Báo cháy và chống cháy qua mạng internet

  • Số trang: 53 |
  • Loại file: DOC |
  • Lượt xem: 16 |
  • Lượt tải: 0
nganguyen

Đã đăng 34173 tài liệu

Mô tả:

Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet Xin chân thành cảm ơn Các Thầy Cô Giáo trong nhà trường, Nhất là quý thầy cô trong Khoa Công Nghệ Thông Tin Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, Đại Học Thuỷ Sản đã tận tình dạy dỗ em trong suốt 5 năm qua. Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc Thầy Đỗ Văn Uy, Người đã nhiệt tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hồn thành quyển luận văn này. Xin cảm ơn tất cả các bạn cùng công ty TQC đã có ý kiến đóng góp, giúp đỡ em trong lúc thực hiện luận văn này. MỤC LỤC Phần 1 : Giới thiệu về đề tài Chương I:Giới thiệu sơ lược về hệ thống báo cháy thông qua mạng internet dựa vào giao thức TCP/IP I.Mục đích yêu cầu của đề tài. II.Giới hạn của đề tài. III.Các phương án thực hiện đề tài. Sinh Viên : Đỗ Trần Anh MSSV: 8D15001 1 Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet Chương II:Quy trình hoạt động của một hệ thống báo cháy I.Nguyên tắc báo cháy. II.Cấu trúc thuần tuý của một hệ thống báo cháy. 1.Cảm biến a.Cảm biến nhiệt. b.Cảmbiến lửa. c.Cảm biến khói. Phần 2:Kiến trúc hệ thống báo cháy điều khiển từ máy tính Chương I.Lý thuyết về giao tiếp máy tính với thiết bị ngoại vi. I.Các phương pháp điều khiển vào ra. 1.Vào ra điều khiển bằng chương trình. 2.Vào ra điều khiển bằng ngắt. II.Các phương pháp giao tiếp với thiết bị ngoại vi. 1.Giao tiếp với máy tính thông qua slot card. 2. Giao tiếp với máy tính thông qua slot serial port. 3.Giao tiếp với máy tính thông qua printer port. Chương II.Tìm hiểu về RS232C. I.Đặc điểm kĩ thuật về điện của RS232C. II.Các đường dữ liệu và điều khiển của RS232C. III. Modem rổng của RS232C. IV.Các IC kích phát thu của RS232C. V.Minh hoạ thông tin nối tiếp bất đồng. 1.Lựa chọn cổng COM. 2.Hoạt động của cổng nối tiếp. Chương 3.Lập trình điều khiển qua cổng COM viết bằng ngôn ngữ Visual Basic 6.0 I.Tại sao chọn ngôn ngữ Visual Basic 6.0. II.Thư viện liên kết động Port.dll III.Gọi hàm trong thư viện Port.dll từ Visual basic 6.0 Phần 3.Cơ sở lý thuyết về mạng và giao thức TCP/IP Chương I.Các khái niệm cơ bản về mạng. I.Mô hình mạng OSI, mô hình mạng TCP/IP. 1.Khái niệm mô hình mạng. 2.Mô hình mạng OSI. 3.Mô hình mạng TCP. 4.Giao thức TCP. 5.Địa chỉ IP. a.Giới thiệu địa chỉ IP. Chương II.Mạng Internet. I. Internet bắt nguồn từ đâu. II.Giao thức mà internet sử dụng. III.Các dịch vụ kết nối đến internet. Chương III.Một số hàm socket. I.Khái niệm về socket. Sinh Viên : Đỗ Trần Anh MSSV: 8D15001 2 Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet II.Lập trình winsock. Phần 4.Giớiù thiệu về chương trình minh hoạ báo cháy. LỜI NÓI ĐẦU Trong cuộc sống của chúng ta luôn tồn tại những khu vực dễ cháy, nên việc lắp đặt hệ thống báo cháy có tầm quan trọng hết sức lớn lao. Nó giúp chúng ta phát hiện nhanh chóng, chữa cháy kịp thời kỳ đầu của vụ cháy đem lại sự bình yên cho mọi người, bảo vệ tài sản cho nhân dân, nhà máy xưởng sản xuất… Ngày nay, việc phòng cháy chữa cháy trở thành mối quan tâm hàng đầu của nước ta cũng như nhiều nước trên thế giới. Nó trở thành nghiã vụ của mỗi người dân. Trên các phương tiện thông tin đại chúng luôn tuyên truyền giáo dục cho mỗi người dân ý thức phòng cháy chữa cháy, nhằm mục đích hạn chế những vụ cháy đáng tiếc xảy ra. Cùng với sự phát triển nhanh chóng của hệ thống thông tin internet thì việc báo cháy qua mạng internet ngày càng có khả năng áp dụng vào thực tiễn, nó giúp ta báo kịp thời những thông tin về vụ cháy đến các cơ quan chức năng. Sinh Viên : Đỗ Trần Anh MSSV: 8D15001 3 Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet Xuất phát từ những ý tưởng trên, em chọn đề tài “Thiết bị báo cháy tự động và điều khiển chống cháy thông qua mạng internet với giá thành thấp phù hợp với hầu hết các kiến trúc mạng máy tính chạy theo giao thức TCP /IP trên nền hệ điều hành Windows” cho luận án tốt nghiệp. Do thời gian và sự hiểu