Giáo Trình Đo Lường Và điều Khiển Máy Tính: Phần 1

Trang chủ Tìm kiếm Trang chủ Tìm kiếm Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính: Phần 1 pdf 31 7 MB 2 87 4.1 ( 14 lượt) Xem tài liệu Nhấn vào bên dưới để tải tài liệu Tải về Đang chuẩn bị: 60 Bắt đầu tải xuống Đang xem trước 10 trên tổng 31 trang, để tải xuống xem đầy đủ hãy nhấn vào bên trên Chủ đề liên quan giáo trình điện tử tin học Đo lường và điều khiển máy tính RÃNH CẮM MÁY TÍNH Giao tiếp qua rãnh cắm máy tính Thiết kế card giao tiếp rãnh cắm Card thu thập tín hiệu

Nội dung

GIÁO TRÌNH ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY TÍNH Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Chương 1 GIAO TIẾP QUA RÃNH CẮM MÁY TÍNH Máy tính tương thích IBM là loại máy tính phổ biến trên thế giới, tùy theo ứng dụng có thể phân thành: - Máy tính để bàn (Desktop Personal Computer - Desktop PC) sử dụng trong văn phòng, công sở cho cá nhân hay máy trạm trong mạng. - Máy tính chủ (Server PC) dùng làm máy chủ trong mạng. - Máy tính công nghiệp (Industrial PC) dùng trong môi trường công nghiệp, chịu điều kiện khắc nghiệt về môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, chấn động, va chạm và yêu cầu cao về độ cứng, rắn chắc, chống va đập và xác suất hư hỏng thấp. - Máy tính panel (Panel PC) có màn hình và bàn phím kết hợp và gắn trên bảng điều khiển, thông thường màn hình loại tinh thể lrng TFT LCD, một số màn hình touchscreen với phím bấm lập trình trực tiếp trên màn hình. - Máy tính kiểu nhúng (Embedded PC) có máy tính (vi xử lý) được kết hợp vào một thiết bị khác (nhúng). Cấu tạo máy tính thông thường có nguồn cấp , mainboard gồm CPU, bộ nhớ, các chip điều khiển phụ trợ chipset, đĩa cứng, đĩa mềm, đĩa CD và các rãnh cắm dùng cho các card mở rộng ISA, EISA, VESA, PCI,… và các đầu nối cho máy in, màn hình, bàn phím, chuột, modem, USB (Universal Serial Bus), Fire Wire, hồng ngoại (IrDA), mạng. Máy tính công nghiệp chế tạo dưới dạng các board cắm trên một đế, mainboard chứa CPU cũng chế tạo dưới dạng board cắm, đĩa cứng đôi khi được thay bằng đĩa thể rắn (SSD - Solid State Disk) thực chất là bộ nhớ không bốc hơi lập trình được, dung lượng có thể lên đến 1 Gbyte, có vận tốc nhanh hơn và bền hơn đĩa cứng. Máy tính sử dụng trong hệ thống đo lường điều khiển phải giao tiếp với ngoại vi, có nhiều cách giao tiếp như: - Qua các card đo lường, điều khiển gắn vào rãnh cắm trên mainboard máy tính. - Giao tiếp qua cổng máy in song song - Giao tiếp qua cổng nối tiếp RS-232 - Giao tiếp qua cổng nối tiếp USB, Fire Wire - Giao tiếp dùng cổng hồng ngoại Hình 1.1 Mainboard Pentium II va Pentium IV Trang 1 Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 I. GIAO TIẾP QUA RÃNH CẮM ISA. 1. Giới