Hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển

LỜI NÓI ĐẦU
Đề tài thực hiện trong luận văn tốt nghiệp
này là thiết kế “ Hệ thống thu thập dữ liệu và
điều khiển ”. Hệ thống này sẽ thu thập dữ liệu từ
các kênh chuyển đổi Analog sang Digital, điều khiển
hệ thống bằng tín hiệu điện áp được xuất ra, thiết
bò hiển thò là màn hình tinh thể lỏng (LCD). Hệ
thống được kết nối với máy tính qua cổng nối tiếp,
giao diện điều khiển được viết bằng ngôn ngữ Visual
Basic.
Đễ có thể hoàn thành đề tài này em xin chân
thành cám ơn thầy hướng dẫn HUỲNH HỮU
PHƯƠNG, toàn bộ các anh trong công ty Control nói
chung và phòng Điện tử nói riêng đã chỉ bảo tận
tình và tạo điều kiện tốt nhất cho em trong quá trình
thực hiện luận văn.
Ngày 10 tháng 1 năm
2002
Sinh viên
Nguyễn hoàng Huy


MỤC LỤC
Trang
I/ Chuyển đổi AD dùng ADS7841
A/ Sơ lược về ADS7841
1/ Giới thiệu
2/ Mô tả chân
3/ Kỹ thuật điều khiển
B/ p dụng vào luận văn
1/ Kết nối phần cứng

2/ Phần mềm điều khiển
II/ Chuyển đổi DA dùng DAC7611
A/ Sơ lược về DAC7611
1/ Giới thiệu
2/ Mô tả chân
3/ Hoạt động
B/ p dụng vào luận văn
1/ Kết nối phần cứng
2/ Phần mềm điều khiển
III/ Truyền thông nối tiếp với Visual Basic
A/ Sơ lược về truyền thông nối tiếp
B/ Các đặc tính của MSComm
C/ Sự kiện OnComm
D/ Thông báo lỗi
E/ Hỏi vòng ở cổng RS-232
IV/ Màn hình tinh thể lỏng LCD
A/ Chức năng các chân
B/ Nguồn cung cấp và hoạt động
C/ Tập lệnh điều khiển
D/ p dụng vào luận văn
1/ Sơ đồ kết nối
2/ Phần mềm nạp cho 8951
V/ Hoạt động port nối tiếp của 8951

1
2 -3
3 - 12
13
14 - 16

17 -18
18 - 20
20 - 23
23 - 24
24 - 26
27
28
39
40
41

-

28
39
40
41
42

43 - 44
44 - 45
45 - 48
48
49


A/ Giới thiệu
50 - 51
B/ Thanh ghi điều khiển port nối tiếp
51 - 52

C/ Các chế độ hoạt động
52 - 56
D/ Khởi động và truy xuất các thanh ghi cổng
nối tiếp57 - 58
E/ Tốc độ baud port nối tiếp
59 - 61
VI/ Hệ thống thu thập số liệu và điều khiển
A/ Giới thiệu
B/ Kết nối phần cứng và phần mềm điều
khiển
62 - 71
C/ Giao diện điều khiển
1/ Chuyển đổi AD
80
2/ Chuyển đổi DA
84
3/ Hiển thò trên LCD
87
4/ Các nút lệnh khác
VII/ Các hộp điều khiển ActiveX
A/ Hộp điều khiển chuyển đổi AD
B/ Hộp điều khiển chuyển đổi DA
C/ Hộp điều khiển LCD

62
77
- 84
- 87
- 89
90

91 - 94
94 - 95
95 - 100


Sinh viên: Nguyễn Hoàng Huy

CHUYỂN ĐỔI AD DÙNG ADS7841
Chuyển đổi từ Analog sang Digital (ADC) là quá
trình không thể thiếu trong các hệ thống điều
khiển tự động. Ngoài IC ADC0809 quen thuộc trên thò
trường có rất nhiều IC thực hiện việc chuyển đổi
AD, ADC0809 có một số nhược điểm là độ chính xác
không cao (chuyển đổi 8 bit), thời gian chuyển đổi
cao (khoảng 120 µs) và giao tiếp dữ liệu dạng song
song chỉ thích hợp cho các hệ thống cần độ chính
xác không cao và tốn nhiều chân port hoặc phải
giao tiếp dữ liệu qua data bus.
Trong đề tài thực hiện trong luận văn này ta
thực hiện việc biến đổi AD bằng IC ADS7841 của
hãng BURR-BROWN. ADS7841 có một số đặc tính nổi
trội so với ADC0809 đó là độ chính xác tương đối
cao (chuyển đổi 12 bit), tốc độ chuyển đổi cao có
thể đạt tới tốc độ 5µs. Và đặc biệt là giao tiếp dữ
liệu dạng nối tiếp do đó tốn ít chân port của vi xử lí
(có thể chỉ cần tốn 3 chân port).
Ngoài ra đối với ADS7841 ta còn có thể sử
dụng ở chế độ chuyển đổi 8 bit đễ tăng tốc độ
chuyển đổi dữ liệu đối với các hệ thống không

cần độ chính xác cao. Trước khi áp dụng vào hệ
thống ta giới thiệu sơ lược về ADS7841.