biết có hạn, chắùc chắn trong quá trình làm em cũng có nhiều thiếu sót, mong các thầy cô và các bạn chân thành góp ý. Phần 1 :Giới Thiệu về đề tài Chương 1: Giới thiệu sơ lược về hệ thống báo cháy thông qua mang internet dựa vào giao thức TCP/IP. Ngành công nghệ thông tin liên lạc đã phát triển nhanh chóng cùng với các ngành công nghệ khác, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội. Công nghệ thông tin đóng vai trò cốt lõi trong việc cập nhật thông tin cho mọi người. Với những nhu cầu về mạng internet cũng như LAN hay WAN ngày càng thâm nhập sâu vào đời sống hàng ngày của chúng ta với rất nhiều ứng dụng thực tiễn như email , chat , điện thoại IP , web, ... vì vậy với suy nghĩ là ứng dụng kiến thức đã học ở trường và tìm hiểu thêm ở sách vở, em quyết định chọn đề tài “Thiết bị báo cháy tự động qua mạng internet ” với mong muốn sau khi thực hiện xong đề tài có thể đem ra ứng dụng trong thực tế. I. Mục Đích Yêu Cầu Cuả Đề Tài: Nhằm phục vụ cho việc báo cháy tự động qua mạng máy tính hiện có tại các cơ quan xí nghiệp, đặt tại các nhà cao tầng, những nơi cần thiết khác vv… Từ mục đích trên nên thiết bị báo cháy phải đảm bảo các yêu cầu: Sinh Viên : Đỗ Trần Anh MSSV: 8D15001 4 Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet - Sử dụng tiện lợi và sử dụng trên khắp cả nước mà không cần thay đổi phần cứng. - Báo động kịp thời các vụ cháy nhằm giảm nhẹ thiệt hại do cháy gây ra. - Có thể điều khiển từ xa qua mạng tắt điện hoăïc phun nước khi có cháy. II. Giới Hạn Đề Tài: Báo Cháy và Chống Cháy có rất nhiều vấn đề cần bàn tới ví dụ như : Khi kho xăng dầu cháy thì đặc tính chữa cháy khác so với hố chất cháy. Hiện tại vấn đề phát hiện khói báo cháy còn phụ thuộc nhiều vào đầu dò khói ...Vì vậy có rất nhiều khó khăn trong lúc thực hiện đề tài. Với thời gian ngắn nhưng lại có nhiều vấn đề cần giải quyết, hơn nữa kiến thức người tìm hiểu đề tài có hạn, sinh viên thực hiện đề tài chỉ tập trung giải quyết vấn đề sau: -Báo động có cháy thông qua mạng khi có sự cố. -Thực hiện đươc 2 chức năng là: Tắt nguồn điện từ xa thông qua mạng . Khởi động nguồn cho thiết bị chống cháy. III. Chọn Phương Aùn Thực Hiện Đề Tài: Với những yêu cầu đặt ra ở trên, em đã xem xét và đưa ra 3 phương án như sau: - Sử dụng kỹ thuật số. - Sử dụng kỹ thuật vi xử lý. - Sử dụng kỹ thuật vi điều khiển. Với những đòi hỏi của máy ta có thể đơn giản những hoạt động bằng kỹ thuật số. Nhưng tốn kém linh kiện và kích thước cồng kềnh, hơn nữa khó thay đổi phần mềm và không có khả năng mở rộng cho các hoạt động khác. Với kỹ thuật vi xử lý, có thể khắc phục những yếu điểm của mạch số nhưng lại phức tạp trong việc thiết kế phần cứng. . Nếu sử dụng kỹ thuật vi điều khiển,giao tiếp theo xung với mạch thiết kế thuần chất điện tử thì giá thành hạ và chất lượng của thiết bị phụ thuộc nhiều vào phần mềm. Vì vậy em quyết định đi theo hướng này. Sinh Viên : Đỗ Trần Anh MSSV: 8D15001 5 Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet CHƯƠNG 2: Quy trình hoạt động từ một hệ thống báo cháy I. Nguyên tắc báo cháy : Khi một đám cháy xảy ra, ở những vùng cháy thường có những dấu hiệu sau:  Lửa, khói, vật liệu chỗ cháy bị phá hủy.  Nhiệt độ vùng cháy tăng lên cao.  Không khí bị Oxy hóa mạnh.  Có mùi cháy, mùi khét. Để đề phòng cháy chúng ta có thể dựa vào những dấu hiệu trên để đặt các hệ thống cảm biến làm các thiết bị báo cháy. Kịp thời khống chế đám cháy ở giai đoạn đầu. Thiết bị báo cháy điện tử giúp chúng ta liên tục theo dõi để hạn chế các vụ cháy tai hại, tăng cường độ an tồn, bình yên cho mọi người. II. Cấu trúc thuần tuý của một hệ thống báo cháy: 1. Cảm biến: Cảm biến là bộ phận hết sức quan trọng, nó quyết định độ nhạy và sự chính xác của hệ thống. Cảm biến hoạt động dựa vào các đặt tính vật lý của vật liệu cấu tạo nên chúng. Cảm biến được dùng để chuyển đổi các tín hiệu vật lý sang tín hiệu điện. Các đặc tính của cảm biến: độ nhạy, độ ổn định, độ tuyến tính. a. Cảm biến nhiệt: Là loại cảm biến dùng để chuyển tín hiệu vật lý (nhiệt độ) thành tín hiệu điện, đây là loại