Lập trình ghép nối và điều khiển qua cổng LPT

Chia sẻ: Nguyen The Manh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

535
lượt xem 135
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo luận văn - đề án 'lập trình ghép nối và điều khiển qua cổng lpt', luận văn - báo cáo, điện - điện tử - viễn thông phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Lập trình ghép nối và điều khiển qua cổng LPT

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN Ọ BÀI TẬP NHÓM Thái nguyên 2-2011
KỸ THUẬT LẬP TRÌNH CHUYÊN DỤNG CHO ĐTVT Chủ đề:Lập trình ghép nối & điều khiển qua cổng LPT Thành viên: 1. Ngô Văn Thóc 2. Phạm Văn Tuyên 3. Tống Xuân Tuyền 4. Nguyễn Tiến Thương 5. Nguyễn Văn Tường 2
Mục lục: Tiêu đề Trang Lời mở đầu ……………………………………………………...4 Giới thiệu chung về LPT ………………………………………………....4 Phân tích thiết kế ………………………………………………………...14 1. Sơ đồ khối ……………………………………………………....14 2. Các linh kiện sử dụng trong mạch …………………………....14 3. Mạch nguyên lý .....................................................................16 4. Lưu đồ ...................................................................................17 5. Lập trình cài đặt .....................................................................19 6. Kết quả ...................................................................................24 Kết luận và hướng phát triển ...............................................................24 Tài liệu tham khảo ...............................................................................25 3
LỜI MỞ ĐẦU: Ngày nay v ớ i s ự phát tri ể n c ủ a khoa h ọ c k ỹ thu ậ t và công ngh ệ t rên th ế gi ớ i ở nhi ề u lĩnh v ự c khác nhau đang di ễ n ra. Đ ặ c bi ệt s ự phát t ri ể n nh ư vũ b ả o c ủ a khoa h ọ c máy tính là m ộ t công c ụ h ỗ tr ợ đ ắ c l ự c v à quan tr ọ ng trong các ngành Công ngh ệ thông tin và t ự đ ộ ng hoá. Nó g iúp con ng ườ i l ư u tr ữ , x ử lý thông tin, tính toán, đi ề u khi ển. H ơ n th ế n ữ a nó có th ể n ố i k ế t v ớ i nhau t ạ o thành m ộ t m ạ ng máy tính toàn c ầ u đ ể c hia s ẻ thông tin gi ữ a các vùng trên th ế gi ớ i. Và đúng nh ư v ậ y, vi ệ c l ậ p trình cho ph ầ n c ứ ng và chip đi ề u khi ể n l à đi ề u không th ể ph ủ nh ậ n đ ượ c, và t ầ m quan tr ọ ng c ủa nó là r ấ t l ớ n.Và vi ệ c ghép n ố i v ớ i máy tính là đi ề u b ắ t bu ộ c,vì ng ườ i ta dùng g hép n ố i đ ể m ở r ộ ng c ấ u hình và kh ả năng ứ ng d ụ ng c ủ a máy tính vào t h ự c t ế .VD:Có th ể xây d ự ng các h ệ đo l ườ ng hoàn toàn t ự đ ộ ng có th ể t h ự c hi ệ n vi ệ c giao ti ế p t ừ 2 máy tính t ừ Châu l ụ c này sang Châu l ụ c k hác. Vi ệ c ghép n ố i máy tính v ớ i các thi ế t b ị ngo ạ i vi có nhi ều cách l ựa c h ọ n: -Ghép n ố i máy in hay ghép n ố i c ổ ng song song. -Ghép n ố i qua c ổ ng RS 232 hay là c ổ ng n ố i ti ế p. -Ghép n ố i qua khe m ở r ộ ng trên bo m ạ ch ch ủ . -Ghép n ố i qua c ổ ng USB. M ỗ i kh ả năng trên đ ề u có ư u và nh ượ c đi ể m, vì v ậ y tùy thu ộ c vào k h ả m ụ c đích mà ta dùng cách nào. Tuy nhiên ở đây chúng ta s ẽ nghiên c ứ u bày v ề cách ghép n ố i song song. Ứ ng d ụng vi ệc l ậ p trình C trên d os đ ể th ự c hi ệ n giao ti ế p.Vì C là ngôn ng ữ l ậ p trình m ạ nh,g ầ n gũi v ớ i p h ầ n c ứ ng và kh ả năng ứ ng d ụ ng cao. Giới thiệu chung về cổng LPT: 4
