Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính

Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

MỤC LỤC

1


Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

A. MỤC ĐÍCH CHUNG
Thực hành đo, lấy số liệu và vẽ đặc tuyến V/A các họ diode silic, gecmani,
schottky, diode zenner.

B. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
I. Lý thuyết yêu cầu trước khi thực hành
1.1. Chất bán dẫn loại N
Khi ta pha một lượng nhỏ chất có hoá trị 5 như phospho (P) vào chất bán dẫn Si
thì một nguyên tử P liên kết với 4 nguyên tử Si theo liên kết cộng hoá trị, nguyên tử
Phospho chỉ có 4 điện tử tham gia liên kết và còn dư một điện tử và trở thành điện tử tự
do. Chất bán dẫn lúc này trở thành thừa điện tử (mang điện âm) và được gọi là bán dẫn N
(Negative: âm).

Hình 1.1. Chất bán dẫn N
1.2. Chất bán dẫn loại P
Ngược lại khi ta pha thêm một lượng nhỏ chất có hoá trị 3 như indium (In) vào
chất bán dẫn Si thì 1 nguyên tử indium sẽ liên kết với 4 nguyên tử Si theo liên kết cộng
hoá trị và liên kết bị thiếu một điện tử trở thành lỗ trống (mang điện dương) và được gọi
là chất bán dẫn P.

2

Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

Hình 1.2. Chất bán dẫn P
1.3. Diode bán dẫn
1.3.1. Tiếp giáp P - N và cấu tạo của Diode bán dẫn
Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N, nếu ghép hai chất bán dẫn theo một
tiếp giáp P - N ta được một diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm. Tại bề mặt tiếp xúc, các
điện tử dư thừa trong bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào các lỗ trống
tạo thành một lớp Ion trung hoà về điện, lớp ion này tạo thành miền cách điện giữa hai
chất bán dẫn.

Hình 1.3. Mối tiếp xúc P - N
Ở hình trên là mối tiếp xúc P - N và cũng chính là cấu tạo của diode bán dẫn.

3


Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

Hình 1.4. Ký hiệu và hình dáng của diode bán dẫn
1.3.2. Phân cực thuận cho diode
Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anôt (vùng bán dẫn P) và điện áp âm (-) vào
katôt (vùng bán dẫn N), khi đó dưới tác dụng tương tác của điện áp, miền cách điện thu
hẹp lại, khi điện áp chênh lệch giữ hai cực đạt 0,7V (với diode loại Si) hoặc 0,3V (với
diode loại Ge) thì diện tích miền cách điện giảm bằng không làm cho diode bắt đầu dẫn
điện. Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua diode tăng nhanh nhưng chênh lệch
điện áp giữa hai cực của diode không tăng (vẫn giữ ở mức 0,7V).

Hình 1.5. Diode (Si) phân cực thuận

4


Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

Hình 1.6. Đường đặc tuyến của điện áp thuận qua diode
Kết luận: Khi diode (loại Si) được phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận < 0,7V thì
chưa có dòng đi qua diode, nếu áp phân cực thuận đạt = 0,7V thì có dòng đi qua diode
sau đó dòng điện qua diode tăng nhanh nhưng sụt áp thuận vẫn giữ ở giá trị 0,7V.
1.3.3. Phân cực ngược cho Diode
Khi phân cực ngược cho diode tức là cấp nguồn (+) vào katôt (bán dẫn N), nguồn
(-) vào anôt (bán dẫn P), dưới sự tương tác của điện áp ngược, miền cách điện càng rộng
ra và ngăn cản dòng điện đi qua mối tiếp giáp.

Hình 1.7. Phân cực ngược cho diode
Đặc tuyến V-A của diode là đồ thị mô tả quan hệ giữa dòng điện qua diode theo
điện áp UAK đặt vào nó. Có thể chia đặc tuyến này thành hai giai đoạn:
•

Giai đoạn ứng với UAK = 0.7V > 0 mô tả quan hệ dòng áp khi diode phân cực

thuận.
Giai đoạn ứng với UAK = 0.7V< 0 mô tả quan hệ dòng áp khi diode phân cực
nghịch.
•

