Luận văn Thiết kế mô hình thang máy sử dụng Card vào ra đa năng

Lời giới thiệu
Hàng hải từ xa đã là môt nghành có nhiều đóng góp rất quan trọng trong cuộc
sống, với thế mạnh hàng đầu trong việc vận tải hàng hoá và phát triển du lịch. Ngày nay
không ngừng phát huy sức mạch của mình, ngành hàng hải đang và sẽ phát triển mạnh
mẽ. Điều này thể hiện qua đội ngũ tàu thuyền ngày càng đông đảo,và nhu cầu vận
chuyển ngày càng lớn. Sự phát triển của nghành hàng hải, một phần dóng góp to lớn
của khoa học kĩ thuật.
Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, và luôn luôn mới mẻ đối với phần đông
nhân loại. Tuy nhiên, dù có tiếp cận sớm hay muộn thì khoa hoc kỹ thuật đều có thể sử
dụng phục vụ cho cuộc sống của con ngời.Ngày nay cùng với sự phát triển của các
ngành công nghiệpkhác, thì ngành công nghiệp điện tử đã phát triển rất mạnh.
Việc ứng dụng máy tính vào điều khiển các thiết bị trong đời sống của con ngời,
khiến các thiết bị này hoạt động một cách linh hoạt, hiệu quả và giảm nhẹ gánh nặng
cho con ngời trong việc điều khiển vận hành máy móc.
Việc ứng dụng máy vi tính vào kỹ thuật đo lờng và điều khiển đã đem lại những
kết quả đầy tính u việt. Các thiết bị, hệ thống đo lờng và điều khiển ghép nối với máy
tính có độ chính xác cao, thời gian thu thập số liệu ngắn, nhng điều đáng quan tâm
hơn là mức độ tự động hoá trong việc thu thập và xử lý các kết quả đo, kể cả việc lập
bảng thống kê, cũng nh in ra kêt quả.Để các hệ thống đo lờng và điều khiển ghép nối
với máy tính hoạt động đợc thì ngoài phần mạch điện còn cần có một chơng trình đợc
nạp vào máy tính.
Sau đợt thực tập tốt nghiệp, em đã đề tài của thầy giáo-Th.s Hồ Nhật Tiến:
Thiết kế mô hình thang máy sử dụng Card vào ra đa năng
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Hồ Nhật Tiến đã tận tình hớng dẫn em
trong suốt thời gian qua.
Em xin cảm ơn thầy giáo - Th.s Trần Xuân Việt, thầy giáo -Th.s Lê Quốc V-
ợng,cùng các thầy giáo khoa điện - điện tử tàu biển, đã giảng dạy chúng em trong suốt
những năm qua.
Trong phạm vi đề tài, em đã cố gắng hoàn chỉnh nội dung cũng nh tiến độ thực
hiện tuy nhiên không tránh khỏi thiếu sót do năng lực hạn chế. Em mong đợc sự chỉ
bảo của các thầy để đề tài đợc hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!.

Phần 1: Cơ sở lý thuyết

Chơng i : Giới thiệu cấu trúc hệ vi xử lý
1.1 Giới thiệu hệ vi xử lý 8088
1. Tổng quan về hệ vi xử lý 8088
Bộ vi xử lý là một thành phần chủ chốt trong máy tính. Bên cạnh đó nó
phải kết hợp các bộ phận khác nh bộ nhớ, bộ phối ghép vào ra để tạo nên một hệ
vi xử lý hoàn chỉnh.
1


Hình 1.1 : Sơ đồ khối tổng quát của một hệ vi xử lý.
Các khối chức năng chính của một hệ vi xử lý gồm có:
+ Khối xử lý trung tâm(central processing unit,CPU).
+ Bộ nhớ bán dẫn (memory,M).
+ Khối phối ghép với các thiết bị ngoại vi(input/output,O).
+ Các bus truyền thông tin.
* CPU đóng vai trò chủ đạo trong hệ vi xử lý. Đây là một mạch vi điện tử có độ
tích hợp rất cao. Khi hoạt động, nó đọc mã lệnh dới dạngcác bit 0 và bit 1 từ bộ nhớ,
sau đó nó sẽ giải mã các lệnh này thành dãy các xung điều khiển ứng với các thao tác
trong lệnh để điều khiển các khối khác thực hiện từng bớc các thao tác đó.
Để làm đợc việc này bên trong CPU có thanh ghi dùng để chứa địa chỉ của lệnh sắp
thực hiện gọi là thanh ghi con trỏ lệnh (instruction pointr, IP) hoặc bộ dếm chơng trình
(program pointer, PC), một số thanh ghi đa năng khác cùng bộ tính toán số học và logic
(ALU) để thao tác với dữ liệu. Ngoài ra ở đây còn có các hệ thống mạch điện rất phức
tạp để giải mã lệnh và từ đó tạo ra các xung điều khiển cho toàn hệ .
* Bộ nhớ bán dẫn hay còn gọi là bộ nhớ trong là một bộ phận khác rất quan
trọng của hệ vi xử lý. Tại đây (trong ROM ) ta có thể chứa chơng trình điều khiển hoạt

động của toàn hệ để khi bật điện thì CPU có thể lấy lệnh từ đây mà khởi đầu hệ thống.
Một phần của chơng trình điều khiển hệ thống, các chơng trình ứng dụng, dữ liệu
cùng các kết quả của chơng trình thờng đợc để trong RAM, các dữ liệu và chơng trình
muốn lu lâu dài sẽ đợc để ở bộ nhớ bên ngoài.
Khối phối ghép vào /ra (I/O) tạo ra khả năng giao tiếp giữa hệ vi xử lý với thế
giới bên ngoài . Các thiết bị ngoại vi chuyên dụng nh bàn phím, chuột, màn hình, máy
in, chuyển đổi số tơng tự (D/A converter, DAC) và chuyển đổi tơng tự số (A/D
converter, ADC), ổ đĩa từ đều liên hệ với bộ vi xử lý qua bộ phận này. Bộ phận phối
ghép cụ thể giữa bus hệ thống với thế giới bên ngoài thờng đợc gọi là cổng.
Nh vậy ta sẽ có các cổng vào để lấy thông tin từ ngoài vào và các cổng ra để lấy
thông tin từ trong ra. Mạch cổng này có thể là mạch logic đơn giản hoặc là vi mạch
chuyên dụng lập trình đợc.
Ba khối chức năng đầu tiên liên hệ với nhau thông qua tập các đờng dây để
truyền tín hiệu gọi chung là bus hệ thống. BUS hệ thống bao gồm 3 bus thành phần.
ứng với các tín hiệu địa chỉ, dữ liệu và điều khiển ta có bus địa chỉ, bus dữ liệu và bus
điều khiển.
2
Bus địa chỉ thờng có từ 16, 20, 24 đến 32 đờng dây song song chuyển tải thông
tin của các bit địa chỉ. Khi đọc/ghi bộ nhớ CPU sẽ đa ra trên bus này địa chỉ của ô nhớ
liên quan. Khả năng phân biệt địa chỉ (số lợng địa chỉ cho ô nhớ mà CPU có khả năng
phân biệt đợc) phụ thuộc vào số bit của bus địa chỉ. Ví dụ nếu một CPU có số đờng dây
địa chỉ là N = 16 thì nó có khả năng địa chỉ hoá đợc 2
N
= 65536 = 64 (kilo) ô nhớ khác
nhau (1K = 2
10
= 1024). Khi đọc/ghi với cổng vào/ra CPU cũng đa ra trên bus địa chỉ
các bit địa chỉ tơng ứng của cổng. Trên sơ đồ khối ta dễ nhận ra tính một chiều của bus
địa chỉ qua chiều của mũi tên. Chỉ có CPU mới có khả năng đa ra địa chỉ trên bus địa
chỉ.

