đề tài mạng thu thập dữ liệu và quang báo

Với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, việc thu thập và chia sẽ thông
tin đang được quan tâm, cải tiến liên tục. Giải pháp tốt nhất cho công việc
trên là sử dụng mạng. Ngày nay rất có nhiều loại mạng khác nhau: mạng
truyền dữ liệu nối tiếp dùng chuẩn RS-485, mạng LAN, WAN, mạng
Ethernet, mạng Internet … Hiện nay, mạng Internet là mạng tiên tiến
nhất, chúng chia sẽ một lượng thông tin vô cùng lớn. Trong nội dung đề tài
này tôi chỉ giới thiệu mạng truyền dữ liệu nối tiếp dùng chuẩn RS-485
1. Nhiệm vụ đề tài:
Mạng thu thập và xử lý dữ liệu từ các thiết bò sau:
 Đọc mã vạch: dùng vào việc quản lý thời gian nhân viên ra vào
công ty
 Thermocouple: Thu thập và điều khiển nhiệt độ của lò nhiệt,
do không có lò nhiệt, và sự đáp ứng chậm của nhiệt độ. Do thời gian bảo
vệ luận văn không nhiều, nên không điều khiển thực tế mà chỉ thông qua
mô phỏng, chương trình mô phỏng được thực hiện trên phần mềm Visual
Basic
 Quang Báo:Dùng để thông báo tin tức của công ty, chữ trên
bảng thông báo thay đổi được.
2. Thực Hiện:
Thiết kế 3 kit AT89C51:
 Kit thu thập và điều khiển nhiệt độ:
- Điều khiển lò nhiệt, dùng điều kiển on-off, thông qua logic
mờ
- Dùng cảm biến: Thermocouple

- Hoạt động của lò nhiệt: bán tự động
 Kit đọc mã vạch:
- Do không có thiết bò đọc mã vạch, dùng phím thay thế
- Mục đích: Kiểm tra thời gian nhân viên ra, vào công ty làm
việc
 Kit quang báo:
- Dùng hiển thò thông báo, thông báo tin tức
Thiết kế chương trình điều khiển trên kit và PC



uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai
SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 1

uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai
SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 2

 Sơ lược về mạng:
1) Mạng (NetWork):.
Hệ truyền thông và trao đổi dữ liệu được xây dựng bằng sự ghép nối
vật lí hai hoặc nhiều máy tính. Các mạng máy tính cá nhân khác nhau tùy
theo quy mô bao quát của chúng. Mạng nhỏ nhất, gọi là mạng cục bộ (
LAN), có thể chỉ nối hai hoặc ba máy tính với một thiết bò ngoại vi đắt tiền,
như máy in laser chẳng hạn, lớn hơn một ít có thể nối đến 75 máy tính hoặc
nhiều hơn nữa. Các mạng lớn hơn, gọi là mạng diện rộng ( WAN), dùng các
đường dây điện thoại hoặc các phương tiện liên lạc khác để liên kết lạc khác
để liên kết các máy tính với nhau trong phạm vi từ vài chục đến vài ngàn
dặm. Thành phần cơ bản của mạng là máy tính cá nhân hoặc trạm công tác
có lắp card giao diện và đều được nối bằng dây cáp với máy dòch vụ tệp
chứa bộ lưu trữ lớn trung tâm. Tất cả các thành phần đó tương tác với nhau
bằng phần mềm hệ điều hành mạng ( NOS). Máy dòch vụ tệp trung tâm
không được sử dụng trong các mạng bình đẳng ( peer-to-peer). Khác với các
hệ thống nhiều người sử dụng, mà trong đó mỗi thành viên được trang bò một
terminal câm không có khả năng xử lý, trong mạng máy tính mỗi thành viên
có một trạm công tác chứa các mạch xử lý riêng của mình. Các mạng máy
tính cá nhân cũng được phân biệt theo cấu trúc liên kết, tức là theo dạng hình
học của mạng tôpô mắc nối chúng. Các cấu trúc liên kết phổ biến hiện nay
gồm các tô pô hình sao, trong đó các máy được nối với một máy dòch vụ tệp
trung tâm, và tô pô buýt, trong đó máy được nối với một dây cáp xương sống
duy nhất. Đồng thời, cũng có hai phương pháp truyền thông tin thông qua dây
cáp của mạng: băng tần cơ sở, và băng tần rộng. Có một số tiêu chuẩn đang
cạnh tranh nhau trong việc chi phối các tiêu chuẩn truyền thông mà theo đó

các dữ liệu sẽ được trao đổi trong mạng
1.1) Mạng LAN ( Local Area NetWork )
Các máy tính cá nhân và các máy tính khác trong phạm vi một khu
vực hạn chế được nối với nhau bằng các dây cáp chất lượng tốt, sao cho
những người sử dụng có thể trao đổi thông tin, dùng chung các thiết bò ngoại
vi, và sử dụng các chương trình cũng như các dữ liệu đã được lưu trữ trong
một máy tính dành riêng gọi là máy dòch vụ tệp. Khác nhau khác nhiều về
uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai
SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 3
quy mô và mức độ phức tạp, mạng cục bộ có thể chỉ liên kết vài ba máy tính
cá nhân và một thiết bò ngoại vi dùng chung đắt tiền, như máy in laser chẳng
hạn. Các hệ thống phức tạp hơn thì có các máy tính trung tâm (máy dòch vụ
tệp) và cho phép những người dùng tiến hành thông tin với nhau thông qua
thư điện tử để phân phối các chương trình nhiều người sử dụng, và để thâm
nhập vào các cơ sở dữ liệu dùng chung.
1.2) Ethernet:
Ethernet là công nghệ được sử dụng rộng rãi nhất trong các mạng
cục bộ ( mạng LAN ). Bản thân riêng Ethernet không thể làm thành một
mạng; nó cần đến vài thủ tục khác như TCP/IP, để cho các nút thực hiện
việc truyền thông tin . Ethernet trong dạng chuẩn của nó đã không đảm
đương được việc luân chuyển một lượng thông tin lớn, nhưng vẫn có nhiều
ưu điểm, cụ thể là:
 Các mạng Ethernet dễ thiết kế và có chi phí thấp trong việc cài
đặt.
 Các thành phần của mạng có giá thành rẻ và được hổ trợ tốt.
 Công nghệ đã được thử thách qua thực tế và tỏ ra là khá hấp
dẫn cũng như đáng tin cậy.
 Đơn giản trong việc bổ sung thêm hoặc bớt đi các máy tính trên
mạng.
 Được đa số các phần mềm và phần cứng hổ trợ.

Một vấn đề chính còn tồn tại với Ethernet là: bởi vì các máy tính
đều tranh đua để truy cập lên mạng nên không có gì đảm bảo là một máy
tính cụ thể nào đấy sẽ truy cập được ở một thời điểm cho trước. Cuộc tranh
giành sẽ xảy ra các vấn đế khi 2 máy tính đều cố gắng truyền thông tin
cùng một lúc; để rồi cả 2 đều phải lùi ra khỏi cuộc tranh đua và không có
dữ liệu nào có thể được truyền.
Phần cứng, đònh ước, và tiêu chuẩn ghép nối của một loại mạng
cục bộ, do hãng Xerox Corporation đưa ra đầu tiên, có khả năng liên kết
đến 1024 nút trong một mạng buýt. Do sử dụng tốc độ cao trong kó thuật
truyền tin dải tần cơ bản (kênh đơn). Ethernet cho phép truyền dữ liệu dạng
dãy với tốc độ 10 megabit mỗi giây, với thông lượng thực tế từ 2 đến 3
megabit mỗi giây. Ethernet dùng kỹ thuật thâm nhập nhiều mối bằng cảm
nhận sóng mang có dò xung đột ( CSMA/CD) để đề phòng trục trặc cho
mạng khi có hai thiết bò đồng thời cùng cố thâm nhập vào mạng. Chú ý:
Có một số hãng, như 3 Com và Novell chẳng hạn, cũng sản xuất phần cứng
mạng cục bộ cùng theo đònh ước Ethernet, nhưng sản phẩm của hãng này
thường không tương thích với sản phẩm của hãng kia.
 BỘ TRUYỀN NHẬN ETHERNET:
Ethernet không đòi hỏi phức tạp ở phần cứng. Các dây cáp được
sử dụng để nối với nó hoặc là cáp hai sợi xoắn không bọc kim (UTP) hoặc
uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai
SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 4
là cáp đồng trục. Các dây cáp này phải được cắt đoạn để độ dài tương ứng
với trở kháng phù hợp với trở kháng đặt trưng cho chúng, cụ thể là 50 đối
với cáp đồng trục và 100 đối với dây cáp UTP
Mỗi nút đều có phần cứng truyền và nhận để điều khiển quá
trình truy nhập tới dây cáp và đồng thời giám sát sự lưu thông của dữ liệu
trên mạng. Phần cứng thực hiện chức năng truyền nhận gọi là bộ truyền
nhận và một bộ kiểm tra bắt đầu và kết thúc khung.
Bộ truyền nhận Ethernet truyền theo một Ether (các nút giám sát

