Đề tài Hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển

LỜI NÓI ĐẦU Đề tài thực hiện trong luận văn tốt nghiệp này là thiết kế “ Hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển ”. Hệ thống này sẽ thu thập dữ liệu từ các kênh chuyển đổi Analog sang Digital, điều khiển hệ thống bằng tín hiệu điện áp được xuất ra, thiết bị hiển thị là màn hình tinh thể lỏng (LCD). Hệ thống được kết nối với máy tính qua cổng nối tiếp, giao diện điều khiển được viết bằng ngôn ngữ Visual Basic. Đễ có thể hoàn thành đề tài này em xin chân thành cám ơn thầy hướng dẫn HUỲNH HỮU PHƯƠNG, toàn bộ các anh trong công ty Control nói chung và phòng Điện tử nói riêng đã chỉ bảo tận tình và tạo điều kiện tốt nhất cho em trong quá trình thực hiện luận văn. Ngày 10 tháng 1 năm 2002 Sinh viên Nguyễn hoàng Huy MỤC LỤC Trang I/ Chuyển đổi AD dùng ADS7841 A/ Sơ lược về ADS7841 1/ Giới thiệu 1 2/ Mô tả chân 2 -3 3/ Kỹ thuật điều khiển 3 - 12 B/ Aùp dụng vào luận văn 1/ Kết nối phần cứng 13 2/ Phần mềm điều khiển 14 - 16 II/ Chuyển đổi DA dùng DAC7611 A/ Sơ lược về DAC7611 1/ Giới thiệu 17 -18 2/ Mô tả chân 18 - 20 3/ Hoạt động 20 - 23 B/ Aùp dụng vào luận văn 1/ Kết nối phần cứng 23 - 24 2/ Phần mềm điều khiển 24 - 26 III/ Truyền thông nối tiếp với Visual Basic A/ Sơ lược về truyền thông nối tiếp 27 - 28 B/ Các đặc tính của MSComm 28 - 39 C/ Sự kiện OnComm 39 - 40 D/ Thông báo lỗi 40 - 41 E/ Hỏi vòng ở cổng RS-232 41 - 42 IV/ Màn hình tinh thể lỏng LCD A/ Chức năng các chân 43 - 44 B/ Nguồn cung cấp và hoạt động 44 - 45 C/ Tập lệnh điều khiển 45 - 48 D/ Aùp dụng vào luận văn 1/ Sơ đồ kết nối 48 2/ Phần mềm nạp cho 8951 49 V/ Hoạt động port nối tiếp của 8951 A/ Giới thiệu 50 - 51 B/ Thanh ghi điều khiển port nối tiếp 51 - 52 C/ Các chế độ hoạt động 52 - 56 D/ Khởi động và truy xuất các thanh ghi cổng nối tiếp 57 - 58 E/ Tốc độ baud port nối tiếp 59 - 61 VI/ Hệ thống thu thập số liệu và điều khiển A/ Giới thiệu 62 B/ Kết nối phần cứng và phần mềm điều khiển 62 - 71 C/ Giao diện điều khiển 77 1/ Chuyển đổi AD 80 - 84 2/ Chuyển đổi DA 84 - 87 3/ Hiển thị trên LCD 87 - 89 4/ Các nút lệnh khác 90 VII/ Các hộp điều khiển ActiveX A/ Hộp điều khiển chuyển đổi AD 91 - 94 B/ Hộp điều khiển chuyển đổi DA 94 - 95 C/ Hộp điều khiển LCD 95 - 100 CHUYỂN ĐỔI AD DÙNG ADS7841 Chuyển đổi từ Analog sang Digital (ADC) là quá trình không thể thiếu trong các hệ thống điều khiển tự động. Ngoài IC ADC0809 quen thuộc trên thị trường có rất nhiều IC thực hiện việc chuyển đổi AD, ADC0809 có một số nhược điểm là độ chính xác không cao (chuyển đổi 8 bit), thời gian chuyển đổi cao (khoảng 120 ms) và giao tiếp dữ liệu dạng song song chỉ thích hợp cho các hệ thống cần độ chính xác không cao và tốn nhiều chân port