Đề tài Tổng quan về công nghệ đo lường năng lượng trong công nghiệp

GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 1 PHAÀN I : TOÅNG QUAN VEÀ COÂNG NGHEÄ ÑO LÖÔØNG NAÊNG LÖÔÏNG TRONG COÂNG NGHIEÄP Chöông 1 : Khaùi quaùt caùc phöông phaùp ño ñieän naêng Chöông 2 : Giôùi thieäu IC ño ñieän naêng AT73C540 (haõng Atmel) Chöông 3 : Giôùi thieäu IC ño ñieän naêng AD7755 (haõng Analog Devices) Chöông 4 : Giôùi thieäu IC ño ñieän naêng SA2002H (haõng Sames) GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 2 CHÖÔNG 1 : KHAÙI QUAÙT CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑO ÑIEÄN NAÊNG LÔØI GIÔÙI THIEÄU Nhöõng thay ñoåi quan troïng ñaõ vaø ñang xaûy ra trong ngaønh coâng nghieäp ño löôøng naêng löôïng. Vieäc baõi boû tính ñoäc quyeàn cung caáp ñaõ taïo ra moät moâi tröôøng caïnh tranh gay gaét hôn ñoái vôùi nhöõng nhaø cung caáp ñieän naêng. Vì vaäy nhu caàu quaûn lyù vaø ño löôøng ñieän naêng ñoøi hoûi moät möùc ñoä cao hôn tröôùc ñaây. Caùc nhaø cung caáp ñieän naêng seõ phaûi cung caáp nhöõng dòch vuï tieän ích cho ngöôøi söû duïng vôùi chi phí thaáp nhaát coù theå ñöôïc. Vaø moät trong nhöõng dòch vuï ñoù laø laép ñaët ñoàng hoà ño ñieän naêng theo coâng ngheä môùi hieän nay (coâng ngheä solid state). Ngoaøi nhöõng lôïi ích tröôùc maét nhö ñoä chính xaùc cao, goïn nheï ñoàng hoà naøy coøn cho pheùp khaû naêng linh hoaït hôn trong laép ñaët vaø söûa chöõa, quaûn lyù vaø caäp nhaät thoâng tin nhanh vaø chính xaùc hôn thoâng qua maïng. CAÁU TAÏO MOÄT ÑOÀNG HOÀ ÑO ÑIEÄN NAÊNG Moät ñoàng hoà ño ñieän naêng chuû yeáu döïa treân moät trong hai coâng ngheä chính laø xöû lyù tín hieäu töông töï hoaëc tín hieäu soá. Xöû lyù tín hieäu ôû ñaây lieân quan ñeán vieäc nhaân vaø loïc ñeå taïo ra thoâng tin caàn thieát (ví duï nhö kWh…). Ñoàng hoà cô ño ñieän naêng ñang ñöôïc söû duïng phoå bieán hieän nay ñöôïc xeáp vaøo loaïi ñoàng hoà daïng naøy. NHÖÕNG NHÖÔÏC ÑIEÅM CUÛA ÑOÀNG HOÀ ÑO ÑIEÄN NAÊNG DAÏNG TÖÔNG TÖÏ Xöû lyù tín hieäu töông töï laø moät kyõ thuaät khoâng linh hoaït. Moät ñoàng hoà daïng naøy khoâng theå deã daøng taùi thieát laëp ñeå phuø hôïp vôùi moät yeâu caàu môùi hoaëc nhu caàu naâng caáp leân sau khi ñaõ söû duïng. Ñoàng hoà daïng töông töï khoâng coù tính oån ñònh ñoái vôùi nhöõng thay ñoåi lôùn cuûa ñieàu kieän moâi tröôøng vaø thôøi gian. Ñoàng hoà daïng töông töï coù caáu taïo phöùc taïp, chi phí saûn xuaát cuõng nhö chuaån hoaù cao hôn so vôùi ñoàng hoà daïng soá. Ñoàng hoà daïng töông töï khoâng coù tính tích hôïp cao (coát loõi cuûa vieäc giaûm chi phí). GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 3 ÑOÀNG HOÀ ÑO ÑIEÄN N AÊNG THEO COÂNG NGHEÄ MÔÙI Ñoàng hoà soá laøm vieäc döïa treân nguyeân taéc chuyeån ñoåi tín hieäu töông töï sang tín hieäu soá (ADC : Analog to Digital Converter). ADC laáy maãu taïi moãi thôøi ñieåm tín hieäu töông töï ñöa vaøo vaø sau ñoù chuyeån chuùng veà daïng soá. Moät khi ñaõ ôû daïng tín hieäu soá, caùc maïch xöû lyù tín hieäu soá hoaëc vi xöû lyù coù theå deã daøng xöû lyù caùc tín hieäu naøy . Chính vì coát loõi cuûa ñoàng hoà naøy laø vieäc chuyeån ñoåi tín hieäu töông töï sang tín hieäu soá neân ñoøi hoûi ADC caàn phaûi phuø hôïp vôùi moät soá yeâu caàu sau: ü Ñoä phaân giaûi cao, töø 16bit trôû leân. Chính vì taàm hoaït ñoâïng roäng (4%lb ñeán 400%lb) vaø yeâu caàu ñoä chính xaùc cao (0.5%) neân ñoä phaân giaûi cuûa ADC phaûi cao. Moät trong nhöõng caùch ñeå ñaït ñöôïc ñieàu naøy laø söû duïng kyõ thuaät Oversampling vaø DSP. ü Toác ñoä laáy maãu ít nhaát phaûi töø 2 ñeán 4 kSPS (kilo Sample per Second). Theo ñònh luaät Nyquist taàn soá laáy maâãu phaûi gaáp hai laàn taàn soá lôùn nhaát cuûa tín hieäu ño. ü Chi phí thaáp. Ngoaøi chi phí cho ADC coøn phaûi löu yù ñeán chi phí cuûa caùc linh kieän ñi keøm vôùi ADC. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 4 ü Coâng suaát tieâu thuï thaáp. Moät trong nhöõng thöû thaùch cuûa vieäc thieát keá ñoàng hoà la ø vieäc thieát keá boä nguoàn cung caáp (PSU : Power Supply Unit). Boä nguoàn phaûi coù chi phí thaáp vaø ñoä tin caäy cao (khaû naêng hoaït ñoäng töø 15 ñeáùn 20 naêm). KYÕ THUAÄT OVERSAMPLING Moät trong nhöõng caùch ñaùp öùng ñöôïc yeâu caàu ñaït ñöôïc ñoä phaân giaûi cao cho ADC laø söû duïng lyù thuyeát löôïng töû hoaù taêng ñoä phaân giaûi ADC trong baêng thoâng mong muoán. Ñieàu naøy coù theå thöïc hieän ñöôïc baèng kyõ thuaät Oversampling, ví duï nhö vieäc laáy maãu taïi taàn soá cao hôn taàn soá Nyquist. Giaû söû ta söû duïng moät IC ADC 12bit vaø laáy maãu vôùi toác ñoâï 100kSPS tín hieäu coù taàn soá toái ña 2kHz thì ñoä phaân giaûi ñaït ñöôïc coù theå ñöôïc tính theo coâng thöùc. úû ù êë é++= kHz kHzlogdB.bitsx.SNR 4 100 1076112026 10 SNR = 87.98dB = 14.3bits Vôùi kyõ thuaät treân, ñoä phaân giaûi cuûa ADC ñaõ taêng leân 14.3bit so vôùi 12 bit. Toùm laïi ñoä phaân giaûi seõ taêng ½ LSB khi taêng gaáp ñoâi toác ñoä laáy maãu. CAÁU TRUÙC ADC ADC hieän nay döïa treân 5 coâng ngheä chuyeån ñoåi chính: ü SAR ( Successive Approximation) ü Flash (Parallel) vaø Half Flash ü Integrating (Dual Slope) ü V/F (Voltage to Frequency) ü S-D (Sigma – Delta) SAR (SUCCESSIVE APPROXIMATION) ADC ADC döïa treân kyõ thuaät xaáp xæ lieân tieáp ñöôïc söû duïng raát phoå bieán. Kyõ thuaät naøy döïa treân vieäc so saùnh lieân tuïc tín hieäu laáy maãu, sau ñoù chuyeån ñieâïn aùp naøy thaønh giaù trò nhò phaân thích hôïp. Öu ñieåm ü Toác ñoâï cao, coù theå ñaït ñöôïc toác ñoä 1 trieäu maãu/1 giaây. ü Tieâu thuï naêng löôïng khaù thaáp so vôùi caùc loaïi ADC khaùc. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 5 ü Chi phí töông ñoái thaáp ñoái vôùi ADC coù ñoä phaân giaûi thaáp (nhoû hôn 12bit). Nhöôïc ñieåm ü Chi phí cao khi ñoä phaân giaûi ñoøi hoûi cao (lôùn hôn 14bit). ü Tín hieäu ngoõ ra caùc boä bieán ñoåi (bieán aùp hoaëc bieán doøng) phaûi ñöôïc xöû lyù tröôùc khi ñöa ñeán ADC, ñieàu naøy khieán cho chi phí taêng leân. FLASH (PARALLEL) VAØ HALF FLASH ADC Kyõ thuaät Flash chuyeån tín hieäu laáy maãu thaønh giaù trò nhò phaân theo moät böôùc hoaëc hai böôùc (ñoái vôùi loaïi Half Flash). Vì vaäy thôøi gian chuyeån ñoåi raát ngaén. Caáu truùc naøy thöôøng ñöôïc duøng cho ADC coù ñoä phaân giaûi thaáp (8bit ñeán 10bit) nhöng laïi coù toác ñoä laáy maãu cao (töø 20 ñeán 50 MSPS). Öu ñieåm ü Toác ñoä chuyeån ñoåi raát cao. Nhöôïc ñieåm ü Ñoä phaân giaûi thaáp. ü Tieâu thuï coâng suaát lôùn. ü Chi phí töông ñoái cao. ü Tín hieäu ngoõ ra caùc boä bieán ñoåi (bieán aùp hoaëc bieán doøng) phaûi ñöôïc xöû lyù tröôùc khi ñöa ñeán ADC, ñieàu naøy khieán cho chi phí taêng leân. INTEGRATING (DUAL SCOPE) ADC Coâng ngheä naøy thöôøng ñöôïc söû duïng trong vieäc ño löôøng coù toác ñoä chaäm nhöng ñoøi hoûi ñoä chính xaùc cao nhö trong caùc ñoàng hoà soá ña naêng. Noù coù theå ñaït ñöôïc ñoä phaân giaûi toái ña 22bit vaø coù khaû naêng neùn, haïn cheá nhieãu cao. Öu ñieåm ü Ñoä chính xaùc cao. ü Coâng suaát tieâu thuï khaù thaáp. ü Chi phí töông ñoái thaáp. Nhöôïc ñieåm ü Toác ñoâï chuyeån ñoåi bò haïn cheá. Ñoä chính xaùc giaûm ñi khi toác ñoä laáy maãu taêng. V/F (VOLTAGE TO FREQUENCY) ADC GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 6 Coâng ngheä V/F chuyeån ñoåi tín hieäu laáy maãu thaønh giaù trò nhò phaân töông öùng theo hai böôùc : thöù nhaát chuyeån tín hieäu vaøo sang taàn soá roài söû duïng moät boä ñeám ñeå chuyeån taàn soá naøy sang giaù trò nhò phaân. Vì vaäy, theo lyù thuyeát thì ñoä phaân giaûi ñaït ñöôïc coù theå taêng leân ñaùng keå. Öu ñieåm ü Ñoä chính xaùc cao. ü Coâng suaát tieâu thuï thaáp. ü Chi phí töông ñoái thaáp. Nhöôïc ñieåm ü Gioáng nhö loaïi Integrating ADC, loaïi naøy bò giôùi haïn bôûi toác ñoä laáy maãu. Ñoä chính xaùc cuûa noù tæ leä nghòch vôùi toác ñoä laáy maãu. ü Caàn moät boä ñeám ngoaøi (vi xöû lyù hoaëc IC soá) ñeå chuyeån ñoåi giaù trò. S-D (SIGMA – DELTA) ADC Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, coâng ngheä Sigma – Delta ñaõ trôû neân phoå bieán trong vieäc cheá taïo ADC. Moät trong nhöõng öu ñieåm lôùn nhaát cuûa loaïi naøy laø coù theå tích hôïp chuùng vôùi DSP (Digital Signal Processing) hoaëc VLSI (Very Large Scale Integration). Veà cô baûn thì Sigma – Delta coù theå chuyeån ñoåi moät tín hieäu töông töï vôùi ñoä phaân giaûi cöïc thaáp (1bit) vôùi toác ñoä cöïc kyø cao. Baèng caùch söû duïng kyõ thuaät Oversampling vaø loaïi nhieãu, noù coù theå ñaït ñöïôc ñoä phaân giaûi cao. Öu ñieåm ü Ñoä phaân giaûi cao, coù theå ñaït ñöôïc 22bit. ü Toác ñoä chuyeån ñoåi töông ñoái cao so vôùi hai loaïi Integrating ADC vaø V/F ADC. ü Coù theå tích hôïp vôùi IC khaùc taïo neân moät IC ñôn coù nhieàu tính naêng vôùi chi phí thaáp. ü Chính vì söû duïng kyõ thuaät Oversampling neân khoâng ñoøi hoûi vieäc xöû lyù tín hieäu ñaàu vaøo. Nhöôïc ñieåm ü Caàn coù boä ñieàu cheá cao hôn moät khi ñoøi hoûi toác ñoä chuyeån ñoåi cao. ü Coâng suaát tieâu thuï töông ñoái cao co vôùi loaïi SAR vaø Integrating ADC. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 7 XÖÛ LYÙ TÍN HIEÄU SOÁ ÑAÕ ÑÖÔÏC CHUYEÅN ÑOÅI Moät khi ñaõ ñöôïc chuyeån ñoåi sang giaù trò soá, caùc giaù trò ñieän aùp vaø doøng ñieän seõ ñöôïc nhaân vôùi nhau, loïc vaø xöû lyù ñeå ñöa ra caùc döõ lieäu yeâu caàu. Caùc boä bieán ñoåi doøng vaø aùp (voltage and current transducers) coù nhieäm vuï chuyeån tín hieäu ñieän löôùi thaønh tín hieäu coù bieân ñoä nhoû hôn phuø hôïp vôùi ADC. Sau khi ñöôïc laáy maãu vaø chuyeån ñoåi, caùc tín hieäu naøy ñöôïc xöû lyù baèng caùc maïch soá ñeå ñöa ra caùc döõ lieäu caàn thieát nhö: coâng suaát thöïc, coâng suaát phaûn khaùng, coâng suaát bieåu kieán… Ngoaøi ra ñoàng hoà coøn coù caùc tính naêng khaùc nhö boä nhôù ñeå löu caùc giaù trò hoaëc caùc thoâng soá chuaån hoaù, boä nguoàn cung caáp vaø thieát bò hieån thò (LED hoaëc LCD) ñeå hieån thò giaù trò ñaõ ño ñöôïc. Theâm vaøo ñoù caùc tính naêng nhö AMR (Automatic Meter Reading) coù theå môû roäng vieäc giao tieáp vaø quaûn lyù cuûa ñoàng hoà. Döïa vaøo sô ñoà khoái treân, ngöôøi ta coù theå phaân loaïi ñoàng hoà ño ñieän naêng thaønh hai loaïi Ñoàng hoà döïa treân moät DSP chuyeân duïng GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 8 Ñoàng hoà döïa treân ADC vaø moät DSP thoâng thöôøng ÑOÄ TIN CAÄY CUÛA THIEÁT BÒ Trong nhöõng naêm qua nhöõng ñoàng hoà cô ño ñieâïn naêng ñang söû duïng raát ñöïôc ngöôøi söû duïng tin caäy maëc duø ñoä chính xaùc cuûa chuùng chæ ñaït ñöôïc 2% vaø tuoåi thoï khoâng theå vöôït quaù 30 naêm. Chính vì theá, ñeå ñoàng hoà theo coâng ngheä môùi coù theå thay theá ñöôïc theá heä ñoàng hoà cuõ thì chuùng phaûi ñaït ñöôïc ñoä tin caäy qua caùc cuoäc kieåm tra. SAI SOÙT TRONG QUAÙ TRÌNH SAÛN XUAÁT Hö hoûng loaïi naøy coù theå chia laøm hai loaïi: hö hoûng beân trong vaø hö hoûng beân ngoaøi. Hö hoûng beân trong nhö hö hoûng linh kieän, sai soùt do quaù trình saûn xuaát. Hö hoûng beân ngoaøi phaàn lôùn do quaù trình vaân chuyeån vaà ñoùng goùi gaây neân. Ñeå haïn cheá hai loaïi hö hoûng naøy ngöôøi ta thöôøng tieán haønh hai cuoäc kieåm tra. KIEÅM TRA THIEÁT BÒ ÔÛ NHIEÄT ÑOÄ CAO Nhöõng cuoäc kieåm tra daïng naøy ñöôïc goïi laø kieåm tra ñoä beàn cuûa thieát bò. Chính trong nhöõng ñieàu kieän khaéc nghieät cuûa cuoäc kieåm tra môùi ñaùnh giaù ñöïôc möùc ñoä hoaøn haûo cuûa thieát bò. Tæ leä hö hoûng beân trong coù theå nhaän bieát ñöôïc qua caùc phaûn öùng hoaù hoïc theo coâng thöùc Arrhenius: GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 9 ÷ ø ö ç è æ -= kT Eaexp.Ar Qua coâng thöùc treân, caùc nhaø saûn xuaát coù theå tính ñöôïc tæ leä hö hoûng trong moät thôøi gian xaùc ñònh. KIEÅM TRA TÍNH CHÒU ÑÖÏNG CUÛA THIEÁT BÒ ÑOÁI VÔÙI CAÙC TAÙC ÑOÄNG BEÂN NGOAØI Chuû yeáu trong cuoäc kieåm tra naøy, nhaø saûn xuaát seõ kieåm tra ñoä tin caäy cuûa thieát bò khi chòu caùc taùc ñoäng veà cô khí nhö bò rôùt, va chaïm maïnh… Ñieàu naøy raát quan troïng ví nhö thieát bò coù theå hö sau vaøi giôø ôû nhieät ñoä cao nhöng coù theå seõ bò hö hoûng ngay laäp töùc khi bò va chaïm maïnh. HÖ HOÛNG DO SHOCK ÑIEÄN Hö hoûng do sh ock ñieän phaàn lôùn do söû duïng thieát bò ôû phaïm vi quaù taàm hoaït ñoäng toái ña ñöôïc ñeà caäp trong taøi lieäu ñính keøm. Ñeå haïn cheá sai soùt naøy, nhaø saûn xuaát thöôøng tích hôïp caùc maïch baûo veä choáng tónh ñieän trong IC nhö taêng khaû naêng chòu ESD (Eletrostatic Discharge)... Vieäc kieåm tra naøy baûo ñaûm raèng caùc IC vaãn hoaït ñoäng toát sau khi bò shock ñieän trong moät thôøi gian ngaén. KEÁT LUAÄN Qua caùc ñieàu ñaõ trình baøy ôû treân cho thaáy caùc coâng ngheä môùi ñaõ laøm giaûm chi phí moät caùch ñaùng keå trong vieäc ño löôøng vaø quaûn lyù ñieän naêng. Caùc IC tích hôïp chuyeân duïng ñöôïc saûn xuaát ngaøy caøng nhieàu laøm giaûm thôøi gian thieát keá vaø taêng tính linh hoaït cho caùc thieát bò ño. Chính ñieàu naøy ñaõ thuùc ñaåy caùc nhaø saûn xuaát IC khoâng ngöøng môû roäng vaø phaùt trieån ngaønh coâng nghieäp ño löôøng. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 10 GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 11 CHÖÔNG 2 : IC ÑO ÑIEÄN NAÊNG AT73C540 (HAÕNG ATMEL) GIÔÙI THIEÄU KHAÙI QUAÙT ü Ñieän aùp nguoàn cung caáp thaáp (nguoàn 3V), coâng suaát tieâu thuï thaáp. ü Ñieän aùp so saùnh noäi beân trong IC. ü Ñoä chính xaùc cao: <0.2% trong phaïm vi hoaït ñoäng. ü Ngoõ ra phaùt xung hoã trôï nhieàu toác ñoä: töø 10 ñeán 1.000.000 imp/kWh. ü Ngoõ vaøo doøng ñieän coù boä khueách ñaïi ñoä lôïi laäp trình ñöôïc (PGA: Programmable Gain Amplifier). ü Cho pheùp söû duïng boä bieán doøng hoaëc ñieän trôû shunt. ü Phaùt hieän coâng suaát tieâu thuï aâm vaø giaûm aùp löôùi. ü Chi phí thaáp. AT73C540 laø moät IC ñôn ño ñieän naêng tieâu thuï moät pha cuûa haõng Atmel coù khaû naêng ño coâng suaát tieâu thuï gioáng nhö moät ñieän naêng keá moät pha (coâng tô meùt). AT73C540 bao goàm hai boä ADC theo coâng ngheä Sigma – Delta vaø khoái xöû lyù tín hieäu. SÔ ÑOÀ KHOÁI GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 12 SÔ ÑOÀCHAÂN IC Chaân Chöùc naêng chaân VDA, VSA Caáp nguoàn cho maïch xöû lyù tín hieäu töông töï trong IC. VDA noái vôùi nguoàn oån ñònh +3V vaø VSA noái vôùi mass. VDD, VSS Caáp nguoàn cho maïch xöû lyù tín hieäu soá trong IC. VDD noái vôi nguoàn +3V vaø VSS noái mass. XI, XO Ngoõ vaøo vaø ra dao ñoäng. Giaù trò thaïch anh maëc ñònh laø 7.3728MHz. Trong tröôøng hôïp duøng nguoàn dao ñoäng ngoaøi, chaân XO ñöôïc boû troáng vaø dao ñoäng ñöôïc ñöa vaøo chaân XI. XRES Chaân reset cuûa IC (tích cöïc möùc thaáp). VIN Ngoõ vaøo ñieän aùp, taàm ño coù theå thay ñoåi töø –1V ñeán +1V so vôùi ñieän aùp chaân VREF. IINN, IINP Ngoõ vaøo doøng ñieän. Ñieän aùp toái ña sau boä bieán doøng laø 1V giöõa hai ngoõ vaøo. VREF Ngoõ vaøo ñieän aùp so saùnh. EP Ngoõ ra xung ñeám ñieän naêng. Moái lieân heä giöõa coâng suaát tieâu thuï vaø taàn soá xung coù theå thay ñoåi ñöôïc. NEG Ngoõ ra phaùt hieän coâng suaát tieâu thuï aâm (tích cöïc möùc cao). VOL Ngoõ ra phaùt hieän suït ñieän aùp löôùi quaù ngöôõng cho pheùp. ZC Tích cöïc möùc cao ít nhaát 0.25mS khi aùp löôùi qua zero. GC Ngoõ vaøo ñieàu khieån ñoä lôïi doøng ñieän (tích cöïc möùc thaáp). GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 13 THOÂNG SOÁ KYÕ THUAÄT Ngoõ ra xung EP cho pheùp tính toaùn ñöôïc ñieän naêng tieâu thuï theo coâng thöùc: ( ) ú ú ú ú û ù ê ê ê ê ë é ÷ ø ö ç è æ ÷ ø ö ç è æ = h s3600 kWh impxMCkWP )Hz(f Trong ñoù, P laø coâng suaát thöïc (kW), MC laø haèng soá ño (soá xung/kWh). HAÈNG SOÁ ÑO Taàn soá xung treân ngoõ ra EP tæ leä vôùi coâng suaát tieâu thuï qua haèng soá ño. Haèng soá ño caøng lôùn, soá xung/kWh caøng lôùn. Haèng soá ño MC phuï thuoäc vaøo taàn soá xung clock, ñieän aùp ño cöïc ñaïi, doøng ño cöïc ñaïi, vaø heä soá tyû leä noäi theo coâng thöùc : MAXMAX CLK xIxU55 xEPRATExf2 MC = vôùi EPRATE laø heä soá tyû leä noäi ñöôïc moâ taû trong phaàn döôùi THAY ÑOÅI HEÄ SOÁ TYÛ LEÄ NOÄI Trong thôøi gian khôûi ñoäng IC , caùc ngoõ ra NEG, ZC vaø VOL ñöôïc xem nhö ngoõ vaøo. Neáu moät chaân noái vôùi ñieän trôû keùo leân, chaân ñoù xem nhö ôû traïng thaùi tích cöïc (logic 1). Moät chaân bò boû troáng (NC : not connected) hoaëc noái vôùi taûi (LED …), seõ ñöôïc coi laø ñang ôû traïng thaùi thaáp (logic 0). Traïng thaùi naøy quyeát ñònh giaù trò heä soá tyû leä noäi ñöôïc ñeà caäp ôû coâng thöùc treân. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 14 Baèng caùch keát hôïp caùc taàn soá xung clock vaø traïng thaùi ba chaân NEG, VOL vaø ZC, ngöôøi söû duïng coù theå choïn löïa taàn soá xung phaùt, ñoä ch ính xaùc cuõng nhö caáu hình phuø hôïp vôùi nguoàn taûi tieâu thu.ï TRAÏNG THAÙI COÂNG SUAÁT Ngoõ ra NEG cho ngöôøi söû duïng bieát traïng thaùi cuûa coâng suaát. Neáu ngoõ ra NEG ôû möùc cao, coâng suaát tieâu thuï hieän taïi laø aâm. Tuy nhieân IC vaãn tính toaùn coâng suaát chính xaùc baát keå traïng thaùi coâng suaát. Caáu hình ñoàng hoà ño vôùi toác ñoä 1000 xung/1kWh Caáu hình ñoàng hoà ño vôùi toác ñoä 10.000 xung/1kWh GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 15 GIAÙM SAÙT ÑIEÄN AÙP LÖÔÙI Ngoõ ra VOL cho pheùp ngöôøi söû duïng gia ùm saùt nguoàn ñieän löôùi ñang söû duïng. Neáu nguoàn ñieän löôùi rôùt xuoáng quaù moät giaù trò ngöôõng ñaõ ñònh, IC seõ baùo ñoäng thoâng qua ngoõ ra VOL. Nguôõng giôùi haïn coù giaù trò 40% taàm aùp hoaït ñoäng, taàn soá laáy maãu baèng 1/150.000 taàn soá xung clock. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 16 CHÖÔNG 3 : GIÔÙI THIEÄU IC ÑO ÑIEÄN NAÊNG AD7755 (HAÕNG ANALOG DEVICES) GIÔÙI THIEÄU KHAÙI QUAÙT ü Ñoä chính xaùc cao, hoã trôï taàn soá 50 / 60 Hz. ü Sai soá < 0,3%. ü Ñieàu khieån tröïc tieáp boä ñeám cô vaø moâ tô böôùc hai pha treân moät soá ngoõ ra (F1 vaø F2). ü Ngoõ vaøo doøng ñieän coù boä khueách ñaïi ñoä lôïi laäp trình ñöôïc (PGA : Programmable Gain Amplifier) cho pheùp söû duïng ñieän trôû Shunt coù giaù trò nhoû. ü Nguoàn cung caáp ñôn 5 V, coâng suaát thaáp (15mW). AD7755 laø moät IC ño ñieän naêng coù ñoä chính xaùc cao. AD7755 chæ xöû lyù tín hieäu töông töï trong boä ADC vaø maïch so saùnh ñieän aùp, taát caû caùc quaù trình xöû lyù tín hieäu khaùc (nhaân, loïc tín hieäu …) ñeàu ñöôïc thöïc hieän baèng tín hieäu soá. Chính ñieàu naøy ñaõ taïo tính oån ñònh vaø ñoä chính xaùc cao trong nhöõng ñieàu kieän moâi tröôøng khaéc nghieät vaø trong caû thôøi gian daøi. SÔ ÑOÀ KHOÁI GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 17 SÔ ÑOÀCHAÂN Chaân Chöùc naêng chaân DVDD Chaân caáp nguoàn cho phaàn maïch soá trong AD7755. Ñieän aùp cung caáp caàn phaûi ñöôïc giöõ ôû möùc 5V ± 5%. Chaân naøy neân ñöôïc noái vôùi DGND qua moät tuï 10uF song song vôùi moät tuï goám 100nF. AC/DC Ngoõ vaøo cho pheùp khaû naêng loïc taàn soá cao (naèm ngoaøi taàm 45Hz – 65Hz) treân ngoõ vaøo doøng ñieän. AVDD Chaân caáp nguoàn cho phaàn maïch töông töï trong AD7755. Ñieän aùp cung caáp caàn phaûi ñöôïc giöõ ôû möùc 5V ± 5%. Chaân naøy neân ñöôïc noái vôùi AGND qua moät tuï 10uF song song vôùi moät tuï goám 100nF. V1P, V1N Ngoõ vaøo vi sai doøng ñieän. Möùc ñieän aùp toái ña laø ±1V so vôùi AGND. Caû hai ngoõ vaøo ñeàu ñöôïc baûo veä choáng tónh ñieâïn ESD cho pheùp moät ñieän aùp ±6V coù theå duy trì moät thôøi gian maø khoâng gaây hö hoûng IC. V2N, V2P Ngoõ vaøo ñieän aùp. Töông töï nhö ngoõ vaøo doøng ñieän, caû hai ngoõ vaøo naøy ñeàu ñöôïc baûo veä choáng tónh ñieän ESD vaø coù möùc tín hieäu toái ña ±1V so vôùi AGND. RESET Chaân reset cuûa IC (tích cöïc möùc thaáp). REFIN/OUT Ngoõ vaøo ñieän aùp so saùnh cho ADC. Chaân naøy ñöôïc caáp ñieän aùp 2.5V ± 8% vaø caàn phaûi noái vôùi AGND qua moät tuï goám 1uF GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 18 AGND Chaân mass cho phaàn maïch töông töï trong AD7755. Ñeå haïn cheá nhieãu neân noái chaân naøy vôùi chaân DGND. SCF Ngoõ vaøo cho pheùp choïn löïa taàn soá chuaån hoaù. S1, S0 Cuøng vôùi SCF, 2 ngoõ vaøo naøy cho pheùp ngöôøi söû löïa choïn taàn soá chuaån hoaù. G1, G0 Ngoõ vaøo choïn ñoä khueách ñaïi tín hieäu cuûa ngoõ vaøo doøng ñieän. Ñoä khueách ñaïi laø 1, 2, 8 vaø 16. CLKIN Ngoõ vaøo xung clock cho IC. Taàn soá cuûa thaïch anh laø 3.58 MHz CLKOUT Ngoõ ra xung clock cuûa IC. Ngoõ ra naøy coù theå caáp xung clock cho 1 IC CMOS khaùc khi coù xung clock vaøo taïi CLKIN. REVP Ngoõ ra naøy tích cöïc möùc cao khi phaùt hieän thaáy coâng suaát tieâu thuï laø aâm (ví duï khi ñieän aùp vaø doøng ñieän leäch pha nhau 180o). Tín hieäu naøy khoâng ñöôïc choát vaø seõ ñöôïc reset khi coâng suaát tieâu thuï döông trôû laïi. DGND Chaân mass cuûa phaàn maïch soá trong AD7755. Ñeå haïn cheá nhieãu, chaân naøy neân ñöôïc noái vôùi AGND. CF Ngoõ ra taàn soá chuaån hoaù. Ngoõ ra naøy coøn cung caáp thoâng tin veà coâng suaát thöïc töùc thôøi, ngoaøi ra noù coøn coù muïc ñích chuaån hoaù. F2, F1 Ngoõ ra taàn soá cung caáp thoâng tin veà coâng suaát trung bình töùc thôøi. Hai ngoõ ra naøy coù theå tröïc tieáp ñieàu khieån boä ñeám cô hoaëc moâ tô böôùc hai pha. THOÂNG SOÁ KYÕ THUAÄT NGOÕ VAØO DOØNG ÑIEÄN Ñieän aùp töø boä bieán doøng ñöôïc noái thaúng tröïc tieáp ñeán hai ngoõ vaøo doøng ñieän cuûa AD7755. Tín hieäu ñieän aùp cöïc ñaïi treân hai ngoõ vaøo naøy khoâng ñöôïc quaù ±500 mV. Ngoaøi ra, hai ngoõ vaøo naøy coù moät boâï khueách ñaïi ñoä lôïi laäp trình ñöôïc (PGA) vôùi 4 löïa choïn :1, 2, 8 vaø 16. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 19 NGOÕ VAØO ÑIEÄN AÙP Cuõng nhö ngoõ vaøo doøng ñieän, tín hieäu ñieän aùp sau khi qua boä bieán aùp coù theå ñöôïc noái tröïc tieáp ñeán hai ngoõ vaøo naøy neáu ñieän aùp cöïc ñaäi khoâng vöôït quaù ±500 mV SÔ ÑOÀ KEÁT NOÁI TIEÂU BIEÅU Hình döôùi ñaây cho thaáy sô ñoà keát noái tín hieäu doøng ñieän sau khi ñaõ qua boä bieán doøng vôùi AD7755. Söû duïng boä bieán doøng vaø bieán trôû Rb cho pheùp ñaït ñöôïc ñieän aùp toái ña ±500 mV. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 20 Hình beân döôùi cho thaáy hai sô ñoà keát noái tieâu bieåu : söû duïng boä bieán aùp vaø duøng boä chia trôû. Söû duïng bieán aùp coù theå caùch ly hoaøn toaøn ñieän aùp löôùi vaø ñieän aùp maïch hoaït ñoäng. Ñoái vôùi sô ñoà söû duïng boä chia trôû, ñieàu chænh Ra vaø Rb cho pheùp ñieàu chænh ñoä lôïi cuûa thieát bò ño. COÂNG THÖÙC CHUYEÅN ÑOÅI AD7755 tính toaùn coâng suaát thöïc döïa treân hai tín hieäu ñieän aùp ôû caùc ngoõ vaøo doøng ñieän vaø ñieän aùp. Sau ñoù giaù trò coâng suaát naøy ñöôïc chuyeån ñoåi thaønh taàn soá. F1 vaø F2 laø hai ngoõõ ra cho pheùp tính ñöôïc coâng suaát thöïc trung bình döïa treân taàn soá vaø soá xung maø hai ngoõ ra naøy cung caáp. Taàn soá ñöôïc tính theo coâng thöùc : 2 REF 4121 V xGAINxFxVxV06.8Freq -= CHUAÅN HOAÙ TAÀN SOÁ Ngoõ ra xung CF ñöôïc söû duïng vaøo muïc ñích chuaån hoaù. Tín hieäu xung taïi ngoõ ra naøy coù theå gaáp 128 laàn taàn soá taïi hai ngoõ ra F1 vaø F2. Taàn soá naøy cho pheùp tính ñöôïc coâng suaát thöïc töùc thôøi. Ñoù laø tröôøng hôïp hai tín hieäu taïi F1 vaø F2 vöøa ñöôïc nhaân vôùi nhau xong. Tuy nhieân vì taàn soá naøy khaù cao neân giaù trò coâng suaát naøy chæ toàn taïi trong moät khoaûng thôøi gian ngaén. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 21 Phöông phaùp deã daøng nhaát ñeå tính ñöôïc giaù trò coâng suaát tieâu thuï do AD7755 xöû lyù ñöôïc laø söû duïng ngoõ ra CF noái vôùi ngoõ vaøo boä ñeám cuûa vi ñieàu khieån. Ñeå cho vieäc chuaån hoaù ñöïôc chính xaùc, neân choïn khoaûng thôøi gian töø 10 ñeán 20 giaây ñeå xaùc ñònh ñöôïc coâng suaát tieâu thuï/1 xung. Tuy nhieân khi thöïc hieän ño löôøng vieäc tính toaùn neân xöû lyù trong khoaûng thôøi gian > 1 phuùt nhaèm traùnh bò nhieãu (gôïn soùng) taïi ngoõ ra CF maëc duø taûi hoaït ñoäng oån ñònh. Vì vaäy sai soá ño coù theå thay ñoåi töø 1/5570 ñeán 1/21,76 tuyø thuoäc vaøo taàn soá ngoõ ra CF. