ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành MỤC LỤC GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đây, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ nhanh chóng, để đạt kết có đóng góp ngành kĩ thuật điện - điện tử, kĩ thuật vi xử lý Với phát triển vũ bão kĩ thuật điện-điện tử, kĩ thuật vi xử lý xâm nhập vào tất ngành khoa học – kĩ thuật khác đáp ứng nhu cầu người dân Sự đời vi mạch điều khiển với giá thành giảm nhanh ,khả lập trình ngày cao mang lại thay đổi sâu sắc ngành kỹ thuật điện – điện tử Để bước đầu làm quen dần với vi điều khiển, chúng em thầy cô giáo khoa giao cho đồ án môn học với đề tài: “ Thiết kế hệ thống truyền thông sử dụng lớp vật lý RS485 nhà thông minh” Chúng em xin chân thành cảm ơn! GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠ SỞ LÝ LUẬN ĐỀ TÀI 1.1 Lớp vật lý (Physlcal layer) Lớp vật lý lớp mô hình phân lớp chức truyền thông trạm thiết bị Lớp đảm nhiệm toàn công việc truyền dẫn liệu phương tiện vật lý Các qui định mô tả giao diện vật lý trạm thiết bị môi trường truyền thông: Các chi tiết cấu trúc mạng (bus, cây, hình sao, ) Kỹ thuật truyền dẫn (RS-485, MBP, truyền cáp quang, ) Phương pháp mã hóa bit {NRZ, Manchester, FSK, ) Chế độ truyền tải (dải rộng/dải sở/dải mang, đồng bộ/không đồng bộ) Các tốc độ truyền cho phép Giao diện học (phích cắm, giắc cắm, ) Lưu ý lớp vật lý hoàn toàn không đề cập tới môl trường truyền thông, mà nói tới giao diện với Lớp vật lý cần chuẩn hóa cho hệ thống truyền thông có lựa chọn vàl khả khác Trong hệ thống bus trường, lựa chọn không lớn quá, hầu hết dựa vài chuẩn kỹ thuật 1.2 Truyền thông mã hóa liệu 1.2.1 Truyền thông Truyền thông trình trao đổi thông tin hai chủ thể với nhau, gọi đối tác giao tiếp, theo phương pháp qui định trước Đối tác điều khiển đối tác kia, quan sát trạng thái đối tác Các đối tác giao tiếp người hệ thống kỹ thuật - tức thiết bị phần cứng (đối tác vật lý) chương trình phần mềm (đối tác logic) Để thực việc giao tiếp hay truyền thông ta cần tín hiệu thích hợp, tín hiệu tương tự hay tín hiệu số Sự phân biệt tín hiệu thông tin dẫn tới phần biệt xử lý tín hiệu xử lý thông tin, truyền tín hiệu với truyền thông Có thể sử dụng dạng tín hiệu khác để truyền tải nguồn thông tin, tín hiệu mang nhiều nguồn thông tin khác 1.2.2 Mã hóa Thông tin cần trao đổl đốl tác mã hóa trước hệ thống truyền dẫn tín hiệu chuyển tới phía bên Trong thuật ngữ truyền thông, mã hóa trình biến đổi nguồn thông tin (dữ liệu) cần trao đổi sang chuỗi tín hiệu thích GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành hợp để truyền dẫn Quá trình thường bao gồm hal bước: mã hóa nguồn mã hóa đường truyền Trong trình mã hóa nguồn, liệu mang thông tin thực dụng hay liệu nguồn bổ sung thông tin phụ trợ cần thiết cho việc truyền dẫn, ví dụ địa bên gửi bên nhận, kiểu liệu, thông tín kiểm lỗi, v.v Dữ liệu trước gửi phân chia thành nhiều gói liệu điện để phù hợp với phương pháp truyền, nén lại để tăng hiệu suất đường truyền, mã hóa bảo mật Như vậy, lượng thông tin chứa đựng tín hiệu nhiều lượng thông tin thực dụng cần truyền tải Đối tác truyền thông Đối tác truyền thông Mã hóa/Giải mã Mã hóa/Giải mã Hệ thống truyền dẫn tín hiệu Hình 1.1: Nguyên tắc truyền thông Sau mã hóa nguồn, mã hóa đường truyền trình tạo tín hiệu tương ứng Với bít gói liệu hay điện theo phương pháp định