farmer_in_city
New Member
Download miễn phí Giao tiếp PC và vi xử lý trong hệ thống SCADA
MỤC LỤC:
NỘI DUNG trang
Giới thiệu chung 01
CHƯƠNG 1: GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG 03
I. Giới thiệu 03
II. Protocol 05
1. Khái niệm 05
2. Xây dựng Protocol 06
a) Cấu trúc frame dữ liệu 06
b) Xây dựng Protocol 08
III. Truyền thông nối tiếp 09
1 Thanh ghi diều khiển đường truyền 10
2 Thanh ghi điều khiển MODEM 11
3 Thanh ghi trạng thái đường dây 12
4 Chuẩn giao tiếp RS-232 13
5 Giới thiệu IC Max_232 15
CHƯƠNG 2: CƠ LƯỢC AT89C51 17
I. Khái quát về họ IC MCS-51 17
II. Giới thiệu AT89C52 18
1. Những đặc trưng cơ bản 20
2. Cấu hình chân 20
III. Tổ chức bộ nhớ 25
1. RAM đa dụng 25
2. RAM địa chỉ hoá từng bit 27
3. Các bank thanh ghi 27
IV. Các thanh ghi chức năng đặc biệt 29
1 Từ trạng thái chương trình 30
2 Thanh ghi B 32
3 Con trỏ ngăn xếp 32
4 Con trỏ dữ liệu 33
5 Các thanh ghi port xuất nhập 33
6 Các thanh ghi timer 34
7 Các thanh ghi port nối tiếp 35
8 Các thanh ghi ngắt 36
9 Thanh ghi điều khiển công suất 36
V. Bảo vệ bộ nhớ 36
VI. Hoạt động của port nối tiếp 37
1 Giới thiệu 37
2 Thanh ghi điều khiển port nối tiếp 38
3 Các chế độ hoạt động 40
4 Khởi động và truy xuất các thanh ghi cổng nối tiếp 44
5 Tốc độ baud port nối tiếp 47
CHƯƠNG 3: RTX51 TINY 50
Giới thiệu chung 50
1. Giới thiệu phần mềm KEIl 50
2. Chương trình tuần hoàn thời gian biểu của RTX51 51
3. Các yêu cầu và định nghĩa 55
4. Các hàm thư viện của RTX51 56
CHƯƠNG 4: BOARD DEMO-KIT 59
I. Khối hiển thị 60
II. Khối giao tiếp A/D - D/A 62
III. Khối RS-232 68
IV. Khối output (rơle) 70
V. Khối input 71
CHƯƠNG 5:
Phần 1: TẬP LỆNH 72
I. Giới thiệu tập lệnh 72
II. Nội dung tập lệnh 73
Phần 2: MÔ TẢ CHƯƠNG TRÌNH 76
Chương trình nhận chuỗi 78
Chương trình kiểmtra 80
Chương trình xử lý tập lệnh 81
Chương trình đóng gói dữ liệu 83
Chương trình Demo-Kit 85
Phần 3: Chương trình 88
Báo cáo kết quả 146
Giới thiệu chung :
Như chúng ta đã biết trong điều kiện khoa học kỹ thuật và kinh tế phát triển như hiện nay thì qui trình tự động hóa trong công nghiệp và sản xuất hầu như không thể thiếu được . Nó đóng một vai tró hết sức quan trọng trong việc giúp tăng năng suất , tăng độ chính xác và do đó tăng hiệu quả sản xuất . Trong đó một vai trò không thể không nhắc đến của qui trình tự động hóa là thu thập dữ liệu và điều khiển từ xa .
Để kiểm tra tình hình sản xuất cũng như trạng thái hoạt động của từng phân xưởng ta không thể cứ cho người đến tận nơi , kiểm soát từng hoạt động và quay về báo cáo nếu có sự cố xảy ra mà nhất thiết phải có một hệ thống thu thập dữ liệu từ xa . Khi đó, người kỹ sư vận hành chỉ cần ngồi tại bàn điều khiển và quan sát những trạng thái được cập nhật về liên tục để có thể xử lý kịp thời những tình huống xảy ra thông qua quá trình liên kết dữ liệu, mà không phải mất thời gian đi đến nơi có xảy ra sự cố .
Không dừng ở đó , việc thu thập dữ liệu và điều khiển từ xa còn là một nhân tố quản lý, một yếu tố tất yếu cho sự phát triển của tất cả các ngành nghề , các lĩnh vực khác như giao thông vận tải ( theo dõi các trạm giao thông đường bộ, hàng hải , hàng không ) , điện lực , y tế .
