Tài liệu Thiết kế điều khiển hệ thống rơle thông qua cổng LPT1 doc

thiết kế điều khiển hệ thống rơle
thông qua cổng -lpt1
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Hiện nay ghép nối máy tính với các thiết bị chức năng để tạo các ứng dụng hữu ích là công việc
đợc nhiều ngời nghiên cứu, và là công cụ học tập, giảng dạy rất phù hợp. Đề tài này đợc thiết kế
nhằm giúp sinh viên làm quen với việc sử dụng máy tính và cổng LPT1 vào công việc điều khiển
tự động, để mở rộng khả năng sử dụng các thiết bị, phơng tiện đợc điều khiển một cách linh hoạt
hơn.
2. Phơng pháp nghiên cứu của đề tài:
Tìm hiểu mạch điện ghép nối với máy tính thông qua cổng máy tính LPT1.
Tìm hiểu các thông số điện và một số đặc điểm đặc trng của cổng LPT1 có những thuận tiện,
khó khăn gì đối với việc ghép nối máy tính với thiết bị khác.
Tìm hiểu một số phơng pháp lập trình điều khiển cổng LPT1.
3. Nội dung của đề tài
3.1.Tổng quan về cổng máy in LPT1:
Đây là cổng ghép nối với máy in (còn gọi là giao diện Centronics). Nó nối máy tính và máy
in thông qua một ổ cắm 25 chân (có 8 đờng dữ liệu, 8 đất, 4 lối ra dẫn tín hiệu điều khiển từ máy
tính, 5 lối vào thông báo trạng thái của thiết bị đợc điều khiển). Việc liên lạc và điều khiển cổng
LPT1 đợc thực hiện thông qua các thanh ghi có địa chỉ cơ bản là 0x378, đây chính là địa chỉ cơ
bản của thanh ghi thứ nhất.
D7 D6 D5
D4
D3 D2 D1 D0
Data bit D1 (Pin 3)
Data bit D0 (Pin 2)
Data bit D2 (Pin 4)
Data bit D3 (Pin 5)
Data bit D4 (Pin 6)
Data bit D6 (Pin 7)
Data bit D5 (Pin 8)
Data bit D7 (Pin 9)

Data register(Basic address)
ERROR (Pin 15)
SLCT (Pin 13)
PE (Pin 12)
ACK (Pin 10)
BUSY (Pin 11)
D7
D6 D5 D4 D3 0 0 0
Status register ( Basic address +1 )
Control register ( Basic address +2)
AUTO FEED (Pin 14)
STROBE (Pin 1)
INIT (Pin 16)
SLCTIN (Pin 17)
IRQ_Enable
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1
D0
Sơ đồ các chân của cổng máy in - LPT1:
Chân Ký hiệu Vào/ ra Mô tả
1 STROBE Lối ra
2 D0 Lối ra Đờng dẫn dữ liệu D0
3 D1 Lối ra Đờng dẫn dữ liệu D1
4 D2 Lối ra Đờng dẫn dữ liệu D2
5 D3 Lối ra Đờng dẫn dữ liệu D3
6 D4 Lối ra Đờng dẫn dữ liệu D4
7 D5 Lối ra Đờng dẫn dữ liệu D5
8 D6 Lối ra Đờng dẫn dữ liệu D6
9 D7 Lối ra Đờng dẫn dữ liệu D7
10 ACK Lối vào Xác nhận
11 BUSY Lối vào 1:Máy in bận

12 PE Lối vào Hết giấy
13 SLCK Lối vào Lựa chọn
14 AF Lối vào Tự nạp
15 ERROR Lối vào Lỗi
16 INIT Lối ra 0: Đặt lại máy in
17 SLCTIN Lối ra Select in
18 GND Lối ra Nối đất
.
.
.
.
.
.
.
.
25 GND Lối ra Nối đất
Hình 1: Sơ đồ chân của cổngLPT
3.2.Đặc điểm dây cáp - LPT1
Để nối từ cổng LPT1 tới thiết bị đợc ghép nối ngời ta dùng cáp song song (Đây là một loại cáp
tròn có 25 dây dẫn song song).
Nh ợc điểm : Giữa các dây dẫn song song của nó khi có dòng điện chạy qua hình thành một
mạch thang RC gây nhiễu lẫn nhau. Bởi vậy cáp LPT1 không dẫn tín hiệu đi xa đợc (chiều
dài hoạt động hiệu quả 5 met).
Ưu điểm : Do chiều dài cáp ngắn và có nhiều đờng dữ liệu song song nên tốc độ truyền dữ
liệu nhanh, kịp thời trong thời gian thích hợp.
Ngoài ra còn có một loại cáp dẹt khác (có 25 chân) để nối từ đầu ra của cáp tròn (có các chân
đặt so le nhau) tới mạch điều khiển khi cần thiết.
3.3.Đặc điểm điện áp và dòng điện ở đầu ra của cổng-LPT1
3.3.1. Mức điện áp trên các đầu ra
Là mức TTL (logic cao lý tởng là +5V nhng trong thực tế là + 4V, logic thấp 0v). Do đó rất

