Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn : Điện tự động CN *****o0o***** BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN SẢN XUẤT TÍCH HỢP MÁY TÍNH Tên đề tài : “Thiết kế modul ghép nối với PC qua giao diện ISA để điều khiển giám sát thang máy cho tòa nhà tầng.Xây dựng phần mềm giao diện đơn giản máy tính để điều khiển giám sát trình Nêu khả ứng dụng Module” Sinh viên thực hiện:Nguyễn Thanh Xuyên Lớp :ĐTĐ49ĐH2 Trang Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính Chương TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ 1.1 Giới thiệu rãnh cắm ISA Rãnh cắm thông dụng rãnh căm isa(industry standasd architecture) IBM đưa năm 1980 cho máy 8086 XT, sau ISA 16 bít cho máy AT chở thành chuẩn AT bus Thông thường rãnh cắm có 62 đường tín hiệu dùng cho mục đích thơng tin với card cắm vào Về đường tín hiệu chia thành đường dẫn tín hiệu,đường dẫn địa đường dẫn điều khiển bưởi từ máy tính pc/xt có sẵn rãnh cắm 62 chân rãnh cắm bit Chỉ card bit cắm vào rãnh Bảng săp xếp chân rãnh cắm mở rộng bit Về sau PC/AT có thêm rãnh cắm thứ có 36 chân Trên rãnh có chứa cá tín hiệu 16 bit Nên có thêm rãnh cắm người ta gọi chung rãnh cắm rãnh cắm 16 bit Sinh viên thực hiện:Nguyễn Thanh Xuyên Lớp :ĐTĐ49ĐH2 Trang Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính Dưới bảng ý nghĩa rãnh cắm isa: Sinh viên thực hiện:Nguyễn Thanh Xuyên Lớp :ĐTĐ49ĐH2 Trang Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính Thơng qua rãnh cắm truy cập 1024 địa ngoại vi từ 000 đến 3FF ,trong sử dụng cho thiết bị có sẵn máy tính bảng sau: Sinh viên thực hiện:Nguyễn Thanh Xuyên Lớp :ĐTĐ49ĐH2 Trang Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính Sinh viên thực hiện:Nguyễn Thanh Xuyên Lớp :ĐTĐ49ĐH2 Trang Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính Tuyến ISA có nhiều chân thực tế sử dụng ta cần đường địa SAo…SA9, liệu SD0…SD15, điều khiển –IOR,-IOW,AEN,-IOCS16,-SBHE, ngõ vào ngắt IRQ , xung nhịp CLK nguồn Các ngoại vi gọi la port, xuất nhập thực theo bit, xuất nhập 16 bít dùng hai port địa Sinh viên thực hiện:Nguyễn Thanh Xuyên Lớp :ĐTĐ49ĐH2 Trang Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính Việc thiết kế card ISA xuất nhập bit bao gồm mạch giải mã địa , mạch chốt liệu mạch đệm liệu vào Giao diện vào/ra rãnh cắm PC: Sinh viên thực hiện:Nguyễn Thanh Xuyên Lớp :ĐTĐ49ĐH2 Trang Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính A31 A30 A A A A A A A A D 74H C 245 IR B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 O E U 1 1 1 1 1 3 3 2 A0 A1 B02 H C 0 /L C C H C 0 /L C C 36 35 RESET U 4A ASEN A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 1 1 O P P P P P P P P E 74H C 688 P=Q Q Q Q Q Q Q Q Q 7 1 1 H C 0 /L C C 2 2 2 2 A0 A1 SW 74H C 688 S W D IP -8 1.1.2) giới thiệu 8255 Sơ đồ khối chân chức Sinh viên thực hiện:Nguyễn Thanh Xuyên Lớp :ĐTĐ49ĐH2 P P P P P P P P A A A A A A A A P P P P P P P P B B B B B B B B P P P P P P P P C C C C C C C C 4 3 1 2 2 2 1 1 1 1 3 /IOW A A A A A A A A A 8255 /IO B13 D D D D D D D D U 4A U 4A B14 Trang R D W R R ESET C S U 4 9 A A A A A A A A D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 U IS A Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính Hình II-1 8255A-5 vi mạch giao tiếp song song thông dụng tồn hệ thống Vi mạch có 24 chân cho thiết bị I/O lập trình hoạt động mode khác 8255A-5 nối ghép thiết bị vào kiểu TTL tương thích với 8088 