Luận Văn 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 dụng 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 dụng 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).