CHƯƠNG 1 : TÌM HIỂU VỀ MẠNG RS-485 1.1 Giới thiệu về RS-485 : Chuẩn RS-232 dùng đƣờng truyền không cân bằng vì các tín hiệu đều lấy điểm chuẩn là đƣờng mass chung , do đó tốc độ truyền và khoảng cách truyền bị giới hạn. Tín hiệu từ máy tính theo chuẩn RS-232 có mức điện áp là +-12V , phải đổi sang mức +-5V dùng vi mạch MAX232. Sau đó tín hiệu đơn đƣợc đổi sang tín hiệu vi sai dùng mạch MAX 485. Điện áp vi sai phải lớn hơn 200mV.
Nếu Vab>200mV ta coi nhƣ mức logic 1 đƣợc truyền còn nếu Vab< -200mV thì logic 0 đƣợc truyền. Công nghệ truyền RS485 thì dễ xử lý. Lắp đặt cáp xoắn kép (TP) không cần kiến thức chuyên gia. Kiến trúc BUS cho phép thêm và lấy đi các trạm mà không làm ảnh hƣởng đến các trạm khác.
Những mở rộng sau này không làm ảnh hƣởng đến các trạm đang hoạt động. Giao tiếp IEA RS-485 là một cải tiến của chuẩn RS-422A. Đặc tính điện của nó giống nhƣ chuẩn RS-422A. RS-485 là chuẩn truyền vi sai sử dụng 2 dây cân bằng.
Với RS-485 tốc độ truyền có thể đạt tới 10Mbs và chiều dài cáp có thể lên tới 1. Điện áp vi sai ngõ ra từ +1.5V -> +5V nếu là logic mức 0 và mức logic mức 1 sẽ là từ -1. Một đặc điển quan trọng của RS-485 là có thể cung cấp đến 32 Driver và receiver trên cùng một đƣờng truyền. Điều này cho phép tạo thành một mạng cục bộ.
Để có khả năng nhƣ vậy , ngõ ra Driver RS-485 phải là ngõ ra 3 trang thái. Và do đó 1 Slave sẽ ở trạng thái tổng trở cao khi nó không đƣợc chọn để giao tiếp cùng Master. Chỉ có 1 trạm đƣợc chọn làm Master , các trạm còn lại đều làm Slave. Master đƣợc quyền truyền bất cứ lúc nào , nó sẽ chỉ định một Slave bất kì giao tiếp với nó.
Slave chỉ có thể truyền sau khi nhận đƣợc lệnh của Master. Mọi Slave đều có 1 địa chỉ riêng trên đƣờng truyền và sẽ không đƣợc phép truyền nếu không có yêu cầu từ Master .2 Đặc điểm : RS-485 là chuẩn giao tiếp nối tiếp bất đồng bộ cân bằng , sự truyền thông tin trên dây xoắn đôi bán song công (Half _ Duplex) nghĩa là tại một thời điểm bất kì trên dây truyền chỉ có thể là một thiết bị hoặc là truyền , hoặc là nhận. RS-485 cho phép 32 bộ truyền trên bus. RS-485 có ngõ ra 3 trạng thái.
RS-485 cho phép tốc độ truyền tối đa là 10 Mbs .3 Topology của mạng RS-485 : Tốc độ truyền , ta có thể chọn một trong các tốc độ truyền sau : 9,6Kbps, 19,2Kbps, 45,45Kbps, 93,75Kbps, 187,5Kbps, 500Kbps, 1,5Mbps. Các thành phần gắn vào bus đƣợc chia làm 2 nhóm : Các thành phần có tốc độ truyền từ 9,6Kbps đến tối đa 1,5Mbps. Các thành phần có tốc độ truyền từ 9,6Kbps đến tối đa 12Mbps. Gắn nút : các nút đƣợc gắn vào bus qua các bộ kết nối bus (bus connector) bus ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2 GVHD : Th.S NGÔ THANH HẢI SVTH : NGUYỄN ĐĂNG KAVỐST Kết thúc cáp : mỗi bus Segment phải đƣợc kết thúc ở 2 đầu bằng tổng trở đặc tính của nó.
