1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ INTERNET TRONG ĐIỀU KHIỂN
THIẾT BỊ
1.1. Lý thuyết về mạng
Vào giữa những năm 50, những hệ thống máy tính đầu tiên ra đời sử
dụng các bóng đèn điện tử nên kích thước rất cồng kềnh và tiêu tốn nhiều năng
lượng. Việc nhập dữ liệu vào máy tính được thực hiện thông qua các bìa đục lỗ
và kết quả được đưa ra máy in, điều này làm mất rất nhiều thời gian và bất tiện
cho người sử dụng.
Đến giữa những năm 60, cùng với sự phát triển của các ứng dụng trên
máy tính và nhu cầu trao đổi thông tin với nhau, một số nhà sản xuất máy
tính đã nghiên cứu chế tạo thành công các thiết bị truy cập từ xa tới các máy
tính của họ, và đây chính là những dạng sơ khai của hệ thống mạng máy tính.
Đến đầu những năm 70, hệ thống thiết bị đầu cuối 3270 của IBM ra đời
cho phép mở rộng khả năng tính toán của các trung tâm máy tính đến các vùng
ở xa. Đến giữa những năm 70, IBM đã giới thiệu một loạt các thiết bị đầu cuối
được thiết kế chế tạo cho lĩnh vực ngân hàng, thương mại. Thông qua dây cáp
mạng các thiết bị đầu cuối có thể truy cập cùng một lúc đến một máy tính
dùng chung.
Đến năm 1977, công ty Datapoint Corporation đã tung ra thị trường hệ
điều hành mạng của mình là “Attache Resource Computer Network”
(Arcnet) cho phép liên kết các máy tính và các thiết bị đầu cuối lại bằng dây
cáp mạng, và đó chính là hệ điều hành mạng đầu tiên
1.2. Phân biệt các loại mạng
Phân loại mạng máy tính theo vùng địa lý:
GAN (Global Area Network) kết nối máy tính từ các châu lục khác
nhau. Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông và
vệ tinh.
2
WAN (Wide Area Network) - Mạng diện rộng, kết nối máy tính trong nội
bộ các quốc gia hay giữa các quốc gia trong cùng một châu lục. Thông thường

tính được thiết lập để cung cấp các dịch vụ được gọi là Server, còn các máy
tính truy cập và sử dụng dịch vụ thì được gọi là Client.
Mạng ngang hàng (Peer-to-Peer): các máy tính trong mạng có thể hoạt động
vừa như một Client vừa như một Server.
Mạng kết hợp: Các mạng máy tính thường được thiết lập theo cả hai
chức năng Client-Server và Peer-to-Peer.
Phân biệt mạng LAN-WAN
Mạng LAN sử dụng trong một khu vực địa lý nhỏ.
Mạng WAN cho phép kết nối các máy tính ở các khu vực địa lý khác nhau,
trên một phạm vi rộng.
1.3. Mạng toàn cầu Internet
Mạng toàn cầu Internet là một tập hợp gồm hàng vạn mạng trên khắp thế
giới. Mạng Internet bắt nguồn từ một thử nghiệm của Cục quản lý các dự án
nghiên cứu tiên tiến (Advanced Research Projects Agency – ARPA) thuộc Bộ
quốc phòng Mỹ đã kết nối thành công các mạng máy tính cho phép các trường
đại học và các công ty tư nhân tham gia vào các dự án nghiên cứu.
Về cơ bản, Internet là một liên mạng máy tính giao tiếp dưới cùng một
bộ giao thức TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Giao
thức này cho phép mọi máy tính trên mạng giao tiếp với nhau một cách
thống nhất giống như một ngôn ngữ quốc tế mà mọi người sử dụng để giao tiếp
với nhau hàng ngày.
Số lượng máy tính kết nối mạng và số lượng người truy cập vào mạng
Internet trên toàn thế giới ngày càng tăng lên nhanh chóng, đặc biệt từ những
năm 90 trở đi. Mạng Internet không chỉ cho phép chuyển tải thông tin nhanh
chóng mà còn giúp cung cấp thông tin, nó cũng là diễn đàn và là thư viện toàn
cầu đầu tiên.
4
1.4. Bộ giao thức TCP/IP (TCP/IP - Transmission Control Protocol/ Internet
Protocol):
1.4.1. Giao thức liên mạng IP (Internet Protocol)