(UAK lấy giá trị 0,7V chỉ đúng với các diodet Si, với diode Ge thông số này khác).
Khi diode được phân cực thuận và dẫn điện thì dòng điện chủ yếu phụ thuộc
vào điện trở của mạch ngoài (được mắc nối tiếp với diode). Dòng điện phụ thuộc rất ít

vào điện trở thuận của diode vì điện trở thuận rất nhỏ, thường không đáng kể so với điện
trở của mạch điện.
5


Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

Hình 1.8. Đặc tuyến V-A của diode.
1.3.4. Một số ứng dụng diode bán dẫn
Ứng dụng cơ bản nhất của diode bán dẫn đó là chỉnh lưu tín hiệu. Chỉnh lưu (hay
nắn) là quá trình chuyển tín hiệu xoay chiều (AC) thành một chiều (DC). Chỉnh lưu thì có
thể là chỉnh lưu nửa chu kỳ hoặc chỉnh lưu cả chu kì.

Hình 1.9. Chỉnh lưu nửa chu kỳ dùng diode

6


Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

Hình 1.10. Chỉnh lưu cả chu kỳ dùng diode
Ngoài ra diode bán dẫn còn được dùng để điều chế biên độ tín hiệu, hạn biên,
chống dòng ngược bảo vệ các thiết bị trong mạch điện…
1.4. Diode Zenner

Hình 1.11. Diode zenner
1.4.1. Cấu tạo
Diode zener có cấu tạo tương tự diode thường, diode zener được ứng dụng trong
chế độ phân cực ngược, khi phân cực thuận diode zener như diode thường nhưng khi
phân cực ngược diode zener sẽ gim một mức điện áp cố định bằng giá trị ghi trên diode.

1.4.2. Nguyên tắc hoạt động
Diode zener là cấu kiện bán dẫn được thực hiện pha tạp để tạo thành đặc tuyến
điện áp đánh thủng hay điện áp thác lũ rất dốc. Nếu điện áp ngược vượt quá điện áp đánh
thủng, thường diode không bị phá hủy với điều kiện dòng chảy qua diode không
được vượt quá giá trị lớn nhất đã được quy định trước và diode không bị quá nhiệt. Khi
hạt tải điện tạo ra do nhiệt (thành phần dòng ngược bảo hòa) làm giảm được rào thế tiếp
7


Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

giáp và nhận năng lượng do điện thế ngoài đặt vào, hạt tải điện sẽ va chạm với các ion
trong mạng tinh thể và truyền mức năng lượng đáng kể để phá vỡ mối liên kết đồng hóa
trị. Ngoài hạt tải điện ban đầu, các cặp hạt tải điện điện tử - lỗ trống cũng được tạo ra.
Cặp hạt tải mới có thể nhận mức năng lượng lớn từ điện trường đặt vào để va chạm với
ion tinh thể khác và tạo ra ngay cặp điện tử - lỗ trống khác. Tác động liên tục như vậy sẽ
bẻ gãy các mối liên kết đồng hóa trị, nên gọi là quá trình đánh thủng thác lũ.
Có hai cơ chế phá vỡ các mối liên kết đồng hóa trị. Sử dụng điện trường mạnh tại
tiếp giáp có thể trực tiếp làm cho mối liên kết bị gãy. Nếu điện trường đặt vào một lực
lớn vào điện trường trong mối liên kết thì điện tử có thể bị bức khỏi liên kết đồng hóa trị
nên tạo ra một số lượng cặp điện tử - lỗ trống hợp thành theo cấp số nhân. Cơ chế đánh
thủng như vậy là đánh thủng zener. Trị số điện áp đánh thủng zener được điều chỉnh bằng
lượng pha tạp của diode. Diode được pha tạp đậm đặc sẽ có điện áp đánh thủng zener
thấp, ngược lại diode pha tạp loãng có điện áp đánh thủng cao.
Khi được phân cực thuận diode zener hoạt động giống diode bình thường. Khi
được phân cực ngược, lúc đầu chỉ có dòng điện thật nhỏ qua diode. Nhưng nếu điện áp
nghịch tăng đến một giá trị thích ứng: Vngược = Vz (Vz: điện áp zener) thì dòng qua
diode tăng mạnh, nhưng hiệu điện thế giữa hai đầu diode hầu như không thay đổi, gọi là
hiệu thế Zener.
1.4.3. Đặc tuyến

Diode zener có đặc tuyến V-A giống diode thường nhưng có thêm vùng làm việc
ở vùng đặc tuyến ngược với hiệu ứng đánh thủng zener.

