Thiết kế điều khiển hệ thống rơle thông qua cổng LPT1
Hiện nay ghép nối máy tính với các thiết bị chức năng để tạo các ứng dụng hữu ích là công việc được nhiều người nghiên cứu, và là công cụ học tập, giảng dạy rất phù hợp. Đề tài này được 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, phương tiện được điều khiển một cách linh hoạt hơn.......
thiÕt kÕ ®iÒu khiÓn hÖ thèng r¬le
th«ng qua cæng -lpt1
1. TÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi :
HiÖn nay ghÐp nèi m¸y tÝnh víi c¸c thiÕt bÞ chøc n¨ng ®Ó t¹o c¸c øng
dông h÷u Ých lµ c«ng viÖc ®îc nhiÒu ngêi nghiªn cøu, vµ lµ c«ng cô häc tËp,
gi¶ng d¹y rÊt phï hîp. §Ò tµi nµy ®îc thiÕt kÕ nh»m gióp sinh viªn lµm
quen víi viÖc sö dông m¸y tÝnh vµ cæng LPT1 vµo c«ng viÖc ®iÒu khiÓn tù
®éng, ®Ó më réng kh¶ n¨ng sö dông c¸c thiÕt bÞ, ph¬ng tiÖn ®îc ®iÒu
khiÓn mét c¸ch linh ho¹t h¬n.
2. Ph ¬ng ph¸p nghiªn cøu cña ®Ò tµi:
− T×m hiÓu m¹ch ®iÖn ghÐp nèi víi m¸y tÝnh th«ng qua cæng m¸y tÝnh
LPT1.
− T×m hiÓu c¸c th«ng sè ®iÖn vµ mét sè ®Æc ®iÓm ®Æc tr ng cña cæng
LPT1 cã nh÷ng thuËn tiÖn, khã kh¨n g× ®èi víi viÖc ghÐp nèi m¸y tÝnh
víi thiÕt bÞ kh¸c.
− T×m hiÓu mét sè ph¬ng ph¸p lËp tr×nh ®iÒu khiÓn cæng LPT1.
3. Néi dung cña ®Ò tµi
3.1. Tæng quan vÒ cæng m¸y in LPT1:
§©y lµ cæng ghÐp nèi víi m¸y in (cßn gäi lµ giao diÖn Centronics). Nã
nèi m¸y tÝnh vµ m¸y in th«ng qua mét æ c¾m 25 ch©n (cã 8 ®êng d÷ liÖu, 8
®Êt, 4 lèi ra dÉn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tõ m¸y tÝnh, 5 lèi vµo th«ng b¸o
tr¹ng th¸i cña thiÕt bÞ ®îc ®iÒu khiÓn). ViÖc liªn l¹c vµ ®iÒu khiÓn cæng
LPT1 ®îc thùc hiÖn th«ng qua c¸c thanh ghi cã ®Þa chØ c¬ b¶n lµ 0x378,
®©y chÝnh lµ ®Þa chØ c¬ b¶n cña thanh ghi thø nhÊt.
Data r egister (Basic addr ess)
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
Data bit D0 (Pin 2)
Dat a bit D1 (Pin 3)
Dat a bit D2 (Pin 4)
Dat a bit D3 (Pin 5)
Dat a bit D4 (Pin 6)
Dat a bit D5 (Pin 8)
Dat a bit D6 (Pin 7)
Dat a bit D7 (Pin 9)
Status r egister ( Basic addr ess
D7 D6 D5 D4 D3 0 0 0
ERROR (Pin 15)
SLCT (Pin 13)
PE (Pin 12)
ACK (Pin 10)
BUSY (Pin 11)
Contr ol r egister ( Basic addr ess
+2) D6
D7 D5 D4 D3 D2 D1 D0
STROBE (Pin 1)
AUTO FEED (Pin 14)
I NI T (Pin 16)
SLCTI N (Pin 17)
I RQ_Enable
S¬ ®å c¸c ch©n cña cæng m¸y in - LPT1:
Ch© Ký hiÖu Vµo/ ra M« t¶
n
1 STROBE Lèi ra
2 D0 Lèi ra §êng dÉn d÷ liÖu D0
3 D1 Lèi ra §êng dÉn d÷ liÖu D1
4 D2 Lèi ra §êng dÉn d÷ liÖu D2
5 D3 Lèi ra §êng dÉn d÷ liÖu D3
6 D4 Lèi ra §êng dÉn d÷ liÖu D4
7 D5 Lèi ra §êng dÉn d÷ liÖu D5
8 D6 Lèi ra §êng dÉn d÷ liÖu D6
9 D7 Lèi ra §êng dÉn d÷ liÖu D7
10 ACK Lèi vµo X¸c nhËn
11 BUSY Lèi vµo 1:M¸y in bËn
12 PE Lèi vµo HÕt giÊy
13 SLCK Lèi vµo Lùa chän
14 AF Lèi vµo Tù n¹p
15 ERROR Lèi vµo Lçi
16 INIT Lèi ra 0: §Æt l¹i m¸y in
17 SLCTIN Lèi ra Select in
18 GND Lèi ra Nèi ®Êt
. . . .