Mục đích sử dụng: A. Trong quá trình lao động sản xuất, máy tính đã được sử dụng với rất nhiều những mục đích khác nhau (soạn thảo văn bản, tính toán, thiết kết, giả lập hoạt động của một số vấn đề thực tế, đo đạc, điều khiển các thiết bị…). Máy tính có ứng dụng nhiều như vậy do nó có thể ghép nối với các thiết bị ngoại vi (máy in, modem, một số mạch điều khiển…). Các thiết bị ngoại có thể kết nối với máy tính thông qua cổng nối tiếp (Serial port), cổng song song (Paralell port), cổng RS-232, cổng COM, cổng USB.ta sẽ nghiên cứu quá trình xuất nhập qua cổng song song (cổng LPT). Cấu trúc cổng song song: B. Cổng song song có 2 loại: Ổ cắm 36 chân - Ổ cắm 25 chân - Ngày nay, loại ổ cắm 36 chân không còn được sử dụng, hầu hết các máy tính PC đều trang bị cổng song song 25 chân nên ta chỉ cần quan tâm đến loại 25 chân. Đây là hình ảnh về cổng LPT 5
Cổng LPT 25 chân là loại cổng song song gồm có 4 đường điều khiển, 5 đường trạng thái và 8 đường dữ liệu. Các chân trong cổng như sau: Hình trên giới thiệu loại ổ cắm 25 chân và cách bố trí các chân 6
Tín hiệu ở các chân trên ổ cắm 25 và 36 chân để trong trường hợp cần thiết có thể so sánh Chức năng của các đường dẫn tín hiệu: Strobe (1): Với một mức logic thấp ở chân này, máy tính thông báo cho máy in biết có một byte đang sẵn sàng trên các đường dẫn tín hiệu để được truyền. D0 đến D7: Các đường dẫn dữ liệu Acknowledge: với một mức logic thấp ở chân này, máy in thông báo cho máy tính biết là đã nhận được kí tự vừa gửi và có thể tiếp tục nhận. Busy (bận – 11): máy in gửi đến chân này mức logic cao trong khi đang đón nhận hoặc in ra dữ liệu để thông báo cho máy tính biết là các bộ đệm trong máy tính biết là các bộ đệm trong máy tính đã bị đầy hoặc máy in trong trạn thái Off-line. Paper empty (hết giấy – 12): Mức cao ở chân này có nghĩa là giấy đã dùng hết. Select (13): Một mức cao ở chân này, có nghĩa là máy in đang trong trạng thái kích hoạt (On-line) 7
Auto Linefeed (tự nạp dòng): Có khi còn gọi là Auto Feed. Bằng một mức thấp ở chân này máy tính PC nhắc máy in tự động nạp một dòng mới mỗi khi kết thúc một dòng. Error (có lỗi): Bằng một mức thấp ở chân này, máy in thông báo cho máy tính là đã xuất hiện một lỗi, chẳng hạn kẹt giấy hoặc máy in đang trong trạng thái Off-Line. Reset (đặt lại): Bằng một mức thấp ở chân này, máy in được đặt lại trạng thái được xác định lúc ban đầu. Select Input: bằng một mức thấp ở chân này, máy in được lựa chọn bởi máy tính. Với số lượng đường dẫn nhiều, một số phép thử trở nên đặc biệt đơn giản. Điểm đáng chú ý là khi tiến hành ghép nối cổng song song cần hết sức thận trọng. Do các đường dẫn tương thích TTL không được bảo vệ chống quá tải, nên khi tiến hành ghép nối