Bus dữ liệu thờng có từ 8, 16, 20, 24, 32 đến 64 đờng dây tuỳ theo các bộ VXL
(Vi xử lý) cụ thể. Số lợng đờng dây này quyết định số bit dữ liệu mà CPU có khả năng
xử lý cùng một lúc. Chiều mũi tên trên bus số liệu chỉ ra rằng đây là bus 2 chiều. Các
phần tử có đầu ra nối thẳng với bus dữ liệu đều phải đợc trang bị đầu ra 3 trạng thái để
có thể ghép vào đợc và hoạt động bình thờng với bus này.
Bus điều khiển thờng gồm hàng chục đờng dây tín hiệu khác nhau. Mỗi tín hiệu
điều khiển có một chiều nhất định. Vì khi hoạt động CPU đa ra tín hiệu điều khiển tới
các khối khác trong hệ, đồng thời nó cũng nhận các tín hiệu điều khiển từ các khối đó
để phối hợp hoạt động của toàn hệ nên các tín hiệu này đợc thể hiện bởi các đờng có
mũi tên 2 chiều( trên hình vẽ1.1), điều đó không phải để chỉ tính 2 chiều của một tín
hiệu mà là tính 2 chiều của cả một nhóm tín hiệu.
Hoạt động của hệ thống vi xử lý trên cũng có thể đợc nhìn theo một cách khác.
Trong khi hoạt động và tại một thời điểm nhất định, về mặt chức năng mỗi khối trong
hệ thống trên tơng đơng với các thanh ghi trong (nằm trong CPU) hoặc các thanh ghi
ngoài (nằm rải rác trong bộ nhớ ROM, RAM và trong khối phối ghép I/O). Hoạt động
của toàn hệ thực chất là sự phối hợp hoạt động của các thanh ghi trong và ngoài nói trên
để thực hiện sự biến đổi dữ liệu hoặc sự trao đổi dữ liệu theo các yêu cầu đã định trớc.

2. Hệ vi xử lý 8088
Đây là một bộ vi xử lý nổi tiếng một thời thuộc họ 80x86 của Intel, nó đợc sử
dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau,nhất là trong các máy IBM PC/XT. Các bộ vi xử lý
thuộc họ này sẽ còn đợc sử dụng rộng rãi trong hàng chục năm nữa và vì tính kế thà của
các sản phẩm trong họ 80x86, các chơng trình viết cho 8088 vẫn còn có thể chạy đợc
trên các hệ thống tiên tiến sau này.
3
Hinh 1 2 : Sơ đồ khối của bộ vi lý 8088.
Trong CPU 8088 có hai khối chính : Khối phối ghép bus (bus interface unit, BIU)
và khối thực hiện lệnh (Execution Unit, EU). Hai thành phần này làm việc đồng thời có
liên hệ với nhau qua đệm lệnh làm tăng đáng kể tốc độ xử lý của CPU. Các bus bên
trong CPU có nhiệm vụ chuyển tải tín hiệu của các khối khác. Trong số các bus đó có

bus dữ liệu 16 bit của ALU, bus các tín hiệu điều khiển ở EU và bus trong của hệ thống
ở BIU. Trớc khi đi ra bus ngoài hoặc đi vào bus trong của bộ vi xử lý, các tín hiệu
truyền trên bus thờng đợc cho đi qua các bộ đệm để nâng cao tính tơng thích cho phối
ghép hoặc nâng cao khả năng phối ghép.
BIU đa ra địa chỉ đọc mã lệnh từ bộ nhớ, đọc/ghi dữ liệu từ /vào cổng hoặc bộ
nhớ.BIU chịu trách nhiệm đa địa chỉ ra bus và trao đổi dữ liệu ra bus.
Bên trong khối điều khiển (control unit, CU) của EU có mạch giải mã lệnh. Mã
lệnh đọc vào từ bộ nhớ đợc đa đến đầu vào của bộ giải mã, các thông tin thu đợc từ đầu
ra của nó sẽ đợc đa đến mạch tạo xung điều khiển , kết quả là ta thu đợc dãy các xung
khác ( nhau tuỳ theo mã lệnh ) để điều khiển hoạt động của các bộ phận bên trong và
bên ngoài CPU.
Khối số học và Logic(arithmetic and logic unit, ALU ) trong khối EU, dùng để
thực hiện các thao tác khác nhau với các toán hạng của lệnh.
Tóm lại trong quá trình hoạt động của CPU, EU sẽ cung cấp thông tin về địa chỉ
cho BIU, để khối này đọc lệnh và dữ liệu, còn bản thân nó thì giải mã lệnh và thực hiện
lệnh. Trong BIU có một bộ nhớ đệm lệnh với dung lợng 4 byte dùng để chứa các mã
lệnh đọc đợc, nằm sắn để chờ EU xử lý.
1.2 Hệ vi xử lý và các mã lệnh thực hiện
I. Cách mã hoá lệnh của bộ vi xử lý 8088.
Lệnh của bộ vi xử lý (VXL) đợc ghi bằng các kí tự dới dạng gợi nhớ (memonic)
để ngời sử dụng dễ nhận biết. Đối với bản thân bộ vi xử lý thì lệnh cho nó đợc mã hoá
dới dạng các số 0 và 1 ( còn gọi là mã máy) vì đó là dạng biểu diễn thông tin duy nhất
mà máy hiểu đợc. Vì lệnh cho bộ VXL đợc cho dới dạng mã nên sau khi nhận đợc lệnh,
bộ VXL phải thực hiện giải mã lệnh. Việc hiểu rõ bản chất cách ghi lệnh bằng số hệ hai
cho bộ VXL sẽ có lợi khi ta cần dịch bằng tay một lệnh gợi nhớ khi làm việc với các
kit VXL.
Một lệnh có thể có một vài byte tuỳ theo bộ VXL. Giả thiết một bộ VXL nào đó
dùng 1 byte để chứa các mã lệnh (opcode) của nó. Ta có thể tính đợc số lệnh lớn nhất
mà 1 byte này có thể mã hoá đợc là 256 lệnh. Trong thực tế việc ghi lệnh không phải
hoàn toàn đơn giản nh vậy. Việc mã hóa lệnh cho bộ VXL là rất phức tạp và bị chi phối

bởi nhiều yếu tố khác nữa. Đối với bộ VXL 8088 một lệnh có thể có độ dài từ 1 đến 6
byte. Ta sẽ chỉ lấy trờng hợp lệnh MOV để giải thích cách ghi lệnh nói chung của 8088.
Lệnh MOV đích, gốc dùng để chuyển dữ liệu giữa 2 thanh ghi hoặc giữa ô nhớ
và thanh ghi. Chỉ nguyên với các thanh ghi của 8088, nếu ta lần lợt đặt các thanh ghi
4
vào vị trí các toán hạng đích và toán hạng gốc ta thấy đã phải cần tới hàng trăm mã lệnh
khác nhau để mã hoá tổ hợp các lệnh này.


H 1.3 : Dạng thức các byte mã lệnh của MOV.
Byte đầu dùng chứa mã lệnh. Đối với lệnh MOV, để chuyển dữ liệu kiểu:
- Thanh ghi thanh ghi (trừ thanh ghi đoạn) hoặc
- Bộ nhớ thanh ghi (trừ thanh ghi đoạn).
thì 6 bit đầu này luôn là 100010. Với các thanh ghi đoạn thì điều này lại khác.
Bit W để chỉ rằng 1 byte (W = 0) hoặc 1 từ (W = 1) sẽ đợc chuyển. Trong các
thao tác chuyển dữ liệu, một toán hạng luôn bắt buộc phải là thanh ghi.
2. Mã hoá thanh ghi
Bộ VXL dùng 2 hoặc 3 bit để mã hoá các thanh ghi trong CPU nh sau:
Hình 1.4: Thanh ghi trong CPU
Bit D dùng để chỉ hớng đi của dữ liệu, D = 1 thì dữ liệu đi đến thanh ghi bởi 3 bit
của REG, D =0 thì dữ liệu đi từ thanh ghi cho bởi 3 bit của REG. Hai bit MOD (chế độ)
cùng với 3 bit R/M (thanh ghi/bộ nhớ) tạo ra 5 bit dùng để chỉ ra chế độ địa chỉ cho các
toán hạng của lệnh.
CHƯƠNG2 : Các chuẩn truyền thông trong
điều khiển
2.1 Các giao diện vào ra đợc sử dụng trong máy tính.
1. Giao diện Centronics ( cổng máy in).
Giao diện cổng máy in song song còn gọi là giao diện Centronics. Máy in liên lạc
với máy tính qua giao diện này đợc mô tả nh hình.