. . . .
25 GND Lèi ra Nèi ®Êt
H×nh 1: S¬ ®å ch©n cña cængLPT
3.2. §Æc ®iÓm d©y c¸p - LPT1
§Ó nèi tõ cæng LPT1 tíi thiÕt bÞ ®îc ghÐp nèi ngêi ta dïng c¸p song
song (§©y lµ mét lo¹i c¸p trßn cã 25 d©y dÉn song song).
− Nh îc ®iÓm : Gi÷a c¸c d©y dÉn song song cña nã khi cã dßng ®iÖn ch¹y
qua h×nh thµnh mét “m¹ch thang RC” g©y nhiÔu lÉn nhau. Bëi vËy c¸p
LPT1 kh«ng dÉn tÝn hiÖu ®i xa ®îc (chiÒu dµi ho¹t ®éng hiÖu qu¶ ≤ 5
met).
− ¦u ®iÓm : Do chiÒu dµi c¸p ng¾n vµ cã nhiÒu ®êng d÷ liÖu song song
nªn tèc ®é truyÒn d÷ liÖu nhanh, kÞp thêi trong thêi gian thÝch hîp.
Ngoµi ra cßn cã mét lo¹i c¸p dÑt kh¸c (cã 25 ch©n) ®Ó nèi tõ ®Çu ra cña
c¸p trßn (cã c¸c ch©n ®Æt so le nhau) tíi m¹ch ®iÒu khiÓn khi cÇn thiÕt.
3.3. §Æc ®iÓm ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn ë ®Çu ra cña cæng-LPT1
3.3.1. Møc ®iÖn ¸p trªn c¸c ®Çu ra
Lµ møc TTL (logic cao lý t ëng lµ +5V nhng trong thùc tÕ lµ + 4V, logic
thÊp 0v). Do ®ã rÊt thÝch hîp ®Ó ghÐp nèi víi c¸c m¹ch sè bªn ngoµi. Th«ng
th êng, khi ghÐp nèi víi m¸y tÝnh, ta ®i qua mét tÇng ®Öm trung gian nh»m
c¸ch ly vµ b¶o vÖ cæng m¸y tÝnh ®ång thêi cã thÓ sö dông d÷ liÖu sau tÇng
®Öm mét c¸ch linh ho¹t (vÝ dô 74HC245, 74HC257)
3.3.2. Dßng ®iÖn
Dßng ®iÖn ch¹y qua cæng nhá cì vµi mA. NÕu m¹ch ngoµi ghÐp víi m¸y
tÝnh yªu cÇu mét dßng ®ñ lín ®Ó lµm viÖc th× ta cã thÓ khuÕch ®¹i dßng
®iÖn víi mét hÖ sè khuÕch ®¹i thÝch hîp (VD:sö dông m¹ch khuÕch ®¹i
b»ng Tranzitor, triac v.v).
3.4. §Æc ®iÓm cña m¹ch ghÐp nèi tõ cæng LPT1 tíi ®èi tîng ®îc ®iÒu
khiÓn:
3.4.1. TÇng ®Öm (m«®un c¬ së 8 bit vµo/ra)
C¸c ®êng dÉn d÷ liÖu ®i tíi bé ®Öm 74HC245, vi m¹ch nµy t¸ch ra c¸c
d÷ liÖu ®· ®Õn cña m¸y tÝnh PC tõ m«®un ghÐp nèi. §Ó ®äc vµo 8 bit d÷
liÖu, sö dông vi m¹ch 74HC257 víi 4 bé dån kªnh (2 lèi vµo, mét lèi ra). Nhê
vËy mµ mét chu tr×nh ®äc vµo ®îc chia lµm 2nöa (ch©n SEL=0 th× 4 bit d÷
liÖu ®Çu sÏ ®îc ®äc vµo, SEL=1 th× 4 bit d÷ liÖu sau ®îc ®äc; ch©n INIT
cña cæng LPT1 cã t¸c dông chuyÓn m¹ch ®èi víi SEL) (h×nh 1.2).
