Đo lường và điều khiển bằng máy tính ThS.Huỳnh Minh Ngọc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Giảng viên, ThS. Huỳnh Minh Ngọc

BÀI GIẢNG

THÍ NGHIỆM ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN
BẰNG MÁY TÍNH
Trình độ: Đại học và Cao đẳng
Ngành: Điện tử tự động hóa
Môn: Thí nghiệm Đo lường và điều khiển bằng máy tính
Thời lượng giảng dạy: 60 tiết

TP. HỒ CHÍ MINH – 2017
LƯU HÀNH NỘI BỘ


2
Lời nói đầu
Môn học Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính cung cấp phần
thực hành ứng dụng máy tính và kit vi điều khiển trong đo lường và điều khiển. Môn
học gồm có caùc bài thí nghiệm sau:
Bài 1: Mở đầu
Bài 2: Điều khiển led, LCD bằng cổng nối tiếp.
Bài 3: Hệ thống điều khiển nhiệt độ.
Bài 4: Điều khiển tốc độ động cơ một chiều dùng máy tính.
Bài 5: Điều khiển vị trí động cơ một chiều dung máy tính.
Bài 6: Điều khiển dùng card USB 6008.
Bài 7: Điều khiển dùng card thu thập dữ liệu và điều khiển PCI 6221/PCI 1711.
Bài 8: Điều khiển bằng cổng song song.
Đối tượng giảng dạy là sinh viên đại học và cao đẳng chuyên ngành Điện tử tự động hóa.

Bài giảng này được biên soạn lần đầu nên không tránh khỏi thiếu sót. Rất
mong các Thầy cô giáo, đồng nghiệp và bạn đọc góp ý để bài giảng ngày càng hoàn
thiện hơn. Thư góp ý xin gửi về địa chỉ : Bộ môn Điện tử tự động, khoa Công nghệ
điện tử , trường Đại học Công nghiệp Tp. HCM, số 12 Nguyễn Văn Bảo, P.4, Q. Gò
vấp, Tp. HCM. ĐT: (28)38940390,email:
Tp. Hồ Chí Minh , ngày 21-7-2017
Tác gỉa
ThS. Huỳnh Minh Ngọc

Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính ©Huỳnh Minh Ngọc


3
Mc lc
Li núi u
2
Muùc luùc
3
Bi 1: M u
4
Bi 2: iu khin led, LCD bng cng ni tip.
93
Bi 3: H thng iu khin nhit .
158
Bi 4: iu khin tc ủoọ ng c mt chiu dựng mỏy tớnh.
228
Bi 5: iu khin v trớ ng c mt chiu dung mỏy tớnh.
274
Bi 6: iu khin dung card USB 6008.
293

Bi 7: iu khin dung card thu thp d liu v iu khin PCI 6221/PCI 1711. 405
Bi 8: iu khin bng cng song song.
419
Taứi lieọu tham khaỷo
485

Thớ nghim o lng v iu khin bng mỏy tớnh âHunh Minh Ngc


4
Bài 1: Mở đầu
I.Mục tiêu
1. Giới thiệu thiết bị có trong phòng thí nghiệm.
2. Giới thiệu các loại cảm biến.
3.Nắm được các lệnh cơ bản Visual Basic.Net 2010 hay Visual Basic 6.0: giới thiệu,
kiểu dữ liệu, phép tốn, cấu trúc điều khiển (điều kiện, vòng lặp) và chương trình con
và thủ tục.
4. Thực hiện các bài tập Visual Basic cơ bản.
II. Thiết bị học tập
1. Máy tính Pentium Core i3 , tốc độ 3,2 Ghz, RAM 2GByte, ổ đĩa cứng 320 GB.
2. Phần mềm Visual Basic.NET (2010), Visual Basic 6.0, C++, C#.
3. Đồng hồ đo vạn năng VOM.
III. Kiến thức chuẩn bị
3.1.Giới thiệu thiết bị, mơ hình :
Giới thiệu mô hình thực tập :
Khảo sát mô hình thực tập (board vi điều khiển PIC 16F877A/16F887).
1/8 led đơn: portD
2/ 2 nút nhấn SW0 đến SW1.
3/IC MAX 232 giao tiếp giữa PIC 16F877A/16F887 với máy tính qua cổng nối
tiếp (COM): dùng để chuyển mức logic tín hiệu.

