điều khiển Timer ( TCON ) ............................................. 67
3.5.2.3. Các thanh ghi của Timer 2 ................................................................ 68
3.5.3. Các chế độ của Timer 0 và Timer 1 ......................................................... 70
3.5.3.1. Các chế độ hoạt động của bộ định thời ............................................. 70
3.5.3.2. Các chế độ hoạt động của Timer 2.................................................... 73
3.6. NGẮT ............................................................................................................. 77
3.6.1. Khái niệm ................................................................................................. 77
3.6.2. Tổ chức ngắt ở AT89S52 ......................................................................... 77
3.6.3. Sử dụng ngắt ............................................................................................. 80
3.7. CỔNG NỐI TIẾP ........................................................................................... 80

3.7.1. Giới thiệu .................................................................................................. 80
3.7.2. Các thanh ghi của cổng nối tiếp ............................................................... 81
3.7.3. Các chế độ hoạt động ............................................................................... 82
3.7.4. Trao đổi dữ liệu qua cổng nối tiếp ........................................................... 84
3.7.5. Truyền thông đa xử lý .............................................................................. 84
3.8. ĐẶC TÍNH DAO ĐỘNG ............................................................................... 85
3.9. CHẾ ĐỘ IDLE ............................................................................................... 85
3.10. CHẾ ĐỘ POWER – DOWN ........................................................................ 86
CHƯƠNG 4 - TRUYỀN THƠNG QUA TÍN HIỆU RF ............................................ 88
4.1. THÔNG SỐ MODULE JZ861 ........................................................................ 88
4.2. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MODULE JZ861 ......................................... 89
4.3. THÔNG SỐ MẶC ĐỊNH ................................................................................ 90
4.4. ỨNG DỤNG .................................................................................................... 90
4.4.1. Cổng giao tiếp cho người dùng ................................................................ 90
4.4.2. Lựa chọn nguồn cho module JZ861 ......................................................... 91
4.4.3. Chức năng tiết kiệm ( ngủ ) ...................................................................... 92
CHƯƠNG 5 – LINH KIỆN THIẾT BỊ ....................................................................... 93
5.1. LINH KIỆ93
5.1.1. Opamp ...................................................................................................... 93

GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 6


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485
GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF
5.1.1.1. Cơ bản về Opamp.............................................................................. 93
5.1.1.2. LM324 ............................................................................................... 95

5.1.2. Cảm biến nhiệt độ..................................................................................... 96
5.1.3. Bộ chuyển đổi ADC ................................................................................. 96
5.1.3.1. Tổng quan về ADC0809 ................................................................... 96
5.1.3.2. Nguyên lý hoạt động ......................................................................... 98
5.1.4. Triac.......................................................................................................... 101
5.1.4.1. Tổng quan về triac............................................................................. 101
5.1.4.2. Thông số BT137................................................................................ 103
5.1.5. Bộ ghép quang .......................................................................................... 103
5.1.5.1. Tổng quan ......................................................................................... 103
5.1.5.2. PC817 ................................................................................................ 104
5.1.5.3. MOC3020.......................................................................................... 104
5.1.6. Linh kiện chuyển đổi nguồn ..................................................................... 105
5.1.6.1. MAX232 ........................................................................................... 105
5.1.6.2. MAX485 ........................................................................................... 106
5.1.7. MOSFET .................................................................................................. 107
5.1.7.1. Tổng quan ......................................................................................... 107
5.1.7.2. IRF540 .............................................................................................. 107
5.1.7.3. IRF9540 ............................................................................................ 108
5.1.8. Bộ hợp kênh UTC4053 ............................................................................ 109
5.2. THIẾT BỊ ......................................................................................................... 110
5.2.1. GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DC ........................... 110
5.2.1.1. Tổng quan về động cơ DC .................................................................... 110
5.2.1.1.1. Cấu tạo ........................................................................................... 110
5.2.1.1.1.1. Phần tĩnh ( Stator ) ...................................................................... 110
5.2.1.1.1.2. Phần quay ( Rotor ) ..................................................................... 111
5.2.1.1.2. Các thông số định mức................................................................... 112
5.2.1.1.3. Phân loại ......................................................................................... 112
5.2.1.2. Điều khiển tốc độ động cơ DC .............................................................. 112
5.2.1.2.1. Phương pháp thay đổi điện áp phần ứng........................................ 112
5.2.1.2.2. Phương pháp thay đổi điện trở phần ứng ....................................... 113

5.2.1.2.3. Phương pháp thay đổi từ thông Ф .................................................. 113
5.2.2. Giám sát và điều khiển nhiệt độ ................................................................... 114
CHƯƠNG 6 – VISUAL BASIC 6.0 ........................................................................... 115
6.1. TỔNG QUAN .................................................................................................. 115
6.1.1. Lịch sử phát triển ngôn ngữ Visual Basic ................................................ 115
6.1.2. Đặc điểm................................................................................................... 115
6.1.3. Các thành phần ......................................................................................... 116
6.2. ỨNG DỤNG CỦA VISUAL BASIC .............................................................. 118

GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 7


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485
GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF
CHƯƠNG 7 – SƠ ĐỒ MẠCH.................................................................................... 120
7.1. SƠ ĐỒ MẠCH................................................................................................. 120
7.1.1.TRẠM CHỦ .................................................................................................. 120
7.1.2. TRẠM TỚ..................................................................................................... 122
7.2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG ......................................................................... 123
7.2.1. Trạm chủ ....................................................................................................... 123
7.2.2. Trạm tớ.......................................................................................................... 124
7.2.2.1. Mạch đo nhiệt độ ....................................................................................... 124
7.2.2.3. Mạch điều khiển động cơ DC .................................................................... 125
CHƯƠNG 8 – CHƯƠNG TRÌNH .............................................................................. 126
8.1. CHƯƠNG TRÌNH MẠNG RS – 485.............................................................. 126
8.1.1. Chương trình trạm chủ ............................................................................. 126
8.1.2. Chương trình trạm tớ ............................................................................... 127

8.2. CHƯƠNG TRÌNH GIAO TIẾP MÁY TÍNH ................................................. 136
8.2.1. Giao diện máy tính ................................................................................... 136
8.2.2. Chương trình giao tiếp.............................................................................. 137
PHẦN B - KẾT LUẬN
KẾT LUẬN ................................................................................................................. 146
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 147

GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 8


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485
GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF

DANH MỤC HÌNH :
Hình 2.1. Mạch giao tiếp RS – 232 ............................................................................... 16
Hình 2.2. Bộ truyền ngõ ra vi sai cân bằng ................................................................... 17
Hình 2.3. Bộ nhận vi sai cân bằng ................................................................................ 17
Hình 2.4. Mạng thiết bị cấu hình RS -485 kiểu 2 dây................................................... 18
Hình 2.5. Mạng thiết bị RS – 485 cấu hình 4 dây ......................................................... 18
Hình 2.6. Sơ đồ định thởi cho bộ chuyển đổi RS – 232 sang RS – 485 với tín hiệu điều
khiển RTS cho cả bộ nhận và bộ truyền RS – 485 ....................................................... 20
Hình 2.7. Sơ đồ định thời cho bộ chuyển đổi RS – 232 sang RS – 485 với tín hiệu điều
khiển truyền dữ liệu của bộ truyền và nhận RS – 485 .................................................. 21
Hình 2.8. Trở đầu cuối ghép AC và song song ............................................................. 23
Hình 2.9. Các điện trở phân cực cho bộ chuyển đổi ..................................................... 24
Hinh 2.10. Đồ thị quan hệ tốc độ truyền dữ liệu và chiều dài cáp cho giao tiếp cân bằng
sử dụng cáp xoắn 24 AWG ........................................................................................... 27

Hình 2.11. Đồ thị quan hệ giữa độ suy hao tín hiệu với tần số tín hiệu........................ 27
Hình 2.12. Sự kết hợp dạng sóng điện áp ..................................................................... 29
Hình 2.13. Sự kết hợp dạng sóng dịng điện ................................................................. 29
Hình 2.14. Sóng dao động 100 KHz ............................................................................. 30
Hình 2.15. Thiết bị RS – 485 được cách ly ................................................................... 31
Hình 2.16. Thiết bị RS – 485 với tín hiệu đất kết nối với tín hiệu đất chung ............... 31
Hình 2.17. Kết nối tín hiệu đất giữa 2 trạm với điện trở nối tiếp 100 ohm .................. 33
Hình 2.18. Trạm được cách ly với bảo vệ shunt với tín hiệu đất .................................. 34
Hình 2.19. Trạm được cách ly với bảo vệ shunt không nối đất .................................... 34
Hình 2.20. Bảo vệ cổng bằng cầu chì ........................................................................... 35
Hình 3.1. Sơ đồ khối và chức năng của AT89S52 ........................................................ 40
Hình 3.2. Sơ đồ chân AT89S52 .................................................................................... 41
Hình 3.3. Địa chỉ và giá trị của các thanh ghi chức năng của AT89S52 khi reset ....... 48
Hình 3.4. Thanh ghi TMOD.......................................................................................... 66
Hình 3.5. Thanh ghi TCON........................................................................................... 67
Hình 3.6. Các thanh ghi chứa giá trị của các bộ định thời 0 và 1 ................................. 68
Hình 3.7. Hoạt động của Timer ở chế độ 0 ................................................................... 70
Hình 3.8. Hoạt động của Timer ở chế độ 1 ................................................................... 71
Hình 3.9. Hoạt động của Timer ở chế độ 2 ................................................................... 72
Hình 3.10. Chế độ 3 của Timer ..................................................................................... 72

GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 9


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485
GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF
Hình 3.11. Chế độ thu nhận .......................................................................................... 74