cảm biến có độ nhạy tương đối cao và tuyến tính. Nguyên tắc làm việc của nó là dòng điện hay điện áp thay đổi khi nhiệt độ tại nơi đặt nó thay đổi. Tuy nhiên nó cũng dễ báo động nhầm khi nguồn điện bên ngồi tác động không theo ý muốn. Sinh Viên : Đỗ Trần Anh MSSV: 8D15001 6 Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet Các loại cảm biến nhiệt: IC cảm biến: Là loại cảm biến bán dẫn được chế tạo thành các IC chuyên dụng với độ nhạy cao, điện áp ra thay đổi tỉ lệ thuận với nhiệt độ, một số loại IC được bán bên ngồi thị trường là: LM355, LM334, … Thermistor: Thermistor là loại điện trở có độ nhạy nhiệt rất cao nhưng không tuyến tính và với hệ số nhiệt âm. Điện trở giảm phi tuyến với sự tăng của nhiệt độ. Vì bản thân là điện trở nên trong quá trình hoạt động Thermistor tạo ra nhiệt độ vì vậy gây sai số lớn. Thermo Couples: Thermo Couple biến đổi đại lượng nhiệt độ thành dòng điện hay điện áp DC nhỏ. Nó gồm hai dây kim loại khác nhau nối với nhau tại hai mối nối. Khi các dây nối đặc ở các vị trí khác nhau, trong dây xuất hiện suất điện động. Suất điện động tỉ lệ thuận với sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai mối nối. Thermo couple có hệ số nhiệt dương. b. Cảm biến lửa: Khi lửa cháy thì phát ra ánh sáng hồng ngoại, do đó ta sử dụng các linh kiện phát hiện tia hồng ngoại để phát hiện lửa. Nguyên lý hoạt động là điện trở của các linh kiện thu sóng hồng ngoại tăng, nó chuyển tín hiệu ánh sáng thu được thành tín hiệu điện để báo động. Loại này rất nhạy đối với lửa. Tuy nhiên cũng dễ báo động nhầm nếu ta để cảm biến ngồi trời hoặc gần ánh sáng bóng đèn tròn. c. Cảm biến khói: Thường cảm biến khói là bộ phân riêng biệt chạy bằng PIN được thiết kế để lắp đặt trên trần nhà, trên tường. Ngồi yêu cầu kỹ thuật (chính xác, an tồn) còn đòi hỏi phải đảm bảo về mặt thẩm mỹ. Có hai cách cơ bản để thiết kế bộ cảm biến khói. Cách thứ nhất sử dụng nguyên tắc Ion hóa. Người ta sử dụng một lượng nhỏ chất phóng xạ để Ion hóa trong bộ cảm biến. Không khí bị Ion hóa sẽ dẫn điện và tạo thành một dòng điện chạy giữa chạy giữa hai cực đã đợc nạp điệän. Khi các phần tử khói lọt vào khu vực cảm nhận được Ion hóa sẽ làm tăng điện trở trong buồng cảm nhận và làm giảm luồng điện giữa hai cực. Khi luồng điện giảm xuống tới một giá trị nào đó thì bộ cảm biến sẽ phát hiện và phát tín hiệu báo động. Cách thứ hai sử dụng các linh kiện thu phát quang. Người ta dùng linh kiện phát quang (Led, Led hồng ngoại…) chiếu một tia ánh sáng qua vùng bảo vệ vào một linh kiện thu quang (photo diode, photo transistor, quang trở…). Khi có cháy, khói đi ngang qua vùng bảo vệ sẽ che chắn hoặc làm giảm cường độ ánh sáng chiếu vào linh kiện thu. Khi cường độ giảm xuống tới một giá trị nào đó thì bộ cảm biến sẽ phát hiện và phát tín hiệu báo động. Sinh Viên : Đỗ Trần Anh MSSV: 8D15001 7 Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet Trong hai cách này thì phương pháp thứ nhất nhạy hơn và hiệu quả hơn phương pháp thứ hai, nhưng khó thực thi, khó lắp đặt. Còn cách thứ hai tuy ít nhạy hơn nhưng linh kiện dễ kiếm và dễ thực thi cũng như dễ lắp đặt. Một nhược điểm của các loại cảm biến này là: mạch báo động có thể sai nếu vùng bảo vệ bị xâm nhập bởi các lớp bụi… PhầN 2: Kiến trúc phần cứng về hệ thống báo cháy thông qua máy tính Sinh Viên : Đỗ Trần Anh MSSV: 8D15001 8 Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet Chương 1. Lý thuyết về giao tiếp máy tính với thiết bị ngoại vi I. Các phương pháp điều khiển vào ra: 1.Vào ra điều khiển bằng chương trình: Thiết bị ngoai vi điều ghép với Bus hệ thống vi xử lý thông qua các phần thích ứng về công nghệ chế tạo và logic. Thích ứng về công nghệ chế tạo là điều chỉnh mức công nghệ sản xuất thiết bị ngoại vi và công nghệ sản xuất của mạch trong hệ vi xử lý. Thích ứng về Logic là nhiệm vụ tạo tín hiệu điều khiển ngoại vi tín hiệu trên bus hệ thống. Trong hệ vi xử lý một vùng nhớ dùng làm nơi chứa địa chỉ cổng vào ra và CPU xuất hoặc nhập dữ liệu từ các cổng vào ra này các lệnh xuất nhập In/Out Lúc này cổng vào ra