để phù hợp với đường truyền kỹ thuật truyền Hình 1.1 minh họa ví dụ mã hóa đường truyền đơn giản, bit thể mức điện áp cao bit mức điện áp thấp Mã hóa đường truyền đồng nghĩa với mã hóa bít, tín hiệu khâu mã hóa bit tạo tín hiệu truyền dẫn Đối với hệ thống truyền thông khác, trình mã hóa đường truyền bao hàm việc điều biến tín hiệu dồn kênh, cho phép truyền lúc nhiều nguồn thông tin truyền tốc độ cao Việc dồn kênh thực theo phương pháp phân chia tần số, phân chia thời gian phân chia mã Hình 1.2: Ví dụ mã hóa bít Trong tín hiệu truyền tải đi, cần có phương pháp để bên nhận phân biệt glớl hạn bit liệu nốl tiếp nhau, gọi phương pháp đồng hóa Để tạo điều kiện thực việc cách đơn giản, tín hiệu thường phát theo nhịp đặn, nhịp ứng với bit, minh họa Hình 1.2 GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành Quá trình ngược lại với mã hóa giải mã, tức chuyển đổi tín hiệu nhận thành dãy bit tương ứng sau xử lý, loại bỏ thông tin bổ sung để tái tạo thông tin nguồn 1.3 Chuẩn RS485 RS- 485 sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệch đối xứng hai dây dẫn A B Thông số Điều kiện Điện áp đầu hở mạch Đầu áp đầu có tải RLOAD = 54Ω Tối thiếu Tối đa ±1,5V ±6V ±,5V ±5V Dòng ngắn mạch Thời gian độ đầu ±250mA RLOAD = 54Ω CLOAD= 54Ω Điện áp chế độ chung RLOAD = 54Ω đầu Voc Độ nhạy cảm đầu vào -1V -7V≤ VCM≤12V 3V ±200mV Điện áp chế độ chung VCM -7V Trở kháng đầu vào 12K Ω 12V Bảng 1: Tóm tắt thông số quan trọng RS-485 Đặc tính khác RS-485 có khả ghép nối nhiều điểm, dùng phổ biến hệ thống bus trường Cụ thể, 32 trạm tham gia ghép nối, định địa giao tiếp đồng thời đoạn RS-485 mà không cần lặp Để đạt điều này, thời điểm trạm phép kiểm soát đường dẫn phát tín hiệu, kích thích phải đưa chế độ trở kháng cao rỗi, tạo điều kiện cho kích thích trạm khác tham gia Chế độ gọi tri-State Một số vi mạch RS-485 tự động xử lý tình này, nhiều trường hợp khác việc thuộc trách nhiệm phần mềm điều khiển truyền thông Trong mạch kích thích RS-485 có tín hiệu vào “Enable” dùng cho mục đích chuyển kích thích trạng thái phát tín hiệu trl-state GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành Hình 1.3: Sơ đồ kích thích (driver) thu (receiver) RS-485 1.3.1 Số trạm tham gia RS-485 cho phép nối mạng 32 tải đơn vị (unit load, UL), ứng vớl 32 thu phát nhiều hơn, tùy theo cách chọn tải cho mỗl thiết bị thành viên Định nghĩa tải đơn vị minh họa Hình 2.41 Thông thường, thu phát thiết kế tương đương với tảl đơn vị Gần có cố gắng giảm tải xuống 1/2UL 1/4UL, tức tăng trở kháng đầu vào lên hai bốn lần, Với mục đích tăng số trạm lên 64 128 Tuy nhiên, tăng số trạm theo cách gắn với việc phải giảm tốc độ truyền thông, trạm có trở kháng lớn hoạt động chậm Hình 1.4: Qui định trạng thái logic tín hiệu RS-485 Giới hạn 32 tải đơn vị xuất phát từ đặc tính kỹ thuật hệ thống truyền thông nhiều điểm Các tải mắc song song việc tăng tải làm suy giảm tín hiệu vượt GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành mức cho phép Theo qui định chuẩn, kích thích tín hiệu phải đảm bảo dòng tổng cộng 60mA vừa đủ để cung cấp cho: • Hai trở đầu cuối mắc song song tương ứng tải 60 Ω (120Ω đầu) với điện áp tối thiểu 1,5V tạo dòng tương đương với 25mA • 32 tải đơn vị mắc song song với dòng lmA qua tải (trường hợp xấu nhất), tạo dòng tương đương với 32mA 1.3.2 Tốc độ truyền tải chiều dài dây dẫn