BÁO CÁO MÔN GNMT GVHD : VŨ THỊ THU HƯƠNG

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên
tiến, thế giới đã và đang một ngày thay đổi, văn minh và hiện đại
hơn. Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những
thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ
nhanh, gọn nhẹ là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt
động của con người đạt hiệu quả cao.
Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ.
Điện tử đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng từ các lĩnh vực
công – nông – lâm- ngư nghiệp cho đến các nhu cầu cần thiết trong
các hoạt động đời sống hàng ngày.
Trải qua quá trình học tập với môn học : Đo lường và điều
khiển bằng máy tính, và với yêu cầu của môn chúng em làm đề tài :
THIẾT KẾ BỘ ĐO TẦN SỐ XUNG VUÔNG SỬ DỤNG CỔNG
NỐI TIẾP.
Do thời gian ngắn và trình độ còn hạn chế nên đề tài của
chúng em chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót, nhầm
lẫn. Chúng em rất mong nhận được sự chỉ dẫn và góp ý của Cô để
chúng em hiểu sâu sắc hơn và rút kinh nghiệm cho những lần sau.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội ,ngày 12 tháng 12 năm 2011.
Đo tần số xung vuông dùng cổng nối tiếp Điện Tử 3-K3
1
BÁO CÁO MÔN GNMT GVHD : VŨ THỊ THU HƯƠNG

PHẦN I – MÁY TÍNH VÀ KHỐI GHÉP NỐI
1.1Máy tính.
Như chúng ta đã biết cấu trúc máy tính có thể được phân
chia thành 3 khối chính:

- Tin về trạng thái của thiết bị ngoài.
- Tin mang dữ liệu cần trao đổi.
Trong quá trình ngược lại:
- Tin về địa chỉ (chính xác là địa chỉ của các thanh ghi đệm
nằm trong khối ghép nối).
- Tin về dữ liệu trao đổi.
- Tin mang lệnh điều khiển.
1.1.3 Các phương thức trao đổi tin của máy tính.
Máy tính có thể trao đổi với thiết bị ngoài theo hai phương
thức:
- Trao đổi theo chương trình.
- Trao đổi trực tiếp với khối nhớ (DMA).
a. Trao đổi tin theo chương trình
Đây là chế độ trao đổi tin trong đó máy tính trao đổi
với thiết bị ngoài bằng các lệnh vào ra, các lệnh dịch chuyển
dữ liệu giữa các thanh ghi.
- Phương pháp trao đổi đồng bộ.
Ở phương pháp này, máy tính sẽ tiến hành trao đổi tin
ngay với thiết bị ngoài khi khởi động xong mà không cần biết
trạng thái của đường dây cũng như thiết bị ngoài.
- Phương pháp không đồng bộ.
Trong phương pháp này, trước khi trao đổi tin, máy tính sẽ
tiến hành đọc, kiểm tra trạng thái của thiết bị ngoài, nếu thiết
bị ngoài đã sẵn sàng thì sẽ tiến hành trao đổi tin còn ngược lại
sẽ chờ.
Đo tần số xung vuông dùng cổng nối tiếp Điện Tử 3-K3
3
BÁO CÁO MÔN GNMT GVHD : VŨ THỊ THU HƯƠNG
Ngoài ra trong quá trình trao đổi, nếu tập tin bị lỗi
cũng yêu cầu

