Thiết kế module ghép nối PC qua giao diện LPT điều khiển góc quay của hệ thống giám sát gồm 4 camera

Bài tập lớn điều khiển sản xuất tích hợp máy tính
Đề tài “Thiết kế module ghép nối PC qua giao diện LPT điều khiển góc quay của
hệ thống giám sát gồm 4 camera. Xây dựng 1 chương trình trên máy tính cho phép
hiển thị vị trí góc quay của các camera. Nêu khả năng ứng dụng của Module “
1
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật,máy tính trở
thành công cụ vô cùng quan trọng.Sự phát triển của “Kỹ thuật ghép nối với máy
tính” đã mở rộng đáng kể các lĩnh vực ứng dụng của máy tính,đặc biệt là trong đo
lường và điều khiển.Các thiết bị ghép nối với máy tính theo các modul nhờ vậy mà
máy tính có thể truyền nhận tín hiệu để thực hiện nhiệm vụ xử lý tín hiệu và điều
khiển. Các thiết bị, hệ thống đo lường và điều khiển ghép nối máy tính có độ chính
xác cao, thời gian thu thấp số liệu ngắn, nhưng còn đáng quan tâm hơn là mức độ
tự động hóa trong việc thu thập và xử lý các kết quả đo, kể cả việc lập bảng thống
kê cũng như in ra kết quả. LPT là một tiêu chuẩn của rãnh cắm mở rộng của máy
tính,phần lớn các card ghép nối dùng trong kỹ thuật đo lường và điều khiển đều
được chế tạo để đặt vào các rãnh cắm theo tiêu chuẩn LPT. Bài tập lớn này của em
chỉ nêu lên một ứng dụng nhỏ của việc kết nối máy tính vào sản xuất nói chung và
rãnh cắm mở rộng nói riêng.
Qua một thời gian tìm hiểu, thiết kế với sự cố gắng của bản thân và sự
hướng dẫn của thầy giáo bộ môn đến nay em đã hoàn thành bài tập lớn này.

Tuy
nhiên, do sự hiểu biết về thực tế và trình độ chuyên môn còn hạn chế nên bài tập
lớn không tránh khỏi thiếu sót. Em mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo
và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô!
2
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ
1.1. Giới thiệu về chuẩn giao tiếp LPT
1.1.1. Cấu trúc:
3

Sau đây là chức năng của các đương dẫn tín hiệu:
Strobe (1): Với một mức logic thấp ở chân này, máy tính thông báo cho máy in biết
có một byte đang sẵn sàng trên các đường dẫn tín hiệu để được truyền.
D0 đến D7: Các đường dẫn dữ liệu
Acknowledge: với một mức logic thấp ở chân này, máy in thông báo cho máy tính
biết là đã nhận được kí tự vừa gửi và có thể tiếp tục nhận.
Busy (bận – 11): máy in gửi đến chân này mức logic cao trong khi đang đón nhận
hoặc in ra dữ liệu để thông báo cho máy tính biết là các bộ đệm trong máy tính biết
là các bộ đệm trong máy tính đã bị đầy hoặc máy in trong trạn thái Off-line.
Paper empty (hết giấy – 12): Mức cao ở chân này có nghĩa là giấy đã dùng hết.
Select (13): Một mức cao ở chân này, có nghĩa là máy in đang trong trạng thái kích
hoạt (On-line)
Auto Linefeed (tự nạp dòng): Có khi còn gọi là Auto Feed. Bằng một mức thấp ở
chân này máy tính PC nhắc máy in tự động nạp một dòng mới mỗi khi kết thúc
một dòng.
Error (có lỗi): Bằng một mức thấp ở chân này, máy in thông báo cho máy tính là
đã xuất hiện một lỗi, chẳng hạn kẹt giấy hoặc máy in đang trong trạng thái Off-
Line.
Reset (đặt lại): Bằng một mức thấp ở chân này, máy in được đặt lại trạng thái được
xác định lúc ban đầu.
Select Input: bằng một mức thấp ở chân này, máy in được lựa chọn bởi máy tính.
1.1.2. Các thanh ghi đặc biệt
a.Thanh ghi dữ liệu
Tám đường dẫn dữ liệu dẫn tới 8 ô nhớ trên thanh ghi dữ liệu. thanh ghi dữ
liệu được chỉ rõ là hai hướng dữ liệu có
thể được xuất ra các chân D0 đến D7 hoặc đọc vào.
a. Thanh ghi trạng thái
4
bốn đường dẫn điều khiển Strobe, Auto Linefeed, Reset, Select Input dẫn tới
bốn ô nhớ trên thanh ghi điều khiển