ta cần chứ ý tới những quy tắc an toàn sau đây: Thiết bị chỉ được phép đấu nối với cổng song song khi máy tính - ở trạng thái ngắt điện. Các lối vào chỉ được phép tiếp nhận điện áp giữa 0V và 5V. - Các lối ra không được phép ngắn mạch hoặc đấu nối với các - lối ra khác và các lối ra không được phép nối với các nguồn tín hiệu điện áp không biết rõ thông số. Qua cách mô tả chức năng của từng tín hiệu riêng lẽ ta có thể nhận thấy các đương dẫn dữ liệu có thể chia thành 3 nhóm: Các đường dẫn tín hiệu, xuất ra từ máy tính PC và điều khiển - máy tính, được gọi là các đường dẫn điều khiển. Các đường dẫn tín hiệu, đưa các thông tin thông báo ngược lại từ - máy in về máy tính, được gọi là các đường dẫn trạng thái. Đường dẫn dữ liệu, truyền các bit riêng lẽ của các ký tự cần in. - Từ cách mô tả các tín hiệu và mức tín hiệu ta có thể nhận thấy là: các tín hiệu Acknowledge, Auto Linefeed, Error, Reset và Select Input kích hoạt ở mức thấp. Thông qua chức năng của các chân này ta cũng hình dung được điều khiển cổng máy in. Đáng chú ý là 8 đường dẫn song song đều được dùng để chuyển dữ liệu từ máy tính sang máy in. Trong những trường hợp này, khi chuyển sang các ứng dụng để thực hiện nhiệm vụ đo lường ta phải chuyển dữ liệu từ mạch ngọa vi vào máy tính để thu thập và xử lý. Vì vậy ta phải tận dụng một trong năm đường dẫn theo hướng ngược lại, nghĩa là từ bên ngoài về máy tính để truyền số liệu đo lường. Dưới đây đề cập chi tiết hơn đến các đặc tính một hướng và hai hướng của các đường dẫn này. Để có thể ghép nối các thiết bị ngoại vi, các mạch điện ứng dụng trong đo lường và điều khiển với cổng song song ta phải tìm hiểu cách 8
trao đổi với các thanh ghi thông qua cách sắp xếp và địa chỉ các thanh ghi cũng như phần mềm. Các đường dẫn của cổng song song được nối với ba thanh ghi 8bit khác nhau: Thanh ghi dữ liệu - Thanh ghi trạng thái - Thanh ghi điều khiển - *. Địa chỉ các thanh ghi. Cổng LPT có ba thanh ghi có thể truyền dữ liệu và điều khiển máy in. Địa chỉ cơ sở của các thanh ghi cho tất cả cổng LPT (line printer) từ LPT1 đến LPT4 được lưu trữ trong vùng dữ liệu của BIOS. - Thanh ghi dữ liệu được định vị ở offset 00h. - Thanh ghi trạng thái ở 01h. - Thanh ghi điều khiển ở 02h. Thông thường, địa chỉ cơ sở của LPT1 là 378h. Do đó, địa chỉ của các thanh nghi lần lượt như sau: Thanh ghi dữ liệu 378h Thanh ghi trạng thái 379h Thanh ghi điều khiển 37Ah Địa chỉ của cổng LPT2 là 278h, do đó địa chỉ của thanh ghi như sau: Thanh ghi dữ liệu 278h Thanh ghi trạng thái 279h Thanh ghi điều khiển 27Ah Với các địa chỉ LPT3, LPT4 đều tương tự. Tuy nhiên trong một số trường hợp, địa chỉ của cổng LPT có thể khác do quá trình khởi động của BIOS. BIOS sẽ lưu trữ các địa chỉ này như sau: 9