bus) đơn. Khi không có nút nào truyền thì áp trên đường dẫn bằng +0,7V.
điện áp này cung cấp một tín hiệu nhạy với sóng mang cho tất cả các nút
trên mạng; điện áp này còn gọi là nhòp tim ( heartbeat). Nếu một nút phát
hiện ra diện áp này thì nó biết rằng mạng đang hoạt động và không có nút
nào đang truyền.
Như vậy khi một nút muốn truyền một thông điệp thì nó phải chờ
đến một thời điểm không bận. Khi đó nếu 2 hay nhiều bộ truyền đang hoạt
động ở cùng thời điểm đó thì sẽ xảy ra xung đột. Khi chúng phát hiện thấy
tín hiệu, một nút truyền đi một tín hiệu báo tắc nghẽn. Các nút bò lâm vào
tình trạng xung đột lúc đó sẽ chờ một khoảng thời gian ngẫu nhiên ( trong
khoảng 10 đến 90ms) trước khi cố gắng truyền lần nữa. Mỗi nút trên một
mạng đều chờ một lần truyền lại. Như vậy, hiện tượng xung đột làm ảnh
hưởng đến hiệu quả truyền dữ liệu trên mạng. Thông thường, các bộ truyền
nhận phát hiện ra xung đột bằng việc giám sát điện áp một chiều (DC)
hoặc điện áp trung bình trên đường truyền.
Khi truyền dữ liệu, một đơn vò truyền nhận phần mở đầu bằng 1s
và 0s liên tiếp. Mã được sử dụng là mã Manchester, mã này diễn tả bằng
số 0 khi có bước nhảy điện áp HIGH xuống LOW và 1 khi có bước nhảy
điện áp từ LOW lên HIGH. Điện áp thấp bằng +0,7V. Như vậy khi phần
mở đầu được truyền thì điệp áp sẽ thay đổi giữa –0,7V và +0,7V
0,1microsec
1 1 10 0
+0,7V
-0,7V
Nhàn rỗi
(Idle)
Nhàn rỗi
(Idle)
Phần mở đầu

Tín hiệu digital Ethernet
Nếu sau khi truyền phầm mở đầu mà không phát hiện thấy xung
đột thì phần còn lại của khung truyền sẽ được truyền tiếp

uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai
SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 5
1.3) Internet:
Một hệ thống gồm các mạng máy tính được liên kết với nhau trên
phạm vi toàn thế giới, tạo điều kiện thuận lợi cho các dòch vụ truyền thông
dữ liệu, như đăng nhập từ xa, truyền các tệp tin, thư tín điện tử, và các
nhóm thông tin. Internet là một phương pháp ghép nối các mạng máy tính
hiện hành, phát triển một cách rộng rãi tầm hoạt động của từng hệ thống
thành viên. Nguồn gốc đầu tiên của Internet là hệ thống máy tính cuả Bộ
Quốc Phòng Mỹ, gọi là mạng ARPAnet, một mạng thí nghiệm được thiết
kế từ năm 1969 để tạo điều kiện thuận lợi cho việc hợp tác khoa học trong
các công trình nghiên cứu quốc phòng. ARPAnet đã nêu cao triết lý truyền
thông bình đẳng ( peer-to-peer), trong đó mỗi máy tính của hệ thống đều
có khả năng "nói chuyện" với bất kỳ máy tính thành viên nào khác. Bất kỳ
mạng máy tính nào dựa trên cơ sở thiết kế của ARPAnet đều được mô tả
như một tập hợp các trung tâm điện toán tự quản, mang tính đòa phương và
tự điều hành, chúng được liên kết dưới dạng "vô chính phủ nhưng có điều
tiết" . Sự phát triển thiết kế của mạng ARPAnet đơn thuần chỉ do những
yêu cầu về quân sự: Mạng này phải có khả năng chống lại một cuộc tấn
công có thể vô hiệu hoá một số lớn các trạm thành viên của nó. Tư tưởng
này đã được chứng minh là đúng khi Mỹ và các đồng minh tham gia vào
cuộc chiến tranh vùng Vònh. Sự chỉ huy và mạng kiểm soát của Irak, được
tổ chức mô phỏng theo công nghệ ARPAnet, đã chống lại một cách thành
công đối với các nổ lực của lực lượng đồng minh nhằm tiêu diệt nó. Đó là
lý do tại sao công nghệ có nguồn gốc từ ARPAnet hiện nay đang được xuất
cảng một cách rộng rãi. Mạng Internet nguyên thủ được thiết kế nhằm mục

đích phục vụ việc cung cấp thông tin cho giới khoa học, nên công nghệ của
nó cho phép mọi hệ thống đều có thể liên kết với nó thông qua một cổng
điện tử. Theo cách đó, có hàng ngàn hệ máy tính hợp tác, cũng như nhiều
hệ thống dòch vụ thư điện tử có thu phí, như MCI và Compuserve chẳng
hạn, đã trở nên thành viên của Internet. Với hơn hai triệu máy chủ phục vụ
chừng 20 triệu người dùng, mạng Internet đang phát triển với tốc độ bùng
nổ, mỗi tháng có thêm khoảng một triệu người tham gia mới. Lời khuyên:
Hầu hết mọi người đều có thể tham gia vào Internet. Nhiều tổ chức loại lớn
và vừa có các hệ thống thư điện tử đều có cổng nối vào Internet. Cao hơn
một mức, các dòch vụ thư điện tử có thu phí (như) Compuserve và MCI dều
có các cổng nối vào Internet; một số hệ bảng bulletin đòa phương cũng vậy.
2) Bus
Đường dẫn điện nội bộ mà theo đó các tín hiệu được truyền từ bộ
phận này đến bộ phận khác trong máy tính. Máy tính cá nhân có thiết kế
bus của bộ vi xử lý theo ba loại đường dẫn: - Bus dữ liệu truyền dữ liệu
xuôi ngược giữa bộ nhớ và bộ vi xử lý. - Bus đòa chỉ xác đònh vò trí nhớ nào
sẽ được đưa vào hoạt động. - Bus điều khiển truyền các tín hiệu của các bộ
uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai
SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 6
phận điều khiển. Người ta sẽ phát triển bus dữ liệu của máy bằng cách nối
bộ xử lý với một hoặc nhiều khe cắm mở rộng, và gọi là bus mở rộng (
expansion bus). bus dữ liệu, bus đòa chỉ, và bus mở rộng đều được mắc nối
theo những hàng dây dẫn song song, cho nên tất cả các bít cần gửi đi sẽ
được truyền cùng một lúc đồng thời, giống như 16 hoặc 32 chiếc ô tô dàn
hàng ngang cùng chạy về một hướng trên xa lộ cao tốc. Có ba loại cấu trúc
bus thường gặp phổ biến trong thò trường máy tính IBM PC và tương thích
PC. - Bus ISA ( Industry Standard Architecture). Đây là bus 16 bit, đầu tiên
được xây dựng để dùng cho các máy tính AT ( Advanced Technology). Bus
này bao gồm những khe cắm mở rộng 8 bit để tương thích với các bộ điều
hợp cũ, và khe cắm 16 bit dùng cho những bộ điều hợp kiểu AT. - Bus