được xem như thanh ghi ngồi, chúng được viết vào hoặc đọc ra như ô nhớ Ram qua hai lệnh trên. Để phân biệt hướng xuất hoặc nhập dữ liệu từ cổng vào ra CPU phát ra tín hiệu điều khiển đọc hoặc viết. Để phân biệt vùng nhớ với thiết bị vào ra CPU phát ra tín hiệu điều khiển IO/M. Khi có các lệnh này thì các lệnh In/Out mới có tác dụng. Ngồi các lệnh qui chiếu bộ nhớ, cũng như khả năng trao đổi dữ liệu giữa thiết bị ngoại vi và hệ vi xử lý. Lúc đó vào ra được gán như một địa chỉ ô nhớ của bộ nhớ. Các thanh ghi liên quan tới cổng vào ra được xem như ngăn nhớ. Khi bộ vi xử lý gọi địa chỉ và xung điều khiển đọc hay viết bộ nhớ không cần xác định nơi gởi là bộ nhớ hay thiết bị vào ra. Nó chỉ hỏi nơi gởi dữ liệu vào trong khoảng thời gian cho phép. Bộ logic bên ngồi sẽ giải mã địa chỉ kết hợp với xung MR, MW, để chọn thiết bị mà không phân biệt ngăn nhớ hay thiết bị vào ra. 2.Vào ra điều khiển bằng ngắt: Với phương pháp điều khiển vào ra bằng chương trình, CPU phải liên tục kiểm tra trạng thái của thiết bị ngoại vi đến khi sẵn sàng, đó là sự lãng phí thời gian của CPU và chương trình dài và phức tạp. Khi bộ vi xử lý có nhiều thiết bị ngoại vi CPU không đáp ứng yêu cầu của chúng. Có thể đáp ứng yêu cầu ngoại vi nhanh chóng và không theo trình tự như định trước nhờ cơ cấu ngắt CPU. Nhờ tính chất đáp ứng tức thời của vi xử lý khi có yêu cầu ngắt từ thiết bị ngoại vi do đó các ngắt thường được dùng ở những trường hợp yêu cầu đap ứng nhanh, thời gian trả lời ngắn, thực hiện ở bất kỳ thời điểm nào. Khi đó CPU phải chuyển đến chương trình con, yêu cầu ngắt ở cuối bất kỳ lệnh nào trong chương trình chính. Các chương trình con phục vụ ngắt có thể lưu trữ nội dung các thanh ghi và khôi phục lại khi thực hiện xong chương trình phục vụ ngắt và trước khi trở lại chương trình chính. Giao tiếp với maý tính là trao đổi dữ kiện giữa một máy tính với một hay nhiều thiết bị ngoại vi. Theo tiêu chuẩn sản xuất, máy tính giao tiếp với người sử dụng bằng hai thiết bị: Sinh Viên : Đỗ Trần Anh MSSV: 8D15001 9 Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet - Bàn phím để nhập dữ liệu - Màn hình để hiển thị Ngồi ra nhà sản xuất cho ta nhiều cách giao tiếp khác thông qua các port như là các ngõ giao tiếp: - Giao tiếp qua port com (nối tiếp) - Giao tiếp qua port Parallel(song song) Tùy theo trường hợp ứng dụng cụ thể mà chọn cách giao tiếp thích hợp. II.Các phương pháp giao tiếp với thiết bị ngoại vi: 1.Giao tiếp với máy tính thông qua slot card: Bên trong máy tính, ngồi những khe cắm dùng cho card vào - ra, card màn hình, vẫn còn những rãnh cắm để trống. Để giao tiếp với máy tính, ta có thể thiết kế card mở rộng để gắn vào khe cắm mở rộng này. Ở máy tính PC/XT rãnh cắm chỉ có 1 loại với độ rộng 8 bit và tuân theo tiêu chuẩn ISA (Industry Standard Architecture). Rãnh cắm theo tiêu chuẩn IS có 62 đường tín hiệu, qua các đường tín hiệu này máy tính có thể giao tiếp dễ dàng với thiết bị bên ngồi thông qua card mở rộng. Trên rãnh cắm mở rộng, ngồi 20 đường địa chỉ, 8 đường dữ liệu, còn có một số đường điều khiển như: RESET , IOR , IOW, AEN, CLK, ... Do đó card giao tiếp với máy tính qua slot card đơn giản, số bit có thể tăng dễ dàng, giảm được nhiều linh kiện, tốc độ truyền dữ liệu nhanh (truyền song song). Tuy nhiên, do khe cắm nằm bên trong máy tính nên khi muốn gắn card giao tiếp vào thì phải mở nắp ra, điều này gây bất tiện cho người sử dụng. 2.Giao tiếp qua Serial Port (Port COM) : IBM PC cung cấp 2 cổng nối tiếp: COM1 và COM2. Các cổng này giao tiếp theo tiêu chuẩn RS232. Chúng có thể được nối với một Modem để dùng cho mạng điện thoại, hay nối trực tiếp với một máy tính khác. Dữ liệu được truyền qua cổng này theo cách nối tiếp, nghĩa là dữ liệu được gởi đi nối tiếp nhau trên 1 đường dây. Do các dữ liệu được truyền đi từng bit một nên tốc độ truyền chậm, các tốc độ truyền có thể là 300, 600, 1200, 2400, 4800bps, 9600bps, chiều dài dữ liệu có thể là 5, 6, 7 hoặc 8 bit và kết hợp với các bit Start, Stop, Parity tạo thành một khung (frame). Ngồi ra cổng này còn có