Địa chỉ Chức năng Địa chỉ cơ sở của 0000h:0408h LPT1 Địa chỉ cơ sở của 0000h:040Ah LPT2 Địa chỉ cơ sở của 0000h:040Ch LPT3 Định dạng các thanh ghi như sau: Thanh ghi dữ liệu (hai chiều): Thứ tự bít 7 6 5 4 3 2 1 0 Tín hiệu máy in D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 9 8 7 6 5 4 3 2 Chân số Thanh ghi trạng thái máy in (chỉ đọc): Thứ tự bít 7 6 5 4 3 2 1 0 Tín hiệu máy in IRQ BUSY PAPER EMPTY SELECT X X ACK ERROR 11 10 12 13 15 - - - Chân số Thanh ghi điều khiển máy in: Thứ tự bít 7 6 5 4 3 2 1 0 IRQ Tín hiệu máy in X X DIR Enabl SELECTIN INIT AUTOFEED STROBE e - - - - 17 16 14 1 Chân số x: không sử dụng IRQ Enable: yêu cầu ngắt cứng; 1 = cho phép; 0 = không cho phép Chú ý rằng chân BUSY được nối với cổng đảo trước khi đưa vào thanh ghi trạng thái, các bit SELECTIN , AUTOFEED và STROBE được đưa qua cổng đảo trước khi đưa ra các chân của cổng máy in. Thông thường tốc độ xử lý dữ liệu của các thiết bị ngoại vi như máy in chậm hơn PC nhiều nên các đường ACK , BUSY và STR được sử dụng cho kỹ thuật bắt tay. Khởi đầu, PC đặt dữ liệu lên bus sau đó kích hoạt đường STR xuống mức thấp để thông tin cho máy in biết rằng dữ liệu đã ổn định trên bus. Khi máy in xử lý xong dữ liệu, nó sẽ trả lại tín hiệu ACK xuống mức thấp để ghi nhận. PC đợi cho đến khi đường BUSY từ máy in xuống thấp (máy in không bận) thì sẽ đưa tiếp dữ liệu lên bus. * . thiết lập địa chỉ trong bios Có thể thiết lập được địa chỉ trong bios thông qua hai cách : Cách 1 : thiết lập thủ công trong mainboad Khi bật máy tính, BIOS kiểm tra kế tiếp nhau các địa chỉ được ghi trong bảng và khẳng định xem trên máy có trang bị một vài cổng song 10
song. Các cổng song song được BIOS tìm thấy sẽ được sắp xếp theo các tên mà DOS đã chỉ định là: LPT1, LPT2… Cách 2 : thiết lập bằng ngôn ngữ lập trình Ví dụ: đọc địa chỉ của printer port qua BIOS #include #include void main(void) { unsigned int far *ptraddr; /* Pointer to location of Port Addresses */ unsigned int address; /* Address of Port */ int a; ptraddr=(unsigned int far *)0x00000408; for (a = 0; a < 3; a++) { address = *ptraddr; if (address == 0) printf("No port found for LPT%d ",a+1); else printf("Address assigned to LPT%d is %Xh ",a+1,address); *ptraddr++; } } *.Kỹ thuật lập trình ghép nối. Ngôn ngữ lập trình C là một ngôn ngữ mệnh lệnh được phát triển từ đầu thập niên 1970 bởi Ken Thompson và Dennis Ritchie.Từ đó,ngôn ngữ này đã lan rộng ra nhiều hệ điều hành khác và trở thành một những ngôn ngữ phổ dụng nhất. C là ngôn ngữ rất có hiệu quả và được ưa chuộng nhất để viết các phần mềm hệ thống,mặc dù nó cũng được dung cho việc viết cac ứng dụng. Ngoài ra, C cũng thường được dung làm phương tiện giảng dạy trong khoa học máy tính mặc dù ngôn ngữ này không được thiết kế dành cho người nhập môn. - C là một ngôn ngữ lập trình tương đối nhỏ gọn vận hành gần giống phần cứng và nó giống ngôn ngữ Assembler hơn hầu hết các ngôn ngữ bậc cao.C đôi khi được đánh giá như là “có khả năng di động”,cho thấy sự khác nhau quan trọng giữa nó và ngôn ngữ bậc thấp 11
