Chuyên Đề Bài giảng Lập trình điều khiển hệ thống+bài tập+phần mền

Chương 1:
TỔNG QUAN VỀ LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG
Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ, lao động thủ công đã được thay thế bằng các hệ thống tự động hóa. Các hệ thống này có thể được vận hành và giám sát trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua máy vi tính. Việc vận hành và giám sát thông qua máy vi tính đòi hỏi các thiết bị phải được kết nối với máy tính và có phần mềm điều khiển riêng. Chính vì vậy “Lập trình điều khiển hệ thống” được ra đời để giải quyết vấn đề đó.
1.1. Lập trình điều khiển hệ thống là gì?
Là lập trình được phần mềm có giao diện và chức năng phù hợp, đáp ứng được nhiệm vụ giao tiếp và điều khiển thiêt bị, hệ thống được ghép nối với máy tính thông qua các cổng truyền thông.
Mục tiêu và nhiệm vụ lập trình điều khiển các thiết bị từ máy tính:
- Tạo được giao diện biểu diễn và mô phỏng các hoạt động cần thiết cho các thiết bị được điều khiển, thể hiện được đầy đủ các tính năng như trên thiết bị thực tế (nút ấn, cảm biến )
- Thực hiện được việc ghép nối, giao tiếp với các thiết bị thông qua các cổng giao tiếp của máy tính như: COM, LPT, USB
- Thực hiện được truyền thông với thiết bị, điều khiển thiết bị thông qua các giao thức làm việc chung của thiết bị và phần mền điều khiển.
- Đóng gói được phần mền tạo thành bộ cài để sử dụng lâu dài.

1.2. Ghép nối máy tính với các thiết bị
Máy tính có thể ghép nối với các thiết bị ngoại vi thông qua các cổng truyền thông có săn trên máy tính như cổng COM, LPT, USB Ngoài ra ta cũng có thể ghép nối thông qua các khe cắm mở rộng như ISA, PCI nhưng việc kết nối này sẽ khó khăn hơn.
Một số chuẩn truyền thông thường dùng để ghép nối các thiết bị:
- Chuẩn truyền thông nối tiếp RS232 (COM
- Chuẩn song song LPT
- Chuẩn USB:
+ Tốc độ cao
+ Giao tiếp đơn giản
+ Dễ tương thích
+ Nguồn 5V công suất nhỏ.
Một số đặc điểm của chuẩn USB:
+ Mở rộng tới 127 thiết bị có thể kết nối cùng vào một máy tính trên một cổng USB duy nhất (bao gồm các hub USB)
+ Những sợi cáp USB riêng lẻ có thể dài tới 5 mét; với những hub, có thể kéo dài tới 30 mét (6 sợi cáp nối tiếp nhau thông qua các hub) tính từ đầu cắm trên máy tính.
+ Với USB 2.0 (tốc độ cao), đường truyền đạt tốc độ tối đa đến 480 Mbps.
+ Cáp USB gồm hai sợi nguồn (+5V và dây chung GND) cùng một cặp gồm hai sợi dây xoắn để mang dữ liệu.
+ Trên sợi nguồn, máy tính có thể cấp nguồn lên tới 500mA ở điện áp 5V một chiều (DC).
+ Những thiết bị tiêu thụ công suất thấp (ví dụ: chuột, bàn phím, loa máy tính công suất thấp .) được cung cấp điện năng cho hoạt động trực tiếp từ các cổng USB mà không cần có sự cung cấp nguồn riêng (thậm trí các thiết bị giải trí số như SmartPhone, PocketPC ngày nay sử dụng các cổng USB để xạc pin). Với các thiết bị cần sử dụng nguồn công suất lớn (như máy in, máy quét .) không sử dụng nguồn điện từ đường truyền USB như nguồn chính của chúng, lúc này đường truyền nguồn chỉ có tác dụng như một sự so sánh mức điện thế của tín hiệu. Hub có thể có nguồn cấp điện riêng để cấp điện thêm cho các thiết bị sử dụng giao tiếp USB cắm vào nó bởi mỗi cổng USB chỉ cung cấp một công suất nhất định.
+ Những thiết bị USB có đặc tính cắm nóng, điều này có nghĩa các thiết bị có thể được kết nối (cắm vào) hoặc ngắt kết nối (rút ra) trong mọi thời điểm mà người sử dụng cần mà không cần phải khởi động lại hệ thống.
+ Nhiều thiết bị USB có thể được chuyển về trạng thái tạm ngừng hoạt động khi máy tính chuyển sang chế độ tiết kiệm điện.