Hình 3.12. Chế độ tự nạp lại ( DCEN = 0 ) .................................................................. 75
Hình 3.13. Chế độ tự nạp lại bộ định thời 2 ( DCEN = 1 ) ........................................... 76
Hình 3.14. Chế độ tạo tốc độ baud ................................................................................ 77
Hình 3.15. Các nguồn ngắt của AT89S52 .................................................................... 78
Hinh 3.16. Mô tả hoạt động của cổng nối tiếp .............................................................. 81
Hình 3.17. Sơ đồ khối cổng nối tiếp ............................................................................. 81
Hình 3.18. Dùng Timer 1 cung cấp tốc độ baud cho cổng nối tiếp (TCLK=RCLK=0)
....................................................................................................................................... 83
Hình 3.19. Dùng Timer 2 cung cấp tốc độ baud cho cổng nối tiếp .............................. 83
Hình 3.20. Tốc độ baud ở chế độ 2 ............................................................................... 84
Hình 3.21. Truyền thơng đa xử lý ................................................................................. 85
Hình 3.22. Kết nối dao động ........................................................................................ 86
Hình 3.23. Cấu hình dao động ngồi ............................................................................ 86
Hình 4.1. Sơ đồ layout module JZ861 .......................................................................... 90
Hình 4.2. Sơ đồ vị trí các chân J1 ................................................................................. 91
Hình 4.3. Sơ đồ kết nối JZ861 với thiết bị người sử dụng ............................................ 91
Hình 5.1. Ký hiệu của opamp........................................................................................ 93
Hình 5.2. Khuếch đại khơng đảo................................................................................... 94
Hình 5.3. Khuếch đại đảo .............................................................................................. 94
Hình 5.4. Sơ đồ tương đương của opamp ..................................................................... 94
Hình 5.5. Cấu tạo của LM324 ....................................................................................... 95
Hình 5.6. ADC0809 ...................................................................................................... 97
Hình 5.7. Sơ đồ cấu tạo ADC0809 ............................................................................... 98
Hình 5.8. Mạng điện trở 256R ...................................................................................... 99
Hình 5.9. Đường cong chuyển đổi A/D 3 bit .............................................................. 100
Hình 5.10. Sơ đồ định thời của ADC0809 .................................................................. 101
Hình 5.11. Hình dạng và cấu tạo Triac ....................................................................... 101
Hình 5.12. Đặc tính V – A của triac............................................................................ 102
Hình 5.13. Sơ đồ kích đóng triac ................................................................................ 102
Hình 5.14. Ký hiệu PC817 .......................................................................................... 104

Hình 5.15. Hình dáng và cấu trúc MOC3020 ............................................................. 104
Hình 5.16. Hình dạng và cấu trúc bên trong MAX232 ............................................... 105
Hình 5.17. Bảng chân trị của MAX232 ...................................................................... 105
Hình 5.18. Hình dáng và cấu trúc MAX485 ............................................................... 106
Hình 5.19. Sơ đồ đấu nối MAX485 ............................................................................ 106
Hình 5.20. Ký hiệu của MOSFET............................................................................... 107
Hình 5.21. Hình dáng và cấu trúc IRF540 .................................................................. 108
Hình 5.22. Hình dáng và cấu trúc IRF9540 ................................................................ 109
Hình 5.23. Sơ đồ chân UTC4053 ................................................................................ 109

GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 10


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485
GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF
Hình 5.24. Bảng chân trị UTC4053 ............................................................................ 110
Hình 5.25. Nguyên tắc điều rộng xung điều khiển tốc độ động cơ DC ...................... 113
Hình 5.26. Dạng điện áp cung cấp cho động cơ ......................................................... 114
Hình 6.1. Hình dạng Form .......................................................................................... 116
Hình 6.2. Thanh cơng cụ ............................................................................................. 117
Hình 6.3. Cửa sổ thuộc tính ........................................................................................ 117
Hinh 6.4. Cửa sổ code ................................................................................................. 118
Hình 6.5. Cưẳ sổ project ............................................................................................. 118
Hình 7.1. Trạm chủ ..................................................................................................... 120
Hình 7.2. Sơ đồ mạng RS – 485 và RF ....................................................................... 121
Hình 7.3. Mạch giao tiếp với máy tính ....................................................................... 121
Hình 7.4. Mạch nguồn trạm chủ ................................................................................. 121

Hình 7.5. Mạch đo nhiệt độ......................................................................................... 122
Hình 7.6. Mạch dị điểm zero và điều khiển cơng suất tải .......................................... 122
Hình 7.7. Mạch điều khiển động cơ DC ..................................................................... 123
Hình 7.8. Sơ đồ mạch nguồn trạm tớ .......................................................................... 123
Hình 8.1. Giao diện máy tính ...................................................................................... 136

GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 11


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485
GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF

DANH MỤC BẢNG :
Bảng 2.1. Bảng so sánh các phương pháp bảo vệ .........................................................
Bảng 3.1. Bảng chức năng đặc biệt P1..........................................................................
Bảng 3.2. Bảng chức năng đặc biệt P3..........................................................................
Bảng 3.3. Các chế độ hoạt động bộ định thời 2 ............................................................
Bảng 3.4. Thanh ghi điều khiển chế độ bộ định thời 2 T2MOD ..................................
Bảng 3.5. Vector ngắt....................................................................................................
Bảng 3.6. Trạng thái các cổng ngoài trong chế độ Idle và Power-down ......................
Bảng 4.1. Tần số và kênh module JZ861 ......................................................................
Bảng 4.2. Mô tả chân module JZ861 ............................................................................
Bảng 5.1. Bảng điều khiển ADC0809...........................................................................

GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 12

35
43
44
73
75
79
87
89
91
98


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485
GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF

LỜI MỞ ĐẦU
Khoa học ngày càng phát triển, nhu cầu tự động hố ngày càng cao nhằm tạo nhiều
tiện ích cho người dùng trong cuộc sống và công việc, cũng như giảm bớt các chi phí
phát sinh khơng cần thiết và bảo vệ người dùng khỏi những tai nạn từ các công việc
tiềm tàng những nguy cơ nguy hiểm.
Trên cơ sở đó, em chọn đề tài “ Giám Sát Và Điều Khiển Thiết Bị Qua Mạng RS-485
Và Giao Tiếp Với Máy Tính Qua Tín Hiệu RF “ làm đề tài tốt nghiệp như một giải
pháp an toàn và tiện lợi cho chúng ta trong các công tác điều khiển đo lường các thiết
bị từ xa cũng như các thiết bị có khả năng gây tổn hại tới chúng ta.
Mặc dù đã hết sức cố gắng, nhưng do vốn kiến thức và thời gian nghiên cứu có hạn
nên trong q trình thực hiện đề tài này người thực hiện không tránh khỏi những thiếu
sót. Vì vậy kính mong q thầy cơ và các bạn sinh viên có những ý kiến đóng góp, phê
bình để đề tài này ngày càng hồn thiện hơn.

Qua đây người thực hiện xin chân thành cảm ơn thầy Ngô Thanh Hải và các quý
thầy cô trong khoa Điện Điện Tử trường ĐH Tơn Đức Thắng đã nhiệt tình giúp đỡ và
tạo điều kiện thuận lợi cho người thực hiện trong suốt thời gian thực hiện đề tài này.

TP.HCM, Ngày....tháng 07 năm 2009

GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 13


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485
GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Đức Hiếu

PHẦN A
NỘI DUNG

GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 14


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485
GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU

Trong những năm gần đây, nhu cầu giám sát và điều khiển các thiết bị thông qua các
chuẩn mạng công nghiệp như CAN, RS-485,… ngày càng phong phú.
Trên cơ sở đó, được sự chấp thuận của khoa Điện - Điện tử và giáo viên hướng dẫn
Th.S Ngô Thanh Hải, em tiến hành thực hiện đề tài " Giám Sát và Điều Khiển Thiết Bị
Qua Mạng RS-485 Và Giao Tiếp Với Máy Tính Qua Tín Hiệu RF " với yêu cầu giám
sát và điều khiển như sau :
- Hệ thống, gồm có 4 trạm : 1 trạm chủ và 3 trạm tớ, thực hiện giám sát và điều
khiển tốc độ 2 động cơ DC và cường độ ánh sáng cũng như đọc nhiệt độ ở 3 trạm tớ
theo cấu hình mạng RS-485.
- Trạm chủ gửi dữ liệu, sau khi nhận được từ các trạm tớ, tới máy tính thơng qua tín
hiệu RF.
- Máy tính xử lý dữ liệu rồi thiết lập tốc độ và cường độ ánh sáng ( hoặc nhiệt độ )
mới cho các động cơ theo yêu cầu người điều khiển và gửi yêu cầu điều khiển cho các
trạm tớ.
Với đề tài này, em hy vọng có thể được áp dụng trong các ứng dụng giám sát và
điều khiển thiết bị trong dân dụng cũng như công nghiệp.

GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 15


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485
GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF

CHƯƠNG 2
MẠNG RS - 485

2.1. TỔNG QUAN
2.1.1. Một số khái niệm
Các bộ truyền khơng cân bằng : mỗi tín hiệu được truyền trong hệ thống truyền dữ
liệu không cân bằng RS - 232 xuất hiện trên chân cắm giao tiếp như một điện áp so với
tín hiệu đất. Chẳng hạn, dữ liệu được truyền từ một thiết bị DTE trên chân 2 so với tín
hiệu đất trên chân 7 của chân cắm DB - 25. Điện áp này sẽ âm nếu đường truyền rỗi, và
thay đổi giữa 2 mức âm và dương khi tín hiệu được truyền đi với biên độ 5V tới 15V.
Bộ nhận RS - 232 thường hoạt động trong phạm vi điện áp từ 3V tới 12V và -3V tới 12V, như hình 2.1.