5
Hình 2.1: Mô tả giao diện Centronics.
a. Cấu trúc cổng máy in.
Máy in đợc nối với máy tính đợc thực hiện qua ổ cắm 25 chân ở phía sau máy tính
.Nhng đây không chỉ là ổ nối với máy in mà khi sử dụng máy tính vào mục đích đo l-
ờng và điều khiển thì việc ghép nối cũng đợc thực hiện qua cổng này. Qua cổng này số
liệu đợc truyền song song, nên còn gọi là cổng ghép nối song song và tốc độ truyền số
liệu cũng đạt đợc đến mức lớn đáng kể. Tất cả các đờng dẫn của cổng này đều tơng
thích TTL, nghĩa là chúng đều cung cấp một mức điện áp nằm giữa 0 và 5v. Do đó ta
cần phải lu ý là ở các đờng dẫn lối vào cổng này không đợc đặt ở mức điện áp quá lớn.
Sự phân bố chân cổng máy in nh hình 2.2.
Ngời ta có thể trao đổi một cách riêng biệt với 17 đờng dẫn, bao gồm có 12 đ-
ờng dẫn ra và 5 đờng dẫn vào. Do 8 đờng dẫn số liệu không phải là đờng dẫn hai chiều
nên chúng đợc xem nh là lối ra. Các lối ra khác nữa là: STROBE, AUTO FEED(AF),
INIT, SELECT IN (SLECTIN). Khi trao đổi thông tin với máy in, các đờng dẫn này có
những chức năng xác định. Thí dụ:INT=0 thực hiện một quá trình khởi động
lại(RESET) ở máy in, còn STROBE có nhiệm vụ ghi các bit số liệu đã đợc gửi đến máy
in bằng một xung mức thấp(LOW) vào trong bộ nhớ của máy in.



Hình 2.2: Bố trí chân cắm cổng máy in.
6




Hình 2.3: Bố trí chân cổng máy in
Cổng máy in cũng có những chân dẫn lối vào nhờ vậy mà sự bắt tay giữa máy in
và máy tính đợc thực hiện. Thí dụ khi tắt máy in không còn đủ chỗ trong bộ nhớ thì

máy in sẽ gửi đến máy tính một bit trạng thái (BUSY = 1), điều đó có nghĩa là máy tại
thời diểm này đang bận, không nên gửi thêm các byte số liệu khác dến nữa.
Khi hết giấy ở máy in thì máy tính sẽ thông báo là Paper Empty (PE). Đờng dẫn
nối vào tiếp theo là Acknowledge (ACK), Select (SLCT) và Error. Tổng cộng có 5 lối
vào hớng tới máy in.
b. Trao đổi với các đờng dẫn tín hiệu:
Tất cả các đờng dẫn tín hiệu vừa đợc giới thiệu cho phép trao đổi qua các địa chỉ
bộ nhớ của máy tính. 17 đờng dẫn của cổng máy in sắp xếp thành 3 thanh ghi là thanh
ghi số liệu, thanh ghi trạng thái và thanh ghi điều khiển. Hình dới đây chỉ ra các sự sắp
xếp của các đờng dẫn tín hiệu tới các bit số liệu riêng biệt của thanh ghi.
Hình 2.4(a)
7
Hình2.4(b)

Hình 2.4(c)

Thanh ghi ở cổng máy in của máy tính PC
Địa chỉ đầu tiên đạt đến đợc của cổng máy in đợc xem nh là địa chỉ cơ sở.
ở các máy tính PC đợc chế tạo gần đây địa chỉ cơ sở của cổng máy in đợcxắp xếp
nh sau:
Địa chỉ cơ bản đồng nhất với thanh ghi số liệu,chúng đợc đặt ở những địa chỉ bộ
nhớ xác định,và có thể đợc đọc ra nhờ một chơng trình nhất định. Thanh ghi trạng thái
đợc đạt tới địa chỉ cơ bản + 1. Thanh ghi điều khiẻn với bốn đờng dẫn lối ra của nó đặt
dới địa chỉ cơ bản + 2.
2. Giao diện RS 232 (Cổng nối tiếp):
8
a. Cấu trúc cổng nối tiếp:
Hình 2.5 : Bố trí rãnh cắm cổng nối tiếp

Hình 2.6 : Chức năng các chân cắm

Cổng nối tiếp RS 232 là giao diện phổ biến rộng rãi nhất. Ngời ta gọi các cổng
này là cổng COM 1, cổng COM 2 để tự do cho các ứng dụng khác . Giống nh cổng
máy in, cổng nối tiếp RS 232 cũng đợc sử dụng một cách thuận tiện cho mục đích đo l-
ờng và điều khiển.
Việc truyền số liệu qua cổng RS 232 đợc tiến hành theo cách nối tiếp, nghĩa là
các bit số liệu đợc gửi đi nối tiếp nhau trên một đờng dẫn. Đặc điểm nổi bật của loại đ-
ờng truyền này là có khả năng dùng cho khoảng cách xa, bởi vì các khả năng gây nhiễu
là nhỏ đáng kể khi dùng một cổng song song.
Việc dùng cổng song song có nhợc điểm là cáp truyền dùng nhiều sợi và mức tín
hiệu trong khoảng 0 đến 5V (mức tín hiệu này khá nhỏ) tỏ ra không thích hợp với
khoảng cách xa.
Một đặc điểm khác biệt nữa giữa cổng song song và cổng nối tiếp thể hiện qua
việc thiết kể kiểu giắc cắm. ở cổng máy in, chỗ nối giữa máy tính PC với máy in là ổ
cắm, trong khi đó ở cổng nối tiếp lại là phích cắm nhiều chân.
Cổng nối tiếp RS 232 không phải là một hệ thống bus, nó cho phép dễ dàng tạo
ra liên kết dới hình thức điểm với điểm giữa hai máy cần trao đổi thông tin với nhau.
Theo hình thức này một thành viên thứ ba không thể tham gia vào quá trình trao đổi
này.
Việc truyền số liệu xảy ra ở trên hai đờng dẫn. Qua chân cắm ra TxD (Transmit
Data), máy tính gửi các số liệu của nó đến máy kia. Trong khi đó số liệu mà máy tính
nhận đợc lại đựơc dẫn đến chân nối RxD. Các tín hiệu khác đóng vai trò nh là tín hiệu
hỗ trợ khi trao đổi thông tin và vì thế không phải trong mọi ứng dụng đều dùng đến.
Mức tín hiệu trên chân ra RxD tuỳ thuộc voà đờng dẫn TxD và thông thờng nằm
trong khoảng 12V đến +12V. Các bit số liệu đợc gửi đảo ngợc lại. Mức điện áp đối
với mức cao (High) nằm giữa -3V và -12V còn mức thấp (low) nằm giữa +3V và +12V.
9
Hình vẽ dới đây mô tả một dòng số liệu điển hình một số byte số liệu trên cổng nối tiếp
RS 232.