thiệu chung. Rãnh cắm thông dụng nhất là rãnh ISA (Industry Standard Architecture) do IBM đưa ra năm 1980 cho máy 8086 XT (Extended Technology), sau đó là ISA 16 bit cho máy AT (Advanced Technology) va trở thành chuẩn AT Bus. Hiện nay các mainboard P4 không còn rãnh cắm này tuy nhiên việc nghiên cứu rãnh cắm ISA vẫn là cần thiết. Rãnh cắm ISA có màu đen trên mainboard gồm hai phần, phần đầu 62 chân, mỗi hàng 31 chân dùng cho trao đổi dữ liệu 8 bit, phần thứ hai 36 chân, mỗi hàng 18 chân dùng hỗ trợ thêm khi cần dữ liệu 16 bit. Sơ đồ chân rãnh cắm được cho trong hình 1.2. Hình1.2: Sơ đồ chân rãnh cắm ISA thấp). Dưới đây là ý nghĩa vắn tắt các tín hiệu của rãnh cắm (dấu - ở trước báo tín hiệu la tích cực SA19 ÷ SAO (System Address bus 19 ÷ 0) (I/O) Tuyến đại chỉ 20 bít dùng truy cập bộ nhớ 1MB và ngoại vi. Có thể dùng với LA23 và LA17 truy cập 16 Mbyte bộ nhớ. Khi truy cập ngoại vi dùng 16 bit thấp cho phép truy cập 64K địa chỉ ngoại vi. Ở chế độ đọc hay ghi khi BALE mức cao, địa chỉ được xuất ra và được cài lại ở cạnh xuống của BALE. Các tín hiệu này được điều khiển bởi vi xử lý hay bộ điều khiển DMA nhưng cũng có thể được chiếm bởi card điều khiển gắn vào rãnh cắm. LA23 ÷ LA17 (Unlatched Address bus 23 ÷ 17)(I/O) Dùng cùng vơi SA19÷0 để truy cập 16 Mbyte bộ nhơ, không được cài lại. AEN (Address Enable) (O) Cho phép bộ điều khiển DMA chiếm tuyến của vi xử lý khi ở mức cao BALE (Buffered Address Latch Enable) (O) Dùng để cài địa chỉ LA23 ÷ 17 hay dùng để giải mã các địa chỉ này. CLK (System Clock) (O) Xung nhịp 4.77 MHz SD15 ÷ SD0 (System Data) (I/O) 16 Trang 2 Bit dữ liệu Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính -DACK0 ÷-DACK3, –DACK5 ÷ –DACK7 (DMA Acknowledge) (O) 0 ÷ 3 và 5 ÷ 7 dùng thông báo cho biết vi xử lí chấp nhận DMA khi có yêu cầu ở các chân DRQ0 ÷ DRQ3 và DRQ5 ÷ DRQ7 DRQ0÷DRQ3, DRQ5÷DRQ7(DMA Requests) Dùng khi ngoại vi yêu cầu chiếm tuyến của vi (I) xử lý ISA phục vụ cho DMA (Direct Access Memory) để trao đổi thông tin trực tiếp với bộ nhớ. DRQ sẽ ở mức cao cho đến khi DACK tương ứng ở mức thấp – IOCHCK (I/O Channel Check) (I) Ở mức cao khi có lỗi, ngoài ra có thể do board ISA điều khiển để yêu cầu ngắt NMI – IOCHRDY (I/O Channel Ready) (I) Cho phép các board chậm bắt vi xử lý chờ bằng cách kéo đường này xuống thấp khi đang ở chu kỳ đọc viết, lúc đó vi xử lí sẽ vào chu kỳ chờ cho đến khi đường này lên mức cao. – IOR (Read) (I/O) Báo ngoại vi xuất dữ liệu ra tuyến – IOW (Write) (I/O) Báo ngoại vi đọc dữ liệu trên tuyến IRQ9 ÷ IRQ12, IRQ14 ÷ IRQ15 IRQ3 ÷ IRQ7 Tín hiệu vào báo ngoại vi cần ngắt, IRQ sẽ ở (Interrupt Requests) mức cao cho đến khi vi xử lý chấp nhận bằng chương trình phục vụ ngắt – SMEMR (System Memory Read)(O) Điều khiên bộ nhớ dưới 1 MB xuất dữ liệu ra. – SMEMW (System Memory Write) (O) Điều khiển ghi dữ liệu vào bộ nhớ dưới 1 Mbyte – MEMR (Memory Read) (O) Dùng để đọc dữ liệu từ bộ nhớ. – MEMW (Memory Write) (O) Ghi dữ liệu vào bộ nhớ. – REFRESH (Memory Refresh) (I/O) Ở mức thấp nhất trong chu kỳ làm tươi bộ nhớ. OSC (Oscillator) (O) Xung nhịp 14.31818 MHz. RESET DRV (Reset Drive) (O) Tín hiệu reset, ở mức cao khi boot máy TC (Terminal Count) (O) Báo đã đếm hết trong hoạt động DMA – MASTER (I) Khi board ISA có yêu cầu DMA nhận được DACK, nó sẽ cho Master mức thấp để kiểm soát các tuyến – MEM CS16 (Memory Chip Select 16) (I) Ở mức thấp khi truyền dữ liệu 16 bit với bộ nhớ – IO CS16 (Chip Select 16) (I) Do ngoại vi đ iều khiển ở mức thấp khi muốn truyền dữ liệu 16 bit. – OWS (Zero Wait State) (I) Do ngoại vi điều khiển ở mức thấp cho biết không cần trạng thái chờ. – SBHE (System Byte High Enable) Ở mức thấp khi truyền byte cao Thông qua rãnh cắm ISA có thể truy cập 1024 địa chỉ ngoại vi từ 000 đến 3FF, trong đó một số đã sử dụng cho các thiết bị có sẵn của máy tính như trong bảng 1.2: Trang 3 Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Bảng 1. 2: Các địa chỉ ngoại vi đã sử dụng của một máy Pentium 2 000 –00F Truy cập bộ nhớ trực tiếp ( DMA Direct memory access controller) 020 –021 Điều khiển ngắt ( PIC Programmable interrupt controller) 040 – 043 Timer hệ thống (System timer) 060 – 060 Bàn phím ( Keyboard) 061 – 061 Loa trong ( System speaker) 064 – 064 Bàn phím 070 – 071 RAM hệ thống và đồng hồ thời gian thực (System CMOS/ RTC) 081 – 083 DMA 087 – 087 DMA 089 – 08B DMA 08F – 091 DMA 0A0 – 0A1 PIC 0C0 – 0DF DMA 0F0 – 0FF Đồng xử lý số học (Numeric data processor) 168 – 16F Điều khiển đĩa cứng (Standard IDE/ESDI Hard Disk Controller) 170 – 177 Điều khiển IDE (Secondary IDE controller Intel 82371 AB/EB ) 1F0 – 1F7 Điều khiển IDE (Primary IDE controller) 201 – 201 Que trò chơi (Game port Joystick) 208 – 20F Dành cho mainboard (Motherboard resources) 220 – 22F Card âm thanh (ES 1868 Plug and Play Audio Drive) 274 – 277 IO read data port for ISA Plug and Play enumerator 2F8 – 2FF Cổng truyền thông 2 (COM2) 330 – 331 Card âm thanh 36E – 36F Điều khiển đĩa cứng (Standard IDE/ESDI Hard Disk Controller) 376 – 376 Điều khiển IDE (Secondary IDE controller) 378 – 37F Cổng song song (LPT1) 388 – 38B Card âm thanh 3B0 – 3BB Card video S3 Inc. Trio3D/2X (Engineering Release) 3C0 – 3DF Card video S3 Inc. Trio3D/2X (Engineering Release) 3F2 – 3F5 Điều khiển ổ đĩa mềm (Standard Floppy Disk Controller) 3F6 – 3F6 Điều khiển IDE (Primary IDE controller) 3F8 – 3FF Cổng truyền thông 1 (COM1) Các thiết bị ngoại vi thường dùng ngắt để tác động đến CPU yêu cầu làm việc gì đó bằng cách đưa chân IRQ lên mức cao. Các chân này thường được dành sẵn cho các thiết bị cụ thể. Bảng 1. 