hoặc phải giao tiếp dữ liệu qua data bus. Trong đề tài thực hiện trong luận văn này ta thực hiện việc biến đổi AD bằng IC ADS7841 của hãng BURR-BROWN. ADS7841 có một số đặc tính nổi trội so với ADC0809 đó là độ chính xác tương đối cao (chuyển đổi 12 bit), tốc độ chuyển đổi cao có thể đạt tới tốc độ 5ms. Và đặc biệt là giao tiếp dữ liệu dạng nối tiếp do đó tốn ít chân port của vi xử lí (có thể chỉ cần tốn 3 chân port). Ngoài ra đối với ADS7841 ta còn có thể sử dụng ở chế độ chuyển đổi 8 bit đễ tăng tốc độ chuyển đổi dữ liệu đối với các hệ thống không cần độ chính xác cao. Trước khi áp dụng vào hệ thống ta giới thiệu sơ lược về ADS7841. A/ SƠ LƯỢC VỀ ADS7841 1/ GIỚI THIỆU : ADS7841 là IC chuyển đổi tín hiệu analog sang tín hiệu số 12 bit bằng giao tiếp nối tiếp do công ty BURR-BROWN sản xuất . ADS7841 gồm 4 kênh chuyển đổi và cho phép ta lập trình đễ chọn chuyển đổi AD 12 bit hoặc 8 bit tùy theo nhu cầu sử dụng. Công suất tiêu thụ khoảng 2mw , nguồn cung cấp đơn VCC =+5V , áp chuẩn VREF được cung cấp trong khoảng từ 100mV đến VCC . Tầm điện áp ngõ vào cần đo trong khoảng từ 0V đến VREF. Sơ đồ chân của ADS7841 Tiêu thụ năng lượng thấp , làm việc ở tốc độ cao và có khả năng phân kênh dễ dàng nên ADS7841 được dùng rất hữu dụng trong các hệ thống đo lường và điều khiển công nghiệp , kiểm tra và đo lường các nguồn năng lượng với độ chính xác cao . Ngoài ra do sử dụng giao tiếp dữ liệu dạng nối tiếp nên ADS7841 thuận lợi trong việc trao đổi dữ liệu từ xa . ADS7841 bao gồm 16 chân có sơ đồ chân được vẽ ở hình trên . Nhà sản xuất bảo đảm hoạt động tốt trong tầm nhiệt độ môi trường từ-400C đến +850C . 2/MÔ TẢ CHÂN : _ 1- +VCC : Chân cung cấp nguồn từ 2.7V đến 5V _ 2- CH0 : Ngõ vào kênh 0 _ 3- CH1 : Ngõ vào kênh 1 _ 4- CH2 : Ngõ vào kênh 2 _ 5- CH3 : Ngõ vào kênh 3 _ 6- COM : Ground của ngõ vào analog , nối với GND ở chế độ đơn cực , ở chế độ visai nối với cực “-” _ 7- SHDN : Khi tích cực (mức 0) IC sẽ ở chế độ nghĩ , tiêu thụ rất ít năng lượng _ 8- VREF : Ngõ vào áp chuẩn _ 9- +VCC : Chân cung cấp nguồn từ 2.7V đến 5V _ 10- GND : Ground _ 11- MODE : Chọn chế độ chuyển đổi , khi ở mức thấp luôn là chuyển đổi 12 bit , khi ở mức cao chế độ chuyển đổi được quyết định bởi bit mode trong byte điều khiển (sẽ nói ở phần sau). _ 12- DOUT : Ngõ ra của dữ liệu nối tiếp , dữ liệu được dịch ra dựa trên xung clock DCLK. Ngõ ra này sẽ ở dạng tổng trở cao khi chân “CS” ở mức 1. _ 13- BUSY : Ngõ ra này sẽ ở dạng tổng trở cao khi chân “CS” ở mức 1. _ 14- DIN : Ngõ vào dữ liệu nối tiếp , dữ liệu được đưa vào dựa trên xung clock ở chân DCLK . _ 15- CS : Tín hiệu chọn chip _ 16- DCLK : Ngõ vào xung clock, xung clock này đễ nhận biết dữ liệu được đưa vào (chân DIN) hoặc đưa ra(chân DOUT). 