Hình 2.7 : Dòng số liệu trên cổng RC 232 với tốc độ 9.600 baud

Khi ở trạng thái trên đờng dẫn có điện áp -12V. Một bit khởi động (Start bit) sẽ
mở đầu việc truyền số liệu. Tiếp đó là các bit số liệu riêng lẻ sẽ đến, trong đó những bit
giá trị thấp sẽ đợc giữ trớc tiên. Các bit số liệu có thể thay đổi từ 5 đến 8. Cuối cùng số
liệu còn có 1 bit dừng (Stop bit) để đặt lại trạng thái lối ra (-12V).
Bằng tốc độ Baund ta có thể thiết lập đợc tốc độ truyền số liệu. Thông thờng là
300, 600, 1200, 2400, 9600 và 19.200 baud. Kí hiệu Baud tơng ứng với số bit đợc
truyền trong một giây . Chẳng hạn nh khi tốc độ baud bằng 9.600, có nghĩa là có 9.600
bít dữ liệu đợc truyền trong một giây. Nhợc điểm của cổng truyền nối tiếp là tốc độ
truyền bị hạn chế và khuôn mẫu truyền số liệu cần phải đợc thiết lập nh nhau cả ở bên
nhận cũng nh bên gửi.
Các thông số truyền dữ liệu nh tốc độ baud, số bit dữ liệu, số bít dừng số bít chẵn
lẻ có thể đợc thiết lập một cách đơn giản trên máy PC bằng các câu lệnh trong môi tr-
ờng DOS, hoặc bằng các chơng trình riêng của Windows.
b. Trao đổi đờng dẫn tín hiệu:
Cũng nh cổng máy in, các đờng dẫn tín hiệu riêng biệt cũng cho phép trao đổi qua
các địa chỉ trong máy tính PC. Trong trờng hợp này, ngời ta thờng sử dụng những vi
mạch có mức độ tích hợp cao để có thể tích hợp nhiều chức năng trên một chip. Bên
trong máy tính thờng có bộ phát nhận không đồng bộ vạn năng (gọi tắt là UART:
Universal Ansychronous Receive/Transmiter) để điều khiển sự trao đổi thông tin giữa
máy tính và thiết bị ngoại vi. Phổ biến nhất là vi mạch 8250 của hãng NSC hoặc của
các thế hệ tiếp theo, chẳng hạn nh 16C550. Bộ UART có 10 thanh ghi để điều khiển tất
cả các chức năng của việc thâm nhập vào ra số liệu theo cách nối tiếp.
Có hai thanh ghi đáng quan tâm là thanh ghi modem và thanh ghi trạng thái
modem. Sự sắp xếp của các thanh ghi này nh sau:
Thanh ghi trạng thái modem (địa chỉ cơ bản +4)
Bit 0 : DTR (lối ra) Giá trị 1
Bit 1 : RTC (lối ra) Giá trị 2
Thanh ghi trạng thái modem
Bit 4 : CTS (lối vào) Giá trị 16
Bit 5 : DSC (lối vào) Giá trị 32

10
Bit 6 : RI (lối vào) Giá trị 64
Bit 7 : DCD (lối vào) Giá trị 128
Cũng giống nh ở cổng ghép nối với máy in, các thanh ghi đợc trao đổi qua ô nhớ
trong vùng vào ra (In put/Out put). Địa chỉ đầu tiên có thể tới đợc của cổng nối tiếp đợc
gọi là địa chỉ cơ bản. Các địa chỉ ghi tiếp theo đợc đạt tới bằng việc cộng thêm số thanh
ghi đã gặp của bộ UART vào điạ chỉ cơ bản.
Địa chỉ cơ bản của cổng nói tiếp của máy tính PC có thể đợc tóm tắt trong bảng
địa chỉ sau:
Hình 2.8: Địa chỉ cổng Com
3. Giao diện qua Slot máy tính:
a. Cấu trúc Slot máy tính:
Máy tính cung cấp các slot (rãnh cắm) đợc xem nh các cổng cào/ra. ở máy tính
XT rãnh cắm trong máy tính chỉ có một loại với độ rộng bus là 8 bit và tuân theo chuẩn
ISA (Industry Standard Architecture). Từ máy tính AT trở đi việc bố trí chân trên rãnh
cắm trở lên phức tạp hơn, tuỳ theo tiêu chuẩn đợc lựa chọn khi chế tạo máy tính. Các
loại rãnh cắm theo những tiêu chuẩn khác nhau gồm có:
-Rãnh cắm 16 bit : chuẩn ISA (Industry Standard Architecture).
-Rãnh cắm PS/2 với 16 bit : chuẩn MCA (Micro Channel Archhitecture).
-Rãnh cắm PS/2 với 32 bit : chuẩn MCA (Micro Channel Archhitecture).
-Rãnh cắm PS/2 với 32 bit : chuẩn EISA (Extended Industry Standard Architecture).
-Rãnh cắm 32 bit : chuẩn VESA VLB (VESA Local BUS Standard).
-Rãnh cắm 32 bit : chuẩn PCI (Peripheral Component Interconect Standard).
Khi một máy tính xuất xởng thì đơng nhiên là cấu hình cha hẳn đã hoàn chỉnh.
Tuỳ từng mục đích sử dụng mà có thể đa thêm vào các bản mạch(Card) ghép nối để mở
rộng khả năng đáp ứng của máy tính.
11

H×nh 2.9: Bè trÝ ch©n Card
H×nh 2.10: Bè trÝ ch©n card

12
Cho đến nay phần lớn các card ghép nối dùng trong kỹ thuật đo lờng và điều khiển
đều đợc chế tạo để đặt vào rãnh cắm theo tiêu chuẩn ISA. Theo tiêu chuẩn này rãnh
cắm có 62 đờng tín hiệu dùng cho mục đích thông tin với một Card cắm vào. Về cơ bản
các đờng tín hiệu này đợc chia thành các đờng dẫn tín hiệu, đờng dẫn địa chỉ và đờng
dẫn điều khiển. Đôi khi ngời ta gọi rãnh cắm 62 chân này là rãnh cắm 8 bit, bởi trên đó
có 8 đờng dẫn dữ liệu(ngay cả các máy tính PC/XT). Chỉ những Card 8 bit mới đợc cắm
vào rãnh này. Hình dới đây cho thấy mỗi rãnh cắm gồm có 62 chân chia làm 2 hàng,
mỗi hàng có 31 chân đợc đánh số từ A
1
đến A
31
và B
1
đến B
31
.
Sau khi các máy tính PC/AT ra đời, chúng có thêm một rãnh cắm thứ hai nằm
thẳng hàng với rãnh cắm 8 bit trên và có 36 chân. Trên các rãnh này có chứa các tín
hiệu 16 bit, vì vậy ngời ta gọi cả hai rãnh cắm này là rãnh cắm 16 bit. Ngoài ra các rãnh
cắm từ 32 bit trở nên ghép vào những card có chất lợng rất cao. Rãnh cắm 16 bit bao
gồm rãnh cắm 8 bit và một rãnh cắm thứ hai. Hình vẽ dới đây là sự xắp xếp chân của
rãnh cắm thứ hai.
c. Chức năng của các chân cắm:
* SA0 - SA19: 20 đờng địa chỉ để đánh địa chỉ thiết bị I/O, bộ nhớ.
* SD0 SD7: 8 đờng số liệu dùng để truyền số liệu giữa bộ nhớ và ngoại vi.
* OSC: Dao động có tần số 14,31818 MHz, chu kỳ xấp xỉ 70ns.
* CLK : Có tần số 4,77 MHz với chu kỳ 210ns, CLK dùng cho thao tác đọc ghi,
trạng thái chờ và dùng trong việc lấy mẫu.
* RESET DRV: Dùng để Reset hệ thống, tín hiệu này đợc tích cực ở mức cao.

