Mạng Thu Thập Dữ Liệu và Quang Báo

Với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, việc thu
thập và chia sẽ thông tin đang được quan tâm, cải
tiến liên tục. Giải pháp tốt nhất cho công việc trên
là sử dụng mạng. Ngày nay rất có nhiều loại mạng
khác nhau: mạng truyền dữ liệu nối tiếp dùng
chuẩn RS-485, mạng LAN, WAN, mạng Ethernet, mạng
Internet … Hiện nay, mạng Internet là mạng tiên tiến
nhất, chúng chia sẽ một lượng thông tin vô cùng
lớn. Trong nội dung đề tài này tôi chỉ giới thiệu
mạng truyền dữ liệu nối tiếp dùng chuẩn RS-485

1. Nhiệm vụ đề tài:

Mạng thu thập và xử lý dữ liệu từ các thiết
bò sau:
 Đọc mã vạch: dùng vào việc quản lý thời
gian nhân viên ra vào công ty
 Thermocouple: Thu thập và điều khiển nhiệt
độ của lò nhiệt, do không có lò nhiệt, và sự đáp
ứng chậm của nhiệt độ. Do thời gian bảo vệ luận
văn không nhiều, nên không điều khiển thực tế
mà chỉ thông qua mô phỏng, chương trình mô
phỏng được thực hiện trên phần mềm Visual Basic
 Quang Báo:Dùng để thông báo tin tức của
công ty, chữ trên bảng thông báo thay đổi được.

2. Thực Hiện:

Thiết kế 3 kit AT89C51:
 Kit thu thập và điều khiển nhiệt độ:
- Điều khiển lò nhiệt, dùng điều kiển on-off,

thông qua logic mờ
- Dùng cảm biến: Thermocouple
- Hoạt động của lò nhiệt: bán tự động
 Kit đọc mã vạch:
- Do không có thiết bò đọc mã vạch, dùng
phím thay thế
- Mục đích: Kiểm tra thời gian nhân viên ra,
vào công ty làm việc
 Kit quang báo:
- Dùng hiển thò thông báo, thông báo tin
tức
Thiết kế chương trình điều khiển trên kit và PC


Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

SVTH : Nhan Minh Tiến

GVHD : Nguyễn

Trang


Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

GVHD : Nguyễn

Ι. Sơ lược về mạng:

1) Mạng (NetWork):.
Hệ truyền thông và trao đổi dữ liệu được xây
dựng bằng sự ghép nối vật lí hai hoặc nhiều máy tính.
Các mạng máy tính cá nhân khác nhau tùy theo quy
mô bao quát của chúng. Mạng nhỏ nhất, gọi là mạng
cục bộ ( LAN), có thể chỉ nối hai hoặc ba máy tính
với một thiết bò ngoại vi đắt tiền, như máy in laser
chẳng hạn, lớn hơn một ít có thể nối đến 75 máy
tính hoặc nhiều hơn nữa. Các mạng lớn hơn, gọi là
mạng diện rộng ( WAN), dùng các đường dây điện
thoại hoặc các phương tiện liên lạc khác để liên kết
lạc khác để liên kết các máy tính với nhau trong
phạm vi từ vài chục đến vài ngàn dặm. Thành phần
cơ bản của mạng là máy tính cá nhân hoặc trạm
công tác có lắp card giao diện và đều được nối
bằng dây cáp với máy dòch vụ tệp chứa bộ lưu trữ
lớn trung tâm. Tất cả các thành phần đó tương tác
với nhau bằng phần mềm hệ điều hành mạng ( NOS).
Máy dòch vụ tệp trung tâm không được sử dụng trong
các mạng bình đẳng ( peer-to-peer). Khác với các hệ
thống nhiều người sử dụng, mà trong đó mỗi thành
viên được trang bò một terminal câm không có khả
năng xử lý, trong mạng máy tính mỗi thành viên có
một trạm công tác chứa các mạch xử lý riêng của
mình. Các mạng máy tính cá nhân cũng được phân
biệt theo cấu trúc liên kết, tức là theo dạng hình học
của mạng tôpô mắc nối chúng. Các cấu trúc liên
kết phổ biến hiện nay gồm các tô pô hình sao, trong
đó các máy được nối với một máy dòch vụ tệp trung
tâm, và tô pô buýt, trong đó máy được nối với một

dây cáp xương sống duy nhất. Đồng thời, cũng có hai
phương pháp truyền thông tin thông qua dây cáp của
mạng: băng tần cơ sở, và băng tần rộng. Có một
số tiêu chuẩn đang cạnh tranh nhau trong việc chi phối
các tiêu chuẩn truyền thông mà theo đó các dữ
liệu sẽ được trao đổi trong mạng
1.1) Mạng LAN ( Local Area NetWork )
SVTH : Nhan Minh Tiến

Trang


Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

GVHD : Nguyễn

Các máy tính cá nhân và các máy tính khác
trong phạm vi một khu vực hạn chế được nối với nhau
bằng các dây cáp chất lượng tốt, sao cho những
người sử dụng có thể trao đổi thông tin, dùng chung
các thiết bò ngoại vi, và sử dụng các chương trình
cũng như các dữ liệu đã được lưu trữ trong một máy
tính dành riêng gọi là máy dòch vụ tệp. Khác nhau
khác nhiều về quy mô và mức độ phức tạp, mạng
cục bộ có thể chỉ liên kết vài ba máy tính cá nhân
và một thiết bò ngoại vi dùng chung đắt tiền, như
máy in laser chẳng hạn. Các hệ thống phức tạp hơn thì
có các máy tính trung tâm (máy dòch vụ tệp) và cho
phép những người dùng tiến hành thông tin với nhau

thông qua thư điện tử để phân phối các chương trình
nhiều người sử dụng, và để thâm nhập vào các cơ
sở dữ liệu dùng chung.
1.2) Ethernet:
Ethernet là công nghệ được sử dụng rộng rãi
nhất trong các mạng cục bộ ( mạng LAN ). Bản thân
riêng Ethernet không thể làm thành một mạng; nó
cần đến vài thủ tục khác như TCP/IP, để cho các nút
thực hiện việc truyền thông tin . Ethernet trong dạng
chuẩn của nó đã không đảm đương được việc luân
chuyển một lượng thông tin lớn, nhưng vẫn có nhiều
ưu điểm, cụ thể là:
 Các mạng Ethernet dễ thiết kế và có chi phí
thấp trong việc cài đặt.
 Các thành phần của mạng có giá thành rẻ
và được hổ trợ tốt.
 Công nghệ đã được thử thách qua thực tế
và tỏ ra là khá hấp dẫn cũng như đáng tin
cậy.
 Đơn giản trong việc bổ sung thêm hoặc bớt
đi các máy tính trên mạng.
 Được đa số các phần mềm và phần cứng
hổ trợ.
Một vấn đề chính còn tồn tại với Ethernet là:
bởi vì các máy tính đều tranh đua để truy cập lên
mạng nên không có gì đảm bảo là một máy tính cụ
thể nào đấy sẽ truy cập được ở một thời điểm cho
trước. Cuộc tranh giành sẽ xảy ra các vấn đế khi 2
máy tính đều cố gắng truyền thông tin cùng một
lúc; để rồi cả 2 đều phải lùi ra khỏi cuộc tranh đua

và không có dữ liệu nào có thể được truyền.