b. Thanh ghi điều khiển
năm đường dẫn trạng thái Acknowledge, Busy, Paper empty, Select, Error
nối tới năm ô trên thanh ghi trạng thái.
1.1.3. Địa chỉ các cổn trên máy tính:
1.2. Giới thiệu về các linh kiện sử dụng trong sơ đồ.
1.2.1. Vi mạch ADC AD574A
* Các đặc điểm đặc trưng.
- Là bộ biến đổi A/D 12 bit hoàn chỉnh với nguồn tham chiếu tích hợp bên
trong
- Giao diện tương thích bus của các bộ vi xử lý 8 – 16 bit
- Vùng nhiệt độ hoạt động
0
0
C tới 70
0
C với AD574AJ, K, L
-55
0
C tới 125
0
C với AD574AS, T, U
- Thời gian biến đổi lớn nhất là 35
µ
s
5
- Các phiên bản khác với chân ra tương thích có thể hoạt động ở tốc độ cao
như: 15
µ
s với AD674B, 10
µ

s với AD1674
* Mô tả sản phẩm
AD574A là một bộ biến đổi ADC 12 bit hoàn chỉnh hoạt động trên nguyên
lý xấp xỉ liên tiếp, với bộ đệm đầu ra ba trạng thái cho phép ghép nối trực tiếp với
bus của bộ vi xử lý 8 hoặc 16 bit. Một bộ phát xung nhịp và điện áp tham chiếu có
độ chính xác cao được tích hợp trên chip.
Sơ đồ chân vi mạch AD574A
- AD574A có thể phối ghép với hầu hết các vi xử lý và các vi điều khiển 8 hoặc 16
bit. Bộ đệm đầu ra ba trạng thái đa chế độ cho phép ghép trực tiếp với bus dữ liệu
trong quá trình đọc và các lệnh biến đổi nhận được từ bus điều khiển. 12 bit của dữ
6
liệu đầu ra có thể được đọc như là 1 dữ liệu 12 bit hoặc như 2 byte 8 bit (byte đầu
với 8 bit dữ liệu, byte còn lại với 4 bit dữ liệu và 4 bi 0)
- Cung cấp 4 dải đo: 0 tới +10V và 0 tới +20V đơn cực, -5V tới +5V và -10V tới
+10V lưỡng cực
* Đấu nối dải đo đơn cực cho AD574A
AD574A chứa tất cả phần tử tích cực cần thiết để thực hiện biến đổi A/D
hoàn chỉnh. Vì thế, cho tất cả các vị trí, tất cả cần được nối với nguồn cấp (+5V,
+12V/+15V, và -12V/+12V), đầu vào tương tự, và lệnh khởi tạo quá trình biến đổi,
được thảo luận trong trang tiếp theo. Sự đấu nối đầu vào tương tự và định cỡ là rất
đơn giản; chế độ hoạt động đơn cực được biểu diễn như hình sau.
Chế độ hoạt động đơn cực của AD574A
Đầu vào tương tự được nối giữa chân 13 và chân 9 cho phạm vi đầu vào 0V
tới +10V, giữa chân 14 và chân 9 cho phạm vi đầu vào 0V tới +20V. AD574A rất
dễ điều chỉnh để cung cấp tín hiệu đầu vào vượt cao hơn nguồn cấp.
7
AD574A được thiết kế có độ sai lệch thông thường là ½ LSB so với độ
chính xác ở đầu vào tương tự.
* Hoạt động lưỡng cực.
Sự đấu nối như hình vẽ.

