Giáo trình Ghép nối và điều khiển thiết bị ngoại vi

, nghĩa là các bit có giá trị 
“1” sẽ có mức ñiện áp LOW, các bit có giá trị “0” sẽ có mức ñiện áp HIGH. Mức 
tín hiệu nhận và truyền qua chân RxD và TxD thông thường nằm trong khoảng –
12V ñến +12V. Mức ñiện áp ñối với mức HIGH nằm giữa +3V ñến +12V. 
Một chuỗi dữ liệu truyền ñi theo dạng nối tiếp nhau trên một ñường dẫn: bắt 
ñầu bằng một bit khởi ñầu (Start bit), tiếp theo ñó là các bit dữ liệu (data bit), bit 
thấp ñi trước. Số bit dữ liệu nằm trong khoảng 5 ñến 8 bit, tiếp ñó là bit kiểm tra 
chẳn lẻ (Parity) và cuối cùng là bit kết thúc (stop bit). Hình thức truyền này có khả 
năng dùng cho những khoảng cách lớn , bởi vì các khả năng gây nhiễu là nhỏ hơn 
là dùng cổng song song. Tốc ñộ truyền ñược thiết lập bằng tham số Baudrate, là số 
bit truyền ñi trong 1 giây, thông thường là 300, 600, 1500, 2400, 4800, 9600 và 
19200. 
Tài liệu môn học: Ghép nối và ñiều khiển thiết bị ngoại vi 
Giảng viên: Nguyễn Văn Minh Trí 120 
Một nhược ñiểm không nhỏ của cổng nối tiếp là tốc ñộ truyền dữ liệu bị hạn 
chế. Ví dụ như với tốc ñộ 9600 baud cho phép truyền nhiều nhất là 960 byte mỗi 
giây. Khuôn dạng dữ liệu (Frame) cần phải ñược thiết lập như nhau ở cả hai bên 
gởi cũng như nhận. 
 Start bit Stop bit 
+12V 
-12V D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 
 1 1 0 1 0 0 1 0 
 T= 1/fbaud 
 1.04 ms 
Dòng dữ liệu trên cổng RS_232 với tốc ñộ baud 9600baud. 
Một trong những yêu cầu quan trọng của RS-232 là thời gian chuyển ñổi từ 
một mức logic này tới mức logic khác không vượt qúa 4% thời gian 1 bit. Vì thế ở 
tốc ñộ 19200 thời gian chuyển mức logic phải nhỏ hơn . 
Vấn ñề này làm giới hạn chiều dài ñường truyền . Với tốc ñộ truyền 19200 
baud có thể truyền xa nhất là 50ft (1ft = 30.48cm, 15.24cm) 
Một trong những vấn ñề quan trọng cần chú ý khi sử dụng RS-232 là mạch 
thu phát không cân bằng ( ñơn cực ). ðiều này có nghĩa là tín hiệu vào ñược so với 
ñất. Vì vậy, nếu ñiện thế tại hai ñiểm ñất của hai mạch thu phát không bằng nhau 
thì sẽ có dòng ñiện chạy trên ñất. Kết quả sẽ có áp rơi trên dây ñất ( V= I.R ) sẽ 
làm suy yếu tín hiệu logic. Nếu truyền tín hiệu ñi xa , R sẽ tăng dẫn ñến áp rơi trên 
ñất sẽ lớn dần ñến lúc tín hiệu logic sẽ rơi vào vùng không xác ñịnh và mạch thu 
sẽ không nhận ñúng dữ liệu ñược truyền từ mạch phát. Chính sự không cân bằng 
trên mạch thu phát là một trong những nguyên nhân giới hạn ñường truyền. 