MCA ( Micro Chanel Architecture). Loại bus 32 bit sở hữu riêng được dùng
trong các máy tính IBM PS/ 2 cao cấp. - Bus EISA ( Enhanced Industry
Standard Architecture). Loại bus 32 bit, nhưng khác với bus MCA là có thể
tương thích ngược với các bộ điều hợp ISA. Tính chất rộng rãi của 32 bit
chỉ được sử dụng một phần. Mặc dù các đường dẫn trong bus nội bộ của bộ
xử lý hoạt động ở tốc độ cao phù hợp với bộ xử lý của bạn, nhưng bus mở
rộng thì hoạt động với tốc độ thấp hơn nhiều - EISA ở 8. 33 MHZ và MCA
ở 10 MHZ. bus Local (là một loại đường dẫn tốc độ cao liên kết bộ xử lý
của máy tính với vài ba khe cắm mở rộng) đã được xây dựng để tăng tốc
độ cho việc hiện hình video trong các chương trình dùng nhiều đồ hoạ như
Microsoft Windows chẳng hạn.
3) BaseBand ( Băng cơ sở )
Trong các mạng cục bộ, đây là một phương pháp truyền thông, trong
đó tín hiệu mạng thông tin được đưa trực tiếp vào cáp trong dạng số không
điều biến. Các tín hiệu máy tính có thể được truyền qua cáp bằng hai cách:
tín hiệu tương tự và tín hiệu số. Mạng truyền thông tương tự được gọi là
mạng băng rộng ( broadband network). Các mạng truyền thông số được gọi
là mạng băng cơ sở. Vì các tín hiệu của máy tính là tín hiệu số, cho nên số
lượng mạch cần thiết cho một mạng băng cơ sở để truyền dẫn tín hiệu này
ra vào máy tính là rất ít. Hơn nữa, nhiều mạng băng cơ sở có thể sử dụng
dây cáp hai sợi xoắn (dây điện thoại bình (thường)), cho nên lắp đặt chúng
giá rẻ hơn với mạng băng rộng đòi hỏi phải có cáp đồng trục. Tuy nhiên,
hệ băng cơ sở bò hạn chế về cự ly truyền dẫn và chỉ cho phép thực hiện
một kênh truyền thông trong một lúc. Hầu hết các mạng máy tính cục bộ
đều là mạng băng cơ sở.
4) BoardBand (Băng rộng)
Trong các mạng cục bộ, đây là một phương pháp truyền thông tín
hiệu tương tự được đặt trưng bởi dải tần rộng. Tín hiệu này thường được
tách chia ra hoặc truyền dồn ( multiplex) để cung cấp cho các đường truyền
thông đa kênh. Vì các tín hiệu của máy tính là loại tín hiệu số, nên chúng

uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai
SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 7
phải được chuyển đổi bằng một quá trình gọi là biến điệu ( modulation)
trước khi chúng được truyền qua mạng tín hiệu tương tự. Một modem sẽ
thực hiện nhiệm vụ đó. Hệ thống dải rộng dùng phương pháp truyền tương
tự. Vì máy tính là thiết bò số, nên yêu cầu phải có các thiết bò giống như
modem ở cả hai đầu cáp truyền để chuyển đối tín hiệu từ số thành tương tự
hoặc ngược lại. Truyền thông dải rộng có thể mở rộng cự ly khá xa và hoạt
động ở tốc độ rất cao. Mạng dải rộng cũng giống như mạng truyền hình
cáp, có thể truyền hai hoặc nhiều kênh cùng một lúc (các kênh khác nhau
về tần số). Do đó mạng truyền thông dải rộng có thể thực hiện truyền cả
dữ liệu lẫn tiếng.
 RS-485:
1. Giới thiệu:
Khi hệ thống cần truyền một khối thông tin nhỏ ở khoảng cách xa,
thông thường người ta chọn RS-485
Mạng sử dụng chuẩn RS-485 rất đa dạng: ta có thể giao tiếp giữa PC
với nhau, hoặc giữa PC với Vi Xử Lý , hoặc bất kỳ thiết bò nào truyền
thông nối tiếp bất đồng bộ. Khi so sánh với Ethernet và những giao diện
truyền thông theo những chuẩn khác thì giao diện RS-485 đơn giản và giá
thành thấp hơn nhiều.
Theo nhận đònh của tôi ( đối với truyền khối dữ liệu nhỏ ) thì chuẩn
RS-485 rất linh động. Ta có thể chọn số lượng bộ điều khiển ( Master ),
bộ nhận ( Slave ), chiều dài cáp, tốc độ truyền, số node cần giao tiếp, và
rất tiết kiệm năng lượng
2. Một số đặt điểm của RS-485:
 Giá thành thấp:
Các bộ điều khiển ( Driver ) và bộ nhận ( Receiver ) không đắt
và chỉ yêu cầu cung cấp nguồn đơn +5V để tạo ra mức điện áp vi sai tối
thiểu 1.5V ở ngỏ ra vi sai.

 Khả năng về mạng:
RS-485 là một giao diện đa điểm ( multi-drop ), nó có thể có
nhiều Driver và Receiver, số Receiver có thể lên đến 256 nếu ngõ vào của
các Receiver có trở kháng vào cao
 Khả năng kết nối:
RS-485 có thể truyền xa 1200m, tốc độ lên đến 10Mbps. Nhưng 2
thông số này không xảy ra cùng lúc. Khi tốc độ truyền tăng thì tốc độ baud
giảm xuống.
Ví dụ: khi tốc độ là 90Kbps thì khoảng cách là 1200m,
1Mbps thì khoảng cách là 120m, còn với tốc độ 10Mbps thì
khoảng cách chỉ còn 15m.
3. Giải thích một số đặc tính RS-485 :
uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai
SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 8
 Các đường truyền cân bằng và không cân bằng:
Sở dỉ RS-485 có thể truyền trên một khoảng cách lớn là do chúng sử
dụng đường truyền cân bằng. Mỗi một tín hiệu sẽ truyền trên một cặp dây,
với mức điện áp trên một dây là âm hoặc điện áp bù trên dây kia. Receiver
sẽ đáp ứng phần hiệu giữa các mức điện áp, được minh hoạ ở hình dưới:


VA
GND
o o
VB
A
B


Hình 1.1: Đường truyền cân bằng

Vin
GND


Hình 1.2: Đường truyền không cân bằng
Một thuận lợi lớn của RS-485 là khả năng chống nhiễu tốt. Một thuật
ngữ khác của đường truyền tín hiệu dạng này là vi sai tín hiệu.
TIA/EIA – 485 chỉ đònh hai đường vi sai là A và B. Tại bộ điều khiển (
Driver ) nếu V
A
> V
B
thì mức logic ở đầu vào là cao, ngïc lại V
A
< V
B
thì
mức logic ở đầu vào là thấp. Tại bộ nhận ( Receiver ) nếu V
A
> V
B
thì mức
logic ở đầu ra là cao và ngược lại
Đối với các Receiver đầu vào phải nằm trong tầm –7V  + 12 V. Mức
áp vi sai đầu vào tối đa - 6V  V
A
– V
B
 +6V