SVTH : Nhan Minh Tiến

Trang


Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

GVHD : Nguyễn

Phần cứng, đònh ước, và tiêu chuẩn ghép nối
của một loại mạng cục bộ, do hãng Xerox Corporation
đưa ra đầu tiên, có khả năng liên kết đến 1024 nút
trong một mạng buýt. Do sử dụng tốc độ cao trong kó
thuật truyền tin dải tần cơ bản (kênh đơn). Ethernet
cho phép truyền dữ liệu dạng dãy với tốc độ 10
megabit mỗi giây, với thông lượng thực tế từ 2 đến
3 megabit mỗi giây. Ethernet dùng kỹ thuật thâm
nhập nhiều mối bằng cảm nhận sóng mang có dò
xung đột ( CSMA/CD) để đề phòng trục trặc cho mạng
khi có hai thiết bò đồng thời cùng cố thâm nhập
vào mạng. Chú ý: Có một số hãng, như 3 Com và
Novell chẳng hạn, cũng sản xuất phần cứng mạng
cục bộ cùng theo đònh ước Ethernet, nhưng sản phẩm
của hãng này thường không tương thích với sản
phẩm của hãng kia.

BỘ TRUYỀN NHẬN ETHERNET:

Ethernet không đòi hỏi phức tạp ở phần
cứng. Các dây cáp được sử dụng để nối với nó
hoặc là cáp hai sợi xoắn không bọc kim (UTP) hoặc
là cáp đồng trục. Các dây cáp này phải được cắt
đoạn để độ dài tương ứng với trở kháng phù hợp
với trở kháng đặt trưng cho chúng, cụ thể là 50Ω
đối với cáp đồng trục và 100Ω đối với dây cáp UTP
Mỗi nút đều có phần cứng truyền và nhận
để điều khiển quá trình truy nhập tới dây cáp và
đồng thời giám sát sự lưu thông của dữ liệu trên
mạng. Phần cứng thực hiện chức năng truyền nhận
gọi là bộ truyền nhận và một bộ kiểm tra bắt đầu
và kết thúc khung.
Bộ truyền nhận Ethernet truyền theo một Ether
(các nút giám sát bus) đơn. Khi không có nút nào
truyền thì áp trên đường dẫn bằng +0,7V. điện áp
này cung cấp một tín hiệu nhạy với sóng mang cho
tất cả các nút trên mạng; điện áp này còn gọi là
nhòp tim ( heartbeat). Nếu một nút phát hiện ra diện
áp này thì nó biết rằng mạng đang hoạt động và
không có nút nào đang truyền.
Như vậy khi một nút muốn truyền một thông
điệp thì nó phải chờ đến một thời điểm không
bận. Khi đó nếu 2 hay nhiều bộ truyền đang hoạt
động ở cùng thời điểm đó thì sẽ xảy ra xung đột.
Khi chúng phát hiện thấy tín hiệu, một nút truyền đi
một tín hiệu báo tắc nghẽn. Các nút bò lâm vào
tình trạng xung đột lúc đó sẽ chờ một khoảng thời

SVTH : Nhan Minh Tiến

Trang


Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

GVHD : Nguyễn

gian ngẫu nhiên ( trong khoảng 10 đến 90ms) trước khi
cố gắng truyền lần nữa. Mỗi nút trên một mạng
đều chờ một lần truyền lại. Như vậy, hiện tượng
xung đột làm ảnh hưởng đến hiệu quả truyền dữ
liệu trên mạng. Thông thường, các bộ truyền nhận
phát hiện ra xung đột bằng việc giám sát điện áp
một chiều (DC) hoặc điện áp trung bình trên đường
truyền.
Khi truyền dữ liệu, một đơn vò truyền nhận
phần mở đầu bằng 1s và 0s liên tiếp. Mã được sử
dụng là mã Manchester, mã này diễn tả bằng số 0
khi có bước nhảy điện áp HIGH xuống LOW và 1 khi
có bước nhảy điện áp từ LOW lên HIGH. Điện áp
thấp bằng +0,7V. Như vậy khi phần mở đầu được
truyền thì điệp áp sẽ thay đổi giữa –0,7V và +0,7V
0,1microsec
1

0

1

0

1

+0,7V

-0,7V

Phần mở đầu
Nhàn rỗi
(Idle)

Nhàn rỗi
(Idle)

Tín hiệu digital Ethernet
Nếu sau khi truyền phầm mở đầu mà không
phát hiện thấy xung đột thì phần còn lại của khung
truyền sẽ được truyền tiếp
1.3) Internet:
Một hệ thống gồm các mạng máy tính được
liên kết với nhau trên phạm vi toàn thế giới, tạo
điều kiện thuận lợi cho các dòch vụ truyền thông dữ
liệu, như đăng nhập từ xa, truyền các tệp tin, thư tín
điện tử, và các nhóm thông tin. Internet là một
phương pháp ghép nối các mạng máy tính hiện
hành, phát triển một cách rộng rãi tầm hoạt động
của từng hệ thống thành viên. Nguồn gốc đầu
tiên của Internet là hệ thống máy tính cuả Bộ

Quốc Phòng Mỹ, gọi là mạng ARPAnet, một mạng thí
nghiệm được thiết kế từ năm 1969 để tạo điều kiện
thuận lợi cho việc hợp tác khoa học trong các công
trình nghiên cứu quốc phòng. ARPAnet đã nêu cao
triết lý truyền thông bình đẳng ( peer-to-peer), trong
đó mỗi máy tính của hệ thống đều có khả năng
SVTH : Nhan Minh Tiến