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 22 CHÖÔNG 4 : GIÔÙI THIEÄU IC ÑO ÑIEÄN NAÊNG SA2002H (HAÕNG SAMES) GIÔÙI THIEÄU KHAÙI QUAÙT : ü Baûo veä choáng tónh ñieän ESD. ü Coâng suaát tieâu thuï thaáp <25mW. ü Phuø hôïp vôùi nhieàu loaïi bieán doøng khaùc nhau ü Ñieän aùp so saùnh chính xaùc treân IC ü Dao ñoäng chính xaùc treân IC ü Hoaït ñoäng trong phaïm vi nhieät ñoä roäng. Chip SA2002H laø moät maïch tích hôïp ño coâng suaát vaø naêng löôïng baèng xung coù taàn soá tyû leä vôùi coâng suaát tieâu thuï. Phöông phaùp ño laø coäng doàn caùc giaù trò coâng suaát. Naêng löôïng coù theå ñöôïc tính baèng caùch tích phaân coâng suaát theo thôøi gian. SÔ ÑOÀ KHOÁI GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 23 SÔ ÑOÀCHAÂN Chöùc naêng Moâ taû GND Chaân mass cho tín hieäu töông töï. Ñieän aùp cho chaân naøy neân naèm trong khoaûng giöõa VDD vaø VSS VDD Chaân caáp nguoàn döông cho IC. Ñieän aùp cung caáp cho chaân naøy coù giaù trò ñieån hình laø +2.5V, neáu söû duïng ñieän trôû shunt ñeå bieán doøng thì coù theå cung caáp ñieän aùp leân ñeán +5V. VSS Chaân caáp nguoàn aâm cho IC. Giaù trò ñieån hình laø –2.5V. Neáu coù söû duïng ñieän trôû shunt thì coù theå söû duïng noái mass chaân naøy. IVP Ngoõ vaøo ñieän aùpï. IIN,IIP Ngoõ vaøo doøng ñieän. VREF Cung caáp ñieâïn aùp so saùnh. Traïng thaùi toái öu coù theå ñaït ñöôïc baèng caùch noái chaân naøy vôùi VSS qua moät ñieän trôû 25KW. FOUT Ngoõ ra taàn soá. DIR Ngoõ ra traïng thaùi coâng suaát. FMO Ngoõ ra FMO tích cöïc moãi khi ñieâïn aùp löôùi qua ñieåm Zero vaø baét ñaàu caïnh döông. TP1 TP2 TP3 TP4 Ñeå troáng caùc chaân naøy GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 24 THOÂNG SOÁ KYÕ THUAÄT TÍNH TOAÙN COÂNG SUA ÁT Trong hình beân döôùi, ñieän aùp rôi treân ñieän trôû shunt coù giaù trò trong khoaûng 0 ñeán 16mV hieäu duïng (bieán ñoåi töø doøng löôùi 0 ñeán 80 A qua ñieän trôû shunt 200W). Ñieän aùp naøy ñöôïc chuyeån ñoåi sang doøng ñieän töø 0 ñeán 16uA hieäu duïng baèng ñieän trôû R1 vaø R2. Ngoõ vaøo doøng ñieän baõo hoaø ôû giaù trò 25mA bieân ñoä. Ñoái vôùi ngoõ vaøo ñieän aùp, ñieän aùp löôùi (230VAC) ñöôïc chia aùp bôûi caùc ñieän trôû (R3,R4 vaø P1) xuoáng coøn khoaûng 14V hieäu duïng. Doøng ñieän taïi boä bieán ñoåi A/D ñöôïc haïn cheá trong taàm 14mA hieäu duïng taïi giaù trò ñieän aùp löôùi thoâng duïng baèng ñieän trôû R5 (1MW). Bieán trôû P1 coøn ñöôïc duøng ñeå chuaån hoùa. Trong caáu hình naøy, vôùi ñieän aùp löôùi khoaûng 230V vaø doøng ñieän khoaûng 80A, taàn soá ngoõ ra seõ coù giaù trò laø 1360Hz. Do ñoù, 1 xung ra taïi ngoõ ra FOUT töông öùng vôùi 1 coâng suaát tieâu thuï theo tyû soá (230V x 80A)/1360Hz = 13.53Ws. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 25 CAÁU HÌNH CHO TÍN HIEÄU VAØO TÖÔNG TÖÏ Caùc maïch ngoõ vaøo ñieän aùp vaø doøng ñieän ñöôïc trình baøy nhö hình döôùi. Nhöõng ngoõ vaøo naøy ñöôïc baûo veä choáng tónh ñieän ESD baèng caùc caùc diode keïp. Nhaùnh hoài tieáp töø ngoõ ra cuûa 2 taàng khueách ñaïi AI vaø AV taïo ra caùc xung ngaén treân caùc tín hieäu ñaàu vaøo. Vì vaäy giaù trò nhaân ñoâi chính xaùc cuûa tín hieäu doøng ñieän ngoõ vaøo ñöôïc ñöa vaøo maïch xöû lyù tín hieäu töông töï. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 26 NGOÕ VAØO DOØNG ÑIEÄN Nhö sô ñoà maïch treân, giaù trò ñieän trôû R1 vaø R2 xaùc ñònh möùc doøng ñieän taïi ngoõ vaøo doøng ñieän cuûa SA2002H. Taïi giaù trò doøng toái ña, giaù trò caùc ñieän trôû phaûi ñöôïc choïn sao cho doøng ñieän ñaït 16mA hieäu duïng. Giaù trò cuûa ñieän trôû R1 vaø R2 coù theå ñöôïc tính toaùn nhö sau: R1 = R 2 = (IL/16uA)xRSH/2 Trong ñoù: IL – giaù trò doøng ñieän löôùi RSH – giaù trò ñieän trôû shunt hay ñieän trôû cuoái neáu moät bieán doøng ñöôïc söû duïng. NGOÕ VAØO ÑIEÄN AÙP Doøng ñieän taïi ngoõ vaøo ñieän aùp cuûa boä bieán ñoåi A/D neân ôû giaù trò 14mA hieäu duïng taïi giaù trò ñieän aùp löôùi thoâng duïng. Ngoõ vaøo ñieän aùp coù giaù trò baõo hoaø taïi möùc doøng ñieän 25mA bieân ñoä. Ñieän trôû R3, R4 vaø R5 trong sô ñoà thay ñoåi giaù trò doøng ñieän taïi ngoõ vaøo ñieän aùp. Ñieän aùp löôùi ñöôïc chia aùp xuoáng coøn 14V hieäu duïng. Doøng vaøo boä bieán ñoåi A/D ñöôïc ñònh giaù trò 14mA hieäu duïng baèng ñieän trôû R5. NGOÕ RA TAÀN SOÁ Tín hieäu taàn soá taïi ngoõ ra FOUT cho pheùp tính ñöôïc coâng suaát hay naêng löôïng töùc thôøi. Taàn soá tín hieäu ngoõ ra coù theå ñöôïc tính toaùn theo coâng thöùc sau: F = 11.16 x FOUTx (II x IV)/IR2 Trong ñoù: FOUT : taàn soá ngoõ ra ñieån hình (1360Hz). II : doøng ñieän taïi ngoõ vaøo doøng ñieän IV : doøng ñieän taïi ngoõ vaøo ñieän aùp IR : doøng ñieän taïi VREF TRAÏNG THAÙI COÂNG SUAÁT Hình beân döôùi cho thaáy hoaït ñoäng cuûa DIR, khi naêng löôïng bò ñaûo chieàu dieãn ra. Chu kyø cuûa tín hieäu DIR thay ñoåi traïng thaùi, tDIR, laø khoaûng thôøi gian töø GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 27 giaù trò hieän thôøi xuoáng Zero. Do vaäy coâng suaát tieâu thuï xaùc ñònh toác ñoä thay ñoåi treân DIR. NGOÕ RA DOØ ÑIEÅM KHOÂNG (ZERO) Tín hieäu xung vuoâng taïi ngoõ ra FMO cho bieát cöïc tính cuûa ñieän aùp löôùi. Ngoõ ra FMO chuyeån ñoåi töø thaáp leân cao dieãn ra trong thôøi gian ñöôïc minh hoaï nhö hình döôùi. Thôøi gian giöõa caùc laàn chuyeån ñoåi töø thaáp leân cao baèng vôùi chu kyø cuûa ñieän aùp chính. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 28 PHAÀN II : THOÂNG SOÁ KYÕ THUAÄT CAÙC LINH KIEÄN GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 29 CHÖÔNG 1 : IC VI XÖÛ LYÙ AT89C52 (HAÕNG ATMEL) GIÔÙI THIEÄU KHAÙI QUAÙT AT8951 laø moät trong nhöõng IC tieâu bieåu cuûa hoï IC vi xöû lyù MCS51 do Intel saûn xuaát coù caùc ñaëc ñieåm sau: ü 4Kbyte ROM noäi ü 128 byte RAM noäi ü 4 port I/O 8 bit ü Giao tieáp noái tieáp song coâng ü 64 Kbyte khoâng gian boä nhôù ROM môû roäng ü 64 Kbyte khoâng gian boä nhôù RAM môû roäng ü Moät boä xöû lyù luaän lyù (thao taùc treân caùc bit ñôn) ü 210 bit ñöôïc ñòa chæ hoùa ü Boä nhaân chia 4 ms. AT89C52 coù theâm moät soá tính naêng môùi so vôùi AT89C51 : ü Theâm 4Kbyte ROM noäi (toång coäng 8Kbyte) ü Theâm moät Timer 2 ü Theâm 128byte RAM noäi (toång coäng 256byte) GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 30 SÔ ÑOÀ KHOÁI GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 31 SÔ ÑOÀCHAÂN Chaân Chöùc naêng Port 0 Port 0 laø moät port coù hai chöùc naêng treân caùc chaân 32-39. trong caùc thieát keá côõ nhoû (khoâng duøng boä nhôù môû roäng) noù coù caùc chöùc naêng nhö ñöôøng I/O. ñoái vôùi caùc thieát keá lôùn noù ñöôïc tích hôïp bus ñòa chæ vaø bus döõ lieäu. Port 1 Port 1 laø moät port I/O treân caùc chaân 1-8. caùc chaân ñöôïc kyù hieäu P1.0, P1.1, P1.2, …P1.7 coù theå duøng giao tieáp vôùi caùc thieát bò ngoaøi neáu caàn. Port 1 khoâng coù caùc chöùc naêng khaùc, vì vaäy chuùng chæ ñöôïc duøng cho giao tieáp vôùi caùc thieát bò ngoaøi. Port 2 Port 2 laø moät coâng duïng keùp treân caùc chaân 21-28 ñöôïc duøng nhö caùc ñöôøng xuaát nhaäp hoaëc laø byte cuûa bus ñòa chæ ñoái vôùi caùc thieát keá duøng boä nhôù môû roäng. Port 3 Port 3 laø moät port coâng duïng keùp treân caùc chaân 10-17. caùc chaân cuûa port naøy coù nhieàu chöùc naêng, caùc coâng duïng chuyeån ñoåi coù lieân heä vôùi caùc ñaëc tính ñaëc bieät cuûa AT89C51 nhö ôû baûng sau: GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 32 Bit Teân Chöùc naêng chuyeån ñoåi P3.0 RXD Döõ lieäu nhaän cho port noái tieáp P3.1 TXD Döõ lieäu phaùt cho port noái tieáp P3.2 /INTO Ngaét 0 beân ngoaøi P3.3 /INTI Ngaét 1 beân ngoaøi P3.4 TO Ngoõ vaøo cuûa timer/Counter0 P3.5 TI Ngoõ vaøo cuûa timer/ Counter1 P3.6 /WR Xung ghi boä nhôù döõ lieäu ngoaøi P3.7 /RD Xung ñoïc boä nhôù döõ lieäu ngoaøi PSEN Tín hieäu ñieàu khieån ñeå cho pheùp boä nhôù chöông trình môû roäng vaø thöôøng ñöôïc noái ñeán chaân /OE (Out Put Enable) cuûa moät EPROM ñeå cho pheùp ñoïc taát caû caùc byte maõ leänh. ALE Khi port 0 ñöôïc duøng trong cheá ñoä chuyeån ñoåi cuûa noù vöøa laø bus döõ lieäu vöøa laø byte thaáp cuûa bus ñòa chæ, ALE laø tín hieäu ñeå choát ñòa chæ trong nöûa chu kyø ñaàu cuûa boä nhôù. Sau ñoù, caùc ñöôøng port 0 duøng ñeå xuaát, nhaäp döõ lieäu trong nöûa chu kyø sau cuûa chu kyø boä nhôù. Caùc xung tín hieäu ALE coù toác ñoä baèng 1/6 laàn taàn soá dao ñoäng treân IC vaø coù theå ñöôïc duøng laøm nguoàn xung nhòp cho caùc phaàn khaùc cuûa heä thoáng. Chæ ngoaïi tröø khi thi haønh leänh MOVX, moät xung ALE seõ bò maát. EA Ngoõ vaøo EA treân chaân 31 thöôøng maéc leân möùc cao (+5V) hoaëc ôû möùc thaáp (GND). Neáu ôû möùc cao vi xöû lyù seõ thi haønh chöông trình trong ROM noäi, ôû möùc thaáp chöông trình chæ ñöôïc thi haønh ôû boä nhôù ROM môû roäng. Ngöôøi ta coøn duøng EA laøm chaân caáp ñieän aùp 21V khi laäp trình cho EPROM trong AT89C51. RST Ngoõ vaøo reset cuûa IC, ñöôïc ñöa leân möùc cao (trong ít nhaát hai chu kyø maùy) ñeå khôûi ñoäng heä thoáng. Traïng thaùi cuûa taát caû caùc thanh ghi cuûa mP AT89C51 sau khi Reset heä thoáng ñöôïc toùm taét trong baûng sau GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 33 Thanh ghi Noäi dung Ñeám chöông trình PC 0000H Thanh ghi tích luõy ACC 00H Thanh ghi B 00H PSW 00H SP 07H DPTR 0000H Port 0 +3 FFH IP XXX00000B IE 0XX00000B Caùc thanh ghi ñònh thôøi 00H SCON 00H SBUF 00H PCON (HMOS) 0XXXXXXXB PCON (CMOS) 0XXX0000B Noäi dung trong RAM treân IC khoâng bò thay ñoåi bôûi Reset. X1, X2 Ngoõ vaøo vaø ra dao ñoäng cuûa IC. Taàn soá thaïch anh thöôøng laø 12 MHz hoaëc 11.0592 MHz VCC, GND Chaân caáp nguoàn vaø mass cho IC TOÅ CHÖÙC BOÄ NHÔÙ Boä nhôù beân trong bao goàm ROM vaø RAM treân IC, RAM treân IC bao goàm nhieàu thaønh phaàn: phaàn löu tröõ ña duïng, phaàn löu tröõ ñòa chæ hoùa töøng bit, caùc bank thanh ghi vaø caùc thanh ghi chöùc naêng ñaëc bieät. