đồ án tốt nghiệp mạch điều khiển-ổn định và hiển thị nhiệt độ

ĐAI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
KHOA ĐIỆN
BÀI THI CUỐI KHÓA
Họ và tên sinh viên : ĐOÀN HỮU PHƯỚC
Lớp : 02ĐT2
Chuyên nghành : ĐIỆN TỬ
1. Đề tài : Thiết kế và thi công mạch điều khiển _ ổn định và hiển thị nhiệt độ.
2. Nội dung các phần thuyết minh :
- Phần lý thuyết : Tổng quan về lý thuyết.
- Phần thiết kế : Sơ đồ nguyên lý và hoạt đông của mạch.
- Phần thi công : Các bước tiến hành thi công và hoàn thiện mạch.
3. Các bản vẽ :
- Sơ đồ khối mạch cảm biến _ hiển thị nhiệt độ trên máy tính
- Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến _ hiển thị nhiệt độ trên máy tính
4. Cán bộ hướng dẫn : LÊ HỒNG NAM
5. Ngày nhận đồ án : Ngày tháng năm .
6. Ngày nộp đồ án : Ngày tháng năm .
Thông qua Khoa
Ngày tháng năm 2005.
Chủ nhiệm khoa Cán bộ hướng dẫn
(ký và ghi rõ họ và tên) (ký và ghi rõ họ và tên)
Đà Nẵng, ngày tháng năm .
Chủ tịch Hội đồng
Kết quả điểm đánh giá : ______

ĐAI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
KHOA ĐIỆN
NHẬN XÉT & ĐÁNH GIÁ
BÀI THI CUỐI KHÓA

Họ và tên sinh viên : ĐOÀN HỮU PHƯỚC
Lớp : 02ĐT2
Chuyên nghành : ĐIỆN TỬ
1. Đề tài : Thiết kế và thi công mạch cảm biến _ hiển thị nhiệt độ trên máy tính
2. Họ và tên cán bộ hướng dẫn : LÊ HỒNG NAM
Nhận xét của cán bộ hướng dẫn :
……………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
Kết quả điểm đánh giá : _____ Cán bộ hướng dẫn
(ký tên)
Nhận xét của cán bộ phản biện :
……………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
Lời Nói Đầu
Để đáp ứng đầy đủ nhu cầu ngày càng phong phú và đa dạng của con người, đòi

hỏi các ngành khoa học kỹ thuât phải không ngừng sáng tạo và phát triển và đặc
biệt có thể nói, Điện Tử là một ngành cơ sở cho sự phát triển của các ngành khoa
hoc kỹ thuật khác.Việc ứng dụng một cách có hiệu quả các kỹ thuật hiện đại của
ngành Điện Tử vào các ngành sản xuất công nghiệp đã tạo ra bước nhảy vọt của
ngành kinh tế thế giới.
Với xu hướng hiện nay, hầu hết các ngành công nghiệp đã và đang sử dụng các
hệ thống điều khiển tự động trong các dây chuyền sản xuất đáp ứng được về nhu
cầu chất lượng sản phẩm, trong đó có ngành sử dụng nhiệt độ để tạo ra những sản
phẩm có độ bền cao. Cho nên việc ổn định cho mấy móc làm việc tại một nhiệt độ
cần thiết đựơc đặt ra, dẫn tới nhu cầu thiết kế hoàn chỉnh một hệ thống mạch điện
tư điều khiển và ổn định nhiệt độ làm việc có hiệu quả trở thành một vấn đề thiết
thực. Từ thực tế đó, em đã chọn đề tài tốt nghiệp là thiết kế "mạch điều khiển_ổn
định và hiển thị nhiệt độ", bước đầu vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế.
Qua đó cũng cố và mở rộng thêm vốn kiến thức của mình.
Trong thời gian thực hiện đề tài, em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các
bạn sinh viên, của quí thầy cô thuộc Bộ môn điện tử trường Cao Đẳng Công Nghệ.
Em muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu săc nhất của mình đến các bạn, đến quí thầy cô.
Đặc biệt, chân thành cảm ơn thầy giáo LÊ HỒNG NAM đã hướng dẫn em tận tình,
góp phần vào thành công của đề tài này.
Mặc dầu đã rất cố gắng trong quá trình hoàn thành bài thi nhưng do trình độ còn
hạn chế và thời gian hạn hẹp, đề tài không thể tránh khỏi những thiếu sót. Kính
mong sự thông cảm và đóng góp ý kiến của quí thầy cô cùng các bạn sinh viên.
Đà Nẵng, ngày tháng năm .
Sinh viên thực hiện:
Đoàn Hữu Phước
MỤC LỤC
Lời nói đầu
TỔNG QUAN…………………………………………………………………………………………… 6
1. Giới thiệu…………………………………………………………………………………. 6
2. Nhiệm vụ đề tài…………………………………………………………………………6

Chương1:GIỚI THIỆU VỀ CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ……………………………………… 8
1. Khái niệm về cảm biến nhiệt độ…………………………………………………. 8
2. Các loại cảm biến thông dụng……………………………………………………. 8
2.1 Nhiệt trở………………………………………………………………………………… 8
2.2 Cặp nhiệt điện………………………………………………………………………… 9
2.3 Vi mạch cảm biến nhiệt………………………………………………………………10
2.4 Đo nhiệt độ……………………………………………………………………………… 10
Chương2:CÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI TƯƠNG TỰ RA SỐ………………………. 12
1. Nguyên tắc làm việc của bộ chuyển đổi A/D…………………………………12
2. Các phương pháp chuyển đổi…………………………………………………… 13
2.1. Phương pháp chuyển đổi A/D song song…………………………………… 13
2.2. Chuyển đổi A/D bằng phương pháp xấp xỉ liên tiếp……………………… 14
2.3. Phương pháp chuyển đổi nối tiếp theo nhị phân………………………… 15
2.4. Phương pháp chuyển đổi nối tiếp dùng vòng hồi tiếp…………………… 15
2.5. Chuyển đổi A/D theo phương pháp tích phân 2 sườn dốc………………16
Chương3: GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN 89C51…………………………………………… 18
1. Giới thiệu cấu trúc phần cứng……………………………………………………. 18
2. Khảo sát sơ đồ chân và chức năng từng chân……………………………… 18
2.1. Sơ đồ chân 89C51…………………………………………………………………… 18
2.2. Chức năng các chân của vi điều khiển 89C51………………………………. 18
Chương 4:GIAO TIẾP MÁY TÍNH QUA SERIAL PORT…………………………………… 22
1. Giao tiếp máy tính qua Slot Card…………………………………………………22
2. Giao tiếp máy tính qua cổng máy in…………………………………………….23
3. Giao tiếp máy tính qua Serial Port……………………………………………….23
Chương 5:GIỚI THIỆU CÁC VI MẠCH SỬ DỤNG…………………………………………. 26
1. Vi mạch ADC 0809……………………………………………………………………. 26
2. IC cảm biến nhiệt LM335…………………………………………………………….28
THIẾT KẾ MẠCH……………………………………………………………………………………… 29
1 Mạch cảm biến nhiệt độ…………………………………………………………… 29
1.1 Sơ đồ mạch……………………………………………………………………………… 30

