Đọc dữ liệu ADC 8 bít qua cổng máy in với ADC0809

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................................3
CHƯƠNG 1. PHÂN TÍCH HỆ THỐNG .......................................................................4
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ............................................................................................................................4
1.2. GIỚI THIỆU CÁC BỘ BIẾN ĐỔI TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ - SỐ ADC................................4
1.2.1 Bộ chuyển đổi dạng sóng bậc thang....................................................................................4
1.2.2 Bộ chuyển đổi liên tiếp - xấp xỉ ........................................................................................5
1.2.3 Tích phân sườn dốc..............................................................................................................6
1.2.4 Flash ADC............................................................................................................................7
1.3 BỘ CHUYỂN ĐỔI A-D XẤP XỈ TIỆM CẬN........................................................................8
1.4 YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG ..................................................................................................9
1.5 CÁC RÀNG BUỘC CỦA HỆ THỐNG ..................................................................................10
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ........................................................................11
2.1. SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG THỂ CỦA HỆ THỐNG ....................................................................11
2.2. CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG .........................................................................11
2.2.1 Cổng máy in LPT ..............................................................................................................11
2.2.2 Khối chuyển đổi A-D.........................................................................................................15
2.2.3 Khối taọ xung clock...........................................................................................................17
2.2.4 Khối cảm biến....................................................................................................................18
2.2.5 Khối nguồn.........................................................................................................................18
CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG HỆ THỐNG .....................................................................19
3.1. XÂY DỰNG PHẦN CỨNG ...................................................................................................19
3.1.1 Sơ đồ nguyên lý của mạch ...............................................................................................19
3.1.1 Sơ đồ mạch in ...................................................................................................................20
3.2. XÂY DỰNG PHẦN MỀM .....................................................................................................21
3.2.1 Lưu đồ thuật toán điều khiển ...........................................................................................21
3.2.2 Chương trình điều khiển....................................................................................................22
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..............................................................................................................23
Đồ án môn học Kỹ thuật Ghép Nối Máy tính
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1 Sơ đồ tổng quát của một lớp ADC.....................................................................5

Hinh 2 Sơ đồ khối ADC liên tiếp xấp xỉ.....................................................................6
Hình 5 Bảng thật của ADC nhanh 3 bit hình 4...............................................................8
Hình 6 Sơ đồ mạch và giải thuật......................................................................................9
Hinh 7 Sơ đồ khối tổng thể hệ thống.............................................................................11
Hình 8 Cổng LPT trên Máy tính...................................................................................12
Hình 9 Vị trí các chân cổng LPT (Female)...................................................................13
Hình 10 Bảng sơ đồ chân cổng LPT..............................................................................14
Hình 11 ADC0809...........................................................................................................15
Hình 12 Sơ đồ khối ADC0809........................................................................................16
Hình 13 Giản đồ thời gian..............................................................................................17
Hình 14 Khối tạo xung....................................................................................................18
Hình 15 Khối nguồn........................................................................................................18
Hình 16 Sơ đồ nguyên lý của mạch................................................................................19
Hình 17 Sơ đồ mạch in....................................................................................................20
Hình 18 Sơ đồ thuật toán chương trình........................................................................21
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Anh
2
Đồ án môn học Kỹ thuật Ghép Nối Máy tính
LỜI NÓI ĐẦU
Trong khoa học kỹ thuật, Máy tính đã có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống, phát
triển trong nhiều lĩnh vực như công nghiêp,thương mại, quân sự, nông nghiệp,y
học… Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp- Thái Nguyên là một trường có bề
dày lịch sử về nghiên cứu và giảng dạy, môn học “Kỹ thuật Ghép Nối Máy Tính ”
là môn học chuyên ngành của ngành Kĩ thuật Máy tính.
Trong khuôn khổ “Đồ Án Kỹ thuật Ghép Nối Máy Tính”chúng em đã áp dụng
kiến thức môn học này vào đề tài “Đọc dữ liệu ADC 8 bít qua cổng máy in với
ADC0809 ”.
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Anh
3
Đồ án môn học Kỹ thuật Ghép Nối Máy tính