Tài liệu môn học: Ghép nối và ñiều khiển thiết bị ngoại vi 
Giảng viên: Nguyễn Văn Minh Trí 121 
Chương II : Giới thiệu các linh kiện dùng trong 
mạch 
I. Chip ADC804: 
 Chíp ADC804 là bộ chuyển ñổi tương tư số thuộc họ ADC804 của hãng 
national semiconductor. Chíp này cũng ñược nhiều hãng khác sản xuất. ðiện áp 
nuôi là +5v và ñộ phân giải 8 bit. Thời gian chuyển ñổi ñược ñịnh nghĩa là thời 
gian mà bộ ADC cần ñề chuyển môt ñầu vào tương tự thành một số nhị phân. ðối 
với ADC 804 thời gian chuyển ñổi phụ thuộc vào tần số ñồng hộ ñược cấp tới 
chân CLK va CLKIN và không bé hơn 110µs. 
CS chọn chip 
 Là chân chọn chíp, ñầu vào tích cực mức thấp ñược sử dụng ñể kich hoạt chíp 
ADC804. ðể tri cập ADC804 thì chân này ở mức thấp. 
RD - ðọc 
 ðây là một tín hiệu vào tích cực mức thấp. các bộ ADC chuyển ñổi ñầu vào 
tương tự thành số nhị phân và giữ nó ở một thanh ghi trong. RD ñược sử dụng ñể 
có dữ liệu ñược ñã chuyển ñổi tới ñầu ra của ADC 804. khi CS=0 nếu có một xung 
cao xuông thấp áp ñến chân RD thì dữ liệu ra dạng số 8 bit ñược ñưa tới các chân 
dữ liệu D0-D7. 
WR - Ghi 
 ðây là chân vào tích cực mức thấp ñược dung ñể báo cho ADC 804 bắt ñầu quá 
trình chuyển ñổi. Nếu CS=0 khi WR tạo ra xung cao xuống thấp thì bộ ADC 804 
bắt ñầu tiến hành chuyển ñổi giá thị ñầu tương tự Vin về số nhị phân 8 bit. 
CLK IN và CLK R 
 CLK IN là chân vào nối tới ñồng hồ ngoài khi ñộng hồ ngoài ñược sử dụng ñể 
tạo thời gian. Tuy nhiên 804 cũng có mộ bộ tạo xung ñồng hồ trên chíp ñể dùng 
ñồng hồ trên chíp của 804 thì chân CLK IN và CLK – R ñược nối tới tụ ñiện và 
một ñiện trở. với tần số 
 =f
RC1.1
1
Tài liệu môn học: Ghép nối và ñiều khiển thiết bị ngoại vi 
Giảng viên: Nguyễn Văn Minh Trí 122 
Ngắt INTR 
 Ngắt hay còn gọi là kết thúc việc chuyển ñổi. ñây là chân ra tích cực mức thấp. 
Bình thường chân này ở trạng thái cao và khi việc chuyển ñổi hoàn tất thì nó 
xuống thấp ñể báo cho CPU biết là dữ liệu ñược chuyển ñổi ñã sẵn sàng ñể lấy ñi. 
Sau khi INTR xuống thấp, cần ñặt CS=0 và gửi một xung cao xuống thấp tới chân 
RD ñể ñưa dữ liệu ra. 
Vin (+) và Vin(-) 
ðây la hai ñầu vào tương tự vi sai, Trong ñó Vin = Vin (+) - Vin (-) 
Vin (-) ñược nối xuống thấp 
Tài liệu môn học: Ghép nối và ñiều khiển thiết bị ngoại vi 
Giảng viên: Nguyễn Văn Minh Trí 123 
Vin (+) ñược dùng làm dầu vào tương tự và ñược chuyển ñổi về dạng số. 
Vcc 
 Là chân nguồn nuôi. 
Vref/2 
 Chân 9 là ñiện áp ñầu vàoñược dùng là ñiện áp tham chiếu. 
D0- D7 
 D0-D7 là các chân ra dữ liệu Các chân nay ñược ñệm ba trang thái và dữ liệu ñã 
ñược chuyển ñổi chỉ ñược truy cập khi chân CS = 0 và chân RD ñưa xuông mức 
thấp. 
Dout= 
uockichthuocb
Vin
Chân ñất tương tự và chân ñất số. 