Trang


Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

GVHD : Nguyễn

"nói chuyện" với bất kỳ máy tính thành viên nào
khác. Bất kỳ mạng máy tính nào dựa trên cơ sở
thiết kế của ARPAnet đều được mô tả như một tập
hợp các trung tâm điện toán tự quản, mang tính đòa
phương và tự điều hành, chúng được liên kết dưới
dạng "vô chính phủ nhưng có điều tiết" . Sự phát
triển thiết kế của mạng ARPAnet đơn thuần chỉ do
những yêu cầu về quân sự: Mạng này phải có khả
năng chống lại một cuộc tấn công có thể vô hiệu
hoá một số lớn các trạm thành viên của nó. Tư
tưởng này đã được chứng minh là đúng khi Mỹ và
các đồng minh tham gia vào cuộc chiến tranh vùng
Vònh. Sự chỉ huy và mạng kiểm soát của Irak, được
tổ chức mô phỏng theo công nghệ ARPAnet, đã

chống lại một cách thành công đối với các nổ lực
của lực lượng đồng minh nhằm tiêu diệt nó. Đó là
lý do tại sao công nghệ có nguồn gốc từ ARPAnet
hiện nay đang được xuất cảng một cách rộng rãi.
Mạng Internet nguyên thủ được thiết kế nhằm mục
đích phục vụ việc cung cấp thông tin cho giới khoa học,
nên công nghệ của nó cho phép mọi hệ thống đều
có thể liên kết với nó thông qua một cổng điện
tử. Theo cách đó, có hàng ngàn hệ máy tính hợp
tác, cũng như nhiều hệ thống dòch vụ thư điện tử
có thu phí, như MCI và Compuserve chẳng hạn, đã trở
nên thành viên của Internet. Với hơn hai triệu máy
chủ phục vụ chừng 20 triệu người dùng, mạng
Internet đang phát triển với tốc độ bùng nổ, mỗi
tháng có thêm khoảng một triệu người tham gia
mới. Lời khuyên: Hầu hết mọi người đều có thể
tham gia vào Internet. Nhiều tổ chức loại lớn và vừa
có các hệ thống thư điện tử đều có cổng nối vào
Internet. Cao hơn một mức, các dòch vụ thư điện tử
có thu phí (như) Compuserve và MCI dều có các cổng
nối vào Internet; một số hệ bảng bulletin đòa phương
cũng vậy.
2) Bus
Đường dẫn điện nội bộ mà theo đó các tín hiệu
được truyền từ bộ phận này đến bộ phận khác
trong máy tính. Máy tính cá nhân có thiết kế bus
của bộ vi xử lý theo ba loại đường dẫn: - Bus dữ liệu
truyền dữ liệu xuôi ngược giữa bộ nhớ và bộ vi xử
lý. - Bus đòa chỉ xác đònh vò trí nhớ nào sẽ được đưa
vào hoạt động. - Bus điều khiển truyền các tín hiệu

của các bộ phận điều khiển. Người ta sẽ phát

SVTH : Nhan Minh Tiến

Trang


Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

GVHD : Nguyễn

triển bus dữ liệu của máy bằng cách nối bộ xử lý
với một hoặc nhiều khe cắm mở rộng, và gọi là
bus mở rộng ( expansion bus). bus dữ liệu, bus đòa chỉ,
và bus mở rộng đều được mắc nối theo những hàng
dây dẫn song song, cho nên tất cả các bít cần gửi đi
sẽ được truyền cùng một lúc đồng thời, giống như
16 hoặc 32 chiếc ô tô dàn hàng ngang cùng chạy
về một hướng trên xa lộ cao tốc. Có ba loại cấu
trúc bus thường gặp phổ biến trong thò trường máy
tính IBM PC và tương thích PC. - Bus ISA ( Industry Standard
Architecture). Đây là bus 16 bit, đầu tiên được xây
dựng để dùng cho các máy tính AT ( Advanced
Technology). Bus này bao gồm những khe cắm mở
rộng 8 bit để tương thích với các bộ điều hợp cũ, và
khe cắm 16 bit dùng cho những bộ điều hợp kiểu AT. Bus MCA ( Micro Chanel Architecture). Loại bus 32 bit sở
hữu riêng được dùng trong các máy tính IBM PS/ 2 cao
cấp. - Bus EISA ( Enhanced Industry Standard Architecture).
Loại bus 32 bit, nhưng khác với bus MCA là có thể

tương thích ngược với các bộ điều hợp ISA. Tính chất
rộng rãi của 32 bit chỉ được sử dụng một phần.
Mặc dù các đường dẫn trong bus nội bộ của bộ xử
lý hoạt động ở tốc độ cao phù hợp với bộ xử lý
của bạn, nhưng bus mở rộng thì hoạt động với tốc
độ thấp hơn nhiều - EISA ở 8. 33 MHZ và MCA ở 10
MHZ. bus Local (là một loại đường dẫn tốc độ cao
liên kết bộ xử lý của máy tính với vài ba khe cắm
mở rộng) đã được xây dựng để tăng tốc độ cho
việc hiện hình video trong các chương trình dùng nhiều
đồ hoạ như Microsoft Windows chẳng hạn.
3) BaseBand ( Băng cơ sở )
Trong các mạng cục bộ, đây là một phương
pháp truyền thông, trong đó tín hiệu mạng thông tin
được đưa trực tiếp vào cáp trong dạng số không điều
biến. Các tín hiệu máy tính có thể được truyền qua
cáp bằng hai cách: tín hiệu tương tự và tín hiệu số.
Mạng truyền thông tương tự được gọi là mạng băng
rộng ( broadband network). Các mạng truyền thông số
được gọi là mạng băng cơ sở. Vì các tín hiệu của
máy tính là tín hiệu số, cho nên số lượng mạch cần
thiết cho một mạng băng cơ sở để truyền dẫn tín
hiệu này ra vào máy tính là rất ít. Hơn nữa, nhiều
mạng băng cơ sở có thể sử dụng dây cáp hai sợi
xoắn (dây điện thoại bình (thường)), cho nên lắp đặt
chúng giá rẻ hơn với mạng băng rộng đòi hỏi phải
có cáp đồng trục. Tuy nhiên, hệ băng cơ sở bò hạn
SVTH : Nhan Minh Tiến

Trang

Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

GVHD : Nguyễn

chế về cự ly truyền dẫn và chỉ cho phép thực hiện
một kênh truyền thông trong một lúc. Hầu hết các
mạng máy tính cục bộ đều là mạng băng cơ sở.
4) BoardBand (Băng rộng)
Trong các mạng cục bộ, đây là một phương
pháp truyền thông tín hiệu tương tự được đặt trưng
bởi dải tần rộng. Tín hiệu này thường được tách
chia ra hoặc truyền dồn ( multiplex) để cung cấp cho
các đường truyền thông đa kênh. Vì các tín hiệu của
máy tính là loại tín hiệu số, nên chúng phải được
chuyển đổi bằng một quá trình gọi là biến điệu
( modulation) trước khi chúng được truyền qua mạng tín
hiệu tương tự. Một modem sẽ thực hiện nhiệm vụ đó.
Hệ thống dải rộng dùng phương pháp truyền tương
tự. Vì máy tính là thiết bò số, nên yêu cầu phải có
các thiết bò giống như modem ở cả hai đầu cáp
truyền để chuyển đối tín hiệu từ số thành tương tự
hoặc ngược lại. Truyền thông dải rộng có thể mở
rộng cự ly khá xa và hoạt động ở tốc độ rất cao.
Mạng dải rộng cũng giống như mạng truyền hình cáp,
có thể truyền hai hoặc nhiều kênh cùng một lúc
(các kênh khác nhau về tần số). Do đó mạng
truyền thông dải rộng có thể thực hiện truyền cả

dữ liệu lẫn tiếng.

ΙΙ. RS-485:

1. Giới thiệu:

Khi hệ thống cần truyền một khối thông tin nhỏ
ở khoảng cách xa, thông thường người ta chọn RS485
Mạng sử dụng chuẩn RS-485 rất đa dạng: ta có
thể giao tiếp giữa PC với nhau, hoặc giữa PC với Vi
Xử Lý , hoặc bất kỳ thiết bò nào truyền thông nối
tiếp bất đồng bộ. Khi so sánh với Ethernet và những
giao diện truyền thông theo những chuẩn khác thì
giao diện RS-485 đơn giản và giá thành thấp hơn
nhiều.
Theo nhận đònh của tôi ( 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. Một số đặt điểm của RS-485:
 Giá thành thấp:
Các bộ điều khiển ( Driver ) và bộ nhận
( Receiver ) không đắt và chỉ yêu cầu cung cấp
SVTH : Nhan Minh Tiến

Trang

Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

GVHD : Nguyễn

nguồn đơn +5V để tạo ra mức điện áp vi sai tối thiểu
1.5V ở ngỏ ra vi sai.
 Khả năng về mạng:
RS-485 là một giao diện đa điểm ( 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 tốc độ truyền tăng thì tốc độ baud
giảm xuống.
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.

3. Giải thích một số đặc tính RS-485 :
 Các đường truyền cân bằng và không cân
bằng:
Sở dỉ 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. Receiver sẽ đáp ứng phần
hiệu giữa các mức điện áp, được minh hoạ ở hình
dưới:
A
B

VA
VB

o

o

GND

Hình 1.1: Đường truyền cân bằng
Vin
GND

Hình 1.2: Đường truyền không cân bằng
Một thuận lợi lớn của RS-485 là khả năng
chống nhiễu tốt. Một thuật ngữ khác của đường
truyền tín hiệu dạng này là vi sai tín hiệu.
TIA/EIA – 485 chỉ đònh 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, ngïc lại VA < VB thì mức logic ở đầu
SVTH : Nhan Minh Tiến

Trang 10

Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

GVHD : Nguyễn

vào là thấp. Tại bộ nhận ( Receiver ) nếu V A > VB thì
mức logic ở đầu ra là cao và ngược lại
Đối với các Receiver đầu vào phải nằm trong
tầm –7V ÷ + 12 V. Mức áp vi sai đầu vào tối đa - 6V
≤ VA – VB ≤ +6V
 Tại sao dùng đường truyền cân bằng có lợi :
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 đøng
truyền bởi hầu hết các điện áp nhiễu điều tăng
hay giản điều nhau trên cả hai đường truyền. Bất kì
một điện áp nhiễu nào tác động lên một dây
điều bò triệt tiêu bởi điện áp bù trên dây kia.
Đường nhiễi có thể là các dây khác trong cáp
hoặc ở bên ngoài. Một bộ nhận 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
nhận phát mức điện áp giữa dây tín hiệu và đất.
Khi có nhiễu chúng sẽ tác động đến mạch, khi gặp
mội trường có nhiễu lớn chúng sẽ gây sai lệch
mức logic →mạch hoạt động sai.
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 nhận. Trong kết nối ở
khoảng cách lớn, điện thế ở các Driver và Reciver
có thể khác nhau nhiều vôn.
một đường truyền không cân bằng, điện thế
đất khác nhau có thể làm cho Receiver không đọc
được đầu vào. Còn ở đường truyền cân bằng thì
chúng không quan tâm đến điện thế đất vì nó chỉ
đọc phần điện thế hiệu giữa hai dây truyền tín hiệu.
Trong thực tế, các thành phần RS-485 chỉ phù
hợp với sự chênh lệch thế đất nhất đònh. Một cách
để triệt tiêu hoặc giảm bớt vấn đề này là cô lập
mạng.

4. Nguyên tắc hoạt động của RS-485 :
a) Mức áp yêu cầu:
Giao tiếp RS – 485 điển hình sử dụng nguồn 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
đònh bằng việc trừ mà mode điện áp chung phải
nằm trong tầm ± 7V. Nếu như giao tiếp cân bằng một
SVTH : Nhan Minh Tiến

Trang 11


Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

GVHD : Nguyễn

cách hoàn hảo thì các đầu ra offset bằng một nửa
với nguồn 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 –1V ÷ -4V so với đất. Nguồn cung
cấp cho bộ điều khiển là +5V
A

B

Hình 1.3: Ngỏ ra của bộ phát RS-485
Hình bên dưới chỉ mức điện áp vi sai giữa dây
A và B ở đầu ra của Driver. Biên độ đỉnh đỉnh của
áp ra là 6V gấp hai lần biên độ đỉnh đỉnh của
điện áp trên mỗi đường dây.

Hình 1.4: Ngỏ ra vi phân của bộ phát RS-485
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
chênh lệch giữa 2 đầu ra. Các Driver của RS-485 được
thiết kế sao cho tối thiểu thời gian lệch.
Tại Receiver, điện áp 2 đầu vào A và B chỉ cần
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
sainày < 0,2V thì mức logic không xác đònh

Sự khác nhau giữa điện áp Driver và Receiver là
giới hạn nhiễu cho phép 1,3V. điện áp vi sai có thể
yếu đi hoặc bò nhiễu kí sinh khoảng 1,3 V thì đầu thu
vẫn nhận được mức logic đúng.

SVTH : Nhan Minh Tiến

Trang 12


Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

GVHD : Nguyễn

Trong hầu hết các mạng, điện áp đầu ra bộ
phát lớn hơn 1,5V. Do đó giới hạn nhiễu lớn hơn. Một
bộ Driver cần cấp nguồn 3V cũng có thể có áp ra
vi sai giữa 2 đầu ra là 1,5 V
TIA/EIA – 485 đònh nghóa : B > A → mức 1; A > B →
mức 0 . Sử dụng đònh nghóa này các chip giao tiếp RS485 thì làm ngược lại.
b) 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.
Việc sử dụng thành phần đầu cuối sẽ có lợi
đối với dòng trong mạng. Khi không có các thành
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 có thể lái đến 32 đơn vò
tải. TIA/EIA – 485 xác đònh một đơn vò tải dưới dạng
dòng yêu cầu. Một bộ thu tương đương một đơn vò
tải, mà tải này không kéo nhiếu hơn một lượng
dòng xác đòmh tại đầu vào và điện áp được xác
đònh theo tiêu chuẩn. Khi áp tại đầu thu là 12V thì
một đơn vò 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 vàu ít nhất là 12 KΩ, mắc giữa
mỗi đầu vi sai với Vcc hay GND tùy thuộc vào chiều
dòng điện. Nếu thêm một bộ thu thì điện trở tương
là 6000 Ω. Nếu có 32 đơn vò tải thì R tương đương là
375Ω

5. Chuyển đổi sang TTL:
a) 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

SVTH : Nhan Minh Tiến

Trang 13


Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

GVHD : Nguyễn

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
giản và rẻ hơn trong việc chuyển đổi sang RS-232
NODE 0

NODE 1

O

O
O

NODE 2

O

O
O

NODE 3

O

O

Hình 1.5: Kết nối song công nhiều node
Trong một mạng 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 đònh đòa
chỉ của con tớ được xác đònh bằng cặp dây đối
lặp. 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 gởi tới.
b) Bán song công:
Rất nhiều mạng dùng kết nối 485 là bán song

công với nhiếu 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 một node được thu hay phát. Việc sử
dụng 2 đường truyền tín hiệu là thuận lợi khi chỉ có
2 thiết bò ( một chủ, một tớ ) vì mỗi node có thể thu
phát bất kì lúc nào mà không sợ có sự xung đột.
Nhưng nếu có nhiều hơn một bộ phát trên cùng
một cặp dây thì không có sự đảm bảo rằng đường
SVTH : Nhan Minh Tiến

Trang 14


Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

GVHD : Nguyễn

truyền tín hiệu là “ rỗng”(free) khi bộ phát cần
truyền
Trên các vi điều 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
+5V
75176BP

4
1
2
3

SERIALIN
SERIALOUT

DI
RO
RE
DE

A
B

6
7

120.

5

CONTROLOUT

+VCC

GND

8

+5V
75176BP

4
1
2
3

SERIALIN
SERIALOUT

DI
RO
RE
DE

A
B

6
7

5

CONTROLOUT

+VCC

GND

8

+5V
75176BP

4
1
2
3

SERIALIN
SERIALOUT

DI
RO
RE
DE

A
B

6
7
120

5

CONTROLOUT

+VCC

GND

8

Hình 1.6: Kết nối bán song công
Chip 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 đònh liệu bộ phát hay bộ tu là tích cực
Khi đầu vào cho phép của bộ phát ở mức thấp
thì ngõ ra của bộ phát ở trạnh 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
6. Kết nối mạng và phương thức truyền:
Đặc điểm của mạng dùng chuẩn RS-485 là phải
chung mass, mức điện áp chung: -7 ÷ +12v.
a. Dạng kết nối tổng quát:
SVTH : Nhan Minh Tiến

Trang 15


Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

GVHD : Nguyễn

Hình bên dưới mô tả cách kết nối tổng quát,
mỗi node có chip thu phát SN75176B ( tương tự Max485,
LTC485, DS3695 )
Mạch có điện trở 120 Ω nối song song với ngõ
vào, ra vi sai ( chân 6-7 ), và hai diện trở 560 Ω kéo
lên
Với cách kết nối như vậy thì để truyền data từ
bộ điều (Master) đến các thiết bò chấp hành ( Slave )
ta phải set chân 2-3 lên mức cao, tương tự khi các
Slave gởi Message về Master, chân 2-3 cũng phải lên
mức cao. Còn khi nhận Message thì ta phải set chân 2-3
xuống thấp

Hình 1.7: Dạng kết nối tổng quát của mạng
dùng chuẩn RS-485
b. Kết nối tự động :
Vấn đề: khi thiết kế mạng dùng chuẩn RS-485,
do tất cả các node cùng chia sẽ một đường data,
nhưng tại một thời điểm chỉ có một bộ điều khiển
hoạt động. Tức là trước khi node này phát thì node
khác không được phát.
Hình dưới đây cho ta cách kết nối tự động không
cần phải set chân 2-3 mỗi khi phát.

SVTH : Nhan Minh Tiến

Trang 16

Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

GVHD : Nguyễn

Hình 1.8: Kết nối tự động
Với mạch hình trên thì khi ta viết chương trình điều
khiển, ta không cần phải chốt bộ điều khiển, vì
dùng 75176B kết hợp với 555, sẽ cho ta thời gian delay
đủ để bộ điều này hoạt động ( Enable ) thì bộ điều
khiển khác không hoạt động ( Disable ). Giải thích cụ
thể nguyên lý hoạt động của mạch trên, sẽ được
đề cập trong phần thiết kế mạch.

7. Việc cho phép bộ điều khiển ( Driver ):
Một việc quan trọng trong sử dụng mạng bán
song công là việc điều khiển cho phép các bộ điều
khiển ( bộ phát ). Khi một bộ phát đang chuyển thì
nó vẫn còn được cho phép cho đến khi nó thực hiện
xong việc chuyển data. Sau đó nó không được cho
phép trước khi các node khác thực hiện việc phát.