Biết được ý nghĩa và tầm quan trọng của nó nên chúng em quyết định nghiên cứu và hy vọng có cơ hội mở rộng đề tài này .
Tổng quan về công việc thực hiện như sau :
- Xây dựng một tập lệnh trong giao tiếp giữa Máy tính và micro-controller.
- Xây dựng một giao thức truyền nhận thông tin (Protocol).
- Sử dụng tập lệnh theo yêu cầu mong muốn .
- Xây dựng một chương trình demo như một ứng công cụ thể của đề tài .
Chương 1:
GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG
I. GIỚI THIỆU:
Sơ đồ các lớp cơ bản xây dựng cho quá trình liên kết dữ liệu giữa 2 đối tượng sử dụng:
Mục đích chính của luận văn này không nhằm thực hiện một ứng dụng điều khiển cụ thể mà tạo nên một ứng dụng mới trong giao tiếp dữ liệu giữa hai đối tượng là máy tính và khối vi xử lý. Vì thế, chương trình người sử dụng, liên kết giữa hai đối tượng sử dụng- user 1và user2 ( tức chương trình Demo-Kit thực hiện trong phần cuối chương trình ) không phải là trọng tâm mà chỉ là một ứng công cụ thể của đề tài. Vì thế, nó chỉ xây dựng các dạng sóng vào ra một cách đơn giản, mang ý nghĩa mô phỏng cho những gì thực hiện được trong việc xây dựng chương trình.
Kết quả mong muốn của luận văn là xây dựng được một môi trường thuận lợi cho quá trình trao đổi thông tin giữa hai đối tượng sử dụng. Hay nói khác hơn, đây là một tầng đệm về ngôn ngữ giao tiếp, một quá trình trung gian giúp cho việc liên kết dữ liệu được diễn ra một cách trôi chảy theo mong muốn của người sử dụng. Các lớp cơ bản được xây dựng trong hệ thống này là: lớp vật lý, lớp liên kết dữ liệu (datalink ), lớp quản lý truyền tin và sau cùng là lớp dữ liệu.
- Lớp vật lý: là các yếu tố đặc trưng bởi mức điện áp hay dòng điện cho các ngõ vào ra. Tiêu biểu cho lớp này là các phương tiện như thiết bị điện (dây dẫn, chân IC ) hay các chuẩn giao tiếp giúp cho lớp liên kết dữ liệu được thực hiện. Một trong các thủ tục protocol trong liên kết dữ liệu đơn giản nhất cho lớp này là sử dụng chuẩn giao tiếp RS-232 trong truyền thông nối tiếp.
- Lớp liên kết dữ liệu: lớp này quan tâm đến các dạng truyền dữ liệu (đồng bộ hay bất đồng bộ), tốc độ sử dụng, kiểm tra và sửa lỗi, chế độ phát lại (echo) đây là phần trọng tâm của một chương trình liên kết dữ liệu, xây dựng Protocol cho phần này là thiết lập các thủ tục liên kết và truy xuất dữ liệu.
- Lớp quản lý truyền tin: lớp này có nhiệm vụ quản lý dữ liệu (ghi nhận và truy xuất dữ liệu từ các vùng địa chỉ của các tín hiệu vào ra theo định nghĩa của tập lệnh), phần giới thiệu tập lệnh được thực hiện trong chương 5.
- Lớp dữ liệu: lớp này đảm nhận vai trò ghi nhận các giá trị dữ liệu tại đầu mỗi user, bao gồm các dạng tín hiệu điều khiển như dạng xung, dạng mức và tín hiệu dạng A/D.
Vấn đề cần quan tâm chính của chúng ta là xây dựng một chuẩn cho tầng liên kết dữ liệu (các thủ tục protocol).
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
hi có ngắt hay reset hệ thống.Bit Ký hiệu Ý nghĩa
7 SMOD Bit gấp đôi tốc đọ baud, nếu được set thì
tốc độ baud sẽ tăng gấp đôi trong các mode
1,2 và 3 của port nối tiếp.
6 – Không định nghĩa.
5 – Không định nghĩa.
BẢO VỆ BỘ NHỚ :
Các bit khoá bộ nhớ chương trình. Vi điều khiển AT89C52 có 3 bit khoá có thể bỏ không lập trình (U) hay được lập trình (P) để nhận các đặc trưng thêm vào được liệt kê trong bảng dưới đây (với LB1, LB2, LB3 là các bit khóa tương ứng).
Chế độ
LB1
LB2
LB3
Kiểu bảo vệ
1
U
U
U
Không khoá chương trình
2
P
U
U
Các lệnh MOVC được thi hành từ bộ nhớ chương trình ngoài bị cấm khi lấy các byte mã từ bộ nhớ nội, /EA được lấy mẫu và được chốt lại khi reset và hơn nữa, việc lập trình bộ nhớ Flash là bị cấm.