8255A-5 thường sử dụng để ghép nối với bàn phím cổng máy in song song máy PC Ba cổng vào lập trình thành nhóm 12 chân Nhóm A bao gồm cổng A ( PA7 - PA0 ) nửa cao cổng C (PC7 - PC4 ) , nhóm B bao gồm cổng B (PB7 - PB0 ) nửa thấp cổng C ( PC3 - PC0 ) 8255A-5 chọn chân CS để lập trình phục vụ việc ghi đọc cổng I/O Hai chân A1,A0 chọn ghi nội để lập trình hoạt động Trong máy PC 8255A-5 giải mã địa 60h-63h Ðể 8255A-5 đọc ghi chân CS phải mức logic địa I/O phải nối với chân A1 A0 ,không cần quan tâm đến chân địa cổng lại giải mã bên để chọn 8255A-5 Sinh viên thực hiện:Nguyễn Thanh Xuyên Lớp :ĐTĐ49ĐH2 Trang Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính A1 A2 Chức 0 Cổng A Cổng B Cổng C 1 Thanh ghi lệnh Bảng II-1 :Bảng chọn địa I/O cho 8255 : 2/ Chức khối * Khối đệm bus liệu Ðây đệm bit ,hai chiều sử dụng để nối ghép 8255 với bus hệ thống Dữ liệu gửi hay tiếp nhận vào buffer thông qua việc thực lệnh IN (Input ) OUT (output )của CPU Các từ điều khiển thông tin trạng thái vận chuyển qua đệm bus liệu * Khối logic điều khiển ghi/đọc Chức khối điều khiển việc trao đổi bên bên từ liệu , từ điều khiển hay thông tin trạng thái - CS = 0: tín hiệu chọn mạch cho phép CPU điều khiển 8255 - RD =0 : Tín hiệu cho phép 8255 gửi liệu hay thông tin trạng thái cho CPU thông qua bus liệu Nghĩa CPU đọc thông tin từ 8255 - WR = : Tín hiệu cho phép CPU ghi thông tin trạng thái (dữ liệu từ điều khiển vào 8255 ) - A0, A1 : Các tín hiệu vào chọn ba cổng làm việc , ghi điều khiển kết hợp với tín hiệu RD ,WR thực thao tác đọc ghi cổng Sinh viên thực hiện:Nguyễn Thanh Xuyên Lớp :ĐTĐ49ĐH2 Trang 10 Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính ghi điều khiển Bình thường bit nối với bit thấp bus địa (A0 - A1 ) - RESET =1 : Xoá tất ghi bên 8255 ,kể ghi điều khiển (control register) tất cổng (A,B,C ) đặt chế độ cổng vào * Khối điều khiển nhóm A nhóm B Mỗi cổng số cổng vi mạch (cổng A ,B,C ) hoạt động theo chương trình điều khiển Quá trình sau, CPU 8088 gửi từ điều khiển cho 8255 Từ điều khiển chứa thông tin : chế độ hoạt động ,xác lập khởi tạo bit điều khiển hoạt động 8255 Mỗi khối điều khiển ( nhóm A nhóm B ) tiếp nhận lệnh từ khối logic điều khiển đọc /ghi nhận từ điều khiển từ bus liệu bên vi mạch tạo lệnh tương ứng cho cổng Nhóm A bao gồm cổng A cổng C ( bit cao C7 - C4 ) Nhóm B bao gồm cổng B cổng C ( bit thấp C3 - C0 ) Ðối với ghi từ điều khiển ( control word register ) , ghi mà thơi ,nghĩa khơng thể đọc nội dung * Các cổng A ,B,C Cổng A : Ðây cổng đệm chốt bit liệu ,và cổng vào chốt (latch) Cổng B: Ðây cổng vào/ra chốt/đệm bit liệu đệm vào bit liệu Cổng C : Ðầu bit liệu chốt /đệm đầu vào đệm bit.Cổng chia thành hai cổng chốt bit riêng biệt sử dụng để đưa tín hiệu điều khiển nhận vào tín hiệu trạng thái phối hợp với cổng A cổng B II/ CÁC CHẾ ÐỘ HOẠT ÐỘNG CƠ BẢN CỦA 8255 Vi mạch 8255 có ba chế độ hoạt động (Mode) ,có thể chọn chế độ hoạt động sau Mode : Chế độ vào Mode : Chế độ vào có hội thoại (Strobe Input/Output ) Sinh viên thực hiện:Nguyễn Thanh Xuyên Lớp :ĐTĐ49ĐH2 Trang 11 Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính Mode : Chế độ vào bus hai chiều Hình vẽ sau minh hoạ chế độ hoạt động 8255 : Khi tín hiệu RESET tất cổng đưa trạng thái cổng vào (Input port) nghĩa tất 24 đường ba cổng trạng thái trở kháng cao ) Sau tín hiệu RESET 8255 trì trạng thái khơng có thiết lập trạng thái bổ xung Trong trình thực chương trình hệ thống ,bất kỳ chế độ khác chọn nhờ sử dụng lệnh máy OUT Cấu trúc từ lệnh điều khiển ( control word ) sau: Sinh viên thực hiện:Nguyễn Thanh Xuyên Lớp :ĐTĐ49ĐH2 Trang 12 Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính Các chế độ cổng A cổng B định nghĩa cách riêng biệt ,trong cổng C chia thành hai phần lý định cho cổng A cổng B Tất ghi nội thông tin trạng thái xoá chế độ thay đổi Nhóm B ( Group B) lập trình mode để điều khiển chuyển mạch đơn giản hiển thị kết tính tốn Nhóm A lập trình hoạt động mode1 để điều khiển bàn phím đọc băng từ điều khiển ngắt - Từ lệnh hoạt động chế độ sau : Sinh viên thực hiện:Nguyễn Thanh Xuyên Lớp :ĐTĐ49ĐH2 Trang 13 Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính * Chức điều khiển ngắt (Interrupt control ) :Khi 8255 lập trình hoạt động mode mode tín hiệu điều khiển sử dụng yêu cầu ngắt tới CPU Tín hiệu yêu cầu ngắt tạo bới cổng C bị cấm hay phép nhờ xoá hay xác lập mạch lật INTE sử dụng chức lập xoá bit nêu Chức cho phép người lập trình cho phép khơng cho phép thiết bị I/O ngắt CPU mà không gây ảnh hưởng tới thiết bị khác cấu trúc ngắt 1/ Mode 0.( Basic input/output) Ðây chế độ vào vi mạch, đảm bảo liệu đưa ghi vào cổng riêng biệt Trong chế độ , vi mạch có chức sau : - Vi mạch hoạt động gồm hai cổng bit hai cổng bit - Các cổng cổng vào cổng - Các tín hiệu chốt lại - Các tín hiệu vào khơng chốt Sinh viên thực hiện:Nguyễn Thanh Xuyên Lớp :ĐTĐ49ĐH2 Trang 14 Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính Chương GHÉP MODUL VÀ LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 2.1 Ghép nối mơdul điều khiển giám sát q trình hoạt động thang máy Vcc 1K R R le n 3 R Vcc S C TT 1K 3 A31 A30 A A A A A A A A D 74H C 245 IR B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 O E 1 1 1 1 3 3 2 A0 A1 B13 B02 D D D D D D D D 8255 P P P P P P P P A0 A1 /IOW /IO H C 0 /L C C H C 0 /L C C 36 35 RESET R D W R R ESET C S A A A A A A A A P P P P P P P P U 4A U 4A B14 B B B B B B B B P P P P P P P P C C C C C C C C 4 3 1 2 2 2 1 1 1 1 R 1 1 74H C 688 A A A A A A A A A 2 2 2 2 1 1 O P P P P P P P P E P=Q Q Q Q Q Q Q Q Q 7 H C 0 /L C C SW 19 12 14 16 18 74H C 688 S W D IP -8 Vcc Sinh viên thực hiện:Nguyễn Thanh Xuyên Lớp :ĐTĐ49ĐH2 S C TT R dong 3 Vcc U 4A ASEN A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 0 Trang 15 2 2 4 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 1 1K S C TT R m o 3 4 R 1K A A A A A A A A IS A U U Vcc R xuong 0 S C TT Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính 2.2 Sơ đồ động lực: Động điều khiển thang máy lên xuống U Rthuan Rnghich H R H Rnghich Rthuan C kt R 21 Động đóng mở cửa thang máy U Rmo Rdong Rmo Rdong C kt 2.3) Nguyên lý hoạt động Sơ đồ hoạt động môđul điểu khiển sau: - Ban đầu giả sử thang máy tầng 1, người tầng tác động vào nút ấn cửa thang máy thang máy xuống đến chạm cảm biến tầng dừng lại mở cửa - Khi người vào thang máy ấn nút lên tầng tương ứng với việc thang máy đưa người lên tầng động quay thuận.khi lên đến nơi động kéo thang máy lên dừng lại động mở cửa mở cửa - Khi người tầng muốn xuống tác động vào nút ấn tầng đó,nếu thang máy tầng xuống( động quay ngược) thang máy Sinh viên thực hiện:Nguyễn Thanh Xuyên Lớp :ĐTĐ49ĐH2 Trang 16 Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính tầng lên( động quay thuận) Khi động chạm vào cảm biến tầng dừng lại mở cửa ra.Khi người vào muốn đến tầng tác động vào nút ấn đến