gửi 1 phúc đáp tuy nhiên phúc đáp không được gửi lại ngay lập tức mà
thường trễ một khoảng thời gian .
TCP duy trì giá trị tổng kiểm tra (checksum) trong phần Header của
dữ liệu để nhận ra bất kỳ sự thay đổi nào trong quá trình truyền dẫn. Nếu
1 segment bị lỗi thì TCP ở phía trạm nhận sẽ loại bỏ và không phúc đáp lại để
trạm gửi truyền lại segment bị lỗi đó.
Giống như IP datagram, TCP segment có thể tới đích một cách không
tuần tự. Do vậy TCP ở trạm nhận sẽ sắp xếp lại dữ liệu và sau đó gửi lên
tầng ứng dụng đảm bảo tính đúng đắn của dữ liệu.
6
Khi IP datagram bị trùng lặp TCP tại trạm nhận sẽ loại bỏ dữ liệu trùng
lặp
Hình 1.2: Khuôn dạng TCP segment
1.5. Công nghệ Ethernet
1.5.1. Cấu trúc khung tin Ethernet
Các chuẩn Ethernet đều hoạt động ở tầng Data Link trong mô hình 7 lớp
OSI vì thế đơn vị dữ liệu mà các trạm trao đổi với nhau là các khung (frame).
Cấu trúc khung Ethernet như sau:
Preambl
e 7
bytes
SFD
1
bytes
DA
6
bytes
SA
6
bytes

chỉ (6 octet). Đây là địa chỉ được ấn định khi sản xuất thiết bị, gọi là địa chỉ MAC
(Media Access Control Address).
Địa chỉ MAC được biểu diễn bởi các chữ số hexa (hệ cơ số 16). Ví
dụ: 00:60:97:8F:4F:86 hoặc 00-60-97-8F-4F-86.
Khuôn dạng địa chỉ MAC được chia làm 2 phần:
3 octet đầu xác định hãng sản xuất, chịu sự quản lý của tổ chức IEEE.
3 octet sau do nhà sản xuất ấn định.
Kết hợp ta sẽ có một địa chỉ MAC duy nhất cho một giao tiếp mạng
Ethernet.
Địa chỉ MAC được sử dụng làm địa chỉ nguồn và địa chỉ đích trong khung
Ethernet.
1.5.3. Hoạt động của Ethernet
Phương thức điều khiển truy nhập CSMA/CD quy định hoạt động của
hệ thống Ethernet.
8
Một số khái niệm cơ bản liên quan đến quá trình truyền khung Ethernet:
Khi tín hiệu đang được truyền trên kênh truyền, kênh truyền lúc này bận
và ta gọi trạng thái này là có sóng mang – carrier.
Khi đường truyền rỗi: không có sóng mang – absence carrier.
Nếu hai trạm cùng truyền khung đồng thời thì chúng sẽ phát hiện ra sự xung
đột và phải thực hiện lại quá trình truyền khung.
Khoảng thời gian để một giao tiếp mạng khôi phục lại sau mỗi lần nhận
khung được gọi là khoảng trống liên khung (interframe gap) – ký hiệu IFG.
Giá trị của IFG bằng 96 lần thời gian của một bit.
Ethernet 10Mb/s: IFG = 9,6µs
Ethernet 100Mb/s: IFG = 960 ns
Ethernet 1000Mb/s: IFG = 96 ns
1.5.4. Các loại mạng Ethernet
Các hệ thống Ethernet 10Mb/s
10Base5. Đây là tiêu chuẩn Ethernet đầu tiên, dựa trên cáp đồng trục