A/ SƠ LƯC VỀ ADS7841
1/ GIỚI THIỆU :
ADS7841 là IC chuyển đổi tín hiệu analog sang tín
hiệu số 12 bit bằng giao tiếp nối tiếp do công ty
BURR-BROWN sản xuất . ADS7841 gồm 4 kênh chuyển
đổi và cho phép ta lập trình đễ chọn chuyển đổi AD
12 bit hoặc 8 bit tùy theo nhu cầu sử dụng. Công
suất tiêu thụ khoảng 2mw , nguồn cung cấp đơn V CC
=+5V , áp chuẩn VREF được cung cấp trong khoảng từ
100mV đến VCC . Tầm điện áp ngõ vào cần đo trong
khoảng từ 0V đến VREF.

1


Sinh viên: Nguyễn Hoàng Huy

Sơ đồ chân của ADS7841

Tiêu thụ năng lượng thấp , làm việc ở tốc độ
cao và có khả năng phân kênh dễ dàng nên
ADS7841 được dùng rất hữu dụng trong các hệ
thống đo lường và điều khiển công nghiệp , kiểm
tra và đo lường các nguồn năng lượng với độ chính
xác cao . Ngoài ra do sử dụng giao tiếp dữ liệu dạng
nối tiếp nên ADS7841 thuận lợi trong việc trao đổi
dữ liệu từ xa . ADS7841 bao gồm 16 chân có sơ đồ

chân được vẽ ở hình trên . Nhà sản xuất bảo đảm
hoạt động tốt trong tầm nhiệt độ môi trường
từ-400C đến +850C .

2/MÔ TẢ CHÂN :
_
1- +VCC :
Chân cung cấp nguồn từ 2.7V
đến 5V
_
2- CH0 :
Ngõ vào kênh 0
_
3- CH1 :
Ngõ vào kênh 1
_
4- CH2 :
Ngõ vào kênh 2
_
5- CH3 :
Ngõ vào kênh 3
_
6- COM :
Ground của ngõ vào analog ,
nối với GND
ở chế độ đơn
cực , ở chế độ visai nối với
cực “−”

2

Sinh viên: Nguyễn Hoàng Huy

_
7- SHDN
chế độ nghó ,
_
_
đến 5V
_
_
ở mức

8- VREF
:
9- +VCC :
10- GND :
11- MODE :
thấp

:

Khi tích cực (mức 0) IC sẽ ở
tiêu thụ rất ít năng lượng
Ngõ vào áp chuẩn
Chân cung cấp nguồn từ 2.7V
Ground
Chọn chế độ chuyển đổi , khi
luôn là chuyển đổi 12 bit , khi

ở mức cao
chế độ chuyển đổi được
quyết đònh bởi
bit mode trong byte điều khiển
(sẽ nói ở
_
12- DOUT :
dữ liệu được

phần sau).
Ngõ ra của dữ liệu nối tiếp ,
dòch ra dựa trên xung clock

DCLK. Ngõ ra
này sẽ ở dạng tổng trở cao
khi chân “CS”
_
13- BUSY :
trở cao khi

ở mức 1.
Ngõ ra này sẽ ở dạng tổng

chân “CS” ở mức 1.
_
14- DIN :
Ngõ vào dữ liệu nối tiếp ,
dữ liệu được đưa
vào dựa

trên xung clock ở chân DCLK .
_
15- CS
:
Tín hiệu chọn chip
_
16- DCLK :
Ngõ vào xung clock, xung clock
này
đễ
nhận biết dữ
liệu được đưa vào (chân DIN)
hoặc đưa ra(chân DOUT).

3


Sinh viên: Nguyễn Hoàng Huy

3/ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN :

Hình trên là một cách kết nối phần cứng cơ
bản của ADS7841. Trong trường hợp này các kênh
chuyển đổi luôn ở dạng đơn cực nên ta nối thẳng
chân “COM” với “GND”. ADS7841 được cung cấp nguồn
đơn cực +5V, tụ 0.1µF được dùng đễ lọc nguồn cung
cấp . Chân “SHDN” luôn được đặt ở mức 1 (nối với
VCC). Áp chuẩn cung cấp cho chân VREF lấy bằng
nguồn VCC . Chân “MODE” được đặt ở mức 0 đễ chọn
chế độ chuyển đổi 12 bit . Chân “BUSY” khôg cần

sử dụng tới , các chân “DCLK”, “CS”, “DIN”, “DOUT”
được nối tới các chân của vi xử lí .
ADS7841 cần được cung cấp xung clock từ bên
ngoài thông qua chân “DCLK”, và một áp chuẩn từ
bên ngoài vào chân VREF , áp chuẩn này có thểø
dao động từ +100mV đến +VCC , nguồn cung cấp VCC
từ +2.7V tới +5.25V . Giá trò áp chuẩn sẽ trực tiếp
đặt tầm ngõ vào của bộ biến đổi . Dòng điện
chuẩn ngõ vào phụ thuộc vào tốc độ chuyển đổi
của ADS7841 .
Ngõ vào analog của tín hiệu cần chuyển đổi
có thể ở dạng đơn cực hoặc vi sai và được đưa vào
một trong bốn kênh (CH0, CH1, CH2, CH3). Điện áp
này phải nằm trong tầm từ điện áp chuẩn V REF đến
áp của chân “COM”(trong trường hợp này là đất)

4


Sinh viên: Nguyễn Hoàng Huy

hoặc trong trường hợp áp vi sai ta sử dụng hai trong
bốn kênh (CH0, CH1, CH2, CH3).
• NGÕ VÀO ANALOG:

A2 − A0
(Trường hợp : 001B)
CH0
CH1
CH2

CH3

+IN
BỘ BIẾN
ĐỔI
-IN

COM
SGL/DIF
(Trường hợp mức cao)

Hình trên là sơ đồ khối của khối phân
kênh ngõ vào của ADS7841. Ngõ vào của
bộ biến đổi là áp của một trong bốn kênh
so với chân “COM” hoặc hai trong bốn kênh
này . Hai bảng sau sẽ chỉ mối quan hệ giữa
các bit A2, A1, A0 và bit điều khiển SGL/DIF
trong việc phân kênh ngõ vào analog .
Điện áp đơn cực (trường hợp bit SGL/DIF ở
mức cao)
A2 A1 A0 CH0 CH1 CH2 CH3 COM
0
0
1
+IN
-IN
1
0
1
+IN

-IN
0
1
0
+IN
-IN
1
1
0
+IN -IN
Điện áp vi sai (trường hợp bit SGL/DIF ở mức
thấp)
A2
0

A1
0

A0
1

CH0 CH1 CH2 CH3 COM
+IN -IN
5


Sinh viên: Nguyễn Hoàng Huy

1
0

1
-IN +IN
0
1
0
+IN -IN
1
1
0
-IN +IN
Những bit điều khiển này được đưa tuần tự
thông qua chân “DIN”. Ta sẽ thấy giao tiếp nối tiếp
này một cách chi tiết hơn ở phần sau. Khi bộ biến
đổi nhập vào chế độ làm việc , sai lệch điện áp
giữa chân +IN và –IN sẽ được bảo vệ bởi dãy tụ
điện có sẵn trong ADS7841. Điện áp ở ngõ vào –IN
được giới hạn trong khoản từ –0.2V đến 1.25V. Ngõ
vào +IN có tầm từ –0.2V đến V CC + 0.2V . Dòng điện
ngõ vào của tín hiệu analog phụ thuộc tốc độ
chuyển đổi của ADS7841. Suốt quá trình lấy mẫu
nguồn phải nạp điện cho các tụ điện lấy mẫu nằm
trong ADS7841 (khoảng 25pF), sau khi tụ điện này được
nạp điện đầy đủ nó sẽ giải phóng ra một dòng
điện ở ngõ vào. Tốc độ nạp từ nguồn analog tới
bộ chuyển đổi thì phụ thuộc vào tốc độ chuyển
đổi.
• NGÕ VÀO ÁP CHUẨN :
Nguồn chuẩn bên ngoài đưa vào sẽ đặt tầm
cho ngõ vào cần chuyển đổi . ADS7841 sẽ điều
khiển điện áp chuẩn này trong tầm từ 100mV đến

+VCC . Phải giữ sai lệch điện áp analog của 2 chân
ngõ vào cần chuyển đổi +IN và –IN trong khoảng
cho phép . Ví dụ như trong chế độ đơn cực với điện
áp chuẩn là 1.25V , và với chân “COM” được nối
đất thì kênh ngõ vào được chọn ( CH0, CH1, CH2, CH3 )
phải nằm trong tầm từ 0V đến 1.25V . Nếu chân
“COM”được kết nối với 0.5V thì tầm áp vào của
kênh được chọn sẽ từ 0.5V đến 1.75V.
Có một vài vấn đề về cách đònh chuẩn áp
ngõ vào. Khi áp chuẩn được cung cấp không phải
là ước số của 4096 ( 212) thì với cùng lượng điện áp
ngõ vào analog cần đo , giá trò của ngõ ra (dạng
số) sẽ bò giảm xuống . Điều này rất thường xảy ra
ở bit có trọng số thấp nhất (LSB). Do đó khi sử
dụng áp chuẩn là những con số này ta phải bù lại
6