Hình 1.9: Tín hiệu cho phép của bộ phát và 1 byte
data được phát
Mối quan hệ giữa một byte dữ liệu phát và tín
hiệu cho phép bộ phát
Có 3 cách để điều khiển chân cho phép của
485:

SVTH : Nhan Minh Tiến

Trang 17


Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

GVHD : Nguyễn

 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 node 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.

I. Giới Thiệu:
Có hai tiêu chuẩn chính yếu áp dụng cho quá
trình truyền dữ liệu nối tiếp là vòng dòng điện
20mA và RS-232. Vòng dòng điện 20mA sử dụng tín
hiệu dòng điện để mang dữ liệu, còn chuẩn RS-232

sử dụng các mức điện áp.
các nước phát triển khái niệm vòng dòng
điện đã quen thuộc với nhiều người làm việc trong
lónh vực đo lường, điều khiển và tự động hóa trong
các cơ sở sản xuất công nghiệp. Khái niệm vòng
dòng điện còn mới mẻ và ít được trình bày trong
các giáo trình. Dưới đây tôi giới thiệu vài nét về
nguồn gốc, các chuẩn vòng dòng điện và nguyên
tắc hoạt động, ứng dụng của chúng:

II. Vòng dòng điện:
SVTH : Nhan Minh Tiến

Trang 18


Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

GVHD : Nguyễn

1) NGUỒN GỐC:
Mô hình của hệ thống truyền dữ liệu bằng
vòng dòng điện bắt nguồn từ phương pháp tiêu
chuẩn đã sử dụng trên các máy điện báo in chữ.
Các máy đánh điện báo kiểu cơ điện đã được
dùng khá rộng rãi vào cuối những năm 1930 với
thiết bò từ các công ty như Kleinschnitt và “ The
Teletype Corporation” ( Mỹ )

2) TRUYỀN DỮ LIỆU BẰNG VÒNG DÒNG ĐIỆN:

Thay cho việc dùng mức điện áp, việc truyền
dữ liệu còn có thể được tiến hành nhờ sự chuyển
mức dòng điện, hay nói khác đi là thay đổi giá trò
dòng điện. Giao diện nối tiếp cũng giới thiệu 2 khả
năng, để tùy chọn một trong hai phương pháp truyền
Giao diện dòng 20mA ra đời trước RS-232 được
xem như một tiêu chuẩn. Giao diện này còn được gọi
là giao diện TTY hoặc thường gọi là vòng dòng điện,
mô tả trạng thái logic qua tác động cho hoặc không
cho dòng điện 20mA đi qua. Giao diện dòng 20mA được
chia ra làm hai phần: chủ động ( có nguồn dòng
không đổi 20mA riêng ) va øbò động ( dòng điện
20mA được tạo ra từ thiết bò ghép nối ). Như vậy, thì
bao giờ cũng có một thành viên giao tiếp gọi là
chủ động còn thành viên kia gọi là bò động.
giao diện dòng 20mA có những tín hiệu sau:
• TxD ( + ) dữ liệu gửi ( đường dẫn đi )
• TxD ( - ) dữ liệu gửi ( đường dẫn về )
• RxD ( + ) dữ liệu nhận ( đường dẫn đi )
• RxD ( - ) dữ liệu nhận ( đường dẫn về )
Thông thường thì ở giao diện dòng 20mA không
có tín hiệu bắt tay khi thiết lặp đường truyền. Với
giao diện này, việc truyền dữ liệu trên 1.000 m ét
là hoàn toàn có thể thực hiện được. Nhiễu sinh ra
trên đường truyền ảnh hưởng cảm ứng lên cả
đường dẫn tín hiệu đi và đến, do đó nhiễu bò loại
trừ. Muốn thế đường dẫn đi và đường dẫn về ( còn
được gọi là đường đảo và không đảo ) phải đặt

sát nhau, sao cho khi một tín hiệu nhiễu xuất hiện thì
cùng ảnh hưởng cả lên hai đường tín hiệu, xoắn hai
dây với nhau làm đường truyền. Tất nhiên với giao
tiếp này không thể có được tốc độ truyền cao
Có 2 chuẩn vòng điện khác nhau: 60mA và
20mA trong đó chuẩn 60mA đã lỗi thời. Lý do để
vòng dòng điện trở nên phổ biến đối với các
máy điện báo in chữ là tính hiệu quả của phương
SVTH : Nhan Minh Tiến

Trang 19


Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

GVHD : Nguyễn

pháp. Cụ thể mỗi chữ in ra nhờ việc sử dụng các
vòng dòng điện, trong đó mỗi chữ tương ứng với
một nhóm lựa chọn từ 5 đến 7 cuộn dây có lõi
sắt, kích hoạt các thanh gạt bên trong máy. Các cuộn
dây này được nới thành các dãy với số lượng các
cuộn dây khác nhau, tùy thuộc vào kí tự cần được
truyền. Thực tế cho thấy trong trường hợp này việc
truyền điện áp không hiệu quả bằng việc truyền
dòng điện
Có ít nhất là 3 kiểu thiết bò vòng dòng điện
khác nhau:
• Chỉ có máy in

• Chỉ có bàn phím
• Có cả bàn phím và máy in kết hợp với
nhau
Có 3 kiểu truyền thông được sử dụng với các hệ
thống vòng dòng điện đó là: đơn công, bán song
công và song công
Hệ thống đơn công: cho phép truyền thông tin
theo một hướng. Như vậy một bộ nhận sẽ luôn
nhận thông tin, còn bộ truyền sẽ luôn truyền thông
tin và không bao giờ xảy ra việc thay đổi vai trò;
luồng dữ liệu luôn đi theo một hướng.
Hệ thống bán song công và song công: cho phép
các thông tin theo hai chiều, nhưng chỉ theo một
hướng ở từng thời điểm. Các vòng dòng điện đơn
công và bán song công chỉ cần một cặp đường
truyền, trong khi vòng song công cần hai cặp đường
truyền, mỗi cặp cho một hướng. Tuy nhiên hoạt động
song công vẫn có thể thực hiện trên một cặp dây
xoắn đơn giản nếu như các mức dữ liệu trước hết
được biến đổi thành tín hiệu âm thanh, cụ thể hơn là
thành tín hiệu có tần số nằm trong vùng tai nghe
được ( audio tone ). Trong trường hợp ấy, hệ thống sẽ
sử dụng các cặp khác nhau của tín hiệu để diễn tả
mức logic 0 và 1, mỗi cặp cho một hướng.
a)VÒNG DÒNG ĐIỆN 60mA:
Vòng dòng điện 60mA bây giờ đã lỗi thời và
chỉ tìm thấy trong các thiết bò cũ. Hệ thống 60mA
được mô tả trên hình cho thấy một trong các máy
điện báo in chữ có thể được nối với cổng lối ra
nối tiếp tương thích TTL. Trong nhiều trường hợp, một