Chế độ hoạt động lưỡng cực của AD574A
ADC nối tiếp AD7524
8
Sơ đồ chân AD7524
Bộ biến đổi AD7524 làm việc theo nguyên tắc mạng điện trở R – 2R, với R
= 100k
Ω
.
Vi mạch AD7524 được chế tạo theo công nghệ CMOS, do vậy dòng tiêu thụ
rất nhỏ (chỉ cỡ 1mA khi điện áp nguồn là 5V). Điện áp nguồn V
dd
có thể nằm trong
khoảng 5V tới 15V. Tất cả các lối vào ra đều tương thích TTL
Để đưa ra một tín hiệu Analog (0
÷
-U
REF
*
255
256
V
) ta cần đưa ra byte dữ liệu
đến các chân từ D0 đến D7, sau đó cần tạo ra một xung âm tại chân
WR
để lưu
byte dữ liệu đó vào D/A.
9
Điện áp so sánh U
REF
có thể là điện áp dương cũng có thể là điện áp âm,

thậm chí có thể đấu với một điện áp xoay chiều có biên độ thay đổi trong một
phạm vi giới hạn.
1.2.2. Giới thiệu về 74HC245
Bộ đệm bus 2 chiều 74HC245 gồm có 20 chân, ,bộ đệm chỉ hoạt động khi có tín
hiệu low ở chân 19.Nó có chứa 8 vi mạch đệm với các lối ra 3 trạng thái để trao
đổi thông tin giữa các đường dẫn bus dữ liệu theo 2 hướng. Hướng truyền dữ liệu
được xác định bằng chân DIR: DIR = 0, dữ liệu được chuyển từ B sang A. Việc
chuyển hướng dữ liệu cho phép quản lý đơn giản bằng tín hiệu /IOR. Ta có thể nối
trực tiếp ra chân DIR. Qua đó đảm bảo bộ đệm chỉ cho phép dữ liệu đưa vào từ bên
ngoài đưa lên bus dữ liệu của máy tính khi PC thực hiện một quá trình truy nhập
đọc (/IOR = 0)
1.2.3. Giới thiệu về 74HC688
10
Bộ giả mã địa chỉ 74HC688 so sánh các tín hiệu từ A0-A7 xem có thống nhất với
các địa chỉ của tín hiệu trên các chân tương ứng B0-B7.74HC688 so sánh hai trong
số tám bit xem có giống nhau không và khi các bit xếp kề sát đồng nhất sẽ tạo ra
một tín hiệu Low ở chân19.
1.2.4 Động cơ bước ( step motor) và UNL2003
1. Giới thiệu
- ULN2003 là tổ hợp của 7 mạch Darlington được tích hợp lại. Nó được
dùng rộng dãi trong các ứng dụng điều khiển động cơ, Led,…
- Mỗi một kênh của UNL2003 có thể cho dòng đi qua tối đa 0.5A
- Sơ đồ chân
11
- Sơ đồ mạch của mỗi kênh.
- Chú ý:
o Nếu nhìn thoáng qua sơ đồ chân của UNL2003 thì ta nhầm sang đây là IC
đảo ( NOT). Nhưng thực tế nó không phải vậy.
o Đây là 1 mạch đệm công suất. Khi Input = 1; thì Output =0; còn khi Input
=0, Output không xác định. Nó dùng tâng buffer cho VĐK.

2. Động cơ bước 28BYJ-48 12VDC
- Đây là động cơ bước 12V. Nó có số bước là 64
- Sơ đồ cuộn dây
12
- Cấu tạo gồm 5 chân (đỏ). Trong đó chân thứ 5 là chân chung.
- Trong 1 số trường hợp nếu ko rõ chân nào là chân chung và đâu là
2 chân của 1 cuộn dây ta có thể dùng đồng hồ để xác định
o Đo điện trở của cuộn dây để xác định
o Nếu 2 đầu đo có điện trở thì chúng trên 1 cuộn dây
o Điện trở của chân chung và 1 chân của cuộn dây bằng 1 nửa giá trị
điện trở giữa 2 đầu 1 cuộn dây.
- Kết nối động cơ bước và modul UNL2003
o Chân chung đấu vào VCC. Chú ý cấp điện áp VCC cho modul là
12V
o Các chân A,B,C,D nối vào các chân còn lại (1,2,3,4)
- Điều khiển động cơ bước theo 2 chế độ:
o Chế độ nửa bước.
§ Trong chế độ nữa bước, mỗi một nhịp động cơ chỉ quay 1 nửa
bước, tức là quay 128 lần thì hết 1 vòng.
§ Sơ đồ cấp điện
13
o Chế độ 1 bước
§ Trong chế độ 1 bước, tại mỗi nhịp ta chỉ cấp điện cho 1 cuộn dây.
Sau 64 nhịp động cơ quay được 1 vòng.
- Trong bài này em xin chọn điều khiển theo chế độ 1 bước
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
2.1 Modul ghép nối CDP với RS232
14
U 1
C D P 6 4 0 2