3
P
P
U
Như chế độ 2 nhưng việc kiểm tra cũng bị cấm
4
P
P
P
Như chế độ 3 nhưng việc thi hành ngoài cũng bị cấm.
Khi bit khoá 1 được lập trình, mức logic tại chân được lấy mẫu và chốt lại khi reset. Nếu thiết bị được bật nguồn mà không có reset, việc chốt sẽ được khởi tạo với một giá trị ngẫu nhiên cho đến khi được reset. Giá trị được chốt của phải bằng với mức logic hiện tại ở chân đó để cho thiết bị làm việc một cách chính xác.
HOẠT ĐỘNG CỦA PORT NỐI TIẾP:
Giới thiệu:
8051/8031 có một port nối tiếp trong chip có thể hoạt động ở nhiều chế độ trên một dãi tần số rộng. Chức năng chủ yếu của port nối tiếp là thực hiện chuyển đổi song song sang nối tiếp đối với dữ liệu xuất, và chuyển đổi nối tiếp sang song song với dữ liệu nhập.
Truy xuất phần cứng đến port nối tiếp qua các chân TXD và RXD. Các chân này có các chức năng khác với hai bit của Port 3, P3.1 ở chân 11 (TXD) và P3.0 ở chân 10 (RXD).
Port nối tiếp cho hoạt động song công (full duplex : thu và phát đồng thời), và đệm lúc thu (receiver buffering) cho phép một ký tự sẽ được thu và được giữ trong khi ký tự thứ hai được nhận. Nếu CPU đọc ký tự thứ nhất trước khi ký tự thứ hai được thu được thu đầy đủ thì dữ liệu sẽ không bị mất.
Hai thanh ghi chức năng đặc biệt cho phép phần mềm truy xuất đến port nối tiếp là : SBUF và SCON. Bộ đệm port nối tiếp (SBUF) ở địa chỉ 99H thật sự là hai bộ đệm. Viết vào SBUF để nạp dữ liệu sẽ được phát, và đọc SBUF để truy xuất dữ liệu thu được. Đây là hai thanh ghi riêng biệt : thanh ghi chỉ ghi để phát và thanh ghi chỉ đọc để thu.
CLK SBUF Q
(chỉ ghi)
TXD
(P3.1)
Thanh ghi dịch
D
CLK
Xung nhịp tốc độ baud
(phát)
Xung nhịp tốc độ baud
(thu)
RXD
(P3.0)
SBUF
(chỉ đọc)
Bus nội 8051/8031
Thanh ghi điều khiển port nối tiếp (SCON) ở địa chỉ 98H là thanh ghi có địa chỉ bit chứa các bit trạng thái và các bit điều khiển. Các bit điều khiển đặt chế độ hoạt động cho port nối tiếp, và các bit trạng thái báo kết thúc việc phát hay thu ký tự. Các bit trạng thái có thể được kiểm tra bằng phần mềm hay có thể được lập trình để tạo ngắt.
Tần số làm việc của port nối tiếp, còn gọi là tốc độ baud có thể cố định (lấy từ bộ dao động trên chip). Nếu sử dụng tốc độ baud thay đổi, Timer 1 sẽ cung cấp xung nhịp tốc độ baud và phải được lập trình.
Thanh ghi điều khiển port nối tiếp:
Chế độ hoạt động của port nối tiếp được đặt bằng cách ghi vào thanh ghi chế độ port nối tiếp (SCON) ở địa chỉ 98H. Sau đây là các bảng tóm tắt thanh ghi SCON và các chế độ của port nối tiếp :
Bit Ký hiệu Địa chỉ Mô tả
SCON.7 SM0 9FH Bit 0 của chế độ port nối tiếp.
SCON.6 SM1 9EH Bit 1 của chế độ port nối tiếp.
SCON.5 SM2 9DH Bit 2 của chế độ port nối tiếp. Cho phép truyền thông đa xử lý trong các chế đọ 2 và 3; RI sẽ không bị tác động nếu bit thứ 9 thu được là 0.
SCON.4 REN 9CH Cho phép bộ thu phải được đặt lên 1 để thu (nhận) các ký tự.
SCON.3 TB8 9BH Bit 8 phát, bit thứ 9 được phát trong các chế độ 2 và 3; được đặt và xóa bằng phần mềm.
SCON.2 RB8 9AH Bit 8 thu, bit thứ 9 thu được.