 ðây là những chân ñầu vào cấp ñất cho cả tính hiệu tương tự và số, Tương tự nối 
toi Vin và chân ñất số nối tới Vcc. 
II. Cảm biến nhiệt ñộ (họ LM35): 
 Bộ cảm biến ( Transducer ) chuyển ñổi các ñại lượng vật lý, ví dụ như nhiệt 
ñộ, cường ñộ ánh sáng, lưu tốc và tốc ñộ thành các tín hiệu ñiện. Phụ thuộc vào bộ 
cảm biến mà ñầu ra có thể là tín hiệu dạng ñiện áp,dòng, trở kháng hay dung 
kháng. Bộ cảm biến nhiệt ñáp ứng sự thay ñổi nhiệt ñộ bằng cách thay ñổi trở 
kháng, song ñáp ứng này không tuyến tính. 
 Bộ cảm biến nhiệt ñộ LM35 của hãng National Semiconductor Corp là bộ cảm 
biến nhệt tuyến tính ñơn giản và dễ ñược sử dụng rộng rãi. 
 LM35 là họ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao có ñiện áp ñầu ra tỷ lệ 
tuyến tính với nhiệt ñộ theo thang ñộ Celsius. 
Nhiệt ñộ (00 ) Trở kháng của cảm biến (K Ω ) 
0 29.49 
25 10 
50 3.893 
75 1.7 
100 0.817 
 Trở kháng của bộ cảm biến nhiệt theo nhiệt ñộ 
 Họ cảm biến này không yêu cầu cân chỉnh ngoài vì vốn nó ñã ñược cân chỉnh . 
Họ này cho ra ñiện áp 10mV ứng với thay ñổi nhiệt ñộ là 10C. Bảng sau giới thiệu 
một số thông số kỹ thuật chính của họ LM35. 
Mã sản phẩm Dải nhiệt ñộ ðộ chính xác ðầu ra 
LM35A -550C tới +1500C + 10C 10mV/F 
Tài liệu môn học: Ghép nối và ñiều khiển thiết bị ngoại vi 
Giảng viên: Nguyễn Văn Minh Trí 124 
LM35 -550C tới +1500C + 1,50C 10mV/F 
LM35CA -400C tới +1100C + 10C 10mV/F 
LM35C -400C tới +1100C + 1,50C 10mV/F 
LM35D 00C tới +1000C + 120C 10mV/F 
 Thông số kỹ thuật chính của cảm biến nhiệt họLM35. 
III. Chip 74LS151: 
 74LS151 là một chip có 8 ñầu vào số ña chức năng tốc ñộ cao.Nó cung cấp trong 
một gói, khả năng chọn một bit từ 8 bit nguồn. 74LS151 có thể sử dụng như một chức 
năng của máy phát ñể phát những mức logic chức năng với 4 giá trị. 
 S0 ÷ S2 : Chọn ñầu vào 
 I0 ÷ I7 : Ngõ vào ña chức năng 
 E : Chân vào tác ñộng ( tác ñộng ở mức thấp) 
 Z : Ngõ ra ña chức năng 
 Z : Ngõ ra bổ sung ña chức năng 
 Vcc : Chân nguồn 
GND : Chân nối ñất 
Tài liệu môn học: Ghép nối và ñiều khiển thiết bị ngoại vi 
Giảng viên: Nguyễn Văn Minh Trí 125 
Tài liệu môn học: Ghép nối và ñiều khiển thiết bị ngoại vi 
Giảng viên: Nguyễn Văn Minh Trí 126 
IV. Chip 74LS373: 
 Intel giới thiệu 74LS373. 74LS373 là một bộ cài ñặt 8 mức flip-flops tác 
ñộng nhanh. Nhiệm vụ của 74LS373 ñược hiển thị ở bản dưới. “ Hi-Z” có 
nghĩa là ngõ ra ở trạng thái trở kháng cao. Ngõ ra của mạch ñược biết như ngõ 
ra 3 trạng thái. Ngõ ra 3 trạng thái ñược sử dụng ñể ñiều khiển các bus nơi mà 
các thiết bị khác nhau sẽ ñược tác ñộng ñủ ñể ñóng con 3 trạng thái ñể ñiều 
khiển 1 bus. 