RS-485 cho phép khoảng cách tối đa trạm đầu trạm cuối đoạn mạng 1200m, không phụ thuộc vào số trạm tham gia Tốc độ truyền dẫn tối đa lên tới 10Mbit/s, số hệ thống gần có khả làm việc với tốc độ 12Mbit/s Tuy nhiên có ràng buộc tốc độ truyền dẫn tối đa độ dài dây dẫn cho phép, tức mạng dài 1200m làm việc với tốc độ 10MBd Quan hệ chúng phụ thuộc nhiều vào chất lượng cáp dẫn dùng phụ thuộc vào việc đánh giá chất lượng tín hiệu Tốc độ truyền tối đa phụ thuộc vào chất lượng cáp mạng, cụ thể đôi dây xoắn kiểu STP có khả chống nhiễu tốt loại UTP truyền với tốc độ cao Có thể sử dụng lặp để tăng số trạm mạng, chiều dài dây dẫn lên nhiều lần, đồng thời đảm bảo chất lượng tín hiệu Hình 1.5 : Quan hệ tốc độ truyền chiều dài dây dẫn tối đa RS-485 sử dụng đôi dây xoắn AWG 24 Cấu hình mạng RS-485 chuẩn EIA đưa mà có khả truyền thông đa điểm thực dùng đường dẫn chung nhất, gọi bus Chính mà dùng làm chuẩn cho lớp vật lý đa số hệ thống bus thời Cấu hình phổ biến sử dụng hai dây dẫn cho việc truyền tín hiệu, minh họa Hình Trong trường hợp này, hệ thống làm việc với chế độ hai chiều gián đoạn (haft-duplex) trạm nhận quyền bình đẳng việc truy nhập đường dẫn Chú ý đường dẫn kết thúc hai trở hai đầu không phép đường dây Vì mục đích đơn giản, dây đất không vẽ đây, nhiên thực tế việc nối dây đất cần thiết GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành Hình 1.6: Cấu hình mạng RS-485 hai dây Một mạng RS-485 nối theo kiểu dây, hình 1.6 mô tả Một trạm chủ (master) đóng vai trò điều khiển toàn giao tiếp trạm kể việc truy nhập đường dẫn Các trạm tớ (slave) liên hệ trực tiếp mà phải qua trạm chủ Trạm chủ phát tín hiệu yêu cầu trạm tớ có trách nhiệm đáp ứng vấn đề kiểm soát thâm nhập đường dẫn việc khống chế trạm tớ không trả lời lúc Với cấu hình này, việc truyền thông thực chế độ hai chiều toàn phần phù hợp với ứng dụng đòi hỏi tốc độ truyền tải thông tin cao, nhiên phải trả giá cho hai đường dây bổ sung 1.3.3 Cáp nối RS-485 chuẩn trọn vẹn mà chuẩn đặc tính điện học, không đưa qul định cho cáp nối nối Có thể dùng đôi dây xoắn, cáp trơn loại cáp khác, nhiên đôi dây xoắn loại cáp sử dụng phổ biến nhờ đặc tính chống tạp nhiễu xuyên âm 1.3.4.Trở đẩu cuối Do tốc độ truyền thông chiều dài dây dẫn khác nhiều ứng dụng, tất bus RS-485 yêu cầu sử dụng trở đầu cuối hai đầu dây sử dụng trở đầu cuối có tác dụng chống hiệu ứng phụ truyền dẫn tín hiệu, ví dụ phản xạ tín hiệu Trở đầu cuối dùng cho RS-485 từ 100Q đến 120Q Một sai lầm thường gây tác hại nghiêm trọng thực tế dùng trở đầu cuối trạm Đối với mạng bus có 10 trạm trở kháng tạo trở đầu cuối mắc song song 10Q thay 50Í2 thông thường Chú ý tải trở đầu cuối chiếm phần lớn toàn mạch, nên trường hợp hậu gây dòng qua trở đầu cuối lấn át, tín hiệu mang thông tin tới thu suy yếu mạnh dẫn tới sai lệch hoàn toàn Một số nối có tích hợp sẵn trở đầu cuối, dùng jumper để chọn chế độ thích hợp tùy theo vị trí trạm mạng GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành Phương pháp dùng phổ biến dùng điện trở nối hai dây A B đầu Phương pháp gọi chặn song song Điện trở chọn có giá trị tương đương với trở kháng đặc trưng (trở kháng sóng) cáp nối Như tín hiệu phản xạ chất lượng tín hiệu mang thông tin đảm bảo Nhược điểm phương pháp hao tổn nguồn hai điện trở Hình 1.7: Các phương pháp chặn đầu cuối RS-485 Phương pháp thứ hai gọi chặn