các điều khiển thu (Receive), phát (Trans), kiểm tra. Cách giao tiếp này cho phép khoảng cách truyền dữ liệu xa, tuy nhiên tốc độ truyền rất chậm tốc độ tối đa là 20kbps. 3.Giao tiếp qua cổng PRINT (Cổng máy in): IBM PC cho phép sử dụng đến 3 cổng song song có tên là LP1, LP2 và LP3. Kiểu giao tiếp song song được dùng để truyền dữ liệu giữa máy tính và máy in. Khác với cách giao tiếp qua Port Com, ở cách giao tiếp này dữ liệu được truyền song song cùng một lúc 8 bit. Vì thế nó có thể đạt tốc độ cao. Connector của Port này có 25 chân bao gồm 8 chân dữ liệu và các đường tín hiệu bắt tay (Handshaking ). Tất cả các đường Data và tín hiệu điều khiển đều ở mức logic hồn Sinh Viên : Đỗ Trần Anh MSSV: 8D15001 10 Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet tồn tương thích với mức TTL. Hơn nữa, người lập trình có thể điều khiển cho phép hoặc không cho phép các tín hiệu tạo Interrupt từ ngõ vào nên việc giao tiếp đơn giản và dễ dàng. Tuy nhiên, giao tiếp với mức logic TTL nên khoảng cách truyền bị hạn chế so với cách truyền qua Port Com, đồng thời cáp truyền cũng phức tạp hơn. Đó là nhược điểm của cách giao tiếp này. Sinh Viên : Đỗ Trần Anh MSSV: 8D15001 11 Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet Chương 2. Tìm hiểu về RS232. Vào năm 1960, cùng với sự phát triển mạnh của các thiết bị đầu cuối máy tính chia sẻ thời gian, các Modem đã được tung ra ngày càng nhiều nhằm đảm bảo cho các thiết bị đầu cuối có thể dùng các đường điện thoại để thông tin giữa các máy tính với nhau ở những khoảng cách xa. Modem và các thiêt bị được dùng để gửi số liệu nối tiếp thường được gọi là thiết bị thông tin số liệu DCE (Datommunication Equipment). Các thiết bị đầu cuối hoặc máy tính đang gửi hay nhận số liệu được gọi là các thiết bị đầu số liệu DTE (Data Terminal Equipment). Nhằm đáp ứng với nhu cầu về tín hiệu và các chuẩn bắt tay (handshake standards) giữa DTE và DCE, hiệp hội kỹ thuật điện tử EIA đã đưa ra chuẩn RS-232C. Chuẩn này mô tả chức năng 25 chân tín hiệu và bắt tay cho việc chuyển dữ liệu nối tiếp. Nó cũng mô tả các mức điện áp, trở kháng, tốc độ truyền cực đại và điện dung cực đại cho các đường tín hiệu này. RS-232 ấn định 25 chân tín hiệu, và quy định các đầu nối DTE phải là male (đực) và các đầu nối DCE phải là female (cái). Một loại đầu nối đặc biệt không được cho, nhưng thường dùng nhiều nhất là đầu nối mele DB-25P (hình 2-2). Ngồi ra, đối với nhiều hệ thống còn dùng loại 9 chân như loại DE-9P mele (hình 2-1). Hình 2-1 Hình 2-2 Được EIA đưa vào năm 1969 để truyền dữ liệu nối tiếp và tín hiệu điều khiển giữa Modem và thiết bị đầu cuối (hoặc máy tính) với tốc độ truyền tối đa là 20kbps ở cự ly khoảng 15m. đây là một dạng giao tiếp loại TTL + bộ kích đường dây không cân bằng. Việc mô tả chuẩn này được chia làm ba phần: Các đặc điểm kỹ thuật về điện, mô tả các đường dữ liệu điều khiển và sử dụng bộ kết nối chân ra. I.Đặc điểm kĩ thuật về điện của RS232: Sơ đồ chân của serial port (COM) Sinh Viên : Đỗ Trần Anh MSSV: 8D15001 12 Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet IN PIN COMMON NUMBERS NUMBERS NAME FOR 9 PINS FOR 25 PINS 3 2 7 8 6 5 1 4 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 TxD RxD RTS CTS DSR GND CD RS232C NAME SIGNAL DIRECTION ON DCE AA BA BB CA CB CC AB CF - IN OUT IN OUT OUT OUT OUT OUT IN OUT OUT OUT IN IN OUT OUT IN/OUT IN - SCF SCB SBA ĐB SBB DTR SCA CD CG CE CH/CI DA Hình 1. Qui định về chân của RS232C Mức điện áp logic của RS-232C là khoảng điện áp giữa +15V và –15V. Các đường dữ liệu sử dụng mức logic âm: logic 1 có điện thế giữa –5V và-15V, logic 0 có điện thế giữa +5V và +15V. tuy nhiên các đường điền khiển (ngoại trừ đường TDATA và RDATA) sử dụng logic dương: gía trị TRUE = +5V đến +15V và FALSE =-5V đến –15. Ở chuẩn giao tiếp này, giữa ngõ ra bộ kích phát và ngõ vào bộ thu có mức nhiễu được giới hạn là 2V. Do vậy ngưỡng lớn nhất của ngõ vào là ±3V trái lại Sinh Viên : Đỗ Trần Anh MSSV: 8D15001 13 Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet mức ± 5V là ngưỡng nhỏ nhất với ngõ ra. Ngõ ra bộ kích phát khi không tải có điện áp là ± 25V.  