4/Nguồn +12VDC,+5V DC
Lập trình cho PIC 16F877A/16F887: dùng CCS C.
Nạp tập tin .hex: dùng PICkit 2 và phần mềm nạpPickit 2 V2.51 hay 2.61.
Mơ đun thu thập dữ liệu:
N: nguồn.

Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính ©Huỳnh Minh Ngọc


5
L: điều khiển led bằng analog (nối với L P0.2 của 6008).
CB: cảm viến phát hiện vật (cảm biến gần).
DT: biến trở.
CT: công tắc 2 chân (nối với GS P0.0 của 6008).
NN: nút nhấn.
P: ổn định điện áp analog xuất ra bằng bộ điều khiển on/off (nối AO.0 của 6008).
Mô đun điều khiển ổn định nhiệt độ:
N: nguồn.
D1: ngõ vào tín hiệu điều khiển từ PIC 16F887.
D2: ngõ vào tín hiệu điều khiển từ card 6008.
LM: ngõ ra tín hiệu điều khiển LM35.
Mô đun điều khiển động cơ:
N: nguồn.
D1: ngõ vào tín hiệu điều khiển từ PIC 16F887.
D2: ngõ vào tín hiệu điều khiển từ card 6008.
EN: ngõ ra tín hiệu encoder.
Card 6008:
LB AI.0: ngõ vào analog,LM35.
D2 AO.0: ngõ ra tín hiệu điều khiển từ card 6008.
GS P0.0: giám sát trạng thái cảm biến, công tắc, nút nhấn.

EN PIFO: ngõ vào PIFO.
CB P0.1: giám sát trạng thái cảm biến, công tắc, nút nhấn.
L P0.2: điều khiển led.
Q AO.1: ngõ ra điều khiển quạt
L P0.2 : điều khiển led.
3.2.Visual Basic 2010

Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính ©Huỳnh Minh Ngọc


6
3.2.1.Giới thiệu về Microsoft.net
3.2.1.1.Tổng quan
Microsoft.net được phát triển từ đầu năm 1998, lúc đầu có tên là Next
Generation Windows Services (NGWS-Dịch vụ Windows thế hệ sau). Cuối
năm 1998, dự án mang tên Visual Studio 7 được bổ sung vào NQWS. Từ đó
các phiên bản tiếp nối ra đời Visual Studio 2003, 2005, 2008, 2010, 2012 và
2014.
Microsoft.net được thiết kế để dùng cho Internet và là nền tảng cho việc xây
dựng và thực thi các ứng dụng phân tán.
3.2.1.2.Kiến trúc .NET Framework
.NET Framework là bộ khung của môi trường lập trình .NET, nằm bên trên hệ
điều hành, giúp cho việc phát triển các ứng dụng trong môi trường phân tán
của Internet trở nên đơn giản hơn.
Hiện nay, .NET Framework gồm có các thành phần sau:
-Các ngôn ngữ chính thức: C#.NET, Visual Basic.NET, Managed C++ và
Jscript.NET.
-Common Language Runtime (CLR): thông qua CLR của .NET Framework,
các ngôn ngữ khác nhau trong .NET có thể chia xẻ tài nguyên với nhau. CLR
có nhiệm vụ cung cấp môi trường để các chương trình ứng dụng thực thi.Nó

được xem là như là máy ảo tương tự máy ảo Java. Ở mức cao, LCR kích hoạt
các đối tượng , kiểm tra bảo mật, bố trí chúng trong bộ nhớ và thi hành chúng.
-Framework Class Library (FCL): chứa một số thư viện lớp có quan hệ với
nhau. Thông qua các thư viện này, chúng ta có thể xây dựng các ứng dụng
.NET một cách dễ dàng và tiện lợi. FCL đượcchia thành các nhóm sau:
+ Lớp thấp nhất của FCL là Framework Base Classes, hỗ trợ quá trình vào ra
đơn giản, xử lí các đối tượng kiểu chuỗi, quản lí việc bảo mật, truyền thông
mạng, quản lí các tiến trình (thread), thao tác dữ liệu kiểu text,…
+Trên lớp Framework Base Classes là một dãy các lớp mở rộng, nhằm hỗ trợ
quản lí dữ liệu và XML(ngôn ngữ đánh dấu mở rộng) đó là Data and XML
Classes. Lớp này chứa hai lớp. Lớp thứ nhất là lớp dữ liệu (Data Classes) hỗ
trợ việc quản lí dữ liệu, chứa lớp Structured Query Language (SQL-Ngôn ngữ
truy vấn có cấu trúc )để quản lí dữ liệu thông qua giao diện chuẩn SQL và

Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính ©Huỳnh Minh Ngọc


7
một tập hợp các lớp gọi là ADO.NET cho phép thao tác với dữ liệu. Lớp thứ
hai là lớp XML (XML Classes-Lớp ngôn ngữ đánh dấu mở rộng) hỗ trợ thao
tác với dữ liệu XML, thực thi tìmkiếm và giao dịch XML.
+ Ngoài Framework Classes và Data and XML Classes còn có các lớp công cụ
để xây dựng các ứng dụng, sử dụng ba công nghệ khác nhau: Web Services,
Web Forms và Windows Forms.
3.2.1.3.Môi trường phát triển
Môi trường phát triển của Visual Studio 2005:

Hình 1.1.
Đây là môi trường phát triển Visual Studio 2010 (cụ thể là Visual Basic 2010)

Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính ©Huỳnh Minh Ngọc


8

Hình 1.2.
3.2.1.4. Quá trình biên dịch và thực thi chương trình:
Trong .NET Framework, chương trình không đượcbiên dịch vào các tập tin
thựcthi mà thay vào đó chúng được biên dịch vào những tập tin trung gian
MSIL (Microsoft Intermediate Language-Ngôn ngữ Microsoft trung gian).
Khi chạy chương trình, thì MSIL được biên dịch một lần nữa bằng việc sử
dụng trình biên dịch Just-In-Time (JIT). Kết quả là chương trình được thực thi
thông qua bộ xử lí củamáy tính.
Khi một phương thức của chương trình đượcgọi, trình biên dịch JIT phân tích
MSIL và kiểm tra MSIL đã dịch chưa, nếu đã dịch rồi thì JIT sẽ bỏ qua. Vì
thế, khi một ứng dụng chạy thì việc biên dịch chỉ xảy ra khi cần thiết, tức là
chỉ biên dịch mã MSIL khi chưa biên dịch ra mã máy và điều này làm cho
chương trình chạt nhanh hơn.
Do tất cả các ngôn ngữ .NET Framework (C#, C++, Visual Basic, Java) cùng
tạo ra sản phẩm MSIL giống nhau, nên một đối tượng được tạo ra từ một
ngôn ngữ nào đó trong .NET thì có thể được truy cập hay dẫn xuất từ
Microsoft .NET hoặc từ một đối tượng của ngôn ngữ khác trong.NET.

Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính ©Huỳnh Minh Ngọc


9
3.2.2.Giới thiệu về Visual Basic.NET (Visual Basic 2010)
3.2.2.1.Đặc điểm
VB.NET làngôn ngữ lập trình mới, không những lập trình trên nền tảng

vững chắc theo kiểu hướng đối tượng như các ngôn ngữ C++ hay Java,
mà cón dễ học, dễ phát triển, dễ dàng giúp chúng ta giải đáp những vấn đề
khúc mắc khi lập trình . VB.NET chuyển sang hướng đi hoàn toàn mới
đó là tập trung vào phát triển các ứng dụng cho môi trường đa tầng, các
ứng dụng phân tán, lập trình ứng dụng mạng.
VB.NET hỗ trợ đầy đủ bốn tính chất của ngôn ngữ lập trình hướng đối
tượng: tính kế thừa (inheritance), trừu tượng hóa dữ liệu (abstraction), tính
đa hình (polymorphism), tính đóng gói (encapsulation). Ngoài ra VB.NET
còn bổ sung