SCON.1 TI 99H Cờ ngắt phát. Đặt lên 1 khi kết thúc phát ký tự; được xóa bằng phần mềm.
SCON.0 RI 98H Cờ ngắt thu. Đặt lên 1 khi kết thúc thu ký tự; được xóa bằng phần mềm.
Tóm tắt thanh ghi chế độ port nối tiếp SCON.
0 0 0 Thanh ghi dịch Cố định (FOSC /12).
0 1 1 UART 8 bit Thay đổi (đặt bằng timer).
1 0 2 UART 9 bit Cố định (FOSC chia cho 12 hay 64).
1 1 3 UART 9 bit Thay đổi (đặt bằng timer).
SM0 SM1 Chế độ Mô tả Tốc độ baud
Các chế độ port nối tiếp.
Trước khi sử dụng port nối tiếp, phải khởi động SCON cho đúng chế độ. Ví dụ, lệnh MOV SCON, #01010010B khởi động port nối tiếp cho chế độ 1 (SM0/SM1 = 0/1), cho phép bộ thu (REN = 1) và đặt cờ ngắt phát (T1 = 1) để chỉ bộ phát sẵn sàng hoạt động.
Các chế độ hoạt động:
Port nối tiếp có 4 chế độ hoat động, có thể chọn được bằng cách viết các số 1 hay 0 vào các bit SM0 và SM1 trong SCON. Có ba chế độ cho phép truyền thông bất đồng bộ, với mỗi ký tự được thu (nhận) hay phát đều được đóng khung bằng một bit start và 1 bit stop. Ở chế độ thứ tư, port nối tiếp hoạt động như một thanh ghi dịch đơn giản.
Thanh ghi dịch 8 bit (chế độ 0):
Chế độ 0 được chọn bằng cách ghi các bit 0 vào SM1 và SM0 của SCON, đưa port nối tiếp vào chế độ thanh ghi dịch 8 bit. Dữ liệu nối tiếp vào và ra qua RXD và TXD xuất xung nhịp dịch. 8 bit được phát hay thu với bit đầu tiên là LSB. Tốc độ baud cố định ở 1/12 tần số dao động trên chip.
Việc phát đi được khởi động bằng bất cứ lệnh nào ghi dữ liệu vào SBUF. Dữ liệu được dịch ra ngoài trên đường RXD (P3.0) với các xung nhịp được gửi ra đường TXD (P3.1). Mỗi bit phát đi hợp lệ (trên RXD) trong một chu kỳ máy. Trong mỗi chu kỳ máy, tín hiệu xung nhập xuống thấp ở S3P1 và trở về mức cao ở S6P1.
S1
P1
P2
S2
P1
P2
S3
P1
P2
S4
P1
P2
S5
P1
P2
S6
P1
P2
Một chu kỳ máy
OSC
ALE
Bit dữ liệu hợp lệ
Dữ liệu xuất
Clock dịch
Clock dịch
(TXD)
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
Dữ liệu xuất
ALE
Phóng to
Giản đồ thời gian port nối tiếp phát ở chế độ 0.
Việc thu được khởi động khi bit cho phép bộ thu (REN) là 1 và bit ngắt thu (RI) là 0. Qui tắc tổng quát là đặt REN khi bắt đầu chương trình để khởi động port nối tiếp, rồi xóa RI để bắt đầu hoạt động nhập dữ liệu. Khi RI bị xóa, các xung nhịp được đưa ra đường TXD, bắt đầu chu kỳ máy kế tiếp, và dữ liệu theo xung nhịp ở đường RXD. Lấy xung nhịp cho dữ liệu vào port nối tiếp xảy ra ở cạnh dương của TXD.
Clock dịch
(TXD)
ALE
Một chu kỳ máy
D0
D0
D0
D0
D0
D0
D0
D0
Dữ liệu nhập (RXD)
Giản đồ thời gian port nối tiếp thu ở chế độ 0.
Một ứng dụng của chế độ thanh ghi dịch là mở rộng khả năng xuất của 8051/8031. IC thanh ghi dịch nối tiếp ra song song có thể được nối vào các đường TXD và RXD của 8051/8031 để cung cấp thêm 8 đường ra. Có thể nối xâu chuỗi thêm các thanh ghi dịch để mở rộng thêm.
Clock Thanh ghi
Dữ liệu dịch
TXD (P3.1)
RXD (P3.0)
8051
Thêm 8 ngõ ra
Chế độ thanh ghi dịch của port nối tiếp.
UART 8 bit với tốc độ baud thay đổi được (chế độ 1).
Ở chế độ 1, port nối tiếp của 8051/8031 làm việc như một UART 8 bit với tốc độ baud thay đổi được. Một UART ...