Kết luận chương 1:
Nội dung chương 1 đã giới thiệu khái quá về một số giao thức kết nội mạng
như TCP/IP, Net BEUI, IPX/SPX trong đó tập trung nghiên cứu chi tiết giao thức
TCP/IP. Đồng thời giới thiệu các đặc tính chung của cấu trúc khung tin, khung địa
chỉ của Ethernet và hoạt động của Ethernet. Trên cơ sở các giao thức đó làm mục
tiêu nghiên cứu tiếp chương 2 với nội dung giới thiệu các vi mạch giao tiếp và điều
khiển phù hợp với tiêu chuẩn giao thức TCP/IP.
10
CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRÊN CƠ SỞ MẠNG
INTERNET
2.1. Các chuẩn giao tiếp được sử dụng
2.1.1. Chuẩn giao tiếp RS232
Các yêu cầu về điện được qui định trong RS- 232C như sau:
Mức logic 1: nằm trong khoảng -3V÷12V
Mức logic 0: nằm trong khoảng +3V ÷ +12V
Trở kháng tải về phía bộ nhận của mạch phải lớn hơn 3000 và phải nhỏ hơn
7000.
Tốc độ truyền / nhận dữ liệu cực đại là 100 Kbit/giây.
Các lối vào của bộ nhận phải có điện dung nhỏ hơn 2,500 pF.
Độ dài của cáp nối giữa máy tính và thiết bị ghép nối qua cổng nối tiếp
không được vượt quá 15m nếu không sử dụng modem.
Các giá trị tốc độ truyền dữ liệu chuẩn là : 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200,
2400, 4800, 9600, 19200, 28800,…,56600, 115200 baud
. Sơ đồ chân trên máy tính:
Hầu hết các máy tính cá nhân được chế tạo gần đây đều có hai cổng
nối tiếp RS-232, đôi khi có 3-4 cổng. Cổng đầu tiên có tên là COM1 tiếp
theo là COM2, COM3, COM4. Có hai kiểu đầu nối được sử dụng cho cổng nối
tiếp RS-232 là loại 25 chân và 9 chân. Trong đồ án này sử dụng loại 9 chân,
còn gọi là đầu DB9. Sơ đồ chân như sau:
Hình 2.1: Cổng Com nối vơi máy tính

1: Bảng chức năng các chân cổng com

Trong đó, quan trọng nhất là 2 chân TxD và RxD các chân còn lại chỉ đóng vai
trò phụ trợ cho việc truyền nhận dữ liệu.
2.1.2 . Chuẩn giao tiếp SPI (SERIAL PHERIPHERAL INTERFACE)
Với cách giao tiếp này sẽ có một Master thiết lập và điều khiển
kết nối với một Slave nhận và truyền dữ liệu ngược về Master. Sơ đồ
khối truyền nhận của SPI như sau:
Hình 2.2: Sơ đồ khối truyền nhận SPI
Điều mấu chốt của SPI là thanh ghi dịch ở cả Master và Slave, và nguồn
xung clock tạo bởi Master. Sau đây là cách Master truyền một byte dữ liệu (gọi
là A) cho Slave và cùng lúc đó nó cũng nhận một byte khác (gọi là B) từ
12
Slave. Trước khi truyền, Master ghi A vào thanh ghi dịch của mình và Slave
cũng ghi B vào thanh ghi dịch của mình. Sau đó Master tạo ra 8 xung clock,
tương ứng mỗi xung clock thì một bit trong thanh ghi dịch của Master được
truyền sang thanh ghi dịch của Slave và ngược lại (hình 1.2). Sau khi xung
clock cuối cùng thì Master hoàn thành nhận B còn Slave hoàn thành nhận A. Có
thể nhận thấy rằng quá trình truyền và nhận diễn ra đồng thời do đó đây được gọi
là truyền “song công” (duplex).
2.1.3. RJ 45
RJ45 là cổng giao tiếp mạng kết nối ở tốc độ cao
10base-T
, hoạt động ở mức điện
áp 3,3V.
Hình 2.3 : Hình dạng RJ45
Đáp ứng yêu cầu chuẩn IEEE 802.3 và IEEE 802.3ab
Cách ly tối thiểu 1500 Vrms
2.2. IC giải mã Enc28j60
2.2.1 Giới thiệu


t e .

e d

u .

