Đồ án CNTT THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT THIẾT BỊ TỪ XA QUA MÁY TÍNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

CHƯƠNG I: DẪN NHẬP
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ.
- Hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, việc áp dụng
những thành tựu của khoa học kỹ thuật vào cuộc sống là vấn đề hết sức cần thiết
và quan trọng. Trong các thành tựu ấy, có thể thấy rằng phần lớn là có Điện tử Viễn thông. Đặc biệt là công nghệ sản xuất vi mạch vi xử lí – vi điện tử… đã đáp
ứng được những đòi hỏi không ngừng từ các lĩnh vực công – nông – lâm – ngư
nghiệp cho đến các nhu cầu cần thiết trong hoạt động đời sống hàng ngày. Một
trong những ứng dụng rất quan trọng của những công nghệ ấy là kỹ thuật điều
khiển từ xa. Nó đã góp phần rất lớn trong việc điều khiển các thiết bị mà không
cần phải tiếp xúc trực tiếp. Từ đó, người sử dụng có thể linh hoạt hơn trong các
thao tác cũng như khoảng cách điều khiển theo ý muốn của mình.
- Vài năm gần đây, một nền công nghệ mới ra đời được gọi là ngôi nhà tự động.
Công nghệ này đã tạo ra một số thiết bị mới để phục vụ cho người tiêu dùng. Ngôi
nhà được thiết kế với các thiết bị và các dịch vụ cho người sử dụng. Một vài công
ty nhỏ đã giới thiệu một số hệ thống nhà tự động, các công ty lớn đang nghiên cứu
những công nghệ nổi bật để khai thác tiềm năng to lớn này. Một hệ thống mạng
trong nhà sẽ liên kết các thiết bị, các cảm biến, các bộ điều khiển, các bảng điều
khiển bên trong ngôi nhà. Các thiết bị được liên kết với nhau trong một hệ thống
bao gồm: những thiết bị giải trí, các dụng cụ cầm tay, đến những vật dụng trong
nhà bếp, hệ thống điều hoà nhiệt độ, hệ thống chiếu sáng trong nhà.
Hầu hết các thiết bị trong nhà ngày nay hoạt độc lập với nhau, mỗi thiết bị có
cách sử dụng khác nhau. Những thiết bị trong ngôi nhà tự động có thể trao đổi dữ
liệu và được tập hợp thành những hệ thống nhỏ như hệ thống an ninh, hệ thống
chiếu sáng trong ngân hàng.
Hệ thống nhà tự động ra đời gần đây nhất có các thiết bị có thể trao đổi thông
tin bằng cách truyền dữ liệu qua đường dây điện trong nhà. Hệ thống này không
cần lấp đặt thêm bất cứ đường dây điều khiển nào bên ngoài. Các thiết bị có thể

được kết nối thành một hệ thống mạng đơn giản bằng cách cắm chúng lên các ổ
cắm điện trên tường. Điển hình một ngôi nhà tự động có các thiết bị như: các cảm
biến, hệ thống chiếu sáng, máy giặt, điện thoại, hệ thống báo động,… tất cả được
kết nối thông qua đường dây điện bằng cách sử dụng Power Line Modem.
Nếu một ngôi nhà tự động phát hiện ra lửa thì nó sẽ gửi một tin cảnh báo lên
trên đường dây điện. Hệ thống điều khiển sẽ ra lệnh khóa đường ống dẫn khí, hệ
thống báo động sẽ báo động mọi người trong nhà và nếu có một máy điện thoại thì
nó sẽ gọi điện báo cho dịch vụ chữa cháy. Với đường dây điện thoại thì hệ thống
cũng cho phép chủ nhà có thể gửi dữ liệu điều khiển các thiết bị từ bên ngoài ngôi
SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA
THÁI VĂN NGHĨA

Trang 1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

nhà. Ví dụ, chúng ta có thể gọi điện thoại về nhà và yêu cầu hệ thống mở máy điều
hoà để làm mát một căn phòng vào một thời gian đặt trước.
Để ngôi nhà chúng ta ngày càng tiện nghi và trở nên tự động nhằm phục vụ
nhu cầu ngày càng cao của con người với chi phí xây dựng và lấp đặt hệ thống vừa
phải, hệ thống truyền dữ liệu để điều khiển đơn giản thì phương án giải quyết tốt
nhất hiện nay là nên sử dụng mạng điện thoại có sẵn trong nhà. Nó có thể được lấp
đặt cho những ngôi nhà đang xây dựng và cả những ngôi nhà có sẵn. Tất cả việc
truyền và nhận dữ liệu để liên lạc, trao đổi thông tin giữa các thiết bị, các phòng,
các khu vực khác nhau sẽ được thực hiện một cách đơn giản nhờ vào bộ truyền
nhận dữ liệu thông qua đường dây điện Power Line Modem (PLM).
- Với thực tế hiện nay và xuất phát từ những nhu cầu trong cuộc sống đi cùng với

cơ sở vật chất hiện có, nhóm chúng em thực hiện đề tài: “THIẾT KẾ VÀ THI
CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT THIẾT BỊ TỪ XA QUA
MÁY TÍNH”. Qua máy tính có thể quan sát được trạng thái của các thiết bị, điều
khiển thiết bị theo ý muốn một cách chính xác.
1.2 TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI.
- Hình thành từ ý tưởng nhu cầu thực tế của xã hội, để tạo ra một sản phẩm có
giá trị ứng dụng cao thì đây chính là một điều kiện tốt nhất để nhóm chúng em
thực hiện đề tài.
- Để điều khiển thiết bị con người không cần phải tốn nhiều thời gian nữa, mà
chỉ cần click chuột và quan sát màn hình máy tính. Giả sứ như muốn kiểm tra lại
thiết bị tầng trên cùng của một tòa nhà cao tầng ta chỉ cần quan sát trên giao diện
máy tính là có thể biết được trạng thái cũng như điều khiển được thiết bị đó.
1.3 MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI.
- Thiết kế và thi công hệ thống tương đối hoàn chỉnh, có khả năng điều khiển
được các thiết bị điện như: đèn bàn, đèn trần, đèn ngủ, quạt trần…
- Thực hiện đề tài này giúp cho chúng em có điều kiện và cơ hội làm quen với
kỹ thuật điều khiển kết hợp với máy tính. Tìm hiểu sâu hơn nữa về kỹ thuật vi điều
khiển.
- Trong quá trình thực hiện đề tài, kiến thức nhóm chúng em còn rất non nớt và
hạn chế. Do đó thực hiện đề tài nhằm tích lũy thêm kiến thức và kinh nghiệm cho
bản thân.
1.4 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI

SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA
THÁI VĂN NGHĨA

Trang 2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

Đề tài mà nhóm chúng em thực hiện chỉ tập trung giải quyết những vấn đề
sau:
- Thiết kế và thi công mạch giao tiếp với máy tính và mạch chuyển từ RS 232
sang RS 485.
- Thiết kế giao diện điều khiển trên máy tính.
- Mạch điện tử điều khiển 8 thiết bị.
- Liên tục giám sát và hiện thị trạng thái và thông số của thiết bị trên giao diện
máy tính.
- Chỉ thực hiện điều khiển thiết bị từ xa bằng máy tính, không dùng điện thoại,
internet…

SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA
THÁI VĂN NGHĨA

Trang 3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

CHƯƠNG II: TRUYỀN DỮ LIỆU VÀ GIAO TIẾP MÁY
TÍNH
2.1. TỔNG QUÁT HỆ THỐNG TRUYỀN DỮ LIỆU.
Không giống với việc truyền thông tin bằng cách phát và thu tín hiệu tương tự
như âm thanh hình ảnh, việc truyền dữ liệu được thực hiện bằng cách phát tuần tự
(liên tiếp) các mã nhị phân lên đường truyền. Các mã này được tạo ra, lưu trữ và

xử lí bởi các máy tính và các ngoại vi.
Đường truyền dùng để truyền dữ liệu là các đường truyền số (digital) nghĩa là
tín hiệu chỉ có thể ở một trong hai trạng thái khác biệt được biểu thị bằng mức
logic 0 hoặc 1. Trong khi đó tín hiệu tương tự có thể chiếm một trạng thái bất kì
trên một dải liên tục.
2.1.1. Cấu trúc một hệ thống thông tin.

Hình 2.1: Hệ thống truyền tin
Sơ lược các khối trong hệ thống:
 Nguồn tín hiệu:
Là tín hiệu cần truyền đi, có thể là tín hiệu không điện hoặc tín hiệu điện.
Do vậy, cần phải có một bộ chuyển đổi các tín hiệu điện thành tín hiệu không điện
trước khi đưa lên đường truyền.
SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA
THÁI VĂN NGHĨA

Trang 4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

Thông thường dùng các cảm biến để dò lấy tín hiệu này và thực hiện quá
trình chuyển đổi thành tín hiệu điện.
 Khối truyền tin:
Nhận tín hiệu điện từ nguồn tín hiệu đưa đến sau đó thực hiện sự biến đổi
cho phù hợp với đường truyền trước khi phát lên đó.
Khối này thường gồm: mạch điều chế tín hiệu, một bộ dồn kênh, bộ phát
tín hiệu.

 Đường truyền:
Có nhiều dạng như đường truyền hữu tuyến, vô tuyến, tương tự, số,…
Bản chất của đường truyền có ảnh hưởng rất nhiều khối khác trong sơ đồ.
 Khối nhận tin:
Nhận lấy tín hiệu từ đường truyền gởi xuống và thực hiện việc chuyển đổi
nhằm lấy lại thông tin ban đầu.
Khối nhận tin thường gồm: một bộ giải điều chế tín hiệu (tách sóng mang)
một bộ phân kênh tín hiệu.
 Cơ cấu chấp hành:
Nhận tín hiệu từ khối nhận tin đưa đến sau đó biến đổi đại lượng điện đầu
vào thành đại lượng đồng dạng với đại lượng vào của nguồn tín hiệu.
Cơ cấu chấp hành có thể là một màn hình hiển thị hoặc loa, rơle để đóng
ngắt thiết bị…
2.1.2. Phân loại các hệ thống thông tin.
2.1.2.1 Phân loại theo đường truyền.
 Đường truyền hữu tuyến.
 Đường truyền vô tuyến.
2.1.2.2 Phân loại dựa theo tín hiệu trên đường truyền.
 Tín hiệu tương tự.
 Tín hiệu số.
2.1.2.3 Phân loại số bit trên đường dây.
 Mỗi bit chiếm lấy một đường truyền (song song): Dữ liệu gồm nhiều bit sẽ
xuất đồng thời trên đường truyền.
 Nhiều bit trên một đường truyền (nối tiếp): Các bit sẽ nối tiếp nhau xuất
hiện trên một đường truyền duy nhất.
2.1.2.4 Dựa vào xung nhịp đồng hồ Ck của bộ phát và bộ thu.
SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA
THÁI VĂN NGHĨA

Trang 5

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

 Truyền đồng bộ: khi xung nhịp nơi phát và nơi thu như nhau và cùng góc
pha. Ưu điểm của cách truyền này là tốc độ truyền rất cao nhưng độ an toàn
về thông tin khá thấp (sai vài bit). Việc chi phí cho thiết kế đường truyền
khá cao.
 Truyền bất đồng bộ: khi xung nhịp nơi phát và thu không cần giống nhau.
Theo phương pháp này, dữ liệu được truyền đi với tốc độ chậm hơn nhưng
độ an toàn cao, đặc biệt chi phí cho việc thiết kế đường truyền thấp, thích
hợp cho truyền xa.
2.1.2.5 Chiều tín hiệu trên đường truyền.
 Loại đơn công: tín hiệu chỉ truyền theo một chiều duy nhất mà không có
chiều ngược lại.
 Loại song công: tín hiệu có thể truyền theo cả hai chiều một cách đồng thời.
 Loại bán song công: tín hiệu có thể truyền theo hai chiều nhưng không
cùng lúc, tức là phải thay đổi luân phiên.
2.1.3. Giao tiếp song song bất đồng bộ.
2.1.3.1 Sơ đồ khối.

