intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Ghép nối và điều khiển thiết bị ngoại vi - Chapter 7

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:37

Thêm vào BST
Báo xấu
186
lượt xem 60
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo giáo trình môn học Ghép nối và điều khiển thiết bị ngoại vi nhằm cung cấp kiến thức cơ bản trong việc tìm hiểu thiết kế mạch ghép nối ngoại vi với máy vi tính - Chương 7 Ứng dụng máy vi tính trong đo lường và điều khiển tự động.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ghép nối và điều khiển thiết bị ngoại vi - Chapter 7

  1. Ghép nối và điều khiển thiết bị ngoại vi
  2. Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi CHƯƠNG 7: NG D NG MÁY VI TÍNH TRONG ðO LƯ NG VÀ ðI U KHI N 7.1 Gi i thi u v c u trúc máy tính: Hình 7.1 trình bày các b ph n trên bo m ch chính c a h th ng máy vi tính (MVT). MVT là m t h th ng vi x lý bao g m m t b x lý trung tâm CPU, các b nh ROM, RAM, các vi m ch ghép n i song song, n i ti p, các b ñi u khi n ng t và DMA …. 7.1: Hình 7.1 và 7.2 cho th y MVT có ra s n m t s các c ng cho phép ghép n i v i các thi t b vào ra cơ b n (như màn hình, bàn phím, chu t, máy in…) và các c ng vào ra khác (như c ng USP, khe c m m r ng ISA/PCI slots) . Do ñó m t v n ñ ñ t ra là ph i thi t k các m ch ghép n i gi a TBNV v i các c ng này, ph c v cho vi c ño lư ng và ñi u khi n m t h th ng t ñ ng hóa. Gi ng viên: Nguy n Văn Minh Trí 92
  3. Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi 7.2: Chú ý r ng VXL ch có m t bus d li u, trong khi có r t nhi u thi t b ngo i vi và ô nh cùng mu n trao ñ i d li u v i VXL qua bus này. Do ñó m i thi t b ngo i vi s ñư c c p m t ñ a ch riêng bi t, cho phép nó làm vi c v i VXL khi ñ a ch riêng bi t ñó ñư c ñưa ra trên bus ñ a ch . B ng 7.1 trình bày các ñ a ch vào ra cơ b n cho các thi t b ngo i vi trong máy vi tính IPM. B ng 7.1: ð a ch vào/ra cơ b n cho các thi t b trong các máy vi tính IPM PC Base Address Device 0F - 1F First DMA Controller 8237 A-5 20 - 3F First Interrupt Controller 8259A, Master 40 - 5F 8254-2 60 - 6F 8042, Keyboard Gi ng viên: Nguy n Văn Minh Trí 93
  4. Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi 70 - 7F Real Time Clock, NMI mask 80 - 9F DMA Page Register, 74LS612 87 DMA Channel 0 83 DMA Channel 1 81 DMA Channel 2 82 DMA Channel 3 8B DMA Channel 5 89 DMA Channel 6 8A DMA Channel 7 8F Refresh A0 - BF Second Interrupt Controller 8259A, Slave C0 - DF Second DMA Controller 8237 A-5 F0 Clear 80287 Busy F1 Reset 80287 F8 - FF 80287 Math coprocessor 170-177 Secondary ATA Hard Disk Controller 1F0 - 1F7 Primary ATA Hard Disk Controller 200 - 20F Game Controller/Joystick 210 - 217 Expansion Unit 278 - 27F LPT2 Parallel port Gi ng viên: Nguy n Văn Minh Trí 94
  5. Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi 280 - 29F LCD on Wyse 2108 PC SMC Elite default factory setting 2E8 – 2EF COM4 2E1 GPIB Adapter 0 2F8 - 2FF COM2 2E2 – 2E3 Data acquisition 300 - 31F Prototype Card 300 - 31F 3Com EtherLink default factory setting 320 - 32F XT Hard disk interface 378 - 37F LPT1 Parallel port 380 – 38C SLDC/Secondary Bi-sync interface 3A0 – 3A9 Primary Bi-sync interface 3B0 – 3BB Monochrome display 3C0 – 3CF EGA display control 3D0 – 3DF Color/Graphics Display (CGA) 3E8 – 3EF COM3 3F0 – 3F7 Floppy disk controller 3F8 – 3FF COM1 Gi ng viên: Nguy n Văn Minh Trí 95
  6. Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi 7.2 Thi t k m ch ghép n i gi a h th ng t ñ ng hóa v i các c ng c a máy vi tính Có th nói vi c ng d ng máy vi tính trong vi c ñi u khi n t ñ ng m t h th ng th c t là r t ña d ng. Dư i ñây là m t vài ng d ng ñó, ñư c giao cho sinh viên t tìm hi u, thi t k và trình bày. ð tài 1: THI T K M CH GHÉP N I C NG MÁY IN LPT1 ð ðO CÂN ðI N T ÔTÔ. ð tài 2: THI T K M CH GHÉP N I KHE C M M R NG ð ðO VÀ ðI U KHI N T C ð ð NG CƠ ðI N M T CHI U ðM. ð tài 3: THI T K M T KIT VI ðI U KHI N 89C51 CÓ GHÉP N I C NG N I TI P COM1 C A MÁY TÍNH ð ðO NHI T ð VÀ BÁO CHÁY. ð tài 4: THI T K M CH GHÉP N I C NG N I TI P RS232 ð ðO ÁNH SÁNG VÀ ðI U KHI N ðÈN. ð tài 5: THI T K M T KIT VI ðI U KHI N PIC 16F877 CÓ GHÉP N I C NG N I TI P COM1 C A MÁY TÍNH ð ðO VÀ ðI U KHI N N NG ð ÔXY TRONG KHÔNG KHÍ. ð tài 6: THI T K M CH GHÉP N I C NG N I TI P ðA NĂNG USB ð ðI U KHI N M T HÀNH TRÌNH DÙNG ð NG CƠ BƯ C. Gi ng viên: Nguy n Văn Minh Trí 96