RC, sử dụng kết hợp tụ c mắc nối tiếp với điện trở R Mạch RC cho phép khắc phục nhược điểm cách sử dụng điện trở nêu Trong lúc tín hiệu giai đoạn độ, tụ c có tác dụng ngắn mạch trở R có tác dụng chặn đầu cuối Khi tụ c đảo chiều cản trở dòng chiều có tác dụng giảm tải Tuy nhiên, hiệu ứng thông thấp {lowpass) mạch RC không cho phép hệ thống làm việc với tốc độ cao Một biến thể phương pháp chặn song song sử dụng rộng rãicó tên chặn tin cậy, có tác dụng khác tạo thiên áp tin cậy đảm bảo dòng tối thiểu cho trường hợp bus rỗl có cố 1.3.5.Nối đất Mặc dù mức tín hiệu xác định điện áp chênh lệch hai dây dẫn A B liên quan tới đất, hệ thống RS-485 cần đường dây nốl đất để tạo đường thoát cho nhiễu chế độ chung dòng khác, ví dụ dòng đầu vào thu Một sai lầm thường gặp thực tế dùng hal dây để nối hai trạm Trong trường hợp vậy, dòng chế độ chung tìm cách quay ngược trở lạl nguồn phát, xạ nhiễu môi trường xung quanh, ảnh hưởng tới tính tương thích điện từ hệ thống Nối đất có tác dụng tạo đường thoát trở kháng nhỏ vị trí xác định, nhờ giảm thiểu tác hại gây nhiễu Hơn nữa, với cấu hình trở đầu cuối tin cậy, việc nối đất tạo thiên áp gỉữ mức điện áp tối thiểu hai dây A B trường hợp kể bus rỗi có cố GVHD: Giang Hồng Bắc ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành 1.4 Truy nhập bus Master-Slave 1.4.1.Đặt vấn đề Trong mạng có cấu trúc bus, thành viên phải chia thời gian sử dụng đường dẫn Để tránh xung đột tín hiệu gây sai lệnh thông tin, thời điểm đường dẫn điện tín phép truyền Chính mạng phải điều khiển cho thời điểm định thành viên mạng gửi thông tin Còn số lượng thành viên mạng muốn nhận thông tin không hạn chế Một vấn đề quan trọng hàng đầu ảnh hưởng tới chất lượng hệ thống bus phương pháp phân chia thời gian gửi thông tin đường dẫn hay phương pháp truy nhập bus Phương pháp truy nhập bus vấn đề hệ thống bus, phương pháp có ảnh hưởng khác tới tính kỹ thuật hệ thống Cụ thể, ta phải quan tâm tới ba khía cạnh: độ tin cậy, tính thời gian thực hiệu suất sử dụng đường truyền Tính thời gian thực khả đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin cách kịp thời tin cậy Còn hiệu suất sử dụng đường truyền mức độ khai thác, sử dụng đường truyền 1.4.2.Chủ/tớ (Master/Slave) Trong phương pháp chủ/tớ, trạm chủ (master) có trách nhiệm chủ động phân chia quyền truy nhập bus cho trạm tớ (slave) Các trạm tớ đóng vai trò bị động, có quyền truy nhập bus gửi tín hiệu có yêu cầu Trạm chủ dùng phương pháp hỏi (polling) theo chu kỳ để kiểm soát toàn hoạt động giao tiếp hệ thống Nhờ vậy, trạm tớ gửi liệu thu thập từ trình kỹ thuật tới trạm chủ (có thể PLC, PC, v.v ) nhận thông tin điều khiển từ trạm chủ Hình 1.8: Phương pháp chủ tớ GVHD: Giang Hồng Bắc 10 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành - Ngõ vào điện so sánh - Ngõ vào xung Clock Timer0 kiến trúc phần cứng : thực nhiệm vụ đếm xung thông qua Timer0… - Ngõ vào giao tiếp MSSP (Master Synchronous Serial Port) • PORTB PORTB có chân Cũng PORTA, chân PORTB thực chức : input output Hai chức điều khiển bới ghi TRISB Khi muốn chân PORTB input ta set bit tương ứng ghi TRISB, ngược lại muốn chân output ta clear bit tương ứng TRISB Thanh ghi TRISB tích hợp điện trở kéo lên điều khiển chương trình • PORTC PORTC có chân thực chức input output điều khiển ghi TRISC tương tự hai ghi Ngoài PORTC có chức quan