KỸ THUẬT GIAO TIẾP MÁY TÍNH (Lý thuyết 15t – Thực hành 30t )

(1)

KỸ THUẬT GIAO TIẾP MÁY TÍNH (Lý thuyết 15t – Thực hành 30t )

PC INTERACTION TECHNOLOGY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TPHCM KHOA CƠ KHÍ CÔNG NGHỆ

BỘ MÔN CƠ ĐiỆN TỬ

GV: Th.S Nguyễn Tấn Phúc.

Bộ môn : Cơ Điện Tử - Khoa : Cơ Khí Công Nghệ- ĐHNL Tel : 01267102772.

Email: phucpfiev1@gmail.com.

phucnt@hcmuaf.edu.vn

Web: http://www2.hcmuaf.edu.vn/?ur=phucnt.

Face book: gv dhnl phuctannguyen

(2)

Nắm được các chuẩn giao tiếp thông dụng trên máy tính.

Thiết kế và chế tạo được các vi mạch giao tiếp với máy tính (PC,Laptop ) nhằm thực hiện chức năng đo lường, điều khiển giám sát thiết bị .

2

MỤC ĐÍCH MÔN HỌC

(3)

VẬT LIỆU HỌC TẬP

3

1. Hướng Dẫn Sử Dụng Cơ Bản Arduino – Nguyễn Trung Tính .

2. Slide bài giảng – Th.S Nguyễn Tấn Phúc .

3. Taì liệu hướng dẫn cơ bản thực hành giao tiếp máy tính - - Th.S Nguyễn Tấn Phúc

(4)

VẬT LIỆU HỌC TẬP

PC :

PROTEUS 7.6. .

VPSE : VIRTUAL COM

ARDUINO- IDE PHẦN CỨNG:

• BOARD arduino – uno chế tạo.

• CÁP USB – type A .(SV được mượn , tự trang bị).

4

(5)

ĐÁNH GIÁ SV

• Đồ án GTMT : 30%

( làm trong các tuần có lịch thực hành, chia nhóm 8 SV ).

• Thi cuối kỳ : 70%.

• Thời gian bảo vệ đồ án :

1. tuần 10 của học kỳ .

2. theo dõi thông báo trên facebook.

3. Thoi gian thuc hien : tuan 6-9.

5

(6)

KIẾN THỨC ĐẠT ĐƢỢC SAU MÔN HỌC

Có khả năng làm được một board mạch có vi điều khiển , có khả năng giao tiếp máy tính.

Có khả năng lập trình để tạo một giao diện từ máy tính để giám sát , điều khiển các thiết bị trong hệ thống cơ điện tử.

Có khả năng làm việc nhóm với tinh thần đoàn kết cao.

Có khả năng tiếp thu các môn HK sau, làm tốt luận văn tốt nghiệp.

6

(7)

7

NỘI DUNG MÔN HỌC

1. MỞ ĐẦU - GIỚI THIỆU CÁC CHUẨN GIAO TIẾP . 2. HỌC NHANH ARDUINO – UNO .

3. GIỚI THIỆU PROTEUS - MÔ PHỎNG ARDUINO . 4. LẬP TRÌNH GIAO TIẾP LCD , LED 7-SEGMENT.

5. KIỂM TRA, HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN GIAO TIẾP MÁY TÍNH.

(8)

8

ADC

Máy tính

SENSOR

Tín hiệu vật lý

DAC

BỘ TÁI TẠO TÍN HiỆU

Tín hiệu vật lý

(9)

Chương 1: Mở đầu

www.themegallery.com 9

1. Kiến trúc máy tính

2. Cấu trúc chung của một khối khép nối 3. Các phương pháp trao đổi tin

(10)

1. Kiến trúc máy tính

Hình 1: Kiến trúc của hệ máy tính đơn giản

(11)

*

Các thiết bị nhập

(12)

*

Các thiết bị xuất

(13)

13

MAINBOARD PC

(14)

*

2. Cấu trỳc chung của một khối ghộp nối

/INTR1 /INTR2

BUS máy

tính

Phối hợ

đờng dây

Phối hợ

đờng dây

BUS thiết bị ngoài

Ao An /WR /RD

/WR /RD /CS1 . . /CSn

Xử lý ngắt /INTR

/INTA

Thanh ghi trạng thái

Thanh ghi điều khiển

Thanh ghi

đệm đọc/viết

Do - Dn

Hỡnh 1.1 Cấu trúc chung của một khối ghép nối

Giải mã

địa chỉ

(15)

*

3. Các phương pháp trao đổi tin

3.1 Trao đổi tuần tự theo chương trình

3.2 Trao đổi DMA

(16)

*

3.1 Trao đổi tuần tự theo chương trình

ASSEMBLY PASCAL Ngôn ngữ C

IN OUT MOV

X:=PORT[Địa chỉ];

PORT[Địa chỉ]:=Y;

X:=import[Địa chỉ];

Outport[Địa chỉ,y];

Ngôn ngữ VB

X =Inp (Địa chỉ) Out Địa chỉ , y

(17)

*

Trao đổi bằng ngắt

*Khi thiết bị có yêu cầu trao đổi sẽ gửi tín hiệu yêu cầu ngắt trên máy tính(yêu cầu in ấn , gửi âm thanh..)