 Hi-Z : Ngõ ra trở kháng cao 
 Qo : Mức ngõ ra trước khi cấu 
 hình ngõ vào ñược thiết lập 
OE ( Output Enable): Mở cổng ñệm 
Tài liệu môn học: Ghép nối và ñiều khiển thiết bị ngoại vi 
Giảng viên: Nguyễn Văn Minh Trí 127 
 Chương III : Mạch thiết kế ghép nối 
I. Sơ ñồ nguyên lý của mạch thiết kế mạch: 
II. Nguyên lý hoạt ñộng của mạch: 
 Mạch ño ánh sáng và ñiều khiển ñèn thông qua cổng nối tiếp RS-232. Mạch 
sử dụng quang trở ñể ño ánh sáng ñiều khiển ñèn, với ñiện áp chuẩn 2.5V lấy từ 
Diod Zener REF25Z, sau ñó qua mạch khuếch ñại ñưa LM358 ñưa vào ñiện áp 
chuẩn 2.5V vào AD0804. AD0804 chuyển ñổi tín hiệu tương tự từ quang trở thành 
tín hiệu số từ D0 →D7. 
ðầu vào quang trở dùng trở 330 Ω ñể giảm dòng vào, 2 diod 4148 tạo ra 
ngưỡng dẫn. 
Khi chân WR ñược kích mức logic 0 từ chân RTS của cổng nối tiếp RS-232 
thì AD0804 bắt ñầu làm việc. Sau khi kết thúc 8 chu kỳ INTR báo kết thúc. Tín 
hiệu tương tự khi qua con AD0804 chuyển thành tín hiệu số, thông qua ðảo 7414 
ñưa bit 1 vào chân LE (chip ñệm) và OE nối mass sẽ cho thông dữ liệu. ðầu ra 
kích con ba trạng thái thông dữ liệu từ 8 ñầu vào D0 →D7 khi ñầu ra bằng ñầu 
vào, mạch còn lại chuyển tín hiệu truyền từ song song qua nối tiếp. 
Thông qua mạch dao ñộng (7414, 10K, 10nF ) sẽ tạo xung ñưa vào IC74161 
ñếm từ 000 →111, sau ñó quay trở lại và cứ ñếm mãi như vậy. 
QD ñược kích mức logic 0 sẽ kích mở 74151(A), sau 8 lần ñếm cứ lần lượt 
ñưa dữ liệu ra ñầu ra Y ñến chân RxD của cổng RS-232 thông qua máy tính ñiều 
khiển, ñiện áp sẽ ñược ñưa ra chân DTR +12V, dòng qua Diod 20mA làm Diod 
sáng lên kích mở Tranzitor, mở C828 và H106. Lúc này Role ñiện từ ñóng nối 
nguồn AC ñèn sáng lên. 
QAQBQC lần lượt tác ñộng như bảng trạng thái sau: 
QA QB QC Y 
0 0 0 D0 
1 0 0 D1 
0 1 0 D2 
0 0 1 D3 
Khi kết thúc 111 chuyển qua 011 D7 tắt. Qua ñầu ñảo ñiều khiển tương tự 
74151(B) có ñược bit dữ liệu D4 →D7. Sau bit stop qua 3 bit Break. Vậy cuối cung 
thu ñược 8 bit data,0 parity, 1 stop, 9600 Baud, 6 bit Break. 
Tài liệu môn học: Ghép nối và ñiều khiển thiết bị ngoại vi 
Giảng viên: Nguyễn Văn Minh Trí 128 
III. Lưu ñồ thuật toán: 
Khởi phát chế ñộ 
Tạo tín hiệu Start 
Chờ thời gian Tch 
ðọc dữ liệu trong RBR 
ðỏ ñèn DTR=12 Tắt ñèn DTR= -12