trọng sau : - Ngõ vào xung clock cho Timer1 kiến trúc phần cứng - Bộ PWM thực chức điều xung lập trình tần số, duty cycle: sử dụng điều khiển tốc độ vị trí động v.v… - Tích hợp giao tiếp nối tiếp I2C, SPI, SSP, USART • PORTD PORTD có chân Thanh ghi TRISD điều khiển chức input output PORTD tương tự PORTD cổng xuất liệu chuẩn giao tiếp song song PSP (Parallel SlavePort) • PORTE PORTE có chân Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng TRISE Các chân PORTE có ngõ vào analog Bên cạnh PORTE chân điều khiển chuẩn giao tiếp PSP 1.7.5 Một vài ghi chức đặc biệt SFR Thanh ghi STATUS: ghi có mặt bank ghi địa 03h, 83h, 103h 183h : chứa kết thực phép toán khối ALU, trạng thái reset bit chọn bank cần truy xuất nhớ liệu Thanh ghi OPTION_REG : có mặt bank2 bank3 có địa 81h 181h Thanh ghi cho phép đọc ghi, cho phép điều khiển chức pull_up chân PORTB, xác lập tham số xung tác động, cạnh tác động ngắt ngoại vi đếm Timer0 GVHD: Giang Hồng Bắc 24 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành Thanh ghi INTCON : có mặt bank địa 0Bh,8Bh,10Bh,18Bh Thanh ghi cho phép đọc ghi, chứa bit điều khiển bit báo tràn timer0, ngắt ngoại vi RB0/INT ngắt thay đổi trạng thái chân PORTB Thanh ghi PIE1 :địa 8Ch, chứa bit điều khiển chi tiết ngắt khối chức ngoại vi Thanh ghi PIR1 : địa 0Ch, chứa cờ ngắt khối chức ngoại vi, ngắt cho phép bit điều khiển chứa ghi PIE1 Thanh ghi PIE2 : địa 8Dh, chứa bit điều khiển ngắt khối chức CCP, SSP bú, ngắt so sánh ngắt ghi vào nhớ EEPROM Thanh ghi PIR2: địa 0Dh, chứa cờ ngắt khối chức ngoại vi, ngắt cho phép bit điều khiển chứa ghi PIE2 Thanh ghi PCON : địa 8Eh, chứa cờ hiệu cho biết trạng thái chế độ reset vi điều khiển Thanh ghi W(work) Đây ghi đặc biệt PIC16F877A Nó có vai trò tương tự ghi Accummulator 8051, nhiên tầm ảnh hưởng rộng nhiều GVHD: Giang Hồng Bắc 25 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành Tập lệnh PIC16F877A có tất 35 lệnh số lệnh có “góp mặt” ghi W 23 lệnh Hầu hết lệnh PIC16F877A liên quan đến ghi W Ví dụ như, PIC không phép chuyển trực tiếp giá trị ghi qua ghi khác mà phải chuyển thông qua ghi W Thanh ghi W có bit không xuất bank ghi nhớ liệu 16F877A Mỗi dòng lệnh PIC16F877a mô tả 14 bit Khi ta thực lệnh đó, phải lưu địa ghi bị tác động (chiếm bit) giá trị số k (thêm bit nữa) 16 bit, vượt giới hạn 14 bit Do ta tiến hành phép tính toàn trực tiếp ghi với ghi với số k Hầu hết lệnh PIC16F877A phải liên quan đến ghi W lý Khi thực dòng lệnh đó, PIC tốn bit để lưu địa ghi W mã lệnh ( hiểu ngầm) Có thể xem ghi W ghi trung gian trình viết chương trình cho PIC16F877A 1.7.6.Các vấn đề Timer PIC16F877A có tất timer : timer0 (8 bit), timer1 (16 bit) timer2 (8 bit) Timer0: GVHD: Giang Hồng Bắc 26 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành Hình 1.19: Sơ đồ khối Timer0 Cũng giống 8051, Timer0 16F877A có chức : định thời đếm xung chức lựa chọn thông qua bit số TOCS ghi OPTION Ngoài ra, ta lựa chọn cạnh tích cực xung clock, cạnh tác động ngắt… thông qua ghi Timer0 tích hợp thêm tiền định bit (prescaler), có tác dụng mở rộng “dung lượng” Timer0 Bộ prescaler điều chỉnh bit PS2:PS0 ghi OPTION Nó có giá trị 1:2, 1:4, 1:8, 1:16, 1:32, 1:64, 1:128, 1:256 tùy thuộc vào việc thiết lập giá trị ,1 cho bit Bộ tiền định có giá trị 1:2 chẳng hạn ,có nghĩa : bình thường không sử dụng tiền định Timer0 (đồng nghĩa với tiền định tỉ lệ 1:1) có tác động xung clock timer0 tăng thêm đơn vị Nếu sử dụng tiền định 1:4 phải xung clock timer0 tăng thêm đơn vị Vô hình chung, giá trị timer0 (8 bit) lúc không 255 mà 255*4=1020 Các ghi liên quan đến Timer0 bao gồm : TMR0 : chứa giá trị đếm Timer0 INTCON : cho phép ngắt hoạt động OPTION_REG : điều khiển prescaler Timer1 GVHD: Giang Hồng Bắc 27 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành Hình 1.20: Sơ đồ khối Timer1 Timer1 định thời 16 bit, giá trị Timer1 lưu hai ghi bit TMR1H:TMR1L Cờ ngắt Timer1 bit TMR1IF, bit điều khiển Timer1 TRM1IE Cặp ghi TMR1 tăng từ 0000h lên đến FFFFh sau tràn 0000h Nếu ngắt cho phép, xảy khi giá trị TMR1 tràn từ FFFFh 0000h, lúc TMR1IF bật lên Timer1 có chế độ hoạt động : - Chế độ hoạt động định thời đồng : Chế độ lựa chọn bit TMR1CS Trong chế độ xung cấp cho Timer1 Fosc/4, bit T1SYNC tác dụng - Chế độ đếm đồng : chế độ này, giá trị timer1 tăng có xung cạnh lênh vào chân T1OSI/RC1 Xung clock ngoại đồng với xung clock nội, hoạt động đồng thực sau tiền định tỉ lệ xung (prescaler) - Chế độ đếm bất đồng bộ: chế độ xảy bit T1SYNC set Bộ định thời tiếp tục đếm suốt trình ngủ vi điều khiển có khả tạo ngắt định thời tràng làm cho Vi điều khiển thoát khỏi trạng thái ngủ Timer2 : định thời bit bao gồm tiền định (prescaler), hậu định Postscaler ghi chu kỳ viết tắt PR2 Việc kết hợp timer2 với định tỉ lệ cho phép hoạt động đinh thời 16 bit Module timer2 cung cấp thời gian hoạt động cho chế độ điều biến xung PWM module CCP chọn Hình: 1.21: Sơ khối Timer GVHD: Giang Hồng Bắc đồ 28 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành 1.8 IC Max 485 1.8.1 Sơ đồ chân Hình 1.22: Sơ đồ chân IC Max 485 Bảng 4: Chức chân IC Max 485 1.8.2 Chức IC Max485 Để chuyển tín hiệu từ chuẩn TTL sang chuẩn RS485 ngược lại ta sử dụng IC MAX485 MAX485 thiết kế cho việc truyền nhận liệu, hoạt động tương thích với chuẩn RS-232 chuẩn RS-485 MAX485 bao gồm đường truyền nhận vi sai, hai hoạt động độc lập với nhau, không cho phép ngõ trạng thái tổng trở cao MAX485 gồm phát thu, tín hiệu vào phát D logic TTL đổi thành hai tín hiệu A B, tín hiệu điều khiển DE mức thấp hai chân AB cách ly với vi mạch Tín hiệu vào thu A B, tín hiệu R logic TTL tùy thuộc hiệu điện áp A B, /RE logic R cách ly với vi mạch 1.8.3 Đặc điểm -Tốc độ bit Max= 2,5Mbps -Có thể kết nối tối đa 32 thiết bị bus 485 GVHD: Giang Hồng Bắc 29 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành -Điện áp hoạt động : -7V ~ 12V -Thường dùng 5V -Bus Max485 truyền liệu Vi sai dây A,B nên khoảng cách truyền lớn, khả chống nhiễu tốt -Với A-B > 200mV tạo mức logic -Với B-A>200mV tạo mức logic - Thời gian trễ để truyền 10ns nhận 20n - Nhiệt độ hoạt động từ -40C đến 85C 1.8.4 Mạch ứng dụng H ình 1.22: Mạch ứng dụng Max485 Bus RS485 với thiết bị nối tối đa 32 max485 bus Các chân loại cần nối với B nối với B, A nối A để đảm bảo liệu truyền nhận 1.8.5 Truyền liệu với Max485 Hình truyền 1.16: Sơ đồ test liệu Max485 Để Truyền liệu với Max485 cần thực bước sau -Kết nối chân A với A, B với B IC GVHD: Giang Hồng Bắc 30 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành -Cấu hình truyền IC1, cho chân DE mức -Cấu hình nhận IC2, cho chân RE mức -Gửi liệu vào chân DI IC1 -Đọc Dữ liệu Ra chân DO IC2 GVHD: Giang Hồng Bắc 31 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành CHƯƠNG THIẾT KẾ,THI CÔNG HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG SỬ DỤNG LỚP VẬT LÝ RS485 TRONG NHÀ THÔNG MINH 2.1 Sơ đồ khối toàn mạch KHỐI MASTER TRUYỀN DỮ LIỆU KHỐI SLAVE KHỐI NGUỒN Hình 2.1: Sơ đồ khối toàn mạch GVHD: Giang Hồng Bắc 32 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành 2.2 Sơ đồ nguyên lý Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch GVHD: Giang Hồng Bắc 33 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành Hình 2.3: Sơ đồ mạch mô Proteus GVHD: Giang Hồng Bắc 34 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành CHƯƠNG KHẢO SÁT, KẾT LUẬN 3.1 Khảo sát Osilocope Hình 3.1: Bức điện truyền Slave phần mềm Proteus Hình 3.2: Bức điện truyền Slave khảo sát máy Osilocope Hình 3.3: Tín hiệu kênh A B Slave gửi điện tới Master GVHD: Giang Hồng Bắc 35 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành 3.2 Hướng phát triển đề tài Cuộc sống ngày đại việc điều khiển thiết bị đơn giản hóa thông minh Đối với đề tài “Thiết kế hệ thống truyền thông sử dụng lớp vật lý RS485 nhà thông minh” ta phát triển thành mô hình nhà thông minh với việc điều khiển thiết bị nhà qua điều khiển trung tâm thu thập thông số nhiệt độ, độ ẩm nhà Và thị trường có nhiều hãng sản xuất SmartHome(SmartHome BKAV) Việt Nam khái niệm nhà thông minh không xa lạ , mang đến tiện lợi cho người đề tài có tính thực tế cao GVHD: Giang Hồng Bắc 36 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành 3.2 Tài liệu tham khảo [1] Hoàng Minh Sơn, Mạng Truyền Thông Công Ngiệp, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2006 [2] Nguyễn Đình Phú: Giáo trình vi xử lý [3] Hà Nội Aptech Computer Education Center, Giáo trình C GVHD: Giang Hồng Bắc 37 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử GVHD: Giang Hồng Bắc Đồ án chuyên ngành 38 [...]... ngày càng hiện đại và việc điều khiển thiết bị cũng càng đơn giản hóa và thông minh hơn Đối với đề tài Thiết kế hệ thống truyền thông sử dụng lớp vật lý RS485 trong nhà thông minh ta có thể phát triển thành mô hình nhà thông minh với việc điều khiển các thiết bị trong nhà qua bộ điều khiển trung tâm cũng như thu thập được các thông số như nhiệt độ, độ ẩm trong nhà Và hiện nay trên thị trường có nhiều... chuyên ngành 2 -Cấu hình truyền trên IC1, cho chân DE mức 1 -Cấu hình nhận trên IC2, cho chân RE mức 0 -Gửi dữ liệu vào tại chân DI của IC1 -Đọc Dữ liệu Ra tại chân DO của IC2 GVHD: Giang Hồng Bắc 31 ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành 2 CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ,THI CÔNG HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG SỬ DỤNG LỚP VẬT LÝ RS485 TRONG NHÀ THÔNG MINH 2.1 Sơ đồ khối toàn mạch KHỐI MASTER TRUYỀN DỮ LIỆU KHỐI... khởi đầu (Start bit) • 7 bit biểu diễn một chữ số hex của byte cần gửi dưới dạng ký tự ASCII (0 -9 và A-F), trong đó blt thấp nhất được gửi đỉ trước • 1 bit parity chẵn/lẻ, nếu sử dụng parỉty • 1 bit kết thúc (Stopbit) nếu sử dụng parity hoặc 2 blt kết thúc nếu không sử dụng parity Chế độ RTU Khi các thiết bị trong một mạng Modbus chuẩn được đặt chế độ RTU (Remote Terminal Unit), mỗi byte trong thông báo... thông báo cần gửi, trong đó bỉt thấp nhất được gửi đi trước 1 bit parity chẵn/lẻ nếu sử dụng parity và 1 bit kết thúc (stop bit) nếu sử dụng parỉty hoặc 2 bit kết thúc nếu không sử