1.,2. Tính toán…………………………………………………………………………………. 30
2 Mạch chuyển đổi A/D………………………………………………………………… 32
2.1. Sơ đồ mạch…………………………………………………………………………… 32
2.2. Tính toán thiết kế………………………………………………………………………32
3. Kit 89C51………………………………………………………………………………….34
4. Tính toán mạch Rơle………………………………………………………………….35
THIẾT KẾ PHẦN MỀM
1. Giới thiệu…………………………………………………………………………………. 36
2. Lưu đồ thuật toán…………………………………………………………………… 37
2.1 Chương trình chính………………………………………………………………… 37
2.2 Các chương trình con………………………………………………………………… 38
3. Phần mềm điều khiển hệ thống………………………………………………… 40
4. Phần mềm máy tính ………………………………………………………………….42
HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI VÀ KẾT LUÂN……………………………………………… 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO.………………………………………………………………………………48
PHỤ LỤC
1. Lệnh chíp 89C51………………………………………………………………………. 49
1.1. Nhóm lệnh sử lý số học………………………………………………………………49
1.2. Nhóm lệnh Logic………………………………………………………………………. 50
1.3. Nhóm lệnh chuyển dữ liệu………………………………………………………….51
1.4. Nhóm lệnh chuyển điều khiển……………………………………………………. 52
TỔNG QUAN
1.Giới thiệu:
Ngày nay với sự phát triển của công nghiệp vi điện tử, kỹ thuật số các
hệ thống điều khiển dần dần được tự động hóa. Nhờ những kỹ thuật tiên
tiến như vi xử lí, vi mạch số được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, các
hệ thống điều khiển cơ khí ít chính xác được thay thế bằng các hệ thống
điều khiển tự động với thời gian đáp ứng nhanh chính xác.
Trong kỹ thuật điều khiển tự động sự kết hợp giữa vi điều khiển, máy
tính với các bộ cảm biến được sử dụng phổ biến, thực hiện công việc đo,

giám sát và điều khiển hệ thống tự động hay từ xa như các hệ thống: điều
khiển nhiệt độ, đếm sản phẩm, ổn định tốc độ động cơ, báo cháy …
Trong các bệnh viện, việc điều khiển ổn định nhiệt độ của các thiết bị
như tủ giữ ấm, buồng nuôi cấy vi khuẩn, máy sưởi rất quan trọng vì nó
ảnh hưởng đến chất lượng điều trị cho người bệnh. Là một người quan tâm
đến y tế, thấy được tầm quan trọng trên nên em xin được thực hiện đề tài
" điều khiển và ổn định nhiệt độ tủ ấm y tế " nhằm từng bước kết hợp
những kiến thức đã học với thực tế công việc.Phòng ấm Y tế thường được
trang bị tại các khu xét nghiệm để giữ bệnh phẩm hoặc các tiêu bản xét
nghiệm, các thiết bị này thường có công suất cở 180W đến 200W với nhiệt
độ thường được ổn định trong khoảng 37
o
C đến 40
o
C.
Trong phạm vi đồ án này em thiết kế mô phỏng thiết bị điều khiển và ổn
định nhiệt độ tủ ấm ứng dụng vi điều khiển 89C51, trên cơ sở đó em đã
tiến hành khảo sát những tính năng của chíp vi điều khiển 89C51 để thiết
kế và thi công hệ thống với mong ước từng bước tiếp cận thực tế để sau
này có điều kiện phục vụ tốt hơn trong công tác khám chữa bệnh.
2.Nhiệm vụ của đề tài:
Mục đích của đề tài là thiết kế và thi công hệ thống điều khiển và ổn
định nhiệt độ tủ giữ ấm y tế dùng chíp vi điều khiển 89C51, đáp ứng được
các yêu cầu sau:
+ Đo và hiển thị nhiệt độ thực của thiết bị
+ Đặt nhiệt độ cần ổn định từ máy tính.
+ Điều khiển và ổn định nhiệt độ trong dãi yêu cầu từ 30
o
C đến 55
o

C.
+ Điều khiển công suất nhiệt của thiết bị theo phương pháp đóng ngắt
dùng Rơle.
Nhiệm vụ thiết kế hệ thống được chia làm 2 phần:
- Thiết kế và thi công phần cứng của hệ thống.
- Viết phần mềm điều khiển hoạt động hệ thống.
Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống như sau:
Chức năng và nhiệm vụ từng khối:
+Khối vi điều khiển: Điều hành mọi hoạt động của hệ thống. Vi điều khiển đọc
chương trình và thực thi lệnh, xuất tín hiệu điều khiển thiết bị chấp hành.
+Khối cảm biến: Có nhiệm vụ chuyển đổi các đại lượng phi điện đó là nhiệt độ
thành tín hiệu điện (điện áp), đưa đến đầu vào bộ chuyển đổi ADC.
+Khối ADC: Thực hiện quá trình chuyển đổi tín hiệu từ tương tự sang tín hiệu số.
Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống điều khiển và ổn định nhiệt độ dùng 89C51
A
D
C


C
Ả
M
B
I
Ế
N
PC
KIT
vi điều khiển
Điều khiển

Rơle
Khối công
suất
Chương 1:
GIỚI THIỆU VỀ CẢM BIẾN NHIỆT ÐỘ
1.Khái niệm về cảm biến nhiệt độ:
Cảm biến nhiệt độ là những linh kiện hay thiết bị mà các thông số của nó nhạy
cảm đối với sự thay đổi của nhiệt độ. Cảm biến nhiệt độ là phần tử quan trọng
không thể thiếu được trong các hệ thống đo lường và điều khiển nhiệt độ. Nó có khả
năng cảm nhận được nhiệt độ một cách chính xác và chuyển đổi thành tín hiệu có
thể đo lường được như điện áp, dòng điện, điện trở.
Trong các thông số kỹ thuật của cảm biến, cần chú ý đến tầm nhiệt độ đo. Đây
chính là khoảng nhiệt độ cho phép mà cảm biến còn có thể cảm nhận chính xác giá
trị nhiệt độ thực tế. Giới hạn này cao hay thấp tuỳ thuộc vào chất cấu tạo nên cảm
biến. Ngoài ra, còn phải quan tâm đến tính trễ hay còn gọi là quán tính của cảm
biến, chính thông số này tạo ra sai số trong phép đo. Khi đại lượng đo thay đổi quá
nhanh mà quán tính của cảm biến lớn thì kết quả đo không đạt được độ chính xác
cao.
Có nhiều phương pháp khác nhau để đo nhiệt độ:
+ Phương pháp cơ học: Dụng cụ đo nhiệt độ được chế tạo dựa trên tính dãn nở
khi nhiệt độ tăng hay co lại khi nhiệt độ giảm. Ví dụ như nhiệt kế thuỷ ngân, nhiệt kế
lưỡng kim, tầm đo nhiệt độ từ 0
o
C đến 650
o
C.
+ Phương pháp quang học: Dựa vào phổ bức xạ dưới tác động nhiệt. Ví dụ như
là hoả kế quang học, tầm đo từ vài trăm độ C đến vài ngàn độ C.
+ Phương pháp điện: Dựa trên sự thay đổi giá trị điện trở, hay điện áp tiếp xúc

giữa hai thanh kim loại khác nhau.
2.Các loại cảm biến thông dụng:
2.1.Nhiệt trở:
Là dụng cụ bán dẫn có trị số điện trở thay đổi theo nhiệt độ. Người ta phân nhiệt
trở ra làm 2 loại chính là nhiệt trở dương và nhiệt trở âm .
a.Nhiệt trở dương:
Nhiệt trở dương là loại nhiệt trở có giá trị điện trở tăng khi nhiệt độ tăng. Về công
nghệ chê tạo thì nhiệt trở dương được chế tạo dựa trên cơ sở 2 chất Titan và Bari
hay Titan và Tronteed. Bên cạnh đó người ta còn pha vào một số tạp chất. Về hình
dạng thì nhiệt trở dương thường có các dạng tròn, đĩa, trụ. Bằng thực nghiệm người
ta đã vẽ được đặc tuyến của nhiệt trở dương như hình vẽ 4.1
R = (T
0
)
Ở hình trên :
+ Vùng I và III là vùng có hệ số nhiệt âm.
+ Vùng II là vùng có hệ số nhiệt dương.
8
I II III
T
0
C
R
T
Hình 4.1: Đặc tuyến của nhiệt trở dương
Ưu điểm: Nhiệt trở dễ sử dụng, giá thành thấp và việc tính toán thiết kế dễ dàng.
Khuyết điểm: Đáp ứng của nhiệt trở không được tức thời mà có độ trễ khá lớn,
cụ thể là tốc độ tăng giá trị điện trở R chậm hơn so với tốc độ tăng nhiệt độ. Nghĩa
là khi nhiệt độ đã tăng lên 1 lượng đáng kể thì R vẫn chưa tăng lên được. Hiện nay
các nhà sản xuất đã tạo nên nhiệt trở dương có hệ số nhiệt khoảng vài chục %/10

o
C
Phạm vi ứng dụng: Nhiệt trở dương thường được ứng dụng trong các mạch điều
khiển nhiệt độ và trong các mạch bảo vệ động cơ hay mạch điện.
b.Nhiệt trở âm:
Là loại nhiệt trở có trị số điện trở giảm khi nhiệt độ tăng. Nhiệt trở âm được chế
tạo dựa trên đặc điểm của chất bán dẫn, vì hầu hết các chất bán dẫn có điện trở
giảm khi nhiệt độ tăng. Ngoài ra khả năng thay đổi trị số điện trở của chất bán dẫn
theo nhiệt độ sẽ rộng hơn nhiều so với kim loại. Nhiệt trở âm có độ nhạy khá cao, nó
được chế tạo dựa trên 2 chất Mangan và Đồng hay Mangan và Coban có pha thêm
một ít tạp chất. Nhiệt trở âm có dạng hình thỏi, đĩa tròn, dẹp, hạt
Hình 4.2: Đặc tuyến của nhiệt trở âm.

)(
0
0
T
B
T
n
TT
eeRR −=
RT0: Trị số điện trở của nhiệt trở ở nhiệt độ 00K
RT: Trị số điện trở của nhiệt trở tương ứng ở nhiệt độ T
o
K
B: hằng số nhiêt độ phụ thuộc vào phương pháp chế tạo nhiệt trở.
2.2.Cặp nhiệt điện:
Là một thiết bị cảm biến nhiệt độ được sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp.
Nó được cấu tạo từ 2 dây kim loại có điện trở suất khác nhau (ví dụ sắt và đồng)

được gắn với nhau bằng mối hàn. Đầu hàn này được đặt ở nơi cần đo nhiệt độ. Hai
đầu dây còn gọi là hai đầu đo của cặp nhiệt điện và được nối đến đồng hồ đo. Khi
nhiệt độ ở đầu đo thay đổi thì hiệu điện thế ở 2 đầu thanh kim loại sẽ thay đổi theo.
Cặp nhiệt điện có phạm vi đo khá rộng từ -50
o
C đến 2500
o
C. Cặp nhiệt điện có
cực dương đánh dấu màu đỏ, cực âm không sơn màu. Không phải tất cả các kim loại
và hợp kim đều có thể dùng làm cặp nhiệt điện được. Vật liệu chế tạo cặp nhiệt điện
đòi hỏi phải có độ tinh khiết cao, tính chóng ăn mòn tốt, độ nóng chảy cao hơn môi
trường cần đo, tính dẫn nhiệt, dẫn điện ổn định. Có thể phân ra thành các loại sau:
+ Bạch kim với Phodium: Độ nhạy 6,4 V/
o
C. Tức là khi nhiệt độ tăng lên 1
o
C thì
hiệu điện thế giữa hai đầu tăng lên 6,4 V. Tầm đo từ 0 đến 100
o
C.
+ Đồng - Constantan: Độ nhạy 43 V/
o
C. Tầm đo từ 0 đến 1000
o
C
+ Chrome - Alumen: Độ nhạy 41 V/
o
C. Tầm đo từ 0 đến 1000
o
C.

+ Sắt - Coban, Sắt - Constantan: Độ nhạy 53 V/
o
C. tầm đo từ 0 đến 1000
o
C.
9
T
0
C
R
T
Ưu điểm: Sự thay đổi điện thế giữa hai đầu cặp nhiệt điện theo nhiệt độ sẽ tuyến
tính hơn so với sự thay đổi trị số điện trở theo nhiệt độ trong 1 phạm vi khá rộng.
Cặp nhiệt điện có tầm đo lớn.
Khuyết điểm: Độ nhạy kém so với nhiệt trở. Do đó trong thực tế, khi sử dụng cặp
nhiệt nhiệt điện trong các mạch cảm biến nhiệt độ và điều khiển nhiệt độ, người ta
phải dùng thêm mạch khuếch đại để tăng độ nhạy cho cặp nhiệt điện.
2.3.Vi mạch cảm biến nhiệt:
Nhờ sự phát triển của kỹ thuật tích hợp, thay vì phải dùng các linh kiện rời như
trước đây. Ngày nay, các nhà sản xuất đã chế tạo các vi mạch cảm biến nhiệt độ
chuyên dùng. Những vi mạch này nhận tín hiệu nhiệt độ và chuyển thành tín hiệu
điện áp hay dòng điện. Ưu điểm của vi mạch cảm biến là gọn nhẹ, dễ cân chỉnh và
độ chính xác cao.
Các vi mạch chuyên dụng thường gặp là:
+ AD590: là vi mạch cảm biến nhiệt có dòng ra tỉ lệ với nhiệt độ. Bên trong
AD590 là nguồn dòng. Ở 25
o
C. người ta tính được dòng ra của nó là 298 A. Tầm
nhiệt độ hoạt động từ -55
o

C đến 150
o
C.
+ LM135 và LM135A: Bên trong nó là diode Zenner, độ nhạy 10mV/
o
C. Nhiệt độ
từ 55
o
C đến 75
o
C.
+ LM334: Giao tiếp mạch ngoài theo kiểu nguồn dòng. Tầm đo nhiệt độ làm việc
55
o
C đến 75
o
C.
+ LM335Z: Đây là loại vi mạch cảm biến nhiệt khá thông dụng trên thị trường. Có
độ chính xác cao, điện áp ngõ ra thay đổi tuyến tính theo nhiệt độ. Tầm đo nhiệt độ
trong khoảng từ -40
o
C đến 100
o
C. Độ nhạy 10mV/
o
K. Dòng làm việc từ 400µA đến
5mA.
Các vi mạch làm việc ở tầm điện áp từ 4V đến 30V, tiêu thụ năng lượng rất thấp
cỡ 1,5mV, tổng trở khoảng 10M .
2.4.Đo nhiệt độ:

a.Giới thiệu:
Để thực hiện phép đo của một đại lượng nào đó thì tuỳ thuộc vào đặc tính của
đại lượng cần đo, điều kiện đo, cũng như độ chính xác theo yêu cầu của một phép
đo mà ta có thể thực hiện đo bằng nhiều cách khác nhau trên cơ sỡ của các hệ
thống đo lường khác nhau.
Sơ đồ khối của một hệ thống đo lường tổng quát:
+ Khối chuyển đổi: làm nhiệm vụ nhận trực tiếp các đại lượng vật lý đặc trưng
cho đối tượng cần đo biến đổi các đại lượng thành các đại lượng vật lý thống nhất
(dòng điện hay điện áp) để thuận lợi cho việc tính toán.
+ Mạch đo: có nhiệm vụ tính toán biến đổi tín hiệu nhận được từ bộ chuyển đổi
sao cho phù hợp với yêu cầu thể hiện kết quả đo của bộ chỉ thị.
10
Chuyển đổi
Mạch
đo
Chỉ thị
+ Khối chỉ thị: làm nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điện nhận được từ mạch đo để
thể hiện kết quả đo.
b.Hệ thống đo lường số:
Nguyên lý hoạt động:
Đối tượng cần đo là đại lượng vật lý, dựa vào các đặc tính của đối tượng cần đo
mà ta chọn một loại cảm biến phù hợp để biến đổi thông số đại lượng vật lý cần đo
thành đại lượng điện, đưa vào mạch chế biến tín hiệu(gồm:bộ cảm biến, hệ thống
khuếch đại, xử lý tín hiệu

Bộ chuyển đổi tín hiệu sang số ADC (Analog Digital Converter) làm nhiệm vụ
chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số và kết nối với vi xử lý.
Bộ vi xử lý có nhiệm vụ thực hiện những phép tính và xuất ra những lệnh trên cơ
sở trình tự những lệnh chấp hành đã thực hiện trước đó.
Bộ dồn kênh tương tự (multiplexers) và bộ chuyển ADC được dùng chung tất cả

các kênh. Dữ liệu nhập vào vi xử lý sẽ có tín hiệu chọn đúng kênh cần xử lý đê đưa
vào bộ chuyển đổi ADC và đọc đúng giá trị đặc trưng của nó qua tính toán để có kết
quả của đại lượng cần đo.
11
Đại lượng
đo
Đại
lượng đo
Điều khiển chọn kênh
Hiển thị
Sử dụng
kết quả
Chế
biến
Tín
hiệu
đo
Dồn
kênh
tương
tự
Chế
biế
n
Tín
hiệ
u
Cảm
biến
Vi

xử
lý
Chương
trình
Cảm
biến
Hình 4.3: Sơ đồ khối của hệ thống đo lường
số
Chương 2:
CÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI TƯƠNG TỰ - SỐ
1.Nguyên tắc làm việc của bộ chuyển đổi AD:
Để kết nối nguồn tín hiệu tương tự với hệ thống xử lý tín hiệu số, người ta sử
dụng các bộ chuyển đổi tương tự - số (ADC) nhằm chuyển đổi tín hiệu tương tự
sang số hoặc bộ chuyển đổi số - tương tự (DAC) để chuyển đổi từ số sang tương tự.
Nguyên tắc làm việc của bộ chuyển đổi AD như sau:
Hình 3.1: Nguyên tắc làm việc của bộ chuyển đổi AD
Đầu tiên, tín hiệu tương tự cần chuyển đổi uA(t) đưa đến mạch lấy mẫu. Tại đây,
mạch lấy mẫu sẽ thực hiện 2 công việc:
- Lấy mẫu tín hiệu tương tự tại những thời điểm khác nhau và cách đều nhau về
mặt thời gian (nghĩa là rời rạc hoá tín hiệu về mặt thời gian)
- Giữ cho biên độ điện áp tại các thời điểm lấy mẫu không bị thay đổi trong quá
trình chuyển đổi tiếp theo (tức là trong quá trình lượng tử hoá và mã hoá)
Tiếp theo, mạch lượng tử hoá có nhiệm vụ rời rạc hoá tín hiệu tương tự về mặt
biên độ. Sau mạch lượng tử hoá là mạch mã hoá, tại đây kết quả lượng tử hoá được
sắp xếp lại theo một quy luật nhất định nào đó tuỳ thuộc vào mã yêu cầu trên đầu
ra của bộ chuyển đổi. Phép biến đổi lượng tử hoá và mã hoá gọi chung là phép biến
đổi AD.
Quá trình lấy mẫu được thực hiện theo định lý lấy mẫu Kachenhicop. Thông tin
trong tín hiệu tương tự sẽ không bị ảnh hưởng khi lấy mẫu nếu thoả mãn 2 điều kiện
sau:

12
Mạch lấy
mẫu
ADC
Lượng tử hoá
mã hoá
u
A
(t)
u
S
(t)
u
D
u
A
(t)
u
S
(t)
t
t
- Tín hiệu gốc uA(t) liên tục theo thời gian và có băng tần hữu hạn. Tần số cao
nhất là fC.
- Tần số lấy mẫu f
S
= 2f
C
.
2.Các phương pháp chuyển đổi:

2.1.Phương pháp chuyển đổi AD song song:
Hình 3.2: Sơ đồ khối mạch chuyển đổi AD theo phương pháp song song
Tín hiệu uA(t) cần chuyển đổi được đưa đồng thời đến các bộ so sánh từ S1 đến
Sn. Điện áp chuẩn Uch được đặt vào dãy các điện trở R mắc nối tiếp, vì vậy điện áp
chuẩn đưa vào từng bộ so sánh khác nhau 1 lượng không đổi và giảm từ bộ so sánh
S1 đến bộ so sánh Sn.
Mạch hoạt động theo nguyên tắc sau:
Khi uA(t) > Uch của bộ so sánh thứ k thì đầu ra bộ so sánh có mức 1, và ngược
lại có mức 0. Sau đó đưa vào 1 chân của cổng AND, chân còn lại nối với xung lấy
mẫu. Khi tồn tại xung lấy mẫu thì các xung đầu ra của bộ so sánh được đưa vào các
FLIP - FLOP nhớ. Như vậy, sau khoảng thời gian bằng chu kỳ lấy mẫu là có 1 tín hiệu
biến đổi và được đưa đến đầu ra. Với bộ chuyển đổi N bit, để phân biệt được 2N
mức lượng tử cần phải có 2N - 1 bộ so sánh.
Ưu điểm: Tốc độ chuyển đổi nhanh do thực hiện đồng thời, cho ra dạng mã theo
ý muốn.
Nhược điểm: Kết cấu mạnh phức tạp do số linh kiện quá lớn, phương pháp này
chỉ thích hợp khi có yêu cầu số bit nhỏ và tốc độ chuyển đổi cao.
13
R
R
R
+
_
+
_
+
_
F
F
F

F
F
F
Mạch
mã
hoá
u
A
(t)
Xung lấy mẫu
2.2.Chuyển đổi AD bằng phương pháp xấp xỉ liên tiếp:


Hình 3.3: Sơ đồ khối mạch chuyển đổi bằng phương pháp xấp xỉ liên tiếp.
Mạch chuyển đổi AD này là mạch chuyển đổi thông dụng có tốc độ cao. Mạch
gồm có bộ so sánh, bộ chuyển đổi DA, thanh ghi xấp xỉ liên tiếp SAR (Sucesive
Approximation Converter).
Khi đưa xung Start vào để khởi động, thanh ghi xấp xỉ liên tiếp SAR bị xoá về
không, đồng thời xung CK đưa vào SAR tạo thành những mã số xấp xỉ. Xung CK đầu
tiên đưa bit có trọng số cao nhất (MSB) lên 1, các bít còn lại đặt bằng 0.
Số nhị phân ở ngõ ra của SAR được đưa vào mạch chuyển đổi DAC để tạo ra điện
thế tham chiếu Vch. Điện thế này được đưa vào bộ so sánh để so sánh với điện áp
tương tự ngõ vào Vin (là điện áp cần chuyển sang tín hiệu số).
Nếu:
+ Vin > Vch thì ngõ ra của bộ so sánh có mức logic 1, làm cho mạch SAR giữ
nguyên bít MSB bằng 1 và lập bit tiếp theo cũng lên mức 1, còn các bit còn lại vẫn
bằng 0.
+ Vin < Vch thì ngõ ra của bộ so sánh có mức logic 0, khiến cho mạch SAR xoá
bit MSB về 0 và lập bít kế tiếp lên 1, còn các bít còn lại vẫn bằng 0.
Số nhị phân tiếp theo sau đó lại được đưa đến DAC, tín hiệu Vch ở ngõ ra tiếp tục

được so sánh với điện thế tương tự ngõ vào Vin. Quá trình cứ tiếp tục diễn ra như
vậy cho đến bít có trọng số nhỏ nhất là LSB, lúc đó Vin gần bằng với Vch nhỏ nhất.
Mã nhị phân ở ngõ ra chính là kết quả chuyển đổi từ điện thế ngõ vào Vin với sai số
của bộ chuyển đổi (<=1/2 LSB)
Mạch ADC đổi ra mã số N bit thì chỉ mất N chu kỳ đồng hồ T
0
với T
0
= 1/f
0
, vì thế
mà tốc độ chuyển đổi rất cao.
Ưu điểm: Tốc độ biến đổi nhanh, thời gian biến đổi cố định theo số bit và tần số
đồng hồ.
14
V
in
ADC n bit
Thanh ghi xấp xỉ
liên tiếp SAR
Clock
Start
So sánh
Dữ liệu xuất ra
Nhược điểm: Mạch lắp ráp phần cứng khá phức tạp.
2.3.Phương pháp chuyển đổi nối tiếp theo nhị phân:
Hình 3.4: Sơ đồ chuyển đổi nối tiếp theo mã nhị phân
Nếu chuyển đổi N bit thì cần N tầng. Mỗi tầng bao gồm 1 bộ so sánh,
1 khóa điều khiển và 1 mạch trừ. Mỗi đầu vào của bộ so sánh lần lượt là u
max

/2,
u
max
/4, u
max
/8.
Mạch hoạt động như sau:
+ Nếu u
A
(t) > u
max
/2 thì ngỏ ra bộ so sánh thứ 1 có mức logic 1 sẽ điều khiển
khoá K nối đến uch1 để mạch trừ thực hiện u
A
(t) - u
ch1
. kết quả của phép trừ đưa
vào bộ so sánh ở tầng 2 để so sánh với tín hiệu u
ch2
= u
max
/4.
+ Nếu u
A
(t) < u
max2
/2 thì khoá K được điều khiển đóng qua điểm 0 V, và nhờ vậy
toàn bộ điện áp u
A
(t) sẽ được so sánh tiếp ở tầng sau.