  7. Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi ð tài 6: Thi t k m t m ch ghép n i v i c ng ña năng USB dùng ñ ñi u khi n hành trình ñ ng cơ bư c PH N I: GI I THI U V C NG ðA NĂNG USB I. Gi i Thi u Chung V Bus USB C ng USB v th c ch t là m t bus vì qua ñó có th ñ u n i ñ ng th i r t nhi u thi t b ngo i vi v i ch ng l ai khác nhau. Vì v y có th g i bus USB là m t bus n i ti p ña năng 1. Nh ng nét chung v bus USB: • Bus USB là m t bus n i ti p • D li u truy n trên bus theo t ng bus k ti p nhau .ð c bi t, d li u truy n trên cùng các ñư ng d n theo hai hư ng. • Bus USB cho phép ñ u n i ñ n 127 thi t b • D li u truy n v i t c ñ ñ n 12 Mbips V I bus USB 1.0 ,t c ñ truy n có th l n hơn 12Mbps V I bus USB 2.0 ,t c ñ truy n có th lên ñ n 480Mbps • Bus USB có m i liên h ch t ch v i ñ c tính “Plus and Play” ñư c g i là ñ u /ng t nóng • ði n áp ngu n nuôi có th nh n ñư c t bus.Các thi t b nh có th s d ng ñi n áp t trên bus mà không c n ngu n nuôi riêng. Các ñ c tính cơ b n c a bus USB là: Các cu c truy n ñ ng th i,có th hi u là truy n liên t c, h tr các tín hi u vidio và âm thanh.V i các cu c truy n ñ ng th i, các thi t b truy n và nh n d li u theo ki u ñư c ñ m b o và có th ñoán trư c. USB cũng ñư c h tr các thi t b không ñ ng th i hay thi t b có quy n ưu tiên cao nh t , các thi t b ñ ng th i ho c không ñ ng th i t n t i cùng th i ñi m. Các thông s k thu t cũng có ñ c tính c m và ch y, các cáp n i và cách k t n i ñ u ñư c tiêu chu n hóa r ng rãi trong công nghi p. Các hub ñư c s p x p theo nhi u t ng v i kh năngg m r ng g n ñ n m c l n nh t và thao tác x y ra ñ ng th i. T c ñ truy n 12Mbps v i các kích thư c khác nhau. H tr nhi u yêu c u d i thông thi t b t m t vài kbps ñ n 19Mbps. H tr t c ñ truy n d li u c a thi t b trên m t ph m vi r ng các giá tr thông qua vi c ñi u ti t kích thư c b ñ m gói d li u và cơ ch ti m n. Có kh năng c m nóng ,nghĩa là cho phép các thi t b ngo i vi có th ñư c ñ u n i mà không c n ph i t t ngu n nuôi cung c p ñi n cho máy tính ,có th ñ u/ng t và thay ñ i l i c u hình thi t b ngo i vi m t cách linh ho t kh năng qu n lý ñư c tăng cư ng v i các ch ñ “ng “và “n m lỳ “trên ph m vi h th ng. Gi ng viên: Nguy n Văn Minh Trí 97
  8. Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi T nh n d ng thi t b ngo i vi ,t ñ ng v b n ñ ch c năng ñ i v i ph n m m ñi u khi n và c u hình H tr cho các thi t b l ai khác nhau, v i nhi u ch c năng khác nhau. ði u khi n lu ng d li u thông qua b ñ m b ng vi c qu n lý giao th c ñ t s n bên trong . Có cơ ch x lý l i/ hoàn tr l i. H tr kh năng nh n d ng các thi t b m c l i. Giao th c ñơn gi n trong vi c th c hi n và tích h p 2. ð u n i và cáp: Bus USB có hai ki u ñ u n i khác nhau: ki u A và ki u B Bus USB s d ng m t cáp b n s i ñ ñ u n i v i các thi t b ,trong ñó m t c p ñư ng truy n hai s i xo n ñư c dùng làm các ñư ng d n d li u vi phân, còn hai c p kia ñư c dùng làm ñư ng d n 5V và ñư ng n i ñ t chung GND Chân Tên g i Màu dây Mô t 1 Vcc +5VDC ð 2 D- Tr ng D li u- 3 D+ Xanh l c D li u+ 4 GND ðen N Iñ t B ng ñ u n i bus USB Các máy tính PC ñ i m i nh t ñ u là ki u A.Còn các trư ng h p khác thi t b thư ng có c m ki u B. Vi c ñ u n i v i máy tính ñư c th c hi n b ng m t cáp ki u A-B Các cáp dùng ñ kéo dài kho ng cách t máy tính ñ n thi t b thư ng là ki u A-A Khi k t n i các thi t b v i bus USB ta thư ng ph i phân bi t rõ các thi t b s d ng ngu n nuôi riêng ,ch ng h n máy in ,v i các thi t b nh n ngu n nuôi qua bus 3. Truy n d li u n i ti p: ♦ Toàn b d li u ñư c trao ñ i ñ u có m t khung dúng b ng 1 ms .Trong ph m vi m t khung ,nhi u gói d li u k ti p dành cho nhi u các thi t b khác nhau có th ñư c x lý,trong ñó có nh ng gói c n g i v i t c ñ th p và nh ng gói c n g i v i t c d cao cùng t n t i trong m t xung. Các gói d li u USB 1ms Hình 1: Các gói d li u trong nh ng khung truy n 1 ms 667ns 83,3ns Hình 2: Các tín hi u t c ñ th p và t c ñ cao Gi ng viên: Nguy n Văn Minh Trí 98