Khi truyền dữ liệu với tốc độ từ thấp đến trung bình trên khoảng cách ngắn
người ta có thể dùng đường truyền song song bất đồng bộ.
Ví dụ, như việc kết nối một máy tính với một thiết bị ngoại vi như máy
in.hệ thống giao tiếp song song bất đồng bộ này có đặc điểm là: mỗi bit chiếm
lấy một đường truyền và xung đồng bộ nơi phát không nhất thiết phải bằng xung
đồng bộ ở nơi thu. Do đó, ngoài các đường dây cho các bit còn cần thêm các
đường tín hiệu để thực hiện việc bắt tay giữ phần phát và phần thu.

Giả sử thực hiện việc truyền song song 8 bit thì ít nhất có 9 đường
dây (một đường mass giữ phần phát và phần thu).
Để nơi phát và thu có thể truyền và thu được chính xác dữ liệu thì
nhất thiết phải cần đến các tín hiệu bắt tay: Strobe, Ack và Busy\.
SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA
THÁI VĂN NGHĨA

Trang 6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

D0 – D7: là các đường dữ liệu (data bus).
Strobe, Ack va Busy\: là các đường tín hiệu bắt tay nhằm phối hợp
giữa phần phát và phần thu.
Strobe: do máy phát gửi ra nhằm báo cho máy thu biết rằng đã có dữ
liệu gửi ra trên đường truyền D0 – D7.
ACK: do phần thu đưa ra nhằm báo cho phần phát biết rằng phần
thu đã thu xong một kí tự.
Busy: do phần thu đưa ra nhằm báo cho phần phát biết rằng phần
thu đang bận với một tác vụ nào đó nên chưa thể thu được kí tự tiếp theo.
Ví dụ một quá trình truyền dữ liệu giữ máy tính và máy in.
 CPU chờ cho tới khi đường tín hiệu Busy\ lên mức cao tức là máy in đã sẵn
sàng nhận dữ liệu.
 CPU xuất mã kí tự kế tiếp ra port song song.
 Sau đó, CPU đưa xung Strobe lên 1. Tín hiệu này báo cho máy in biết rằng
đã có dữ liệu mới trên đường truyền.
 Máy in tiến hành nhận dữ liệu và khi đã hoàn tất công việc liên quan đến kí

tự cuối cùng nó sẽ trả Busy\ về mức cao. Máy đưa xung ACK lên cao để
báo cho CPU biết nó đang sẵn sàng nhận kí tự tiếp theo.
2.1.3.2 Hoạt động của hệ thống.
Phần phát:
 Đọc giá trị của đường Busy\ cho đến khi Busy\ =1 tức là phần thu không
bận.
 Sau đó phần phát gửi data ra đường dữ liệu.
 Cho chân Strobe =1 để báo cho phần thu biết kí tự đã sẵn sàng.
 Đọc chân ACK cho đến khi chân này lên mức 1 tức là phần thu đã thu xong
kí tự.
 Chân Strobe = 0 để tránh trường hợp phần thu thu thêm một lần nữa.
 Chuẩn bị dữ liệu kế tiếp theo để xuất đi nếu như chưa truyền hết.
Phần thu:
 Khi cần thu một dữ liệu nó phải đưa chân Busy\ lên 1 để báo cho phần phát
biết rằng nó không bị bận và sẵn sàng nhận kí tự.
 Sau đó phần thu đọc giá trị của tín hiệu Strobe cho đến khi chân này lên 1
tức là phần phát đã gửi dữ liệu ra đường truyền.
 Cho chân Busy\ = 0 để phần phát tạm thời ngưng lại và cho chân ACK = 0
để khoan thay đổi data.
 Xử lí data (cất vào vùng nhớ đệm).
 Cho chân Busy\ = 1.
SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA
THÁI VĂN NGHĨA

Trang 7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

2.1.4. Giao tiếp nối tiếp bất đồng bộ.
 Cấu trúc:

Giao tiếp nối tiếp bất đồng bộ là giao tiếp mà xung đồng hồ của bộ phát
và bộ thu được tạo ra một cách riêng rẽ và không cần phải bằng nhau.
Các bit lần lượt chiếm lấy đường, việc giao tiếp cần phải thêm các
bit khung (thông tin khung) bao gồm:
• Bit khởi động (start).
• Bit dừng (stop).
• Bit chẵn lẻ (parity).
 Thành phần chính của hệ thống là các thanh ghi dịch.
 Tại phần phát, thanh ghi dịch là thanh ghi vào song song ra nối tiếp.

 Tại phần thu, thanh ghi dịch là thanh ghi vào nối tiếp ra song song..

2.1.4.1 Phát dữ liệu nối tiếp.
Khi cần phát dữ liệu, CPU phần phát sẽ gửi data tới thanh ghi phát bằng cách
đưa dữ liệu đến các ngõ vào song song của thanh ghi dịch sau đó tác động mức 1
lên chân LD để cho thanh ghi nạp lấy giá trị này.
SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA
THÁI VĂN NGHĨA