Bộ kết thúc cáp này (Bus terminator) đƣợc tích hợp trong RS-485 repeater , bus terminal , ILM và các bus connector va2 có thể kích hoạt nếu cần. Trƣớc khi kích hoạt bus terminal này thì phải cung cấp nguồn cho các thành phần mạng này. Với các bus terminal và bus connector thì nguồn điện này đƣợc cung cấp bởi DTE đƣợc kết nối , trái lại RS-485 repeater , ILM và terminal luôn có nguồn điện riêng cho mình. Kỹ thuật truyền RS-485 cho phép gắn tối đa 32 thiết bị (các DTE và các repeater ) trên bus Segment.
Chiều dài cáp tối đa đƣợc cho phép bở segment phụ thuộc vào tốc độ truyền và cáp Lan đƣợc sử dụng. Tốc độ truyền và chiều dài cáp trong truyền dẫn RS-485 : MAX. SEGMENT BAUDRATE LENGTH MAX .5 1000m 10000m 500 400m 4000m 1500 200m 2000m 3000 100m 1000m 6000 100m 1000m 12000 100m 1000m ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3 GVHD : Th.S NGÔ THANH HẢI SVTH : NGUYỄN ĐĂNG KAVỐST ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4 GVHD : Th.S NGÔ THANH HẢI SVTH : NGUYỄN ĐĂNG KAVỐST CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ VI ĐIỀU KHIỂN 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG : MCS-51 là họ vi điều khiển do INTEL phát triển và sản xuất. Bộ điều khiển viết tắt là Micro – controller , là mạch tích hợp trên 1 chip có thể lập trình đƣợc ,dùng để điều khiển hoạt động của 1 hệ thống.
Theo các tập lệnh của ngƣời lập trình , bộ vi điều khiển tiến hành đọc , lƣu trữ thông tin , xử lý thông tin , đo thời gian và tiến hành đóng mở một cơ cấu nào đó. Một số nhà sản xuất đƣợc phép cung cấp các IC tƣơng thích với các sản phẩm MCS-51 của INTEL là Siemens , Advanced Micro Devices , Fujitsu , Philips , Atmel .2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN Bộ vi điều khiển thực ra là 1 loại vi xử lý trong tập hợp các bộ vi xử lý nói chung. Bộ vi điều khiển đƣợc phát triển từ bộ vi xử lý , từ những năm 70 do sự phát triển và hoàn thiện về công nghệ vi điện tử dựa trên kỹ thuật MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) , mức độ tích hợp của các linh kiện bán dẫn trong một chip ngày càng cao. Năm 1971 xuất hiện bộ vi xử lý 4 bit loại TMS 1000 do công ty Texas Instrument vừa là nơi phát minh vừa là nhà sản xuất.
Nhìn tổng thể thì bộ vi xử lý chỉ có chứa trên 1 chip những chức năng cần thiết để xử lý chƣơng trình theo một trình tự ,còn tất cả bộ phận phụ trợ khác cần thiết nhƣ : bộ nhớ dữ liệu , bộ nhớ chƣơng trình , khối điều khiển , khối hiển thị , điều khiển máy in , đồng hồ và lịch là những linh kiện nằm ở bên ngoài đƣợc nối vào bộ vi xử lý. Mãi đến năm 1976 , công ty INTEL mới cho ra đời bộ vi điều khiển đơn chip đầu tiêntren6 thế giới với tên gọi 8048. Bên cạnh bộ xử lý trung tâm 8048 còn chứa bộ nhớ dữ liệu , bộ nhớ chƣơng trình , bộ đếm và phát thời gian các cổng vào và ra Digital trên một chip. Các công ty khác cũng lần lƣợt cho ra đời các bộ vi điều khiển 8 bit tƣơng tự nhƣ 8048 và hình thành họ vi điều khiển MCS-48.
Đến năm 1980 , công ty INTEL cho ra đời thế hệ thứ hai của bộ vi điều khiển đơn chip với tên gọi 8051. Và sau đó hàng loạt các vi điều khiển cùng loại với 8051 ra đời và hình thành họ vi điều khiển MCS- 8051. Đến nay họ vi điều khiển 8 bit MCS-51 đã có đến 250 thành viên và hầu hết của các công ty hàng đầu thế giới chế tạo. Đứng đầu là công ty INTEL và rất nhiều công ty khác nhƣ : AMD , DALLAS , SIEMENS.