Các đặc điểm về điện khác bao gồm  RL (điện trở tải) được nhìn từ bộ kích phát có giá trị từ 3 ÷ 7k.  CL (điện dung tải) được nhìn từ bộ kích phát không được vượt quá 2500pF.  Để ngăn cản sự dao động quá mức, tốc độ thay đổi (Slew rate ) của điện áp không được vượt qúa 30V/µs. Đối với các đường điều khiển, thời gian chuyển của tín hiệu (từ TRUE sang FALSE, hoặc từ FALSE sang TRUE ) không được vượt qúa 1ms. Đối với các đường dữ liệu, thời gian chuyển (từ 1 sang 0 hoặc từ 0 sang 1) phải không vượt qúa 4% thời gian của 1 bit hoặc 1ms. II.Các đường dữ liệu và điều khiển của Serial Port (Com): - TxD: Dữ liệu được truyền đi từ Modem trên mạng điện thoại. - RxD: Dữ liệu được thu bởi Modem trên mạng điện thoại.  Các đường báo thiết bị sẵn sàng: - DSR : Để báo rằng Modem đã sẵn sàng. - DTR : Để báo rằng thiết bị đầu cuối đã sẵn sàng - Các đường bắt tay bán song công. - RTS : Để báo rằng thiết bị đầu cuối yêu cầu phát dữ liệu. - CTS : Modem đáp ứng nhu cầu cần gửi dữ liệu của thiết bị đầu cuối cho thiết bị đầu cuối có thể sử dụng kênh truyền dữ liệu. Các đường trạng thái sóng mang và tín hiệu điện thoại: - CD : Modem báo cho thiết bị đầu cuối biết rằng đã nhận được một sóng mang hợp lệ từ mạng điện thoại. - RI : Các Modem tự động trả lời báo rằng đã phát hiện chuông từ mạng điện thoạïi địa chỉ đầu tiên có thể tới được của cổng nối tiếp được gọi là địa chỉ cơ bản (Basic Address). Các địa chỉ ghi tiếp theo được đặt tới bằng việc cộng thêm số thanh ghi đã gặp của bộ UART vào địa chỉ cơ bản. - Mức tín hiệu trên chân ra RxD tùy thuộc vào đường dẫn TxD và thông thường nằm trong khoảng –12 đến +12. Các bit dữ liệu được gửi đảo ngược lại. Mức điện áp đối với mức High nằm giữa –3V và –12V và mức Low nằm giữa +3V và +12V. Trên hình 2-4 mô tả một dòng dữ liệu điển hình của một byte dữ liệu trên cổng nối tiếp RS-232C. - Ở trạng thái tĩnh trên đường dẫn có điện áp –12V. Một bit khởi động (Starbit) sẽ mở đầu việc truyền dữ liệu. Tiếp đó là các bit dữ liệu riêng lẻ sẽ đến, trong đó các bit giá trị thấp sẽ được gửi trước tiên. Còn số của các bit thay đổi giữa 5 Sinh Viên : Đỗ Trần Anh MSSV: 8D15001 14 Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet và 8. Ở cuối của dòng dữ liệu còn có một bit dừng (Stopbit) để đặt trở lại trạng thái ngõ ra (-12V). Starbit LOW Stopbit +12V D0 D1 -12V 1 1 10 4µS 0 D3 D5 1 0 D4 D5 0 1 D6 D5 D7 D5 HIGHT 0 T =1/fBaud 1.04ms Hình 2: Dòng dữ liệu trên cổng RS 232 với tốc độ 9.600 baud Địa chỉ cơ bản của cổng nối tiếp của máy tính PC có thể tóm tắt trong bảng các địa chỉ sau: COM 1 COM 2 COM 3 COM 4 (cổng nối tiếp thứ nhất) (cổng nối tiếp thứ hai) (cổng nối tiếp thứ ba) (cổng nối tiếp thứ tư) Địa chỉ cơ bản = 3F8(Hex) Địa chỉ cơ bản = 2F8(Hex) Địa chỉ cơ bản = 3E8(Hex) Địa chỉ cơ bản = 2E8(Hex) Cũng như ở cổng máy in, các đường dẫn tín hiệu riêng biệt cũng cho phép trao đổi qua các địa chỉ trong máy tính PC. Trong trường hợp này, người ta thường sử dụng những vi mạch có mức độ tích hợp cao để có thể hợp nhất nhiều chức năng trên một chip. Ở máy tính PC thường có một bộ phát/nhận không đồng bộ vạn năng (gọi tắt là UART: Universal Asnchronous Receiver/ Transmitter) để điều khiển sự trao đổi thông tin giữa máy tính và các thiết bị ngoại vi. Phổ biến nhất là vi mạch 8250 của hãng NSC hoặc các thế hệ tiếp theo. Thông thường với các yêu cầu ứng dụng tốc độ thấp người ta giao tiếp qua ngõ nối tiếp, nó giao tiếp theo tiêu chuẩn RS232C và dùng để giao tiếp giữa máy tính với Modem hoặc Mouse. Ngồi ra cũng có thể dùng giao tiếp với printer hay Sinh Viên : Đỗ Trần Anh MSSV: 8D15001 15 Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet plotter nhưng không thông dụng lắm bởi tốc độ truyền quá chậm. Đối với máy AT cho ta hai ngõ giao tiếp COM1 và COM2. Trong một số card I/O ta có thể có đến 4 cổng COM. Để giao tiếp nối tiếp với 2 ngõ COM này Bus hệ thống của CPU (Data Bus và Address Bus) hãng IBM sử dụng hai Chip lập trình của Intel là 8250 UART (Universal Asynchronus