8


Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

Hình 1.12. Đặc tuyến V-A của diode zener.
Mức dòng ngược lớn nhất I Zmax mà diode zener có thể chịu được tùy thuộc vào
cách chế tạo và cấu trúc của diode. Giả sử rằng mức dòng zener nhỏ nhất mà tại đó đặc
tuyến vẫn giữ tại VZ là 0,1IZmax. Mức công suất của diode zener có thể chịu được
(VZ.IZmax) là yếu tố giới hạn trong việc thiết kế nguồn cung cấp.
1.4.4. Một số ứng dụng diode zener
Diode zener được sử dụng chủ yếu để bộ ổn định điện áp cho tải.

Hình 1.13. Mạch ổn định điện áp bằng zener.

9


Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

II. Thiết bị sử dụng
1. Sơ đồ khối bề mặt V/A BOARD

10


Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

Hình 1.14. Sơ đồ khối bề mặt V/A BOARD
•

Cổng ISP: Cổng nạp mã nguồn từ máy tính.

•

Cổng RS232: Cổng truyền thông nối tiếp.

•

Cổng LPT: Cổng truyền thông song song.

•

STEP VOLT: Dăm lựa chọn cấp nguồn lập trình nhảy bước (STEP) cho Diode
(thay đổi điện áp rơi trên Diode bằng phím bấm hoặc từ PC), Us nhảy bước.

•

CON.VOLT: Dăm lựa chọn cấp nguồn điện áp liên tục (CONTINUEOUS) cho
Diode (thay đổi điện áp rơi trên Diode bằng biến trở), Us liên tục.

•

UP: Phím bấm tăng điện Us từ 0 ÷ 5 V DC, STEP ≈ 0.1V.

•

MAX: Phím bấm thiết lập điện áp Us lớn nhất ≈ 5V DC.

•

DOWN: Phím bấm giảm điện áp Us từ 5 ÷ 0 V DC, STEP ≈ 0.1 V.

•

MIN: Phím bấm thiết lập điện áp Us nhỏ nhất ≈ 0V DC.

•

SEL/OK: Dự phòng tính năng CHỌN MODE / CHẤP NHẬN.

•

SW/QUIT: Dự phòng tính năng CHUYỂN ĐỔI / THOÁT.

•

A: Cấp điện áp thuận, dây màu đỏ; K: Cấp điện áp ngược, dây màu đen.

Hình 1.15. Module hiển thị đặc tuyến V-A của diode
11


Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

2. Sơ đồ khối MODULE DiCM

Hình 1.16. Sơ đồ khối MODULE DiCM
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•

OP1, OP2, OP3: Khuếch đại thuật toán.
Usd: Nguồn DC lập trình.
ADC: Biến đổi Analog – Digital.
DAC: Biến đổi Digital – Analog.
CPU: Khối xử lý trung tâm, vi điều khiển họ 8051.
DISP: Khối hiển thị LED 7 đoạn.
KEYB: Khối bàn phím.
ISP: cổng nạp mã nguồn từ PC.
RS232: cổng truyền thông nối tiếp.
LPT: cổng truyền thông song song.

12


Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

Bảng 1.1. Bảng liệt kê sơ đồ nối chân Board DiCM
Chân linh kiện

Chức năng, Chân I/O Có nối Có nối Có nối
Tên gọi
vi xử lý đèn
phím switch
89S51
LED
nháy
P1.0
P1.1
P1.2
DS

P1.3

SCLK

P1.4

LATCH

P3.4

MOSI/SCL

P1.5

MISO/SDA

P1.6

SCK
Truyền nhận nối tiếp TXD

P3.0

Có

RXD

P3.1

Có

INITP

P3.2

Có

Có

RTS

P3.3

Có

Có

A/CTS

P3.5

Có

Có

B/RI

P3.6

Có

Có

C/BELL

P3.7

Có

Có

DB0

P0.0

DB1

P0.1

DB2

P0.2

Kích hoạt máy in

13


Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

Bus dữ liệu cổng
LPT, dữ liệu, LED 7
thanh

Bus trạng thái và
Bus điều khiển cổng
LPT

DB3

P0.3

DB4

P0.4

DB5

P0.5

DB6

P0.6

DB7

P0.7

STROBE

P2.0

Có

Có

LINE

P2.1

Có

Có

ERROR

P2.2

Có

Có

Có

PPOUT

P2.3

Có

Có

Có

BUSY

P2.4

Có

Có

Có

ACK

P2.5

Có

Có

Có

SELECT

P2.6

Có

Có

Có

SELP

P2.7

Có

Có

14


Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

3. Giao diện hiển thị trên máy tính

Hình 1.17. Giao diện hiển thị trên máy tính.