bit của một cổng song song sẽ được cấu hình như

SVTH : Nhan Minh Tiến

Trang 20


Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

GVHD : Nguyễn

cổng nối tiếp thông qua hoặc là phần mềm hoặc
là bổ sung phần cứng. Trên hình 4.2, bit có ít ý
nghóa nhất (LSB) của cổng song song được chỉ đònh
như đầu ra nối tiếp
Máy điện báo
60 WPM
Baudot

Cổng lối ra TTL, LBS

R1
T1
MJE340

D5

2
R2

220
1

NGUỒN NUÔI
130V DC

Vòng dòng điện loại 60mA
Mức TTL từ cổng ra nối tiếp trên hình 4.2 điều
khiển cực B của TST công suất, chòu điện áp cao. Hai
cực C, E của TST được đấu nối tiếp với dòng điện
60mA và như vậy nó hoạt động như một chuyển
mạch (công tắc). Khi mức TTl là High, TST T1 mở và
dòng điện chạy trong vòng. Ngược lại, khi bit TTL là
LOW, TST chuyển sang trạng thái cấm và sẽ không
có còng điện đi qua mạch Do đó TST cung cấp một
mức logic 1, khi bit TTL là High, và mức logic 0 khi là
Low
Vòng dòng điện được nuôi từ nguồn một chiều
120 đến 140 V, có một biến trở điều chỉnh được
mắc nối tiếp (R2), được sử dụng để đặt gần đúng
mức dòng điện
Mức dòng điện trong vòng dòng điện 60mA được
điều chỉnh bằng cách ngắt vòng và chèn vào
mạch một mili ampe kế với thang đo 0 đến 100mA
Phím sẽ được nhấn trên bàn phím, hoặc trong
trường hợp của hình 4.2, một mức HIGH phải được
viết vào cổng lối ra nối tiếp. Tác động này sẽ
đóng mạch vòng và cho phép dòng đi qua. Chiết áp
R2, được nối với biến trở, khi đó sẽ tiến hành điều

chỉnh cho dòng điện đi qua xấp xỉ 60mA
Nhược điểm: dễ làm hỏng linh kiện do dòng lớn.
Cách khắc phục: dùng mạch cách ly, bộ ghép
nối quang.

SVTH : Nhan Minh Tiến

Trang 21


Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

GVHD : Nguyễn

R3

D1

+130V
5.6 V

R4
2.2K
R1

Cổng lối ra TTL

T1

R5
220
220

Mạch điện hình trên

Bộ ghép nối quang

Mạch ghép nối quang
b)VÒNG DÒNG ĐIỆN 20mA
Chuẩn vòng dòng điện lớn hơn đã sử dụng
dòng điện với cường độ 20mA cho mức logic 1 và
dòng điện từ 0 đến 2mA cho mức logic 0 . Các máy
với vòng dòng điện 60mA đã cũ, trên đó sử dụng
mã điện báo Baudot 5 bit, trong khi hầu hết các máy
sử dụng vòng 20mA đều sử dụng mã ASCII.
+5V

R1
220

Dữ liệu vào
1

D1
1N4007

2

Lối ra 20 mA

Bộ ghép nối quang

Bộ biến đổi TTL sang tín hiệu dòng 20mA
hình trên chỉ ra một phương pháp đơn giản cho phép
sử dụng bộ ghép nối quang để ghép nối cổng nối
tiếp của máy tính với một vòng dòng điện 20mA.
Nguyên tắc hoạt động: khi dữ liệu vào là HIGH , thì
lối ra của U1 chuyển sang mức LOW, do đó cực âm
của Diod sẽ nối đất. Tác động này làm TST dẫn,
và cho phép dòng điện đi qua mạch. Diod D1 dùng để
ngăn ngừa hỏng hóc và những phiền phức khác
gây ra bởi xung điện cảm ứng khi phát sinh khi các
cuộn dây phóng điện.
c)VÒNG DÒNG ĐIỆN 4 ĐẾN 20mA:
Trong kỹ thuật điều khiển các quá trình công
nghiệp người ta thường sử dụng hệ thống vòng
dòng điện để truyền các số liệu đo lường. Hình 4-9
SVTH : Nhan Minh Tiến

Trang 22


Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

GVHD : Nguyễn

chỉ ra một hệ thống tiêu biểu trong đó 3 thiết bò
khác nhau thực hiện trong cùng một vòng dòng điện.

Máy ghi Analog

Bộ biến đổi
áp ra dòng

Máy tính số

Bộ điều khiển

Vòng dòng 4 - 20 mA

Vòng dòng điện 4 – 20mA dùng trong kỹ thuật đo
lường
Trên các bộ chỉ thò dòng điện dưới dạng số
đang lưu hành trên thò trường, ta thấy dải đo không
phải là 0 ÷ 20 mA mà là 4 ÷ 20 mA. Các bộ chỉ thò
này sử dụng cho một loại vòng dòng điện khác, có
phạm vi các giá trò cho phép từ 4 ÷ 20mA. Mục đích
của việc sử dụng vòng dòng điện này là truyền
các giá trò nằm trong một vùng, mô tả các thông
số đang được đo. Toàn bộ vùng có độ rộng là 16
mA, nhưng do việc chọn giá trò nhỏ nhất là 4mA có
thể tăng dòng điện cực đại 20mA. Nguyên nhân của
sự lệch và cũng là ưu điểm của vòng dòng điện 4
đến 20mA so với các vòng dòng điện khác. Do mức
logic 0 của vòng dòng điện 20mA là 4mA nên dễ
dàng phân biệt giá trò zero và trạng thái dòng điện
bằng 0 ( LOW )

III. RS-232 và MAX 232:

1) Đặt vấn đề:

Ghép nối qua cổng nối tiếp RS-232 là một
trong những kỹ thuật được sử dụng rộng rãi nhất
để ghép nối các thiết bò ngoại vi với máy tính. Qua
cổng nối tiếp có thể ghép nối chuột, modem, máy
in, bộ biến đổi A/D, các thiết bò đo lường … Số lượng
và chủng loại các thiết bò ngoại vi ghép nối qua
cổng nối tiếp đứng hàng đầu trong số các khả
năng ghép nối với máy tính. Các cách ghép nối
này sử dụng phương pháp truyền thông theo kiểu
nối tiếp, trong đó ở mỗi thời điểm chỉ có một bit
được gởi đi dọc theo một đường dẫn. Đặt điểm này
khác với phương pháp truyền thông theo kiểu song
song, trong đó nhiều bit được gởi đi đồng thời. Ưu
điểm chính của kiểu truyền nối tiếp so với cách
truyền song song là một đường dẫn được sử dụng

SVTH : Nhan Minh Tiến

Trang 23


Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

GVHD : Nguyễn

để truyền còn một đường dẫn khác dùng để
nhận.