* ALE (Address Latch Enable): Dùng để kiểm tra kênh vào ra và thông báo cho
bộ vi xử lý biết về thông tin bộ nhớ hay các thiết bị I/O nhằm phát hiện ra các sai số
chẵn lẻ trên Card giao tiếp.
* I/O CHRDy (I/O channel ready): Khi ở mức thấp nó sẽ kéo dài chu kỳ BUS vì
bộ nhớ hoặc ngoại vi không đáp ứng trong chu kỳ bình thờng.
* I/OR: Tín hiệu này cho biết thiết bị vào ra số liệu từ thiết bị ngoại vi lên Data
bus. Tín hiệu này tích cực ở mức thấp.
* I/OW: Tín hiệu này báo cho biết ngoại vi cần số liệu trên tuyến Data bus, tín
hiệu này tích cực ở mức thấp.
* MEMR: Chỉ thị bộ nhớ để đa số liệu của nó trên Data bus. Tín hiệu này tích cực
ở mức thấp.
* MEMW: Chỉ thị bộ nhớ chứa số liệu trên Data bus. Tín hiệu này tích cực ở mức
thấp.
* IRQ2 IRQ7: Các tín hiệu này tạo nên yêu cầu ngắt đối với bộ vi xử lý, chúng
trực tiếp đến bộ điều khiển ngắt 8259 theo thứ tự tín hiệu IRQ2, có mức u tiên cao nhất
và IRQ7 có mức u tiên thấp nhất.
* DRQ1, DRQ2, DRQ3: Các tín hiệu này dùng để báo khi thiết bị ngoại vi muốn
chuyển số liệu giữa chúng và bộ nhớ mà không có sự can thiệp của bộ vi xử lý. Tín hiệu
này tác động ở mức cao.
* DACK1, DACK2, DACK3: Để báo cho biết thiết bị ngoại vi qúa trình DMA đã
chấp nhận tín hiệu này tác động ở mức thấp.
* AEN (Address Enable): Tín hiệu này đợc phát ra từ bộ điều khiển DMA, nó tác
động ở mức cao.
* TC (Terminal Count): Tín hiệu này tạo ra một xung. Khi bộ đếm đếm đến cuối
của một kênh DMA nào đó đạt đén giá trị định trớc, tín hiệu tích cực ở mức cao.
13
CARD CLCTD (Card selected): Đờng này đợc tích cực bởi Card trong rãnh cắm
mở rộng thứ 8. Nó báo cho tấm hệ thống là card đã đợc chọn và tấm hệ thống sẽ trực
tiếp đọc hoặc ghi vào rãnh cắm thứ 8.
4. Các tín hiệu quan trọng trong đo lờng và điều khiển bằng máy tính .

Hình 2.11
5. Chọn địa chỉ cho card giao tiếp:
Khi đa một card mở rộng vào sử dụng,điều dáng chú ý là vùng vào ra của máy
tính đã chiếm giữ 64 Kbyte của bộ nhớ tổng cộng với dung lợng hàng vài Mbyte trở
lên. Vì vậy vùng vào ra của một card không đợc phép bao trùm lên vùng địa chỉ vào/ra
của máy tính. Bảng dới đây chỉ ra sự sắp xếp của vùng địa chỉ vào/ra của máy tính
PC/AT.
14
Hình 2.12
Các địa chỉ 300(H) đến 31F(H) đã đợc dự tính cho các card mở rộng. Các đờng
dẫn địa chỉ đợc sử dụng đối với vùng này là từ A
0
đến A
9
. Thông thờng thì các địa chỉ,
mà dới các địa chỉ này máy tính có thể trao đổi đợc với Card mở rộng, có thể đặt đợc ở
chính trên Card. Thông thờng thí một card mở rộng có nhiều khối chức năng nh bộ biến
đổi A/D, bộ biến đổi D/A, khối xuất và nhập dữ liệu số.
2.2 Các chuẩn truyền thông trong điều khiển:
1. Các chuẩn điển hình
15
Hình 2.13
2. Các cơ quan lập tiêu chuẩn
Có 6 cơ quan xây dựng tiêu chuẩn quốc tế đã tiến hành qui định và xây dựng các
chuẩn áp dụng cho các hệ thống truyền thông dữ liệu.
Đó là:
1- Tổ chức quốc tế và tiêu chuẩn hoá (ISO: International Organzation
Standardization)
2- Uỷ ban t vấn quốc tế về điện thoại và viễn thông (CCITT)
3- Hiệp hội các nhà công nghiệp điện (EIA: Electrical Indutries Association)

4- Liên đoàn viễn thông quốc tế (ITU: Internation Telecommunications Union)
5- Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ (ANSI: American National Standards
Institute)
6- Viện các kỹ s điện và điện tử (IEEE - Institute of Electrical and Electronic
Engineers).
2.3 - Các phơng pháp trao đổi dữ liệu điều khiển.
1. Giới thiệu chung về các phơng pháp điều khiển vào/ra dữ liệu.
Có thể phân biệt ra làm 3 phơng pháp điều khiển vào/ra dữ liệu:
Vào /ra dữ liệu điều khiển bằng cách thăm dò trạng thái sẵn sàng của thiết bị
ngoại vi
Vào /ra dữ liệu điều khiển bằng cách ngắt bộ vi xử lý.
Vào /ra dữ liệu điều khiển bằng phần cứng phụ để thâm nhập trực tiếp vào bộ
nhớ.
Mỗi phơng pháp điều khiển vào/ra dữ liệu nói trên có những đặc điểm khác nhau
và sẽ đợc ứng dụng trong các hoàn cảnh khác nhau.
2. Vào/ra dữ liệu bằng phơng pháp thăm dò.
Vấn đề điều khiển vào/ra dữ liệu sẽ trở thành rất đơn giản nếu thiết bị ngoại vi
lúc nào cũng sẵn sàng chờ để làm việc với CPU. Ví dụ, bộ phận đo nhiệt số (nh là một
thiết bị vào) lắp sẵn trong một hệ thống điều khiển lúc nào cũng có thể cung cấp số đo
về nhiệt độ của đối tợng cần điều chỉnh, còn một bộ đèn LED 7 đoạn (nh là một thiết bị
ra) dùng để chỉ thị một giá trị nào đó của một đại lợng vật lý nhất định trong hệ thống
trong hệ thống nói trên thì lúc nào cũng có thể biểu hiện thông tin đó. Nh vậy, khi CPU
muốn có thông tin về nhiệt độ của hệ thống thì nó chỉ việc đọc cổng phối ghép với bộ
đo nhiệt độ, và nếu CPU muốn biểu diễn thông tin vừa đọc đợc trên đèn LED thì nó chỉ
việc đa tín hiệu điều khiển tới đó mà không phải kiểm tra xem các thiết bị này có đang
sẵn sàng làm việc hay không.
16
Tuy nhiên trong thực tế không phải lúc nào CPU cũng làm việc với các đối tợng
"liên tục sẵn sàng" nh trên. Thông thờng khi CPU muốn làm việc vơi một đối tợng nào
đó, trớc tiên nó phải kiểm tra xem thiết bị đó có đang ở trạng thái sẵn sàng làm việc

hay không , nếu có thì nó mới thực hiện việc trao đổi dữ liệu. Nh vậy, nếu làm việc theo
phơng pháp thăm dò thì hệ thông thờng CPU phải đợc dành riêng cho việc trao đổi dữ
liệu vì nó phải liên tục kiểm tra trạng thái sẵn sàng của thiết bị ngoại vi thông qua các
tín hiệu móc nối (handshake signal). Các tín hiệu này đợc lấy từ mạch phối ghép, do
ngời thiết kế tạo ra, để chơng trình thăm dò hoạt động trên đó.
Một cổng vào số 0 (Có địa chỉ 00) đợc dùng để đọc trạng thái sẵn sàng của 2 thiết
bị ngoại vi nói trên. Tín hiệu sẵn sàng của thiết bị ngoại vi số 1 (cổng vào 01) đợc đặt
vào bit D
0
, tín hiệu sẵn sàng của thiết bị ngoại vi só 2 (cổng vào 02) đợc đặt vào bit D
1
.
Các thiết bị này sẽ có giá trị 1 khi thiết bị ngoại vi tơng ứng ở trạng thái sẵn sàng làm
việc với CPU và chúng sẽ đợc đa vào bus dữ liệu khi CPU đọc nó bằng lệnh đọc cổng
vào số 0.
Mô tả hoạt động của phần mạch vào dữ liệu.
Khi thiết bị vào số 1 có 1 byte số liệu cần trao đổi, nó đa ra xung STB để cho phép
mạch chốt 8 bit lấy byte dữ liệu đồng thời kích cho mạch lật D (mạch tạo tín hiệu sẵn
sàng) làm việc. CPU sẽ thăm dò trạng thái sẵn sàng của thiết bị vào số 1 qua bit D
0
khi
nó đọc cổng D
0.
Đến khi CPU đọc 1 byte dữ liệu vào thì nó đồng thời xoá luôn mạch
tạo trạng thái sẵn sàng để chuẩn bị cho lần làm việc tới với 1 byte dữ liệu khác.
Hình 2.14
Một ứng dụng của 8255A, phối ghép với CPU 8088 trong việc vào ra dữ liệu theo
kiểu thăm dò trạng thái sẵn sàng của thiết bị ngoại vi.
17
Hình 2.15