  9. Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi ♦ Khi c n ghép n i nhi u thi t b USB ,ta c n có m t h p phân ph i hay thư ng g i là hub.Hub cũng cho phép tránh x y ra tình tr ng tín hi u t c ñ cao ñư c chuy n giao t i thi t b có t c ñ th p ♦ Do không có tín hi u gi nh p ñư c truy n tách riêng ra nên xung gi nh p c n ph i ñư c t o ra t chính tín hi u mang thông tin v d li u.Nên k thu t “không tr v m c 0” (g i t t là NRZI) ñã ñư c s d ng.Khi ñó, D li u ng v i gía tr 0 d n ñ n s thay ñ i c a m c ñi n áp . Còn ng v i giá tr 1 l i gi nguyên m c ñi n áp Tín hi u s thông thư ng 000 01 10 Tín hi u NRZI Hình 3: Tín hi u NRZI ♦ Mã hóa và gi i mã tín hi u là công vi c c a riêng ph n c ng .B nh n c n ph i ph c h i và lo i ra tín hi u gi nh p,nh n và gi i mã d li u D+ NRZI/ N I ti p D- song Song song song/ nI B nh n USB B truy n USB Hình 4: B truy n và b nh n USB ♦ ð th c hi n quá trình ñ ng b trong khi truy n ,ngư i ta s d ng m t phương pháp r t là ñ c ñáo : Khi dòng d li u ch a 6 s 1 k ti p nhau thí m t s 0 ñư c b truy n t ñ ng thêm vào ñ b t bu c x y ra s thay ñ i m c ,b nh n s t ñ ng lo i b s 0 này ra kh i dòng d li u. Cũng nh m m c ñích ñ ng b , m i gói d li u ñ u có d u hi u ñ c bi t ,ñó là byte ñ ng b (Sync-byte) ♦ Trên th c t b truy n và b nh n luôn ñư c thi t k trên cùng m t vi m ch: M i thi t b USB có ch a m t kh i SIE ñ m nh n nhi m v này ð th c hi n vi c trao ñ i d li u gi a SIE và các ph n còn l i c a thi t b còn c n ñ n m t b nh ñ m FIFO .T t c các công vi c khác do SIE th c hi n Thông thư ng ,m t thi t USB có nhi u b nh FIFO ,ñóng vai trò trung gian trong các cu c truy n d li u. ♦ Ph n m m USB t o ra các ñư ng ng d n t i các ñi m cu i riêng l .M i ñư ng ng là m t kênh logic d n t i m t ñi m cu i trong m t thi t b .M t thi t b có th s Gi ng viên: Nguy n Văn Minh Trí 99
  10. Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi d ng nhi u ñư ng ng d ng th i ,vì th t c ñ truy n d li u t ng c ng ñư c nâng lên. II. Các HUB ð ñ u n i nhi u thi t b ngo i vi USB ta c n 1 hub ho c nhi u hub. Hub là h p phân ph i bus có nhi u c ng. M t hus ngoài có m t c ng hư ng v máy ch và 4 c ng ra thi t b ghép n i ,ngay trong máy tính PC cũng có m t hub .M t lo i hub trong ñ t o ra 2 c ng USB ki u A phía sau may vi tính.Hub này g i là hub g c và hub này ñ t ngay trên m ch chính.( hình 5) C ng USB Trên PC 1 4 Hub USB 2 3 Hình 5: Cách ñ u n i hình sao m t hub USB c ng ra thi t b ghép n ic a m t hub có th ñ u thêm m t hub khác .Như v y hình thành m t c u trúc phân t ng.( hình 6) Máy chu (tang goc) Tang 1 Nút Tang 2 Nút Tang 3 Nút Nút Tang 4 Nút Nút Nút Hình 6: C u trúc phân t ng c a các hub khi ñ u n i vào bus USB Gi ng viên: Nguy n Văn Minh Trí 100
  11. Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi M i hub và m i dây cáp ñ u gây ra s làm tr tín hi u, nhưng th i gian ttr không vư t quá th i giá tr c c ñ i ñư c qui ñ nh. Bub USB cho phép t ng c ng ñ n 7 hub ñ u n i k ti p nhau, như v y có nhi u nh t là 127 thi t b có th ñ u n i vào m t bus USB. M t nhi m v c a hub nh n bi t các thi t b m i ñư c ñ u n i vào và còn phân bi t ñó là thi t b t c ñ cao hay thi t b t c ñ th p. Ngoài ra hub có th xóa ñi 1 thi t b ñã ñ u n i vào bus nhưng sau ñó l i ñư c tháo r i kh i h th ng. ð th c hi n các nhi m v này có nh ng tr ng thái bus ñư c t o ra theo cách ñ c bi t. M t c ng USB không ñư c s d ng s không ñư c kích ho t nghĩa là hub không g i khung d li u t i.C hai ñư ng d n d li u ñ u m c low và có m t ñi n tr 15k. M i thi t b ngo i vi USB ñ u có m t ñi n tr 1,5k n i m t trong hai ñư ng d n tín hi u v i ngu n +3,3V. Thi t b t c ñ cao ñi n tr này n i v i ngu n +3,3Vv i ñư ng d n D+, thi t b t c ñ th p thì nói v i ñư ng d n D-. Hub cũng có th nh n bi t ki u thi t b và có th xây d ng m i k t n i d li u v i t c ñ truy n thích h p .