vn

đ ể đọc các trang thông tin, bạn sẽ là
một người dùng đang dùng máy khách của mình đề truy cập vào máy chủ chứa
nội dung trang này. Máy chủ tìm trang mà bạn yêu cầu và gửi nó đến cho bạn.
Các máy khách truy cập vào máy chủ thực hiện như vậy với một ý định cụ thể,
vì vậy các máy khách hướng yêu cầu của chúng đến một máy chủ phần mềm cụ
thể đang chạy trên máy chủ. Ví dụ, nếu bạn đang chạy một trình duyệt web trên
máy của mình, nó sẽ thông báo cho máy chủ Web trên máy chủ chứ không phải
máy chủ email.
Một máy chủ có một địa chỉ IP tĩnh không thay đổi thường xuyên còn máy
tính ở nhà của bạn khi thực hiện quay số hay ADSL qua một modem có địa chỉ
IP thay đổi được gán bởi ISP mỗi lần kết nối. Địa chỉ IP đó là duy nhất với phiên
làm việc hiện tại của bạn và có thể khác nhau trong những lần kết nối tiếp theo.
Theo cách này, một ISP chỉ cần một địa chỉ IP cho mỗi một modem mà nó hỗ
trợ chứ không phải mỗi một IP cho một khách hàng.
2.3.2. Hệ thống Data center
Hình 2.6: Hệ thống data center
-Nơi tích hợp tất cả các công nghệ hàng đầu về mạng, hệ thống và phần
mềm ứng dụng được sử dụng trong hệ hống Data Center.
16
- Mạng được thiết kế dành riêng đáp ứng yêu cầu cực cao về tốc độ
truyền giữa các thiết bị, tính ổn định được coi trọng và vấn đề bảo mật cho hệ

tảng cho các trang web tồn tại. HTTP xác định các thông điệp (các file văn bản,
hình ảnh , v.v.v.,) được định dạng và truyền tải ra sao, và những hành động nào
mà các web server và các trình duyệt web phải làm để dáp ứng các lệnh rất đa
dạng. Chẳng hạn, khi ta gõ một địa chỉ web URL vào trình duyệt web, một lệnh
http sẽ được gởi tới web server để ra lệnh và hướng dẫn nó tìm đúng trang web
được yêu cầu và kéo nó về mở trên trình duyệt web.
HTML là viết tắt của từ Hypertext Markup Language- ngôn ngữ siêu văn
bản. là tên của một ngôn ngữ lập trình tạo nên các trang web và chuyển qua
mạng với giao thức HTTP.
18
Hình 2.8 : Truy xuất các thiết bị đến webserver
Tất cả các web server đều có một địa chỉ IP (IP address) hoặc cũng có thể
có một domain Name. Khi ta đánh vào thanh address trên trình duyệt
một dòng h

t t

p :

// w

w

w .

h

c m u

te .

. Web Server
này sẽ tìm trang có tên là index.htm rồi gởi đến trình duyệt của mình.
Bất kỳ máy tính nào cũng có thể trở thành một Web server bởi việc cài đặt
lên nó một chương trình phần mềm server software và sau đó kết nối internet.
Khi máy tính của mình kết nối với một web server và gởi đến yêu cầu truy cập
các thông tin từ một trang web nào đó, web server software sẽ nhận yêu cầu và
gởi lại những thông tin mà mình muốn.
Thông thường các web server phải hoạt động liên tục 24/24 giờ, 7 ngày
một tuần và 365 ngày một năm để đáp ứng, phục vụ cung cấp thông tin trực
tuyến. Vị trí đặt webserver cũng rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến chất lượng
và tốc độ truy cập.
19
2.4. Bộ vi điều khiển PIC 18F4620
Hình 2.9 : Sơ đồ chân PIC 18F4620
Thông số kỹ thuật:
Đặc điểm PIC 18F4620
Tần số hoạt động 0 – 40 MHz
Bộ nhớ chương trình 64 Kbytes
Bộ nhớ lệnh 32 Kbytes
Bộ nhớ dữ liệu 4 Kbytes
EEPROM nội 1 Kbytes
Nguồn ngắt 20
Port xuất nhập Port A, B, C, D, E
Số timer 4
Truyền thông nối tiếp USART, SPI
Truyền thông song song Có
Module ADC 10-bit 13 kênh vào analogue
Bảng 2.2 : Đặc tính kỹ thuật PIC 18F4620
20
Sơ đồ khối:

3.1.6. Khối phát RF
25
Hình 3.6 : Khối phát RF
Mạch làm việc như sau:
Khi các tín hiệu điều khiển mức 1 từ vi xử lý đưa tới các chân đầu vào A9, A10.
Lúc này IC PT2262 sẽ được cấp nguồn trên chân số 18, từ chân số 17 sẽ phát ra
xung mã lệnh, ứng với mức volt cao của xung mã lệnh, mạch dao động RF sẽ làm
việc và phát ra nhóm tín hiệu có tần số lấy theo giá trị của mạch cộng hưởng LC, tín
hiệu này sẽ bức xạ vào không gian.
3.1.7. Khối thu RF

Trích đoạn Kết quả thực hiện:

---