như la Assembler, đó là việc mã C có thể được dich và thi hành trong hầu hết các máy tính, hơn hẳn các ngôn ngữ hiện tại trong khi đó Assembler chỉ có thể chạy trong một số máy tính đặc biệt. Vì vậy C được xem là ngôn ngữ bậc trung. - C đã được tạo ra với một mục tiêu là làm cho nó thuận tiện để viết các chương trình lớn với số lỗi ít hơn trong mẫu hình lập trình thủ tục mà lại không đặt gánh nặng lên vai người viết ra trình dịch C, là những người bề bộn với các đặc tả phức tạp của ngôn ngữ. - C có thêm những chức năng sau: + Một ngôn ngữ cốt lõi đơn giản, với các chức năng quan trọng: xử lý hàm hay việc xử lý tập tin sẽ được cung cấp bởi các bộ thư viện các thủ tục. + Tập trung trên mẫu hình lập trình thủ tục, với các phương tiện lập trình theo kiểu cấu trúc. + Một hệ thống kiểu đơn giản nhằm loại bỏ nhiều phép toán không có ý nghĩa thực dụng. + Dùng ngôn ngữ tiền xử lý, tức là các câu lệnh tiền xử lý C, cho các nhiệm vụ như là định nghĩa các macro và hàm chứa nhiều tập tin mã nguồn (bằng cách dùng câu lệnh tiền xử lý dạng #include chẳng hạn). + Mức thấp của ngôn ngữ cho phép dùng tới bộ nhớ máy tính qua việc xử dụng kiểu dữ liệu pointer. + Số lượng từ khóa rất nhỏ gọn. + Các tham số đưa vào các hàm bằng giá trị, không bằng địa chỉ. + Hàm các con trỏ cho phép hình thành một nền tảng ban đầu cho tính đóng và tính đa hình. + Hổ trợ các bản ghi hay các kiểu dữ liệu kết hợp do người dùng từ khóa định nghĩa struct cho phép các dữ liệu liên hệ nhau có thể được tập hợp lại và được điều chỉnh như là toàn bộ. - Một số chức năng khác mà C không có (hay còn thiếu) nhưng có thể tìm thấy ở các ngôn ngữ khác bao gồm: + An toàn kiểu, + Tự động Thu dọn rác, + Các lớp hay các đối tượng cùng với các ứng xử của chúng (xem thêm OOP), 12
+ Các hàm lồng nhau, + Lập trình tiêu bản hay Lập trình phổ dụng, + Quá tải và Quá tải toán tử, + Các hỗ trợ cho đa luồng, đa nhiệm và mạng. - Mặc dù C còn thiếu nhiều chức năng hữu ích nhưng lý do quan trọng để C được chấp nhận vì nó cho phép các trình dịch mới được tạo ra một cách nhanh chóng trên các nền tảng mới và vì nó cho phép người lập trình dễ kiểm soát được những gì mà chưong trình (do họ viết) thực thi. Đây là điểm thường làm cho mã C chạy hiệu quả hơn các ngôn ngữ khác. Thường thì chỉ có ngôn ngữ ASM chỉnh bằng tay chạy nhanh hơn (ngôn ngữ C), bởi vì ASM kiểm soát đưọc toàn bộ máy. Mặc dù vậy, với sự phát triển các trình dịch C, và với sự phức tạp của các CPU hiện đại, C đã dần thu nhỏ khoảng cách khác biệt về vận tốc này. Một lý do nữa cho việc C được xử dụng rộng rãi và hiệu quả là do các trình dịch, các thư viện và các phần mềm thông dịch của các ngôn ngữ bậc cao khác lại thường được tạo nên từ C *. Xuất nhập bằng ngôn ngữ C. Ngôn ngữ lập trình C hỗ trợ một số hàm làm nhiệm vụ xuất, nhập dữ liệu với các thiết bị ngoại vi. Turbo C cung cấp hàm xuất dữ liệu qua cổng LPT là: Outport(0x378,dữ liệu) Và hàm nhập dữ liệu là: Inport(0x378,dữ liệu) Các hàm import và outport nằm trong thư viện - int inport (int portid) - unsigned char inportb (int portid) - void outport (int portid, int value) - void outportb (int portid, unsigned char value) Như vậy, để xuất nhập dữ liệu qua cổng LPT1 thì ta cần định địa chỉ của portid là 378h ứng với thanh ghi dữ liệu, 379h ứng với thanh ghi trạng thái (chỉ dọc), 37Ah ứng với thanh ghi điều khiển. Các giá trị nhập vào được chuyển thành các giá trị nhị phân và được truyền ra các chân ứng với bít nhị phân tương ứng.. Sau đây là ví dụ : Hẹn giờ bật tắt bóng đen 220V – 40Ẁ 13