Đo tần số xung vuông dùng cổng nối tiếp Điện Tử 3-K3
4
BÁO CÁO MÔN GNMT GVHD : VŨ THỊ THU HƯƠNG
PHẦN II: GIAO TIẾP CỔNG NỐI TIẾP.
1. Cấu trúc cổng nối tiếp.
Cổng nối tiếp được sử dụng để truyền dữ liệu hai chiều giữa
máy tính và i, có ngoại vi, có các ưu điểm sau:
- Khoảng cách truyền xa hơn truyền song song.
- Số dây kết nối ít.
- Có thể truyền không dây dùng hồng ngoại.
- Có thể ghép nối với vi điều khiển hay PLC.
- Cho phép nối mạng.
- Có thể tháo lắp thiết bị trong lúc máy tính đang làm việc.
Các thiết bị ghép nối chia thành 2 loại :
- DTE (Data Terminal Equipment) : là các thiết bị trung
gian như MODEM
- DCE (Data Communication Equipment ): là các thiết bị
tiếp nâhnj hay truyền dữ liệu như máy tính, PLC, vi điều
khiển
Việc trao đổi tín hiệu thông thường qua 2 chân RxD
(nhận) và TxD (truyền). Các tín hiệu còn lại có chức năng hỗ
trợ để thiết lập và điều khiển quá trình truyền, được gọi là
các tín hiệu bắt tay (handshake). Ưu điểm của quá trình
truyền dùng tín hiệu bắt tay là có thể kiểm soát đường
truyền.
Các phương thức nối giữa DTE và DCE:
- Đơn công : dữ liệu chỉ được truyền theo 1 hướng.
- Bán song công : dữ liệu truyền theo 2 hướng nhưng mỗi
thời điểm chỉ được truyền theo 1 hướng.
- Song công : số liệu được truyền đồng thời theo 2 hướng.

Trở kháng ngõ vào 3K đến 7K
Các tốc độ truyền dữ liệu thông dụng trong cổng nối tiếp là
1200bps, 488bps, 9600bps và 19200bps.

 Các phương thức truyền thông nối tiếp.
Có 3 phương thức truyền tin nối tiếp:
- 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). Hình 3.1.a.
- Phương thức không đồng bộ: Các byte chứa các bit thông tin
được chứa trong một khung. Một khung được bắt đầu bằng 1
bít Start, tiếp theo là các bit mang thông tin, kế tiếp là bít
kiểm tra chẵn lẻ và kết thúc là bít Stop. Khoảng các giữa các
khung là các bít dừng bất kỳ, Khi đó đường truyền được đấy
lên mức cao (Hình 3.1.b).
- Phương thức lai: Đây là phương thức kết hợp của 2 phương
thức trên, trong đó các bít trong 1 khung được truyền theo
phương thức không đồng bộ còn các byte được truyền theo
phương thức đồng bộ.
Đo tần số xung vuông dùng cổng nối tiếp Điện Tử 3-K3
7
BÁO CÁO MÔN GNMT GVHD : VŨ THỊ THU HƯƠNG
 Sơ đồ chân.
Cổng COM có 2 dạng : đầu nối DB (25 chân) và đầu nối (9
chân) mô tả như sau:
Đo tần số xung vuông dùng cổng nối tiếp Điện Tử 3-K3
8
BÁO CÁO MÔN GNMT GVHD : VŨ THỊ THU HƯƠNG
Ý nghĩa của các chân mô tả như sau.
Trên máy tính có thể có 4 cổng nối tiếp, tuy nhiên ngày nay

ngược lại.
- LOOP : bit này đặt bằng 1 thì 8250 hoạt động ở chế độ vòng (TXD
nối với RXD ) chân này cho phép kiểm tra đường truyền nhận của
cổng Com trên cùng 1 máy tính.
- X: các bit không được sử dụng.
Đo tần số xung vuông dùng cổng nối tiếp Điện Tử 3-K3
10
BÁO CÁO MÔN GNMT GVHD : VŨ THỊ THU HƯƠNG
. Thanh ghi trạng thái modem (Địa chỉ cơ sở + 6).
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
X RI DSR CTS X X X x
Thanh ghi này có chức năng thông báo về trạng thái các đường dẫn
bắt tay. Điều chú ý là ở thanh ghi này là có 3 bit D4, D5,D6, đây
chính là lối vào của các đường dẫn CTS, DSR và RI.
b) Thanh ghi điều khiển đường truyền (Địa chỉ cơ sở +3)
DLAB C6 C5 C4 C3 C2 C1 C0
Thanh ghi này có chức năng đặt các thông số cho đường truyền, ý
nghĩa từng bit như sau:
C1, C0 : đặt số bit trong một byte 00 – 5 bit , 01 – 6 bit
10 – 7 bit , 11 – 8 bit
C2 : đặt số bit dừng 0 – 1 bit dừng
1 – 1.5 bit dừng
C3 : bit kiểm tra chẵn lẻ (parity) 0 – không kiểm tra chẵn lẻ
1 – có
C4 : loại parity 0 – parity lẻ
1 – parity chẵn
C5 : bit đánh dấu khung cần 0 – không có stick bit
kiểm ta chẵn lẻ (Stick bit) 1- stick bit
C6 : bit điều khiển đường truyền (break bit) 0 – truyền nhận bình
thường