Receiver Transmitter). Địa chỉ theo bộ nhớ của hai Chip này là 0040:0000 cho UART của ngõ COM1 và 0040:0002 cho UART của ngõ COM2 (Địa chỉ logic do hệ điều hành chỉ định) và địa chỉ theo Port để truy xuất khi sử dụng là 3F8-3FF cho COM1 và 2F8-2FF cho COM2. Dữ liệu truyền qua cho Port COM dưới dạng nối tiếp từng Bit một, đơn vị dữ liệu có thể là 5 Bit, 6 Bit hay 1 byte tùy theo sự cài đặt lúc khởi tạo Port COM. Ngồi ra để truyền dữ liệu qua Port COM còn cần những tham số sau: Bit mở đầu cho một đơn vị dữ liệu START Bit. STOP Bit (Bit kết thúc). Parity (Kiểm tra chẵn lẻ). Baud Rate (Tốc độ truyền) tạo thành một Frame (Khung truyền). Port COM là một thể khởi tạo bằng BIOS thông qua chức năng 0 của Interrupt 14, nạp vào thanh ghi DX1 chỉ số chọn kênh (COM1 = 0, COM2 = 1). Thanh ghi AL được nạp vào các tham số của việc truyền dữ liệu. A L D7 D6 D5 D4 D3 D2  Bit D0 D1 0 0 0 1 1 0 1 1 : Cho biết độ rộng của dữ liệu : Dữ liệu có độ rộng 5 Bit : Dữ liệu có độ rộng 6 Bit : Dữ liệu có độ rộng 7 Bit : Dữ liệu có độ rộng 8 Bit.  Bit D2 0 1 : Cho biết số Stop Bit. : Sử dụng một bit Stop : Sử dụng hai bit Stop  Bit D3 D4 0 0 1 1 0 1 1 0 : : : : :  Bit D5D6D7 : 0 0 0 : 0 0 1 : 0 1 0 : D1 D0 Các Bit parity (chẵn lẻ) Không kiểm tra tính Parity Không kiểm tra tính Parity Odd (lẻ) Even (chẵn) Cho biết tốc độ truyền (Baud Rate) Tốc độ truyền 110bps (bit per second) Tốc độ truyền 150bps (bit per second) Tốc độ truyền 300bps (bit per second) Sinh Viên : Đỗ Trần Anh MSSV: 8D15001 16 Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 : : : : : Tốc độ truyền 600bps (bit per second) Tốc độ truyền 1200bps (bit per second) Tốc độ truyền 2400bps (bit per second) Tốc độ truyền 4800bps (bit per second) Tốc độ truyền 9600bps (bit per second) III.Modem rỗng của RS232C Mặc dù chuẩn RS_232C của EIA được dành riêng để áp dụng kết nối giữa Modem với thiết bị đầu cuối, nhưng một thuê bao của RS_232C cũng thường được sử dụng khi hai thiết bị đầu cuối được nối với nhau, hoặc một máy tính và một máy in mà không sử dụng các Modem. Trong những trường hợp như vậy, các đường TxD và RxD phải được đặt chéo nhau và các đường điều khiển cần thiết phải được đặt ở TRUE hoặc phải được tráo đổi thích hợp bên trong cáp kết nối. Sự nối lắp cáp của RS232C mà có sự tráo đổi đường dây được gọi là Modem rỗng (null Modem). Cáp như vậy thích hợp để nối trực tiếp 2 thiết bị DTE qua các port RS232C. Hai sơ đồ có thể kết nối lẫn nhau được trình bày trong hính 2-5 và hình 2-6 chú ý rằng trong trường hợp đơn giản nhất chỉ cần kết nối 4 dây lẫn nhau, trong thực tế 2 đường dây đất (SIG GND 0 và CHAS GND) thường được kết hợp lại, mặc dù điều này không được đề cập tới. IV.Các IC kích phát và kích thu của RS232C: Nhờ tính phổ biến của giao tiếp, người ta đã chế tạo các IC kích phát và thu. Hai vi mạch như vậy được Motorola sản xuất là IC kích phát MC 1488 có dạng vỏ vuông. Và MC 1489.Mỗi IC kích phát 1488 nhận một tín hiệu mức TTL và chuyển thành tín hiệu ở ngõ ra tương thích với mức điện áp của RS232C. IC 1489 phát hiện các mức vào của RS232C và chuyển chúng thành các ngõ ra có mức TTL. V.Minh hoạ thông tin nối tiếp bất đồng: Đối với các máy PC, các cổng liên lạc nối tiếp (serial port) còn được gọi là các cổng COM. Hồn tồn có thể sử dụng các cổng này để kết nối máy PC với các máy tính khác, với các Modem, các máy in, máy vẽ, các thiết bị điều khiển, mouse, mạng … Sinh Viên : Đỗ Trần Anh MSSV: 8D15001 17 Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet Tất cả các máy tính PC có khả năng làm việc tối đa là 4 cổng nối tiếp khi sử dụng các card giao tiếp I/O chuẩn. Các cổng nối tiếp thường được thiết kế theo các qui định RS-232 theo các yêu cầu về điện và về tín hiệu. BIOS chỉ hỗ trợ các cổng nối tiếp RS-232C. Còn các chuẩn khác như: RS-422, BiSync, SDLC, IEEE-488 (GPIB),… cần phải có các trình điều khiển thiết bị bổ sung để hỗ trợ. Tốc độ tối độ của cổng nối tiếp tùy thuộc vào bộ phát tốc độ Baud trong card giao tiếp cổng nối tiếp, phần mềm BIOS, và hệ thống có thể thực hiện chương trình BIOS nối