(hình 7, 8) Hình 7: Nh n d ng m t thi t b t c ñ cao Hình 8: Nh n d ng m t thi t b t c ñ th p Khi l n ñ u tiên ñ t l i ch ñ cho bus, c hai ñư ng d n d li u ñư c n i mass trong kho ng th i gian 10ms. Kh i SIE c a thi t b ngoai vi nh n bi t tr ng thái này và xóa ñi m t tín hi u reset c a b vi ñi u khi n ñư c ñ u n i vào. Sau ñ y b ñi u khi n b t ñ u v i vi c th c hi n chương trình b ñi u khi n c a nó và s n sàng trình di n h th ng. Hub cũng cung c p ñi n áp ngu n nuôi cho thi t b . Khi kh i ñ ng m i thi t b USB ñư c phép tiêu th dòng ñi n ñ n 100 mA. N u như c n m t dòng l n hơn thì nhu c u này c n ph i ñư c khai báo .Dòng ñi n tiêu th t ng c ng có th ñ t t i 500mA. M t Gi ng viên: Nguy n Văn Minh Trí 101
  12. Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi hub ngoài ch có th cung c p 100 mA cho mõi c ng ra thi t b ghép n i b i vì nó ñư c phép ti p nh n t ng c ng không quá 500 mA và yêu c u riêng cho chính b n thân hub. III. Ph n c ng và ph n m m máy ch USB. Máy ch USB tương tác v i các thi t b USB thông qua b ñi u khi n máy ch . Máy ch ch u trách nhi m v nh ng công vi c sau: • Phát hi n vi c k t n i ho c l ai b c a các thi t b USB. • Qu n lý vi c ñi u khi n dòng d li u gi a máy ch và các thi t b USB. • Qu n lý dòng d li u gi a máy ch và các thi t b USB. • Th ng kê tr ng thái tính ho t ñ ng c a h th ng. • Cung c p dòng ñi n ñã ñư c ñ t ñ h n ch công su t cho các thi t b USB ñư c k tn i. Ph n m m h th ng USB trên máy ch qu n lý s tương tác gi a các thi t b USB và ph n m m thi t b d a trên máy ch . Có 5 vùng tương tác gi a ph n m m h th ng USB và ph n m m thi t b ,c th là: • ði m danh ñ nh c u hình thi t b . • Truy n d li u trong ch ñ ñ ng th i. • Truy n d li u trong ch ñ không ñ ng b . • Qu n lý năng lư ng. • Qu n lý thông tin v thi t b và bus. B t c lúc nào có th ph n m m USB s d ng các giao di n h th ng máy ch hi n h u ñ qu n lý các m i quan h tương tác trên. Các thanh ghi b ñi u khi n máy ch USB Thanh ghi nh n d ng nhà cung c p VID ( vendor Identìication register) ð a ch offset: 00-01h Giá tr m c ñ nh : 8086h Thu c tính: ch ñ c Thanh ghi VID ch a s nh n d ng nhà cung c p .Thanh ghi này ,cùng v i thanh ghi nh n d ng thi t b xác ñ ng duy nh t b t kỳ thi t b PCI nào .Vi c ghi vào thanh ghi này không có tác d ng .Cách vi t các bit 15:0 dùng cho s nh n d ng nhà cung c p .ðây là m t giá tr 16 bit ñư c Intel gán. IV. K t n i h th ng USB. K t n i các thi t b USB T t c các thi t b USB ñ u n i vào USB qua c ng ñ t trên m t lo i thi t b USB chuyên d ng, có tên là hub. Các hub ch cho th y tình tr ng k t n i ho c lo i b c a m t thi t b USB theo t ng tr ng thái c ng c a nó. Các máy ch h i (queries) hub ñ xác ñ nh nguyên nhân c a thông báo. Hub tr l i (ñáp ng) b ng cách nh n d ng c ng ñã s d ng ñ k t n i thi t b USB. Máy ch cho phép c ng và ñ nh ñ a ch thi t b USB v i m t ñư ng ng ñi u khi n b ng cách s d ng ñ a ch m c ñ nh USB (khi ñư c n i vào l n ñ u ho c khi chúng kh i ñ ng l i). Máy ch xác ñ nh xem li u thi t b USB m i ñư c k t n i là m t hub hay là m t thi t b ch c năng và gán cho thi t b USB m t ñ a ch USB duy nh t Gi ng viên: Nguy n Văn Minh Trí 102
  13. Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi N u thi t b USB ñã k t n i là m t hub và các thi t b USB ñã ñư c k t n i v i c ng c a hub thì th t c trên ti p di n v i t ng thi t b USB ñã ñư c k t n i. N u thi t b USB ñã k t n i là m t thi t b ch c năng, thì các thông báo v vi c k t n i s ñư c ph n m m USB g i t i ph n m m máy ch ñư c quan tâm ñ n Lo i b các thi t b USB Khi m t thi t b USB ñã ñư c lo i b kh i m t trong s các c ng thì hub t ñ ng vô hi u hoá c ng và cung c p m t thông tin ch báo v vi c lo i b thi t b ra kh i máy ch . Sau ñó máy ch lo i b các s li u dã bi t v thi t b USB, n u thi t b USB b lo i b là là m t hub thì qúa trình lo i b ph i ñư c th c hi n v i t t c các thi t b USB mà trư c ñó ñư c n i vào hub. N u thi t b USB ñã lo i b là m t thi t b ch c năng thì các thông báo lo i b ñư c g i t i ph n m m máy ch ñư c quan tâm ñ n. K t n i h th ng USB Hình 3-55 cho th y m t ví d v k t n i c ng USB vào trong h th ng. L i vào CLK48 có ñ t ñ ng h tinh th 48 