tầng - Các trường hợp khác làm tương tự 2.4 Chương trình điều khiển a) chương trình viết ngơn ngữ Visual Basic, cho phép ta trao đổi thơng tin với giao diện: b) Chương trình điều khiển Thang Máy: Sinh viên thực hiện:Nguyễn Thanh Xuyên Lớp :ĐTĐ49ĐH2 Trang 17 Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính Dim a As Byte Dim i As Byte a = inportb(&H300) Text1.Text = Asc(a) outport &H303, 134 Private Sub Command1_Click() If a > Then outport &H300, Else: a = outport &H300, For i = To 100000 i=i+1 Next outport& H300, End Sub Private Sub Command2_Click() While a If a > Then outport &H300, Else outport& H300, Loop Else: a = outport& H300, For i = To 100000 i=i+1 Next outport& H300, End Sub Private Sub Command3_Click() While a If a > Then outport &H300, Else outport& H300, Loop Else: a = Sinh viên thực hiện:Nguyễn Thanh Xuyên Lớp :ĐTĐ49ĐH2 Trang 18 Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính outport& H300, For i = To 100000 i=i+1 Next outport& H300, End Sub Private Sub Command4_Click() While a If a > Then outport &H300, Else outport& H300, Loop Else: a = outport& H300, For i = To 100000 i=i+1 Next outport& H300, End Sub Private Sub Command5_Click() If a > 16 Then outport &H300, Else: a = 16 outport& H300, For i = To 100000 i=i+1 Next outport& H300, End Sub Private Sub Command6_Click() If a > Then outport& H300, Else: a = outport& H300, End Sub Sinh viên thực hiện:Nguyễn Thanh Xuyên Lớp :ĐTĐ49ĐH2 Trang 19 Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính Private Sub Command7_Click() If a > Then outport& H300, Else: a = outport& H300, End Sub Private Sub Command8_Click() If a > Then outport& H300, Else: a = outport& H300, End Sub Private Sub Command9_Click() If a > Then outport& H300, Else: a = outport& H300, End Sub Private Sub Command10_Click() If a < Then outportb& H300, Else: a = outportb& H300, End Sub Private Sub Command11_Click() If a < Then outportb& H300, Else: a = outportb& H300, End Sub Private Sub Command12_Click() If a < Then outportb& H300, Else: a = outportb& H300, Sinh viên thực hiện:Nguyễn Thanh Xuyên Lớp :ĐTĐ49ĐH2 Trang 20 Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính End Sub Private Sub Command13_Click() If a < 16 Then outportb& H300, Else: a = 16 outportb& H300, End Sub 2.5 Khả ứng dụng module hạn chế - module thực tốt chức điều khiển thang máy giám sát - khả linh hoạt module cịn hạn chế khơng thể nhận nhiều tín hiệu lúc để xử lý - module giới hạn cho nhà tầng, muốn nâng cao tính ứng dụng cần mở rộng cho nhiều tầng - Cần có khâu điều khiển tốc độ động bảo vệ cố Trên làm em áp dụng học vào thực tế, kiến thức hạn chế nên số vấn đề chưa giải được, em xin cám ơn giúp đỡ thầy Lưu Hoàng Minh Sinh viên thực hiện:Nguyễn Thanh Xuyên Lớp :ĐTĐ49ĐH2 Trang 21 ... chân cho thiết bị I/O lập trình hoạt động mode khác 8 255 A -5 nối ghép thiết bị vào kiểu TTL tương thích với 8088 8 255 A -5 thường sử dụng để ghép nối với bàn phím cổng máy in song song máy PC Ba... sử thang máy tầng 1, người tầng tác động vào nút ấn cửa thang máy thang máy xuống đến chạm cảm biến tầng dừng lại mở cửa - Khi người vào thang máy ấn nút lên tầng tương ứng với việc thang máy. .. Xuyên Lớp :ĐTĐ49ĐH2 Trang 14 Điều Khiển Sản Xuất Tích Hợp Máy Tính Chương GHÉP MODUL VÀ LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 2.1 Ghép nối mơdul điều khiển giám sát q trình hoạt động thang máy Vcc 1K R R le n 3 R