Nguån nu«i m«®un nµy lÊy tõ ®Çu ra cña vi m¹ch æn ¸p 7805 (®iÖn ¸p lèi
vµo cña vi m¹ch nµy cã thÓ lÊy tõ bé pin 9V hay bé n¾n ®iÖn tõ nguån
®iÖn líi 50Hz).
3.4.2. §Æc ®iÓm chñ yÕu cña van ®iÒu khiÓn
Tuú lo¹i r¬le sö dông mµ cã nh÷ng yªu cÇu riªng vÒ møc ®iÖn ¸p vµ dßng
®iÖn ho¹t ®éng hiÖu qu¶. §Ó thÝch nghi víi ®iÖn ¸p ®Çu ra cña cæng
LPT1(0-4V). Chóng t«i ®· chän lo¹i r¬le 5v. R¬le lo¹i nµy sÏ hót khi møc
®iÖn ¸p vµo cì 2,3V vµ dßng ®iÖn cì vµi chôc mA trë lªn.
Thùc tÕ, ta cã thÓ sö dông triac, thiristor thay thÕ cho r¬le tèt h¬n trong
mét sè tr êng hîp; nhng v× hai lo¹i nµy thuéc lo¹i linh kiÖn b¸n dÉn cã tuæi
thä vµ thêi gian lµm viÖc liªn tôc thÊp h¬n so víi r¬le nªn ta chän r¬le ®Ó
®iÒu khiÓn.
§Ó chèt d÷ liÖu tõ m¸y tÝnh ®Õn r¬le, sao cho bÊt cø khi nµo møc ®iÖn ¸p
ra cña cæng m¸y tÝnh lµ logic d¬ng th× r¬le hót vµ møc logic ©m th× r¬le
nh¶, ta sö dông trig¬ D víi ®Çu vµo D tõ ch©n d÷ liÖu ra tõ cæng LPT1,
®Çu ra Q sÏ nèi tíi cùc baz¬ cña tranzitor ®Ó ®iÒu khiÓn r¬le ho¹t ®éng(vÝ
dô:74LS374 víi 8 trig¬ D). §Ó khuÕch ®¹i dßng ®iÖn ®a vµo ®iÒu khiÓn
r¬le, ta chän
Tranzitor lo¹i C945(NPN)víi hÖ sè khuÕch ®¹i dßng ®iÖn cì 200 lÇn. Do
®Æc ®iÓm ®iÖn trë cña R¬le cì vµi chôc Ω nªn ta chän m¹ch khuyÕch ®¹i
nh ( h×nh 1.3 )
D0 - D7 post
74HC25 Pin2-Pin9
lpt1
Pin10-Pin13
ERROR 74HC25
STROBE INIT
(H×nh 1.2)
SEL
3.5. Ph¬ng ph¸p lËp tr×nh ®iÒu khiÓn:
Tuú vµo ®èi t îng ®iÒu khiÓn vµ môc ®Ých ®iÒu khiÓn mµ ta x©y dùng
cho nã mét thuËt to¸n riªng thÝch hîp. Nãi chung, ta nhËn c¸c d÷ liÖu cÇn
thiÕt (qua 5 ®êng dÉn lèi vµo) vµ ®Æt nã ë vïng ®Öm råi lÊy ra xö lý theo
thuËt to¸n x¸c ®Þnh, sau ®ã xuÊt c¸c d÷ liÖu ®iÒu khiÓn t ¬ng øng ë ®Çu
ra.ViÖc nhËn vµ xuÊt d÷ liÖu ®îc thùc hiÖn bëi c¸c lÖnh C t ¬ng øng sau:
NhËn d÷ liÖu: inp(address register, data);
XuÊt d÷ liÖu : outp(address register,data);
Trong khu«n khæ cña ®Ò tµi nµy, ®Ó thÝch hîp víi môc ®Ých häc tËp ta
kh«ng chän mét ®èi t îng ®iÒu khiÓn cô thÓ nµo mµ lÊy thêi gian lµm ®èi t -
îng ®iÒu khiÓn chung (ch¬ng tr×nh nguån ®îc x©y dùng díi c¸c hµm do ®ã
cã thÓ tiÕp tôc ®îc n©ng cÊp).
4. Kh¶ n¨ng øng dông trong thùc tiÔn cña ®Ò tµi:
− Më réng kh¶ n¨ng sö dông panel trong phßng thùc hµnh (ghÐp nèi panel
víi m¸y tÝnh th«ng qua cæng LPT1) ®Ó më réng kh¶ n¨ng sö dông cña c¸c
thiÕt bÞ s½n cã.
− øng dông thùc tiÔn ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c chu tr×nh vËn hµnh m¸y mãc
phøc t¹p cÇn tíi sù phèi hîp cña m¸y tÝnh.