 Tại sao dùng đường truyền cân bằng có lợi :
Đường truyền cân bằng có ưu điểm bởi hai đường tín hiệu mang dòng
gần bằng nhau nhưng ngược dấu. Điều này giúp giảm nhiễu trên đøng
truyền bởi hầu hết các điện áp nhiễu điều tăng hay giản điều nhau trên cả
hai đường truyền. Bất kì một điện áp nhiễu nào tác động lên một dây điều
bò triệt tiêu bởi điện áp bù trên dây kia. Đường nhiễi có thể là các dây
khác trong cáp hoặc ở bên ngoài. Một bộ nhận cân bằng chỉ nhận tín hiệu
cần truyền, loại bỏ tín hiệu nhiễu hoặc giảm đi rất nhiều tín hiệu nhiễu.
Ngược lại, trong giao tiếp không cân bằng, bộ nhận phát mức điện áp
giữa dây tín hiệu và đất. Khi có nhiễu chúng sẽ tác động đến mạch, khi
gặp mội trường có nhiễu lớn chúng sẽ gây sai lệch mức logic mạch hoạt
động sai.
Một ưu điểm khác của đường truyền cân bằng là nó có thể triệt tiêu
được phần điện áp tiềm tàng giữa bộ phát và bộ nhận. Trong kết nối ở
uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai
SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 9
khoảng cách lớn, điện thế ở các Driver và Reciver có thể khác nhau nhiều
vôn.
một đường truyền không cân bằng, điện thế đất khác nhau có thể
làm cho Receiver không đọc được đầu vào. Còn ở đường truyền cân bằng
thì chúng không quan tâm đến điện thế đất vì nó chỉ đọc phần điện thế
hiệu giữa hai dây truyền tín hiệu.
Trong thực tế, các thành phần RS-485 chỉ phù hợp với sự chênh lệch
thế đất nhất đònh. Một cách để triệt tiêu hoặc giảm bớt vấn đề này là cô
lập mạng.
4. Nguyên tắc hoạt động của RS-485 :
a) Mức áp yêu cầu:
Giao tiếp RS – 485 điển hình sử dụng nguồn cung cấp đơn +5V nhưng
mức logic tại đầu phát và đầu thu không phải là mức TTL hay mức CMOS,
để có mức ra thích hợp thì V

A
– V
B
 1.5V
Điện áp giữa mỗi đầu ra và đất không xác đònh bằng việc trừ mà
mode điện áp chung phải nằm trong tầm 7V. Nếu như giao tiếp cân bằng
một cách hoàn hảo thì các đầu ra offset bằng một nửa với nguồn cung cấp.
Bất cứ sự cân bằng nào cũng làm tăng hay giảm mức offset.
Hình bên dưới chỉ áp ra A và B của một bộ điều khiển RS-485. Biên
độ đầu ra gần 3V thay đổi từ +1  +4V hoặc –1V  -4V so với đất. Nguồn
cung cấp cho bộ điều khiển là +5V
A
B

Hình 1.3: Ngỏ ra của bộ phát RS-485

Hình bên dưới chỉ mức điện áp vi sai giữa dây A và B ở đầu ra của
Driver. Biên độ đỉnh đỉnh của áp ra là 6V gấp hai lần biên độ đỉnh đỉnh của
điện áp trên mỗi đường dây.




Hình 1.4: Ngỏ ra vi phân của bộ phát RS-485
uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai
SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 10

Nếu như một đầu ra đóng mở trước một đầu ra khác thì điện áp đầu ra
vi sai đóng mở chậm hơn và điều này giới hạn tốc độ truyền của mạng.
Thời gian lệch ( Skew ) là khoảng thời gian đóng mở chênh lệch giữa 2

đầu ra. Các Driver của RS-485 được thiết kế sao cho tối thiểu thời gian
lệch.
Tại Receiver, điện áp 2 đầu vào A và B chỉ cần 200mV. Nếu V
A
- V
B

 0.2V thì đầu thu sẽ đọc là mức logic 1, ngược lại là mức logic 0. nếu như
điện áp vi sainày < 0,2V thì mức logic không xác đònh
Sự khác nhau giữa điện áp Driver và Receiver là giới hạn nhiễu cho
phép 1,3V. điện áp vi sai có thể yếu đi hoặc bò nhiễu kí sinh khoảng 1,3 V
thì đầu thu vẫn nhận được mức logic đúng.
Trong hầu hết các mạng, điện áp đầu ra bộ phát lớn hơn 1,5V. Do đó
giới hạn nhiễu lớn hơn. Một bộ Driver cần cấp nguồn 3V cũng có thể có áp
ra vi sai giữa 2 đầu ra là 1,5 V
TIA/EIA – 485 đònh nghóa : B > A  mức 1; A > B  mức 0 . Sử dụng
đònh nghóa này các chip giao tiếp RS-485 thì làm ngược lại.
b) Dòng yêu cầu:
Dòng tổng trong RS-485 thay đổi theo trở kháng vào của thành phần
trong mạng gồm: các bộ phát, các đầu thu, cáp và các thành phần đầu cuối.
Trở kháng ra của bộ phát thấp và trở kháng của cáp thấp cho phép
việc đóng mở được nhanh hơn và bảo đảm bộ thu sẽ nhận được tín hiệu với
tốc độ cao nhất có thể. Nếu trở kháng của đầu thu cao thì nó sẽ làm giảm
dòng trong mạng và kéo dài tuổi thọ của bộ nguồn.
Việc sử dụng thành phần đầu cuối sẽ có lợi đối với dòng trong mạng.
Khi không có các thành phần đầu cuối thì trở kháng vào của các bộ thu sẽ
ảnh hưởng lớn đối với điện trở tổng nối tiếp. Tổng trở kháng vào thay đổi
theo các bộ thu và trở kháng vào của chúng.
Một bộ phát RS-485 có thể lái đến 32 đơn vò tải. TIA/EIA – 485 xác
đònh một đơn vò tải dưới dạng dòng yêu cầu. Một bộ thu tương đương một

đơn vò tải, mà tải này không kéo nhiếu hơn một lượng dòng xác đòmh tại
đầu vào và điện áp được xác đònh theo tiêu chuẩn. Khi áp tại đầu thu là
12V thì một đơn vò tải – Bộ thu sẽ không kéo nhiều hơn 1mA. Để đạt được
yêu cầu này thì một bộ thu phải có một điện trở đầu vàu ít nhất là 12 K,
mắc giữa mỗi đầu vi sai với V
cc
hay GND tùy thuộc vào chiều dòng điện.
Nếu thêm một bộ thu thì điện trở tương là 6000 . Nếu có 32 đơn vò tải thì
R tương đương là 375
5. Chuyển đổi sang TTL:
a) Song công ( Full-Duplex ):
RS-485 được thiết kế để dùng cho hệ thống nhiều node ( multi-drop).
Hầu hết mạng RS-485 là bán song công sử dụng nhiều bộ phát và bộ thu,
uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai
SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 11
cùng chia sẽ một đường truyền tín hiệu. Nhưng chúng ta cũng có thể sử
dụng RS-485 ở dạng song công, ở đó mỗi hướng sẽ có đường truyền tín
hiệu riêng của nó. Việc chuyển đổi mạng RS-232 sang RS-485 song công
dễ dàng thực hiện bằng phần mềm.
Với mạng loại này ta có thể sử dụng SN75179B ở hai đầu bộ phát và
bộ thu. Mạng này gồm 1 bộ phát dùng chuyển đổi 5V TTL sang RS-485 và
một bộ thu dùng chuyển RS-485 sang 5V TTL
Đây là một giải pháp đơn giản khi ta muốn tạo một mạng song công,
khoảng cách xa giữa các vi điều khiển. Các chip giao tiếp RS-485 nhỏ hơn,
đơn giản và rẻ hơn trong việc chuyển đổi sang RS-232
O
O
NODE 0 NODE 1 NODE 2
NODE 3
O