Hình 1.2 Sơ đồ chân USB



1.3. Giao diện điều khiển mô phỏng
Giao diện là một trong các phần khá quan trọng của phần mềm máy tính bất kỳ và một phần mềm điều khiển hệ thống nói chung. Thông qua giao diện, người sử dụng có thể nhận biết được hoạt động, trạng thái của thiết bị hiện hành và thực hiện điều khiển chúng.
Giao diện phải đảm bảo thuận tiện thao tác, hình ảnh, phương tiện điều khiển, bố trí càng giống với các bộ điều khiển thực tế càng tốt. Điều này giúp người sử dụng dễ dàng thực hiện hơn.
Giao diện phải đơn giản, màu sắc và bố cục thích hợp.
Phần biểu diễn các số liệu, trạng thái của thiết bị trên giao diện thiết kế sao cho giống với các thiết bị thực như: các đèn báo, LED 7 thanh, đồng hồ số, đồng hồ kim Để thực hiện được yêu cầu này, thong thường phần mềm điều khiển cần có phần mô phỏng các thiết bị thực và hoạt động của nó.
Phần công cụ điều khiển như: các nút bấm, cần gạt, nút xoay nên bố trí ở những vị trí tương tự như trên bàn điều khiển thực. Cách điều khiển này thường không có sẵn trọng bộ công cụ chuẩn của các ngôn ngữ hay môi trường phát triển phần mềm mà người lập trình cần thiết kế, bổ sung.
1.4. Lập trình điều khiển thông qua các cổng
Tùy nhu cầu và khả năng ghép nối của thiết bị cần điều khiển với máy tính mà phần mềm có sự lựa chon và lập trình truyền thông trên các cổng tương ứng. Với mỗi cổng lựa chọn cần đảm bảo thực hiện các hoạt động gửi và nhận dữ liệu chính xác, phân tích và tổng hợp được gói thông tin theo đúng định dạng yêu cầu của thiết bị và cổng truyền thông.
Với các cổng có hỗ trợ sẵn giao thức truyền thông, việc lập trình trở lên đơn giản hơn, chỉ cần xử lý dữ liệu để đáp ứng yêu cầu điều khiển của thiết bị được điều khiển. Những cổng không hỗ trợ giao thức truyền thông thì việc lập trình truyền thông qua các cổng này cần thiết phải bổ sung giao thức để đảm bảo truyền đúng dữ liệu.
1.5. Công cụ lập trình điều khiển
Để lập trình điều khiển các thiết bị từ máy tính, ta có thể sử dụng nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau tùy thuộc yêu cầu, môi trường làm việc, cổng truyền thông được sử dụng. Một số ngôn ngữ lập trình dùng để lập trình ghép nối điều khiển thiết bị từ máy tính như: Visual C, C[SUP]++[/SUP], Visual Basic 6.0, Visual Basic.Net
Ngôn ngữ lập trình Visual Basic 6.0 là một công cụ cho phép thực hiện các công việc lập trình khá tốt, đặc biệt là thuận tiện trong việc thiết kế giao diện và viết mã điều khiển.
Chương 2:
TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM VISUAL BASIC 6.0
Chương này giới thiệu về cách cài đặt phần mền VB 6.0 và môi trường phát triển tích hợp (IDE) Microsoft Visual Basic 6.0; cũng như giúp các bạn sinh viên có cái nhìn tổng quan về Visual Basic.
Mục tiêu:
Học xong chương này người học có khả năng:
- Cài đặt được phần mền VB 6.0
- Sử dụng môi trường phát triển tích hợp VB 6.0 để phát triển ứng dụng.
- Cách tạo dự án mới (New Project) trong VB 6.0.
2.1. Giới thiệu về Visual Basic 6.0
Visual Basic 6.0 (VB6) là một phiên bản của bộ công cụ lập trình Visual Basic (VB), cho phép người dùng tiếp cận nhanh cách thức lập trình trên môi trường Windows. VB6 có tính năng trợ giúp mới và các công cụ lập trình hiệu quả hơn so với phiên bản trước. Người dùng mới làm quen với VB có thể dễ dàng tiếp cận hớn.
Với VB6, chúng ta có thể :
+ Khai thác thế mạnh của các điều khiển mở rộng.
+ Làm việc với các điều khiển mới (ngày tháng với điều khiển MonthView và DataTimePicker, các thanh công cụ có thể di chuyển được CoolBar, sử dụng đồ họa với ImageCombo, thanh cuộn FlatScrollBar, ).
+ Làm việc với các tính năng ngôn ngữ mới.
+ Làm việc với DHTML.
+ Làm việc với cơ sở dữ liệu.
+ Các bổ sung về lập trình hướng đối tượng.

2.2. Cài đặt Visual Basic 6.0
Sử dụng chương trình Setup, người dùng có thể cài đặt VB6 lên máy tính của mình. Chương trình Setup này còn cài đặt các tập tin cần thiết để xem tài liệu trên đĩa CD MSDN (Microsoft Developer Network). Nếu cần, người dùng có thể cài đặt riêng phần tài liệu và ví dụ mẫu của Visual Basic lên máy tính. Để cài đặt VB6, người dùng
bài tập
BÀI TẬP CHƯƠNG I , II