Trang 8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

Khi LD không còn tác động nữa thì thanh ghi dịch sẽ luư trữ lại giá trị này.
Sau đó, dưới tác động của xung đồng hồ nơi phát, các bit của dữ liệu cần phát sẽ
lần lượt dịch đến ngõ ra nối tiếp để đưa lên đường truyền.
2.1.4.2 Thu dữ liệu nối tiếp.
Khi phần thu nhận dạng được bit khởi động, CPU phần thu sẽ phát tín
hiệu điều khiển xung Ck thu.
Lúc này dưới tác động của xung Ck thu, từng bit dữ liệu trên đường
truyền sẽ lần lượt được dịch vào thanh ghi phần thu cho đến khi xuất hiện bit
dừng thì CPU phần thu sẽ phát tín hiệu để đọc dữ liệu tại các ngõ ra song song
của thanh ghi dịch.
Bit khởi động (start) nhằm báo cho phần thu biết thời điểm nhận một
dữ liệu mới, bit này có trạng thái ngược với trạng thái thường xuyên của đường
truyền (có trạng thái = 1).
Khi dùng bit parity, trạng thái logic của bit này phụ thuộc vào kí tự dữ
liệu đặc trưng và việc lập phần cứng là kiểm tra parity chẵn hay lẻ.
Bit parity là bit 0 hoặc bit 1 tuỳ theo việc kiểm tra chẵn hay lẻ và dữ liệu
đó như thế nào.
Chú ý rằng bit parity có dự phần vào việc tính tổng số bit 1 là chẵn
hay lẻ trong toàn dữ liệu.
Sau đó bằng cách tính tổng số bit trong mỗi kí tự, máy thu có thể phát
hiện được lỗi khi truyền. Phương pháp này tuy không đạt được độ tin cậy 100%
(vì nếu số bit lỗi là số chẵn thì máy thu không thể phát hiện được lỗi) nhưng lại
tương đối đơn giản và có hiệu quả.
Các bit stop là khoảng cách bảo vệ tối thiểu giữa các khung kí tự.
2.2. KỸ THUẬT GHÉP NỐI VÀ GIAO TIẾP MÁY TÍNH.
Máy vi tính là thiết bị trợ giúp đắc lực cho con người đặc biệt với khoa
học kỹ thuật ngày càng phát triển thì máy vi tính trở nên rất cần thiết. Chính vì
vậy, ngày nay máy vi tính được đưa vào ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống
cũng như trong kỹ thuật. Nó có thể được dùng để quản lý, tính toán, giao tiếp,
SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA

THÁI VĂN NGHĨA

Trang 9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

hoặc giải các bài toán kỹ thuật…Nhưng ứng dụng mạnh nhất là thhu thập dữ liệu
từ các thiết bị ngoại vi, xử lí và điều khiển các quá trình hoạt động của chúng
một cách tự động theo chương trình.
Việc giao tiếp giữa máy tính và các thiết bị ngoại vi có thể giao tiếp
bằng 3 cách:
 Giao tiếp qua Slot-Card.
 Giao tiếp qua cổng song song (máy in).
 Giao tiếp qua cổng nối tiếp (COM).
2.2.1. Giao tiếp qua Slot-Card.
Bên trong máy tính, ngoài những khe cắm dùng cho card vào-ra, card
màn hình, vẫn còn những rãnh 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 các máy tính PC thì
thường có các rãnh cắm tuân theo các tiêu chuẩn như: ISA (Industry Standard
Architecture) 8 bit hoặc 16 bit, ngoài ra còn có rãnh cắm theo tiêu chuẩn PCI
(Peripheral Component Interconnection) 32 bit hoặc 64 bit, qua các đường tín hiệu
này máy tính có thể giao tiếp dể dàng với thiết bị bên ngoài thông qua card mở
rộng.
Trên rãnh cắm mở rộng, ngoài các đường địa chỉ và đường dữ liệu,
còn có một số đường điều khiển như: RESET, IOR, IOW, AEN, CLK,…Do đó
card giao tiếpvới máy tính qua Slot Card đơn giản, số bit có thể tăng dể dàng,
giảm được nhiều linh kiện, tốc độ truyền dữ liệu nhanh (truyền song song). Tuy

nhiên, do khe cắm nằm bên trong máy tính nên khi muốn gắn card giao tiếp vào
thì phải mở nắp ra, điều này gây bất tiện cho người sử dụng.
2.2.2. Giao tiếp qua cổng song song.
Đây là cách giao tiếp 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 truyền ở tốc độ cao.
Đầu nối (Connector) của port này gồm 25 chân bao gồm 8 đường dữ liệu và các
đường bắt tay (handshaking). Tất cả các đường dữ liệu và tín hiệu điều khiển đều
SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA
THÁI VĂN NGHĨA

Trang 10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

ở mức logic có thể hoàn toàn tương thích với mức TTL. Hơn nữa người lập trình
có thể điều khiển cho phép hoặc không cho phép các tín hiệu tạo ngắt (Interrupt)
từ ngõ vào nên việc giao tiếp đơn giản và dể dàng hơn. Các máy tính ra đời từ
năm 1995 trở lại đạy đều có trang bị giao tiếp theo chuẩn IEEE (Institude
Electronic And Electronic Engineering). Chuẩn này ra đời vào năm 1994 qui
định một chuẩn giao tiếp mới giữa máy tính cá nhân với các thiết bị ngoại vi.
Chuẩn giao tiếp này tương thích được với chuẩn giao tiếp song song cơ bản
nhưng có tốc độ nhanh hơn 50 – 100 lần so với giao tiếp cũ. Chuẩn IEEE 1484
qui định 5 chế độ truyền dữ liệu tuỳ theo hướng truyền:
 Chỉ truyền ra: chế độ tương thích với chuẩn giao tiếp song song cơ bản hay
chuẩn “Centronic”.
 Chỉ truyền vào:

-

Chế độ Nipple: tryuền song song 4 bit dùng các đường tín hiệu trạng
thái.