CHƯƠNG 1. PHÂN TÍCH HỆ THỐNG
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngày càng nhanh góp phần nâng cao năng suất lao
động.Trong đó Máy tính là một trong những phát minh vĩ đại nhất của con người.Ngày nay
nó vẫn được liên tục phát triển và nâng cao năng lực xử lý.Tác dụng của máy tính là không
thể kể hết.
Việc ứng dụng máy tính vào trong công nghiệp là một lĩnh vực rộng lớn.Với tầm quan
trọng của nó và trong khuôn khổ của đồ án, nhóm đã lựa chọn đề tài: “Đọc dữ liệu ADC 8
bít qua cổng máy in với ADC0809”.
1.2. GIỚI THIỆU CÁC BỘ BIẾN ĐỔI TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ - SỐ ADC
1.2.1 Bộ chuyển đổi dạng sóng bậc thang
Phiên bản đơn giản nhất của lớp ADC ở hình 1 sử dụng bộ đếm nhị phân làm thanh ghi
và cho phép xung nhịp đẩy bộ đếm tăng mỗi một bước, cho đến khi V
AX
> V
A
. Đây gọi là
ADC sóng dạng bậc thang, vì dạng sóng tại V
AX
có từng bậc đi lên. Người ta còn gọi là
ADC loại bộ đếm.
Hoạt động cơ bản của lớp ADC thuộc loại này như sau:
- Xung lệnh START khởi đôïng sự hoạt động của hêï thống.
- Xung Clock quyết định bộ điều khiển liên tục chỉnh sửa số nhị phân lưu trong thanh ghi.
- Số nhị phân trong thanh ghi được DAC chuyển đổi thành mức điện thế tương tự VAX.
- Bộ so sánh so sánh VAX với đầu vào trương tự VA. Nếu VAX < VA đầu ra của bộ so
sánh lên mức cao. Nếu VAX > VA ít nhất bằng một khoảng VT (điện thế ngưỡng), đầu dra
của bộ so sánh sẽ xuống mức thấp và ngừng tiến trình biến đổi số nhị phân ở thanh ghi. Tại
thời điểm này VAX xấp xỉ VA. giá dtrị nhị phân ở thanh ghi là đại lượng số tương đương
VAX và cũng là đại lượng số tương đương VA, trong giới hạn độ phân giải và độ chính

xác của hệ thống.
- Logic điều khiển kích hoạt tín hiệu ECO khi chu kỳ chuyển đổi kết thúc.
Tiến trình này có thể có nhiều thay dổi đối với một số loại ADC khác, chủ yếu là sự khác
nhau ở cách thức bộ điều khiển sửa đổi số nhị phân trong thanh ghi.

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Anh
4
Đồ án môn học Kỹ thuật Ghép Nối Máy tính
Hình 1 Sơ đồ tổng quát của một lớp ADC
1.2.2 Bộ chuyển đổi liên tiếp - xấp xỉ
- Bộ chuyển đổi liên tiếp - xấp xỉ ( Successive Approximation Convetr-SAC) là một
trong những loại ADC thông dụng nhất. SAC có sơ đồ phức tạp hơn nhiều so với ADC
dạng sóng bậc thang. Ngoài ra SAC còn có giá trị t
C
cố định, không phụ thuộc vào giá trị
của đầu vào tương tự.
- Hình 1 là một cấu hình cơ bản của SAC, tương tự cấu hình của ADC dạng sóng bậc
thang. Tuy nhiên SAC không sử dụng bộ đếm cung cấp đầu vào cho DAC mà thay vào đó
là thanh ghi. Logic điều khiển sửa đổi nội dung lưu trên thanh ghi theo từng bit một cho
đến khi dử liệu ở thanh ghi biến thành giá trị số tương đương với đầu vào tương tự V
A
trong phạm vi độ phân giải của bộ chuyển đổi.
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Anh
5
Đồ án môn học Kỹ thuật Ghép Nối Máy tính
Hinh 2 Sơ đồ khối ADC liên tiếp xấp xỉ
- Hoạt động của ADC liên tiếp – xấp xỉ như sau:
Hình 3 Lưu đồ hoạt động
1.2.3 Tích phân sườn dốc
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Anh