thêm các tính năng hướng đối tượng như : giao tiếp

(interface), nạp chồng (ocerloading), hàm tạo và hàm hủy, xử lí ngoại lệ có
cấu trúc, xừ lí đa luồng.
Khi lập trình với VB.NET chúng ta làm việc với một môi trường lập trình
trực quan gồm các thanh thựcđơn (menu), thanh công cụ (tool bar), và các
cửa sổ (windows) giúp tạo giao diện dễ dàng.
Khi sử dụng VB.Net chúng ta có thể xây dựng hầu hết các ứng dụng, như
là tạo trò chơi trong Winndows, bài toán quản lí, bài toán kỹ thuật, lập
trình ứng dụng trong ngành điện-điện tử-tự động hóa,…
3.2.2.2.Làm việc với dự án VB.NET (Project):
Trước tiên ta phải cài đặt Microsoft Visual Studio 2010 Express.Tải bản Visual Basic
2010 Express miễn phí từ địa chỉ sau của Microsoft:
/>Sau đó khởi động Visual Basic 2010 Express: Chọn Start, Program, Microsoft Visual
Studio 2010 Express, Microsoft Visual Basic 2010 Express.

Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính ©Huỳnh Minh Ngọc


10

Hình 1.3.
Khởi động Visual Basic 2010 Express, màn hình như sau:

Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính ©Huỳnh Minh Ngọc


11

Hình 1.4.
Chọn File, New project, màn hình như sau:

Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính ©Huỳnh Minh Ngọc


12

Hình 1.5.
Chọn
Windows Forms Application.
WindowsApplication. Ta nhấn vào nút OK.

Trong

ô

name,

tên

project

Màn hình như sau:

Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính ©Huỳnh Minh Ngọc

là


13

Hình 1.6.
Nhấp chuột vào Toolbox, ta thấy hiện ra thanh công cụ:

Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính ©Huỳnh Minh Ngọc


14

Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính ©Huỳnh Minh Ngọc


15

Hình 1.7.

Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính ©Huỳnh Minh Ngọc


16

Kéo và thả công cụ Label vào Form

Hình 1.8.
Thuộc tính Text : Label1, chúng ta sửa thành : Hello world. Giao diện như hình 6.
Biên dịch chương trình : chọn Debug, Build WindowsApplication1.
Chạy chương trình : chọn Debugg, Start debugging hay nhấn F5.

Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính ©Huỳnh Minh Ngọc


17

Hình 1.9.
Kết quả là:

Hình 1.10.

Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính ©Huỳnh Minh Ngọc


18
Ngừng chạy, chọn Debug, Stop debugging.Màn hình như sau:

Hình 1.11.
Lưu dự án: chọn File, Save. Chọn vị trí lưu là C:\TuhocVisualBasic.
THí dụ 2: Tạo, chạy thử một ứng dụng đơn giản
1.Khởi động VB, đợi hộp thoại New Project xuất hiện, chọn project thuộc loại
Windows Application từ hộp thọai và ấn nút OK.
2. Project sẽ được tạo và có sẵn một form duy nhất có tên là “Form1”. Từ của sổ
Toolbox chọn nút có dạng Button, vẽ vào form một nút (mặc nhiên là “Button1”)

3. Để đặt mã chương trình điều khiển nút lệnh “Button1”, nhấp đúp chuột vào
nút lệnh này, một cử a sổ mở ra để chèn các chỉ thò vào một thủ tục có tên là
“Button1_Click()”,
nhập dòng lệnh sau vào phần thân của thủ tục này :
Code:
Public Class Form1

Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính ©Huỳnh Minh Ngọc


19

Private Sub Button1_Click(ByVal sender As System.Object,
ByVal e As System.EventArgs) Handles Button1.Click
MsgBox("Chao cac ban.Bay gio la:" & Now)
End Sub
End Class
Trong đó MsgBox là hàm có sẵn của VB dùng để hiện ra một cử sổ

với một

thông báo nài đó; hàm Now trả về ngày giờ hiện hành; còn phép toán ‘&’ dùng
để ghép hai chuỗi ký tự.
4. Biên dịch chương trình bằng cách chọn menu Debug, Build WindowsApplication2.
Chạy thử bằng cách ấn phím chức năng F5 hay chọn Start Debugging từ thực đơn
Debug. Một cưả sổ tên “Form1” hiện ra, có chứa một nút lệnh tên là “Button1”,
ấn vào nút lệnh này sẽ thấy một hộp thoại “WindowsApplication2” hiện ra do
gọi hàm MsgBox.
5. n nút OK để đóng hộp thoại “WindowsApplication2”. Sau đó cũng đóng cưả
sổ “Form1” để ngừng chạy thử chương trình.