3/ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN : Hình trên là một cách kết nối phần cứng cơ bản của ADS7841. Trong trường hợp này các kênh chuyển đổi luôn ở dạng đơn cực nên ta nối thẳng chân “COM” với “GND”. ADS7841 được cung cấp nguồn đơn cực +5V, tụ 0.1mF được dùng đễ lọc nguồn cung cấp . Chân “SHDN” luôn được đặt ở mức 1 (nối với VCC). Áp chuẩn cung cấp cho chân VREF lấy bằng nguồn VCC . Chân “MODE” được đặt ở mức 0 đễ chọn chế độ chuyển đổi 12 bit . Chân “BUSY” khôg cần sử dụng tới , các chân “DCLK”, “CS”, “DIN”, “DOUT” được nối tới các chân của vi xử lí . ADS7841 cần được cung cấp xung clock từ bên ngoài thông qua chân “DCLK”, và một áp chuẩn từ bên ngoài vào chân VREF , áp chuẩn này có thểø dao động từ +100mV đến +VCC , nguồn cung cấp VCC từ +2.7V tới +5.25V . Giá trị áp chuẩn sẽ trực tiếp đặt tầm ngõ vào của bộ biến đổi . Dòng điện chuẩn ngõ vào phụ thuộc vào tốc độ chuyển đổi của ADS7841 . Ngõ vào analog của tín hiệu cần chuyển đổi có thể ở dạng đơn cực hoặc vi sai và được đưa vào một trong bốn kênh (CH0, CH1, CH2, CH3). Điện áp này phải nằm trong tầm từ điện áp chuẩn VREF đến áp của chân “COM”(trong trường hợp này là đất) hoặc trong trường hợp áp vi sai ta sử dụng hai trong bốn kênh (CH0, CH1, CH2, CH3). NGÕ VÀO ANALOG: A2 - A0 (Trường hợp : 001B) CH0 CH1 CH2 CH3 COM SGL/DIF (Trường hợp mức cao) +IN BỘ BIẾN ĐỔI -IN Hình trên là sơ đồ khối của khối phân kênh ngõ vào của ADS7841. Ngõ vào của bộ biến đổi là áp của một trong bốn kênh so với chân “COM” hoặc hai trong bốn kênh này . Hai bảng sau sẽ chỉ mối quan hệ giữa các bit A2, A1, A0 và bit điều khiển SGL/DIF trong việc phân kênh ngõ vào analog . Điện áp đơn cực (trường hợp bit SGL/DIF ở mức cao) A2 A1 A0 CH0 CH1 CH2 CH3 COM 0 0 1 +IN -IN 1 0 1 +IN -IN 0 1 0 +IN -IN 1 1 0 +IN -IN Điện áp vi sai (trường hợp bit SGL/DIF ở mức thấp) A2 A1 A0 CH0 CH1 CH2 CH3 COM 0 0 1 +IN -IN 1 0 1 -IN +IN 0 1 0 +IN -IN 1 1 0 -IN +IN Những bit điều khiển này được đưa tuần tự thông qua chân “DIN”. Ta sẽ thấy giao tiếp nối tiếp này một cách chi tiết hơn ở phần sau. Khi bộ biến đổi nhập vào chế độ làm việc , sai lệch điện áp giữa chân +IN và –IN sẽ được bảo vệ bởi dãy tụ điện có sẵn trong ADS7841. Điện áp ở ngõ vào –IN được giới hạn trong khoản từ –0.2V đến 1.25V. Ngõ vào +IN có tầm từ –0.2V đến VCC + 0.2V . Dòng điện ngõ vào của tín hiệu analog phụ thuộc tốc độ chuyển đổi của ADS7841. Suốt quá trình lấy mẫu nguồn phải nạp điện cho các tụ điện lấy mẫu nằm trong ADS7841 (khoảng 25pF), sau khi tụ điện này được nạp điện đầy đủ nó sẽ giải phóng ra một dòng điện ở ngõ vào. Tốc độ nạp từ nguồn analog tới bộ chuyển đổi thì phụ thuộc vào tốc độ chuyển đổi. NGÕ VÀO ÁP CHUẨN : Nguồn chuẩn bên ngoài đưa vào sẽ đặt tầm cho