3. Vào/ra dữ liệu bằng DMA:
Để trao đổi dữ liệu thật nhanh với thiết bị ngoại vi: Giả sử nh khi cần đa dữ liệu
hiển thị ra màn hình hoặc trao đổi dữ liệu với bộ điều khiển, ta cần có đợc khả năng
ghi/ đọc dữ liệu trực tiếp với bộ nhớ (direct memory access, DMA - thâm nhập vào bộ
nhớ trực tiếp không thông qua CPU) thì mới đáp ứng đợc yêu cầu về tốc độ trao đổi dữ
liệu. Để làm đợc điều này các hệ vi xử lý nói chung đều phải dùng thêm mạch chuyên
dụng để điều khiển việc thâm nhập trực tiếp vào bộ nhớ (direct memory access
controller, DMAC).
Để hỗ trợ cho việc trao đổi dữ liệu với thiết bị ngoại vi bằng cách thâm nhập trực
tiếp vào bộ nhớ, tại mỗi vi mạch CPU thờng tồn tại chân yêu cầu treo HOLD để thiết bị
ngoại vi, mỗi khi có yêu cầu dùng bus cho việc trao đổi dữ liệu với bộ nhớ thì thông
qua chân này mà báo cho CPU biết . Đến lợt CPU khi nhận đợc yêu cầu treo thì nó tự
treo lên (tự tách ra khỏi hệ thống bằng cách đa các bus vào trạng thái trở kháng cao) và
đa xung HLDA ra ngoài để thông báo CPU cho phép sử dụng bus.
Hình 2.16
Hình 2.3.3 - Hệ vi xử lý với DMAC.
Ta nhận thấy trong hệ thống này, khi CPU tự tách ra khỏi hệ thống bằng việc tự
treo (ứng với vị trí hiện thời cảu công tắc chuyển mạch) để trao quyền sử dụng bus cho
DMAC thì DMAC phải chịu trách nhiệm diều khiển toàn bộ hoạt động trao đổi dữ liệu
của hệ thống. Để làm đợc điều đó DMAC phải có khả năng tạo ra đợc các tín hiệu điều
khiển cần thiết giống nh các tín hiệu của CPU và bản thân nó phải là một thiết bị lập
trình đợc.
Quá trình hoạt động của hệ thống;
Khi thiết bị ngoại vi có yêu cầu trao đổi dữ liệu kiểu DMA với bộ nhớ, nó đa yêu
cầu DRQ = 1 đến DMAC, DMAC sẽ đa yêu cầu trao đổi HRQ = 1 đến chân HOLD của
CPU. Nhận đợc yêu cầu treo, CPU sẽ treo các bus của mình và trả lời chấp nhận treo
qua tín hiệu HLDA = 1 đến chân HACK của DMAC. DMAC sẽ thông báo cho thiết bị
ngoại vi thông qua tín hiệu DACK = 1 là nó cho phép thiết bị ngoại vi trao đổi dữ liệu
kiểu DMA. Khi qúa trình DMA kết thúc thì DMAC đa ra tín hiệu HRQ = 0.
Trong thực tế tồn tại 3 kiểu trao đổi dữ liệu bằng cách thâm nhập trực tiếp vào bộ

nhớ nh sau:
18
- Treo CPU một khoảng thời gian đẻ trao đổi cả mảng dữ liệu.
- Treo CPU để trao đổi từng byte.
- Tận dụng thời gian không dùng bus của CPU để trao đổi dữ liệu.
Trao đổi cả một mảng dữ liệu:
Trong chế độ này CPU bị treo trong suốt quá trình trao đổi mảng dữ liệu. Chế độ
này đợc dùng khi ta có nhu cầu trao đổi dữ liệu với ổ đĩa hoặc đa dữ liệu ra hiển thị.
Các bớc thủ tục để chuyển một mảng dữ liệu từ bộ nhớ ra thiết bị ngoại vi:
1. CPU phải ghi từ điều khiển và từ chế độ làm việc vào DMAC để qui định cách
thức làm việc. Địa chỉ đầu của mảng nhớ, độ dài của mảng nhớ
2. Khi thiết bị ngoại vi có yêu cầu trao đổi dữ liệu, nó đa DRQ = 1 đến DMAC.
3. DMAC đa ra tín hiệu HRQ đến chân HOLD của CPU để yêu cầu treo CPU. Tín
hiệu HOLD phải ở mức cao cho đến hết quá trình trao đổi dữ liệu.
4. Nhận đợc yêu cầu treo, CPU kết thúc chu kỳ bus hiện tại sau đó nó treo các bus
của mình và đa ra tín hiệu HLDA báo cho DMAC đợc toàn quyền sử dụng bus.
5. DMAC đa ra xung DACK để báo cho thiết bị ngoại vi biết là có thẻ bắt đầu trao
đổi dữ liệu.
6. DMAC bắt đầu chuyển dữ liệu từ bộ nhớ ra thiết bị ngoại vi bằng cách đa địa
chỉ của byte đầu ra bus địa chỉ và đa ra tín hiệu
MEMR
= 0 để đọc 1 byte từ bộ nhớ ra
bus dữ liệu. Tiếp đó DMAC đa ra tín hiệu
IOW
= 0 để ghi dữ liệu ra thiết bị ngoại vi,
DMAC sau đó giảm bộ đếm số byte còn phải chuyển, cập nhật địa chỉ của byte cần đọc
tiếp, và lặp lại các động tác trên cho tới khi hết số đếm (TC).
7. Khi quá trình DMA kết thúc, DMAC cho ra tín hiệu HRQ = 0 để báo cho
CPU biết để CPU giành quyền điều khiển hệ thống.
Treo CPU để trao đổi từng byte:

Trong cách trao đổi dữ liệu này CPU không bị treo lâu dài trong một lần nhng
thỉnh thoảng lại bị treo trong một khoảng thời gian rất ngắn đủ để trao đổi 1 byte dữ
liệu (CPU bị lấy mất một số chu kỳ đồng hồ). Do bị lấy đi một số chu kỳ đồng hồ nh
vậy nên tốc độ thực hiện một công việc nào đó của CPU chỉ bị suy giảm chứ không bị
dừng lại. Cách hoạt động cũng tơng tự nh phần trớc, chỉ có điều mỗi lần DMAC yêu
cầu treo CPU thì chỉ có 1 byte đợc trao đổi.
Tận dụng thời gian CPU không dùng bus để trao đổi dữ liệu:
Trong cách trao đổi dữ liệu này, ta phải có các logic phụ bên ngoài cần thiết để
phát hiện ra các chu kỳ xử lý nội bộ của CPU (không dùng đến bus ngoài) và tận dụng
các chu kỳ đó vào việc trao đổi dữ liệu giữa thiết bị ngoại vi với bộ nhớ. Trong cách làm
này thì DMAC và CPU luân phiên nhau sử dụng bus và việc thâm nhập trực tiếp bộ
nhớ kiểu này không ảnh hởng gì tới hoạt động bình thờng của CPU.
2.4 Ngắt và điều khiển ngắt trong điều khiển
truyền thông
1.Giới thiệu
Trong cách tổ chức trao đổi dữ liệu thông qua việc thăm dò trạng thái sẵn sàng của
thiết bị ngoại vi, trớc khi tiến hành bất kỳ một cuộc trao đổi dữ liệu nào CPU phải để
toàn bộ thời gian vào việc xác định trạng thái sẵn sàng làm việc của thiết bị ngoại vi.
Trong hệ thống vi xử lý với cách làm việc nh vậy, thông thờng CPU đợc thiết kế chủ
yếu chỉ là để phục vụ cho việc vào ra dữ liệu và thực hiện các xử lý liên quan. Trong
19
thực tế CPU luôn có nhu cầu từ ngời dụng là tận dụng khả năng làm việc của CPU để
làm thêm nhiều công việc khác nữa.Chỉ tới khi nào có yêu cầu trao đổi dữ liệu thì mới
yêu cầu CPU tạm dừng công việc hiện tại để phục vụ việc trao đổi dữ liệu. Sau khi
hoàn thành việc trao đổi dữ liệu CPU sẽ quay về để làm tiếp công việc hiện đang bị
gián đoạn. Cách làm này gọi là ngắt CPU để trao đổi dữ liệu.
Nh vậy một hệ thống với cách hoạt động theo kiểu này có thể đáp ứng đợc rất
nhanh các yêu cầu trao đổi dữ liệu trong khi vẫn có thể làm đợc các công việc khác.
Muốn đạt đợc điều này,ta phải có cách tổ chức hệ thống sao cho có thể tận dụng đợc
khả năng thực hiện các chơng trình phục vụ ngắt tại các địa chỉ xác định của CPU.Vi