Hinh 1.12
Chạy chương trình : Debug, Start Debugging (bấm F5)

Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính ©Huỳnh Minh Ngọc


20

Hình 1.13.
Thí dụ 3: Tạo ứng dụng ở DOS (Console Application)
-Chọn New, Project. Trong hộp thoại chọn Visual Basic và ứng dụng Console
Application

Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính ©Huỳnh Minh Ngọc


21
Hình 1.14.
Nhấn Ok.Màn hình như sau:

Hình 1.15.
Chọn Save All, ta có:

Hình 1.16.
Tên project là ConsoleApplication1a, vị trí lưu là: C:\Users\ngoc\Documents\Visual
Studio
2010\Projects\BT_VB2010\Chuong1,
tên
Solution

Name
là:
ConsoleApplication1a. Ta nhấn Save.

Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính ©Huỳnh Minh Ngọc


22
Viết chương trình : Ứng dụng control như sau: hiển thị lời chào.
Imports System
Module Module1
Sub Main()
Console.WriteLine("Chaomung den voi Visual Basi.Net")
Console.ReadLine()
End Sub
End Module
Biên dịch chương trình: chọn menu Build, Build ConsoleApplication1a

Hình 1.17.
Chạy chương trình: chọn menu Debug, Start Debugging hay nhấn F5.

Hình 1.18.
Kết quả chạy:

Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính ©Huỳnh Minh Ngọc


23

Hình 1.19.

Ta nhấn phím Enter để trở về chương trình VB.Net.
Thí dụ 4: Khai báo Class
‘Khai bao su dung khong gian ten
Imports System
Public Class Class1
'Khai bao thu tuc
Sub PrintOut()
Console.WriteLine("StartUp is Class")
Console.ReadLine()
End Sub
End Class
Thí dụ 5: Nhập tên và hiển thị

Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính ©Huỳnh Minh Ngọc


24

Hình 1.20.
Imports System
Module Module1
Sub Main()
Console.WriteLine("Chao ban, ten ban la gi?")
Dim ten As String = Console.ReadLine()
Console.Write("Xin chao")
Console.Write(ten)
Console.WriteLine("!")
Console.ReadLine()
End Sub
End Module

Kết quả:

Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính ©Huỳnh Minh Ngọc


25

Hình 1.21.
3.2.3.Môi trường làm việc của VB.NET :
Môi trường làm việc của VB.NET gồm có
VB.NET có khu vực soạn thảo chính cho phép tạo các giao diện hoặc viết các mã lệnh.
Ngoài ra để hỗ trợ cho việc lập trình, VB.NET còn có các thanh công cụ và cửa sổ như
sau:
-Toolbox: chứa các điều khiển và các thành phần như các điều khiển: TextBox, Label,
Button,…
-Properties: chứa các thông tin các thuộc tính, sự kiện của đối tượng được chọn.
-Server Explorer: hỗ trợ cho phép lập trình và truy xuất nhanh cơ sở dữ liệu của các
máy chủ.
-Solution:quản lí tất cả các tài nguyên và tập tin của project.
-Các cửa sổ theo dõi việc xuất kết quả, chạy từng lệnh, theo dõi tài nguyên như
:output, Command window).
3.2.4. Class (lớp)
Bản chất của lập trình hướng đối tượng là tạo ra các kiểu dữ liệu mới. Kiểu được định
nghĩa như một dạng vừa có thuộc tính (properties) chung vừa có các hành vi ứng xử
(behavior) của nó.
Class là một kiểu dữ liệu có cấu trúc, còn thể hiện của một class đượcgọi là đối tượng.

Thí nghiệm đo lường và điều khiển bằng máy tính ©Huỳnh Minh Ngọc