3: Các ngắt của một máy Pentium 2 Trang 4 0 Timer hệ thống 1 Bàn phím 2 PIC 3 Cổng truyền thông 2 4 Cổng truyền thông 1 5 Card âm thanh 6 Điều khiển ổ đĩa mềm 7 Cổng song song (LPT1) 8 RAM hệ thống và đồng hồ thời gian thực 9 Modem (Motorola SM56 PCI Speakerphone Modem) 9 IRQ cho PCI 10 Điều khiển ổ đĩa cứng 11 Điều khiển USB (Inter 8237-1 AB/EB PCI to USB Universal Host Controller) 11 IRQ cho PCI 12 Chuột PS/2 13 Đồng xử lí số hoc 14 Điều khiển IDE thứ nhất 15 Điều khiển IDE thứ hai Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Tuyến ISA có nhiều chân nhưng thực tế sử dụng ta chỉ cần các đường địa chỉ SA0..SA9, dữ liệu SD0..SD15, điều khiển –IOR, -IOW, AEN, -IOCS16, -SBHE, ngõ vào ngắt IRQ, xung nhịp CLK và nguồn. Các ngoại vi được gọi là port, thường là 8 bit và việc xuất nhập thực hiện theo 8 bit, nếu xuất nhập 16 bit thì dùng hai port địa chỉ kế nhau. Việc thiết kế card ISA xuất nhập 8 bit tương đối đơn giản, bao gồm mạch giải mã địa chỉ, mạch chốt dữ liệu ra và mạch đệm dữ liệu vào. Ví dụ sử dụng địa chỉ 300 ta dùng mạch logic tạo tín hiệu /CS, mạch chốt và đệm dùng vi mạch 74LS373 Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lí xuất nhập Trang 5 Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 2. GIỚI THIỆU MỘT SỐ IC THÔNG DỤNG. 2.1 Vi mạch ADC và DAC. ADC0804: ADC 8 bit xấp xỉ liên tiếp (National Semiconductor) Hình 2.1. Sơ đồ chân IC ADC0804 ADC0808/0809: ADC 8 kênh 8 bit. Hình 2.2. Sơ đồ chân IC ADC0808/0809 Chọn kênh: Các chân ABC dùng để chọn 1 trong 8 chân đầu vào analog, việc chọn thực hiện ở cạnh lên của chân ALE. Chuyển đổi: START có một xung dương, làm EOC xuống 0, sau thời gian chuyển đổi EOC lên mức 1. Đọc dữ liệu: OE =1, N = 256*(VIN-VREF(-))/(VREF(+)-VREF(-)). ICL7109: ADC tích phân 12 bit nhị phân (Harris Semiconductor). Kết quả chuyển đổi điện áp vi sai giữa hai chân INHI và INLO được xuất ra 12 bit B12 … B1 theo công thức N = 2048*VINA/VREF, cực tính điện áp chỉ bởi POL (logic 1: dương). Nếu quá tầm OR on. Các chân này ở trạng thái tổng trở cao. Khi chuyển đổi xong chân STATUS logic 0. Điện áp giữa V+ và REF OUT là 2.8V ổn định. ICL7109 có nhiều cách để đọc kết quả. Nếu chân MODE để hở là chế độ DIRECT, /CELOAD = 0, /HBEN = 0 thì các chân dữ liệu tích cực. Trang 6 Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Hình 2.3. Sơ đồ chân IC L7109 Hình 2.4: Sơ đồ chân IC DAC 8 BIT Hình 2.5: Sơ đồ chân IC DAC 12 BIT Trang 7 Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 2.2 Vi mạch giao tiếp số. Vi mạch 8255: Xuất nhập song song 24 bít gồm port A, port B và port C, thanh ghi điều khiển, còn 3 mode hoạt động: Mode 0: Vào ra trực tiếp, các