Sinh viên: Nguyễn Hoàng Huy

lượng đã mất đi. Ví dụ như khi sử dung áp chuẩn là
2.5V thì ta phải bù lại 2LSBs ( tức phải cộng 2 vào
giá trò (dạng số) ngõ ra của bộ biến đổi. Khi sử
dung áp chuẩn là 0.5V thì ta phải bù lại 10LSBs.
Trong mỗi trường hợp này giá trò bù lại khoảng
1.22mV. Ở những trường hợp không cần thiết phải
dùng áp chuẩn nhỏ ta nên sử dụng áp chuẩn là
4.095mV, điều này sẽ làm giảm sai số của quá
trình chuyển đổi đồng thời giúp ta dễ dàng tính
được giá trò áp ngõ vào cần đo (1 LSB bằng 1mV).

Tương tự như trên thì nhiễu của ngõ ra sẽ tăng
khi giá trò của một LSB thấp. Với điện áp chuẩn là
100 mV thì giá trò của mỗi LSB sẽ là 24µV. Đây là
mức thấp so với các loại nhiễu có trong thiết bò.
Kết quả là ngõ ra (dạng số) sẽ không ổn đònh và
sẽ thay đổi xung quanh một giá trò chính bằng một
số LSBs. Với áp chuẩn thấp ta cần phải mắc một
tụ bypass đễ lọc nguồn , áp chuẩn cung cấp phải ít
nhiễu, tín hiệu ngõ vào cần đo phải ít nhiễu.
Điện áp chuẩn đưa vào chân VREF sẽ không
được đệm mà trực tiếp lái các tụ điện có chức
năng biến đổi AD của ADS7841, cụ thể là dòng
điện đi vào là 13µA ứng với áp chuẩn 2.5V. Dòng
chuẩn này sẽ trực tiếp làm giảm tốc độ chuyển
đổi lẫn điện áp chuẩn.

• XỬ LÍ GIAO TIẾP SỐ
tACQ
1

8

CS
1

8 1

8
DCLK

7


Sinh viên: Nguyễn Hoàng Huy

1 2 3 4 5 6 7 8
DIN

BUSY
1110 9 8 7 6 5 4
3 2 1 0
(MSB)
(LSB)
DOUT
Giản đồ thời gian của một sự chuyển đổi trong 24
chu kỳ xung clock
Hình trên chỉ ra cách điều khiển cơ bản của
việc xử lí số của ADS7841. Giản đồ trên mô
phỏng nguồn của tín hiệu số là các chân Port của
một vi điều khiển hoặc một bộ xử lí tín hiệu số
với giao tiếp nối tiếp cơ bản ( chú ý rằng tín hiệu
số đi vào không được vượt quá 5.5V). Trong mỗi lần
giao tiếp giữa vi xử lí và bộ điều khiển bao gồm
tám chu kỳ xung clock. Một chuyển đổi được hoàn
tất có thể bao gồm ba lần giao tiếp nối tiếp , trong
tổng 24 chu kỳ xung clock trên ngõ vào DCLK. Tám
xung clock đầu tiên được sử dụng đễ cung cấp byte
điều khiển được đưa vào ở chân DIN. Khi bộ chuyển
đổi có đủ thông tin cho quá trình chuyển đổi sắp
tới đễ đặt kênh ngõ vào , chế độ chuyển đổi. Sau

khi byte điều khiển được hoàn thành thì ở 12 xung
clock kế tiếp sẽ là kết quả chuyển đổi analog sang
digital, xung clock thứ 13 cho bit cuối cùng của kết
quả chuyển đổi . Ba xung clock kế tiếp cần thiết
đễ hoàn thành byte cuối cùng (DOUT sẽ ở mức
thấp). Những xung clock này sẽ được bộ chuyển đổi
bỏ qua.
• BYTE ĐIỀU KHIỂN:
Phần trên ta đã biết việc chọn các thông số
cho bộ chuyển đổi được thông qua byte điều khiển,
ta sẽ xem xét chi tiết về các chức năng của từng
bit trong byte điều khiển này. Bit đầu tiên là ‘S’ bit
(start bit) phải luôn ở mức cao và báo hiệu cho sự
8