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 34 GIÔÙI THIEÄU CAÙC CHÖÙC NAÊNG CUÛA IC VI XÖÛ LYÙ AT89C52 TIMER AT89C51 coù hai timer 16 bit, moãi timer coù boán caùch laøm vieäc. Ngöôøi ta söû duïng caùc timer ñeå: ü Ñònh khoaûng thôøi gian ü Ñeám söï kieän ü Taïo toác ñoä baud cho port noái tieáp trong AT8951 Trong caùc öùng duïng ñònh khoaûng thôøi gian, ngöôøi ta laäp trình timer ôû nhöõng khoaûng ñeàu ñaën vaø ñaët côø traøn timer. Côø ñöôïc duøng ñoàng boä hoùa chöông trình ñeå thöïc hieän moät taùc ñoäng nhö kieåm tra traïng thaùi cuûa caùc ngoõ vaøo hoaëc göûi söï kieän ra caùc ngoõ ra. Caùc öùng duïng khaùc coù theå söû duïng vieäc taïo xung nhòp ñeàu ñaën cuûa timer ñeå ño thôøi gian troâi qua giöõa hai söï kieän (ví duï ño ñoä roäng xung). Ñeám söï kieän duøng ñeå xaùc ñònh soá laàn xaûy ra cuûa moät söï kieän. Moät söï kieän laø baát cöù taùc ñoäng ngoaøi naøo coù theå cung caáp moät chuyeån traïng thaùi treân moät chaân GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 35 AT89C51. Caùc timer cuõng coù theå cung caáp xung nhòp toác ñoä baud cho Port noái tieáp trong AT89C51. Truy xuaát caùc timer cuûa AT89C51 duøng saùu thanh ghi chöùc naêng ñaëc bieät cho trong baûng sau: Caùc thanh ghi chöùc naêng cuûa timer trong AT89C51 : SFR Muïc ñích Ñòa chæ Ñòa chæ hoùa töøng bit TCON Ñieàu khieån timer 88H Coù TMOD Cheá ñoä timer 89H Khoâng TLO Byte thaáp cuûa timer 0 90H Khoâng TL1 Byte thaáp cuûa timer 1 91H Khoâng TH0 Byte cao cuûa timer 0 92H Khoâng TH1 Byte cao cuûa timer 1 93H Khoâng Thanh ghi cheá ñoä timer (TMOD) Thanh ghi TMOD chöùa hai nhoùm 4 bit duøng ñeå ñaët cheá ñoä laøm vieäc cho Timer 0 vaø Timer 1. Toùm taét thanh ghi chöùc naêng TMOD Bit Teân Timer Moâ taû 7 GATE 1 Bit môû coång, khi leân 1 timer chæ chaïy khi INT1 ôû möùc cao. 6 C/T 1 Bit choïn cheá ñoä Count/Timer ü 1=boä ñeám söï kieän ü 0=boä ñònh khoaûng thôøi gian 5 M1 1 Bit 1 cuûa cheá ñoä mode 4 M0 1 Bit 0 cuûa cheá ñoä mode 3 GATE 0 Bit môû coång, khi leân 1 timer chæ chaïy khi INT0 ôû möùc cao 2 C/T 0 Bit choïn cheá ñoä Count/Timer ü 1=boä ñeám söï kieän ü 0=boä ñònh khoaûng thôøi gian 1 M1 0 Bit 1 cuûa cheá ñoä mode 0 M0 0 Bit 0 cuûa cheá ñoä mode GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 36 Thanh ghi ñieàu khieån timer Thanh ghi TCON chöùa caùc bit traïng thaùi vaø caùc bit ñieàu khieån cho Timer 1, Timer 0. Toùm taét thanh ghi chöùc naêng TCON: Bit Kyù hieäu Ñòa chæ Moâ taû TCON.7 TF1 8FH Côø baùo traøn timer 1. Ñaët bôûi phaàn cöùng khi traøn, ñöôïc xoùa bôûi phaàn meàm, hoaëc phaàn cöùng khi boä xöû lyù chæ ñeán chöông trình phuïc vuï ngaét. TCON.6 TR1 8EH Côø ñieàu khieån timer 1 chaïy ñaët xoùa baèng phaàn meàm ñeå cho timer chaïy ngöng. TCON.5 TF0 8DH Côø baùo traøn Timer 0 TCON.4 TR0 8CH Côø ñieàu khieån Timer 0 chaïy TCON.3 IE1 8BH Côø caïnh ngaét 1 beân ngoaøi . Ñaët bôûi phaàn cöùng khi phaùt hieän moät caïnh xuoáng ôû INT1 xoùa baèng phaàn meàm hoaëc phaàn cöùng khi CPU chæ ñeán chöông trình phuïc vuï ngaét. TCON.2 IT1 8AH Côø kieåu ngaét 1 beân ngoaøi. Ñaët xoùa baèng phaàn meàm ñeå ngaét ngoaøi tích cöïc caïnh xuoáng/ möùc thaáp. TCON.1 IE0 89H Côø caïnh ngaét 0 beân ngoaøi. TCON.0 IT0 88H Côø kieåu ngaét 0 beân ngoaøi. COÅNG NOÁI TIEÁP AT89C51 coù moät port noái tieáp trong mP coù theå hoaït ñoäng ôû nhieàu cheá ñoä treân moät giaûi taàn soá roäng. Chöùc naêng chuû yeáu cuûa port noái tieáp laø thöïc hieän chuyeån ñoåi song song sang noái tieáp vôùi döõ lieäu xuaát, vaø chuyeån ñoåi noái tieáp sang song song ñoái vôùi döõ lieäu nhaäp. Hai thanh ghi chöùc naêng ñaëc bieät cho pheùp phaàn meàm truy xuaát ñeán port noái tieáp laø: SBUF vaø SCON. Boä ñeäm port noái tieáp (SBUF) ôû ñòa chæ 99H trong mP thaät söï laø hai boä ñeäm. Vieát vaøo SBUF ñeå naïp döõ lieäu ñöôïc truyeàn ñi, vaø ñoïc SBUF ñeå truy xuaát döõ lieäu thu ñöôïc. Ñaây laø hai thanh ghi rieâng bieät: thanh ghi truyeàn vaø thanh ghi thu. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 37 Thanh ghi ñieàu khieån port noái tieáp (SCON) ôû ñòc chæ 98H laø thanh ghi coù ñòa chæ chöùa caùc bit thaïng thaùi vaø caùc bit ñieàu khieån. Caùc bit ñieàu khieån ñaët cheá ñoä hoaït ñoäng cho port noái tieáp, vaø caùc bit traïng thaùi baùo keát thuùc vieäc phaùt hoaëc thu kyù töï. Caùc bit traïng thaùi coù theå ñöôïc kieåm tra baèng phaàn meàm hoaëc coù theå ñöôïc laäp trình ñeå taïo ngaét. Taàn soá cuûa port noái tieáp, coøn goïi laø toác ñoä baud coù theå coá ñònh (laáy töø boä dao ñoäng treân mP). Neáu söû duïng toác ñoä baud thay ñoåi, timer 1 seõ ñöôïc laäp trình ñeå cung caáp x ung nhòp toác ñoä baud. Thanh ghi ñieàu khieån port noái tieáp (SCON) Cheá ñoä hoaït ñoäng cuûa port noái tieáp ñöôïc ñaët baèng caùch ghi vaøo thanh ghi cheá ñoä port noái tieáp (SCON) ôû ñòa chæ 98H. Döôùi ñaây laø baûng toùm taét thanh ghi SCON vaø caùc cheá ñoä cuûa port noái tieáp: Bit Kyù hieäu Ñòa chæ Moâ taû SCON.7 SM0 9FH Bit 0 choïn cheá ñoä port noái tieáp. SCON.6 SM1 9EH Bit 1 choïn cheá ñoä port noái tieáp. SCON.5 SM2 9DH Bit 2 choïn cheá ñoäport noái tieáp, cho pheùp truyeàn thoâng ña xöû lyù trong caùc cheá ñoä 2, 3 RI seõ khoâng bò caùc taùc ñoäng neáu nhö bit thöù 9 thu ñöôïc laø 0. SCON.4 REN 9CH Cho pheùp boä thu, phaûi ñöôïc ñaët leân 1 ñeå thu (nhaäp) caùc kyù töï. SCON.3 TB8 9BH Bit 8 phaùt, bit thöù 9 ñöôïc phaùt trong cheá ñoä 2,3; ñöôïc ñaët xoùa baèng phaàn meàm. SCON.2 RB8 9AH Bit 8 thu, bit thöù 9 thu ñöôïc. SCON.1 TI 99H Côø ngaét phaùt. Ñaët leân 1 khi keát thuùc phaùt kyù töï. Ñöôïc xoùa baèng phaàn meàm. SCON.0 RI 98H Côø ngaét thut. Ñaët leân 1 khi keát thuùc thu kyù töï. Ñöôïc xoùa baèng phaàn meàm. SM0 SM1 Cheá ñoä Moâ taû Toác ñoä baud 0 0 0 Thanh ghi dòch Coá ñònh (FOCS/12) 0 0 1 UART 8 bit Thay ñoåi (ñaët baèng timer) 1 1 2 UART 9 bit Coáñònh (FOCS/12 hoaëc 24) 1 1 3 UART 9 bit Thay ñoåi (ñaët baèng timer) GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 38 NGAÉT (INTERRUPT) Moät ngaét laø söï xaûy ra moät ñieàu kieän, moät söï kieän maø noù gaây ra treo taïm thôøi chöông trình trong khi ñieàu khieån ñoù ñöôïc phuïc vuï bôûi moät chöông trình khaùc. Caùc ngaét ñoùng moät vai troø quan troïng trong thieát keá vaø caøi ñaët caùc öùng duïng vi xöû lyù. Chuùng cho pheùp heä thoáng ñaùp öùng baát ñoàng boä vôùi moät söï kieän vaø giaûi quyeát söï kieän ñoù trong khi moät chöông trình khaùc ñang thöïc thi. Toå chöùc ngaét cuûa AT89C51 Coù 5 nguoàn ngaét ôû AT89C51 : 2 ngaét ngoaøi, 2 ngaét töø timer vaø 1 ngaét port noái tieáp. Taát caû caùc ngaét theo maëc nhieân ñeàu bò caám sau khi reset heä thoáng vaø ñöôïc cho pheùp töøng caùi moät baèng phaàn meàm. Khi coù hai hoaëc nhieàu ngaét ñoàng thôøi, hoaëc moät ngaét xaûy ra khi moät ngaét khaùc ñang ñöôïc phuïc vu, coù caû hai söï tuaàn töï hoûi voøng vaø sô ñoà öu tieân hai möùc duøng ñeà xaùc ñònh vieäc thöïc hieän caùc ngaét. Vieäc hoûi voøng tuaàn töï thì coá ñònh nhöng öu tieân ngaét thì coù theå laäp trình ñöôïc. Cho pheùp vaø caám ngaét Moãi nguoàn ngaét ñöôïc cho pheùp hoaëc caám ngaét qua moät thanh ghi chöùc naêng ñaëc bieät coù ñònh ñòa chæ bit IE (Interrupt Enable: cho pheùp ngaét) ôû ñòa chæ A8H. cuõng nhö caùc bit cho pheùp rieâng bieät cho moãi nguoàn ngaét, coù moät bit cho pheùp caám toaøn boä taát caû caùc ngaét hoaëc ñöôïc ñaët leân moät ñeå cho pheùp taát caû caùc ngaét. Bit Kyù hieäu Ñòa chæ Moâ taû IE.7 EA AFH Cho pheùp / Caám toaøn boä IE.6 – AEH Khoâng ñöôïc moâ taû IE.5 ET2 ADH Cho phe ùp ngaét töø Timer 2 (8952) IE.4 ES ACH Cho pheùp ngaét port noái tieáp IE.3 ET1 ABH Cho pheùp ngaét töø Timer 1 IE.2 EX1 AAH Cho pheùp ngaét ngoaøi 1 IE.1 ET0 A9H Cho pheùp ngaét töø Timer 0 IE.0 EX0 A8H Cho pheùp ngaét ngoaøi 0 GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 39 Öu tieân ngaét: Moãi nguoàn ngaét ñöôïc laäp trình rieâng vaøo moät trong hai möùc öu tieân qua thanh ghi chöùc naêng ñaëc bieät ñöôïc ñòa chæ bit IP ( Interrupt Priority: öu tieân ngaét) ôû ñòa chæ B8H. Bit Kyù hieäu Ñòa chæ Moâ taû IP.7 - - Khoâng ñöôïc ñònh nghóa IP.6 - - Khoâng ñöôïc ñònh nghóa IP.5 PT2 BDH Öu tieân cho ngaét töø Timer 2 IP.4 PS BCH Öu tieân cho ngaét port noái tieáp IP.3 PT1 BBH Öu tieân cho ngaét töø Timer 1 IP.2 PX1 BAH Öu tieân cho ngaét ngoaøi 1 IP.1 PT0 B9H Öu tieân cho ngaét töø Timer 0 IP.0 PX0 B8H Öu tieân cho ngaét ngoaøi 0 IP bò xoùa sau khi reset heä thoáng ñeå maëc nhieân ñaët taát caû caùc ngaét ôû möùc öu tieân thaáp hôn.YÙù töôûng “öu tieân” cho pheùp moät ISR seõ bò ngaét bôûi moät ngaét coù ñoä öu tieân cao hôn ngaét ñang phuïc vuï. Neáu moät ISR coù öu tieân thaáp ñang thöïc thi khi moät ngaét coù öu tieân cao hôn xaûy ra thì ISR ñoù bò ngaét vaø ISR coù öu tieân cao ñöôïc phuïc vuï. Neáu hai ngaét cuøng ñoä öu tieân xaûy ra cuøng luùc thì hoûi voøng seõ xaùc ñònh caùi naøo ñöôïc phuïc vuï tröôùc tieân. Hoûi voøng tuaàn töï laø beân ngoaøi 0, Timer 0, beân ngoaøi 1, Timer 1 vaø port noái tieáp. Caùc côø ngaét Khi ñieàu kieän ngaét xaûy ra thì öùng vôùi töøng loaïi ngaét maø loaïi côø ñoù ñöôïc ñaët leân moät ñeå xaùc nhaän ngaét. Ngaét Côø Thanh ghi SFR vaø vò trí bit Beân ngoaøi 0 IEO TCON.1 Beân ngoaøi 1 IE1 TCON.3 Timer 0 TF1 TCON.7 Timer 1 TF0 TCON.5 Port noái tieáp TI SCON.1 Port noái tieáp RI SCON.0 GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 40 Caùc vectô ngaét Khi chaáp nhaän ngaét, giaù trò ñöôïc naïp vaøo PC ñöôïc goïi laø vector ngaét. Noù laø ñòa chæ baét ñaàu cuûa ISR cho nguoàn taïo ngaét, caùc vector ngaét ñöôïc cho ôû baûng sau: Ngaét Côø Ñòa chæ vector Reset heä thoáng RST 0000H Reset ngoaøi 0 IEO 0003H Timer 0 TF0 000BH Beân ngoaøi 1 IE1 0013H Timer 1 TF1 001BH Port noái tieáp TI vaø RI 0023H Vector reset heä thoáng (RST ôû ñòa chæ 0000H) ñöôïc ñeå trong baûng naøy vì theo nghóa naøy, noù gioáng ngaét: noù ngaét chöông trình chính vaø naïp cho PC giaù trò môùi. CAÙC TÍNH NAÊNG MÔÙI CUÛA AT89C52 DUNG LÖÔÏNG BOÄ NHÔÙ CHÖÔNG TRÌNH 8 KBYTE Tính naêng môùi raát quan troïng cuûa AT89C52 so vôùi AT89C51 laø coù theâm 4Kbyte ROM noäi. Ñieàu naøy cho pheùp ngöôøi söû duïng môû roäng chöông trình ñieàu khieån, khoâng bò giôùi haïn bôûi 4Kbyte nhö ôû AT89C51. Vì vaäy ngöôøi söû duïng coù theå vieát nhöõng chöông trình daøi maø khoâng caàn phaûi söû duïng ñeán ROM ngoaøi, tieát kieäm ñöôïc khoâng gian cho bo maïch. DUNG LÖÔÏNG BOÄ NHÔÙ DÖÕ LIEÄU 256 BYTE Tính naêng thöù 2 cuûa AT89C52 laø 256byte RAM noäi ña duïng. Vôùi AT89C51, 128byte RAM noäi coù theå ñuû cho moät chöông trình öùng duïng côõ nhoû, nhöng khi chöông trình phaùt trieån lôùn hôn thì khaû naêng söû duïng caùc bieán taïm trong chöông trình laø raát lôùn neân AT89C52 raát phuø hôïp vôùi yeâu caàu treân. Vì 128byte treân (80H ñeán FFH) cuûa AT89C51 ñöôïc söû duïng laøm caùc thanh ghi coù chöùc naêng ñaëc bieät neân khi môû roäng nhaø saûn xuaát cuõng ñònh ñòa chæ 128byte RAM treân cuûa AT89C52 truøng vôùi ñòa chæ cuûa caùc thanh ghi coù chöùc naêng ñaëc bieät. Caùch phaân boá naøy ñaõ phaàn naøo giôùi haïn khaû naêng truy xuaát caùc oâ nhôù naøy. Chuùng chæ ñöôïc truy xuaát theo caùch ñònh ñòa chæ giaùn tieáp, khoâng theå ñònh ñòa chæ GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 41 moät caùch tröïc tieáp nhö 128byte döôùi vì ñòa chæ chuùng truøng vôùi caùc thanh ghi. Ví duï : muoán laáy giaù trò oâ nhôù coù ñòa chæ 80H vaøo thanh ghi ACC, ngöôøi söû duïng phaûi tieán haønh caùc böôùc sau: MOV R0 , #80H MOV A , @R0 … Vì vaäy khi truy xuaát caùc oâ nhôù RAM naèm ôû vò trí 128byte treân, ngöôøi ta thöôøng söû duïng kyõ thuaät ñoåi Bank thanh ghi ñeå khoâng laøm thay ñoåi caùc giaù trò R0, R1 ñaõ söû duïng trong caùc leänh tröôùc. Ñieàu naøy coù theå thöïc hieän nhôø thanh ghi PSW (Program Status Word). Theo maëc ñònh khi khôûi ñoäng hoaëc ñöïoc reset, vi xöû lyù seõ choïn Bank thanh ghi 0; nhöng neáu giaù trò hai bit RS0 vaø RS1 trong PSW thay ñoåi thì thanh ghi seõ ñöôïc choïn töông öùng vôùi giaù trò ñoù. Kyõ thuaät naøy cho pheùp chuyeån höôùng chöông trình nhanh vaø hieäu quaû hôn (töøng phaàn rieâng reõ cuûa chöông trình seõ coù moät thanh ghi rieâng khoâng phuï thuoäc vaøo caùc phaàn khaùc) TIMER ÑA DUÏNG THÖÙ 3 Tính naêng thöù 3 cuûa AT89C52 laø coù theâm moät Timer 2. Timer naøy coù 3 cheá ñoä hoaït ñoäng : timer 16bit töï ñoäng naïp laïi, boä ñeám 16bit vaø cheá ñoä taïo toác ñoä baud cho port noái tieáp.Caùc cheá ñoä naøy coù theå ñöôïc choïn trong thanh ghi T2CON taïi vò trí C8H. Bit Kyù hieäu Ñòa chæ Moâ taû T2CON.7 TF2 CFH Côø baùo traøn timer 2. TF2 khoâng theå = 1 khi RCLK hoaëc TCLK = 1 T2CON.6 EXF2 CEH Côø caïnh ngaét 2 beân ngoaøi. Ñaët bôûi phaàn cöùng khi phaùt hieän moät caïnh xuoáng ôû T2EX (EXEN2 = 1) vaø ñöôïc xoùa baèng phaàn meàm khi CPU chæ ñeán chöông trình phuïc vuï ngaét. T2CON.5 RCLK CDH Côø xung clock thu. Khi tích cöïc, cho pheùp port noái tieáp söû duïng toác ñoä traøn cuûa Timer 2 ñeå ñònh toác ñoä thu döõ lieäu cho port T2CON.4 TCLK CCH Côø xung clock phaùt. Khi tích cöïc, cho pheùp port noái tieáp söû duïng toác ñoä traøn cuûa GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 42 Timer 2 ñeå ñònh toác ñoä phaùt döõ lieäu cho port T2CON.3 EXEN2 CBH Côø ngaét ngoaøi. Khi tích cöïc cho pheùp Timer 2 söû duïng T2EX (P1.1) laøm ngoõ vaøo ñeám söï kieän T2CON.2 TR2 CAH Côø ñieàu khieån Timer 2 chaïy T2CON.1 C/T2 C9H Bit choïn cheá ñoä Count/Timer ü 1=boä ñeám söï kieän ngoaøi ü 0=boä ñònh khoaûng thôøi gian T2CON.0 CP/RL2 C8H Côø