ngõ vào cần chuyển đổi . ADS7841 sẽ điều khiển điện áp chuẩn này trong tầm từ 100mV đến +VCC . Phải giữ sai lệch điện áp analog của 2 chân ngõ vào cần chuyển đổi +IN và –IN trong khoảng cho phép . Ví dụ như trong chế độ đơn cực với điện áp chuẩn là 1.25V , và với chân “COM” được nối đất thì kênh ngõ vào được chọn ( CH0, CH1, CH2, CH3 ) phải nằm trong tầm từ 0V đến 1.25V . Nếu chân “COM”được kết nối với 0.5V thì tầm áp vào của kênh được chọn sẽ từ 0.5V đến 1.75V. Có một vài vấn đề về cách định chuẩn áp ngõ vào. Khi áp chuẩn được cung cấp không phải là ước số của 4096 ( 212) thì với cùng lượng điện áp ngõ vào analog cần đo , giá trị của ngõ ra (dạng số) sẽ bị giảm xuống . Điều này rất thường xảy ra ở bit có trọng số thấp nhất (LSB). Do đó khi sử dụng áp chuẩn là những con số này ta phải bù lại lượng đã mất đi. Ví dụ như khi sử dung áp chuẩn là 2.5V thì ta phải bù lại 2LSBs ( tức phải cộng 2 vào giá trị (dạng số) ngõ ra của bộ biến đổi. Khi sử dung áp chuẩn là 0.5V thì ta phải bù lại 10LSBs. Trong mỗi trường hợp này giá trị bù lại khoảng 1.22mV. Ở những trường hợp không cần thiết phải dùng áp chuẩn nhỏ ta nên sử dụng áp chuẩn là 4.095mV, điều này sẽ làm giảm sai số của quá trình chuyển đổi đồng thời giúp ta dễ dàng tính được giá trị áp ngõ vào cần đo (1 LSB bằng 1mV). Tương tự như trên thì nhiễu của ngõ ra sẽ tăng khi giá trị của một LSB thấp. Với điện áp chuẩn là 100 mV thì giá trị của mỗi LSB sẽ là 24mV. Đây là mức thấp so với các loại nhiễu có trong thiết bị. Kết quả là ngõ ra (dạng số) sẽ không ổn định và sẽ thay đổi xung quanh một giá trị chính bằng một số LSBs. Với áp chuẩn thấp ta cần phải mắc một tụ bypass đễ lọc nguồn , áp chuẩn cung cấp phải ít nhiễu, tín hiệu ngõ vào cần đo phải ít nhiễu. Điện áp chuẩn đưa vào chân VREF sẽ không được đệm mà trực tiếp lái các tụ điện có chức năng biến đổi AD của ADS7841, cụ thể là dòng điện đi vào là 13mA ứng với áp chuẩn 2.5V. Dòng chuẩn này sẽ trực tiếp làm giảm tốc độ chuyển đổi lẫn điện áp chuẩn. XỬ LÍ GIAO TIẾP SỐ tACQ CS 1 8 1 8 1 8 DCLK 1 2 3 4 5 6 7 8 DIN BUSY 1110 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 (MSB) (LSB) DOUT Giản đồ thời gian của một sự chuyển đổi trong 24 chu kỳ xung clock Hình trên chỉ ra cách điều khiển cơ bản của việc xử lí số của ADS7841. Giản đồ trên mô phỏng nguồn của tín hiệu số là các chân Port của một vi điều khiển hoặc một bộ xử lí tín hiệu số với giao tiếp nối tiếp cơ bản ( chú ý rằng tín hiệu số đi vào không được vượt quá 5.5V). Trong mỗi lần giao tiếp giữa vi xử lí và bộ điều khiển bao gồm tám chu kỳ xung clock. Một chuyển đổi được hoàn tất có thể bao gồm ba lần giao tiếp nối tiếp , trong tổng 24 chu kỳ xung clock trên ngõ vào DCLK. Tám xung clock đầu tiên được sử