Sinh viên: Nguyễn Hoàng Huy

bắt đầu của byte điều khiển . ADS7841 sẽ bỏ qua
những giá trò ngõ vào trên chân “DIN“ cho đến khi
bit ‘S’ được xác lập. Ba bit kế tiếp (A2 đến A0) đễ
chọn kênh ngõ vào cần chuyển đổi . Các thông tin
chi tiết về ba bit này đã được trình bày ở phần
trên.
‘MODE’ bit và chân MODE có quan hệ với nhau
đễ đặt số bit cho một lần chuyển đổi . Nếu chân
MODE ở mức thấp thì bộ chuyển đổi luôn làm việc
ở chế độ 12 bits mà không phụ thuộc vào trạng
thái của bit MODE trong byte điều khiển . Nếu chân
MODE ở mức cao thì bit MODE sẽ quyết đònh số lượng

bit trong mỗi lần chuyển đổi , cụ thể là khi bit MODE
bằng 0 tương ứng là chuyển đổi 12 bits , bằng 1
tương ứng là chuyển đổi 8 bits.
Bit 7
Bit 1
Bit 0
S

A2

Bit 6
A1

Bit 5
A0

Bit 4
Mode

Bit 3
Sgl/Dif

Bit 2
PD1

PD0
(MSB)
(LSB)
Thứ tự của những bit điều khiển trong byte điều
khiển

Bit Sgl/Dif là bit chọn chế độ ngõ vào cần đo, cụ
thể là khi ở mức cao là chọn chế độ ngõ vào đơn
cực , ở mức thấp là chọn chế độ vi sai , ở chế độ
đơn cực kênh ngõ vào được chọn là chênh lệch áp
so với chân “COM”., ở chế độ vi sai hai ngõ vào vi
sai được cho bởi hai trong bốn kênh (CH0 đến CH4)
tùy thuộc vào các bit A2, A2, A0 như đã nói ở phần
trên.
Hai bit cuối cùng PD1 và PD0 chọn chế dộ sử
dụng công suất nguồn , bảng dưới đây chỉ ra chi
tiết về hai bit này. Nếu cả hai bit ở mức cao thì dụng
cụ luôn tiêu thụ công suất , nếu cả hai bit ở mức
9


Sinh viên: Nguyễn Hoàng Huy

thấp thì dụng cụ sẽ không tiêu thụ công suất giữa
hai lần chuyển đổi . Khi một chuyển đổi mới được
bắt đầu , dụng cụ sẽ lấy lại trạng thái hoạt động
bình thường, không cần thiết phải trì hoãn đễ cho
phép dụng cụ bật nguồn và ngay lần chuyển đổi
đầu tiên sẽ có hiệu lực.
PD1 PD2
Miêu tả
0
0
Công suất sẽ tắt giữa hai lần
chuyển đổi , sau
mỗi lần chuyển đổi kết thúc , bộ

biến đối sẽ
nhập vào chế độ công suất
thấp, ở lần chuyển
đổi kế tiếp thiết bò sẽ tự
nạp lại nguồn đầy đủ.
0 1
Dành cho lần sử dụng sau
1
0
Dành cho lần sử dụng sau
1
1
Không tắt công suất nguồn giữa
hai lần chuyển
đổi , dụng cụ luôn tiêu thụ
công suất.
Phần trên ta đã xem xét chuyển đổi AD trong 24
chu kỳ xung clock, đó là chuyển đổi cơ bản. Nhằm
làm tăng tốc độ chuyển đổi của ADS7841 ta sẽ
xét chuyển đổi trong 16 chu kỳ xung clock.
• CHUYỂN ĐỔI TRONG 16 CHU KỲ XUNG CLOCK :
Những bit điều khiển chuyển đổi thứ n+1 có
thể được đưa vào trong chuyển đổi thứ n trong mỗi
16 chu kỳ xung clock, giản đồ thời gian ở dưới sẽ
chỉ rõ điều này. Giản đồ cũng chỉ ra cách giao
tiếp nối tiếp với vi xử lí ở mỗi byte được dòch ra
giữa việc xử lí và chuyển đổi.
Các thông số thời gian đặc biệt :
Ký hiệu
Min

Max
Đơn vò
tACQ
900
ns
10


Sinh viên: Nguyễn Hoàng Huy

tDS
tDH
tDO
tDV
tCSS
tCSH
tCH
tCL
tBD
tBDV
tBTR

50
10

ns
ns
ns
ns
ns

ns
ns
ns
ns
ns
ns

100
70
50
0
150
150
100
70
70

Giản đồ thời gian cho chuyển đổi 16 chu kỳ xung
clock
CS
1

8

1

8

8

1

DCLK
S

Control bit

S

Control bit

5

4 3 2 1 0

DIN
BUSY
1110 9 8 7 6
DOUT

Như vậy thời gian tối thiểu cho một chu kì lấy mẫu
là:
TMIN24 = 50 + 24*(150+150) + 70 = 7320 ns
TMIN16 = 50 + 16*(150+150) + 70 = 5000 ns

11


Sinh viên: Nguyễn Hoàng Huy

Giản đồ thời gian chi tiết
CS

tCSS

tCH tCL

tCSH

tDS tDH

DCLK
DIN

tBDV

tBD

tBTR
BUSY

tDV
11

10

---

DOUT
• ĐỊNH DẠNG DỮ LIỆU :