C. CÁC BÀI THỰC HÀNH
I. Các bước thực hiện
1. Thao tác thực hành khảo sát, vẽ đặc tuyến Diode
Mặc định lựa chọn nguồn rơi trên Diode là nguồn STEP, dùng phím bấm tay và
giao diện PC để điều chỉnh.
Chuẩn bị:
• Nối cáp nạp ISP với máy tính từ cổng ISP trên module DiCM với cổng LPT của

PC (nếu có nhu cầu thực hành lập trình hay thay đổi mã nguồn).
• Nối cáp truyền thông nối tiếp từ cổng RS232 trên module DiCM tới cổng COM

của PC.
• Cấp điện cho module, quan sát quá trình khởi động để kiểm tra phát hiện những bất

thường có thể xảy ra. Nếu bảng hiển thị LED 7 thanh hiển thị các thông số một
cách bình thường là module làm việc tốt. Ngừng cấp điện ngay nếu phát hiện điều
gì bất thường và kiểm tra kỹ các đầu nối trước khi cấp điện trở lại.
1.1. Vẽ thủ công
15


Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

•

Cấp điện áp rơi trên Diode cần khảo sát bằng cách kẹp hai đầu kẹp vào hai cực của

Diode. Chú ý chiều phân cực, dây đỏ cấp điện áp dương (+), dây đen cấp điện áp
âm (-), do vậy:

•

Diode phân cực ngược nếu kẹp dây đỏ vào cực Ka-tốt (K), dây đen vào cực A-nốt
(A).

•

Diode phân cực thuận nếu kẹp dây đỏ vào cực A, dây đen vào cực K.

Sau khi đã cấp điện áp rơi và xác định chiều phân cực của Diode, tiến hành lấy số
liệu và vẽ đặc tuyến V/A của Diode như sau:
•

Phân cực ngược cho Diode:
-

Nhấn phím MIN thiết lập mức điện áp Us STEP ra thấp nhất ≈ 0V, quan sát, ghi
lại các thông số điện áp rơi trên Diode và dòng điện chảy qua Diode tương ứng.

-

Nhấn phím MAX thiết lập mức điện áp Us STEP ra cao nhất ≈ 5V, quan sát, ghi
lại các thông số điện áp rơi trên Diode và dòng điện chảy qua Diode tương ứng.

-

Vẽ đường đặc tuyến V/A phía phân cực ngược của Diode theo bảng số liệu ghi

được.
Bảng 1.2. Bảng số liệu phân cực ngược của diode
Bảng số liệu phân cực ngược của Diode
U ngược (V)

I ngược (mA)

MIN
MA
X
Chú ý: Nên nhấn phím MIN sau khi kết thúc quá trình lấy số liệu
•

Phân cực thuận cho Diode:

-

Nhấn phím MIN, quan sát, ghi lại giá trị điện áp, dòng điện tương ứng chảy qua
Diode.

-

Nhấn phím UP, lần lượt tăng điện áp Us từng bước 0.1V từ 0 ÷ 5V, ghi lại các giá
trị dòng, áp tương ứng của Diode. Xác định khoảng 20 điểm từ lúc Diode chưa
dẫn dòng tới lúc Diode bắt đầu dẫn dòng và thông hoàn toàn.
16


Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

-

Nhấn phím MAX và ghi lại giá trị dòng, áp tương ứng.