O
O
O
O
O

Hình 1.5: Kết nối song công nhiều node

Trong một mạng gồm có chủ và tớ, ở đó node chủ dùng để điều khiển
mạng và cho phép việc thu phát của thành phần khác. Một cặp dây dùng
để nối bộ phát của con chủ với bộ thu của các con tớ, còn một cặp dây
khác nối bộ phát của các con tớ với bộ thu của con chủ
Tất cả các con tớ phải được thông tin từ con chủ để biết con nào được
cho phép. Việc đònh đòa chỉ của con tớ được xác đònh bằng cặp dây đối lặp.
Thuận lợi của phương pháp này là tiết kiệm thời gian cho các con tớ bởi vì
chúng không đọc thông tin trả lời của các con tớ khác. Nếu tất cả các node
cùng chia sẽ một đường dữ liệu thì các con tớ phải đọc tất cả mọi thông tin
lưu thông trên đường mạng để lấy thông tin từ con chủ gởi tới.
b) Bán song công:
Rất nhiều mạng dùng kết nối 485 là bán song công với nhiếu bộ phát
và thu cùng chia sẽ một đường tín hiệu.
Khi một mạng có 3 hay nhiều node thì tại một thời điểm chỉ có một
node được thu hay phát. Việc sử dụng 2 đường truyền tín hiệu là thuận lợi
khi chỉ có 2 thiết bò ( một chủ, một tớ ) vì mỗi node có thể thu phát bất kì
lúc nào mà không sợ có sự xung đột. Nhưng nếu có nhiều hơn một bộ phát
trên cùng một cặp dây thì không có sự đảm bảo rằng đường truyền tín hiệu
là “ rỗng”(free) khi bộ phát cần truyền
Trên các vi điều khiển cho phép xây dựng các bit port như là đầu vào
hay đầu ra, chúng ta có thể gởi hay nhận một bit đơn , tái tạo lại bit khi cần
uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai

SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 12
thiết. Chúng ta cũng có thể làm điều này để sử dụng ít nhất số bit port có
thể hoặc sử dụng bán song công để tiết kiệm dây
120.CONT ROL OUT
SERIAL IN
CONT ROL OUT
75176BP
1
2
3
4
5
6
7
8
RO
RE
DE
DI
GND
A
B
+VCC
SERIAL IN
120
SERIAL IN
+5V
75176BP
1
2

3
4
5
6
7
8
RO
RE
DE
DI
GND
A
B
+VCC
CONT ROL OUT
+5V
SERIAL OUT
SERIAL OUT
+5V
SERIAL OUT
75176BP
1
2
3
4
5
6
7
8
RO

RE
DE
DI
GND
A
B
+VCC

Hình 1.6: Kết nối bán song công

Chip bao gồm một bộ phát dùng đổi mức logic TTL sang RS-485 và
một bộ thu dùng chuyển RS-485 sang mức TTL và ở mỗi chip đều có một
đầu vào cho phép. Không giống như SN75179B chip này chỉ có một cặp
chân RS-485 và chân cho phép vào, dùng xác đònh liệu bộ phát hay bộ tu là
tích cực
Khi đầu vào cho phép của bộ phát ở mức thấp thì ngõ ra của bộ phát ở
trạnh thái tổng trở cao. Khi đầu vào cho phép của bộ thu ở mức cao thì đầu
ra của bộ thu ở trạng thái tổng trở cao
6. Kết nối mạng và phương thức truyền:
Đặc điểm của mạng dùng chuẩn RS-485 là phải chung mass, mức điện
áp chung: -7  +12v.
a. Dạng kết nối tổng quát:
Hình bên dưới mô tả cách kết nối tổng quát, mỗi node có chip thu phát
SN75176B ( tương tự Max485, LTC485, DS3695 )
Mạch có điện trở 120  nối song song với ngõ vào, ra vi sai ( chân 6-7
), và hai diện trở 560  kéo lên
Với cách kết nối như vậy thì để truyền data từ bộ điều (Master) đến
các thiết bò chấp hành ( Slave ) ta phải set chân 2-3 lên mức cao, tương tự
uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai
SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 13

khi các Slave gởi Message về Master, chân 2-3 cũng phải lên mức cao.
Còn khi nhận Message thì ta phải set chân 2-3 xuống thấp





Hình 1.7: Dạng kết nối tổng quát của mạng dùng chuẩn RS-485
b. Kết nối tự động :
Vấn đề: khi thiết kế mạng dùng chuẩn RS-485, do tất cả các node
cùng chia sẽ một đường data, nhưng tại một thời điểm chỉ có một bộ điều
khiển hoạt động. Tức là trước khi node này phát thì node khác không được
phát.
Hình dưới đây cho ta cách kết nối tự động không cần phải set chân 2-3
mỗi khi phát.



Hình 1.8: Kết nối tự động
uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai
SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 14
Với mạch hình trên thì khi ta viết chương trình điều khiển, ta không
cần phải chốt bộ điều khiển, vì dùng 75176B kết hợp với 555, sẽ cho ta thời
gian delay đủ để bộ điều này hoạt động ( Enable ) thì bộ điều khiển khác
không hoạt động ( Disable ). Giải thích cụ thể nguyên lý hoạt động của
mạch trên, sẽ được đề cập trong phần thiết kế mạch.
7. Việc cho phép bộ điều khiển ( Driver ):
Một việc quan trọng trong sử dụng mạng bán song công là việc điều
khiển cho phép các bộ điều khiển ( bộ phát ). Khi một bộ phát đang chuyển
thì nó vẫn còn được cho phép cho đến khi nó thực hiện xong việc chuyển

data. Sau đó nó không được cho phép trước khi các node khác thực hiện
việc phát.
Hình 1.9: Tín hiệu cho phép của bộ phát và 1 byte data được phát

Mối quan hệ giữa một byte dữ liệu phát và tín hiệu cho phép bộ phát
Có 3 cách để điều khiển chân cho phép của 485:
 Hình trên 1 bit sẽ điều khiển cả bộ thu và bộ phát trên mỗi
chip, vì chân cho phép bộ phát tích cực mức cao, trong khi đó chân cho
phép bộ thu tích cực mức thấp. Do đó chỉ có một chân được cho phép tại
một thời điểm.
 Trong nhiều mạng, đầu ra bộ thu lúc nào cũng được tích cực do
đó nó có thể được nối với đất. Bit điều khiển chỉ nối với chân Enable của
bộ phát. Việc bỏ chân Enable của bộ thu cung cấp một cách đơn giản cho
1 node để phát hiện khi nào thì một chuyển đổi hoàn thành, bằng cách
đọc dữ liệu truyền trở lại
 Để linh hoạt hơn ta có thể sử dụng các bit riêng rẻ để điều
khiển các chân Enable của bộ phát và bộ thu.





uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai
SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 15

I. Giới Thiệu:
Có hai tiêu chuẩn chính yếu áp dụng cho quá trình truyền dữ liệu nối
tiếp là vòng dòng điện 20mA và RS-232. Vòng dòng điện 20mA sử dụng
tín hiệu dòng điện để mang dữ liệu, còn chuẩn RS-232 sử dụng các mức
điện áp.
các nước phát triển khái niệm vòng dòng điện đã quen thuộc với
nhiều người làm việc trong lónh vực đo lường, điều khiển và tự động hóa
trong các cơ sở sản xuất công nghiệp. Khái niệm vòng dòng điện còn mới
mẻ và ít được trình bày trong các giáo trình. Dưới đây tôi giới thiệu vài nét
về nguồn gốc, các chuẩn vòng dòng điện và nguyên tắc hoạt động, ứng
dụng của chúng:
II. Vòng dòng điện:
1) NGUỒN GỐC:
Mô hình của hệ thống truyền dữ liệu bằng vòng dòng điện bắt
nguồn từ phương pháp tiêu chuẩn đã sử dụng trên các máy điện báo in chữ.
Các máy đánh điện báo kiểu cơ điện đã được dùng khá rộng rãi vào cuối
những năm 1930 với thiết bò từ các công ty như Kleinschnitt và “ The
Teletype Corporation” ( Mỹ )
2) TRUYỀN DỮ LIỆU BẰNG VÒNG DÒNG ĐIỆN:
Thay cho việc dùng mức điện áp, việc truyền dữ liệu còn có thể
được tiến hành nhờ sự chuyển mức dòng điện, hay nói khác đi là thay đổi
giá trò dòng điện. Giao diện nối tiếp cũng giới thiệu 2 khả năng, để tùy
chọn một trong hai phương pháp truyền
Giao diện dòng 20mA ra đời trước RS-232 được xem như một tiêu
chuẩn. Giao diện này còn được gọi là giao diện TTY hoặc thường gọi là
vòng dòng điện, mô tả trạng thái logic qua tác động cho hoặc không cho
dòng điện 20mA đi qua. Giao diện dòng 20mA được chia ra làm hai phần:
chủ động ( có nguồn dòng không đổi 20mA riêng ) va øbò động ( dòng điện
20mA được tạo ra từ thiết bò ghép nối ). Như vậy, thì bao giờ cũng có một

