Luận Văn Thiết kế điều khiển hệ thống rơle thông qua cổng LPT1

Tính cấp thiết của đề tài:
Hiện nay ghép nối máy tính với các thiết bị chức năng để tạo các ứng dụng hữu ích là công việc được nhiều người nghiên cứu, và là công cụ học tập, giảng dạy rất phù hợp. Đề tài này được thiết kế nhằm giúp sinh viên làm quen với việc sử dụng máy tính và cổng LPT1 vào công việc điều khiển tự động, để mở rộng khả năng sử dụng các thiết bị, phương tiện được điều khiển một cách linh hoạt hơn.
Phương pháp nghiên cứu của đề tài:
- Tìm hiểu mạch điện ghép nối với máy tính thông qua cổng máy tính LPT1.
- Tìm hiểu các thông số điện và một số đặc điểm đặc trưng của cổng LPT1 có những thuận tiện, khó khăn gì đối với việc ghép nối máy tính với thiết bị khác.
- Tìm hiểu một số phương pháp lập trình điều khiển cổng LPT1.
Nội dung của đề tài
3.1. Tổng quan về cổng máy in LPT1:
Đây là cổng ghép nối với máy in (còn gọi là giao diện Centronics). Nó nối máy tính và máy in thông qua một ổ cắm 25 chân (có 8 đường dữ liệu, 8 đất, 4 lối ra dẫn tín hiệu điều khiển từ máy tính, 5 lối vào thông báo trạng thái của thiết bị được điều khiển). Việc liên lạc và điều khiển cổng LPT1 được thực hiện thông qua các thanh ghi có địa chỉ cơ bản là 0x378, đây chính là địa chỉ cơ bản của thanh ghi thứ nhất.
dùng cáp song song (Đây là một loại cáp tròn có 25 dây dẫn song song).
- Nhược điểm : Giữa các dây dẫn song song của nó khi có dòng điện chạy qua hình thành một “mạch thang RC” gây nhiễu lẫn nhau. Bởi vậy cáp LPT1 không dẫn tín hiệu đi xa được (chiều dài hoạt động hiệu quả £ 5 met).
- Ưu điểm : Do chiều dài cáp ngắn và có nhiều đường dữ liệu song song nên tốc độ truyền dữ liệu nhanh, kịp thời trong thời gian thíchhợp.
Ngoài ra còn có một loại cáp dẹt khác (có 25 chân) để nối từ đầu ra của cáp tròn (có các chân đặt so le nhau) tới mạch điều khiển khi cần thiết.


3.3. Đặc điểm điện áp và dòng điện ở đầu ra của cổng-LPT1
3.3.1. Mức điện áp trên các đầu ra
Là mức TTL (logic cao lý tưởng là +5V nhưng trong thực tế là + 4V, logic thấp 0v). Do đó rất thích hợp để ghép nối với các mạch số bên ngoài. Thông thường, khi ghép nối với máy tính, ta đi qua một tầng đệm trung gian nhằm cách ly và bảo vệ cổng máy tính đồng thời có thể sử dụng dữ liệu sau tầng đệm một cách linh hoạt (ví dụ 74HC245, 74HC257)
3.3.2. Dòng điện
Dòng điện chạy qua cổng nhỏ cỡ vài mA. Nếu mạch ngoài ghép với máy tính yêu cầu một dòng đủ lớn để làm việc thì ta có thể khuếch đại dòng điện với một hệ số khuếch đại thích hợp (VD:sử dụng mạch khuếch đại bằng Tranzitor, triac v.v).
3.4. Đặc điểm của mạch ghép nối từ cổng LPT1 tới đối tượng được điều khiển:
3.4.1. Tầng đệm (môđun cơ sở 8 bit vào/ra)
Các đường dẫn dữ liệu đi tới bộ đệm 74HC245, vi mạch này tách ra các dữ liệu đã đến của máy tính PC từ môđun ghép nối. Để đọc vào 8 bit dữ liệu, sử dụng vi mạch 74HC257với 4 bộ dồn kênh (2 lối vào, một lối ra). Nhờ vậy mà một chu trình đọc vào được chia làm 2nửa (chân SEL=0 thì 4 bit dữ liệu đầu sẽ được đọc vào, SEL=1 thì 4 bit dữ liệu sau được đọc; chân INIT của cổng LPT1 có tác dụng chuyển mạch đối với SEL) (hình 1.2).
Nguồn nuôi môđun này lấy từ đầu ra của vi mạch ổn áp 7805(điện áp lối vào của vi mạch này có thể lấy từ bộ pin 9V hay bộ nắn điện từ nguồn điện lưới 50Hz).
3.4.2. Đặc điểm chủ yếu của van điều khiển
Tuỳ loại rơle sử dụng mà có những yêu cầu riêng về mức điện áp và dòng điện hoạt động hiệu quả. Để thích nghi với điện áp đầu ra của cổng LPT1(0-4V). Chúng tôi đã chọn loại rơle 5v. Rơle loại này sẽ hút khi mức điện áp vào cỡ 2,3V và dòng điện cỡ vài chục mA trở lên.
Thực tế, ta có thể sử dụng triac, thiristor thay thế cho rơle tốt hơn trong một số trường hợp; nhưng vì hai loại này thuộc loại linh kiện bán dẫn có tuổi thọ và thời gian làm việc liên tục thấp hơn so với rơle nên ta chọn rơle để điều khiển.

Để chốt dữ liệu từ máy tính đến rơle, sao cho bất cứ khi nào mức điện áp ra của cổng máy tính là logic dương thì rơle hút và mức logic âm thì rơle nhả, ta sử dụng trigơ D với đầu vào D từ chân dữ liệu ra từ cổng LPT1, đầu ra Q sẽ nối tới cực bazơ của tranzitor để điều khiển rơle hoạt động(ví dụ:74LS374 với 8 trigơ D). Để khuếch đại dòng điện đưa vào điều khiển rơle, ta chọn