mạch 8088 của CPU có các yêu cầu ngắt che đợc INTR và không che đợc NMI, chính
các chân này sẽ đợc sử dụng vào việc đa các yêu cầu ngắt từ bên ngoài đến CPU.
2. Các loại ngắt trong 8088.
Trong hệ vi xử lý 8088 có thể xếp các nguyên nhân gây ra ngắt CPU vào 3 nhóm
sau:
+Nhóm các ngắt cứng: đó là các yêu cầu ngắt CPU do tín hiệu ngắt đến từ các
chân INTR và NMI.
Ngắt cứng NMI là yêu cầu ngắt không che đợc, tơng đơng với ngắt INT2. Các
lệnh CLI (xoá cờ IF) và STI (lập cờ IF) không có ảnh hởng đến việc nhận biết tín hiệu
yêu cầu ngắt NMI.
Ngắt cứng INTR là yêu cầu ngắt che đợc, các lệnh CLIvà STI có ảnh hởng trực
tiếp tới trạng thái của cờ IF trong bộ vi xử lý, tức là ảnh hởng tới việc CPU có nhận biết
yêu cầu ngắt tại chân này hay không. Yêu cầu ngắt tại chân INTR có thể có kiểu ngắt N
nằm trong khoảng 0-FFH. Kiểu ngắt này phải đợc đa vào bus dữ liệu để CPU có thể
đọc đợc khi có xung
NTRI
trong chu kỳ trả lời chấp nhận ngắt.

Hình 2.17: Chu kỳ trả lời ngắt của CPU 8088.
+ Nhóm các ngắt mềm :Khi CPU thực hiện các lệnh ngắt dạng INT N, trong đó N
là số hiệu (kiểu) ngắt nằm trong khoảng 00-FFH (0-225).
+Nhóm các hiện tợng ngoại lệ đó là:các ngắt do các lỗi nảy sinh trong quá trình
hoạt động của CPU nh phép chia cho 0,xảy ra tràn khi tính toán
Yêu cầu ngắt sẽ đợc kiểm tra thờng xuyên tại chu kỳ đồng hồ cuối cùng của mỗi
lệnh. Cách đơn giản để đa đợc số hiệu ngắt N vào bus dữ liệu trong khi cũng tạo ra yêu
cầu ngắt đa vào chân INTR của bộ vi xử lý 8088.
20
Hình 2.18
3. Đa số hiệu ngất vào bus dữ liệu
Giả thiết trong một thời điểm nhất định chỉ có một yêu cầu ngắt IRi đợc tác động

và khi đó ở đầu ra của mạch NAND sẽ có xung yêu cầu ngắt đến CPU.Tín hiệu IRi đợc
đồng thời đa qua mạch khuếch đại đệm để tạo ra số hiệu ngắt tơng ứng, số hiệu ngắt
này sẽ đợc CPU đọc vào khi nó đa ra tín hiệu trả lời INTA.
Quan hệ giữa IRi và số hiệu ngắt N:
Hình 2.19
4. Đáp ứng của CPU khi có yêu cầu ngắt:
Khi có yêu cầu ngắt kiểu N đến chân CPU, và nếu yêu cầu đó đợc phép, CPU thực
hiện các công việc sau:




Về mặt cấu trúc chơng trình, khi có ngắt xảy ra thì chơng trình chính (CTC) liên
hệ với chơng trình con phục vụ ngắt (CTCPVN), điều này đợc mô tả trên hình dới đây.
21
Hình:
Trong thực tế các ngắt mềm INT N đã bao trùm các loại khác CPU bởi vì INTEL
đã quy định một số kiểu ngắt đặc biệt đợc xếp vào đầu dãy ngắt mềm INT N:
+INT 0 :ngắt mềm do phép chia cho số 0 gây ra.
+INT 1 :Ngắt mềm để chạy từng lệnh ứng với trờng hợp cờ TF=1.
+INT 2 :Ngắt cứng do tín hiệu tích cực tại chân NMI gây ra.
+INT 3 :Ngắt mềm để đặt điểm dừng của chơng trình tại một địa chỉ nào đó
+INT4(hoặc lệnh INTO):Ngắt mềm ứng với trờng hợp cờ tràn OF=1.
Các kiểu ngắt khác còn lại thì đợc dành cho INTEL và cho ngời sử dụng(IBM
không hoàn toàn tuân thủ các quy định này khi chế tạo các máy PC/XT và PC/AT).
+INT5 INT 1FH: Dành riêng cho INTEL trong các bộ vi xử lý cao cấp khác.
+INT20 INT FFH: Dành cho ngời sử dụng.
Các kiểu ngắt N trong INT N đều tơng ứng với các địa chỉ xác định của CTCPVN
mà ta có thể tra đợc trong bảng các véc tơ ngắt. INTEL quy định bảng này nằm trong
RAM bắt đầu tính từ địa chỉ 00000H và dài 1KB (8088 có tất cả 256 kiểu ngắt, mỗi

kiểu ngắt ứng với một vectơ ngắt.Mỗi véc tơ ngắt cần có 4 byte để chứa địa chỉ đầy đủ
cho CS:IP của CTCPVN.
Bảng véctơ ngắt của 8088 tại 1 KB RAM đầu tiên đợc chỉ ra nh hình dới đây:
22

Hình 2.20
5. Xử lý u tiên khi ngắt.
Một yêu cầu quan trọng đặt ra là, đòi hỏi CPU phải có khả năng xử lý đợc các yêu
cầu ngắt nếu tại cùng một thời điểm có nhiều yêu cầu ngắt thuộc các loại ngắt khác
nhau, đòi hỏi CPU thực hiện phục vụ. Vấn đề giải quyết theo cách sau: CPU sẽ xử lý
các yêu cầu ngắt theo thứ thự u tiên với nguyên tắc ngắt nào có mức u tiên cao nhất sẽ
đợc CPU nhận biết và phục vụ trớc. Thông thờng ngay từ khi chế tạo CPU 8088 có khả
năng phân biệt các mức u tiên khác nhau cho các loại ngắt ( theo thứ tự từ cao xuống
thấp) nh sau:
Phần 2
Thiết kế và mô phỏng
thang máy điều khiển bằng máy tính
Chơng I : giới thiệu cấu trúc hoạt động
của thang máy trong thực tế
1.1. Giới thiệu thang máy.
1. Cấu tạo về thang máy.
a. Khái niệm cơ bản.
Thang máy là loại máy nâng chuyển đặc biệt, hiệu quả về mặt thời gian và quãng
đờng vận chuyển. Thang máy có tính an toàn cao hơn rất nhiều so với các kiểu vận
chuyển khác, đợc thiết kế dùng để nâng và hạ hàng hay con ngời theo phơng thẳng
đứng từ mặt sàn này đến mặt khác (đây là loại thang kiểu lồng treo). Thang máy đợc
ứng dụng rộng rãi phục vụ cho các công trờng xây dựng, trong các toà nhà cao tầng,
chung c, bệnh viện hoặc khách sạn.
b. Giới thiệu một số loại thang máy chuyên dụng trong thực tế.
Trong thực tế tuỳ thuộc mục đích sử dụng khác nhau mà ngời ta thiết kế thang