thành viên giao tiếp gọi là chủ động còn thành viên kia gọi là bò động.
giao diện dòng 20mA có những tín hiệu sau:
uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai
SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 16
 TxD ( + ) dữ liệu gửi ( đường dẫn đi )
 TxD ( - ) dữ liệu gửi ( đường dẫn về )
 RxD ( + ) dữ liệu nhận ( đường dẫn đi )
 RxD ( - ) dữ liệu nhận ( đường dẫn về )
Thông thường thì ở giao diện dòng 20mA không có tín hiệu bắt tay
khi thiết lặp đường truyền. Với giao diện này, việc truyền dữ liệu trên
1.000 m ét là hoàn toàn có thể thực hiện được. Nhiễu sinh ra trên đường
truyền ảnh hưởng cảm ứng lên cả đường dẫn tín hiệu đi và đến, do đó
nhiễu bò loại trừ. Muốn thế đường dẫn đi và đường dẫn về ( còn được gọi là
đường đảo và không đảo ) phải đặt sát nhau, sao cho khi một tín hiệu nhiễu
xuất hiện thì cùng ảnh hưởng cả lên hai đường tín hiệu, xoắn hai dây với
nhau làm đường truyền. Tất nhiên với giao tiếp này không thể có được tốc
độ truyền cao
Có 2 chuẩn vòng điện khác nhau: 60mA và 20mA trong đó chuẩn
60mA đã lỗi thời. Lý do để vòng dòng điện trở nên phổ biến đối với các
máy điện báo in chữ là tính hiệu quả của phương pháp. Cụ thể mỗi chữ in
ra nhờ việc sử dụng các vòng dòng điện, trong đó mỗi chữ tương ứng với
một nhóm lựa chọn từ 5 đến 7 cuộn dây có lõi sắt, kích hoạt các thanh gạt
bên trong máy. Các cuộn dây này được nới thành các dãy với số lượng các
cuộn dây khác nhau, tùy thuộc vào kí tự cần được truyền. Thực tế cho thấy
trong trường hợp này việc truyền điện áp không hiệu quả bằng việc truyền
dòng điện
Có ít nhất là 3 kiểu thiết bò vòng dòng điện khác nhau:
 Chỉ có máy in
 Chỉ có bàn phím
 Có cả bàn phím và máy in kết hợp với nhau

Có 3 kiểu truyền thông được sử dụng với các hệ thống vòng dòng điện đó
là: đơn công, bán song công và song công

Hệ thống đơn công: cho phép truyền thông tin theo một hướng. Như
vậy một bộ nhận sẽ luôn nhận thông tin, còn bộ truyền sẽ luôn truyền
thông tin và không bao giờ xảy ra việc thay đổi vai trò; luồng dữ liệu luôn
đi theo một hướng.
Hệ thống bán song công và song công: cho phép các thông tin theo hai
chiều, nhưng chỉ theo một hướng ở từng thời điểm. Các vòng dòng điện đơn
công và bán song công chỉ cần một cặp đường truyền, trong khi vòng song
công cần hai cặp đường truyền, mỗi cặp cho một hướng. Tuy nhiên hoạt
động song công vẫn có thể thực hiện trên một cặp dây xoắn đơn giản nếu
như các mức dữ liệu trước hết được biến đổi thành tín hiệu âm thanh, cụ
thể hơn là thành tín hiệu có tần số nằm trong vùng tai nghe được ( audio
uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai
SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 17
tone ). Trong trường hợp ấy, hệ thống sẽ sử dụng các cặp khác nhau của tín
hiệu để diễn tả mức logic 0 và 1, mỗi cặp cho một hướng.

a)VÒNG DÒNG ĐIỆN 60mA:
Vòng dòng điện 60mA bây giờ đã lỗi thời và chỉ tìm thấy trong các
thiết bò cũ. Hệ thống 60mA được mô tả trên hình cho thấy một trong các
máy điện báo in chữ có thể được nối với cổng lối ra nối tiếp tương thích
TTL. Trong nhiều trường hợp, một bit của một cổng song song sẽ được cấu
hình như cổng nối tiếp thông qua hoặc là phần mềm hoặc là bổ sung phần
cứng. Trên hình 4.2, bit có ít ý nghóa nhất (LSB) của cổng song song được
chỉ đònh như đầu ra nối tiếp
R1
220
R2

2
1
NGUỒN NUÔI
130V DC
D5T1
MJE340
Cổng lối ra TTL, LBS
Máy điện báo
60 W PM
Baudot

Vòng dòng điện loại 60mA
Mức TTL từ cổng ra nối tiếp trên hình 4.2 điều khiển cực B của
TST công suất, chòu điện áp cao. Hai cực C, E của TST được đấu nối tiếp
với dòng điện 60mA và như vậy nó hoạt động như một chuyển mạch (công
tắc). Khi mức TTl là High, TST T1 mở và dòng điện chạy trong vòng.
Ngược lại, khi bit TTL là LOW, TST chuyển sang trạng thái cấm và sẽ
không có còng điện đi qua mạch Do đó TST cung cấp một mức logic 1, khi
bit TTL là High, và mức logic 0 khi là Low
Vòng dòng điện được nuôi từ nguồn một chiều 120 đến 140 V, có
một biến trở điều chỉnh được mắc nối tiếp (R2), được sử dụng để đặt gần
đúng mức dòng điện
Mức dòng điện trong vòng dòng điện 60mA được điều chỉnh bằng
cách ngắt vòng và chèn vào mạch một mili ampe kế với thang đo 0 đến
100mA
Phím sẽ được nhấn trên bàn phím, hoặc trong trường hợp của hình
4.2, một mức HIGH phải được viết vào cổng lối ra nối tiếp. Tác động này
sẽ đóng mạch vòng và cho phép dòng đi qua. Chiết áp R2, được nối với
biến trở, khi đó sẽ tiến hành điều chỉnh cho dòng điện đi qua xấp xỉ 60mA
Nhược điểm: dễ làm hỏng linh kiện do dòng lớn.

Cách khắc phục: dùng mạch cách ly, bộ ghép nối quang.

uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai
SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 18
D1
5.6V
Bộ ghép nối quang
R4
2.2K
R1
220
Cổng lối ra TTL
T1
Mạch điện hình trên
R3
+130V
R5
220

Mạch ghép nối quang

b)VÒNG DÒNG ĐIỆN 20mA
Chuẩn vòng dòng điện lớn hơn đã sử dụng dòng điện với cường độ
20mA cho mức logic 1 và dòng điện từ 0 đến 2mA cho mức logic 0 . Các
máy với vòng dòng điện 60mA đã cũ, trên đó sử dụng mã điện báo Baudot
5 bit, trong khi hầu hết các máy sử dụng vòng 20mA đều sử dụng mã
ASCII.
Dữ liệu vào
+5V
Lối ra 20 mA

R1
220
1 2
D1
1N4007
Bộ ghép nối quang

Bộ biến đổi TTL sang tín hiệu dòng 20mA

hình trên chỉ ra một phương pháp đơn giản cho phép sử dụng bộ ghép nối
quang để ghép nối cổng nối tiếp của máy tính với một vòng dòng điện
20mA. Nguyên tắc hoạt động: khi dữ liệu vào là HIGH , thì lối ra của U1
chuyển sang mức LOW, do đó cực âm của Diod sẽ nối đất. Tác động này
làm TST dẫn, và cho phép dòng điện đi qua mạch. Diod D1 dùng để ngăn
ngừa hỏng hóc và những phiền phức khác gây ra bởi xung điện cảm ứng
khi phát sinh khi các cuộn dây phóng điện.

c)VÒNG DÒNG ĐIỆN 4 ĐẾN 20mA:
Trong kỹ thuật điều khiển các quá trình công nghiệp người ta thường
sử dụng hệ thống vòng dòng điện để truyền các số liệu đo lường. Hình 4-9
chỉ ra một hệ thống tiêu biểu trong đó 3 thiết bò khác nhau thực hiện trong
cùng một vòng dòng điện.
uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai
SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 19
Bộ biến đổi
áp ra dòng
Máy ghi Analog Máy tính số Bộ điều khiển
Vòng dòng 4 - 20 mA