dụng đễ cung cấp byte điều khiển được đưa vào ở chân DIN. Khi bộ chuyển đổi có đủ thông tin cho quá trình chuyển đổi sắp tới đễ đặt kênh ngõ vào , chế độ chuyển đổi. Sau khi byte điều khiển được hoàn thành thì ở 12 xung clock kế tiếp sẽ là kết quả chuyển đổi analog sang digital, xung clock thứ 13 cho bit cuối cùng của kết quả chuyển đổi . Ba xung clock kế tiếp cần thiết đễ hoàn thành byte cuối cùng (DOUT sẽ ở mức thấp). Những xung clock này sẽ được bộ chuyển đổi bỏ qua. BYTE ĐIỀU KHIỂN: Phần trên ta đã biết việc chọn các thông số cho bộ chuyển đổi được thông qua byte điều khiển, ta sẽ xem xét chi tiết về các chức năng của từng bit trong byte điều khiển này. Bit đầu tiên là ‘S’ bit (start bit) phải luôn ở mức cao và báo hiệu cho sự bắt đầu của byte điều khiển . ADS7841 sẽ bỏ qua những giá trị ngõ vào trên chân “DIN“ cho đến khi bit ‘S’ được xác lập. Ba bit kế tiếp (A2 đến A0) đễ chọn kênh ngõ vào cần chuyển đổi . Các thông tin chi tiết về ba bit này đã được trình bày ở phần trên. ‘MODE’ bit và chân MODE có quan hệ với nhau đễ đặt số bit cho một lần chuyển đổi . Nếu chân MODE ở mức thấp thì bộ chuyển đổi luôn làm việc ở chế độ 12 bits mà không phụ thuộc vào trạng thái của bit MODE trong byte điều khiển . Nếu chân MODE ở mức cao thì bit MODE sẽ quyết định số lượng bit trong mỗi lần chuyển đổi , cụ thể là khi bit MODE bằng 0 tương ứng là chuyển đổi 12 bits , bằng 1 tương ứng là chuyển đổi 8 bits. Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 S A2 A1 A0 Mode Sgl/Dif PD1 PD0 (MSB) (LSB) Thứ tự của những bit điều khiển trong byte điều khiển Bit Sgl/Dif là bit chọn chế độ ngõ vào cần đo, cụ thể là khi ở mức cao là chọn chế độ ngõ vào đơn cực , ở mức thấp là chọn chế độ vi sai , ở chế độ đơn cực kênh ngõ vào được chọn là chênh lệch áp so với chân “COM”., ở chế độ vi sai hai ngõ vào vi sai được cho bởi hai trong bốn kênh (CH0 đến CH4) tùy thuộc vào các bit A2, A2, A0 như đã nói ở phần trên. Hai bit cuối cùng PD1 và PD0 chọn chế dộ sử dụng công suất nguồn , bảng dưới đây chỉ ra chi tiết về hai bit này. Nếu cả hai bit ở mức cao thì dụng cụ luôn tiêu thụ công suất , nếu cả hai bit ở mức thấp thì dụng cụ sẽ không tiêu thụ công suất giữa hai lần chuyển đổi . Khi một chuyển đổi mới được bắt đầu , dụng cụ sẽ lấy lại trạng thái hoạt động bình thường, không cần thiết phải trì hoãn đễ cho phép dụng cụ bật nguồn và ngay lần chuyển đổi đầu tiên sẽ có hiệu lực. PD1 PD2 Miêu tả 0 0 Công suất sẽ tắt giữa hai lần chuyển đổi , sau mỗi lần chuyển đổi kết thúc , bộ biến đối sẽ nhập vào chế độ công suất thấp, ở lần chuyển đổi kế tiếp thiết bị sẽ tự nạp lại nguồn đầy đủ. 0 1 Dành cho lần sử dụng sau 1 0 Dành cho lần sử dụng sau 1 1 Không tắt công suất nguồn giữa hai lần chuyển đổi , dụng cụ luôn tiêu thụ công suất. Phần trên ta đã xem xét chuyển đổi AD trong 24 chu kỳ xung clock, đó là chuyển đổi cơ bản. Nhằm làm tăng tốc độ chuyển đổi của ADS7841 ta sẽ xét chuyển đổi trong 16 chu kỳ xung clock. CHUYỂN ĐỔI TRONG 16 CHU KỲ XUNG CLOCK : Những bit điều khiển chuyển đổi thứ n+1 có thể được đưa vào trong chuyển đổi thứ n trong mỗi 16 chu kỳ xung clock, giản đồ thời gian ở dưới sẽ chỉ rõ điều này. Giản đồ cũng chỉ ra cách giao tiếp nối tiếp với vi xử lí ở mỗi byte được dịch ra giữa việc xử lí và chuyển đổi. Các thông số thời gian đặc biệt : Ký hiệu Min Max Đơn vị tACQ 900 ns tDS 50 ns tDH 10 ns tDO 100 ns tDV 70 ns tCSS 50 ns tCSH 0 ns tCH 150 ns tCL 150 ns tBD 100 ns tBDV 70 ns tBTR 70 ns Giản đồ thời gian cho chuyển đổi 16 chu kỳ xung clock CS 1 8 1 8 1 8 DCLK S Control bit S Control bit DIN BUSY 1110 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 DOUT Như vậy thời gian tối thiểu cho một chu kì lấy mẫu là: TMIN24 = 50 + 24*(150+150) + 70 = 7320 ns TMIN16 = 50 + 16*(150+150) + 70 = 5000 ns Giản đồ thời gian chi tiết CS tCSS tCH tCL tCSH tDS tDH DCLK DIN tBDV tBD tBTR BUSY tDV 11 10 --- DOUT ĐỊNH DẠNG DỮ LIỆU : Dữ liệu ngõ ra của ADS7841 được định dạng bằng số nhị phân như hình sau : Dữ liệu ngõ ra 11. . .111 11. . .110 11. . .101 00. . .010 00. . .001 00. . .000 áp ngõ vào 0V VREF 1LSB = VREF/4096 CHUYỂN ĐỔI 8-BIT: Ngoài chế độ chuyển đổi AD 12 bit ADS7841 còn cung cấp cho người sử dụng chế độ chuyển đổi 8 bit . Chế độ này cần thiết khi người sử dụng muốn tăng tốc độ chuyển đổi và kết quả dữ liệu ngõ ra không cần phải thật chính xác. Khi sử dụng ở chế độ này một chuyển đổi sẽ hoàn thành sớm hơn bốn chu kỳ xung clock. Có nghĩa là là trong giao tiếp nối tiếp với vi xử lí thì chân “DOUT“ sẽ được dịch ra 12 bit. Không những thời gian được rút ngắn bằng việc bớt đi 4 chu kỳ xung clock (nhanh hơn 25%) mà tốc độ chuyển đổi có thể rút ngắn bằng cách tăng tốc độ của xung clock nhanh hơn 50%. Cả hai điều này giúp chúng ta có thể tăng khoảng gấp đôi tốc độ chuyển đổi. ĐIỀU KHIỂN NGUỒN CUNG CẤP: Có ba chế độ điều khiển nguồn cung cấp cho ADS7841: chế độ đầy (PD1-PD0 = 11B) , tự động tắt (PD1-PD0 = 00B), và chế độ nghĩ (chân “SHDN” ở mức thấp). Sự hữu dụng của ba chế độ này tùy thuộc vào việc ADS7841 được điều khiển như thế nào. Ví dụ như ở tốc độ chuyển đổi cao và chuyển đổi ở chế độ 16 chu kỳ xung clock chỉ có sự khác biệt rất nhỏ giữa chế độ đầy và chế độ tự động tắt nguồn, tương tự như thế nếu ADS7841 được nhập vào chế độ tự động tắt nguồn thì khi shutdown (chân “SHDN” ở mức thấp ) thì hầu như không có sự khác biệt . Khi điều khiển ở tốc độ cao và chế độ chuyển đổi 16 chu kỳ xung clock , ADS7841 sử dụng hầu hết thời gian có được vào việc