-

Chế độ byte:truyền song song 8 bit qua đường dữ liệu, chuẩn giao
tiếp song song của chế độ này đươc gọi là cổng 2 chiều.

 truyền hai chiều:
-

Cổng song song cải tiến EPP (Enhanced Parallel Port) được các thiết
bị khác máy in sử dụng (ổ đĩa CD, ổ đĩa cứng, bộ điều khiển
mạng…)

-

Cổng song song 2 chiều dùng chế độ tương thích, chế độ Nipple và
chế độ Byte chỉ dùng phần mềm để truyền dữ liệu. Chương trình
điều khiển cổng song song có trách nhiệm kiểm tra tín hiệu bắt tay
(Handshacking, ví dụ như busy), và trao tín hiệu điều khiển thích
hợp cho thiết bị ngoại vi (ví dụ như Strobe), và truyền byte dữ liệu.
Quá trình này cần nhiều phần mềm và giới hạn tốc độ truyền dữ liệu
trong khoảng 50 đến 100 Kbyte trong 1s. Chế độ EPP, ECP được cài
đặt trong mọi vi mạch Supper I/O hiện đại. Hai chế độ này dùng
phần cứng trợ giúp một phần truyền dữ liệu ra cổng EPP chương

SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA

THÁI VĂN NGHĨA

Trang 11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

trình chỉ cần gọi lệnh OUT, phần cứng đảm nhận nhiệm vụ điều
khiển các tín hiệu bắt tay.
Việc giao tiếp giữa vi điều khiển với máy tính được thực hiện qua chân
cắm 25 chân ở phía sau máy tính. Qua cổng này dự liệu được truyền đi song song,
nên đôi khi còn được gọi là cổng ghép nối song song.
Các chân và đường dẫn được mô tả như sau:
13

25

1

14

Bảng 2.1: bảng chức năng chân cổng LPT.

SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA
THÁI VĂN NGHĨA

Trang 12

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

CHÂN

KÝ HIỆU

VÀO/RA

MÔ TẢ

1

STROBE

Lối ra (Output)

2

D0

Lối ra

Đường dữ liệu D0

3

D1

Lối ra

Đường dữ liệu D1

4

D2

Lối ra

Đường dữ liệu D2

5

D3

Lối ra

Đường dữ liệu D3

6

D4

Lối ra

Đường dữ liệu D4

7

D5

Lối ra

Đường dữ liệu D5

8

D6

Lối ra

Đường dữ liệu D6

9

D7

Lối ra

Đường dữ liệu D7

10

ACK

Lối vào (Input)

Acknowledge (xác nhận)

11

BUSY

Lối vào

1 : Máy in bận

12

PE

Lối vào

Hết giấy

13

SLCT

Lối ra

Select (Lựa chọn)

14

AF

Lối vào

Auto Feed (Tự nạp)

15

ERROR

Lối ra

Error (Lỗi)

16

INIT

Lối ra

0 : Đặt lại máy in

17

SLCTIN

Select in

18

GND

Nối đất

19

GND

“

20

GND

“

21

GND

“

22

GND

“

23

GND

“

24

GND

“

25

GND

“

: Byte được in

2.2.3. Giao tiếp qua cổng COM. (giao tiếp nối tiếp).
Khác với cổng máy in,cổng COM là cổng truyền dữ liệu nối tiếp. Nó thường
được dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi có tốc độ xử lý chậm, cổng này
giao tiếp theo chuẩn RS 232.
SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA
THÁI VĂN NGHĨA

Trang 13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

Dữ liệu được truyền dưới dạng nối tiếp từng bit một. Tốc độ truyền bit do người

lập trình quyết định (thơừng là 1200bps, 2400bps, 4800bps, 9600bps…) chiều dài
bit dữ liệu có thể là 5, 6, 7, 8 bit kèm theo 1, 3/2, 2 bit stop, và 1 bit start tạo thành
một khung gọi là Frame. Cổng này gồm các đường phát, đường thu, các đường bắt
tay và đường mass chung. Vì giao tiếp với chuẩn RS 232 nên có khoảng cách
truyền xa hơn so với cổng máy in nhưng có tốc độ truyền chậm.
2.3. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN GIAO TIẾP.
Các máy tính PC được sản xuất gần đây thường có một cổng LPT, hai cổng nối
tiếp theo chuẩn RS 232, cổng thứ nhất với tên gọi COM1 thường được dùng cho
chuột, còn cổng thứ hai ( COM2) thường dùng cho các mục đích ghép nối khác
như modem, máy in hoặc thiết bị đo lường. Khi cần nhiều hơn hai cổng ta có thể
lắp đặt các card mở rộng trên đó có thêm 1 – 2 cổng RS 232. Một số hãng phần
cứng giới thiệu các vào/ra cho phép tăng thêm hai cổng RS 232 hoặc nhiều hơn.
Việc sử dụng giao diện song song thì có ưu điểm là truyền dữ liệu nhanh hơn
khi sử dụng giao diện nối tiếp nhưng khi cần truyền dữ liệu ở khoảng cách xa thì
vấn đề chống nhiễu và kinh tế cần được quan tâm nhiều. Do đó khi cần truyền dữ
liệu ở cự ly xa với độ chính xác và ổn định cao thì sử dụng giao diện nối tiếp mang
lại nhiều ưu điểm, ngay cả với những mạch ghép nối đơn giản.
 Khả năng chống nhiễu của các cổng nối tiếp cao hơn so với cổng máy in.
 Thiết bị ngoại vi có thể lắp ngay cả khi máy tính đang được lắp điện.
 Mạch điện đơn giản có thể nhận được điện áp nguồn nuôi qua cổng nối
tiếp.
Thông thường thì việc sử dụng cổng nối tiếp đòi hỏi chi phí nhiều hơn vì cần có
sự biến đổi dữ liệu được truyền theo kiểu nối tiếp thành dữ liệu song song. Với
những bài toán ghép nối không phức tạp, trong đó chỉ sử dụng một vài đường dẫn
vào/ra thì ta có thể sử dụng trực tiếp các đường dẫn phụ trợ có liên quan của giao
diện. Tổng cộng có đến hai đường dẫn lối ra và bốn đường dẫn vào, có thể được
trao đổi trực tiếp bằng các lệnh đơn giản.
Bảng dưới đây chỉ ra tất cả các đường dẫn được nối với các chân trên đầu nối
25 chân và 9 chân.

Bảng 2.2: Bảng chức năng chân cổng COM
Chân

Chân (9

Lối vào/ra

SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA
THÁI VĂN NGHĨA

Tên gọi

Chức năng
Trang 14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

(25
chân)

chân)

1

-

-

FG, Frame
Ground

Đất vỏ máy.