-

Vẽ đường đặc tuyến V/A phía phân cực thuận của Diode theo bảng số liệu ghi
được:
Bảng 1.3. Bảng số liệu phân cực thuận của Diode
Bảng số liệu phân cực thuận của Diode
U thuận (V)

I thuận (mA)

MIN
Point1
Point2
Point3
Point4
Point5
Point6
Point7
Point8
Point9
Point1
0
Point1
1
Point1
2

Point1
3
Point1
4
17


Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

Point1
5
Point1
6
Point1
7
Point1
8
Point1
9
MAX
Chú ý: Nên nhấn phím MIN sau khi kết thúc quá trình lấy số liệu.
Sau khi hoàn tất việc vẽ đường đặc tuyến V/A của Diode cần xác định ngưỡng
điện áp mở của Diode, so sánh với lý thuyết và kết luận bài thực hành.
1.2. Vẽ bằng máy tính
Quy trình tương tự như cách thức vẽ bằng tay, nhưng ở chế độ này người sử dụng
hoàn toàn thao tác trên giao diện PC. Sau khi xác định đủ những số liệu cần thiết, máy
tính sẽ vẽ ra đặc tuyến của Diode một cách tự động.
Mô tả các thành phần của giao diện PC: (Chi tiết xem mục help của phần mềm PC).
Sau khi khởi động thành công chương trình EduSoft, giao diện chờ mặc định là giao
diện thực hành đo vẽ đặc tuyến của Diode gồm có các công cụ chính như dưới đây:

•

TEST CONNECTION: Kiểm tra hoạt động của đường truyền thông nối tiếp, kết
quả hiển thị OK nếu đường truyền làm việc tốt.

•

Chọn loại Diode: Silic, Germani, Schottky.

•

Chọn chiều phân cực của Diode:
Forward – phân cực thuận; Reverse – phân cực ngược.

•

UP: Tăng điện áp Us, bước tăng ≈ 0.1V.

•

MAX: Đặt điện áp Us đạt lớn nhất ≈ 5V.
18


Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

•

DOWN: Giảm điện áp Us, bước giảm ≈ 0.1V.

•

MIN: Đặt điện áp Us đạt giá nhỏ nhất ≈ 0V.

•

ADD POINT: Lấy thêm điểm (quan hệ V/A) để vẽ đặc tuyến Diode.

•

DRAW: Vẽ đặc tuyến Diode sau khi đã lấy đủ số điểm cần thiết (cần tối thiểu là
12 điểm, cần lấy nhiều điểm tại thời điểm Diode bắt đầu dẫn dòng càng nhiều
càng tốt).

Để vẽ đặc tuyến của Diode một cách đầy đủ, cần chọn vẽ lần lượt 2 chế độ phân cực
thuận và ngược tương ứng với sự thay đổi chiều phân cực của Diode bằng phần cứng (sử
dụng các đầu kẹp để thiết lập chiều phân cực cho Diode cần khảo sát).
Quy trình thao tác vẽ đặc tuyến của Diode bằng máy tính:
•

Vẽ đặc tuyến phân cực ngược:

-

Thiết lập chế độ phân cực ngược cho Diode.

-

Chọn chế độ Reverse trên phần mềm PC.

-

Đặt điện áp Us nhỏ nhất bằng cách nhấn chuột vào nút bấm MIN ( tại board hoặc
trên giao diện PC như nhau ), quan sát dữ liệu ổn định và nhấn nút bấm ADD
POINT trên giao diện PC để lấy điểm MIN.

-

Đặt điên áp Us lớn nhất bằng cách nhấn chuột vào nút bấm MAX tại board hoặc
trên giao diện PC, quan sát dữ liệu ổn định và nhấn nút bấm ADD POINT trên
giao diện PC để lấy điểm MAX.

Đến đây ta đã có 2 điểm MIN, MAX trong đặc tuyến phân cực ngược của Diode.
Tiếp tục chuyển sang lấy số liệu khảo sát đặc tuyến phân cực thuận của Diode.
•

Vẽ đặc tuyến phân cực thuận:

-

Tháo đầu kẹp, chuyển Diode sang chế độ phân cực thuận.

-

Chọn chế độ Forward trên phần mềm PC.

-

Nhấn MIN và lấy số liệu bằng cách nhấn nút ADD POINT trên giao diện PC.

-

Nhấn UP để tăng dần điện áp thuận rơi trên Diode cho tới khi nào Diode chuẩn bị
dẫn dòng thì nhấn ADD POINT để lấy thêm điểm cận dẫn dòng của Diode.