Hình 2.1. Mạch giao tiếp RS-232
Các bộ truyền cân bằng : trong các hệ thống truyền vi sai cân bằng, điện áp được
tạo ra từ bộ truyền xuất hiện trên 2 dây tín hiệu mà chỉ truyền 1 tín hiệu. Hình 2.2 thể
hiện sơ đồ mạch của bộ truyền cân bằng và sự tồn tại của các điện áp. Một bộ truyền
cân bằng sẽ tạo ra một điện áp từ 2 tới 6V trên các đầu ra A, B của nó và sẽ có một kết
nối với tín hiệu đất ( C ). Dù kết nối tốt với tín hiệu đất là quan trọng, nhưng nó khơng
ảnh hưởng tới mức logic của đường truyền dữ liệu. Một bộ truyền cân bằng cũng có 1

GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 16


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485
GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF
tín hiệu ngõ vào gọi là tín hiệu cho phép ( Enable ). Tín hiệu này có vai trị kết nối bộ
truyền với các ngõ ra A, B của nó. Nếu tín hiệu cho phép khơng được tích cực, bộ
truyền đó có thể xem như khơng kết nối với đường truyền. Một bộ truyền trong mạng
RS - 485 phải có tín hiệu điều khiển cho phép. Tình trạng bộ truyền bị cấm hay khơng

kết nối thường được xem như tình trạng trạng thái thứ 3 ( tristate ) của bộ truyền.
Chú ý 1 : thuật ngữ tristate xuất hiện từ thực tế là có thêm 1 trạng thái ngõ ra thứ 3,
ngoài 2 trạng thái 0 và 1 của bộ truyền RS - 485.

Hình 2.2. Bộ truyền ngõ ra vi sai cân bằng
Các bộ nhận đường truyền cân bằng : một bộ nhận vi sai cân bằng nhận biết trạng
thái điện áp của đường truyền thơng qua 2 ngõ vào tín hiệu, A và B. Nó cũng có tín
hiệu đất ( C ) được dùng trong kết nối giao tiếp hoàn chỉnh. Hình 2.3 thể hiện sơ đồ bộ
nhận vi sai cân bằng và các điện áp quan trọng đối với bộ nhận vi sai cân bằng. Nếu
điện áp vi sai ngõ vào Vab lớn hơn 200mV, bộ nhận sẽ xác định được mức logic trên
đầu ra của nó. Nếu điện áp đầu vào nhỏ hơn -200mV, bộ nhận sẽ xác định mức logic
ngược lại ở đầu ra của nó. Các mức điện áp đầu vào mà một bộ nhận cân bằng phải
nhận biết được chỉ ra trong hình 2.3. Phạm vi từ 200mV tới 6V được yêu cầu để tránh
suy hao trên đường truyền.

Hình 2.3. Bộ nhận vi sai cân bằng
Truyền dữ liệu theo chuẩn EIA RS - 485 : chuẩn RS - 485 cho phép nhiều thiết bị
( tối đa là 32 thiết bị ) sử dụng chung một đường truyền cân bằng. Điện áp Vcm của chế
độ chung mà bộ truyền và nhận có thể chấp nhận được được mở rộng từ -7V tới +12V.

GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 17


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485
GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF
Vì bộ truyền có thể khơng kết nối với mạng hoặc ở trạng thái thứ 3, nó phải nằm trong
giới hạn điện áp chế độ chung này trong khi nó đang ở tình trạng trạng thái thứ 3.

2.1.2. Phân loại mạng RS-485
Hình 2.4 mơ tả mạng nhiều thiết bị được kết nối theo cấu trúc 2 dây. Chú ý rằng
đường truyền được đấu nối thêm điện trở đầu cuối ở cả 2 đầu đường truyền nhưng
không phải tại các điểm rẽ nhánh ở giữa đường truyền. Việc gắn thêm điện trở đầu cuối
chỉ nên được sử dụng với đường truyền có tốc độ truyền cao và có chiều dài dây dẫn xa.
Các đường tín hiệu đất ln được khuyến khích trong mạng RS - 485 để đảm bảo điện
áp chế độ chung mà bộ nhận phải nằm trong giới hạn -7 tới +12V.

Hình 2.4. Mạng thiết bị cấu hình RS - 485 kiểu 2 dây
Một mạng RS - 485 có thể được cấu hình theo kiểu 4 dây như được trình bày trong
hình 2.5. Chú ý rằng 4 dây dữ liệu và một dây tín hiệu đất được sử dụng trong cấu hình
kết nối 4 dây. Trong mạng này, cần có một cực giữ vai trò master và các cực khác có
vai trị như các slave. Tất cả các slave chỉ giao tiếp với master. Mạng này có vài điểm
nổi trội với các thiết bị có các phương thức giao tiếp trộn lẫn nhau. Vì các slave khơng
bao giờ nhận các thông tin đáp ứng từ một slave khác với master, một slave có thể trả
lời một cách chính xác đối với một slave khác.

GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 18


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485
GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF

Hình 2.5. Mạng thiết bị RS - 485 cấu hình 4 dây
2.1.3. Điều khiển mạng RS-485
Điều khiển trạng thái thứ 3 của một thiết bị RS - 485 bằng cách dùng tín hiệu điều
khiển RTS : như đã nói trước, một mạng RS - 485 phải có một bộ truyền mà có khả

năng khơng kết nối với mạng khi một cực không truyền. Trong bộ chuyển đổi RS - 232
sang RS-485 hoặc một card nối tiếp RS-485, điều này có thể được thực hiện bằng cách
sử dụng tín hiệu điều khiển RTS từ cổng nối tiếp không đồng bộ để cho phép bộ truyền
RS-485. Đường điều khiển RTS được kết nối với ngõ vào cho phép bộ truyền RS-485
chẳng hạn thiết lập RTS mức cao ( logic 1 ) sẽ cho phép bộ truyền RS-485. Và việc
thiết lập RTS mức thấp ( logic 0 ) sẽ đặt bộ truyền ở trạng thái thứ 3. Điều này sẽ ngắt
bộ truyền ra khỏi bus mạng, và cho phép cực khác truyền cũng trên cặp dây đó. Hình
2.6 thể hiện sơ đồ định thời cho bộ chuyển đổi RS-232 sang RS-485 thơng thường.
Dạng sóng thể hiện điều gì xảy ra khi nếu dạng sóng VRTS hẹp hơn dữ liệu VSD. Đây
khơng phải là tình huống bình thường, nhưng được trình bày ở đây để minh họa tổn
hao của một phần dạng sóng dữ liệu. Khi sử dụng RTS, điều quan trọng là phải thiết
lập RTS lên mức cao trước khi truyền dữ liệu. Tương tự, RTS phải được thiết lập
xuống mức thấp sau khi bit dữ liệu cuối cùng được gửi đi. Việc định thời này được
thực hiện bằng phần mềm được sử dụng để điều khiển cổng nối tiếp và không phải bởi
bộ chuyển đổi.
Khi mạng RS-485 được kết nối theo cấu hình 2 dây, bộ nhận tại mỗi cực sẽ được kết
nối tới đường truyền ( xem hình 2.4 ). Bộ nhận thường được cấu hình để nhận tín hiệu
phản hồi của việc truyền dữ liệu riêng của nó. Đây là điều mong muốn trong một số hệ

GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 19


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485
GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF
thống và rắc rối trong các hệ thống khác. Phải đảm bảo kiểm tra thông số bộ chuyển
đổi chức năng cho phép bộ nhận được kết nối như thế nào.

Hình 2.6. Sơ đồ định thời cho bộ chuyển đổi RS-232 sang RS-485 với tín hiệu điều
khiển RTS cho cả bộ nhận và bộ truyền RS-485
Chú ý 1 : Điện áp ở đây được xác định bởi các thiết bị trên đường truyền
Chú ý 2 : Tất cả các điện áp đỉnh là xấp xĩ.
Điều khiển truyền dữ liệu cho một thiết bị RS-485 : nhiều bộ chuyển đổi RS-232
sang RS-485 của hãng B&B và các card nối tiếp RS-485 chứa các mạch đặc biệt mà
được điều khiển bởi tín hiệu dữ liệu để cho phép bộ truyền RS-485. Hình 2.7 là sơ đồ
định thời của một tín hiệu quan trọng được sử dụng để điều khiển bộ chuyển đổi dạng
này. Chú ý quan trọng là đường truyền dữ liệu bị cấm tại các khoảng thời gian xác định
sau khi bit cuối cùng, thường có chiều dài một ký tự. Nếu khoảng thời gian này quá
ngắn, ta có thể mất dữ liệu. Nếu quá dài, hệ thống của ta có thể trả lại đường dữ liệu từ
truyền tới nhận trước khi cực ( với bộ chuyển đổi gửi dữ liệu ) sẵn sàng nhận dữ liệu.
Nếu là trường hợp sau, ta sẽ mất một phần ( hoặc toàn bộ ký tự ) khi bắt đầu đáp ứng.

GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 20


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485
GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF

Hình 2.7. Sơ đồ định thời cho bộ chuyển đổi RS-232 sang RS-485 với tín hiệu điều
khiển truyền dữ liệu của bộ truyền và nhận RS-485
Chú ý 1 : Điện áp ở đây được xác định bởi các thiết bị khác trên đường truyền
Chú ý 2 : Khoảng thời gian định thời được xác định bởi các linh kiện trong mạch
định thời. Bắt đầu khoảng thời gian này được xác định bởi cạnh lên của các bit dữ liệu.
Chú ý 3 : Tất cả các giá trị đỉnh của các điện áp là xấp xĩ
2.2. CẤU HÌNH HỆ THỐNG MẠNG RS-485

Cấu hình mạng khơng được định nghĩa trong thơng số mạng RS-485. Trong hầu hết
trường hợp, người thiết kế sử dụng cấu hình phù hợp nhất với các yêu cầu của hệ thống.
2.2.1. Mạng 2 dây
Với trạng thái thứ 3, mạng RS-485 cho phép một cặp dây đơn chia sẽ các tín hiệu
truyền và nhận trong truyền thơng đơn cơng. Cấu hình 2 dây này ( chú ý rằng nên sử
dụng thêm 1 dây tín hiệu đất ) làm giảm giá cáp. Các thiết bị RS-485 có thể được cấu
hình bên trong hay bên ngoài đối với các mạng 2 dây. Các thiết bị RS-485 được cấu
hình bên trong thường cung cấp các kết nối A và B đơn giản ( đôi khi được ký hiệu là
"+" và "-" ).
2.2.2. Mạng 4 dây
Các thiết bị được cấu hình cho mạng truyền thông 4 dây sử dụng các kết nối A và B
cho cả 2 cặp truyền và nhận. Người dùng có thể kết nối đường truyền với đường nhận
để tạo một cấu hình 2 dây. Thiết bị loại này cung cấp cho người dùng cấu hình linh
hoạt nhất. Chú ý là tín hiệu đất nên được kết nối trong hệ thống. Điều này là cần thiết
để giữ điện áp chế độ chung Vcm tại bộ nhận nằm trong giới hạn an tồn. Mạch giao

GVHD : ThS. NGƠ THANH HẢI
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 21


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485
GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF
tiếp có thể hoạt động mà khơng cần tín hiệu đất, nhưng có thể khơng đáng tin và giảm
khả năng chống nhiễu. Hình 2.4 và 2.5 minh họa cấu hình 2 dây và 4 dây.
2.2.3.Trở đầu cuối
Trở đầu cuối được sử dụng nhằm phối hợp trở kháng của thiết bị với trở kháng
đường truyền được sử dụng. Khi phối hợp sai trở kháng, tín hiệu truyền khơng hồn
tồn được nhận bởi tải và một phần bị phản xạ ngược lại trong đường truyền. Nếu trở

kháng nguồn, đường truyền và tải giống nhau thì sự phản xạ này bị loại bỏ. Việc kết
nối đầu cuối cũng có điểm bất lợi. Trở đầu cuối làm tăng tải trên các bộ truyền, làm
việc lắp đặt phức tạp hơn, thay đổi các yêu cầu phân cực và làm cho hệ thống khó
chỉnh sửa hơn.
Quyết định có nên sử dụng trở đầu cuối hay khơng tuỳ thuộc vào chiều dài cáp và
tốc độ truyền trong hệ thống. Một nguyên tắc tốt là thời gian truyền của đường dữ liệu
phải nhỏ hơn nhiều so với độ rộng một bit thì khơng cần sử dụng trở đầu cuối. Quy tắc
này làm cho sự phản xạ tắt dần trong nhiều đoạn của đường truyền. Vì việc nhận
UART sẽ lấy mẫu ở giữa mỗi bit, quan trọng là mức tín hiệu ổn định tại điểm đó.
Chẳng hạn trong hệ thống có chiều dải 2000 bộ, thời gian lan truyền dữ liệu có thể tính
bằng cách nhân chiều dài cáp với vận tốc truyền sóng của cáp. Giá trị này, thường bằng
66% tới 75% tốc độ ánh sáng ( c ), được xác định bởi nhà sản xuất cáp.
Ví dụ : Một hệ thống có chiều dài cáp khoảng 4000 bộ. Sử dụng vận tốc truyền sóng
là 0.66 x c, mất khoảng 6.2µs để hồn thành một vịng. Nếu ta giả sử sự phản xạ sẽ tắt
hẳn trong 3 chu kỳ dao động chiều dài cáp, tín hiệu sẽ ổn định 18.6 µs sau khi có cạnh
lên của 1 bit. Tại tốc độ 9600 baud, một bit có độ rộng 104 µs. Vì sự phản xạ bị tắt
trước khi tới điểm giữa của 1 bit nên khơng cần có trở đầu cuối.
Có nhiều cách đấu nối đường truyền dữ liệu. Hãng B&B khuyến khích sử dụng trở
đầu cuối song song. Một điện trở được mắc song song với các đường A và B của bộ
nhận để phối hợp đặc tính trở kháng của đường dữ liệu được xác định bởi nhà sản xuất
cáp ( thường là 120 ohm ). Giá trị này mô tả trở kháng đường truyền và không phải
thay đổi theo chiều dài cáp. Không nên sử dụng trở đầu cuối có giá trị nhỏ hơn 90 ohm.
Trở đầu cuối chỉ nên được đặt tại các đầu cuối của đường truyền dữ liệu và không sử
dụng hơn 2 điện trở đầu cuối trong một hệ thống trừ khi có sử dụng thêm bộ lặp. Loại
trở đầu cuối này rõ ràng đã làm tăng tải DC lên nhiều cho hệ thống và có thể quá tải
đối với nguồn bộ chuyển đổi RS-232 sang RS-485. Một loại điện trở đầu cuối khác,
điện trở đầu cuối ghép AC, thêm một tụ nhỏ nối tiếp với điện trở đầu cuối để loại bỏ
ảnh hưởng của tải DC. Mặc dù loại bỏ tải DC, tụ được chọn phải phụ thuộc hoàn toàn

GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI

SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 22


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485
GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF
vào đặc tính của hệ thống. Hình 2.8 minh họa cả 2 kiểu trở đầu cuối AC và DC trên
cực RS-485 cấu hình 2 dây. Trong các hệ thống 4 dây, trở đầu cuối được đặt song song
với bộ nhận của cực đó.