Mã nhị phân ở ngõ ra của các bộ so sánh chính là kết quả được chuyển đổi.
Nhược điểm: Do mạch biến đổi tuần tự nên tốc độ giảm khi số tầng tăng, nên
trong phương pháp này người ta thường giới hạn số tầng là 4.
2.4.Phương pháp chuyển đổi nối tiếp dùng vòng hồi tiếp:
15
_
+
Trừ
4
u
u
maxA
2ch
=
8
u
u
maxA
3ch
=
2
u
u
maxA
1ch
=
uA(t)
Tầng 1
Tầng 2 Tầng 3
2

2
2
1
2
0
Hình 3.5: Sơ đồ chuyển đổi nối tiếp dùng vòng hồi tiếp.
Cấu trúc mạch gồm có bộ so sánh, cổng, bộ đếm thuận nghịch, DAC và nguồn
dao động. Mạch hoạt động như sau:
Đầu tiên khi đưa xung kích khởi vào thì cổng mở và bộ đếm bắt đầu đếm xung từ
nguồn dao động đưa vào. Nội dung đếm được đưa đến DAC để tạo ra điện áp hồi
tiếp Uht đem so sánh với uA(t).
Nếu u
A
(t) > U
ht
thì ngỏ ra của bộ so sánh đếm lên, và ngược lại sẽ đếm xuống.
Như vậy, khi kết thúc quá trình biến đổi thì tín hiệu hồi tiếp luôn dao động chung
quanh giá trị ngỏ vào. Khi đó nội dung của bộ đếm chính là kết quả của phép biến
đổi AD. Thời gian biến đổi Tbđ là đại lượng thay đổi và phụ thuộc vào u
A
(t).
m: số bit ; t : chu kỳ nguồn xung dao động.
Tbd=(2
m
– 1)Δt.
2.5.Chuyển đổi AD theo phương pháp tích phân 2 sườn dốc:
Hình 3.6: Phương pháp tích phân 2 sườn dốc.
16
Cổng
Nguồn dao

động
Bộ đếm thuận
nghịch
DAC
Kết quả
+
_
Kích khởi
uA(t)
uA(t)
Tbd=(2m-1)t
u
ht
(t)
t
+
_
+
_
C
ổng
Nguồn dao
động chuẩn
Bộ
đếm
Kết
quaí
FF
Train
Mạch

logic
u
ch
u
ch
+
_
_
+
R
C
u
C
Z
u
ss
K
1 2
Trong trạng thái đầu tiên, khoá K đặt ở vị trí 1, điện áp uA được tích phân bởi
mạch tích phân RC và bộ đếm xung từ nguồn dao động chuẩn có tần số fn. u
A
(t)
được tích phân trong thời gian t1 cho đến khi bộ đếm bị tràn. Khi đó mạch logic điều
khiển kích cho khoá K chuyển sang 2, lúc này mạch tích phân sẽ tích phân uch theo
chiều ngược lại. Khi tín hiệu ngõ ra của bộ tích phân giảm xuống bằng 0 thì cổng
được đóng lại, nội dung của bộ đếm chính là kết quả biến đổi, nó tỷ lệ với thời gian
tích phân điện áp chuẩn t2.
t1: Thời gian đếm ứng với số xung Z0 làm cho bộ đếm bị tràn.
t2: Thời gian tích phân u
ch

, ứng với tần số Z
Điện áp nạp cho tụ C trong thời gian t1:

∫
−=−= tu
RC
1
dtu
RC
1
u
AAC

1
A
ct
t
RC
u
u
1
=⇒
Điện áp nạp cho tụ C trong thời gian t2 theo chiều ngược lại:

2
ch
ct
t
RC
u

u
2
−=
Trong thời gian t2, điện áp trên tụ C giảm xuống bằng 0 nên:

12
ctct
uu =

1
ch
A
22
ch
1
A
t
u
u
t t
RC
u
t
RC
u
=⇒=⇒
Số xung Z0 đếm được trong thời gian t1 là: Z
0
= f
n

.t
1
==> ( t
1
= Z
0
/f
n
)
Số xung Z đếm được trong thời gian t2 là: Z = f
n
.t
2
==> ( t
2
= Z/f
n
)

0
ch
A
Z
u
u
Z =⇒
Công thức trên cho ta thấy nội dung bộ đếm Z tỷ lệ điện áp cần chuyển đổi.
Trong công thức không xuất hiện RC và fn như phương pháp tích phân sườn dốc.
17
t

1
t
2
Z
0
Z
t
t
t
u
A
(t)
u
ss
u
C
Độ dốc do U
cb

tạo ra
Nên kết quả chuyển đổi rất chính xác. Để tăng độ chính xác thì fn phải ổn định trong
thời gian t
1
và t
2
. Sai số của kết quả là do sự không ổn định của u
ch
, f
n
, bộ so sánh

và bộ tích phân. Ngoài ra uA phải nhỏ hơn u
ch
.
Chương 3:
Giới thiệu về vi điều khiển 89C51
1.Giới thiệu cấu trúc phần cứng họ MSC-51 (8951):
Đặc điểm và chức năng hoạt động của các IC họ MSC-51 hoàn toàn
tương tự như nhau. Ở đây giới thiệu IC 89C51 là một họ IC vi điều khiển
do hãng Intel của Mỹ sản xuất. Chúng có các đặc điểm chung như sau:
Các đặc điểm của 89C51 được tóm tắt như sau:
• 4 KB EPROM bên trong.
• 128 Byte RAM nội.
• 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit.
• Giao tiếp nối tiếp.
• 64 KB vùng nhớ mã ngoài
• 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoại.
• Xử lý Boolean (hoạt động trên bit đơn).
• 210 vị trí nhớ có thể định vị bit.
• 4 s cho hoạt động nhân hoặc chia.
2.Khảo sát sơ đồ chân 89C51 và chức năng từng chân:
2.1Sơ đồ chân 89C51:
18
Sơ đồ chân IC 8951
2.2Chức năng các chân của 89C51
89C51 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập.
Trong đó có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa là 1 chân có 2 chức
năng), mỗi đường có thể hoạt động như đường xuất nhập hoặc như
đường điều khiển hoặc là thành phần của các bus dữ liệu và bus địa chỉ.
a.Các Port:
Port 0:

+Port 0 là port có 2 chức năng ở các chân 32 - 39 của 89C51. Trong
các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như
các đường I/O. Đối với các thiết kế cỡ lớn có bộ nhớ mở rộng, nó được
kết hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu.
Port 1:
+Port 1 là port I/O trên các chân 1-8. Các chân được ký hiệu P1.0,
P1.1, p1.2, p1.7 có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu
cần. Port 1 không có chức năng khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho
giao tiếp với các thiết bị bên ngoài.
Port 2:
+Port 2 là 1 port có tác dụng kép trên các chân 21- 28 được dùng
như các đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các
thiết bị dùng bộ nhớ mở rộng.
Port 3:
+Port 3 là port có tác dụng kép trên các chân 10-17. Các chân của
port này có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với
các đặc tính đặc biệt của 89C51 như ở bảng sau:
19
Bit Tên Chức năng chuyển đổi
P3.0 RXT Ngõ vào dữ liệu nối tiếp.
P3.1 TXD Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp.
P3.2 INT0\ Ngõ vào ngắt cứng thứ 0
P3.3 INT1\ Ngõ vào ngắt cứng thứ 1
P3.4 T0 Ngõ vào củaTIMER/COUNTER
thứ 0.
P3.5 T1 Ngõ vào củaTIMER/COUNTER
thứ 1.
P3.6 WR\ Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ
ngoài
P3.7 RD\ Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu

ngoài.
b.Các ngõ tín hiệu điều khiển:
Ngõ tín hiệu PSEN (Program store enable):
+PSEN là tín hiệu ngõ ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ
chương trình mở rộng thường được nối đến chân OE\ (output enable)
của Eprom cho phép đọc các byte mã lệnh.
+PSEN ở mức thấp trong thời gian Microcontroller 89C51 lấy lệnh.
Các mã lệnh của chương trình được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu và
được chốt vào thanh ghi lệnh bên trong 89C51 để giải mã lệnh. Khi
89C51 thi hành chương trình trong EPROM nội PSEN sẽ ở mức logic 1.
Ngõ tín hiệu điều khiển ALE (Address Latch Enable)
+Khi 89C51 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, port 0 có chức năng là bus
địa chỉ và bus dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ. Tín
hiệu ra ALE ở chân thứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp
các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt.
+Tín hiệu ra ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian port 0
đóng vai trò là địa chỉ thấp nên chốt địa chỉ hoàn toàn tự động.
+Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên
chip và có thể được dùng làm tín hiệu clock cho các phần khác của hệ
thống. Chân ALE được dùng làm ngõ vào xung lập trình cho EPROM
trong 89C51.
Ngõ tín hiệu EA\(External Access):
+Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 thường được mắc lên mức 1 hoặc mức
0. Nếu ở mức 1, 89C51 thi hành chương trình từ EPROM nội trong
khoảng địa chỉ thấp 4 Kbyte. Nếu ở mức 0, 89C51 sẽ thi hành chương
trình từ bộ nhớ mở rộng. Chân EA\ được lấy làm chân cấp nguồn 12V khi
lập trình cho Eprom trong 89C51.
20
Ngõ tín hiệu RST (Reset) :
+Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào Reset của 89C51. Khi ngõ vào tín

hiệu này đưa lên cao ít nhất là 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong
được nạp những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống. Khi cấp điện
mạch tự động Reset.
Các ngõ vào bộ dao động X1,X2:
+Bộ dao động được được tích hợp bên trong 89C51, khi sử dụng
89C51 người thiết kế chỉ cần kết nối thêm thạch anh và các tụ như hình
vẽ trong sơ đồ. Tần số thạch anh thường sử dụng cho 89C51 là 12Mhz.
+Chân 40 (Vcc) được nối lên nguồn 5V.
Hoạt động Reset:
-89C51 có ngõ vào reset RST tác động ở mức cao trong khoảng thời
gian 2 chu kỳ xung máy, sau đó xuống mức thấp để 89C51 bắt đầu làm
việc. RST có thể kích tay bằng một phím nhấn thường hở, sơ đồ mạch
reset như sau:
Manual Reset (Reset bằng tay)
+Trạng thái của tất cả các thanh ghi trong 89C51 sau khi reset hê
thống được tóm tắt như sau:
Thanh ghi Nội dung
Đếm chương trình
PC
Thanh ghi tích lũy
A
Thanh ghi B
Thanh ghi thái
PSW
SP
0000H
00H
00H
00H
07H

0000H
FFH
XXX0 0000 B
21
100
10uF
+5V +5V
8.2KOhm
RST
RESET
DPRT
Port 0 đến port 3
IP
IE
Các thanh ghi định
thời
SCON SBUF
PCON (HMOS)
PCON (CMOS)
0X0X 0000 B
00H
00H
00H
0XXX XXXXH
0XXX 0000 B
Thanh ghi quan trọng nhất là thanh ghi bộ đếm chương trình PC được
reset tại địa chỉ 0000H. Khi ngõ vào RST xuống mức thấp, chương trình
luôn bắt đầu tại địa chỉ 0000H của bộ nhớ chương trình. Nội dung của
RAM trên chip không bị thay đổi bởi tác động của ngõ vào reset.
Chương 4:

Giao tiếp máy tính qua Serial Port
Truyền thông cũng là một thành phần quan trọng cấu thành nên hệ thống điều
khiển tự động. Khi mà đối tượng điều khiển và nơi xử lý đặt cách xa nhau ( thường
là vài mét trong các ứng dụng thông thường cho đến hàng chục kilomet trong công
nghiệp ) thì cần phải xét đến đường truyền và phương thức truyền.
Giao tiếp máy tính có thể là giao tiếp qua Printer port, qua serial port,
hay qua Slot card.
1.Giao tiếp máy tính qua Slot Card:
Bên trong máy tính, ngoài những khe cắm dùng cho card vào - ra, card màn hình,
còn có những khe cắm để trống. Để giao tiếp với máy tính, ta có thể thiết kế card mở
rộng để gắn vào khe cắm mở rộng này. Ở máy tính PC/XT khe cắm chỉ có một loại
với độ rộng 8 bit và tuân theo tiêu chuẩn ISA ( Industry Standard Architecture ). Khe
cắm theo tiêu chuẩn ISA có 62 đường tín hiệu, qua các đường tín hiệu này máy tính
có thể giao tiếp dễ dàng với thiết bị bên ngoài thông qua card mở rộng.
Trên khe cắm mở rộng, ngoài 20 đường địa chỉ, 8 đường dữ liệu, còn
có một số đường điều khiển như: RESET, IOR, IOW, AEN, CLK,… Do đó
card giao tiếp với máy tính qua Slot card đơn giản, số bit có thể tăng dễ
dàng, giảm được nhiều linh kiện, tốc độ truyền dữ liệu nhanh ( truyền
song song ). Tuy nhiên do khe cắm nằm bên trong máy bất tiện cho
người sử dụng.
Các khe cắm trong máy tính PC
22
Ở máy tính PC/XT khe cắm trong máy chỉ có một loại với độ rộng là 8
bit và tuân theo tiêu chuẩn ISA. Từ máy tính AT trở đi việc bố trí các
chân trên khe cắm trở nên phức tạp hơn, tùy theo tiêu chuẩn khi lựu
chọn máy tính, các loại khe cắm theo tiêu chuẩn khác nhau có thể kiểm
tra như sau:
• Khe cắm 16 bit theo tiêu chuẩn ISA( Industry Standard
Architecture )
• Khe cắm 16 bit theo tiêu chuẩn MCA (Micro Channel