choïn cheá ñoä ñeám/naïp laïi Moät cheá ñoä ñaëc bieät cuûa Timer 2 laø cheá ñoä ñònh toác ñoä Baud cho port noái tieáp. Khaùc vôùi caùch duøng Timer 1 ñònh toác ñoä Baud, duøng Timer 2 coù raát nhieàu öu ñieåm : coù theå ñònh toác ñoä thu vaø phaùt döõ lieäu khaùc nhau, ñaïc bieät coù theå taêng toác ñoä truyeàn döõ lieäu leân ñeán 115200bps (taàn soá thaïch anh 11.0592 MHz) ñieàu maø Timer 1khoâng theå thöïc hieän ñöôïc. Sôû dó Timer 2 coù theå laøm ñöôïc laø vì taàn soá thaïch anh khoâng bò chia cho 12 nhö tröôùc maø chæ ñöôïc chia cho 2. Toác boä Baud ñaït ñöôïc coù theå ñöôïc tính theo coâng thöùc: ( )[ ]L2RCAP,H2RCAP65536x32 F Baudrate OSC - = GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 43 Baudrate Taàn soá thaïch anh SMOD RCAP2H : RCAP2L Toác ñoä thöïc 1200 11.0592 MHz 1 FE : E0 1199.98 2400 11.0592 MHz 1 FF : 70 2399.96 4800 11.0592 MHz 1 FF : B8 4799.91 9600 11.0592 MHz 1 FF : DC 9599.83 19200 11.0592 MHz 1 FF : EE 19199.65 38400 11.0592 MHz 1 FF : F7 38399.31 57600 11.0592 MHz 1 FF : FA 57598.96 115200 11.0592 MHz 1 FF : FD 115197.92 TRUYEÀN THOÂNG ÑA VI XÖÛ LYÙ AT89C51 cho pheùp keát noái nhieàu vi xöû lyù vôùi nhau. Maïng vi xöû lyù ñöôïc xaây döïng döïa treân giao thöùc truyeàn Master/Slave. Master ñöôïc ñònh nghóa laø thieát bò chuû, coù quyeàn giao tieáp vôùi baát kyø moät thieát bò Slave naøo ñoù. Thieát bò Slave chæ laø thieát bò laéng nghe, khoâng coù quyeàn yeâu caàu phuïc vuï, nhieäm vuï cuûa noù laø ñaùp öùng caùc yeâu caàu do thieát bò Master chuyeån tôùi. Do ñoù, hai thieát bò Slave khoâng ñöôïc pheùp giao tieáp vôùi nhau, moïi söï giao tieáp ñeàu phaûi thoâng qua Master. Vôùi hoï vi xöû lyù MCS 51, cheá ñoä ña truyeàn thoâng coù theå ñöôïc kích hoaït baèng bit SM2 trong thanh ghi ñaëc bieät SCON. Trong cheá ñoä naøy, baét buoäc döõ lieäu nhaän ñöôïc phaûi coù 9bit. Ñieàu naøy coù theå ñaït ñöôïc baèng caùch choïn caùc cheá ñoä cuûa port noái tieáp (SM0 vaø SM1). Bit döõ lieäu thöù 9 nhaän ñöïôc seõ ñöïôc ghi vaøo bit RB8. Khi moät thieát bò Master truyeàn moät khoái döõ lieäu ñeán caùc thieát bò Slave, ñaàu tieân noù seõ truyeàn ñòa chæ cuûa thieát bò Slave caàn ñeán. Moät byte döõ lieäu thoâng thöôøng khaùc vôùi moät byte ñòa chæ ôû choã bit thöù 9 cuûa byte ñoù laø 0 ñoái vôùi byte döõ lieäu vaø laø 1 ñoái vôùi byte ñòa chæ. Vôùi SM2 = 1, khoâng thieát bò Slave naøo seõ bò ngaét bôûi byte döõ lieäu. Tuy nhieân moät byte ñòa chæ seõ taïo ngaét cho toaøn boä caùc thieát bò Slave vaø caùc thieát bò coù theå kieåm tra ñòa chæ trong byte ñöôïc truyeàn ñeán coù truøng vôùi ñòa chæ thieát bò ñoù hay khoâng. Neáu byte ñòa chæ truøng vôùi ñòa chæ thieát bò, chöông trình vi xöû lyù taïi thieát bò ñoù xoaù bit SM2 vaø chuaån bò nhaän caùc byte döõ lieäu sau ñoù. Caùc thieát bò Slave khaùc khoâng xoaù bit SM2, boû qua caùc byte döõ lieäu sau vaø tieáp tuïc chôø byte ñòa chæ khaùc. Bit SM2 khoâng coù aûnh höôûng ñoái vôùi cheá ñoä 0 cuûa port noái tieáp nhöng coù theå duøng noá ñeå kieåm tra söï coù maët coù bit Stop hay khoâng.Trong cheá ñoä 1, neáu SM2 = 1, RI seõ khoâng tích cöïc tröø khi moät bit Stop ñöôïc nhaän. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 44 CHÖÔNG 2 : IC ÑOÀNG HOÀ THÖÏC DS12887 (HAÕNG MAXIM) GIÔÙI THIEÄU KHAÙI QUAÙT ü Töông thích vôùi MC146818B vaø DS1287 ü Nguoàn nuoâi ñoàng hoà trong khoaûng thôøi gian 10 naêm ü Chöùc naêng ñoàng hoà, lòch vôùi thoâng tin: giôø, phuùt, giaây, thöù , ngaøy, thaùng, naêm ü Ñònh daïng döõ lieäu theo hai daïng: nhò phaân vaø BCD ü Tuyø choïn Daylight Savings Time ü Tích hôïp nhieàu chöùc naêng trong moät chaân ü Boä nhôù RAM ña duïng 128 byte ü Ngoõ ra xung vuoâng coù taàn soá coù theå laäp trình ñöôïc ü Ngoõ ra taïo ngaét coù theå laäp trình ñöôïc Real Time Clock DS12887 ñöôïc thieát keá ñeå thay theá cho theá heä IC cuõ laø DS12887. Ngoaøi 64 byte RAM gioáng nhö DS1287, DS12887 coù theâm 64 byte RAM ña duïng daønh ngöôøi söû duïng. DS12887 coù moät nguoàn pin lithium, thaïch anh ñoàng hoà, maïch baûo veä ghi ñöôïc tích hôïp chung trong moät IC 24 chaân. Ñoàng hoà trong DS12887 vaãn hoaït ñoäng ngay caû khi khoâng coù nguoàn cung caáp ngoaøi. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 45 SÔ ÑOÀ KHOÁI CUÛA DS12887 SÔ ÑOÀ CHAÂN GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 46 Chaân Chöùc naêng chaân VCC, GND Hai chaân caáp nguoàn hoaït ñoäng VCC vaø mass cho IC. Khi ñöôïc caáp nguoàn 5V, DS12887 coù theå hoaït ñoäng sau khoaûng thôøi gian khôûi ñoäng 200ms. Khi VCC thaáp hôn 4.25V, vieäc ghi vaø ñoïc IC seõ bò caám . Tuy nhieân ñoàng hoà vaãn hoaït ñoäng. Khi nguoàn VCC xuoáng döôùi 3V, nguoàn pin lithium trong IC seõ ñöôïc chuyeån sang cung caáp cho RAM vaø ñoàng hoà. Ñoä chính xaùc cuûa ñoàng hoà laø ±1phuùt/1 thaùng ôû nhieät ñoä 25oC. MOT Cho pheùp löïa choïn giöõa 2 kieåu bus thoâng duïng hieän nay laø Motorola vaø Intel. Khi MOT ñöôïc noái leân nguoàn (VCC) kieåu bus Motorola ñöôïc choïn vaø khi MOT xuoáng mass (GND) kieåu bus Intel seõ ñöôïc choïn. Chaân MOT coù moät ñieän trôû noäi keùo xuoáng khoaûng 20kW. SQW Ngoõ ra SQW (Square Wave Output) coù khaû naêng xuaát tín hieäu xung vuoâng vôùi taàn soá coù theå laäp trình ñöôïc. Taàn soá naøy ñöôïc thay ñoåi baèng caùch thay ñoåi noäi dung 4 bit trong thanh ghi A. Tín hieäu taïi pin SQW coù theå ñöôïc taét hoaëc môû baèng bit SQWE trong thanh ghi B. Ngoaøi ra tín hieäu SQW seõ bò taétù trong tröôøng hôïp nguoàn VCC xuoáng döôùi 4.25V AD0-AD7 Bus ñòa chæ vaø döõ lieäu duøng chung. Trong chu kyø ñaàu AD0-AD7 laø bus ñòa chæ vaø laø bus döõ lieäu trong chu keá tieáp. Vieäc söû duïng chung giuùp cho DS12887 tieát kieäm ñöôïc soá chaân caàn söû duïng maø vaãn khoâng laøm chaäm thôøi gian truy xuaát IC. AS Ngoõ vaøo AS (Address Strobe Input) coù tính naêng hoaøn toaøn gioáng nhö chaân ALE trong vi xöû lyù. Möùc cao taïi pin naøy cho bieát bus ñang ñöôïc söû duïng laø bus ñòa chæ. Caïnh xuoáng xuaát hieän treân AS cho pheùp choát ñòa chæ trong DS12887. DS Ngoõ vaøo DS (Data Strobe hay Read Input) coù 2 cheá ñoä tuyø thuoäc vaøo traïng thaùi ngoõ vaøo MOT. Khi MOT noái vôùi VCC, bus Motorola ñöôïc kích hoaït, DS ñöôïc söû duïng nhö moät chaân ñieàu khieån hai chieàu daønh cho vieäc ñoïc ra vaø ghi döõ lieäu leân DS12887. Khi MOT ñöôïc noái vôùi GND, bus Intel ñöôïc choïn, DS coù tính naêng gioáng hoaøn toaøn nhö pin /RD cuûa vi xöû lyù. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 47 R/W Gioáng nhö ngoõ vaøo DS, R/W (Read/Write Input) cuõng coù 2 cheá ñoä tuyø thuoäc traïng thaùi cuûa chaân MOT. Khi MOT noái vôùi VCC, R/W cho bieát chu kyø hieän taïi laø chu kyø ghi hay laø ñoïc döõ lieäu. Khi MOT ñöôïc noái vôùi GND, R/W coù tính naêng hoaøn toaøn gioáng pin /WR trong vi xöû lyù. CS Tín hieäu tích cöïc möùc thaáp taïi CS (IC Select) cho pheùp truy nhaäp DS12887. Khi VCC xuoáng döôùi 4.25V, DS12887 seõ khoâng cho pheùp truy nha äp vaøo IC baát keå traïng thaùi cuûa CS. IRQ Ngoõ ra IRQ coù theå ñöôïc söû duïng ñeå taïo ngaét cho vi xöû lyù.Tín hieäu IRQ coøn tích cöïc ñeán khi naøo bit traïng thaùi taïo ngaét vaø bit cho pheùp ngaét töông öùng ñöôïc tích cöïc. Ñeå xoaù ngaét, ch öông trình phuïc vuï ngaét caàn phaûi ñoïc noäi dung thanh ghi C trong DS12887. RESET Chaân RESET khoâng coù taùc ñoäng ñoái vôùi ñoàng hoà, boä lòch vaø RAM. Khi khôûi ñoäng DS12887, chaân RESET ñöôïc giöõ ôû möùc thaáp trong moät khoaûng thôøi gian cho ñeán khi nguoàn cung caáp ñöôïc oån ñònh. Khi RESET ôû möùc thaáp, caùc bit sau ñaây seõ bò taùc ñoäng: ü Periodic Interrupt Enable (PEI) =0. ü Alarm Interrupt Enable (AIE) =0. ü Update Ended Interrupt Flag (UF) =0 ü Interrupt Request Status Flag (IRQF) =0. ü Periodic Interrupt Flag (PF) =0. ü Alarm Interrupt Flag (AF) =0. ü Square Wave Output Enable (SQWE) =0. ü Update Ended Interrupt Enable (UIE) =0 THOÂNG SOÁ KYÕ THUAÄT GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 48 SÔ ÑOÀ VUØNG NHÔÙ TRONG DS12887 CHU KYØ CAÄP NHAÄT Caùc giaù trò thôøi gian coù theå ñöôïc thay ñoåi baèng caùch ñoïc hoaëc ghi vaøo nhöõng byte nhôù hoaëc thanh ghi thích hôïp. Noäi dung caùc oâ nhôù naøy ñöôïc ñònh daïng baèng 2 daïng laø : nhò phaân vaø BCD. Caùc giaù trò naøy ñöôïc löu ôû hai boä ñeäm khaùc nhau neân vieäc ñoïc vaø ghi coù theå thöïc hieän maø khoâng caàn phaûi döøng ñoàng hoà. Sau GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 49 moãi moät giaây, ñoàng hoà coù moät khoaûng thôøi gian duøng ñeå caäp nhaät caùc giaù trò môùi. Neáu vieäc ñoïc caùc giaù trò rôi vaøo trong khoaûng thôøi gian naøy, caùc giaù trò nhaän ñöôïc seõ khoâng chính xaùc. Vì vaäy, ñeå traùnh tröôøng hôïp naøy DS12887 cho pheùp 3 caùch ñeå ngöôøi söû duïng ñoïc giaù trò chính xaùc. Caùch 1: söû duïng ngaét keát thuùc caäp nhaät (Update-ended Interrupt). Neáu ñöôïc tích cöïc, moät ngaét seõ xuaát hieän sau moãi chu kyø caäp nhaät baùo cho ngöôøi söû duïng bieát coù hôn 999 ms ñeå thöïc hieän vieäc ñoïc. Ngaét naøy phaûi ñöôïc xoaù tröôùc khi rôøi khoûi ñoaïn chöông trình phuïc vuï ngaét. Caùch 2: söû duïng bit cho bieát ñang trong quaù trình caäp nhaät (Update-in- Progress bit). Bit naøy tích cöïc sau moãi moät giaây. Sau khi bit naøy leân 1, quaù trình caäp nhaät seõ xaûy ra trong 244ms keá tieáp. Neáu bit naøy ôû möùc thaáp, ngöôøi söû duïng coù ít nhaát 244ms tröôùc khi caùc giaù trò thôøi gian thay ñoåi. Vì vaäy ngöôøi söû duïng khoâng neân vieát ñoaïn chöông trình phuïc vuï ngaét coù thôøi gian thöïc hieän lôùn hôn 244ms neáu thöïc hieän caùch naøy. Caùch 3: söû duïng ngaét chu kyø ñeå bieát quaù trình caäp nhaät ñang xaûy ra. Do vieäc xaùc ñònh r aát phöùc taïp neân caùch naøy raát ít ñöôïc söû duïng. NGAÉT CUÛA DS12887 Ngoõ ra IRQ cuûa DS12887 bò taùc ñoäng bôûi 3 nguoàn ngaét khaùc nhau neáu bit cho pheùp töông öùng ngaét tích cöïc. Khi moät ngaét xuaát hieän, bit côø töông öùng cuûa ngaét ñoù seõ tích cöïc trong thanh ghi C. Traïng thaùi cuûa caùc bit côø naøy ñoäc laäp vôùi traïng thaùi cuûa caùc bit cho pheùp töông öùng.Neáu moät (hoaëc hai hoaëc caû ba) trong ba bit cho pheùp ngaét tích cöïc thì khi moät ngaét xaûy ra, ngoõ ra IRQ môùi thay ñoåi dang thaùi (tích cöïc möùc thaáp). Neân chuù yù raèng caùc bit côø trong thanh ghi C seõ bò xoaù moät khi thanh ghi naøy ñöôïc ñoïc. NGOÕ RA XUNG VUOÂNG COÙ TAÀN SOÁ LAÄP TRÌNH ÑÖÔÏC GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 50 Ñeå taïo ra xung vuoâng treân ngoõ ra SQW, bit SWQE trong thanh ghi B phaûi ñöôïc tích cöïc. Baèng caùch ghi giaù trò thích hôïp vaøo 4 bit RS0, RS1, RS2 vaø RS3, ngöôøi söû duïng coù theå löïa choïn taàn soá xung vuoâng phaùt ra treân ngoõ ra SQW. THANH GHI COÙ CHÖÙC NAÊNG ÑAËC BIEÄT Thanh ghi A Bit Kyù hieäu Moâ taû Bit 7 UIP Bit traïng thaùi cho bieát tieán trình caäp nhaät ñang xaûy ra neáu ñang tích cöïc. Bit 6 DV2 Bit 5 DV1 Bit 4 DV0 Ba bit cho pheùp taét/môû nguoàn dao ñoäng noäi trong IC Bit 3 RS3 Bit 2 RS2 Bit 1 RS1 Bit 0 RS0 Boán bit choïn taàn soá xung taïi ngoõ ra SQW Thanh ghi B GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 51 Bit Kyù hieäu Moâ taû Bit 7 SET Bit cho pheùp thieát laäp thôøi gian môùi cho IC Bit 6 PIE Bit cho pheùp ngaét theo chu kyø ñöôïc taùc ñoäng leân ngoõ ra IRQ Bit 5 AIE Bit cho pheùp ngaét baùo ñoäng ñöôïc taùc ñoäng leân ngoõ ra IRQ Bit 4 UIE Bit cho pheùp ngaét baùo hieäu keát thuùc quaù trình caäp nhaät ñöôïc taùc ñoäng leân ngoõ ra IRQ Bit 3 SQWE Bit cho pheùp xuaát xung coù taàn soá thay ñoåi ñöôïc ra ngoõ ra SQW Bit 2 DM Bit choïn ñònh daïng döõ lieäu xuaát/nhaäp laø nhò phaân hay BCD Bit 1 24/12 Bit choïn cheá ñoä hieån thò gioø trong ngaøy laø 12 giôø (AM/PM) hay 24 giôø Bit 0 DSE Bit cho pheùp söû duïng tính naêng Daylight Savings. Thanh ghi C Bit Kyù hieäu Moâ taû Bit 7 