MHz(sai s 2500 ppm) ñư c t o ra nh b c ng hư ng th ch anh và ñư c s d ng ñ t o t c ñ d li u b ng 12MHz và m t kho ng khung kh i t o b ng 1,0ms (500ppm). Thi t b tăng t c PVIIDE/ISA (c u PCI) có m t thi t k thích h p v i t c ñ b ng 1,5Mbps ho c 12 Mbps. Ngu n nuôi dùng cho thi t b ñư c l y t ngu n ñi n áp -5v trên b n m ch chính (Vcc). Như v y c n có nh ng bi n pháp nào ñó ñ ch ng ng n m ch, ch ng h n b ng m t c u chì 2A. H th ng giám sát c a cá ñư ng d n ñi n áp ngu n nuôi cho USB v i các ñư ng OC#1 và OC#0 ( phía dư i c a hình 3-54). Khi thi t b c u PCI phát hi n ra m t l i trên ñư ng d n ñi n áp nuôi thì nó s vô hi u hoá c ng USB tương ng. Trên các ñư ng d li u, có m t ñi n tr n i ti p b ng 27(ôm), dùng ñ gi i h n dòng ñi n khi x y ra ng n m ch v i ñ t(GND). Như v y dòng s b gi i h n m c nh hơn 185mA. Các cu n c m m c n i ti p m c n i ti p cũng ñư c tính ñ n trên ñư ng d n ñi n áp ngu n nuôi, ñ tín hi u nhi u trên các thi t b bên ngoài không gây nh hư ng t i ngu n nuôi b n m ch chính. Gi ng viên: Nguy n Văn Minh Trí 103
  14. Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi PHIÊN B N USB 2.0 Các k thu t chính c a bus USB 2.0 là: • T c ñ th p (1,5Mbps): các thi t b tương tác(interactive),thông thư ng là 10- 100Kbps. • T c ñ cao(full-speed,12Mbps)các ng d ng v i ñi n tho i âm thanh. • T c ñ r t cao (480 Mbps)các ng d ng video và b nh thông thư ng là 25- 400Mbps. C ng USB 2.0 s ñ y nhanh quá trình hư ng t i m t máy tính PC trong tương lai v i các ñ c tính legacy-free. V. Các ki u truy n USB. Các thi t b USB có th trao ñ i d li u v i máy tính PC theo 4 ki u hoàn toàn khác nhau: + Truy n ñi u khi n: ð ñi u khi n ph n c ng các yêu c u ñi u khi n (control request) ñư c truy n hay g i là truy n ñi u khi n (control transfers). Chúng làm vi c v i m c ưu tiên cao và có kh năng ki m soát l i t ñ ng. T c ñ truy n l n vì có ñ n 64 byte trong m t yêu c u(request) có th ñư c truy n. +Truy n ng t: các thi t b cung c p m t lư ng d li u nh , tu n hoàn, ch ng h n như bàn phím, chu t, ñ u s d ng ki u truy n ng t (interrupt transfers). Khác v i s ph ng ñoán t tên g i, ñây không có m t ng t nào ñư c thi t b xoá. Cách t t nh t là h th ng s h i theo chu kỳ, ch ng h n 10ms m t l n, xem có các d li u m i g i ñ n. Thông thư ng có ñ n 8 byte có th ñư c truy n. + Truy n theo kh i: Khi có dung lư ng d li u l n c n truy n và c n ki m soát l i truy n nhưng l i không có yêu c u thúc ép v th i gian truy n thì d li u thư ng ñư c truy n theo kh i (bulk transfers). Các ng d ng c a phương pháp này như: máy in và máy quét hình (scanner). T c ñ truy n d li u ph thu c vào m c ñ ñ u t i trên bus USB. + Truy n ñ ng th i: Khi có lư ng l n d li u v i t c ñ d li u ñã ñư c quy ñ nh, ch ng h n như dùng cho card âm thanh, thì thư ng áp d ng ki u truy n ñ ng th i (isochronous transfers). Theo cách truy n này m t giá tr t c ñ d li u xác ñ nh ñư c duy trì. Vi c hi u ch nh l i không ñư c th c hi n vì nh ng l i truy n l t cũng không gây nh hư ng ñáng k ñ n ch t lư ng truy n. V i các ng d ng trong lĩnh v c ño lư ng và ñi u khi n , ki u truy n th nh t (truy n ñi u khi n) thư ng ñư c s d ng vì v a có ñ an toàn d li u cao v a có t c ñ truy n l n .Ngoài ra còn d dàng th c hi n ñư c giao th c truy n riêng ñ trong m t s trư ng h p ng d ng có th ti p t c x lý. . VI. G i ph n m m ñi u khi n. Ch c năng c a m t ph n m m ñi u khi n: Là m t xích liên k t gi a ph n c ng và ph n m m h th ng.Trong môi trư ng Windows 98 v trư c, không có m t chương trình ng d ng nào có th truy c p tr c ti p lên ph n c ng, cách t t nh t là g i ra m t ph n m m ñi u khi n thi t b ñó, ph n m m Gi ng viên: Nguy n Văn Minh Trí 104