port xuất nhập độc lập. Mode 1: Vào ra bắt tay, Port A và B xuất hay nhập với tín hiệu điều khiển từ port C. Mode 2: Vào ra 2 hướng cho Port A với tín hiệu điều khiển từ PC cao. Hình 2.6: Sơ đồ chân và cấu trúc vi mạch 8255 Vi mạch 8254: Đếm/định thì, gồm 3 bộ đếm lùi nhị phân 16 bit và thanh ghi điều khiển. Mỗi bộ đếm có 6 mode, xung nhịp vào CLK, tín hiệu ra OUT và tín hiệu điều khiển GATE. Hình 2.7: Sơ đồ chân và cấu trúc vi mạch 8254 Trang 8 Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính 2.3. Vi mạch giải mã. 74LS138: Giải mã 3 ra 8. 74LS139: Hai bộ giải mã 2 ra 4. 74LS682: So sánh nhị phân 8 bit. Hình 2.8: Sơ đồ chân các vi mạch giải mã 74LS138 và 74LS682 2.4. Một số Card ISA. Sau đây trình bày card peripheral adapter 16 bit và hai card thu thập số liệu gắn vào rãnh ISA (Hình 2.9, 2.10 và 2.11). Card peripheral adapter sử dụng hai vi mạch 74245 đệm tuyến hai chiều cho số liệu, hai vi mạch 74244 đệm tuyến địa chỉ và điều khiển. Vi mạch 74138 giải mã địa chỉ 300 đến 3FF, khi truy cập vùng địa chỉ mày, chân Y4 của U5 (I/O decode) xuống thấp đưa vào U8 (74LS244) cho phép xuất ra đường MEMW và I/O decode 8 bit. Cầu nối 8/16 bit cho phép chọn chế độ 8 bit hay 16 bit. Khi chọn chế độ 8 bit thì cầu nối hở, 8 bit cao được truyền khi đường địa chỉ A0 ở mức cao (địa chỉ lẻ) và 8 bit thấp được truyền khi đường địa chỉ A0 ở mức thấp (địa chỉ chẵn). Mạch chuyển đổi AD và DA 8 bit trình bày ở hình 2.11 và 2.12. Hình 2.12 là mạch chuyển đổi AD dùng IC 7109. Vi mạch ADC ICL 7109 chuyển đổi tín hiệu analog ra dạng số nhị phân 12 bit và ghép nối với máy tính qua vi mạch giao tiếp song song 8255 dùng 2 port A và B, port C điều khiển các chân LBEN, HBEN, R/H. Vi mạch ICL 7109 hoạt động ở mode direct, khi R/H = 1 chuyển đổi liên tục, khi R/H = 0 sẽ ngừng chuyển đổi. Khi /LBEN ở mức 0 thì xuất byte thấp ra port A, khi /HBEN ở mức 0 thì xuất byte cao gồm 4 bit dữ liệu cao, PDL (cực tính), OR (quá tầm) và Status (trạng thái). Quá trình đọc kết quả như sau: Cho R/H lên mức cao để bắt đầu chuyển đổi, sau đó chờ Status xuống mức ) đổi xong, rồi cho LBEN và HBEN mức 0 để đọc dữ liệu vào. Hình 2.13 là bộ đếm dùng IC 8254. Hình 2.13 a và b trình bày mạch giaio tiếp 16 bit dùng 2 IC 8255. Trang 9 This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.

Tìm kiếm

Chủ đề

Bài tiểu luận mẫu Trắc nghiệm Sinh 12 Hóa học 11 Tài chính hành vi Giải phẫu sinh lý Đồ án tốt nghiệp Lý thuyết Dow Atlat Địa lí Việt Nam Mẫu sơ yếu lý lịch Thực hành Excel Đơn xin việc Đề thi mẫu TOEIC adblock ​ Bạn đang sử dụng trình chặn quảng cáo?

Nếu không có thu nhập từ quảng cáo, chúng tôi không thể tiếp tục tài trợ cho việc tạo nội dung cho bạn.

Tôi hiểu và đã tắt chặn quảng cáo cho trang web này