chuyển đổi do đó có rất ít thời gian cho việc tự động tắt nguồn , chế độ này hầu như luôn tích cực. Tức là sự khác biệt giữa chế độ đầy và chế độ tự động tắt nguồn hầu như là như nhau. Nếu tốc độ chuyển đổi được giảm xuống bằng cách đơn giản là giảm tần số của ngõ vào xung clock (DCLK) hoặc vẫn duy trì DCLK ở tốc độ cao nhưng giảm số lần chuyển đổi trong 1 giây, trong trường hợp này bộ biến đổi sẽ tăng tỉ lệ thời gian ở chế độ tắt nguồn ( nói chung là chế độ tự động tắt nguồn sẽ tích cực). Tuy nhiên dụng cụ vẫn tiếp tục bị hao phí năng lượng ở các chân logic khác, ta có thể giảm tối đa bằng cách giữ CS ở mức cao. B/ÁP DỤNG VÀO LUẬN VĂN: 1/KẾT NỐI PHẦN CỨNG Mạch giao tiếp giữa ADS7841 với vi xử lí 8951 Cấp nguồn đơn +5V cho ADS7841, nối các chân “DCLK”, “CS”, “DIN”, “DOUT” cho các chân P1.0, P1.1, P1.2, P1.3 , ta không cần thiết dùng chân “BUSY” , chân “MODE” luôn ở mức 0 tức là ta luôn chọn chế độ chuyển đổi 12 bits , chân “SHDN” luôn ở mức 1 tức là ta không dùng đến khả năng Shutdown của ADS7841 (chân “SHDN” tích cực mức thấp ) Điện áp chuẩn “VREF” đưa vào là 4.095V được tạo bởi LM431. 2/PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN: Ta viết dưới dạng chương trình con ADC , chương trình con này sẽ lấy các thông số của AD ( kênh chuyển đổi , chế độ vi sai hay đơn cực...) từ ô nhớ 21H của vi xử lí , giá trị mặc định của ô nhớ này là 94H ( tức là chọn kênh 0 , ở chế độ đơn cực , bật chế độ tự động tắt nguồn), giá trị này người sử dụng có thể thay đổi bằng việc truyền lệnh từ máy tính tới vi xử lí , chuyển đổi trong chương trình con này là chuyển đổi trong 24 chu kỳ xung clock. Sau khi thực hiện xong chương trình con này giá trị chuyển đổi sẽ được lưu vào hai thanh ghi A và B (B chứa 4 bit cao , A chứa 8 bit thấp ). LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CLR CS A 21H RLC A Lặp 8 lần Tạo xung DCLK DIN C Tạo xung DCLK C DOUT RLC A Lặp 4 lần ANL A,#0FH B A Tạo xung DCLK C DOUT RLC A Lặp 8 lần Tạo xung DCLK SETB CS RET Lặp 3 lần ADC: CLR P1.1 ; chọn chip ADS7841 MOV A,21H ; lấy byte điều khiển MOV R7,#8 ; dịch 8 lần NHAPDIN: RLC A ; đưa bit điều khiển vào MOV P1.2,C ; chân DIN CLR P1.0 ; nhập xung cho DCLK SETB P1.0 ; nhập xung cho DCLK DJNZ R7,NHAPDIN CLR P1.0 ; nhập xung cho DCLK SETB P1.0 ; nhập xung cho DCLK MOV R7,#4 ; lấy ra 4 bit cao LOOPAD1: CLR P1.0 ; nhập xung cho DCLK SETB P1.0 ; nhập xung cho DCLK MOV C,P1.3 ; lấy giá trị ra RLC A ; dịch giá trị vào A DJNZ R7,LOOPAD1 ANL A,#0FH ; xoá nible cao MOV B,A ; B chứa 4 bit cao MOV R7,#8 ; dịch 8 lần LOOPAD2: CLR P1.0 ; nhập xung cho DCLK SETB P1.0 ; nhập xung cho DCLK MOV C,P1.3 RLC A DJNZ R7,LOOPAD2 MOV R7,#3 ; tạo 3 xung cuối CUOI: CLR P1.0 ; nhập xung cho DCLK SETB P1.0 ; nhập xung