2

3

⇐

TxD, Transmit
Data

Truyền dữ liệu

3

2

⇒

RxD, Receive
Data

Nhận dữ liệu

⇐

RTS, Request to
send

Yêu cầu gửi, bộ truyền đặt
đường này lên mức hoạt
động khi sẳn sàng truyền dữ
liệu

CTS, Clear to
Send

Xoá để gửi, bộ nhận đặt
đường này lên mức hoạt
động để thông báo cho bộ
truyền là sẳn sàng nhận dữ
liệu.

DSR, Data Set
Ready

Dữ liệu sẵn sàng, tính hoạt
động giống với CTS nhưng
được kích hoạt bởi bộ
truyền khi nó sẵn sàng nhận
dữ liệu.

SG, Signal
Ground

Đất của tín hiệu.

DCD, Data
Carrier Detect

Phát hiện tín hiệu mang dữ
liệu.

DTR, Data
Terminal Ready

Đầu cuối dữ liệu sẵn sàng,
tính hoạt động giống với
RTS nhưng được kích hoạt
bởi bộ nhận khi muốn
truyền dữ liệu.

RI, Ring Indicate

Báo chuông, cho biết là bộ
nhận đang nhận tín hiệu
rung chuông

4

5

7

8

6

6

7

5

8

1

20

22

4

9

⇒

⇒

⇒

⇐

⇒

SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA
THÁI VĂN NGHĨA

Trang 15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

Việc trao đổi dữ liệu qua cổng nối tiếp trong các trường hợp thông thường đều qua
đường dẫn truyền nối tiếp TxD và đường dẫn nối tiếp RxD. Tất cả các đường dẫn
còn lại có chức năng phụ trợ khi thiết lập và điều khiển cuộc truyền dữ liệu. Các
đường dẫn này gọi là các đường dẫn bắt tay bởi vì chúng được sử dụng theo
phương pháp “ký nhận” giữa các thiết bị. Ưu điểm đặc biệt của đường dẫn bắt tay
là trạng thái của chúng có thể đặt hoặc điều khiển trực tiếp.
Trạng thái LOW tương ứng với mức điện áp +12V còn trạng thái HIGH tương
ứng với mức điện áp -12V. Tất cả các lối ra đều có đặc tính chống chập mạch và
có thể cung cấp dòng điện từ 10mA đến 20mA. Với các lối ra này, các LED có thể
được đấu vào hoặc được các tầng đệm điều khiển trực tiếp. Giữa hai điện áp
chuyển mạch có một khoảng thời gian trể, nghĩa là trạng thái được đọc sẽ thay đổi
khi điện áp lối vào nằm ở bên ngoài vùng này.
Thông thường thì giao diện nối tiếp được điều khiển bằng mức tín hiệu hai cực
với độ lớn bằng +12V và -12V. Bởi vì các mạch lối vào thông thường trong máy
tính PC nhận dạng một mức điện áp dưới 1V như là mức LOW, nên cổng nối tiếp
cũng được phép làm việc với mức TTL (0V/5V). Một số máy tính PC, phần lớn là
máy tính xách tay làm việc với ngưỡng chuyển mạch từ -3V đến +3V và vì thế
chấp nhận các tín hiệu lối vào hai cực.
Điều khiển số qua cổng RS 232.
Khác với kiểu truyền dữ liệu theo kiểu đồng bộ với một đường dẫn dữ liệu và

một đường dẫn giữ nhịp, các cuộc truyền dị bộ có thể tiến hành ngay cả khi truyền
trên khoảng cách lớn. Sự trễ về thời gian và tình trạng dốc thoai thoải của sườn
xung không làm nhiễu quá trình truyền dữ liệu nối tiếp. Qua đường dẫn TxD ta có
thể truyền dữ liệu, chẳng hạn với tốc độ 1200 baud, bằng một dây dẫn đơn giản,
không bọc kim trên khoảng cách đến 50m. Ở đầu đường dẫn phía bên kia, có thể
chuyển đổi dữ liệu bằng một bộ nhận nối tiếp để biến thành dữ liệu song song và
chuyển lên tám đường dẫn song song. Nhờ vậy về nguyên tắc ta có thể điều khiển
tám tải tiêu thụ điện độc lập nhau. Bộ nhận nối tiếp có thể được thiết kế thuần tuý
điện tử với một vi mạch UART (chẳng hạn AY3-1015 hoặc 6402) hoặc bằng một
vi điều khiển nào đấy.
Đường dẫn truyền nối tiếp TxD được nối tương ứng với đường dẫn nhận nối
tiếp RxD. Vì thế, qua một đường dẫn thứ hai theo hướng ngược lại các trạng thái ở
tám lối vào số có thể được đọc. Việc chuyển đổi các dữ liệu được sắp sếp song
song thành một dòng dữ liệu nối tiếp lại được tiến hành bằng một mạch điện thích
hợp hoặc bằng một vi điều khiển.
Ở đây xin giới thiệu một giải pháp sử dụng một bộ vi điều khiển loại 8951. Có
rất nhiều loại bản mạch phát triển sử dụng bộ vi điều khiển loại 8051/8031 hoặc
các thế hệ tiếp của vi mạch này. Trong trường hợp này, giải pháp “một chip” cũng
tỏ ra rất hấp dẫn, chẳng hạn với một vi điều khiển chớp (flash controller) 89c51
trong vỏ 40 chân hoặc 89C2051 trong vỏ DIL nhỏ hơn 20 chân. Chương trình điều
SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA
THÁI VĂN NGHĨA