Chuẩn RS-232 khi mới chỉ là chuẩn không chính
thức ( defacto) đã được nhiều công ty máy tính và
thiết bò đo lường chấp nhận. Sau đấy, Hiệp hội các
nhà công nghiệp điện tử ( EIA: The Electronic Industries
Association ), đã xây dựng thành một tiêu chuẩn
chính thức, vào năm 1962. Đáng tiếc là tiêu chuẩn
này chỉ cho phép sử dụng đường truyền ngắn, với
tốc độ bit thấp, ví dụ tốc độ truyền theo bit bằng
19.600 bit/sec, với khoảng cách cực đại bằng 20m.
Các tiêu chuẩn truyền thông nối tiếp ra đời sau, như
RS-422, RS-449, RS-485, cho phép truyền trên đường
cáp rất dài, với tốc độ bit rất cao. Chẳng hạn RS422 cho phép tốc độ truyền lớn hơn 10Mbps, còn
khoảng cách trên 1000m, trong khi có thể sử dụng
cáp hai sợi xoắn, cáp đồng trục hoặc cáp quang.
Các chuẩn mới cũng có thể được sử dụng để xây
dựng các mạng máy tính.

2) Vài nét về nguồn gốc:

Sau một thời gian lưu hành không chính thức,
đế năm 1962, Hiệp hội các nhà Công Nghiệp Điện
Tử (EIA) đã cho ban hành chuẩn RS-232 áp dụng cho
cổng nối tiếp. Các chữ RS được viết tắt từ
Recommended Standard ( Tiêu chuẩn đã giới thiệu)
Có hai phiên bản RS-232 được lưu hành trong
thời gian tương đối dài là RS-232B và RS-232C. Cho
đến nay RS-232B là phiên bản cũ còn RS-232C thì ra
đời sau và hiện vẫn còn tồn tại. Vì chuẩn RS-232B
đã lỗi thời từ nhiều năm, nên trong các tài liệu ít
đề cập đến. Tiêu cuẩn đang được áp dụng hiện nay

là RS-232C, gọi ngắn gọn là RS-232. Ở các nước Tây
u, chuẩn ghép nối RS-232 còn gọi là chuẩn V.24.
EIA đã công bố tiêu chuẩn RS-232C với nổ lực
nhằm tạo ra khả năng để ghép nối các thiết bò do
nhiều nhà sản xuất làm ra mà không đòi hỏi có
tiêu chuẩn đặt biệt cho từng trường hợp.
Ý tưởng để xây dựng tiêu chuẩn RS-232 là
phải sử dụng cùng loại đầu nối dây, ví dụ đầu nối
25 chân hoặc 9 chân, được nối theo cùng một cách
và phải sử dụng cùng mức điện áp khi biểu diển
các số nhò phân 1 và 0 tương ứng. Với ý tưởng
này, nếu như mọi người điều tham gia vào tiêu
chuẩn theo cùng một cách thì có thể nối các thiết
bò với cổng RS-232 của các hãng khác nhau, các

SVTH : Nhan Minh Tiến

Trang 24


Mạng Thu Thập Dữ Liệu Và Quang Báo
Ngọc Khai

GVHD : Nguyễn

mẫu mã khác nhau mà không cần có thêm điều
kiện nào. Các modem, các modem, các máy in và
nhiều thiết bò khác có thể được đấu nối vào giao
diện RS-232. Ngày nay, hầu hết các máy tính đều
trang bò một hoặc hai cổng nối tiếp RS-232, và tất

cả đều có khả năng sử dụng RS-232, ít nhất là như
một khả năng tùy chọn từ nhà sản xuất máy tính
hoặc từ phía người sử dụng máy tính.
Việc thiết kế cổng RS-232 cũng tương đối dễ
dàng, đặc biệt nếu như chọn chế độ hoạt động là
không đồng bộ ở tốc độ truyền dữ liệu thấp,
chẳng hạn như trong khoảng 110 đến 1200 baud.
Các mạch điện tích hợp cả bộ phát và bộ
nhận RS-232C đã được các nhà sản xuất khác nhau
thiết kế và chế tạo, ví dụ Motorola, National
Semiconductors. Các chip bộ/ bộ đệm RS-232 tiếp
nhận với mức điện áp TTL ở lối vào và biến đổi
chúng thành các mức dành riêng cho RS-232 để
truyền. Các bộ nhận RS-232 làm việc theo cách
ngược lại: tiếp nhận tín hiệu lối vào theo chuẩn RS232 và biến đổi các tín hiệu sang các mức TTL tương
ứng. Các bộ phận này đều nằm trên bản mạch
chính hoặc trên card vào/ra, nghóa là ở phía sau của
cổng RS-232.

3) Truyền dữ liệu nối tiếp:
Có 2 loại đònh dạng truyền dữ liệu nối tiếp là:
đònh dạng đồng bộ và đònh dạng không đồng bộ.
a) Đònh dạng đồng bộ:
Trong thu phát đồng bộ, tất cà các thiết bò sử
dụng chung nguồn xung clock của một thiết bò hoặc
một nguồn bên ngoài.

Clock

Data

(41H)
Bit 7
0

1

1

0

0

0

0

Bit 0
1

Phát đồng bộ – MSB
Mỗi bit phát được xác đònh bằng cạnh lên hoặc
cạnh xuống của xung clock. Bên nhận sử dụng xung
clock đấy để xáx đònh khi nào thì bit được đọc vào.

SVTH : Nhan Minh Tiến

Trang 25