V C C
1
F E
1 4
R R C
1 7
D R
1 9
R R I
2 0
T R O
2 5
T R C
4 0
R B R 1
1 2
R B R 2
1 1
R B R 3
1 0
R B R 4
9
R B R 5
8
R B R 6
7
R B R 7
6
R B R 8
5

T B R 1
2 6
T B R 2
2 7
T B R 3
2 8
T B R 4
2 9
T B R 5
3 0
T B R 6
3 1
T B R 7
3 2
T B R 8
3 3
O E
1 5
P E
1 3
T R E
2 4
T B R E
2 2
C R L
3 4
D R R
1 8
E P E
3 9

M R
2 1
P I
3 5
R R D
4
S B S
3 6
S F D
1 6
T B R L
2 3
C L S 1
3 8
C L S 2
3 7
U 3
M A X 2 3 2
C 1 +
1
C 1 -
3
C 2 +
4
C 2 -
5
V +
2
V -
6

R 1 O U T
1 2
R 2 O U T
9
T 1 I N
1 1
T 2 I N
1 0
R 1 I N
1 3
R 2 I N
8
T 1 O U T
1 4
T 2 O U T
7
C 1
1 u F
C 2
1 u F
T X D
U 9
N O T
12
P 1
C O N N E C T O R D B 9
5
9
4
8

3
7
2
6
1
C 3
1 u F C 4
1 u F
0
0
8 , 5 V
- 8 , 5 V
I N 2
I N 2 R T S
I N 1
I N 1D K 1
D K 2
D K 3
D K 4
2.2 Sơ đồ mạch hoàn chỉnh
15
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ GIAO DIỆN VÀ VIẾT PHẦN MỀM
3.1. Giao diện
16
3.2. Phần mềm thực hiện
; do sử dụng động cơ bước có số bước là 64 nên mỗi bước =
5,625
o
Dim a,b,c,d (1 to 64) as integer
Private Sub Form_Load()

MSComm1.Settings = "9600,N,8,1"
MSComm1.CommPort = 1
MSComm1.PortOpen = True
End Sub
Private Sub Form_Unload()
MSComm1.PortOpen = False
End Sub
Private Sub Command18_Click()
MsgBox "module giám sát và diêu khiên camera"
End Sub
Private Sub Command16_Click()
BA = C0H
outport((BA+0),75H)
End Sub
Private Sub Command17_Click()
End
End Sub
Private Sub Command2_Click()
BA = C0H
Outport((BA+0),05H)
17
End Sub
Private Sub Command3_Click()
BA = C0H
outport((BA+0),1BH)
End Sub
Private Sub Command4_Click()
BA = C0H
outport((BA+0),15H)
End Sub

Private Sub Command5_Click()
BA = C0H
outport((BA+0),2BH)
End Sub
Private Sub Command6_Click()
BA = C0H
outport((BA+0),25H)
End Sub
Private Sub Command7_Click()
BA = C0H
outport((BA+0),3BH)
End Sub
Private Sub Command8_Click()
BA = C0H
outport((BA+0),35H)
End Sub
Private Sub Command9_Click()
BA = C0H
18
outport((BA+0),4BH)
End Sub
* Khả năng ứng dụng của modul
Dùng để điều khiển góc quay của camera dẫn đến tăng góc quan sát tăng linh hoạt
và tăng tính an ninh, thường được sử dụng ở các siêu thị, cửa hàng , cảng , ……
19