Trang 16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

khiển trong bộ vi điều khiển hoàn toàn độc lập với kiểu được sử dụng và vì thế
được viết chung thành một chương trình hợp ngữ dòng họ 8051.
2.4. TRUYỀN DỮ LIỆU QUA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN THOẠI ( POWER LINE
MODEM ).
Power Line Modem (PLM) là sản phẩm được chế tạo dựa trên công nghệ mới.
PLM được sử dụng để truyền dữ liệu giữa máy tính và thiết bị điện thông qua
mạng điện trong nhà. Sản phẩm có thể truyền dữ liệu giữa các máy tính và giữa
máy tính và các thiết bị điện mà không cần lắp đặt thêm bất kì đường cáp truyền
dữ liệu nào. Kỹ thuật FDM được sử dụng để có thể truyền dữ liệu với tốc độ cao,
nó còn được dùng trong hệ thống mạng với tốc độ 10Mbps. Sản phẩm này cho
phép người sử dụng có thể truy cập mạng tại nhà mà không cần thêm hệ thống
mạng nào tại nhà. Trong một tương lai không xa sản phẩm này sẽ được sử dụng
rộng rãi trên khắp các nước như nhà tự động và truy cập mạng.
Những đặc điểm chủ yếu của sản phẩm:
 Tín hiệu truyền trên đường dây điện.
 Kết nối trực tiếp với hệ thống điện trong nhà mà không cần lắp đặt thêm bất
kì mạch điện nào.
 Cách sử dụng và bảo quản các thiết bị điện được kết nối với hệ thống
không ảnh hưởng.
 Có thể sử dụng vào hệ thống mạng.
 Dễ dàng sử dụng bằng cách cắm thiết bị vào các ổ cắm điện trên tường.
PLM được ứng dụng rộng rãi trong hệ thống mạng, trong gia đình, trong công
nghiệp, các xí nghiệp, các toà nhà thông minh, quản lý năng lượng, truyền dữ liệu
và hình ảnh, các hệ thống quan sát và điều khiển từ xa,…
Trong hệ thống mạng: nó cung cấp một giao diện kết nối đơn giản mà không
cần lắp đặt thêm bất kì hệ thống cáp truyền nhận dữ liệu nào từ máy chủ. Người sử
dụng có thể truy cập hệ thống mạng bất cứ nơi đâu và bất cứ khi nào bằng cách kết
nối máy tính với một PLM bên ngoài và cắm chúng lên ổ cắm trên tường.
Hệ thống nhà tự động: rất rẻ trong thiết kế và lắp đặt bằng cách sử dụng
đường dây điện để truyền dữ liệu giữa các thiết bị. Đó còn là ý tưởng để sử dụng

đường dây điện để thực hiện việc truyền dữ liệu trong những điều khiển thông
minh, điều khiển từ xa, trao đổi thông tin, phân tích lỗi. Hơn nữa nó còn cho phép
người sử dụng có thể điều khiển các thiết bị trong nhà ở những nơi rất xa bằng
cách kết hợp với hệ thống mạng.
Trong các toà nhà thông minh: hệ thống điện cũng được dùng chung cho hệ
thống báo cháy, hệ thống báo động an ninh trong mỗi ga đình mà không cần lắp
đặt thêm bất kì đường cáp truyền dữ liệu riêng biệt nào.
2.5. TRUYỀN DỮ LIỆU QUA CHUẨN RS – 485.
SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA
THÁI VĂN NGHĨA

Trang 17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

2.5.1. 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, hoạc giữa PC với vi xử lí, hoạc bất kì thiết bị nào truyền thông nối tiếp bất
đồng bộ.
Theo nhận định của nhóm thực hiện đề tài (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.
2.5.2. Đặc 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 ngõ ra vi
sai.
 Khả năng về mạng:
RS-485 là một giao diện đa diểm (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 khoảng cách truyền tăng thì tốc độ baud giảm
xưống.
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.
2.5.3. Một số đặc tính RS-485.
 Các đường truyền cân bằng và không cân bằng.
Sở dĩ 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. Bộ thu sẽ đáp ứng phần hiệu
giữa các mức điện áp, được minh họa ở hình dưới:
VA

A
B

o

VB

o

GND

Hình 2.2: Đường truyền cân bằng.
SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA
THÁI VĂN NGHĨA

Trang 18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

Hình 2.3: Tín hiệu trên hai đường truyền cân bằng
Vin
GND

Hình 2.4: Đường truyền không cân bằng
Một thuận lợi lớn của RS-485 là khả năng chống nhiễu tốt. TIA/EIA –
485 chỉ định hai đường vi sai là A và B. Tại bộ điều khiển (Driver) nếu V A > VB
thì mức logic ở đầu vào là cao, ngược lại V A < VB thì mức logic ở đầu vào là thấp.
Tại bộ nhận (Receiver) nếu VA > VB thì mức logic ở đầu ra là cao và ngược lại.
Đối với các bộ nhận đầu vào phải nằm trong tầm -7V ÷ +12V. Mức áp
vi sai đầu vao tối đa - 6V ≤ VA – VB ≤ +6V
 Ưu diểm của đường truyền cân bằng:
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 đường truyền bởi
hầu hết các điện áp nhiễu điều tăng hay giảm đều nhau trên cả hai đường truyền.
Bất kì một điện áp nhiễu nào tác động lên một dây điều bị triệt tiêu bởi điện áp bù
trên dây kia. Đường nhiễu có thể là các dây khác trong cáp hoặc ở bên ngoài. Một

bộ thu 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 thu phát mức điện áp
giữa dây tín hiệu và đất. Khi có nhiễu chúng sẽ tác động đến mạch, khi gặp môi
trường có nhiễu lớn chúng sẽ gây sai lệch mức logic => mạch hoạt động sai.

SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA
THÁI VĂN NGHĨA

Trang 19


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

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 thu. Trong kết nối ở khoảng cách
lớn, điện thế ở các bộ điều khiển và bộ thu có thể khác nhau nhiều volt.
Ở một đường truyền không cân bằng, điện hế đất khác nhau có thể làm
cho bộ thu không đọc được đầu vào. Còn ở đường truyền cân bằng thì chúng
không quan tâm điện thế đất vì nó chỉ đọc phần điện thế hiệu giữa hai dây truyền
tín hiệu.
2.5.4. Nguyên tắc hoạt động của RS-485.
 Mức áp yêu cầu:
Giao tiếp RS-485 điển hình sử dụng nguồi 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 VA – VB ≥ 1.5V
Điện áp giữa mỗi đầu ra và đất không xác định 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 nữa với đường 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 -1 ÷ -4V so với đất. Nguồn cung cấp
cho bộ điều khiển là +5V.
A

B

Hình 2.5: tín hiệu ra của A và B
Hình bên dưới chỉ mức điện áp vi sai giữa dây A và B ở đầu ra của bộ
điều khiển. Biên độ đỉnh đỉnh của áp ra là 6V gấp 2 lần biên độ đỉnh đỉnh của điện
áp trên mỗi đường dây.

SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA
THÁI VĂN NGHĨA

Trang 20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

Hình 2.6: Điện áp vi sai của A và B.
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 chêch lệch giữa 2 đầu ra. Các Driver của RS-485
được thiết kế sau cho tối thiểu thời gian lệch.
Tại bộ thu, điện áp 2 đầu vào A và B chỉ cần chêch lệch 200mV. Nếu

VA – VB >0.2V thì đầu thu sẽ đọc là mức logic 1, ngược lại là mức logic 0. Nếu
như điện áp vi sai này <0,2V thì mức logic không xác định.
Sự khác nhau giữa điện áp bộ điều khiển và bộ thu là giới hạn nhiễu
cho phép 1,3V. Điện áp vi sai có thể yếu đi hoặc bị nhiễu kí sinh khoảng 1,3V 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 điều khiển cần cấp nguồn 3V cũng có thể có áp ra
vi sai giữa 2 đầu ra là 1,5V.
TIA/EIA – 485 định nghĩa: B>A => mức 1, A>B => mức 0. Sử dụng
định nghĩa này các chip giao tiếp RS-485 thì làm ngược lại.
 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.
Vệc sử dụng thành phần đầu cuối sẽ có lợi đối với dòng trong mạng.
Khi không có các thàng 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 tải đến 32 đơn vị tải. TIA/EIA – 485 xác định
một đơn vị tải dưới dạng dòng yêu cầu. Một bộ thu tương đương một đơn vị tải,
mà tải này không kéo nhiều hơn một lượng dòng xác định tại đầu vào và điện áp
được xác định theo tiêu chuẩn. Khi áp tại đầu thu là 12V thì một đơn vị 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 vào ít nhất là 12KΩ, mắc giữa mỗi đầu vi sai với Vcc hay GND
tuỳ thuộc vào chiều dòng điện. Nếu thêm một bộ thu thì điện trở tương đương là
6000Ω. Nếu có 32 đơn vị tải thì R tương đương là 375Ω.
2.5.5. Chuyển đổi sang TTL.

SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA
THÁI VĂN NGHĨA

Trang 21


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

 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, 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
NODE 0

NODE 1

O

O
O

NODE 2

O

O
O

NODE 3

O

O

giản và rẻ hơn trong việc chuyển đổi sang RS-232.

Hình 2.7: Kết nối song công nhiều điểm.
Trong một dạng 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 định địa chỉ của con tớ được xác định bằng cặp dây đối lập. 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 gửi tới.
 Bán song công:
Rất nhiều mạng dùng kết nối RS-485 là bán song công với nhiều 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 1 node
được thu hay phát. Việc sử dụng 2 đường truyền tín hiệu là thuận lợi khi chỉ có 2
SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA
THÁI VĂN NGHĨA

Trang 22


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

thiết bị(một chủ, một tớ) vì mỗi node có thể thu phát bất kì lúc nào mà không sợ
có sự xung đột. Nhưng 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 điểu 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 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.
Chip SN75176B 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 định liệu bộ phát hay bộ thu là tích cực.
Khi đầu vào cho phép của bộ phát ở mức thấp thì ngõ ra của bộ phát ở
trạng 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.
2.5.6. Việc cho phép bộ điều khiển (Driver).
Một việc quan trọng trong sử dụng bán song công là việc điều khiển cho
phép các bộ điều khiển (bộ phát). Khi một bộ phát đang truyền dữ liệu thì nó vẫn
còn được cho phép cho đến khi nó thực hiện xong việc truyền dữ liệu. Sau đó nó

không được cho phép trước khi các điểm khác thực hiện việc phát.
Mối quan hệ giữa một byte dữ liệu và tín hiệu cho phép bộ phát
Có 3 cách để điều khiển chân cho phép của RS-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 điểm 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.
 Kết luận về phương pháp lựa chọn:
Trên đây nhóm thực hiện đề tài đã trình bày một số lý thuyết về chuẩn truyền
giao tiếp máy tính. Nhóm thực hiện đề tài thấy RS-485 khá hiệu quả, chủ yếu sẽ
nhờ vào khả năng lập trình của người thiết kế.
Trong điều kiện cho phép về khả năng lập trình, cũng như thiết kế phần
cứng, nhóm thực hiện đề tài chọn chuẩn truyền RS-485 vì chuẩn này khá thông
dụng, tương đối dễ thi công và lập trình, hiệu quả lại cao. Cách trao đổi dữ liệu
SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA
THÁI VĂN NGHĨA

Trang 23


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

nhóm thực hiện đề tài sẽ thực hiện là bán song công. Các chi tiết sẽ được
trình bày trong phần thiết kế.

CHƯƠNG III : CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH
3.1: GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN AT89C52.
IC vi điều khiển 89S52 có các đặc điểm sau :
 8kbyte ROM
 256 byte RAM
 4 port 8bit
 Ba bộ định thời 16 bit
 Giao tiếp nối tiếp
 64KB không gian bộ nhớ chương trình mở rộng
 64 KB không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng
 Một bộ xử lý bít (thao tác trên các bit đơn)
 210 bit được địa chỉ hóa và mỗi vị trí một bít
 Bộ nhân/chia 4µs.
3.1.1. Cấu trúc bên trong 89C52.
a. Cấu tạo chân.
Tuỳ theo khả năng của từng người (về kinh tế, kỹ thuật…) mà các nhà sản xuất
các sản phẩm ứng dụng có thể chọn 1 trong 3 kiểu chân do ATMEL đưa ra.
b. Sơ đồ khối.

SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA
THÁI VĂN NGHĨA

Trang 24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths TỐNG THANH NHÂN

Hình 3.1: Sơ đồ chân

SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA
THÁI VĂN NGHĨA

Trang 25