cho DCLK DJNZ R7,CUOI CLR P1.0 ;cho DCLK về 0 SETB P1.1 ; không chọn chip ADS7841 RET Tính thời gian thực hiện chương trình con trên: T = 3 + 6*8 + 3 + 6*4 + 3 + 6*8 +1 + 4*3 + 4 = 3 + 48 + 3 + 24 + 3 + 48 +1 +12 +4 = 146 TM CHUYỂN ĐỔI DA DÙNG DAC7611 Chuyển đổi tín hiệu Digital sang tín hiệu Analog là quá trình quan trọng trong việc điều khiển hệ thống điều khiển tự động. Ta không sử dụng IC DAC0808 quen thuộc vì một số nhược điểm của nó là độ chính xác không cao (chuyển đổi 8 bit), giao tiếp dữ liệu dạng song song do đó tốn nhiều chân port của vi xử lí (hoặc phải sử dụng dạng giao tiếp qua data bus). Trong luận văn này ta sử dụng IC DAC7611 của hãng BURR-BROWN. So với DAC0808 thì DAC7611 có độ chính xác cao hơn 16 lần (chuyển đổi 12 bit, độ phân giải là 1mv), ngoài ra giao tiếp dữ liệu của DAC7611 dạng nối tiếp nên tốn ít chân port. Ta có thể chỉ cần sử dụng 3 chân port. . Trước khi áp dụng vào hệ thống ta giới thiệu sơ lược về DAC7611. A/ SƠ LƯỢC VỀ DAC7611 1/ GIỚI THIỆU : DAC7611 là IC chuyển đổi Digital sang Analog 12 bit của hãng BURR-BROWN , sử dụng nguồn đơn +5V . Có thể cung cấp công suất 2.5mw (0.5ma ở 5V) . Ngõ điện áp ra sẽ thay đổi 1 LSB trong 7ms . Dữ liệu giao tiếp với các chân của Port của vi xử lí là dạng giao tiếp nối tiếp bao gồm các chân xung clock (CLK), chân dữ liệu vào (SDI) , chân nạp dữ liệu (LD), chân chọn chip (CS) , và chân xóa (CLR). Hoạt động ở nhiệt độ từ –40o C đến +80o C . Nguồn cung cấp cho DAC7611 nên được bypass bởi một tụ lọc giá trị khoảng 0.1 mF . Do DAC7611 sử dụng nguồn đơn +5V chỉ có một chân GND nên tất cả các dòng điện bao gồm dòng điện số và dòng điện analog đều được đổ về chân này . Do đó chân GND nên được kết nối trực tiếp đến ground của analog. Điện áp cung cấp tới VDD phải được điều chỉnh tốt và ít nhiễu. DAC7611 được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như : _ Điều khiển quá trình _ Các hệ thống thu thập dữ liệu _ Điều khiển các hệ thống tùy động vòng kín . . . 2/ MÔ TẢ CHÂN : - 1 VDD : Nguồn cung cấp . 2 CS : Tín hiệu chọn chip . - 3 CLK : Xung clock đễ trao đổi dữ liệu . - 4 SDI : Ngõ vào của dữ liệu nối tiếp (12 bit). Dữ liệu được đưa vào thông qua xung clock CLK 5 LD : Đọc dữ liệu từ thanh ghi nội Dac . Thanh ghi Dac sẽ được chuyển đổi LD ở mức thấp (trong trường hợp CS ở mức thấp. - 6 CLR : Xung xóa thanh ghi Dac , khi CLR ở mức thấp thanh ghi DAC được đặt giá trị 000H, điện áp ngõ ra bằng 0V. - 7 GND : Đất. - 8 Vout : Điện áp chuyển đổi ngõ ra , tầm điện áp từ 0V đến 4.095V ( 1mv/LSB ),Giá trị này sẽ đựơc duy trì cho đến lần chuyển đổi kế. Cấu tạo tương đương của các ngõ vào Logic trong DAC7611 Điện áp ra ----ép xuống 000H Thanh ghi DAC --- Chuyển đổi CLR o o o LD o o o Data Thanh ghi