Phân Tích Thiết Kế Sơ đồ khối 1. Các linh kiện sử dụng trong mạch: 2. 1 Transistor C1815 - 1 Relay 5V DC - 1 điện trở 470Ω - Bóng đèn 220V - 40W - a) Transistor C1815 Hình dạng và kí hiệu: 14
C1815 là loại Transistor NPN công suất thấp. Các thông số cơ bản: VCBO = 60V (MAX) • VCEO = 50V (MAX) • VEBO = 5V (MAX) • IC = 150mA (MAX) • IB = 50 mA • PC = 40 mW • hFE = 70 - 140 ( Min 25, Max 700 tùy thuộc vào VCE và IC) • fT = 80MHz (Tần số hoạt động. MIN) • Cực B của transistor C1815 được nối với cổng dữ liệu của LPT qua điện trở 470Ω. Cực C được nối vào một chân điều khiển của Relay (Chân số 1). Cực E nối Mass (Mass và nguồn 5V DC được lấy trực tiếp từ máy tính qua cổng USB). b) Relay 5V DC 15
Hình dạng Kí hiệu Sơ đồ chân thực tế Với 1 và 2 là hai chân điều khiển, chân 1 nối với cực C của C1815, chân 2 nối lên nguồn 5V DC. Chân 3 và 4 thường trực nối nhau qua khóa K. Chân 3 và 5 được nối vào mạch bóng đèn 220V 40W. Điện thế điều khiển Relay vào chân 1 và 2 là 5V DC. Relay đóng ngắt tối đa dòng 25A - 250V AC (28V DC) qua chân 3 và 5. Trở 470Ω c) 16
Tác dụng: phân cực cho transistor C1815 và hạn chế dòng điện đi vào LPT Mạch nguyên lý: 3. Giải thích hoạt động của mạch:  Như sơ đồ nguyên lý trên ta thấy: Khi dữ liệu được đưa ra chân D0 – D7 (Lập trình xuất dữ liệu ra tất cả các chân cùng một lúc), dòng điện từ LPT sẽ kích thích vào cực B của Transistor C1815 khiến transistor thông CE, khi đó điện sẽ đi qua cuộn cảm trong Relay (hai chân 1 và 2), tạo từ trường khiến khóa K chuyển trạng thái tử chân 4 nhảy về chân 5, mạch ngoài 220V sẽ đóng, đèn sáng. Khi không có dữ liệu xuất ra LPT, transistor sẽ ngăn dòng đi từ C xuống E dẫn đến không có điện đi qua cuộn cảm, từ trường không được sinh ra dẫn đến khóa K nhảy lại vị trí 4 ban đầu, mạch ngoài 220V mở, không có điện qua bóng đèn. 17
Lưu đồ 4. 18
19
Lập Trình Cài đặt 5. #include #include #include #include #define a 0x80 #define b 0x40 #define c 0x20 void main() { clrscr(); char time[10],ngay[10],d1b[6],d2b[6],d3b[6],d1t[6],d2t[6],d3t[6],dt[6],ds[6]; int n; long b1,t1,b2,t2,b3,t3; _strdate(ngay); printf("\n\tChuong trinh dieu khien bat tat bong den 22V 40W\t %s",ngay); printf("\n\t--------------------------------------------------"); printf("\n\t1.Duong Vu Kien\t\t4.Nguyen Van Hien"); printf("\n\t2.Vu Thuy Hang\t\t5.Phung Thi Bich Lien"); printf("\n\t3.nong Le Thuy\t\t6.Pham Thanh Thong"); printf("\n\t--------------------------------------------------"); printf("\n\t\tBan hay lua chon phuong thuc hen gio:\n"); printf("\n\t1.Hen gio theo dong ho he thong"); printf("\n\t2.Hen gio theo thoi gian dinh san"); printf("\n\t--------------------------------------------------"); printf("\n"); scanf("%d",&n); if(n==1) 20