  15. Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi này trao ñ i tr c ti p v i ph n c ng ho c qua l p ñ m n m sâu hơn. Ph n m m ñi u khi n này ñư c ch t o và cung c p b i các nhà s n xu t thi t b ñó. Ho t ñ n g : T t c các ph n m m ñi u khi n USB ñ u d a trên Win32_Driver_Model. T t c các l i g i ph n m m ñi u khi n ñ u thông qua ph n m m qu n lý vào ra (I/O manager). Các chương trình ngư i dùng khác nhau g i gói yêu c u g n như ñ ng th i t i ph n m m qu n lý vào/ra, ph n m m này sau ñ y s phân ph i các gói này t i các ph n m m ñi u khi n c th . T t c các yêu c u ñ u ñư c g i ñi dư i d ng các gói, và chuy n ti p gi a các l p ñ m riêng l . ð bi t rõ v cách th c truy nh p lên các thi t b , ta xem xét ñ n 5 hàm c a Windows sau: CreateFile( ) M m t t p ho c m t thi t b CloseHandle( ) ðóng m t t p ho c m t thi t b ReadFile( ) ð c ho c nh n d li u WriteFile( ) Ghi ho c truy n d li u DeviceloControl( ) Th c hi n các ch c năng c th c a ph n m m ñi u khi n Ví d xét ño n chương trình sau ( G i 1 byte qua COM2 b ng Delphi): Handle:=CreateFile.(Pchar(‘COM2’),GENERIC_WRITE,0,NIL,OPEN)_EX ISTING,0,0); Byt:=85; WriteFile(Handle,Byt1,1,Count,NIL); CloseHandle(Handle); Gi i thích l nh: Trư c h t , C ng COM2 ñư c m b ng hàm CreateFile( ) ñ sau ñ y g i m t Byte b ng hàm WriteFile( ). Cu i cùng Hàm CloseFile( ) ñóng kênh thông tin l i. Tên c a ph n m m ñi u khi n ñây là COM2 mang ý nghĩa th hi n m i liên quan tr c ti p v i giao di n ph n c ng “COM2”. Gi ng viên: Nguy n Văn Minh Trí 105
  16. Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi PH N II: ð NG CƠ BƯ C. I. ð c ñi m chung v ñ ng cơ bư c ð ng cơ bư c th c ch t là ñ ng cơ ñ ng b ho t ñ ng dư i tác d ng c a các xung r i r c và k ti p nhau. Khi m t xung dòng ñi n ho c ñi n áp ñ t vào cu n dây ph n ng c a ñ ng cơ bư c, thì roto (ph n c m) c a ñ ng cơ s quay ñi m t góc nh t ñ nh, và ñư c g i là bư c c a ñ ng cơ, khi các xung dòng ñi n ñ t vào cu n dây ph n ng liên t c thì roto s quay liên t c. V trí c a tr c ñ ng cơ bư c ñư c xác b ng s lư ng xung, và v n t c c a ñ ng cơ t l v i t n s xung, và ñư c xác ñ nh b ng s bư c/giây (second). Tính năng làm vi c c a ñ ng cơ bư c ñư c ñ t trưng b i bư c ñư c th c hi n, ñ t tính góc (quan h c a mômen ñi n t theo g c gi a tr c c a Roto và tr c c a t trư ng t ng), t n s xung gi i h n sao cho các quá trình quá ñ , khi hoàn thành m t bư c có th t t ñi trư c khi b t ñ u bư c ti p theo. Tính năng m máy c a ñ ng cơ, ñư c ñ t trưng b i t n s xung c c ñ i có th m máy mà không làm cho Roto m t ñ ng b (b bư c). Tuỳ theo k t c u c a t ng lo i ñ ng cơ, mà t n s ñ ng cơ có th ti p nh n ñư c t 10 ñ n 10.000 Khz. Bư c c a ñ ng cơ (giá tr c a góc gi a hai v trí n ñ nh k nhau c a Roto) càng nh thì ñ chính xác trong ñi u khi n càng cao. Bư c c a ñ ng cơ ph thu c vào s cu n dây ph n ng, s c c c a Stato, s răng c a Roto và phương pháp ñi u khi n bư c ñ ho c ñi u khi n n a bư c. Tùy theo yêu c u v ñ chính xác và k t c u c a ñ ng cơ, mà bư c c a ñ ng cơ thay ñ i trong gi i h n t 1800 - 0,180. Trong ñó: ñ ng cơ bư c nam châm vĩnh c u d ng c c móng và có t tr thay ñ i t 60 - 450, ñ ng cơ bư c có t tr thay ñ i có góc bư c n m trong gi i h n t : 1,80- 300, và ñ ng cơ bư c h n h p có góc bư c thay ñ i trong kho ng 0,360 - 150. Các giá tr góc c a các lo i ñ ng cơ k trên ñư c tính trong ch ñ ñi u khi n bư c ñ . Chi u quay c a ñ ng cơ bư c không ph thu c vào chi u dòng ñi n ch y trong các cu n dây ph n ng, mà ph thu c vào th t cu n dây ph n ng ñư c c p xung ñi u khi n. Nhi m v này do b chuy n phát th c hi n. S cu n dây ph n ng (hay cò g i là cu n dây pha) c a ñ ng cơ bư c ñư c ch t o t 2 - 5 cu n dây pha (hay còn g i là b i dây) và ñư c ñ t ñ i di n nhau trong các rãnh Stato. ð i v i cu n dây ph i có hai cu n dây thì ch dùng cho ñi u khi n lư ng c c (cu n dây có c c tính thay ñ i), v i 4 cu n dây có th dùng cho c hai ch ñ ñi u khi n lư ng c c và ñi u khi n ñơn c c ð ng cơ bư c là m t thi t b ñư c s d ng r ng rãi dùng ñ chuy n các xung ñi n thành chuy n ñ ng cơ h c. m t s ng d ng, ch ng h n như b ñi u khi n ñĩa, máy in kim ma tr n và robot, thì ñ ng cơ bư c ñươc dùng ñ ñi u khi n chuy n ñ ng. II. Nguyên lý ho t ñ ng c a ñ ng cơ bư c. 1.ð ng cơ nam châm vĩnh c u. Nguyên lý làm vi c c a ñ ng cơ này là d a vào tác ñ ng c a m t trư ng ñi n t trên m t mômen ñi n t , t c là tác ñ ng gi a m t trư ng ñi n t và m t ho c nhi u nam châm vĩnh c u. Roto c a ñ ng cơ t o thành m t ho c nhi u c p t và mômen ñi n t c a nam châm ñư c ñ t th ng hàng trên t trư ng quay do các cu n dây t o nên. ð ng cơ có hai cu n dây l p hai c c c a Stato, và m t nam châm vĩnh c u Roto. Khi kích thích m t cu n dây c a Stato (ñ ng th i ng t ñi n cu n kia) s t o nên hai c c B c (North) và Nam (South) c a nam châm. Roto s th ng ñ ng v i hư ng t trư ng. Gi ng viên: Nguy n Văn Minh Trí 106