tiếp nhanh đến mức nào. Ngồi ra, nếu hệ thống đang xử lý chương trình khác có độ ưu tiên cao hơn thì tốc độ tin cậy có thể bị suy giảm đáng kể. Hoạt động của cổng nối tiếp chủ yếu cũng được xử lý bởi 1 chip UART. Các thiết kế ban đầu đã sử dụng một chip NS-8250. Các thiết bị sau này chuyển sang một phiên bản CMOS, chip 1650, có chức năng hoạt động giống như 8250. Một số thiết bị mới sử dụng chip 16550 hay các biến thể khác nhằm bổ sung thêm việc đệm dữ liệu để giảm bớt gánh nặng cho CPU. Một phần của BIOS hệ thống (ngắt 14 h) cung cấp các dịch vụ để liên lạc với các card giao tiếp nối tiếp. Giống như các cổng song song, POST (Power on Self Test- chương trình của BIOS tự kiểm tra cấu hình hệ thống khi bật máy) kiểm tra xem liệu một cổng nối tiếp có được gắn vào hệ thống không, và ghi lại các địa chỉ I/O của các cổng hoạt động trong vùng dữ liệu của BIOS. Tất cả các hệ thống đến 4 cổng nối tiếp, BIOS không hỗ trợ các cổng bổ sung thêm khác. Để truy suất phần cứng của một cổng nối tiếp, cần đọc một trong 4 từ (word) trong vùng dữ liệu BIOS chứa địa chỉ I/O cơ sở đối với 4 cổng nối tiếp có thể có. Sinh Viên : Đỗ Trần Anh MSSV: 8D15001 18 Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet Ví dụ: Để truy suất cổng nối tiếp số 2, trước tiên phải đọc địa chỉ cổng I/O cơ sở từ vùng dữ liệu BIOS. Điều này có nghĩa là một cởng nối tiếp không có địa chỉ cổng I/O cố định. 1. Lưạ chọn cổng COM: Mỗi cổng nối tiếp sử dụng 8 byte của bộ nhớ máy PC và một ngắt phần cứng đặc biệt. Việc sử dụng các địa chỉ bộ nhớ và ngăùt phần cứng này là điều quan trọng đối với người lập các chương trình liên lạc và các chương trình điều khiển thiết bị đối với các thiết bị nối tiếp. Bảng sau mô tả các địa chỉ bộ nhớ và các ngắt phần cứng đối với 4 cổng nối tiếp chuẩn cho các máy tính tương thích với máy tính PC. Thông tin quan trọng nhất ở đây là địa chỉ cơ sở, là địa chỉ bộ nhớ đầu tiên trong mỗi cổng COM (vùng đệm phát/thu – Transmit/ Receive Buffer) địa chỉ của đường yêu cầu ngắt (IRQ) đối với mỗi cổng. Một thiết bị nối tiếp chỉ có thể sử dụng một địa chỉ cổng COM. Khi cài đặt một Modem nội trong máy PC, hay bất kỳ thiết bị nào khác sử dụng cổng nối tiếp cho giao diện của nó, trước tiên phải đảm bảo rằng đã xác lập nó đối với một cổng COM (bao gồm địa chỉ và số IRQ). COM1 COM2 COM3 COM4 Sinh Viên : Đỗ Trần Anh MSSV: 8D15001 Mô tả 19 Báo cháy và chống cháy qua mạng Internet IRQ4 3F8 IRQ3 2F8 IRQ4 3E8 IRQ3 2E8 3F9 2F9 3E9 2E9 3FA 3FB 3FC 3FD 3FE 2FA 2FB 2FC 2FD 2FE 3EA 3EB 3EC 3ED 3EE 2EA 2EB 2EC 2ED 2EE  Interrupt Request Line Transmit/Receive Buffer và LSB of the Divisor Latch Interrupt Enable Register và MSB of the Divisor Latch Interrupt Identification Registers Line Control Register Modem Control Register Line Status Register Modem Status Register 2. Hoạt động của cổng nối tiếp: Sự khởi động của BIOS. Sau khi bật máy (hay Reset máy), chương trình POST kiểm tra xem liệu có bất kỳ cổng nối tiếp nào được cài đặt hay không. POST khảo sát nhóm cổng I/O: 3F8 3FEh. Để phát hiện một cổng hoạt động, thanh ghi IIR (Interrupt Identification Register) được đọc từ cổng 3FAh hay 2FAh. Nếu tất cả các bit từ 37 của thanh ghi IIR đều là 0, thì POST xem như cổng nối tiếp có hoạt động. Một khi đã xác định được nhóm cổng I/O nối tiếp có hoạt động, địa chỉ cổng I/O cơ sở được lưu trữ trong vị trí BIOS RAM cổng nối tiếp chưa sử dụng thấp nhất. Có 4 từ được dành trong RAM bắt đầu tại địa chỉ 40:0h để chứa địa chỉ I/O của cổng nối tiếp có hoạt động. Nhiều POST của các hãng cung cấp máy sẽ không bao giờ kiểm tra các cổng COM3 và COM4, vì IPM không định nghĩa một địa chỉ cổng chuẩn cho các cổng này. Nói chung, hầu hết các hệ thống chỉ kiểm tra có 2 cổng. Tuy nhiên, các hệ thống cùng họ mới hơn thường kiểm tra 4 địa chỉ cổng có thể có. Các hệ thống MCA kiểm tra 8 địa chỉ cổng nối tiếp khác nhau có thể có trong một lần thử để tìm ra 4 cổng nối tiếp có hoạt động. Thứ tự kiểm tra Sinh Viên : Đỗ Trần Anh MSSV: 8D15001 Hầu hết hệ Một số hệ thống AT và EISA Các hệ thống MCA 20
- Xem thêm -