Hình 2.8. Trở đầu cuối ghép AC và song song
2.2.4. Phân cực cho mạng RS-485
Khi mạng RS-485 ở vào trạng thái rỗi, tất cả các cực đều ở chế độ nhận tín hiệu.
Trong điều kiện này, khơng có bộ truyền nào được tích cực. Tất cả các bộ truyền đều ở
trạng thái thứ 3. Khơng có bất cứ thứ gì điều khiển mạng, trạng thái của đường truyền
là khơng thể xác định. Nếu mức điện áp tại các ngõ vào A và B của bộ nhận nhỏ hơn
200mV, mức logic tại ngõ ra của bộ nhận sẽ là giá trị của bit cuối cùng được nhận. Để
duy trì trạng thái điện áp ở chế độ rỗi hoàn toàn, ta sử dụng các điện trở phân cực để ép
buộc đường truyền dữ liệu rơi vào trạng thái rỗi. Các điện trở phân cực gồm các điện
trở kéo lên cho đường truyền B ( thường ở mức 5V ) và các điện trở kéo xuống ( tới
đất ) cho đường tín hiệu A. Hình 2.9 minh họa việc đặt các điện trở phân cực cho các
bộ biến đổi cấu hình mạng 2 dây. Chú ý là trong cấu hình mạng RS-485 4 dây, các điện
trở phân cực nên được đặt trên các đường truyền bộ nhận. Giá trị của điện trở phân cực
tùy thuộc vào điện trở đầu cuối và số cực trong hệ thống. Mục đích là để tạo đủ dịng
phân cực DC trong mạng để duy trì tối thiểu 200mV giữa các đường dữ liệu A và B.
Phân tích cách tính tốn điện trở phân cực ở 2 ví dụ sau.

GVHD : ThS. NGÔ THANH HẢI
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 23


ĐỀ TÀI : GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG RS-485
GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH QUA MẠNG RF

Hình 2.9. Các điện trở phân cực cho bộ chuyển đổi
Ví dụ 1 : Mạng RS-485 có 10 cực với 2 điện trở đầu cuối là 120Ω. Mỗi cực RS-485
có trở kháng khoảng 12 KΩ. 10 cực song song sẽ tạo nên tổng trở tương đương là
1200Ω. Thêm 2 điện trở đầu cuối 120Ω tạo ra một tải tương đương 60Ω khác, tạo ra
tổng trở tương đương của toàn hệ thống là 57Ω. Rõ ràng các trở đầu cuối chiếm phần
lớn tải. Để duy trì ít nhất 200mV giữa 2 đường tín hiệu A và B, chúng ta cần dịng phân
cực khoảng 3.5mA chảy qua tải. Để tạo dòng phân cực này từ nguồn 5V, tổng các điện
trở nối tiếp ta cần là khoảng 1428Ω hoặc ít hơn. Trừ đi 57Ω trở kháng của tải, và ta còn
lại khoảng 1371Ω. Lấy một nửa giá trị này làm điện trở kéo lên nguồn 5V và một nửa
còn lại làm điện trở kéo xuống đất sẽ cho một giá trị điện trở phân cực tối đa khoảng
685Ω cho mỗi điện trở phân cực.
Ví dụ 2 : Mạng RS-485 có 32 cực khơng có điện trở đầu cuối. Mỗi cực RS-485 có
trở kháng ngõ vào 12 KΩ, 32 cực song song tạo nên một trở kháng tương đương là
375Ω. Để duy trì ít nhất 200mV trên điện trở 375Ω, ta cần dòng khoảng 0.53 mA. Để
tạo ra dòng này từ nguồn 5V, ta cần tối đa 9375Ω điện trở. Vì 375Ω là trở kháng của
tải nhận, các điện trở phân cực của ta còn lại khoảng 9 KΩ hoặc ít hơn. Chú ý rằng
trong hệ thống khơng có điện trở đầu cuối, dịng phân cực rất nhỏ.
Các điện trở phân cực có thể đặt ở bất kỳ đâu trong mạng hoặc có thể chèn trong
nhiều cực. Sự kết hợp tất cả các điện trở phân cực trong hệ thống phải bằng hoặc nhỏ
hơn giá trị được tính tốn. Hãng B&B sử dụng các điện trở phân cực 4.7 KΩ trong các
sản phẩm mạng RS-485. Giá trị này hoàn toàn phù hợp trong các hệ thống khơng có

GVHD : ThS. NGƠ THANH HẢI

SVTH : NGUYỄN ĐỨC HIẾU

Page 24