sau:
Số chia tốc độ baud = 1843200/(16* tốc độ baud cần
thiết lập).
Thanh ghi chứa số chia tốc độ baud (byte cao địa chỉ cơ sở + 1).
f) Thanh ghi cho phép ngắt (Địa chỉ cơ sở +1).
X X X X D3 D2 D1 D0
Dx = 1 : đặt ngắt tương ứng.
Dx = 0 : không đặt ngắt tương ứng.
D0 : đặt ngắt khi nhận được 1 ký tự.
D1: đặt ngắt khi bộ đệm truyền rỗng.
D2 : đặt ngắt khi thay đổi trạng thái đường truyền.
D3: đặt ngắt khi thay đổi trạng thái modem.
g) Thanh ghi nhận dạng ngắt (Địa chỉ cơ sở +2) .
X X X X X D2 D1 D0
D
2
D
1
D
0
Mức ưu
tiên
Nguồn gây
ngắt
Đặt lại ngắt
1
0
0
0
1

đệm truyền
rỗng
0
0
0
0
0
0
Thứ 4 Các trạng thái
modem
Đọc thanh ghi
trạng thái
modem
Đo tần số xung vuông dùng cổng nối tiếp Điện Tử 3-K3
13
BÁO CÁO MÔN GNMT GVHD : VŨ THỊ THU HƯƠNG
2. Truyền thông giữa 2 nút.
Các sơ đồ khi kết nối dùng cổng nối tiếp:
Hình1: kết nối đơn giản trong truyền thông nối tiếp.
Khi thực hiện kết nối như trên, quá trình truyền phải đảm
bảo tốc độ ở đầu phát và thu giống nhau. Khi có dữ liệu đến DTE,
dữ liệu này sẽ được đưa vào bộ đệm và tạo ngắt.
Ngoài ra, khi thực hiện kết nối giữa hai DTE, tac òn dùng sơ
đồ sau:
Hình 2: kết nối trong truyền thông nối tiếp dùng tín hiệu bắt tay.
3. Lập trình cho cổng nối tiếp.
Lại cũng giống như ở cổng ghép nối với máy in, các Thanh
ghi được trao đổi qua các ô nhớ trong vùng vào/ra (input/output).
Địa chỉ đầu tiên có thể tới được của cổng nối tiếp gọi là địa chỉ cơ
bản (Basic Address) các địa chỉ của các thanh ghi tiếp theo được


Hình : Sơ đồ khối của bộ vi điều khiển AT89S52
Đo tần số xung vuông dùng cổng nối tiếp Điện Tử 3-K3
17
BÁO CÁO MÔN GNMT GVHD : VŨ THỊ THU HƯƠNG
AT 89S52 có 8byte Flash ROM trên chip,khi chân /EA (chân 31)
được đặt ở mức logic cao thì bộ vi điều khiển sẽ thực hiện chương
trình trong bộ nhớ này,tuổi thọ cho bộ nhớ này vào khoảng 1000 lần
lập trình,khi chân EA ở mức thấp thì bộ vi điều khiển sẽ thực hiện
chương trình ở bộ nhớ ngoài (EPROM ngoài). Để thực hiện được điều
này thì 89S52 cần cần có một mạch phối ghép AT89S52 với
Flash/EPROM
AT89S52 có 256 byte RAM nội, trong đó có 32 byte của bộ nhớ
dành cho các bank thanh ghi.
AT89S52 có 128 bit có chứa các byte định địa chỉ theo bit tà
20H đến 2FH,các bít này có thể là việc với 1 lệnh đơn.
Hình : Sơ đồ ghép nối hoạt động cổng nối tiếp với 89S52:
AT89S52 có một cổng nối tiếp trên chip có thể hoạt dộng ở nhiều
chế độ khác nhau với các tốc độ khác nhau. Chức năng chủ yếu của cổng
nối tiếp là thực hiện chuyển đổi song song sang nối tiếp với dữ liệu xuất
và chuyển đổi nối tiếp sang song song với dữ liệu nhập để có thể giao tiếp
với máy tính qua cổng nối tiếp hay các thiết bị tương tự.
Cổng nối tiếp có thể hoạt động song công và đệm lúc thu cho phép
một ký tự sẽ được thu và giữ trong khi ký tự thứ hai được nhận. Nếu CPU
đợc ký tự thứ nhất trước khi ký tự thứ hai được thu đầy đủ thì dữ liệu sẽ
không bị mất.
Có hai thanh ghi chức năng đặc biệt cho phép phần mềm truy xuất
đến cổng nối tiếp là SBUF và SCON.
Đo tần số xung vuông dùng cổng nối tiếp Điện Tử 3-K3
18