-

Khi Diode đã bắt đầu dẫn dòng, cần lấy thật nhiều điểm quan hệ dòng/áp tại thời
điểm này để có thể xác định chính xác điểm uốn của đặc tuyến, bằng cách liên tục
19


Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

nhấn UP để tăng điện áp thuận rơi trên Diode và tại mỗi giá trị thiết lập ổn định
đều nhấn ADD POINT để thêm điểm vào bảng dữ liệu vẽ đặc tuyến.
-

Sau khi đã xác định được tối thiểu 12 điểm, phần mềm sẽ tự động kích hoạt nút
DRAW để người sử dụng có thể ra lệnh vẽ đặc tuyến theo bảng số liệu đã có, tuy
nhiên trước khi vẽ đặc tuyến nên nhấn MAX để xác định điểm quan hệ dòng áp
lớn nhất trong khuôn khổ bài thực hành.

Hình 1.15. Dạng đặc tuyến V/A của Diode
Chú ý: Nên nhấn MIN sau khi kết thúc mỗi quá trình lấy số liệu.
Khi đã xác định được đặc tuyến của Diode, cần xác định điểm điện áp thuận của
Diode tại đó Diode bắt đầu dẫn dòng, từ đó rút ra kết luận so sánh giữa lý thuyết và thực
hành.
Tham khảo các tính năng quản lý khác của phần mềm PC trong phần HELP của
phần mềm.

20


Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

BÀI 2: HỆ THỰC HÀNH GIAO TIẾP MÁY TÍNH
A. MỤC ĐÍCH CHUNG
Tìm hiểu về các cổng giao tiếp máy tính: cổng nối tiếp và cổng song song.

B. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
I. Lý thuyết yêu cầu trước khi làm thí nghiệm
1. Giao diện tuần tự RS232
1.1. Đặc tính phần cứng
Các đặc tính điện của cổng nối tiếp được ghi trong EIA RS232C standanrd.
•

A "Space" (logic 0) will be between +3 and +25 Volts.

•

A "Mark" (Logic 1) will be between -3 and -25 Volts.

•

Trong khoảng -3 đến +3V không được định nghĩa.

•

Điện áp hở mạch không vượt quá 25V so với đất.

•

Dòng điện ngắn mạch không vượt quá 500mA.

Hình 2.1. Các mức điện áp của chuẩn RS-232

21


Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

Danh sách trên chưa phải là đầy đủ, còn thiếu điện dung đường truyền, tốc độ
Baud tối đa, …
Có hai loại Serial port, 25 chân và 9 chân.

Hình 2.2. Sắp xếp chân ở cổng nối tiếp của máy tính PC
1.2. Serial pinouts – các chân cổng nối tiếp
Bảng 2.1. Serial Pinouts (D25 and D9 Connectors)
D-Type-25 Pin No

D-Type-9 Pin No

Abbreviation

Full Name

Pin 2

Pin 3

TD

Transmit Data

Pin 3

Pin 2

RD

Receive Data

Pin 4

Pin 7

RTS

Request To Send

Pin 5

Pin 8

CTS

Clear To Send

Pin 6

Pin 6

DSR

Data Set Ready

Pin 7

Pin 5

SG

Signal Ground

Pin 8

Pin 1

CD

Carrier Detect

Pin 20

Pin 4

DTR

Data Terminal

Ready

Pin 22

Pin 9

RI

Ring Indicator

1.3. Pin Functions – chức năng các chân
Bảng 2.2. Chức năng các chân

22


Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

Abbreviation

Full Name

Function

TD

Transmit Data

Serial Data Output (TXD)

RD

Receive Data

Serial Data Input (RXD)

DSR

Data Set Ready

This tells the UART that the modem is ready
to establish a link – Máy tính báo sẵn sàng
nhận

DTR

Data Terminal

This is the opposite to DSR. This tells the
Modem that the UART is ready to link –
Modem muốn phát

Ready
CTS

Clear to Send

This line indicates that the Modem is ready to
exchange data – Modem báo sẵn sàngnhận

RTS

Request to
Send

This line informs the Modem that the UART
is ready to exchange data – Máy tính báo
muốnphát

DCD

Data Carrier
Detect

When the modem detects a "Carrier" from the
modem at the other end of the phone line, this
Line becomes active – Modem báo có sóng
mang

RI

Ring Indicator

Goes active when modem detects a ringing
signal from the PSTN – Modem báo có cuộc
gọi (chuông)