Dữ liệu ngõ ra của ADS7841 được đònh dạng
bằng số nhò phân như hình sau :
Dữ liệu ngõ ra
11. . .111
11. . .110
11. . .101

00. . .010
00. . .001
00. . .000
vào

áp ngõ
VREF

0V

• CHUYỂN ĐỔI 8-BIT:

1LSB = VREF/4096

12


Sinh viên: Nguyễn Hoàng Huy

Ngoài chế độ chuyển đổi AD 12 bit ADS7841 còn
cung cấp cho người sử dụng chế độ chuyển đổi 8 bit
. Chế độ này cần thiết khi người sử dụng muốn
tăng tốc độ chuyển đổi và kết quả dữ liệu ngõ

ra không cần phải thật chính xác. Khi sử dụng ở
chế độ này một chuyển đổi sẽ hoàn thành sớm
hơn bốn chu kỳ xung clock.
Có nghóa là là trong giao tiếp nối tiếp với vi
xử lí thì chân “DOUT“ sẽ được dòch ra 12 bit. Không
những thời gian được rút ngắn bằng việc bớt đi 4
chu kỳ xung clock (nhanh hơn 25%) mà tốc độ chuyển
đổi có thể rút ngắn bằng cách tăng tốc độ của
xung clock nhanh hơn 50%. Cả hai điều này giúp
chúng ta có thể tăng khoảng gấp đôi tốc độ
chuyển đổi.
• ĐIỀU KHIỂN NGUỒN CUNG CẤP:
Có ba chế độ điều khiển nguồn cung cấp cho
ADS7841: chế độ đầy (PD1-PD0 =
11B) , tự động
tắt (PD1-PD0 = 00B), và chế độ nghó (chân “SHDN” ở
mức thấp). Sự hữu dụng của ba chế độ này tùy
thuộc vào việc ADS7841 được điều khiển như thế
nào. Ví dụ như ở tốc độ chuyển đổi cao và chuyển
đổi ở chế độ 16 chu kỳ xung clock chỉ có sự khác
biệt rất nhỏ giữa chế độ đầy và chế độ tự động
tắt nguồn, tương tự như thế nếu ADS7841 được nhập
vào chế độ tự động tắt nguồn thì khi shutdown
(chân “SHDN” ở mức thấp ) thì hầu như không có sự
khác biệt .
Khi điều khiển ở tốc độ cao và chế độ chuyển
đổi 16 chu kỳ xung clock , ADS7841 sử dụng hầu hết
thời gian có được vào việc chuyển đổi do đó có
rất ít thời gian cho việc tự động tắt nguồn , chế độ
này hầu như luôn tích cực. Tức là sự khác biệt giữa

chế độ đầy và chế độ tự động tắt nguồn hầu
như là như nhau.
Nếu tốc độ chuyển đổi được giảm xuống bằng
cách đơn giản là giảm tần số của ngõ vào xung
clock (DCLK) hoặc vẫn duy trì DCLK ở tốc độ cao nhưng
13


Sinh viên: Nguyễn Hoàng Huy

giảm số lần chuyển đổi trong 1 giây, trong trường
hợp này bộ biến đổi sẽ tăng tỉ lệ thời gian ở
chế độ tắt nguồn ( nói chung là chế độ tự động
tắt nguồn sẽ tích cực). Tuy nhiên dụng cụ vẫn tiếp
tục bò hao phí năng lượng ở các chân logic khác, ta
có thể giảm tối đa bằng cách giữ CS ở mức cao.

B/ÁP DỤNG VÀO LUẬN VĂN:
1/KẾT NỐI PHẦN CỨNG
Mạch giao tiếp giữa ADS7841 với vi xử lí

8951
Cấp nguồn đơn +5V cho ADS7841, nối các chân
“DCLK”, “CS”, “DIN”, “DOUT” cho các chân P1.0, P1.1,
P1.2, P1.3 , ta không cần thiết dùng chân “BUSY” ,
chân “MODE” luôn ở mức 0 tức là ta luôn chọn chế
độ chuyển đổi 12 bits , chân “SHDN” luôn ở mức 1
tức là ta không dùng đến khả năng Shutdown của
ADS7841 (chân “SHDN” tích cực mức thấp )
Điện áp chuẩn “VREF” đưa vào là 4.095V được tạo

bởi LM431.