  17. Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi N u ta cho dòng ñi n vào cu n dây W1 thì v trí 1 và 3 c a Stato tương ng s là c c Nam và c c B c. Gi s tr c c a nam châm vĩnh c u c a Roto ñang l ch v i tr c 1-3 m t góc ( dư i tác d ng c a l c hút do các c c trái d u c a nam châm s sinh ra m t l c quay Roto v v trí 1, v trí này g i là v trí cân b ng. Sau ñó cho dòng ñi n I2 vào cu n dây W2 (lúc này dòng ñi n cu n W1 b ng t), thanh nam châm s quay nhanh ñ n v trí 2 m t góc 900 n u vi c c p ñi n liên t c và tu n t vào cu n dây W1, W2, W1, W2, …. Và ñ o chi u dòng ñi n sau m i bư c, thanh nam châm s quay thành nh ng vòng tròn, t m t ph n tư vòng tròn ñ n m t ph n tư vòng tròn khác. Các cu n dây c a Stato g i là các pha. ð ng cơ bư c có th có nhi u pha: 2, 3, 4, 5 pha, nó ñư c c p ñi n cu n này sang cu n khác v i vi c ñ o chi u dòng ñi n sau m i bư c quay. Chi u các ñ ng cơ ph thu c vào th t cung c p ñi n cho các cu n dây và hư ng c a t trư ng. 2. ð ng cơ bư c t tr thay ñ i. Nguyên lý làm vi c c a ñ ng cơ bư c t tr thay ñ i d a trên cơ s ñ nh lu t c m ng ñi n t , t c là d a trên s tác ñ ng gi a m t trư ng ñi n t và m t Roto có t tr thay ñ i theo góc quay. C u trúc tiêu bi u c a ñ ng cơ có bư c t thay ñ i. Hì -6 töø b h g ô Roto ñ ng cơ ñi n ñư c ch t o b ng v t li u d n t , trên b m t Roto thư ng có nhi u răng. M i răng c a Roto ho c c a Stato g i là m t c c. Trên hai c c ñ i di n ñư c m c n i ti p hai cu n dây (ví d như cu n dây AA') t o thành m t ph n c a ñ ng cơ. Như v y ñ ng cơ như hình v có ba pha A, B, C, t tr thay ñ i theo góc quay c a răng. Khi các răng c a Roto ñ ng th ng hàng v i các c c c a Stato, t tr ñó s nh nh t. N u ta cho dòng ñi n ch y vào cu n dây BB' nó s t o nên t trư ng kéo c c g n nó nh t c a roto và làm Roto quay m t góc 300 theo chi u ngư c chi u kim ñ ng h . N u dòng ñi n ñư c ñưa vào cu n dây CC', Roto l i ti p t c quay m t góc 300 n a … Các cu n dây AA', BB', CC' g i là các pha. Hư ng quay c a ñ ng cơ không ph thu c vào chi u c a dòng ñi n mà ph thu c vào th t c p ñi n cho cu n dây. Nhi m v này do các m ch logic trong b chuy n phát th c hi n. V i cách thay ñ i th t ho c thay ñ i cách kích thích các cu n dây ta cũng làm thay ñ i các v trí góc quay. ð ng cơ bư c có t tr thay ñ i có chuy n ñ ng êm, s bư c l n và t n s làm vi c cũng khá l n (t 2 ñ n 5 Khz). M t s công th c tính cho ñ ng cơ bư c t tr thay ñ i Gi ng viên: Nguy n Văn Minh Trí 107
  18. Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi Nr : S răng c a roto. Ns : S răng c a stato. Np : S pha. Pr : Góc ñ răng roto. φs : Góc bư c. Rs : Giá tr bư c. X = Ns/Np : S răng stato cho m t pha. Góc ñ răng gi a hai răng k nhau ñư c xác ñ nh như sau 369 0 360 0 Pr = ; Ps = Pr Nr Góc bư c ñư c xác ñ nh b i bi u th c: 360 0 φs = ( ñ /bư c) Nr.Np Giá tr bư c 360 Rs = φs N u t n s xung là f thì t c ñ Roto là: φs 69 f 60 f ψ= = = (vòng/phút) Np.Nr 6 Rs S răng Roto cho m t pha: Nr X= Np + 1 3.ð ng cơ h n h p. ð ng cơ h n h p là s k t h p nguyên t t làm vi c c a ñ ng cơ có bư c nam châm vĩnh c u và ñ ng cơ bư c có t tr thay ñ i nh m có ñư c ñ t tính t t nh t c a hai lo i k trên là momen l n và s bư c l n. 1 2 Sơ ñ ñ ng cơ bư c h n h p. ð ng cơ g m hai n a Roto (1) và (2). N a(1) có nhi u răng trên Roto, n a (2) là nam châm vĩnh c u. Do ñó có s k t h p gi a hai ph n nên t o ra s kích thích roto m nh hơn. ð ng cơ lo i này có s bư c ñ t ñ n 400 bư c, nhưng giá thành ñ t. III. Các phương pháp ñi u khi n ñ ng cơ bư c. M i ñ ng cơ bư c ñ u có ph n quay roto là nam châm vĩnh c u, ñư c bao xung quanh là ph n tĩnh, g i là stato. ð ng cơ bư c có 4 cu n dây stato ñư c s p x p theo c p qua tâm ñ i x ng. ð ng cơ bư c d ng này g i là ñ ng cơ bư c 4 pha. ði m gi a cho Gi ng viên: Nguy n Văn Minh Trí 108