Vòng dòng điện 4 – 20mA dùng trong kỹ thuật đo lường

Trên các bộ chỉ thò dòng điện dưới dạng số đang lưu hành trên thò
trường, ta thấy dải đo không phải là 0  20 mA mà là 4  20 mA. Các bộ
chỉ thò này sử dụng cho một loại vòng dòng điện khác, có phạm vi các giá
trò cho phép từ 4  20mA. Mục đích của việc sử dụng vòng dòng điện này
là truyền các giá trò nằm trong một vùng, mô tả các thông số đang được đo.
Toàn bộ vùng có độ rộng là 16 mA, nhưng do việc chọn giá trò nhỏ nhất là
4mA có thể tăng dòng điện cực đại 20mA. Nguyên nhân của sự lệch và
cũng là ưu điểm của vòng dòng điện 4 đến 20mA so với các vòng dòng
điện khác. Do mức logic 0 của vòng dòng điện 20mA là 4mA nên dễ dàng
phân biệt giá trò zero và trạng thái dòng điện bằng 0 ( LOW )

III. RS-232 và MAX 232:
1) Đặt vấn đề:
Ghép nối qua cổng nối tiếp RS-232 là một trong những kỹ thuật
được sử dụng rộng rãi nhất để ghép nối các thiết bò ngoại vi với máy tính.
Qua cổng nối tiếp có thể ghép nối chuột, modem, máy in, bộ biến đổi A/D,
các thiết bò đo lường … Số lượng và chủng loại các thiết bò ngoại vi ghép
nối qua cổng nối tiếp đứng hàng đầu trong số các khả năng ghép nối với
máy tính. Các cách ghép nối này sử dụng phương pháp truyền thông theo
kiểu nối tiếp, trong đó ở mỗi thời điểm chỉ có một bit được gởi đi dọc theo
một đường dẫn. Đặt điểm này khác với phương pháp truyền thông theo
kiểu song song, trong đó nhiều bit được gởi đi đồng thời. Ưu điểm chính
của kiểu truyền nối tiếp so với cách truyền song song là một đường dẫn
được sử dụng để truyền còn một đường dẫn khác dùng để nhận.
Chuẩn RS-232 khi mới chỉ là chuẩn không chính thức ( defacto) đã
được nhiều công ty máy tính và thiết bò đo lường chấp nhận. Sau đấy, Hiệp
hội các nhà công nghiệp điện tử ( EIA: The Electronic Industries
Association ), đã xây dựng thành một tiêu chuẩn chính thức, vào năm 1962.
Đáng tiếc là tiêu chuẩn này chỉ cho phép sử dụng đường truyền ngắn, với

tốc độ bit thấp, ví dụ tốc độ truyền theo bit bằng 19.600 bit/sec, với khoảng
cách cực đại bằng 20m. Các tiêu chuẩn truyền thông nối tiếp ra đời sau,
như RS-422, RS-449, RS-485, cho phép truyền trên đường cáp rất dài, với
uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai
SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 20
tốc độ bit rất cao. Chẳng hạn RS-422 cho phép tốc độ truyền lớn hơn
10Mbps, còn khoảng cách trên 1000m, trong khi có thể sử dụng cáp hai sợi
xoắn, cáp đồng trục hoặc cáp quang. Các chuẩn mới cũng có thể được sử
dụng để xây dựng các mạng máy tính.
2) Vài nét về nguồn gốc:
Sau một thời gian lưu hành không chính thức, đế năm 1962,
Hiệp hội các nhà Công Nghiệp Điện Tử (EIA) đã cho ban hành chuẩn RS-
232 áp dụng cho cổng nối tiếp. Các chữ RS được viết tắt từ Recommended
Standard ( Tiêu chuẩn đã giới thiệu)
Có hai phiên bản RS-232 được lưu hành trong thời gian tương đối
dài là RS-232B và RS-232C. Cho đến nay RS-232B là phiên bản cũ còn
RS-232C thì ra đời sau và hiện vẫn còn tồn tại. Vì chuẩn RS-232B đã lỗi
thời từ nhiều năm, nên trong các tài liệu ít đề cập đến. Tiêu cuẩn đang
được áp dụng hiện nay là RS-232C, gọi ngắn gọn là RS-232. Ở các nước
Tây u, chuẩn ghép nối RS-232 còn gọi là chuẩn V.24.
EIA đã công bố tiêu chuẩn RS-232C với nổ lực nhằm tạo ra khả
năng để ghép nối các thiết bò do nhiều nhà sản xuất làm ra mà không đòi
hỏi có tiêu chuẩn đặt biệt cho từng trường hợp.
Ý tưởng để xây dựng tiêu chuẩn RS-232 là phải sử dụng cùng loại
đầu nối dây, ví dụ đầu nối 25 chân hoặc 9 chân, được nối theo cùng một
cách và phải sử dụng cùng mức điện áp khi biểu diển các số nhò phân 1 và
0 tương ứng. Với ý tưởng này, nếu như mọi người điều tham gia vào tiêu
chuẩn theo cùng một cách thì có thể nối các thiết bò với cổng RS-232 của
các hãng khác nhau, các mẫu mã khác nhau mà không cần có thêm điều
kiện nào. Các modem, các modem, các máy in và nhiều thiết bò khác có

thể được đấu nối vào giao diện RS-232. Ngày nay, hầu hết các máy tính
đều trang bò một hoặc hai cổng nối tiếp RS-232, và tất cả đều có khả năng
sử dụng RS-232, ít nhất là như một khả năng tùy chọn từ nhà sản xuất máy
tính hoặc từ phía người sử dụng máy tính.
Việc thiết kế cổng RS-232 cũng tương đối dễ dàng, đặc biệt nếu như
chọn chế độ hoạt động là không đồng bộ ở tốc độ truyền dữ liệu thấp,
chẳng hạn như trong khoảng 110 đến 1200 baud.
Các mạch điện tích hợp cả bộ phát và bộ nhận RS-232C đã được các
nhà sản xuất khác nhau thiết kế và chế tạo, ví dụ Motorola, National
Semiconductors. Các chip bộ/ bộ đệm RS-232 tiếp nhận với mức điện áp
TTL ở lối vào và biến đổi chúng thành các mức dành riêng cho RS-232 để
truyền. Các bộ nhận RS-232 làm việc theo cách ngược lại: tiếp nhận tín
hiệu lối vào theo chuẩn RS-232 và biến đổi các tín hiệu sang các mức TTL
tương ứng. Các bộ phận này đều nằm trên bản mạch chính hoặc trên card
vào/ra, nghóa là ở phía sau của cổng RS-232.

uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai
SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 21
3) Truyền dữ liệu nối tiếp:
Có 2 loại đònh dạng truyền dữ liệu nối tiếp là: đònh dạng đồng bộ và
đònh dạng không đồng bộ.
a) Đònh dạng đồng bộ:
Trong thu phát đồng bộ, tất cà các thiết bò sử dụng chung nguồn
xung clock của một thiết bò hoặc một nguồn bên ngoài.