14


Sinh viên: Nguyễn Hoàng Huy

2/PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN:
Ta viết dưới dạng chương trình con ADC , chương
trình con này sẽ
lấy các thông số của AD ( kênh chuyển đổi , chế
độ vi sai hay đơn cực...)
từ ô nhớ 21H của vi xử lí , giá trò mặc đònh của ô
nhớ này là 94H ( tức là chọn kênh 0 , ở chế độ
đơn cực , bật chế độ tự động tắt nguồn), giá trò
này người sử dụng có thể thay đổi bằng việc
truyền lệnh từ máy tính tới vi xử lí , chuyển đổi
trong chương trình con này là chuyển đổi trong 24 chu
kỳ xung clock. Sau khi thực hiện xong chương trình con
này giá trò chuyển đổi sẽ được lưu vào hai thanh ghi
A và B (B chứa 4 bit cao , A chứa 8 bit thấp ).

LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT
CLR

CS

A
21H
RLC

A

Lặp 8 lần

Tạo xung DCLK
15


Sinh
C viên: Nguyễn Hoàng Huy

DIN

Tạo xung DCLK
Lặp 4 lần
C
DOUT
RLC

A

ANL A,#0FH
B

A

Tạo xung DCLK
Lặp 8 lần
C

DOUT

RLC

A

Lặp 3 lần Tạo xung DCLK

SETB

RET
ADC:
16

CS


Sinh viên: Nguyễn Hoàng Huy

CLR
MOV
MOV

P1.1
A,21H
R7,#8

; chọn chip ADS7841
; lấy byte điều khiển

; dòch 8 lần

RLC

A

; đưa bit điều khiển

MOV
CLR
SETB
DJNZ
CLR
SETB
MOV

P1.2,C
; chân DIN
P1.0
; nhập xung cho DCLK
P1.0
; nhập xung cho DCLK
R7,NHAPDIN
P1.0
; nhập xung cho DCLK
P1.0
; nhập xung cho DCLK
R7,#4
; lấy ra 4 bit cao

CLR
SETB
MOV
RLC
DJNZ
ANL
MOV
MOV

P1.0
; nhập xung cho DCLK
P1.0
; nhập xung cho DCLK
C,P1.3
; lấy giá trò ra
A
; dòch giá trò vào A
R7,LOOPAD1
A,#0FH ; xoá nible cao
B,A
; B chứa 4 bit cao
R7,#8
; dòch 8 lần

CLR
SETB
MOV
RLC
DJNZ
MOV

CLR
SETB
DJNZ
CLR
SETB

P1.0
; nhập xung cho DCLK
P1.0
; nhập xung cho DCLK
C,P1.3
A
R7,LOOPAD2
R7,#3
; tạo 3 xung cuối
P1.0
; nhập xung cho DCLK
P1.0
; nhập xung cho DCLK
R7,CUOI
P1.0
;cho DCLK về 0
P1.1
; không chọn chip

NHAPDIN:
vào

LOOPAD1:

LOOPAD2:

CUOI:

ADS7841
RET
Tính thời gian thực hiện chương trình con trên:
T = 3 + 6*8 + 3 + 6*4 + 3 + 6*8 +1 + 4*3 + 4
17


Sinh viên: Nguyễn Hoàng Huy

= 3 + 48 + 3 + 24 + 3 + 48 +1 +12 +4 = 146
TM

CHUYỂN ĐỔI DA DÙNG
DAC7611
Chuyển đổi tín hiệu Digital sang tín hiệu Analog là
quá trình quan trọng trong việc điều khiển hệ thống
điều khiển tự động. Ta không sử dụng IC DAC0808
quen thuộc vì một số nhược điểm của nó là độ
chính xác không cao (chuyển đổi 8 bit), giao tiếp dữ
liệu dạng song song do đó tốn nhiều chân port của vi
xử lí (hoặc phải sử dụng dạng giao tiếp qua data bus).
Trong luận văn này ta sử dụng IC DAC7611 của
hãng BURR-BROWN. So với DAC0808 thì DAC7611 có độ
chính xác cao hơn 16 lần (chuyển đổi 12 bit, độ phân
giải là 1mv), ngoài ra giao tiếp dữ liệu của DAC7611
dạng nối tiếp nên tốn ít chân port. Ta có thể chỉ

cần sử dụng 3 chân port. . Trước khi áp dụng vào
hệ thống ta giới thiệu sơ lược về DAC7611.