1.4. Khuôn mẫu khung truyền
Việc truyền dữ liệu qua cổng nối tiếp RS232 thực hiện theo kiểu không đồng bộ,
khuôn mẫu dữ liệu với các bước bắt đầu và dừng, như chỉ ra trên hình vẽ dưới. Ta có thể

thấy rõ là tại một thời điểm chỉ có một ký tự được truyền và có một khoảng 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 đã chỉ ra trên hình vẽ. Bộ
truyền gửi một bit bắt đầu để thông báo cho bộ nhận biết một ký tự sẽ được gửi đến trong
lần truyền bit tiếp sau. Bit bắt đầu này luôn luôn ở mức 0, tiếp theo là 5, 6 hoặc 7 ký tự sẽ
được gởi đến dưới dạng mã ASCII rồi đến một bit chãn lẻ, cuối cùng là 1 hoặc 1,5 bit
23


Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

dừng. Khoảng thời gian phân cách một bit đơn quy định tốc độ truyển. Cả bộ truyền lẫn
bộ nhận đều phải đặt cùng một tốc độ truyền. Tín hiệu giữ nhịp của cả hai bên quy định
tôc độ này. Việc thiết lập đồng bộ chỉ mang tính tương đối để bộ truyền và bộ nhận có
tốc độ xấp xỉ nhau, lí do là tín hiệu mang dữ liệu chỉ xuất hiện trong khoảng thời gian
tương đối ngắn.

Hình 2.3. Truyền thông theo kiểu không đồng bộ.
Thí dụ hình dưới đây mô tả giản đồ mức logic thể hiện một khung truyền dữ liệu
nối tiếp RS232 sử dụng: 1 bit bắt đầu, 7 bit dữ liệu, một bit chẵn lẽ, 2 bit dừng, sự mã hoá
ASCII và tính chẵn lẻ. Đây là một đoạn của thông báo gửi trên luồng dữ liệu sau đây:
Bit đầu dòng gửi đi trước:
1111101000001011110000011111111000001110111100011001111
Giải thích:
Khoảng trống -11111, bít bắt đầu -0, chữ A-1000001, bít chẵn lẻ -0, các bít dừng
11, khoảng trống -11, bit bắt đầu -0, chữ p-0000111, bit chẵn lẻ -1, hai bit dừng -11,
khoảng trống -11, bit bắt đầu -0, chữ p-0000111, bit chẵn lẻ -0, bit dừng -11, khoảng
trống -11, bit bắt đầu -0, chữ L-0011001, bít chẵn lẻ -1, các bit dừng -11.
Như vậy thông điệp đã gửi là AppL.

24


Thực hành đo lường và điều khiển bằng máy tính – Nhóm 3 – Lớp N09

Hình 2.4. Mức logic và khuôn mẫu khung truyền RS-232.
Bit chẵn lẻ:
Thực chất của quá trình kiểm tra lỗi khi truyền dữ liệu là bổ sung thêm dữ liệu vào
dòng dữ liệu được truyền, để tìm ra hoặc sửa chữa một một lỗi trong qua trình truyền.
Chuẩn RS232 dùng một kỹ thuật đơn giản gọi là chẵn lẻ để phát hiện lỗi truyền.
Một bit chẵn lẻ bổ sung vào dữ liệu được truyền để cho thấy số các số một là chẵn
(nếu kiểm tra chẵn) hoặc là lẻ (nếu kiểm tra lẻ). Đây là một phương pháp đơn giản để mã
hoá lỗi và chỉ cần đến một cổng XOR để mã hoá lỗi, tạo ra bít chẵn lẻ. Bít chẵn lẻ bổ
sung vào dữ liệu được truyền bằng cách các chèn nó vào một vị trí chính xác của bit
trong một thanh ghi dịch sau khi đã đếm xem có bao nhiêu bit một được gửi.
1.4.1. Tốc độ Baul
Một trong các tham số chính đặc trưng cho quá trình truyền qua cổng RS232 là tốc
độ truyền và nhận dữ liệu. Điều đáng chú ý là bộ truyền và bộ nhận đều phải làm việc ở
cùng sấp xỉ tốc độ đó.
Trong khuôn mẫu của khung truyền dị bộ (không đồng bộ), các bit bắt đầu, dừng,
bít chẵn lẻ được bổ sung vào 7 bít dữ liệu dành cho ký tự mã ASCII. Như vậy phải cần
đến tổng cộng là 10 bit để truyền đến một ký tự đơn. Với hai bit dừng thì phải cần đến 11
bit cho một ký tự đơn. Nếu giả thiết là có 10 ký tự đã gửi mỗi giây và nếu như 11 bit đã

25