Architecture )
• Khe cắm 32 bit theo tiêu chuẩn MCA
• Khe cắm 32 bit theo tiêu chuẩn EISA(Extended Industry
Standard Architecture )
• Khe cắm 32 bit theo tiêu chuẩn VESA
• Khe cắm 32 bit theo tiêu chuẩn
Cho đến nay phần lớn các card ghép nối dùng trong kỹ thuật đo lường và điều
khiển đều được chế tạo để đặt vào khe cắm theo tiêu chuẩn ISA.
2.Giao tiếp máy tính qua cổng máy in( PRINTER PORT):
IBM PC cho phép sử dụng đến 3 cổng song song đó là LP1, LP2, và
LP3. Kiểu giao tiếp song song được dùng để truyền dữ liệu giữa máy tính
và máy in.Khác với cách giao tiếp qua cổng COM, ở cách giao tiếp này
dữ liệu được truyền song song cùng một lúc 8 bit. Vì thế nó có thể đạt
tốc độ cao. Connector của port này có 25 chân bao gồm 8 chân dữ liệu
và các đường tín hiệu bắt tay ( Handshacking ) . Tất cả các đường
Data và tín hiệu điều khiển đều ở mức logic hoàn toàn tương thích với
mức TTL. Hơn nữa, người lập trình có thể cho phép hoặc không cho
phép các tín hiệu tạo Interrup từ ngõ vào nên việc giao tiếp đơn giản và
dễ làm. Tuy nhiên giao tiếp với mức logic TTL nên khoảng cách truyền bị
hạn chế so với cách truyền qua Port Com, đồng thời cáp truyền cũng
phức tạp và tốn kém hơn. Đó là nhược điểm của cách giao tiếp này.
3.Giao tiếp máy tính qua Serial Port (PORT COM):
Truyền thông nối tiếp theo chun RS-232, RS-485 hay X.25 … Ở đây
chỉ xét cách thức truyền nối tiếp theo chuẩn RS-232.
IBM PC cung cấp 4 cổng nối tiếp: COM1, COM2, COM3, và COM4. Các cổng này
giao tiếp theo chuẩn RS-232. Chúng có thể được kết nối với một Modem để dùng
cho mạng điện thoại, hay nối trực tiếp với một máy tính khác. Dữ liệu được truyền
qua cổng này theo cách nối tiếp, nghĩa là dữ liệu được truyền đi nối tiếp nhau trên
23
một đường dây. Do dữ liệu được truyền đi từng bit một nên tốc độ truyền chậm, các

tốc độ truyền có thể là 300, 600, 1200, 2400, 4800bps, 9600bps, chiều dài dữ liệu có
thể là 5, 6, 7 hay 8 bít và kết hợp với các bit Start, Stop, Parity tạo thành một khung
( fram ). Ngoài ra cổng này còn có các điều khiển thu ( Receive ), phát ( Trans ),
kiểm tra. Cách giao tiếp này cho phép truyền dữ liệu đi xa, tuy nhiên tốc độ truyền
rất chậm tốc độ tối đa là 20kbps.
Truyền nối tiếp cũng có hai loại: đồng bộ hay không đồng bộ. Trong
cách truyền đồng bộ, dãy kí tự được truyền sẽ kèm theo kí tự đồng bộ là
SYN ( mã ASCII là 32 ). Phương pháp này cho tốc độ truyền khá cao
nhưng do mạch xử lý truyền và nhận ( bao gồm mạch thêm ký tự đồng
bộ, phát hiện và báo sai…) khá phức tạp cho nên chỉ dùng trong các ứng
dụng có yêu cầu cao về tốc độ truyền. Còn trong các ứng dụng thông
thường, nhất là các ứng dụng trong lĩnh vực điều khiển tự động, thì
không có yêu cầu về tốc độ mà yêu cầu về độ tin cậy nhưng mạch thực
hiện phải đơn giản, rẻ tiền. Khi đó cách truyền thông đồng bộ rất phù
hợp. Theo cách truyền này thì các ký tự được truyền riêng rẽ, phân làm
từng frame có bit bắt đầu, các bit dữ liệu của ký tự cần truyền, bit chẵn
lẽ ( để kiểm tra lỗi đường truyền ), và các bit kết thúc.
CHUẨN RS-232-C
Trong k thu t truy n d n d li u gi a các h th ng v i nhau, ng i ta có th phânỹ ậ ề ẫ ữ ệ ữ ệ ố ớ ườ ể
lo i hai cách truy n : song song hay n i ti p. Nh ng do cách truy n song song r t d bạ ề ố ế ư ề ấ ễ ị
nhi u tác đ ng nên không th truy n đi xa đ c, do đó c ng ít đ c s d ng.ễ ộ ể ề ượ ũ ượ ử ụ
Chuẩn RS-232-C ( do EIA đưa ra ) là một trong những phương thức
truyền không đồng bộ. Theo chuẩn này thì việc truyền thông được thực
hiện ngay tại chỗ bằng cách truyền và nhận một chuỗi các xung điện áp
như sau : mức 1 là từ -3V đến -15V ( tiêu chuẩn là -12V ), và mức 0 là
từ +3V đến +15V(tiêu chuẩn là +12V ).
Ta thấy rằng việc truyền và nhận các điện áp như vậy được thực hiện
rất đơn giản. Chính và vậy mà chuẩn RS-232-C đã trở thành giao diện
phổ biến rộng rãi nhất, được trang bị hầu hết trên các máy tính như là
một trong những thành phần cấu thành nên hệ thống.

Các thuật ngữ liên quan đến giao thức truyền thông RS-232-C.
• Chu kỳ truyền dữ liệu : tốc độ truyền dữ liệu được tính
bằng bit/giây, nhưng để phân biệt với cách truyền đồng bộ, người ta
sử dụng đơn vị baud ( tương ứng với bit/giây trong thời gian có dữ
24