* Máy tính dừng chương trình đang phục vụ và yêu cầu thiết bị ngoài trao đổi tin.

*Máy tính và thiết bị ngoài trao đổi tin theo chương trình.

* Kết thúc trao đổi, máy tính trở lại điểm dừng.

(18)

18

GIAO TiẾP CỔNG LPT- SONG SONG

18

(19)

Cổng song song (Parallel port - LPT)

*

Được thiết kế bởi công ty Centronics

*

Mục đích ghép nối máy in với máy tính

*

Mức điện áp TTL:

* 0v là mức logic LOW.

* 2v→ +5v là mức logic HIGH.

*

Khoảng cách ghép nối:

* Tối đa là 8m.

* Thông thường 1,5m – 2m.

* Từ 3m trở lên sử dụng cáp dẹt, hoặc xoắn từng cặp dây tín hiệu và dây nối đất.

*

Tốc độ truyền

* Phụ thuộc vào phần cứng

* Lý thuyết 1Mb/s với khoảng cách truyền 1m

(20)

20

(21)

Cấu trúc và cách trao đổi dữ trên cổng song song

Sơ đồ cấu trúc cổng song song

(22)

Sơ đồ nối dây và chiều tín hiệu giữa máy tính và máy in

(23)

Sơ đồ nối dây và chiều tín hiệu giữa máy tính và máy in

(24)

- Các đường điều khiển: Strobe, Auto Linefeed, Reset, Select Input xuất ra từ máy tính và điều khiển máy in

- Các đường trạng thái: Acknowledge, Busy, Paper Empty, Select, Error tín hiệu đưa các thông báo ngược lại từ máy in về máy tính

- Các đường dữ liệu: Truyền các byte kí tự cần in D0 – D7

(25)

Cỏc thanh ghi ở cổng song song

* Thanh ghi du liệu (có địa chỉ cơ sở)

* Thanh ghi trạng thái (có địa chỉ có sở + 1)

* Thanh ghi điều khiển (có địa chỉ có sở + 2)

(26)

Các thanh ghi ở cổng song song

Thanh ghi du liÖu (địa chỉ 378H)

(27)

27

Thanh ghi tr¹ng th¸i (địa chỉ 379H)

(28)

Thanh ghi ®iÒu khiÓn (địa chỉ 37AH)

(29)

29

Giao diện một hướng song song

(30)

30

Giao diện một hướng song song:

*

Viết chương trình (sử dụng inpout32.dll)

Out32 Val("&H địa chỉ "), x : lệnh xuất dữ liệu x = Inp32 Val("&H địa chỉ ") : lệnh nhập dữ liệu

*

Viết chương trình (sử dụng io.dll)

Call PortOut(&H địa chỉ,x) : lệnh xuất dữ liệu x = PortIn(&H địa chỉ): lệnh nhập dữ liệu

(31)

31

VÍ DỤ:

C0 C1 C2 C3

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

LPT VIRTUAL

2 3 4 5 6 7 8 9

LPT1

LPT02

330 330 330 330 330 330 330 330

*

(32)

32

*

(33)

*

Giao diện một hướng song song

* Viết chương trình (sử dụng inpout32.dll)

Private Declare Sub Out32 Lib "inpout32.dll" (ByVal portaddress As Integer, ByVal value As Integer) Private Declare Function Inp32 Lib "inpout32.dll"

(ByVal portaddress As Integer) As Integer Ví dụ: muốn led sáng từ phải sang trái : Private Sub Command1_Click()

Out32 Val(&h378), Val(&01);

Delay_ms(1000);

Out32 Val(&h378), Val(&02);

Delay_ms(1000);

(34)

34

Out32 Val(&h378), Val(&01);

Delay_ms(1000);

Out32 Val(&h378), Val(&02);

Delay_ms(1000);

Out32 Val(&h378), Val(&04);

Delay_ms(1000);

Out32 Val(&h378), Val(&08);

Delay_ms(1000);

End Sub

*

(35)

GIAO TIẾP NỐI TIẾP-

SERIAL COMMUNICATION

35

(36)

Chương 3: Ghép nối trao đổi tin nối tiếp

2.1. Khối ghép nối song song đơn giản, các vi mạch đệm, chốt

3.2. Cổng nối tiếp

3.1. Khái niệm về truyền tin nối tiếp

(37)

3.1 Khái niệm về truyền tin nối tiếp

37

*Khái niệm:

Truyền tin nối tiếp là phương thức truyền tin trong đó các bit mang thông tin được truyền kế tiếp nhau trên một

đường dẫn vật lý. Tại một thời điểm phía bên truyền cũng như bên nhận chỉ có thể truyền/nhận được 1 bit.