XD
G
ND
(
R
S2
32
)
(
89S52)
BÁO CÁO MÔN GNMT GVHD : VŨ THỊ THU HƯƠNG
Có 4 chế độ hoạt động:
+ Chế độ 0
+ Chế độ 1
+ Chế độ 2
+ Chế độ 3
3. IC NE555N.
IC NE555N gồm có 8 chân.
- Chân số 1 (GND) : cho nối mase để lấy dòng cấp cho IC.
- Chân số 2 (TRIGGER): ngõ vào sau của 1 tần so áp. Mạch so áp
dùng các transistor PNP. Mức điện áp chuẩn là 2*Vcc/3.
- Chân số 3 (OUTPUT): ngõ ra. Trạng thái ngõ ra chỉ xác định theo
mức volt cao (gần bằng mức điện áp chân 8) và thấp (gần bằng
mức áp chân 1).
- Chân số 4 (RESET) : dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số
4 nối mase thì ngõ ra ở mức thấp. còn chân 4 nối vào mức áp cao
thì trạng thái ngõ ra tùy theo mức áp trên chân 2 và 6.
- Chân số 5 (CONTROL VOLTAGE): dùng làm thay đổi mức áp
chuẩn trong IC555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện
trở ngoài cho nối mase. Tuy nhiên trong hầu hết các mạch ứng

8051 với máy tính qua cổng COM ta phải qua một vi mạch biến
đổi điện áp cho phù hợp với mức TTL, ta chọn vi mạch MAX232
để thực hiện việc tương thích điện áp.
Vi mạch MAX 232 của hãng MAXIM là một vi mạch chuyên dùng
trong giao diện nối tiếp với máy tính. Chúng có nhiệm vụ chuyển
đổi mức TTL ở lối vào thành mức +10V hoặc –10V ở phía truyền
và các mức +3…+15V hoặc -3…-15V thành mức TTL ở phía
nhận.
Đo tần số xung vuông dùng cổng nối tiếp Điện Tử 3-K3
21
BÁO CÁO MÔN GNMT GVHD : VŨ THỊ THU HƯƠNG
Vi mạch MAX 232 có hai bộ đệm và hai bộ nhận. Đường
dẫn điều khiển lối vào CTS, điều khiển việc xuất ra dữ liệu ở cổng
nối tiếp khi cần thiết, được nối với chân 9 của vi mạch MAX 232.
Còn chân RST (chân 10 của vi mạch MAX ) nối với đường dẫn bắt
tay để điều khiển quá trình nhận. Thường thì các đường dẫn bắt tay
được nối với cổng nối tiếp qua các cầu nối, để khi không dùng đến
nữa có thể hở mạch các cầu này. Cách truyền dữ liệu đơn giản nhất
là chỉ dùng ba đường dẫn TxD, RxD và GND
Khi thực hiện giao tiếp với vi điều khiển ,ta phải dùng thêm
mạch chuyển mức logic từ TTL đến 232 và ngược lại .Các vi mạch
thường sử dụng là MAX232 của maxim hay DS275 của
Dallas.Mạch chuyển mức logic mô tả như sau:
Đo tần số xung vuông dùng cổng nối tiếp Điện Tử 3-K3
22
BÁO CÁO MÔN GNMT GVHD : VŨ THỊ THU HƯƠNG
Mạch chuyển mức logic TTL và RS232.
Sơ đồ kết nối giữa cổng COM với KIT Vi điều khiển 8051 :
- Sơ đồ thực tế.
Đo tần số xung vuông dùng cổng nối tiếp Điện Tử 3-K3