Ngoài ra còn có các công ty khác cũng có những họ vi điều khiển riêng nhƣ : Họ 68HCOS của công ty MOTOROLA. Họ ST62 của công ty SGS – THOMSON. Họ H8 của công ty HITACHI. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5 GVHD : Th.S NGÔ THANH HẢI SVTH : NGUYỄN ĐĂNG KAVỐST Họ PIC của công ty MICROCHIP.
Các IC của họ MCS-51 có các đặc trƣng chung nhƣ sau : 4k byte ROM. 2 bộ định thời/đếm 16 bit. Giao tiếp nối tiếp (UART). 64k bộ nhớ chƣơng trình mở rộng.
64k bộ nhớ dữ liệu mở rộng. Một bộ xử lý luận lý trung tâm. 210 bit đƣợc định địa chỉ trực tiếp. Bộ nhân chia 4 bit.
Ngoài ra , tùy theo số hiệu sản xuất mà chúng có những khác biệt về bộ nhớ và bộ định thời / bộ đếm nhƣ trong bản so sánh dƣới đây : SỐ HIỆU SẢN BỘ NHỚ CHƢƠNG BỘ NHỚ DỮ LIỆU SỐ BỘ XUẤT TRÌNH TRÊN CHIP TRÊN CHIP ĐỊNH THỜI 8031 0K 128 Byte 2 8051 4 K ROM 128 Byte 2 8751 4 K EPROM 128 Byte 2 8951 4 K EEPROM 128 Byte 2 8032 0K 256 Byte 3 8052 8 K ROM 256 Byte 3 8752 8 K EPROM 256 Byte 3 8952 8 K EEPROM 256 Byte 3 2.3 Sơ lƣợt cấu trúc của 8051 : ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 6 GVHD : Th.S NGÔ THANH HẢI SVTH : NGUYỄN ĐĂNG KAVỐST Chức năng của các chân nhƣ sau : PORT 0: từ chân 32 đến chân 39, là Port có tác dụng kép - với các thiết kế có bộ nhớ ngoài thì Port0 đƣợc dùng để định địa chỉ 8 bit, với các thiết kế thông thƣờng Port0 đƣợc dùng nhƣ 1 Port xuất nhập dữ liệu thông thƣờng. PORT 1: từ chân 1 đến chân 8, là Port xuất nhập dữ liệu có điện trở nội kéo lên mức cao. Ở những IC đƣợc sản xuất sau này thì P1.1 còn có thêm chức năng điều khiển Timer2. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 7 GVHD : Th.S NGÔ THANH HẢI SVTH : NGUYỄN ĐĂNG KAVỐST PORT 2: từ chân 21 đến chân 28, là Port có tác dụng kép - với các thiết kế có bộ nhớ ngoài thì Port2 đƣợc dùng để định địa chỉ 8 bit cao, với các thiết kế thông thƣờng Port2 đƣợc dùng nhƣ 1 Port xuất nhập dữ liệu thông thƣờng.
PORT 3: từ chân 10 đến chân 17, không chỉ là Port xuất nhập dữ liệu mà mỗi chân còn có chức năng đặc biệt riêng: Bit Tên Chức năng đặc biệt P3.0 RXD Ngõ vào dữ liệu nối tiếp.1 TXD Ngõ ra dữ liệu nối tiếp.2 INT0 Ngõ vào ngắt ngoài 0.3 INT1 Ngõ vào ngắt ngoài 1.4 T0 Ngõ vào counter 0.5 T1 Ngõ vào counter 1.6 WR Tín hiệu điều khiển ghi dữ liệu ra bộ nhớ ngoài.7 RD Tín hiệu điều khiển đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngoài. PSEN: chân 29 có chức năng cho phép đọc bộ nhớ chƣơng trình ngoài hoặc trong IC. Thƣờng đƣợc nối với chân OE của ROM ngoài. ALE: chân 30 đƣợc dùng để giải đa hợp các đƣờng địa chỉ và dữ liệu khi kết nối với IC chốt.
EA: chân 31 nếu ở mức cao thì thực thì chƣơng trình trong ROM nội, nếu ở mức thấp thì chƣơng trình ở ROM mở rộng. Chân EA khi cấp nguồn 21V thì có thể lập trình cho ROM nội bên trong 8051. RST: là chân Reset của 8051, nếu chân này ở mức cao ít nhất 2 chu kì máy thì hệ thống sẽ đƣợc reset.