dụng parity 1.6.3 Cấu trúc bức điện Một thông báo Modbus bao gồm nhiều thành phần và có chiều dài có thể khác nhau Trong một mạng Modbus chuẩn, nếu một trong hai chế độ truyền (ASCII hoặc RTU) được chọn, một thông báo sẽ được... tớ thấp ■ Ứng dụng chủ yếu Phổ biến trong các hệ thống bus cấp thấp (bus trường hay bus thiết bị) Trao đổi thông tin hầu như chỉ diễn ra giữa trạm chủ là thiết bị điều khiển và các trạm tớ là thiết bị trường hoặc các module vào/ra Chính vì hai lý do nêu trên, phương pháp chủ/tớ chỉ được dùng phổ biến trong các hệ thống bus cấp thấp, tức bus trường hay bus thiết bị, khi việc trao đổl thông tin hầu như... Chế độ truyền Đối với các thiết bị ghép nối qua mạng Modbus chuẩn, có thể sử dụng một trong hai chế độ truyền là ASCII hoặc RTU Người sử dụng lựa chọn chế độ theo ý muốn, cùng với các tham số truyền thông qua cổng nối tiếp như tốc độ truyền, parity chẵn/lẻ, v.v Chế độ truyền cũng như các tham số phải giống nhau đối với tất cả các thành viên của một mạng Mođbus Chế độ ASCII Khi các thiết bị trong một... khung thông báo bao gồm hai ký tự (ASCII) hoặc tám bit (RTU) Các giá trị địa chỉ hợp lệ nằm trong khoảng 0-247, trong đó địa chỉ 0 dành rỉêng cho các thông báo gửi đồng loạt tới tất cả các trạm tớ Nếu Modbus được sử dụng trên một mạng khác, có thể phương thức gửi đồng loạt không được hỗ trợ, hoặc được thay thế bằng một phương pháp khác Một thiết bị chủ sử dụng ô địa chỉ để chỉ định thiết bị tớ nhận thông. .. hai ký tự (ASCII) hoặc tám bit (RTU) Các giá trị hợp lệ nằm trong khoảng từ 1-255, trong đó các mã hàm trong thông báo yêu cầu chỉ được phép từ 1-127 Tuy nhiên, hầu hết các thiết bị chỉ hỗ trợ một phần nhỏ số hàm trên và một số mã hàm được dữ trữ cho sau này Một số hàm tiêu biểu được liệt kê trong bảng ? Khi một thông báo gửi từ thiết bị chủ tới một thỉết bị tớ, mả hàm chỉ địn hành động mà thiết bỉ... hay nói cách khác là cấu trúc khung thông báo, cũng như biện pháp kiểm lỗi Khung ASCII Trong chế độ ASCII, một thông báo bắt đầu vớí dấu hai chấm (: ), tức ký tự ASCII 3A, và kết thúc bằng hai dấu quay lại-xuống dòng (CRLF), tức hai ký tự ASCII OD và OA (Hình 1.14) Mỗi byte trong thông báo được truyền đỉ bằng hai ký tự ASCII, vì vậy các ký tự được phép xuất hiện trong các phần còn lại của khung là 0-9... tiếp rất lớn Nhưng nhược điểm của chuẩn này là khoảng cách truyền ngắn và tốc độ truyền dữ liệu chậm Bảng 2: Tóm tắt các thông số quan trọng của RS 232 Điểm khác nhau chính giữa RS 232 và RS 485 là phương thức truyền dẫn tín hiệu RS 232 trong cấu hình đấu ghép tối thiều sử dụng 3 dây: TX (Truyền) , RX( Nhận) và GND(Mass chung), trong đó trạng thái logic của tín hiệu là sự chênh lệch điện áp giữa chân TX ... khiển thiết bị đơn giản hóa thông minh Đối với đề tài Thiết kế hệ thống truyền thông sử dụng lớp vật lý RS485 nhà thông minh ta phát triển thành mô hình nhà thông minh với việc điều khiển thiết. .. Điện_Điện Tử Đồ án chuyên ngành CHƯƠNG THIẾT KẾ,THI CÔNG HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG SỬ DỤNG LỚP VẬT LÝ RS485 TRONG NHÀ THÔNG MINH 2.1 Sơ đồ khối toàn mạch KHỐI MASTER TRUYỀN DỮ LIỆU KHỐI SLAVE KHỐI NGUỒN... VỀ CƠ SỞ LÝ LUẬN ĐỀ TÀI 1.1 Lớp vật lý (Physlcal layer) Lớp vật lý lớp mô hình phân lớp chức truyền thông trạm thiết bị Lớp đảm nhiệm toàn công việc truyền dẫn liệu phương tiện vật lý Các qui