  19. Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi phép thay ñ i chi u dòng ñi n c a m t trong hai lõi khi m t cu n dây ñư c n i ñ t, do ñó ñ i c c c a stato. Lưu ý r ng, tr c c a ñ ng cơ thông thư ng thì quay t do, còn tr c ñ ng cơ bư c thì quay theo t ng bư c c ñ nh, l p l i và ñ m t ng v trí c th . ð ng cơ quay như v y là t cơ s lý thuy t t trư ng: các c c cùng d u ñ y nhau và các c c ngư c d u hút nhau. Chi u quay ñư c xác ñ nh b i t trư ng c a stato, mà t trư ng này thì do dòng ñi n ch y qua lõi cu n dây gây nên. Khi hư ng c a dòng thay ñ i thì c c c a t trư ng cũng thay ñ i theo, gây ra chuy n ñ ng ngư c l i c a ñ ng cơ (ñ o chi u). ð ng cơ bư c ñây có 6 ñ u dây: 4 ñ u c a cu n dây stato và 2 ñ u dây chung ñi m gi a c a các c p dây. Khi chu i xung ngu n ñư c c p ñ n t ng cu n dây stato thì ñ ng cơ s quay. M i chu i xung có th có c p ñ chính xác khác nhau. B ng sau gi i thi u chu i 4 bư c thông thư ng. B ng 1 Chi u kim Bư c Cu n dây Cu n dây Cu n dây Cu n dây Chi u quay ñ ng h A B C D b ñm 1 1 0 0 1 2 1 1 0 0 3 0 1 1 0 4 0 0 1 1 A B COM C D COM Hình1: B trí cu n dây Stato. Lưu ý chúng ta có th b t ñ u v i chu i xung nào ñó trong b ng 1, song khi ñã b t ñ u b ng chu i xung nào thì c n ph i ti p t c theo ñúng th t c a chu i xung ñó. Ví d , n u b t ñ u b ng bư c th 3 là chu i (0110) thì c n ti p t c v i chu i c a bư c 4 r i sau ñó l p l i 1,2,3 v.v. M t s thông s và khái ni m. Góc bư c ( step Angle):Câu h i ñ t ra là m i bư c có ñ d ch chuy n là bao nhiêu? ði u này ph thu c vào c u trúc bên trong c a ñ ng cơ, ñ c bi t là s răng c a stato và roto. Góc bư c là ñ quay nh nh t c a m t bư c. Các ñ ng cơ khác nhau có góc bư c khác nhau. B ng 2 gi i thi u góc bư c c a m t s ch ng lo i ñ ng cơ, trong ñó có dùng thu t ng s bư c trong m t vòng. ðây là t ng s bư c c n ñ quay h t m t vòng 3600 B ng 2: Góc bư c c a ñ ng cơ. Gi ng viên: Nguy n Văn Minh Trí 109
  20. Tài li u môn h c: Ghép n i và ñi u khi n thi t b ngo i vi Góc bư c S bư c/vòng 0.72 500 1.8 200 2.0 180 2.5 144 5.0 72 7.5 48 15 24 Dư ng như trái v i n tư ng ban ñ u, ñ ng cơ bư c không c n nhi u ñ u dây cu n stato ñ có góc bư c nh hơn. T t c ñ ng cơ bư c nói ph n này ch dùng 4 ñ u cu n dây stato và 2 ñ u dây chung nút gi a. M c dù nhi u hang s n xu t ch dùng m t ñ u dây chung, song v n ph i có 4 ñ u dây stato. Quan h s bư c/giây và s vòng quay/phút RPM. Quan h gi a s vòng quay/phút RPM v i s bư c c a m t vòng quay và s bư c/giây là quan h tr c quan và ñư c bi u di n như sau: S bư c trong giây = RPM x s bư c trong vòng quay/60 Chu i xung b n bư c và s răng trên roto. Chu i xung chuy n m ch trình bày b ng 1 ñư c g i là chu i chuy n m ch 4 bư c, b i vì sau 4 bư c thì hai cu n dây gi ng nhau s ñư c b t lên ON. V y sau 4 bư c này ñ ng cơ quay ñư c bao nhiêu? Sau khi th c hi n xong 4 bư c thì roto ch quay, ñư c m t bư c răng. Do v y, ñ ng cơ 200 bư c/vòng thì roto có 50 răng vì 50*4=200 bư c c n ñ quay h t m t vòng. Như v y, có th k t lu n là góc bư c t i thi u luôn là hàm s c a răng trên roto. Nói cách khác răng càng nh thì roto quay ñư c càng nhi u răng. Ngoài chu i xung 4 bư c còn có chu i xung 8 bư c, chu i này còn ñư c g i là (half-stepping), vì chu i 8 bư c thì m i bư c là m t n a c a góc bình thư ng. B ng 3: Chu i xung 8 bư c. Chi u kim Bư c Cu n dây Cu n dây Cu n dây Cu n dây Chi u quay ñ ng h A B C D b ñm 1 1 0 0 1 2 1 0 0 0 3 1 1 0 0 4 0 1 0 0 5 0 1 1 0 6 0 0 1 0 7 0 0 1 1 8 0 0 0 1 T c ñ ñ ng cơ. T c ñ ñ ng cơ ñư c ño b ng s bư c trong m t giây là m t hàm c a t c ñ chuy n m ch.B ng vi c thay ñ i th i gian ta có th ñ t ñư c các t c ñ quay khác nhau. Moment gi . Moment gi ñư c ñ nh nghĩa là lư ng moment ngoài c n thi t ñ làm quay tr c ñ ng cơ t v trí gi c a nó v i ñi u ki n tr c ñ ng cơ ñang ñ ng yên hay ñang quay v i t c ñ RPM = 0. ð i lư ng này ñư c ño b ng t l di n áp và dòng c p ñ n ñ ng cơ. ðơn v c a moment gi là kilogram – centimet. Gi ng viên: Nguy n Văn Minh Trí 110
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2