thích hợp để ghép nối với các mạch số bên ngoài. Thông thờng, khi ghép nối với máy tính, ta đi
qua một tầng đệm trung gian nhằm cách ly và bảo vệ cổng máy tính đồng thời có thể sử dụng dữ
liệu sau tầng đệm một cách linh hoạt (ví dụ 74HC245, 74HC257)
3.3.2. Dòng điện
Dòng điện chạy qua cổng nhỏ cỡ vài mA. Nếu mạch ngoài ghép với máy tính yêu cầu một
dòng đủ lớn để làm việc thì ta có thể khuếch đại dòng điện với một hệ số khuếch đại thích hợp
(VD:sử dụng mạch khuếch đại bằng Tranzitor, triac v.v).
3.4. Đặc điểm của mạch ghép nối từ cổng LPT1 tới đối tợng đợc điều khiển:
3.4.1. Tầng đệm (môđun cơ sở 8 bit vào/ra)
Các đờng dẫn dữ liệu đi tới bộ đệm 74HC245, vi mạch này tách ra các dữ liệu đ đến củaã
máy tính PC từ môđun ghép nối. Để đọc vào 8 bit dữ liệu, sử dụng vi mạch 74HC257 với 4 bộ dồn
kênh (2 lối vào, một lối ra). Nhờ vậy mà một chu trình đọc vào đợc chia làm 2nửa (chân SEL=0 thì
4 bit dữ liệu đầu sẽ đợc đọc vào, SEL=1 thì 4 bit dữ liệu sau đợc đọc; chân INIT của cổng LPT1 có
tác dụng chuyển mạch đối với SEL) (hình 1.2).
Nguồn nuôi môđun này lấy từ đầu ra của vi mạch ổn áp 7805 (điện áp lối vào của vi mạch này
có thể lấy từ bộ pin 9V hay bộ nắn điện từ nguồn điện lới 50Hz).
3.4.2. Đặc điểm chủ yếu của van điều khiển
Tuỳ loại rơle sử dụng mà có những yêu cầu riêng về mức điện áp và dòng điện hoạt động
hiệu quả. Để thích nghi với điện áp đầu ra của cổng LPT1(0-4V). Chúng tôi đ chọn loại rơle 5v.ã
Rơle loại này sẽ hút khi mức điện áp vào cỡ 2,3V và dòng điện cỡ vài chục mA trở lên.
Thực tế, ta có thể sử dụng triac, thiristor thay thế cho rơle tốt hơn trong một số trờng hợp; nhng
vì hai loại này thuộc loại linh kiện bán dẫn có tuổi thọ và thời gian làm việc liên tục thấp hơn so với
rơle nên ta chọn rơle để điều khiển.

Để chốt dữ liệu từ máy tính đến rơle, sao cho bất cứ khi nào mức điện áp ra của cổng máy tính là
logic dơng thì rơle hút và mức logic âm thì rơle nhả, ta sử dụng trigơ D với đầu vào D từ chân dữ
liệu ra từ cổng LPT1, đầu ra Q sẽ nối tới cực bazơ của tranzitor để điều khiển rơle hoạt động(ví
dụ:74LS374 với 8 trigơ D). Để khuếch đại dòng điện đa vào điều khiển rơle, ta chọn
Tranzitor loại C945(NPN)với hệ số khuếch đại dòng điện cỡ 200
lần. Do đặc điểm điện trở của Rơle cỡ vài chục nên ta chọn mạch

khuyếch đại nh ( hình 1.3 )

D0 - D7
74HC25
(Hình 1.2)
3.5.Phơng pháp lập trình điều khiển:
Tuỳ vào đối tợng điều khiển và mục đích điều khiển mà ta xây dựng cho nó một thuật toán
riêng thích hợp. Nói chung, ta nhận các dữ liệu cần thiết (qua 5 đờng dẫn lối vào) và đặt nó ở vùng
đệm rồi lấy ra xử lý theo thuật toán xác định, sau đó xuất các dữ liệu điều khiển tơng ứng ở đầu
ra.Việc nhận và xuất dữ liệu đợc thực hiện bởi các lệnh C tơng ứng sau:
Nhận dữ liệu: inp(address register, data);
Xuất dữ liệu : outp(address register,data);
Trong khuôn khổ của đề tài này, để thích hợp với mục đích học tập ta không chọn một đối t-
ợng điều khiển cụ thể nào mà lấy thời gian làm đối tợng điều khiển chung (chơng trình nguồn đợc
xây dựng dới các hàm do đó có thể tiếp tục đợc nâng cấp).
4. Khả năng ứng dụng trong thực tiễn của đề tài:
Mở rộng khả năng sử dụng panel trong phòng thực hành (ghép nối panel với máy tính thông
qua cổng LPT1) để mở rộng khả năng sử dụng của các thiết bị sẵn có.
ứng dụng thực tiễn để điều khiển các chu trình vận hành máy móc phức tạp cần tới sự phối
hợp của máy tính.
Pin2-Pin9
Pin10-Pin13
INIT
SEL
STROBEERROR
post
lpt1
74HC25