6
Đồ án môn học Kỹ thuật Ghép Nối Máy tính
- Bộ biến đổi loại này là một trong những bộ có thời gian biến dổi chậm nhất ( thường là
từ 10 đến 100ms) nhưng có lợi là giá cả tương đối rẻ không dùng các thành phần chính xác
như bộ biến đổi AD hoặc bộ biến đổi áp sang tần số.
- Nguyên tắc chính là dựa vào quá trình nạp và xả tuyến tính của tụ với dòng hằng. Đầu
tiên, tụ được nạp trong một khoảng thời gian xác định từ dòng điện không đổi ứng với điện
áp vào. Cũng vào lúc này, tụ được xả tuyến tính với dòng hằng rút ra từ điện áp tham chiếu
chính xác Vref. Khi điện áp tren tụ giảm về 0 thì quá trình xả kết thúc. Trong suốt khoảng
thời gian xả này, một tần số tham chiếu được dẫn đến một counter và bắt đầu đếm. Do
khoảng thời gian xả tỉ lệ với điện áp trên tụ trước khi xả, counter sẽ chứa một giá trị tỷ lệ
với điện áp trên tụ trước khi xả, tức là tỷ lệ vowsiddieenj áp vào VA.
- Ngoài giá thành rẻ thì bộ biến đổi loại này còn có ưu điểm chống nhiễu và sự trôi
nhiệt. Tuy nhiên thời gian biến đổi chậm (có quán tính lớn) như lò nhiệt thì rất đáng để xem
xét đến.
1.2.4 Flash ADC
- Bộ chuyển đổi nhanh (flash converter) là ADC tốc độ cao nhất hiện nay có mặt trên thị
trường, nhưng sơ đồ mạch phức tạp hơn các loại khác. Ví dụ một ADC nhanh 6 bit đòi hỏi
63 bộ so sánh tương tự, còn ADC nhanh 8 bit thì con số này lên đến 255, 10 bit thì lên đến
1023. Như vậy số lượng bộ so sánh quá lớn đã giới hạn kích cỡ của ADC nhanh.
Hình 4 là sơ đồ của một ADC nhanh
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Anh
7
Đồ án môn học Kỹ thuật Ghép Nối Máy tính
ADC nhanh ở hình 4 có độ phân giải 3 bit. Kích thước bậc thang là 1V. Bộ chia điện thế
thiết lập mức quy chiếu cho từng bộ so sánh để có được 7 mức ứng với 1V ( trọng số của
LSB ), 2V, 3V, …7V (đầy thang). Đầu vào tương tự V
A
được nối đến đầu vào còn lại của
từng bộ so sánh.

- Với V
A
< 1V thì tất cả đầu ra của bộ so sánh đều lên mức cao. Với V
A
> 1V thì từ một
đầu ra trở lên sẽ xuống mức thấp. Đầu ra của bộ so sánh được đưa vào bộ mã hoá ưu tiên
tích cực ở mức thấp, sinh đầu ra ứng với đầu ra có số thứ tự cao nhất ở mức thấp của bộ so
sánh. Lý luận tương tự ta sẽ có được bảng giá trị như bảng 5
Hình 5 Bảng thật của ADC nhanh 3 bit hình 4
ADC nhanh hình 5.23 có độ phân giải 1V vì đầu vào tương tự phải thay đổi mỗi lần 1V
mới có thể đưa đầu ra số lên bậc kế tiếp. Muốn có độ phân giải tinh hơn thì phải tăng tổng
số mức điện thế vào (nghĩa là sử dụng nhiều điện trở chia thế hơn) và tổng số bộ so sánh.
Nói chung ADC nhanh N bit thì cần 2
N
– 1 bộ so sánh, 2
N
điện trở, và logic mã hoá cần
thiết.
- Thời gian chuyển đổi: Bộ chuyển đổi nhanh không cần thiết tín hiệu xung nhịp vì tiến
trình này xảy ra liên tục. Khi giá trị đầu vào thay đổi thì đầu ra của bộ so sánh sẽ thay đổi
làm cho ngõ ra của bộ mã hóa thay đổi theo. Như vậy thời gian chuyển đổi là thời gian cần
thiết để xuất hiện một đầu ra số mới đáp lại một thay đổi ở V
A
. Thời gian chuyển đổi chỉ
phụ thuộc vào khoảng trể do truyền của bộ so sánh và bộ mã hóa. Vì vậy mà ADC nhanh
có thời gian chuyển đổi vô cùng gắn.
1.3 BỘ CHUYỂN ĐỔI A-D XẤP XỈ TIỆM CẬN
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Anh
8
Đồ án môn học Kỹ thuật Ghép Nối Máy tính

- Đây là bộ biến đổi được dùng rộng rãi nhất trong các bộ biến đổi AD. Nó có cấu tạo phức
tạp hơn bộ biến dổi AD theo hàm dốc nhưng tốc độ biến đổi nhanh hơn rất nhiều. Hơn nữa,
thời gian biến đổi là một số cố định không phụ thuộc giá trị điện áp đầu vào.
Hình 6 Sơ đồ mạch và giải thuật
Sơ đồ mạch tương tự như bộ biến đổi AD theo hàm dốc nhưng không dùng counter
cung cấp giá trị cho bộ biến đổi DA mà dùng một thanh ghi. Đơn vị điều khiển
sửa đổi từng bit của thanh ghi này cho đến khi có giá trị analog xấp xỉ áp vào theo
một độ phân giải cho trước.
- Chuyển đổi n bit cần n bước
- Cần có tín hiệu Start và End
- Thời gian chuyển đổi thông thường: 1 to 50 ms
- Độ phân giải thông thường 8 to 12 bits
1.4 YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG
- Độ phân giải 8 bit
- Việc vận hành hệ thống đơn giản
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Anh
9