IRQF Côø ngaét cuûa IC. Ñöôïc taùc ñoäng bôûi 3 loaïi ngaét khaùc nhau Bit 6 PF Côø ngaét theo chu kyø cuûa IC Bit 5 AF Côø ngaét baùo ñoäng cuûa IC Bit 4 UF Côø ngaét baùo hieäu keát thuùc quaù trình caäp nhaät cuûa IC Bit 3 0 Bit 2 0 Bit 1 0 Bit 0 0 Khoâng cho pheùp söû duïng caùc bit naøy GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 52 CHÖÔNG 3 : IC BOÄ NHÔÙ ROM NOÁI TIEÁP AT24C64 (HAÕNG ATMEL) GIÔÙI THIEÄU KHAÙI QUAÙT ü Nguoàn cung caáp thaáp (töø 1.8 ñeán 5.5V) ü Coâng suaát thaáp (11mW) ü Dung löôïng boä nhôù 8192 x 8bit ü Giao tieáp noái tieáp hai daây ü Neùn nhieãu ngoõ vaøo ü Baûo veä ghi baèng phaàn cöùng ü Cho pheùp ghi theo trang (toái ña 32byte) ü Ñoä tin caäy cao : 1 trieäu laàn ghi, löu giöõ döõ lieäu trong 100 naêm ü Baûo veä choáng tónh ñieän ESD >3000V SÔ ÑOÀ KHOÁI GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 53 SÔ ÑOÀCHAÂN Chaân Chöùc naêng chaân VCC, GND Chaân caáp nguoàn vaø mass cho IC SCL Ngoõ vaøo xung clock ñoàng boä döõ lieäu vaøo (caïnh döông) vaø döõ lieäu ra (caïnh aâm) trong IC. SDA Nhaän döõ lieäu vaøo hoaëc xuaát döõ lieäu ra. Chaân naøy neân ñöôïc keùo leân baèng moät ñieän trôû khoaûng 10kW A0, A1, A2 Ba ngoõ vaøo thieát laäp cöùng ñòa chæ cuûa EEPROM. Khi ñöôïc thieát laäp thích hôïp (noái leân nguoàn hoaëc xuoáng mass), cho pheùp toái ña 8 IC EEPROM söû duïng 1 bus. Theo maëc ñònh, khi ñeå troáng caùc chaân naøy, A0, A1, A2 coù giaù trò baèng 0. WP Ngoõ vaøo choáng ghi. Khi noái chaân naøy xuoáng mass, tieán trình ghi EEPROM thöïc hieän bình thöôøng. Khi WP ñöôïc noái leân nguoàn, vieäc ghi döõ lieäu leân vuøng ñòa chæ 4Kbyte cao bò caám. Neáu ñeå troáng chaân naøy, theo maëc ñònh WP ñöôïc keùo xuoáng mass. THOÂNG SOÁ KYÕ THUAÄT ÑÒNH ÑÒA CHÆ IC IC EEPROM söû duïng ba ngoõ vaøo A0, A1, A2 ñeå ñònh ñòa chæ cuûa IC . Ñieàu naøy cho pheùp coù theå keát noái 8 IC treân cuøng 1 bus 2 daây. Ñòa chæ naøy seõ ñöôïc so saùnh trong caùc leänh ñieàu khieån ñoïc/ghi EEPROM ñeå baûo ñaûm taùc vuï ñöôïc thöïc hieän ñuùng vò trí ñaõ ñònh. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 54 TAÙC VUÏ GHI ROM Ghi töøng byte Leänh ghi ñoøi hoûi hai byte ñòa chæ ñöôïc truyeàn theo sau ñòa chæ IC vaø tín hieäu ACK (Acknowledgment). Sau khi so saùnh ñuùng ñòa chæ caàn ghi, IC seõ phaûn hoài moät tín hieäu Zero vaø cho pheùp töøng bit döõ lieäu dòch vaøo IC ñöôïc ñoàng boä baèng xung clock taïi chaân SCLK. Taùc vuï ghi ñöôïc keát thuùc baèng traïng thaùi Stop do thieát bò ghi döõ lieäu (vi xöû lyù) phaùt ñi. Moïi ngoõ vaøo ñeàu maát khaû naêng hoaït ñoâng cho ñeán khi taùc vuï ghi keát thuùc. Ghi theo trang Taùc vuï ghi theo trang cuõng ñöôïc khôûi ñoäng gioáng nhö taùc vuï ghi töøng byte, chæ khaùc laø thieát bò ghi (vi xöû lyù…) khoâng göûi traïng thaùi Stop sau moãi byte ñöôïc ghi xong. Thay vaøo ñoù sau khi nhaän ñöôïc tín hieäu ACK cuûa byte döõ lieäu ñaàu tieân, vi xöû lyù coù theå göûi ñeán IC EEPROM toái ña 31byte döõ lieäu tieáp theo. IC phaûn hoài moät tín hieäu Zero sau moãi byte döõ lieäu nhaän ñöôïc. Taùc vuï ghi theo trang ñöôïc keát thuùc khi IC nhaän ñöôïc traïng thaùi Stop. Neáu ñòa chæ döõ lieäu caàn ghi ñaït ñeán ñòa chæ cao nhaát cuûa IC (byte thöù 8192), döõ lieäu keá tieáp seõ ñöôïc ghi ñeø leân vò trí baét ñaàu cuûa trang hieän taïi ñoù. Neáu coù hôn 32 byte döõ lieäu ñöôïc truyeàn ñi, caùc byte döõ lieäu tröôùc ñoù seõ bò ghi ñeø leân. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 55 TAÙC VUÏ ÑOÏC ROM Ñoïc ñòa chæ hieân taïi Ñòa chæ byte döõ lieäu cuûa laàn ghi hoaëc ñoïc cuoái cuøng luoân ñöôïc löu laïi trong IC khi naøo IC vaãn coøn nguoàn cung caáp. Moät khi leänh ñieàu khieån ñoïc ñöôïc xuaát ra vaø ñöôïc nhaän bieát bôûi IC , döõ lieäu caàn ñoïc ñöôïc dòch ra treân chaân SDA ñoàng boä baèng xung clock treân chaân SCLK. Taùc vuï ñoïc ñöôïc keát thuùc khi IC nhaän ñöôïc traïng thaùi Stop. Ñoïc ñòa chæ baát kyø Gioáng nhö taùc vuï ñoïc ñòa chæ hieän taïi, ñoïc ñòa chæ baát kyø baét ñaàu baèng vieäc ghi leân IC ñòa chæ caàn ñoïc môùi. Sau khi IC nhaän ñöôïc ñòa chæ môùi, taùc vuï ñoïc baát kyø trôû thaønh taùc vuï ñoïc ñòa chæ hieän taïi GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 56 Ñoïc theo trang Khôûi ñoäng taùc vuï ñoïc theo trang cuõng gioáng nhö hai taùc vuï ñoïc treân. Khi naøo IC coøn nhaän ñöôïc tín hieäu ACK thì IC vaãn dòch döõ lieäu ra ngoaøi treân chaân SDA. Taùc vuï ñoïc keát thuùc khi vi xöû lyù xuaát ñi traïng thaùi Stop. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 57 CHÖÔNG 4: THIEÁT BÒ HIEÅN THÒ LCD HD44780 (HAÕNG HITACHI) GIÔÙI THIEÄU KHAÙI QUAÙT CAÁU TAÏO VAØ HOAÏT ÑOÄNG CUÛA MOÄT ÑÔN VÒ LCD Maøn hình tinh theå loûng coù hai maët phaân caùch baèng vaät lieäu tinh theå. Caáu truùc naøy gioáng moät tuï ñieän. Baûn cöïc bò phaân cöïc ñöôïc söû duïng ñeå cho aùnh saùng chaïy qua hoaëc ngaên aùnh saùng. Do caáu taïo ñaëc thuø, LCD coù caùc ñaëc tính sau: ü Taùn quang ü Hoaït ñoäng ôû daïng phaûn chieáu hoaëc trong suoát, loaïi LCD trong suoát coù söï hieån thò toát hôn loaïi LCD phaûn chieáu. ü Coâng suaát caàn thieát ñeå LCD taùn quang hay haáp thuï aùnh saùng raát nhoû (thoâng thöôøng vaøi mW/cm). LCD hoaït ñoäng ôû ñieàu kieän ñieän aùp thaáp töø 1V ñeán 15V RMS, taàn soá thaáp 25¸ 60Hz. ü Hoaït ñoäng cuûa tinh theå loûng döïa treân cô sôû lôùp vaät lieäu khi noùng chaûy, noù coù caùc caáu truùc ñöôïc coi nhö tinh theå ñeàu. Coù hai loaïi vaät lieäu tinh theå ñöôïc duøng trong boä chæ thò laø “Neurmatic” vaø “Cholesteric”. Loaïi tinh theå loûng phaûn chieáu: Khi soùng kích thích xoay chieàu ñaët vaøo baûn cöïc, noù taïo neân moät tröôøng tónh ñieän coù taùc duïng saép xeáp caùc phaàn töû tinh theå loûng. Khi caùc phaàn töû tinh theå ñöôïc saép xeáp thaúng haøng thì cho aùnh saùng chaïy tôùi göông, Trong vuøng naøy aùnh saùng phaûn chieáu maïnh hôn. Loaïi tinh theå loûng haáp thuï: Loaïi naøy thay cho göông ngöôøi ta söû duïng maët ñen. Trong khu vöïc haáp thuï aùnh saùng tinh theå loûng trôû neân thaãm hôn trong khu vöïc khoâng haáp thuï. ÑAËC ÑIEÅM QUAN TROÏNG CUÛA LCD Ñieän tröôøng caàn thieát cho LCD hoaït ñoäng laø 104V/cm. Do ñoù ñieän aùp cho LCD coù beà daøy 10mm thì caàn ñieän aùp 10V. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 58 Vaät lieäu NLC (neurmatic) coù ñieän trôû raát lôùn (>1010W) do ñoù doøng ñieän ñuû cho LCD hoaït ñoäng raát nhoû côõ 0.1mA/cm2. Bôûi vì nguoàn saùng hoaït ñoäng cho LCD laø aùnh saùng xung quanh neân coâng suaát cho LCD khoaûng 10mW/cm ñeå cho coù söï taùn quang trong moâi tröôøng LCD LCD hoaït ñoäng vôùi toác ñoä raát chaäm, thôøi gian ñeå LCD khôûi ñoäng vaøo khoaûng ms (10-3 sec) vaø thôøi gian ñeå traïng thaùi “taét” vaøo khoaûng vaøi chuïc ms. DAÏNG BOÁ TRÍ HIEÅN THÒ Khoâng coù chuaån möïc chung cho LCD. Chuùng khaùc nhau ôû caùch boá trí caùc thanh, yeâu caàu kích thích, phöông phaùp noái. Coù theå boá trí hieån thò 7 ñoaïn nhö LED 7 ñoaïn. Ngaøy nay thöôøng söû duïng LCD daïng ma traän ñieåm 5x8, 5x10… vaø nhaát laø söû duïng caùc modul LCD coù saün. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG VAØ GIÔÙI HAÏN Do LCD tieâu thuï doøng raát beù neân coâng suaát toån hao ít, vì vaäy noù ñöôïc söû duïng roäng raõi trong caùc thieát bò söû duïng pin nhö ñoàng hoà ñeo tay, maùy tính caù nhaân, thaäm chí maùy vi tính xaùch tay… Daïng hieån thò nhö ma traän ñieåm thöôøng duøng trong chæ thò ñoà hoïa vaø chæ thò chöõ vaø soá. Tuy nhieân cuøng coù moät soá nhöôïc ñieåm khieán phaïm vi öùng duïng bò haïn cheá: ü Goùc quan saùt LCD so vôùi phöông thaúng ñöùng ñeå coøn nhìn roõ maøn hình hieån thò <45o ü LCD khoâng töï phaùt quang maø noù nhôø aùnh saùng beân ngoaøi hay aùnh saùng neàn. Do ñoù coù theå baát tieän trong moät soá tröôøng hôïp. ü Toác ñoä ñaùp öùng cuûa LCD vôùi tín hieäu ngoõ vaøo chaäm hôn LED. Do ñoù khi caàn ñaùp öùng nhanh ví duï nhö caùc baûng quang baùo trong thoâng tin theå thao (baùo ñieåm, thaønh tích, giôø, tæ soá…) ngöôøi ta söû duïng LED ñeå söï hieån thò ñöôïc nhanh choùng, roõ raøng vaø ñaùng tin caäy hôn. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 59 STT Kí hieäu Möùc I/O Chöùc naêng 1 Vss - - Mass (GND) 2 VCC - - Caáp nguoàn VCC (+5V) 3 Vee - - Chænh ñoä töông phaûn 4 RS 0/1 I 0 = Ngoõ nhaäp leänh 1 = Ngoõ nhaäp döõ lieäu 5 R/W 0/1 I 0 = Vieát tôùi modul LCD 1 = Ñoïc töø modul LCD 6 E 1, 1-->0 I Tín hieäu cho pheùp (Enable) 7 DB0 0/1 I/O Ñöôøng döõ lieäu 0 (LSB) 8 DB1 0/1 I/O Ñöôøng döõ lieäu 1 9 DB2 0/1 I/O Ñöôøng döõ lieäu 2 10 DB3 0/1 I/O Ñöôøng döõ lieäu 3 11 DB4 0/1 I/O Ñöôøng döõ lieäu 4 12 DB5 0/1 I/O Ñöôøng döõ lieäu 5 13 DB6 0/1 I/O Ñöôøng döõ lieäu 6 14 DB7 0/1 I/O Ñöôøng döõ lieäu 7 (MSB) Maõ Leänh RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 Thôøi gian Xoùa hieån thò 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1.64mS Xoùa hieån thò vaø chuyeån con troû veà vò trí neàn (ñòachæ 0) Ñöa con troû ôû vò trí ñaàu 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 1.64mS Ñöa con troû veà vò trí ñaàu (haøng I). Dòch hieån thò veà vò trí goác. Noäi dung DDRAM khoâng ñoåi Ñaët cheá ñoä ngoõ nhaäp 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 40mS Ñònh höôùng di chuyeån con troû (I/D), chæ ñònh dòch hieån thò (S), caùc leänh naøy ñöôïc thöïc hieän trong suoát thôøi gian ñoïc/vieát. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 60 Ñieàu khieån baät/taét hieån thò 0 0 0 0 0 0 1 D C B 40mS Baät/taét taát caû hieån thò (D), baät/taét con troû (C), con troû nhaáp nhaùy (B) Dòch con troû/hieån thò 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 40mS Dòch chuyeån con troû hay dòch hieån thò (S/C), höôùng dòch (R/L). Noäi dung DDRAM giöõ khoâng ñoåi. Ñaët chöùc naêng 0 0 0 0 1 DL N F * * 40mS Ñònh chieàu daøi giao dieän (DL), soá haøng hieån thò (N), font chöõ (F) Ñòa chæ CGRAM 0 0 0 1 Ñòa chæ CGRAM 40mS Döõ lieäu CGRAM ñöôïc göûi vaø nhaän sau thieát ñaët naøy Ñòa chæ DDRAM 0 0 1 Ñòa chæ DDRAM 40mS Döõ lieäu DDRAM ñöôïc göûi vaø nhaän sau thieát ñaët naøy Ñoïc côø baän BF vaø boä ñeám ñòa chæ AC 0 1 BF Ñòa chæ DDRAM 1mS Ñoïc côø BF, ñoïc noäi dung AC Vieát tôùi CGRAM hay DDRAM 1 0 Döõ lieäu vieát 40mS Ñoïc töø CGRAM hay DDRAM 1 1 Döõ lieäu ñoïc 40mS GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 61 Teân bit Thoâng soá I/D 0 = Giaûm vò trí con troû 1 = Taêng vò trí con troû S 0 = Khoâng dòch hieån thò 1 = Dòch hieån thò D 0 = Taét hieån thò 1 = Baät hieån thò C 0 = Taét con troû 1 = Baät con troû B 0 = Con troû k hoâng nhaáp nhaùy 1 = Con troû nhaáp nhaùy S/C 0 = Di chuyeån con troû 1 = Dòch hieån thò R/L 0 = Dòch traùi 1 = Dòch phaûi DL 0 = Giao dieän 4 bit 1 = Giao dieän 8 bit N 0 = 1/8 or 1/11 Duty (1 haøng) 1 = 1/16 Duty (2 haøng) F 0 = 5x7 1 = 5x10 BF 0 = Coù theå nhaän leänh 1 = Ñang thao taùc beân trong TRÌNH BAØY MOÄT SOÁ VAÁN ÑEÀ LIEÂN QUAN ÑEÁN TAÄP LEÄNH Caùc ngoõ ñieàu khieån : EN (Enable) : Thoâng baùo cho LCD bieát ta ñang gôûi döõ lieäu cho noù. Chöông trình phaàn meàm phaûi ñaët E = 1 tröôùc khi ñaët caùc ñöôøng ñieàu khieån hay caùc ñöôøng döõ lieäu khaùc vaø sau ñoù phaûi xoùa E = 0 khi caùc ñöôøng khaùc ñaõ saün saøng. RS (Register Select) : ü RS = 0 : döõ lieäu ñöa vaøo LCD laø leänh ü RS = 1 : döõ lieäu ñöa vaøo LCD laø döõ lieäu caàn hieån thò RW (Read/Write) : ü RW = 0 : döõ lieäu treân bus ñöôïc ghi vaøo LCD ü RW = 1 : döõ lieäu ñöôïc ñoïc ra töø LCD THANH GHI IR (Intruction Register) : Thanh ghi löu tröõ maõ leänh cuûa moät soá leänh : xoù hieån thò, dòch con troû… DR (Data Register) : Thanh ghi löu tröõ data ñöôïc vieát vaøo LCD. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 62 RS RW E Thao taùc 0 0 1,1 ® 0 IR vieát bôûi thao taùc beân trong (xoùa hieån thò…) 0 1 1 Ñoïc côø baän BF vaø boä ñeám ñòa chæ 1 0 1,1 ® 0 DR vieát bôûi thao taùc beân trong 1 1 1 DR ñoïc bôûi thao taùc beân trong Côø baän BF (Busy Flag) : ü BF = 1 : LCD ñang thöïc hieän leänh beân trong, leänh keá seõ khoâng ñöôïc chaáp nhaän ü BF = 0 : leänh keá ñöôïc pheùp ghi vaøo LCD. Boä ñeám ñòa chæ (Address Counter) : AC gaùn ñòa chæ cho DDRAM hay CGRAM Khi 1 leänh chöùa ñòa chæ ñöôïc vieát vaøo IR, döõ lieäu ñòa chæ ñöôïc gôûi töø IR ñeán AC. Taïi leänh naøy DDRAM hay CGRAM cuõng ñöôïc choïn. Sau khi vieát vaøo (hay ñoïc ra töø) DDRAM hay CGRAM ñeå hieån thò döõ lieäu AC töï ñoäng taêng (hay giaûm ñi) moät. Noäi dung AC laø ngoõ ra DB0¸ DB6 khi RS = 0 vaø RW = 1 RAM hieån thò döõ lieäu (DDRAM) : DDRAM löu tröõ döõ lieäu ñöôïc trình baøy ôû daïng maõ kí töï 8 bit. Dung löôïng cuûa noù 80x8 bit hay 80 kí töï. Khi hieån thò ít hôn 80 kí töï, baát cöù vuøng RAM naøo khoâng duøng cho hieån thò ñeàu coù theå duøng nhö 1 RAM ña duïng. Ñòa chæ DDRAM ñöôïc ñònh daïng trong AC ôû daïng Hex. Lieân heä giöõa ñòa chæ DDRAM vaø vò trí treân maøn hình hieån thò 00 01 38 39 Vò trí hieån thò Doøng 1 00H 01H ……………………… 26H 27H Doøng 2 40H 41H ……………………… 66H 67H Ñòa chæ DDRAM daïng Hex CGROM : (Character Generator ROM) CGROM taïo maãu kí töï 5x7 hay 5x10 töø maõ kí töï 8 bit CGROM chöùa 192 maãu kí töï 5x7 vaø 192 maãu kí töï 5x10. CGRAM : Laø vuøng RAM cho pheùp ngöôøi söû duïng ñònh nghóa moät kí töï naøo ñoù trong phaàn meàm GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 63 Vôùi font 5x7 coù theå löu tröõ ñöôïc 8 maãu kí töï Vôùi font 5x10 coù theå löu tröõ ñöôïc 4 maãu kí töï MOÄT SOÁ LEÄNH ÑÖÔÏC SÖÛ DUÏNG TRONG LUAÄN VAÊN Khôûi ñoäng LCD : Ñaët chöùc naêng : DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DBUS 0 0 1 1 1 0 * * 38H Giaûi thích : DB4 =1 : choïn giao dieän 8 bit DB3 =1 : hieån thò 2 doøng DB2 =0 : choïn font kí töï 5x7 Ñieàu khieån baät/taét hieån thò : DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DBUS 0 0 0 0 1 1 1 0 0EH Giaûi thích : DB2 =1 : baät hieån thò DB1 =1 : baät con troû DB0 =0 : con troû khoâng nhaáp nhaùy Ñaët cheá ñoä ngoõ nhaäp : DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DBUS 0 0 0 0 0 1 1 0 06H Giaûi thích : DB =1 : cheá ñoä taêng con troû DB0 =0 : khoâng dòch hieån thò Xoùa hieån thò: Göûi leänh 01H leân ngoõ DBUS Sau khi thöïc hieän thao taùc xoùa maøn hình con troû seõ ñöôïc ñaët ôû goùc traùi maøn hình hieån thò. Xuoáng haøng : Ñaët ñòa chæ DDRAM : naïp 80H vaøo DBUS Ñaët ñòa chæ oâ nhôù ñaàu haøng thöù 2 : 40H vaøo DBUS Do ñoù ta naïp vaøo DBUS giaù trò 80H+40H=C0H Ñöa döõ lieäu ñeán LCD : GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 64 WriteLcd: SETB EN SETB RS ;cho pheùp vieát tôùi CGRAM hay DDRAM MOV DBUS , A ;xuaát töø ACC ® LCD CLR EN ;cho pheùp xuaát CALL WaitLCD RET GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 65 PHAÀN III : MOÄT SOÁ CHUAÅN TRUYEÀN THOÂNG VAØ GIAO THÖÙC TIEÂU BIEÅU GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 66 CHÖÔNG 1: TIEÂU CHUAÅN TRUYEÀN THOÂNG RS232 Gheùp noái qua coång noái tieáp RS232 laø moät trong nhöõng kyõ thuaät ñöôïc söû duïng roäng raõi nhaát ñeå gheùp noái caùc thieát bò ngoaïi vi vôùi maùy tính. Chuaån RS232 ñöôïc Hieäp hoäi caùc nhaø coâng nghieäp ñieän töû EIA (Electronic Industries Association) xaây döïng thaønh moät tieâu chuaån chính thöùc vaøo naêm 1962. Coù hai phieân baûn ñöôïc löu haønh trong thôøi gian töông ñoái daøi laø RS232 B vaø RS232 C. Cho ñeán nay thì RS232 B ñaõ loãi thôøi coøn RS232 C vaãn coøn ñöôïc söû duïng. Tieâu chuaån ñang ñöôïc aùp duïng hieän nay laø RS232 C, ñoâi khi goïi ngaén goïn laø RS232 . ÔÛ caùc nöôùc Taây Aâu , chuaån RS232 coøn ñöïôc goïi laø chuaån V.24 YÙ töôûng ñeå xaây duïng chuaån RS232 laø phaûi söû duïng cuøng loaïi ñaàu noái daây, ñöïôc noái theo cuøng moät caùch vaø phaûi söû duïng cuøng möùc ñieän aùp khi bieåu dieãn caùc möùc logic 1 (möùc cao) vaø logic 0 (möùc thaáp). ÑAËC TÍNH ÑIEÄN HOÏC CUÛA RS232 Trong phieân baûn cuõ RS232B , möùc logic 1 laø moät ñieän aùp baát kyø trong khoaûng töø –5V ñeáùn –25V, trong khi möùc logic 0 naèm trong khoaûng töø +5V ñeán +25V. Caùc möùc ñieâïn aùp trong phaïm vi –3V ñeán +3V ñöôïc moâ taû laø möùc ñieän aùp chuyeån tieáp trong khi töø –3V ñeán –5V vaø töø +3V ñeán +5V ñöôïc xem laø traïng thaùi khoâng xaùc ñònh coù theå daãn ñeán caùc keát quaû ngoaøi döï tính. Trong chuaån RS232C, caùc giôùi haïn treân ñoái vôùi möùc logic 0 vaø logic 1 laø ±12V chöù khoâng duøng giôùi haïn ±25V nhö trong chuaån RS232B. Neáu khoâng coù xung xuaát hieän treân ñöôøng daãn thì möùc ñieän aùp töông ñöông vôùi möùc logic 1, töùc laø –12V. Ngoaøi vieäc thu heïp giôùi haïn ñieän aùp , chuaån RS232C ngaøy nay ñang ñöôïc aùp duïng coøn coá ñònh trôû khaùng taûi trong phaïm vi töø 3000W ñeán 7000W. ü Möùc logic 1 coù ñieän aùp naèm trong khoaûng –3V ñeán –12V, möùc logic 0 töø +3V ñeán +12V ü Trôû khaùng taûi phaûi lôùn hôn 3000W nhöng phaûi nhoû hôn 7000W ü Toác ñoä truyeàn/nhaän döõ lieäu cöïc ñaïi laø 100kbps (ngaøy nay coù theå ñaït ñöôïc 200 kbps) ü Caùc loái vaøo phaûi coù ñieän dung nhoû hôn 2500pF GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 67 ü Ñoä daøi cuûa caùp noái giöõa maùy tính vaø thieát bò ngoaïi vi gheùp noái qua coång noái tieáp RS232C khoâng theå vöôït quaù 15 m neáu khoâng söû duïng Modem ü Caùc giaù trò toác ñoä truyeàn döõ lieäu chuaån laø : 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 28800 …… 56600, 115200bps. ÑAÀU NOÁI THIEÁT BÒ CUÛA RS232 Tieâu chuaån RS232 ñaàu tieân aùp duïng cho coång noái tieáp quy ñònh söû duïng ñaàu noái 25 chaân, cuøng vôùi teân goïi vaø chöùc naêng cuï theå cho töøng chaân. Cho ñeán nay thì nhöõng quy ñònh naøy ñaõ mang tính lòch söû vì treân thöïc teá chæ coù 9 chaân ñöôïc söû duïng. Ñaàu noái 25 chaân coù kích thöôùc lôùn, chieám nhieàu choã vaø laïi chöùa moät soá lôùn chaân khoâng duøng ñeán neân khi maùy tính ñöôïc söû duïng roäng raõi thì ñaàu noái 9 chaân ñaõ ñöôïc ñöa vaøo söû duïng. DB-25 DB-9 Teân Kyù hieäu Chöùc naêng 1 _ Frame Ground FG Noái voû boïc kim cuûa daây caùp vôùi voû maùy hoaëc mass ñaát 2 3 Transmit Data TxD à Ñöôøng daãn truyeàn döõ lieäu ra thieát bò khaùc 3 2 Receive Data RxD ß Ñöôøng daãn nhaän döõ lieäu veà ñeå xöû lyù 4 7 Request to Send RTS à DTE ñaët ñöôøng naøy leân möùc cao khi saün saøng truyeàn döõ lieäu 5 8 Clear to Send CTS ß Thoâng baùo cho DTE laø DCE ñaõ saün saøng nhaän döõ lieäu 6 6 Data Set Ready DSR ß DTE ñaët ñöôøng naøy leân möùc cao khi saün saøng nhaän döõ lieäu 7 5 Singal Ground SG Mass cuûa tín hieäu GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 68 8 1 Data Carrier Detect DCD ß Phaùt hieän soùng mang (tín hieäu mang döõ lieäu) 20 4 Data Terminal Ready DTR à DCE ñaët ñöôøng naøy leân möùc cao khi saün saøng truyeàn döõ lieäu 22 9 Ring Indicate RI ß Thoâng baùo laø DCE ñang nhaän tín hieäu chuoâng Ghi chuù : DTE : Data Terminal Equipment DCE : Data Communication Equipment à : ngoõ ra (output) ß : ngoõ vaøo (input) GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 69 CHÖÔNG 2: TIEÂU CHUAÅN TRUYEÀN THOÂNG RS485 Coù theå coi chuaån RS485 laø moät phaùt trieån cuûa RS232 vôùi moät soá öu ñieåm vöôït troäi : Giaù thaønh reû : maïch phaùt vaø thu coù giaù thaønh thaáp vaø chæ caàn nguoàn cung caáp ñôn +5V (hay thaáp hôn ) ñeå coù theå phaùt ra moät hieäu ñieän theá sai leäch 1.5V ôû ngoõ ra . Ngöôïc laïi maïch thu vaø phaùt cuûa RS232 caàn coù moät nguoàn cung caáp ñoái xöùng ±5V ñeå phaùt tín hieäu möùc 0 ( )0» vaø möùc 1 ( » 5V). Khaû naêng keát noái : thay vì chæ giôùi haïn ôû hai thieát bò ôû chuaån RS232, RS485 coù theå keát noái ñoàng thôøi nhieàu thieát bò phaùt vaø thu . Vôùi maïch nhaän tín hieäu coù trôû khaùng vaøo ñuû lôùn, moät keát noái RS485 coù theå coù 256 nuùt keát noái . Khoaûng caùch : moät keát noái RS485 coù theå coù chieàu daøi leân tôùi 4000feet, so vôùi RS232 laø 50-100feet . Toác ñoä : toác ñoä bit coù theå ñaït tôùi 10Mbit/giaây . ÑÖÔØNG DAÂY CAÂN BAÈNG TRONG RS485 Khaû naêng truyeàn taûi ñi xa ôû RS485 laø nhôø söû duïng ñöôøng daây caân baèng . Moãi ñöôõng tín hieäu trong RS485 goàm 2 daây vôùi ñieän theá traùi nhau nghóa laø moät trong hai daây taïi moãi thôøi ñieåm phaûi coù ñoàng thôøi moät daây aâm vaø moät daây döông . Beân phía nhaän tín hieäu seõ phaân bieät ñieän theá giöõa hai daây töông öùng vôùi möùc 0 vaø möùc 1 . TIA/EIA-485 thieát keá ñöôøng truyeàn tín hieäu laø hai ñöôøng daây A, B .ÔÛ phía phaùt tín hieäu, ñieän aùp TTL ôû möùc cao seõ laøm daây A coù ñieän theá cao hôn ñieän theá daây B, ngöôïc laïi ñieän aùp TTL möùc thaáp seõ laøm daây A coù ñieän theá thaáp hôn daây B .ÔÛ phía thu tín hieäu , neáu ñieän theá daây A cao hôn daây B ngoõ ra TTL seõ ôû möùc cao vaø ngöôïc laïi. Ñieän theá cuûa moãi daây tín hieäu so vôùi ñaát cuûa phaàn thu tín hieäu phaûi naèm trong khoaûng –7V ñeán +12V, ñieàu naøy cho pheùp söï cheânh leäch ñieän theá ñaát giöõa phaàn phaùt vaø phaàn thu. Ñoä lôùn ñieän aùp vi sai giöõa hai daây A,B khoâng ñöôïc pheùp lôùn hôn 6V. Cuõng nhôø söû duïng ñöôøng daây caân baèng neân RS485 coù tính choáng nhieãu raát cao :hai daây tín hieäu luùc naøo cuõng mang nhöõng doøng ñieän traùi daáu vaø gaàn nhö laø cuøng bieân ñoä . Khi coù nhieãu treân ñöôøng daây thì nhieãu seõ suaát hieän ñoàng thôøi treân GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 70 caû hai daây vôùi cuøng bieân ñoä, vì vaäy nhieãu treân ñöôøng daây naøy seõ bò nhieãu treân ñöôøng daây kia trieät tieâu. Nhieãu coù theå phaùt ra töø tín hieäu cuûa moät ñöôøng daây khaùc trong cuøng moät daây caùp hay nhieãu töø beân ngoaøi daây caùp nhöng ñöôõng daây caân baèng seõ duy trì tín hieäu caàn ñöôc truyeàn vôùi nhieãu baèng khoâng hay giaûm xuoáng toái thieåu . Moät lôïi theá khaùc cuûa vieâc söû duïng ñöôøng daây khoâng caân baèng laø khoâng caàn quan taâm ñeán söï cheânh leäch cuûa ñieän theá ñaát (trong moät giôùi haïn naøo ñoù) giöõa hai thieát bò truyeàn. Khi truyeàn ôû khoaûng caùch xa, ñieän theá ñaát ôû nôi phaùt vaø nôi thu coù theå cheânh leäch nhau vaøi Volts .Treân ñöôøng daây caân baèng, söï sai leäch naøy seõ gaây ra söï laàm laãn giöõa möùc 0 vaø möùc 1. Ñöôøng daây khoâng caân baèng seõ khoâng bò aûnh höôûng bôûi söï cheânh leäch naøy vì, tín hieäu nhaän ñöôïc seõ laø söï cheânh leäch ñieän theá giöõ hai ñöôøng daây. Trong thöïc teá, caùc linh kieän cuûa RS485 hoaït ñoäng trong moät giôùi haïn cho pheùp söï sai leäch ñieän theá ñaát. Moät giaûi phaùp ñeå ñeå trieät tieâu hay giaûm sai leäch ñieän theá ñaát laø caùch ly ñöôøng truyeàn ñeå ñieän theá ñaát cuûa hai beân phaùt vaø thu khoâng aûnh höôûng ñeán ñöôøng truyeàn . ÑAËC TÍNH ÑIEÄN HOÏC CUÛA RS485 Giao tieáp RS485 caàn nguoàn ñôn 5V nhöng möùc ñieän aùp logic ngoõ ra ôû caùc boä phaùt vaø thu khoâng theo chuaån 5V TTL hay CMOS. Ñieän aùp vi sai chuaån ôû ngoõ ra A,B ít nhaát laø 1.5V. Ñieän aùp cheânh leäch giöõa ñaát vaø ngoõ ra khoâng ñöôïc quy ñònh,tuy nhieân cheá ñoä chung (common mode) cuûa ngoõ ra so vôùi ñaát phaûi trong khoaûng ±7V .Neáu giao tieáp RS485 laø hoaøn toaøn caân baèng thì caùc ngoõ ra seõ bò dich 1 möùc DC laø ½ VCC. Söï maát caân baèng seõ laøm thay ñoåi möùc offset naøy . ÔÛ phaàn nhaän RS485, ñieän aùp vi sai ñeå phaân bieät möùc thaáp vaø cao nhoû nhaát laø 0.2V. Neáu ñieän aùp giöõa A vaø B lôùn hôn 0.2V, RS485 seõ nhaän ra möùc 1, ngöôïc laïi neáu ñieän aùp giöõa A vaø B nhoû hôn –0.2V RS485 seõ cho ra möùc 0. Neáu ñieän aùp giöõa A vaø B naèm trong khoaûng töø –0.2 ñeán 0.2V thì RS485 seõ cho ra möùc logic baát kì . Töø söï cheânh leäch giöõa aùp caàn thieát cuûa ngoõ phaùt vaø nhaän cuûa RS485 ta coù ñöôïc moät khoaûng gaây nhieãu laø 1.3V. Nhö vaäy tín hieäu