máy có những tính năng chuyên dụng đặc biệt, ngoài những đặc điểm cơ bản mà một
23
thang máy cần phải có đó là những đặc điểm về mặt tải trọng, kích thớc, và về cả màu
sắc trang trí.
+ Thang máy tải giờng bệnh.
Thiết kế thang máy tải giờng bệnh cần phải đặc biệt chú ý đến độ êm khi vận hành
và sự êm dịu của màu sắc. Với kỹ thuật lắp đặt cao, cộng với độ chính xác của hệ
thống điều khiển đảm bảo hành khách sẽ không hề có cảm giác tăng và giảm tốc độ
của thang máy. Thiết kế trang nhã của phòng thang cộng với màu sắc êm dịu sẽ làm cho
hành khách có cảm giác dễ chịu và an toàn.
+ Thang máy tải hàng.
Thiết kế thang máy tải hàng cần đảm bảo đợc yêu cầu về mặt không gian, để tiện
cho việc vận chuyển các loại hàng cồng kềnh. Một yêu cầu nữa là phải đảm bảo về tải
trọng, để có thể vận chuyển những loại hàng có trọng tải lớn. Cửa có thể nhiều cánh để
tạo khoảng mở cửa rộng nhất.Về kết cấu thép đảm bảo chắc chắn đủ có thể tải các kiện
hàng với trọng tải lớn.
+ Thang máy tải thực phẩm.
Loại chuyên dụng này có kích thớc nhỏ gọn, tải trọng nhỏ, thờng đợc thiết kế theo
kiểu tự phục vụ. Kiểu cửa hai cánh mở lên phía trên và phía dới. Hệ điều khiển phù hợp
đảm bảo thức ăn không bị dao động trong quá trình vận chuyển.
2. Các chức năng phục vụ việc điều khiển
Việc điều khiển thang máy thực chất là đa ra các lệnh yêu cầu phục vụ thông qua
các nút điều khiển đợc gắn trên bảng điều khiển phòng thang (gắn trong phòng thang)
và bảng điều khiển cửa tầng (bố trí ở mỗi tầng). Bên cạnh các nút điều khiển có các đèn
chỉ báo trạng thái của thang máy và trạng thái đáp ứng yêu cầu của ngời điều khiển.
Thiết kế thang máy luôn hớng tới đích cuối cùng là tiện nghi và an toàn cho ngời
sử dụng. Trong thực tế, khi thiết kế thang máy, các nhà thiết kế thờng trang bị một
nhóm chức năng cho tất cả các thang máy. Trong quá trình sử dụng, tuỳ mục đích và
nhu cầu mà ngời ta đa chức năng phù hợp vào vận hành.
a. Các chức năng tiêu chuẩn.

+ Điều chỉnh thời gian đóng cửa (Door close time adjustment) .
Có thể điều chỉnh thời gian tự động đóng cửa nhanh hay chậm để phù hợp với điều
kiện chuyên chở sao cho có hiệu quả nhất.
+ Hệ thống liên lạc Interphone.
Trong trờng hợp có một sự cố khẩn cấp nào đó, một hệ thống liên lạc hai chiều đặt
trong phòng thang cho phép liên lạc trực tiếp giữa hành khách với ngời quản lý toà nhà.
+ Tự động tắt đèn, quạt(Call light/Fan shut off automatic).
Để tiết kiệm điện, đèn và quạt trong phòng thang sẽ tự động tắt nếu thang tạm ng-
ng hoạt động quá một khoảng thời gian nhất định nào đó.
+ Nút đóng cửa sớm (Door - close button).
Sử dụng nút này để cửa phòng thang đóng ngay trong trờng hợp ngời sử dụng cần
đợc phục vụ sớm.
+ Nút giữ cửa (Door - open buton).
Sử dụng nút này để giữ cửa mở lâu hơn trong trờng hợp cần có nhiều thời gian mở
cửa trớc khi cho thang hoạt động.
+ Hệ thống báo quá tải ( overload holding stop).
Khi tải trọng trong phòng thang vợt quá địng mức giới hạn,thang máy sẽ ngừng
hoạt động, cửa vẫn mở tại vị trí tầng và chuông reo. Chuông báo quá tải sẽ ngừng khi số
hành khách còn lại trong phòng thang đạt đủ định mức tải trọng.
+ Thiết bị an toàn phòng thang (car safety device).
24
Khi thang bị sự cố và vận chuyển với tốc độ nhanh hơn 25% so với tốc độ tối đa
cho phép, hệ thống hãm phanh an toàn khẩn cấp đặt dới phòng thang sẽ hoạt động làm
cho phòng thang dừng lại tạo sự an toàn cho khách.
+ Đóng cửa an toàn (Safety door closing).
Trong khi cửa đang đóng, nếu chạm nhẹ phải hành khách hay một vật cản khác
cửa sẽ lập tức tự động mở ra lại.
+ Đèn chiếu sáng khẩn cấp (Emergency car lighting).
Hệ thống đèn trên trần phòng thang sẽ bật sáng ngay trong trờng hợp có sự cố mất
điện. Trong thời gian này, hành khách có thể liên lạc với bên ngoài bằng Interphone.

+ Nút dừng khẩn cấp (Emergency Stop Swich).
Trong trờng tầng mà thang đang đến gặp nguy hiểm,hành khách có thể cho thang
dừng lại lập tức bằng cách bật nút dừng khẩn cấp E.Stop.
+ Điều khiển cụm nhiều thang (Group control).
Bộ điều khiển logic có thể lập trình (PLC ) đợc trang bị có thể điều khiển đợc một
lúc hai đến bốn phòng thang nhằm phục vụ hành khách một cách hiệu quả nhất với thời
gian gọi thang ngắn nhất
b. Các chức năng lựa chọn.
+ Thiết bị dừng tầng khẩn cấp khi mất điện (Emergency landing device).
Một nguồn điện acquy dự trữ sẽ đợc cung cấp cho thang máy khi có sự cố mất
điện. Lúc đó phòng tháng sẽ tự động tiếp tục di chuyển đến tầng gần nhất và mở cửa để
cho hành khách ra ngoài.
+ Tia an toàn (Safety ray)
Cửa thang máy sẽ đợc mở ra ngay lập tức trong lúc đang đóng khi tia hồng ngoại
của thiết bị này bị cắt ngang.
+ Chuông báo đến tầng (Car arrival chime).
Khi thang máy dừng đúng tầng, một tiếng chuông điện sẽ phát ra thông báo cho
hành khách biết thang đã dừng đến tầng. Tiếng chuông sẽ phát ra ở tầng thấp nhất và
tầng cao nhất, hoặc phát ra ở mỗi tầng nếu đợc yêu cầu.
+ Thiết bị cảm biến hồng ngoại (Passenger sensing device).
Thông thờng khách sẽ gặp khó khăn khi vào phòng thang nếu nh đang có vật nặng
trên tay. Chùm tia hồng ngoại của thiết bị này đặt phía trên cửa tầng sẽ điều khiển thời
gian mở cửa và đóng cửa cho phù hợp nhất.
+ Hoạt động riêng biệt (Independent operation).
Thanh máy chỉ đáp ứng cho những tầng đặc biệt do nhu cầu sử dụng độc lập.
+ Điều khiển dừng tầng kế tiếp (Next landing).
Nếu vì một lý do nào đó, cửa thang máy không thể mở hoàn toàn ở tầng đến,
thang máy sẽ tự động di chuyển đến tầng kế tiếp, nơi cửa có thể mở đợc hoàn toàn.
+ Tự động vợt (automatic bypass).
Nếu thang máy đã gần đủ trọng tải, nó sẽ từ chối các cuộc gọi ở các tầng và chỉ

đáp ứng cho các chỉ định trong phòng thang (Đặc điểm này thích hợp với các cụm 2
hoặc 4 thang máy).

25