A/ SƠ LƯC VỀ DAC7611
1/ GIỚI THIỆU :

DAC7611 là IC chuyển đổi Digital sang Analog 12
bit của hãng BURR-BROWN , sử dụng nguồn đơn +5V
. Có thể cung cấp công suất 2.5mw (0.5ma ở 5V) .
Ngõ điện áp ra sẽ thay đổi 1 LSB trong 7µs . Dữ
liệu giao tiếp với các chân của Port của vi xử lí
là dạng giao tiếp nối tiếp bao gồm các chân xung
clock (CLK), chân dữ liệu vào (SDI) , chân nạp dữ

18


Sinh viên: Nguyễn Hoàng Huy

liệu (LD), chân chọn chip (CS) , và chân xóa (CLR).
Hoạt động ở nhiệt độ từ –40o C đến +80o C .
Nguồn cung cấp cho DAC7611 nên được bypass
bởi một tụ lọc giá trò khoảng 0.1 µF . Do DAC7611 sử
dụng nguồn đơn +5V chỉ có một chân GND nên tất
cả các dòng điện bao gồm dòng điện số và dòng
điện analog đều được đổ về chân này . Do đó chân
GND nên được kết nối trực tiếp đến ground của
analog. Điện áp cung cấp tới V DD phải được điều
chỉnh tốt và ít nhiễu.
DAC7611 được sử dụng trong nhiều lónh vực như :

_ Điều khiển quá trình
_ Các hệ thống thu thập dữ liệu
_ Điều khiển các hệ thống tùy động
vòng kín . . .
2/ MÔ TẢ CHÂN :
- 1 VDD
:
- 2 CS
:
- 3
CLK
liệu .
- 4 SDI
:
tiếp (12 bit).
- 5 LD
:
Dac . Thanh

- 6 CLR
ở mức

:

Nguồn cung cấp .
Tín hiệu chọn chip .
:
Xung clock đễ trao đổi dữ
Ngõ vào của dữ liệu nối
Dữ liệu được đưa vào thông

qua xung clock CLK
Đọc dữ liệu từ thanh ghi nội
ghi Dac sẽ được chuyển đổi LD
ở mức thấp (trong trường hợp
CS ở mức thấp.
Xung xóa thanh ghi Dac , khi CLR
thấp thanh ghi DAC được đặt

giá trò 000H,
-

7 GND

:

điện áp ngõ ra bằng 0V.
Đất.

19


Sinh viên: Nguyễn Hoàng Huy

- 8
Vout
:
Điện áp chuyển đổi
ngõ ra , tầm điện áp từ
0V đến 4.095V ( 1mv/LSB ),Giá
trò này sẽ đựơc duy trì cho

đến lần chuyển đổi kế.

Cấu tạo tương đương của các ngõ vào Logic
trong DAC7611
Điện áp ra

CLR

LD

o

o

o

----ép xuống 000H
Thanh ghi
DAC
--- Chuyển
đổi

o

o

20

o

Sinh viên: Nguyễn Hoàng Huy

SDI

o

o

o

Data
Thanh ghi dòch

CS

o

CLKo

BẢNG CÁC THÔNG SỐ HOẠT ĐỘNG CỦA
DAC7611
Điện áp hoạt động chuẩn VDD :
+5V
Sai số điện áp cho phép :
5% (+4.75V
đến 5.25V)
Dòng đi vào chân VDD , IDD :
0.5ma
Côngsuất hoạt động :

2.5mw
Công suất đưa vào tối đa :
325mw
Ngõ vào số so với đất :
-0.3V
đến VDD+0.3V
Điện áp ra so với đất :
-0.3V
đến VDD+0.3V
Nhiệt độ cao tối đa :
+1550C
Nhiệt độ thấp tối thiểu :
-650C
Tầm nhiệt độ hoạt động bình thường: -400C
đến 850C
Thời Gian thay đổi điện áp ngõ ra khi
thay đổi 1 LSB ngõ vào :
7µs
3/ HOẠT ĐỘNG :

21


Sinh viên: Nguyễn Hoàng Huy

Hình trên chỉ cách kết nối cơ bản giữa Vi xử lí
với DAC7611 . Giao tiếp gồm một tín hiệu chọn chip
(CS), tín hiệu xung clock nối tiếp (CLK) , dữ liệu nối
tiếp (SDI) , và một tín hiệu nạp (LD). Bốn tín hiệu
này ta có thể đưa vào 4 chân port của Vi xử lí .Tín

hiệu CLR luôn được đặt ở mức một .Dữ liệu được
đònh dạng ở hệ nhò phân và bit đầu tiên là bit có
trọng số lớn nhất (MSB). Tầm điện áp ra từ 0V đến
4.095V, đây là biến đổi DA 12 bit nên độ phân giải
sẽ là 1mv (212 = 4095) .
Mã nhò phân ngõ vào
Điện áp
ngõ ra (V)
FFFH
+ 4.095
801H
+2.049
800H
+2.048
7FFH
+2.047
000H
0
Bảng chuyển đổi dữ liệu của DAC 7611
Dữ liệu số đưa vào trong DAC7611 được chứa
trong 2 bộ đệm . Điều này có nghóa là dữ liệu mới
có thể được nhập vào DAC mà không có bò chèn
lên dữ lệu cũ và điện áp ra của sự chuyển đổi .
Tại thời điểm sau khi dữ liệu được nhập vào thanh
ghi dòch , dữ liệu này có thể được đưa vào thanh ghi
22