coù theå chòu ñöïng moät aùp nhieãu coù bieân ñoä 1.3V maø khoâng laøm sai leäch tín hieäu coù ích. Khoaûng gaây nhieãu GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 71 naøy nhoû hôn so vôùi RS232, buø laïi ñöôøng daây caân baèng cuûa RS485 laïi cung caáp moät khaû naêng trieät nhieãu khaù toát. Chuù yù : tieâu chuaån TIE/EIA –485 quy ñònh möùc logic 1 laø ñieän aùp B>A vaø möùc logic 0 khi A>B, nhö vaäy caùc IC söû duïng thöôøng coù möùc logic ngöôïc laïi.Tuy nhieân ,trong thöïc teá neáu caùc boä thu phaùt ñeàu cuøng duøng chung moät chuaån thì vaán ñeà naøy khoâng caàn phaûi quan taâm . Moät ñaëc tính quan troïng cuûa RS485 laø khaû naêng gheùp noái nhieàu ñieåm,vì theá ñöôïc söû duïng phoå bieán trong caùc heä thoáng bus. Cuï theå 32 thieát bò coù theå tham gia gheùp noái, ñònh ñòa chæ vaø giao tieáp ñoàng thôøi trong maïng maø khoâng caàn boä laëp (Repeater). Ñeå ñaït ñöôïc ñieàu naøy, trong moät thôøi ñieåm chæ moät thieát bò ñöôïc pheùp kieåm soaùt ñöôøng daãn vaø phaùt tín hieäu ,vì theá moät boä phaùt phaûi ñöa ñöa veà traïng thaùi toång trôû cao sau khi phaùt xong ñeå taïo ñieàu kieän cho caùc thieát bò khaùc tham gia. Moät soá IC RS485 töï ñoäng xöû lyù tình huoáng naøy, trong nhieàu tröôøng hôïp, vieäc naøy ñöôïc thöïc hieän bôûi phaàn meàm ñieàu khieån truyeàn thoâng. Trong maïch cuûa boä kích RS485 coù moät tín hieäu vaøo Enable ñöôïc duøng cho muïc ñích chuyeån boä kích thích veà traïng thaùi phaùt tín hieäu hay toång trôû cao. Thoâng soá Ñieàu kieän Toái thieåu Toái ña Ñieän aùp ñaàu ra hôû maïch ±1.5V ±6V Ñieän aùp ñaàu ra khi coù taûi RLOAD = 54W ±1.5V ±5V Doøng ra ngaén maïch ±250mA Thôøi gian quaù ñoä ñaàu ra RLOAD = 54W CLOAD = 54pF 30%Tg Ñieän aùp cheá ñoä chung ñaàu ra RLOAD = 54W -1V 3V Ñoä nhaïy caûm ñaàu vaøo -7V < VCM < 12V ±200mV Ñieän aùp cheá ñoä chung -7V 12V Trôû khaùng ñaàu vaøo 12kW TOÁC ÑOÄ TRUYEÀN TAÛI VAØ CHIEÀU DAØI DAÂY DAÃN CUÛA RS485 RS485 coù theå ñaït ñöôïc toác ñoä10Mbps hay coù theå truyeàn vôùi khoaûng caùch 4000feet. Khi khoaûng caùch taêng leân toác ñoäc cöïc ñaïi seõ bò giaûm xuoáng. Vôùi toác ñoä 90kbps, RS485 truyeàn vôùi khoaûng caùch lôùn nhaát laø 4000 feet. Vôùi caùc toác ñoä cao hôn, khoaûng caùch truyeàn toái ña giaûm xuoáng, ví duï : vôùi toác ñoä 1Mbps khoaûng GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 72 caùch lôùn nhaát chæ khoaûng 400feet, vôùi toác ñoä 10Mbps khoaûng caùch lôùn nhaát laø 50feet. Caùc soá lieäu treân ñöôïc ño vôùi daây xoaén, khoâng boïc giaùp, coù ñieän trôû phaûn soùng theo chuaån AWG-24. Toác ñoä truyeàn taûi toái ña cuõng phuï thuoäc vaøo chaát löôïng caùp maïng, cuï theå laø daây xoaén ñoâi STP coù khaû naêng choáng nhieãu toát hôn UTP vaø vì theá coù khaû naêng truyeàn taûi vôùi toác ñoä cao hôn. Coù theå söû duïng boä laëp ñeå taêng soá thieát bò trong moät maïng, cuõng nhö chieàu daøi daây daãn leân nhieàu laàn, ñoàng thôøi ñaûm baûo ñöôïc tính chính xaùc cuûa tín hieäu. Soá löôïng caùc boä laëp cho pheùp phuï thuoäc vaøo heä thoáng truyeàn thoâng cuï theå, ví duï phuï thuoäc vaøo soá löôïng toái ña ñòa chæ coù ñeå ñaùnh ñöôïc cho caùc thieát bò ... CAÙP NOÁI RS485 khoâng phaûi laø moät tieâu chuaån ñaày ñuû maø chæ laø moät chuaån veà ñaëc tính ñieän hoïc, vì vaäy noù khoâng ñöa ra caùc qui ñònh cho caùp noái cuõng nhö caùc boä noái. Coù theå duøng caùp ñoâi xoaén, caùp trôn hay caùc loaïi caùp khaùc, tuy nhieân caùp ñoâi xoaén vaãn laø caùp ñöôïc söû duïng phoå bieán nhaát nhôø ñaëc tính choáng taïo nhieãu vaø xuyeân aâm cuûa noù. TRÔÛ ÑAÀU CUOÁI Do toác ñoä truyeàn thoâng vaø chieàu daøi daây daãn khaùc nhau raát nhieàu trong caùc öùng duïng, neân haàu nhö taát caû caùc bus RS485 ñeàu yeâu caàu söû duïng trôû ñaàu cuoái taïi hai ñaàu daây. Söû duïng trôû ñaàu cuoái coù taùc duïng choáng laïi caùc hieäu öùng phuï trong truyeàn daãn tín hieäu, ví duï söï phaûn xaï tín hieäu. Trôû ñaàu cuoái coù theå duøng töø 100W ñeán 120W. Moät sai laàm thöôøng gaây taùc haïi nghieâm troïng trong thöïc teá laø duøng trôû ñaàu cuoái taïi moãi thieát bò. Ñoái vôùi moät maïng bus coù 10 thieát bò thì trôû khaùng taïo ra bôûi 10 taûi ñaàu cuoái seõ laø 10W. Chuù yù raèng taûi ñaàu cuoái chieám taûi phaàn lôùn trong toaøn maïch, neân trong tröôøng hôïp naøy doøng qua taûi ñaàu cuoái lôùn daãn ñeán tín hieäu mang thoâng tin seõ suy giaûm maïnh daãn tôùi sai leäch hoaøn toaøn tín hieäu. Trong tröôøng hôïp truyeàn khoaûng caùch ngaén vaø toác ñoâï truyeàn thaáp ta coù theå khoâng caàn taûi ñaàu cuoái. Tín hieäu suy giaûm seõ ñöôïc trieät tieâu sau vaøi laàn qua laïi. Toác ñoä truyeàn daãn thaáp nghóa laø chu kì nhòp bus daøi. Neáu tín hieäu phaûn xaï trieät tieâu hoaøn toaøn tröôùc thôøi ñieåm trích maãu ôû nhòp tieáp theo (thöôøng vaøo giöõa chu kì ) thì tín hieäu mang thoâng tin seõ khoâng bò aûnh höôûng. GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 73 Phöông phaùp 1: ñöôïc duøng phoå bieán nhaát laø chæ duøng moät ñieän trôû thuaàn noái giöõa hai ñaàu daây A ,B taïi moãi ñaàu. Phöông phaùp naøy coøn ñöôïc goïi laø chaën song song. Ñieän trôû ñöôïc choïn coù giaù trò töông ñöông vôùi trôû khaùng ñaëc tröng cuûa daây daãn. Nhö vaäy seõ khoâng coù tín hieäu phaûn xaï vaø chaát löôïng tín hieäu mang thoâng tin seõ ñöôïc baûo ñaûm. Nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø toån hao taïi hai ñieän trôû. Phöông phaùp 2: laø chaën RC, söû duïng keát hôïp tuï C maéc noái tieáp vôùi ñieän trôû R. Maïch RC naøy cho pheùp khaéc phuïc nhöôïc ñieåm cuûa caùch söû duïng ñieän trôû thuaàn nhö treân. Trong luùc tín hieäu ôû giai ñoaïn quaù ñoä, tuï C coù taùc duïng ngaén maïch vaø trôû R coù taùc duïng chaën ñaàu cuoái. Khi tuï C ñaûo chieàu seõ caûn trôû doøng moät chieàu vì theá coù taùc duïng giaûm taûi. Tuy nhieân hieäu öùng loïc thoâng thaáp khoâng cho pheùp heä thoáng laøm vieäc vôùi toác ñoä cao. Moät bieán theå cuûa cuûa phöông phaùp chaën song song cuõng ñöôïc söû duïng roäng raõi coù teân laø chaën tin caäy, bôûi noù coù taùc duïng khaùc nöõa laø taïo thieân aùp tin caäy (fail-safe biasing ) baûo ñaûm doøng moät chieàu toái thieåu cho tröôøng hôïp bus roãi hay coù söï coá. NOÁI ÑAÁT Maëc duø möùc tín hieäu ñöôïc xaùc ñònh baèng ñieän aùp cheânh leäch giöõa hai daâu daãn A vaø B khoâng lieân quan ñeán ñaát heä thoáng nhöng RS485 vaãn caàn moät ñöôøng daây noái ñaát ñeå taïo ñöôøng thoaùt cho nhieãu cheá ñoä chung vaø caùc doøng khaùc,ví duï doøng ñaàu vaøo boä thu. Neáu chæ duøng hai daây noái ñeå noái hai thieát bò, doøng cheá ñoä chung seõ tìm caùch quay laïi nguoàn phaùt, böùc xaï nhieãu ra moâi tröôøng xung quanh, aûnh höôûng ñeán tính töông thích ñieän töø cuûa heä thoáng. Noái ñaát seõ taïo ñöôøng thoaùt trôû khaùng nhoû taïi vò trí xaùc ñònh, nhôø vaäy giaûm thieåu taùc nhaân gaây nhieãu. Hôn nöõa vôùi caáu hình trôû ñaàu cuoái tin caäy, vieäc noái ñaát taïo thieân aùp seõ giöõ möùc ñieän aùp toái thieåu treân giöõa hai daâyA, B trong tröôøng hôïp bus roãi hay coù söï coá . GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 74 CHÖÔNG 3: MOÄT SOÁ GIAO THÖÙC TRUYEÀN THOÂNG TIEÂU BIEÅU MASTER/SLAVE Master/Slave laø giao thöùc ñôn giaûn nhaát .Moät nuùt maïng ñöôïc coi laø Master, caùc nuùt coøn laïi laø Slave . Nuùt Master seõ laøm nhieäm vuï ñieàu khieån vieäc truyeàn döõ lieäu treân maïng. Ñeå ñaûm baûo moãi nuùt ñeàu coù quyeàn truyeàn döõ lieäu, nuùt Master seõ thöïc hieän vieâc hoûi voøng, hay noùi moät caùch khaùc laø gôûi thoâng ñieäp tuaàn töï ñeán töøng maùy . Moãi laàn nuùt Mas ter hoûi moät nuùt Slave, nuùt Slave ñoù caàn phaûi traû lôøi xaùc nhaän laø ñaõ nhaän ñöôïc tín hieäu töø Master, hay moät yeâu caàu, moät döõ lieäu maø nuùt Master yeâu caàu. Baát cöù thoâng ñieäp naøo maø Slave muoán truyeàn ñi ñeàu phaûi sau khi Master hoûi voøng, ngay caû nhöõng thoâng ñieäp töø moät nuùt Slave naøy muoán truyeàn sang moät nuùt Slave khaùc . Nhöôïc ñieåm chính cuûa giao thöùc naøy laø khoaûng chôø giöõa hai laàn hoûi voøng. Ví duï : moãi nuùt caàn 10s ñeå truyeàn döõ lieäu, treân maïng coù 10 nuùt thì caàn phaûi sau 90s thì nuùt môùi ñöôc hoûi laàn nöõa. Neáu coù moät nuùt caàn phaùt tín hieäu khaån caáp thì khoaûng thôøi gian naøy laø khoâng theå chaáp nhaän.Tuy nhieân , giao thöùc naøy coù öu ñieåm laø : coù theå daønh quyeàn öu tieân, deã ñieàu khieån . TOKEN-PASSING (CHUYEÀN THEÛ BAØI) Giao thöùc naøy khoâng caán coù nuùt Master vaø caùc nuùt coù quyeàn ngang nhau, nuùt coù quyeàn ñieàu khieån laø nuùt ñang giöõ theû baøi (token) vaø taïi moät thôøi ñieåm chæ coù moät nuùt giöõ moät theå baøi . Giao thöùc maïng phaûi ñònh ra baèng caùch naøo moät nuùt bieát noù ñang giöõ theû baøi cuõng nhö laøm caùch naøo ñeå chuyeån theû baøi sang nuùt khaùc. Theû baøi coù theå chæ laø moät bit hay moät bieán naøo ñoù ôû moãi nuùt maïng, khi nuùt ñang giöõ theû baøi thì bit ñoù laø 1 hay la 0 tuyø theo qui ñònh. Khi moät nuùt ñang giöõ theû baøi muoán trao theû baøi cho nuùt khaùc thì noù seõ trao theû baøi noù ñang giöõ (ví duï baèng caùch xoaù bit ) vaø göûi döõ lieäu cuøng vôùi thoâng baùo nuùt naøo seõ coù theû baøi tôùi nuùt noù caàn truyeàn, nuùt ñích sau khi nhaän döõ lieäu seõ truyeàn theû baøi tôùi nuùt seõ giöõ theû baøi. Giao thöùc naøy seõ cho pheùp nuùt ñang coù theû baøi coù theå truyeàn thoâng vôùi baát cöù nuùt naøo treân maïng. Tuy nhieân noù vaãn khoâng cho pheùp söï ngaét quaõng neáu coù GVHD: Ts. Nguyeãn Ñöùc Thaønh SVTH: Leâ Hoaøng Baûo Ñeà taøi : Ño ñieän naêng töø xa qua maïng RS485 Trang 75 thoâng baùo khaån caáp caàn truyeàn ñi, neáu nhö nuùt caàn thoâng baùo laïi khoâng coù theû baøi. COLLISION DETECTING (DOØ XUNG ÑOÄT ) Giao thöùc doø xung ñoät cho pheùp baát cöù nuùt naøo cuõng coù theå truyeàn thoâng neáu ñöôøng truyeàn ñang raûnh. Neáu hai hay nhieàu nuùt cuøng truyeàn cuøng luùc thì nuùt naøo truyeàn ñaàu tieân seõ ñöôïc truyeàn tieáp tuïc, caùc nuùt coøn laïi seõ taïm döøng. Sau moät khoaûng thôøi gian ñaët tröôùc vaø coá ñònh caùc nuùt seõ laïi baét ñaàu truyeàn vaø quaù trình tieáp tuïc. Nhö vaây giao thöùc coù öu ñieåm laø nuùt coù theå truyeàn baát cöù luùc naøo,nhöng buø laïi khi quaù nhieàu nuùt truyeàn cuøng moät luùc seõ laøm maïng bò ñöùng. Giao thöùc naøy ít khi ñöôïc duøng trong RS485 vì haïn cheá veà phaàn meàm cuõng nhö v eà phaàn cöùng. TRUYEÀN BAÁT ÑOÀNG BOÄ RS232 söû duïng caùch truyeàn thoâng tin theo kieåu baát ñoàng boä, khung truyeàn baét ñaàu vôùi bit Start vaø keát thuùc vôùi bit Stop. Taïi moät thôøi ñieåm chæ coù moät kyù töï ñöôïc truyeàn ñi vaø coù moät khoaûng thôøi gian phaân caùch giöõa chuùng. Khoaûng thôøi gian trì hoaõn naøy thaät söï laø thôøi gian khoâng hoaït ñoäng vaø ñöôøng truyeàn ñöïôc ñaët ôû möùc cao (logic 1). Beân truyeàn göûi ñi moät bit Start ñeå thoâng baùo cho beân nhaän bieát moät kyù töï seõ ñöôïc göûi ñeán trong laàn truyeàn bit tieáp sau. Bit Start luoân ôû möùc thaáp (logic 0), tieáp theo sau laø 5, 6 ,7 hoaëc 8 bit döõ lieäu ñöôïc göûi ñi döôùi daïng maõ ASCII 7 bit, keá ñoù laø bit Parity (neáu coù) vaø cuoái cuøng laø 1, 1.5 hoaëc 2 bit Stop. Khoaûng thôøi phaân caùch cuûa moät bit ñôn quy ñònh toác ñoä truyeàn döõ lieäu. Tín hieäu giöõ nhòp ôû caû hai beân seõ thieát laäp ñoä keùo daøi cho khoaûng thôøi gian naøy. Caû beân truyeàn laãn beân nhaän caàn phaûi ñöôïc ñaët ôû cuøng toác ñoä truyeàn (neáu khoâng söû duïng caùc phöông thöùc baét tay). Vieäc thieát laäp ñoàng boä chæ mang tính töông ñoái ñeå beân truyeàn vaø beân nhaän coù toác ñoä xaáp xæ nhau, do tín hieäu mang döõ lieäu chæ xuaát hieän trong thôøi gian töông ñoái ngaén. Quaù trình kieåm tra loãi khi truyeàn döõ lieäu laø boå sung theâm döõ lieäu vaøo doøng döõ lieäu ñöôïc truyeàn ñeå tìm hoaëc söûa chöõa moät loãi t