Clock
0 01
Data
0

Bit 0Bit 7
10
(41H)
0 1


Phát đồng bộ – MSB
Mỗi bit phát được xác đònh bằng cạnh lên hoặc cạnh xuống của xung
clock. Bên nhận sử dụng xung clock đấy để xáx đònh khi nào thì bit được
đọc vào.
Thu phát đồng bộ chỉ áp dụng cho khoảng cách ngắn, chiều dài
cable tối đa là 50m hoặc ít hơn. Với khoảng cách lớn, việc thu phát đồng
bộ ít được dùng vì cần truyền xung clock, mà điều này yêu cầu một dây
phụ ( extra line ), chính vì thế dễ nhiễu.
b) Đònh dạng bất đồng bộ:
Trong thu phát bất đồng bộ ( asynchronous ) kết nối không cần dây
clock. Mỗi byte được phát gồm bit Start để đồng bộ clock, và có một hoặc
nhiều hơn một bit Stop để báo kết thúc việc phát một từ ( word )
Port RS-232 ( cổng COM ) trên PC sử dụng đònh dạng không đồng
bộ để thông tin với modems và các thiết bò khác.
Thu phát đồng bộ có thể sử dụng cho nhiều loại đònh dạng, phổ biến
nhất là 8-N-1 ( 8 bit data, không Parity, 1 bit Stop ). Mỗi byte data gồm 1
bit Start ( bit 0, LSB ) và 1 bit Stop

Data
Start
0Bit
Stop
001 0
Bit 7

Bit110
Bit 0
(41H)


Thu phát bất đồng bộ – LSB




uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai
SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 22
4) Các đặt trưng điện:
 Các điện áp đường truyền:
Tiêu chuẩn RS-232 đầu tiên ra đời đã mang vẻ lỗi thời của các
chuẩn TTL. Lý do là chuẩn RS-232 vẫn sử dụng các mức điện áp tương
thích TTL để mô tả các mức logic 0 và 1, giống như trường hợp cổng máy
in ( cổng song song ). Ngoài mức điện áp, tiêu chuẩn cũng cố đònh các giá
trò trở kháng tải được đấu vào bus của bộ nhận và các trở kháng của bộ
phát/bộ đệm ( drivers).
Mức điện áp của hai tiêu chuẩn RS-232 cải tiến ( RS-232B và RS-
232C ) được miêu tả trên hình 3-1. trong phiên bản cũ hơn, RS-232B, mức
lôgic ‘1’ là một điện áp bất kỳ, trong phạm vi từ –5 đến –25V, trong khi
logic ‘0’ là bất cứ mức điện áp nào nằm trong khoảng +5V đến +25V. Các
mức điện áp trong khoảng từ –3V đến +3V là trạng thái chuyển tiếp, trong
khi các phạm vi từ 3V đến 5V không được xác đònh và sẽ dẫn đến kết
quả không thể dự tính trước nếu như được sử dụng; tình trạng này đã xuất
hiện trong các hệ thống được thiết kế sơ sài.
+25
+12

+5
+3
Không xác đònh
Điện áp(V) 0
RS-232B
RS-232C
Logic 0
-25
-12
-5
-3
Không xác đònh
Điện áp(V) 0
RS-232B
RS-232C
Logic 1
Các mức điện áp chuẩn của RS-232

Các điện của tiêu chuẩn RS-232 quy đònh cụ thể điện áp cực tiểu và cựa đại
của các mức logic ‘0’ và ‘1’. Mức điện áp bằng 0V ở bộ nhận, được hiểu như
đường truyền bò đứt hay bò chập mạch.
Trong chuẩn RS-232C, để có được tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn,
người ta sử dụng khoảng chênh lệch hẹp hơn giữa mức logic ‘0’ và ‘1’. Các
giới hạn trên đối với mức logic 0 và logic 1 là 12V, chứ không dùng giới
hạn 25V như trong chuẩn RS-232B. Nếu không có các xung xuất hiện trên
uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai
SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 23
đường dẫn thì mức điện áp tương đương với mức HIGH, tức là –12V. Hình
3-2 chỉ ra một ví dụ về mức điện áp và dạng của tín hiệu được truyền.

Bit Start
1 1 1 10 0 0 0
Bit Stop
LOW
HIGH
+12V
-12V
T = 1/f
Baud
0,52ms
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
Các mức điện áp và dòng dữ liệu với tốc độ 19.200 baud

Ngoài việc thu hẹp giới hạn điện áp, chuẩn RS-232C mà ngày nay
đang áp dụng đã cố đònh tải trong phạm vi từ 3.000 đến 7.000, và trở
kháng ra của bộ đệm thấp hơn trước đó. Đồng thời, bộ đệm cần phải duy trì
một tốc độ tăng điện áp ( slew rate ) bằng 30V trong một s ( 30V/s ). Các
vi mạch Motorola loại MC1488 và MC1489 đã hoàn toàn thoả mãn các
thông số kỹ thuật này.
Các yêu cầu về mặt điện trong chuẩn RS-232 như sau:
1. Mức logic 1(mức dấu) nằm trong khoảng: -3V đến –12V;
mức logic 0(mức trống ) nằm trong khoảng: +3V đến +12V.
2. Trở kháng tải về phía bộ nhận của tải phải lớn hơn 3.000 
nhưng phải nhỏ hơn 7.000
3. Tốc độ truyền nhận dữ liệu cực đại là 100kbit/sec
4. Các lối vào của bộ nhận phải có diện dung nhỏ hơn 2.500
pF
5. Độ dài của cáp nối giữa máy tính và thiết bò ghép nối qua
cổng nối tiếp không thể vượt quá 15m nếu không sử dụng
modem

6. Các giá trò tốc độ truyền dữ liệu chuẩn là 50,75, 110, 150,
300, 600, 1.200, 2.400, 4.800, 9.600, 19.200, 28.800, … ,
56.600 baund.
Hình 3-2 mô tả các mức điện áp và độ rộng xung khi truyền một ký tự
với tốc độ bằng 19.200



uploaded by />Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo GVHD : Nguyễn Ngọc Khai
SVTH : Nhan Minh Tiến Trang 24
5) Khuông mẫu khung truyền:
Hình sau đây thí dụ về một ký tự được truyền theo frame gồm :
1 bit bắt đầu, 8 bit dữ liệu, 1 bit chẵn lẻ, và 1 bit kết thúc.
RS-232 sử dụng cách truyền thông tin theo kiểu không đồng bộ,
khuôn mẫu dữ liệu với các bit bắt đầu và dừng, như chỉ ra trên hình 3-4. Ta
có thể thấy rõ là tại một thời điểm chỉ có một kí tự được truyền đi và có
thời gian phân cách giữa chúng. Khoảng thời gian trì hoãn này thực chất là
khoảng thời gian hoạt động không hiệu quả và được đặt ở mức logic cao ( -
12V ) như chỉ ra trên hình 3-4. Bo truyền gởi một bit start để thông báo cho
bộ nhận biết một kí tự sẽ được gởi đến trong lần gởi bit tiếp theo. Bit bắt
đầu này luôn ở mức 0. Tiếp theo 5, 6 hoặc 7 bit dữ liệu được gởi dưới dạng
kí tự mã ASCII 7 bit, tiếp theo là một bit chẵn lẻ và cuối cùng là 1, 1.5, 2
bit stop. Hình 3-5 chỉ ra một khuôn dạng khung truyền một kí tự ‘A’ và sử
dụng tính chẵn lẻ là lẻ. Khoảng thời gian phân cách của một bit đơn quy
đònh tốc độ truyền . Cả bộ đệm truyền và nhận cần phải được đặt ở củng
khoảng thời gian bit dó hay nói cách khác là bộ truyền và nhận phải có
cùng tốc độ baund. Việc thiết lặp đồng bộ chỉ mang tính tương đối để bộ
truyền và nhận có tốc độ xấp xỉ nhau, lý do là tín hiệu mang dữ liệu chỉ
xuất hiện trong thời gian tương đối ngắn.
Ví dụ trên hình 3-5 mô tả giản đồ mức logic thể hiện một khung

truyền dữ liệu nối tiếp RS-232 sử dụng: 1 bit start, 7 bit data, 1 bit parity, 2
bit stop. Đây là một đoạn của thông báo gửi trên luồng dữ liệu sau đây:
Bit đầu tiên gửi

111110100010110000011111111111111000001111111100011001111011001
11111111111

khuôn mẫu của xâu dữ liệu gửi được chỉ ra dưới đây:
-12V
+12V
1 0 0 0
0
0
0
1 1 1
1
1
1
1
1
1
Bit chẵn lẻ (tùy chọn)
Bit kết thúc
Trạng thái đánh dấu
Bit thấp
trước
Bit cao
sau
8 bit dữ liệu
11001001B

Bit bắt đầu (mức 0)
Trạng thái đánh dấu (mức 1)
uploaded by />