(38)

38

ƢU ĐIỂM TRUYỀN NỐI TIẾP(so với parallel port )

- Khoảng cách truyền xa hơn song song.

- Sơ Đồ kết nối ít chân.

- Có thể truyền hồng ngoại.

- Có thể ghép với VĐK hoặc PLC.

- Cho phép nối mạng (modem).

- Cho phép tháo lắp đơn giản.

- Có thể cung cấp nguồn cho các thiết bị khác.

(39)

39

KHUYẾT ĐIỂM :

* Tốc độ truyền chậm hơn.

* Máy tính xuất dữ liệu kiểu bus song song , các thiết bị thường phải cần các khối chuyển đổi nối tiếp song song, song song nối tiếp khi sử dụng trao đổi tin.

(40)

Cổng nối tiếp (

Serial port

⁾

Chƣ̃ viết tắt Chức năng

TD (Chân 3) Transmit Data Serial Data Output (TXD) - Đầu ra của dữ liệu RD (Chân 2)

Receive Data Serial Data Input (RXD) - Dữ liệu được nhập vào CTS (Chân 8)

Clear to Send Báo rằng Modem sằn sàng trao đổi dữ liệu.

DCD(Chân1) Data Carrier Detect

Khi nào modem phát hiện ra tín hiệu mang dữ liệu từ

một modem kết thúc khác của the phone line, thì

Line này trở thành tích cực.

DSR(Chân 6)

Data Set Ready Thông báo với UART rằng the modem sẵn sàng thiết lập một mối liên kết .

DTR(Chân 4) Data Terminal Ready

Đây là sự đối lập với DSR. Báo với the Modem rằng the UART sẵn sàng để liên kết .

RTS(Chân 7) Request To Send

Thông báo cho the Modem rằng the UART sẵn sàng để trao đổi dữ liệu.

RI(Chân 9)

Ring Indicator Goes active when modem detects a ringing signal from the PSTN.

40

Ý nghĩa các chân tín hiệu

(41)

3.2 Cổng nối tiếp (

Serial port-RS232

⁾

41

*

Được tích hợp trên máy tính cá nhân từ năm 1990

*

Mục đích kết nối các thiết bị ngoại vi:

* Bàn phím, chuột

* Modem, máy quét …

*

Mức điện áp :

* Mức 0: +3V đến +12V

* Mức 1: -12V đến -3V

*

Khoảng cách ghép nối:

* Tối đa là 25m.

* Thông thường 1,5m – 15m.

* Từ 15m trở lên sử dụng bộ đệm, bộ lặp.

*

Tốc độ truyền được quy chuẩn :

* 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 28800, 56600.

(42)

3.1 Khái niệm về truyền tin nối tiếp

42 42

*

Các phương thức truyền tin:

*Phương thức đồng bộ:

Các byte chứa các bit thông tin được truyền liên tiếp trên đường truyền và chỉ được ngăn cách (phân biệt) nhau bằng bít đồng bộ khung (Syn).

*Phương thức không đồng bộ:

Các byte chứa các bit thông tin được chứa trong một khung.

Một khung được bắt đầu bằng 1 bit Start, tiếp theo là các bit mang thông tin, kế tiếp là bít kiểm tra chẵn lẻ và kết thúc là bit Stop.

Khoảng cách giữa các khung là 1 bit dừng bất kì, khi đó đường truyền được đặt lên mức cao.

*Phương thức lai: Đây là phương thức kết hợp của 2 phương thức trên.

(43)

Dòng cung cấp từ 10 mA đến 20 mA.

KHÁI NiỆM CHUNG

43

(44)

Truyền nhận bất đồng bộ (usart)

44

Dạng sóng truyền bất đồng bộ:

(45)

LẬP TRÌNH GIAO TIẾP

Sử Dụng :

• VPSE – virtual port serial emulator.

• Advanced serial port terminal.

• Proteus 7.

• ARDUINO-IDE ..

45

(46)

46

PHẦN MỀM TẠO CỔNG COM ẢO

(47)

47

PHẦN MỀM PROTEUS – CỔNG COM

(48)

48

QUAN SÁT CỔNG COM

(49)

49

THAM KHẢO CÁC LỆNH ARDUINO CƠ BẢN:

Cấu trúc chương trình chính:

Void setup() {

}: đây là hàm khởi tạo bắt buộc trong các chương trình về arduino.

Void loop(){

}: đây là hàm thực thi chương trình bắt buộc trong arduino.- nơi chứa các câu lệnh thực thi .

(50)

50

CHƯƠNG TRÌNH NHẬN KÝ TỰ CỔNG NỐI TIẾP

Void setup(){

Serial.begin(9600); // set tốc độ baud.

}

Void loop(){

if serial.Available() { Char led=Serial.read();

Switch (led) { Case ‘1’: {

digitalWrite(pin,HIGH);

Break;

}

Case ‘0’:{

digitalWrite(pin,LOW);

Break;

} } } }

(51)

51

Kết quả nhập ‘1’:

(52)

52

Bài tập nhóm: