Đề tài Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cảm biến nhiệt độ giao tiếp và ghép nối máy tính qua giao thức usb/lớp hid

riêng, chữ n là số thứ tự của endpoint. Tất cả các thanh ghi đều giống nhau về mặt bố trí và chức năng của Bit điều khiển Bit 7-5: Chưa thích hợp Bit 4: EPHSHK - Bit khởi động bắt tay Endpoint (Endpoint handshake) 1 = Kích hoạt Endpoint handshake 0 = Không kích hoạt Endpoint handshake. Bit 3: EPCONDIS - Bit điều khiển Endpoint ( nếu EPOUTEN = 1 và EPINEN = 1) 1 = Tắt Endpoint n control transfers; chỉ có IN và OUT transfers được cho phép 0 = Bật Endpoint n control transfers; IN và OUT transfers cũng được cho phép Bit 2: EPOUTEN - Bit kích hoạt Endpoint Output 1 = Bật Endpoint n output 0 = Tắt Endpoint n output ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 32 Bit 1: EPINEN: Bit kích hoạt Endpoint Input 1 = Bật Endpoint n input 0 = Tắt Endpoint n input Bit 0: EPSTALL: Bit kích hoạt Endpoint Stall 1 = Endpoint n được stall 0 = Endpoint n không được stall 4.2.6: Thanh ghi trạng thái ngắt của giao thức USB Thanh ghi này gồm có nhiều cờ báo hiệu mỗi trạng thái ngắt từ nhiều nguồn khác nhau Bit 7: Chưa được tích hợp Bit 6: SOFIF - Bit ngắt START-OF-FRAME Token 1 = SIE nhận được một START-OF-FRAME token 0 = SIE không nhận được bất kì START-OF-FRAME token Bit 5: STALLIF - Bit ngắt STALL Handshake 1 = SIE vừa truyền một STALL Handshake 0 = STALL Handshake chưa được truyền Bit 4: IDLEIF - Bit ngắt phát hiện trạng thái chờ 1 = Phát hiện chờ (trạng thái chờ khoảng 3ms hoặc hơn) 0 = Không rãnh Bit 3: TRNIF - Bit ngắt hoàn thành quá trình truyền 1 = Quá trình truyền hoàn tất, đọc thanh ghi USTAT về thông tin endpoint 0 = Quá trình truyền chưa hoàn tất hoặc là không có transaction nào đang chờ. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 33 Bit 2: ACTVIF - Bit ngắt phát hiện hoạt động của bus 1 = Phát hiện hoạt động trên đường D+/D- 0 = Không có hoạt động trên đường D+/D- Bit 1: UERRIF - Bit ngắt điều kiện lỗi USB 1 = Một điều kiện lỗi không xác định xảy ra 0 = Không có lỗi Bit 0: URSTIF - Bit ngắt reset USB 1 = Reset USB hợp lệ. 00h được nạp vào thanh ghi UADDR 0 = USB reset không xảy ra. 4.2.7: Thanh ghi kích hoạt trạng thái ngắt của giao thức USB Thanh ghi này bao gồm các Bit kích hoạt cho các trạng thái ngắt của giao thức USB Bit 7: Chưa tích hợp Bit 6: SOFIE - Bit kích hoạt ngắt START-OF-FRAME token 1 = Kích hoạt 0 = Không kích hoạt Bit 5: STALLIE - Bit kích hoạt ngắt STALL Handshake 1 = Kích hoạt 0 = Không kích hoạt Bit 4: IDLEIE - Bit kích hoạt ngắt phát hiện nghỉ 1 = Kích hoạt 0 = Không kích hoạt ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 34 Bit 3: TRNIE - Bit kích hoạt hoàn thành Transaction 1 = Kích hoạt 0 = Không kích hoạt Bit 2: ACTVIE -Bit kích hoạt ngắt phát hiện hoạt động của bus 1 = Kích hoạt 0 = Không kích hoạt Bit 1: UERRIE -Bit kích hoạt ngắt lỗi USB 1 = Kích hoạt 0 = Không kích hoạt Bit 0: URSTIE - Bit kích hoạt ngắt USB reset 1 = Kích hoạt 0 = Không kích hoạt ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 35 CHƯƠNG V: GIỚI THIỆU CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ DS18B20 5.1: Khái quát chung DS1820 là một sản phẩm của công ty Dallas (Hoa Kỳ), đây cũng là công ty đóng góp nhiều vào việc cho ra đời bus một dây và các cảm biến một dây. Hình dạng bên ngoài của cảm biến một dây DS1820 được mô tả trên hình 5.1, trong đó dạng vỏ TO- 92 với 3 chân là dạng thường gặp và được dùng trong nhiều ứng dụng, còn dạng vỏ SOIC với 8 chân được dùng để đo nhiệt độ bề mặt, kể cả da người Hình 5.1: Dạng đóng vỏ và bề ngoài của cảm biến DS1820 Các đặc điểm kỹ thuật của cảm biến DS1820 có thể kể ra một cách tóm tắt như sau:  Sử dụng giao diện một dây nên chỉ cần có một chân ra để truyền thông.  Độ phân giải khi đo nhiệt độ là 9, 10, 11, hay 12Bit. Dải đo nhiệt độ -55oC đến 125oC, từng bậc 0.5oC; 0.25oC; 0.125o; 0.0625oC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 36  Rất thích hợp với các ứng dụng đo lường đa điểm vì nhiều đầu đo có thể được nối trên một bus, bus này được gọi là bus một dây (1-wire bus)  Không cần thêm linh kiện bên ngoài.  Điện áp nguồn nuôi có thể thay đổi trong khoảng rộng, từ 3,0 V đến 5,5 V một chiều và có thể được cấp thông qua đường dẫn dữ liệu.  Dòng tiêu thụ tại chế độ nghỉ cực nhỏ.  Thời gian lấy mẫu và biến đổi thành số tương đối nhanh, <=750 ms (12 Bit).  Mỗi cảm biến có một mã định danh duy nhất 64 Bit chứa trong bộ nhớ ROM trên chip (on chip), giá trị nhị phân được khắc bằng tia laze. Đầu đo nhiệt độ số DS1820 đưa ra số liệu để biểu thị nhiệt độ đo được dưới dạng mã nhị phân. Các thông tin được gửi đến và nhận về từ DS1820 trên giao diện 1-wire, do đó chỉ cần hai đường dẫn gồm một đường cho tín hiệu và một đường làm dây đất là đủ để kết nối vi điều khiển đến điểm đo. Nguồn nuôi cho các thao tác ghi/đọc/chuyển đổi có thể được trích từ đường tín hiệu, không cần có thêm đường dây riêng để cấp điện áp nguồn. 5.2: Cấu trúc phần cứng Hình 5.2 Sơ đồ các khối cấu tạo nên cảm biến DS18B20 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 37 Nhìn từ bên trái của sơ đồ5.2: - Khối đầu tiên là bộ nguồn: Có 2 cách cấp nguồn cho cảm biến, ta có thể cấp nguồn bằng cách trích điện áp trên dây tín hiệu hay cấp nguồn ngoài qua chân Vcc Hình 5.3 Các phương thức cấp nguồn cho cảm biến - Khối tiếp theo là 64 Bit ROM code: Mỗi cảm biến nhiệt độ DS1820 có một dãy mã 64 Bit duy nhất được lưu trữ trong bộ nhớ ROM từ khi sản xuất bằng kỹ thuật laze. Ý nghĩa của 64 Bit mã được giải thích trên hình5.4: Hình 5.4:Nội dung dãy mã 64-Bit trên bộ nhớ ROM Như vậy dãy mã được chia ra thành 3 nhóm, trong đó: Tám Bit đầu tiên là mã định danh họ một dây, mã của DS1820 là 28h. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 38  48 Bit tiếp theo là mã số xuất xưởng duy nhất, nghĩa là mỗi cảm biến DS1820 chỉ có một số mã.  Tám Bit có ý nghĩa nhất là byte mã kiểm tra CRC (cyclic redundancy check), byte này được tính toán từ 56 Bit đầu tiên của dãy mã trên ROM (Hình 5.4). Khối tiếp theo( Memory Control Logic ): Khối nãy giống như một bộ VĐK trung tâm Khối tiếp theo là vùng nhớ nháp (Scratchpad) : Hình 5.5 Sơ đồ bộ nhớ của cảm biến Các khối cuối cùng bên phải gồm có: Cảm biến nhiệt độ, 3 thanh ghi của EEPROM ( Thnh ghi TH,TL, và thanh ghi cấu hình) và 8 Bit CRC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 39 5.3:Hoạt động đo nhiệt độ Hình 5.6Cách thức mã hóa giá trị Hình 5.7 Định dạng của 2 byte lưu giá trị nhiệt độ 5.4: Hoạt động báo hiệu Hình 5.8 Cấu trúc thanh ghi báo hiệu 7 Bit đầu để chứa giá trị của ngưỡng nhiệt độ. Bit cuối cùng là để xác định dấu của giá trị: Số dương S = 0, Số âm S = 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 40 5.5: Thanh ghi cấu hình và độ phân giải Hình 5.9 Độ phân giải của cảm biến Ở chế độ mặc định thì R0 = 1 và R1 = 1 tương ứng với độ phân giải 12 Bit của ADC 5.6: 8 Bit CRC Biểu thức tính giá trị CRC 5.7: Tập lệnh Để truy cập lên cảm biến một dây DS1820 ta phải sử dụng hai nhóm lệnh: các lệnh ROM và các lệnh chức năng (function commands) bộ nhớ, các lệnh này có thể được mô tả ngắn gọn như sau: Sau khi thiết bị chủ (thường là một vi điều khiển) phát hiện ra một xung presence pulse, nó có thể xuất ra một lệnh ROM. Có 5 loại lệnh ROM, mỗi lệnh dài 8 Bit. Thiết bị chủ phải đưa ra lệnh ROM thích hợp trước khi đưa ra một lệnh chức năng để giao tiếp với cảm biến DS18S20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 41 5.7.1: Lệnh ROM - READ ROM (33h): Cho phép đọc ra 8 byte mã đã khắc bằng laser trên ROM, bao gồm: 8 Bit mã định tên linh kiện (10h), 48 Bit số xuất xưởng, 8 Bit kiểm tra CRC. Lệnh này chỉ dùng khi trên bus có 1 cảm biến DS1820, nếu không sẽ xảy ra xung đột trên bus do tất cả các thiết bị tớ cùng đáp ứng. - MATCH ROM (55h): Lệnh này được gửi đi cùng với 64 Bit ROM tiếp theo, cho phép bộ điều khiển bus chọn ra chỉ một cảm biến DS1820 cụ thể khi trên bus có nhiều cảm biến DS1820 cùng nối vào. Chỉ có DS1820 nào có 64 Bit trên ROM trung khớp với chuỗi 64 Bit vừa được gửi tới mới đáp ứng lại các lệnh về bộ nhớ tiếp theo. Còn các cảm biến DS1820 có 64 Bit ROM không trùng khớp sẽ tiếp tục chờ một xung reset. Lệnh này được sử dụng cả trong trường hợp có một cảm biến một dây, cả trong trường hợp có nhiều cảm biến một dây. - SKIP ROM (CCh): Lệnh này cho phép thiết bị điều khiển truy nhập thẳng đến các lệnh bộ nhớ của DS1820 mà không cần gửi chuỗi mã 64 Bit ROM. Như vậy sẽ tiết kiệm được thời gian chờ đợi nhưng chỉ mang lại hiệu quả khi trên bus chỉ có một cảm biến. - SEARCH ROM (F0h): Lệnh này cho phép bộ điều khiển bus có thể dò tìm được số lượng thành viên tớ đang được đấu vào bus và các giá trị cụ thể trong 64 Bit ROM của chúng bằng một chu trình dò tìm. - ALARM SEARCH (ECh): Tiến trình của lệnh này giống hệt như lệnh Search ROM, nhưng cảm biến DS1820 chỉ đáp ứng lệnh này khi xuất hiện điều kiện cảnh báo trong phép đo nhiệt độ cuối cùng. Điều kiện cảnh báo ở đây được định nghĩa là giá trị nhiệt độ đo được lớn hơn giá trị TH và nhỏ hơn giá trị TL là hai giá trị nhiệt độ cao nhất và nhiệt độ thấp nhất đã được đặt trên thanh ghi trong bộ nhớ của cảm biến. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 42 5.7.2: Lệnh chức năng bộ nhớ Sau khi thiết bị chủ (thường là một vi điều khiển) sử dụng các lệnh ROM để định địa chỉ cho các cảm biến một dây đang được đấu vào bus, thiết bị chủ sẽ đưa ra các lệnh chức năng DS1820. Bằng các lệnh chức năng thiết bị chủ có thể đọc ra và ghi vào bộ nhớ nháp (scratchpath) của cảm biến DS1820. khởi tạo quá trình chuyển đổi giá trị nhiệt độ đo được và xác định chế độ cung cấp điện áp nguồn. Các lệnh chức năng có thể được mô tả ngắn gọn như sau: - WRITE SCRATCHPAD (4Eh): Lệnh này cho phép ghi 3 byte dữ liệu vào bộ nhớ nháp của DS1820. Byte đầu tiên được ghi vào thanh ghi TH (byte 2 của bộ nhớ nháp), byte thứ hai được ghi vào thanh ghi TL (byte 3 của bộ nhớ nháp)còn byte thứ ba được ghi vào thanh ghi cấu hình (byte 4 của bộ nhớ nháp). Dữ liệu truyền theo trình tự đầu tiên là Bit có ý nghĩa nhất và kế tiếp là những Bit có ý nghĩa giảm dần. Cả hai byte này phải được ghi trước khi thiết bị chủ xuất ra một xung reset hoặc khi có dữ liệu khác xuất hiện. - READ SCRATCHPAD (BEh): Lệnh này cho phép thiết bị chủ đọc nội dung bộ nhớ nháp. Quá trình đọc bắt đầu từ Bit có ý nghĩa nhấy của byte 0 và tiếp tục cho đến byte thứ 9 (byte 8 – CRC). Thiết bị chủ có thể xuất ra một xung reset để làm dừng quá trình đọc bất kỳ lúc nào nếu như chỉ có một phần của dữ liệu trên bộ nhớ nháp cần được đọc. - COPYSCRATCHPAD (48h): Lệnh này copy nội dung của 3 thanh ghi TH, TL và thanh ghi cấu hình (byte 2, byte 3, byte 4) vào bộ nhớ EEPROM. Nếu cảm biến được sử dụng trong chế dộ cấp nguồn l bắt đầu việc đo. - CONVERT T (44h): Lệnh này khởi động một quá trình đo và chuyển đổi giá trị nhiệt độ thành số (nhị phân). Sau khi chuyển đổi giá trị kết quả đo nhiệt độ được lưu trữ trên thanh ghi nhiệt độ 2 byte trong bộ nhớ nháp. Thời gian chuyển đổi không quá 750 ms tuỳ vào độ phân giải, trong thời gian đang chuyển đổi nếu thực hiện lệnh đọc thì các giá trị đọc ra đều bằng 0. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 43 - READ POWER SUPPLY (B4h): Một lệnh đọc tiếp sau lệnh này sẽ cho biết DS1820 đang sử dụng chế độ cấp nguồn như thế nào, giá trị đọc được bằng 0 nếu cấp nguồn bằng chính đường dẫn dữ liệu và bằng 1 nếu cấp nguồn qua một đường dẫn riêng. Đến đây ta có thể thấy là việc sử dụng các lệnh vừa trình bày là một công việc không đơn giản, nhất là với những bạn đọc chưa từng tìm hiểu về kỹ thuật vi xử lý. Cũng vì vậy mà trong khuôn khổ một bài viết ta chưa thể hiểu hể cách làm chủ hoạt động của một cảm biến một dây. Trong phần sau sẽ trình bày thêm về cách ghép nối cảm biến một dây với vi điều khiển và tổ chức của bus một dây. 5.8: Chuẩn 1 dây với cảm biến DS18B20 5.8.1: Thời gian khởi động bus Hình 5.10 Timing khởi động bus Quá trình khởi động báo hiệu cho các thiết bị tớ (Slave) trên bus biết được hệ thống bắt đầu khởi động, đồng thời giúp cho thiết bị chủ (Master) biết được có thiết bị tớ nào nối vào mạng hay không Ban đầu Master phát đi một xung “mức 0” rộng tối thiểu là 480us để báo hiệu cho các Slave,lúc này các Slave ở chế độ chờ cho đến khi Master giải phóng bus, lập tức trở 4.7k kéo bus lên “mức 1”. Các Slave nhận được cạnh lên nó vẫn tiếp tục chờ 15– 60us sau đó sẽ gửi lên một xung phản hồi ở mức thấp khoảng 60 – 240us ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 44 5.8.2: Thiết lập các Slots ở chế độ ghi cho Master Ghi thì có 2 mức : Mức 1 cho Logic 1 và Mức 0 cho Logic 0 Tất cả các Slot phải có độ rộng tối thiểu là 60us và cần tối thiểu là 1us để khởi động 1 lần ghi Các Slave dựa vào cạnh xuống để chuẩn bị cho 1 lần lấy mẫu trên bus Mẫu sẽ được các Slave cập nhật sau 1 khoảng thời gian 15 – 60us kể từ khi nhận được cạnh xuống của Master Quá trình đọc cũng tương tự, tuy nhiên thời gian cho phép Master lấy mẫu trên bus lại bị hạn chế khá nhiều (chỉ khoảng 10 us) Hình 5.11 Timing đọc của Master ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 45 CHƯƠNG VI: THIẾT KẾ VÀ LẮP RÁP MỘT SỐ CÁC ỨNG DỤNG 6.1: Giới thiệu các ứng dụng trong thiết kế Như đã giới thiệu ở phần 3 chương I, mô hình có hai ứng dụng bao gồm: + Bàn phím không dây dạng thu gọn + Mạch đo nhiệt độ môi trường và hiển thị lên LCD đồng thời ghép nối với máy tính qua giao thức USB để hiễn thị lên màn hình máy tính thông qua một giao diện nhỏ được tạo ra từ VB 6.0 - Bàn phím không dây gồm có 3 mô-đun chính: Mô-đun phát RF, Mô-đun thu RF và Mô-đun Vi điều khiển để tạo ra giao thức USB - Mạch đo nhiệt độ gồm có các khối cấu kiện sau: Các cảm biến đo nhiệt độ DS18B20, Mô-đun Vi điều khiển để tạo ra giao thức USB. Ngoài ra còn có LCD để hiển thị các giá trị đo được và các đèn led, nút bấm để kiểm tra quá trình truyền nhận của ứng dụng - Để hiển thị được các giá trị đo được lên màn hình máy tính ta cần một giao diện nhỏ được xây dựng trên nền tảng của VB 6.0. Nhiệm vụ của phần mềm là làm thế nào phát hiện được lúc nào thiết bị đã được cắm vào máy tính. Bên cạnh đó phối hợp cùng Hệ điều hành cập nhật các giá trị được gửi lên từ Vi điều khiển, đồng thời điều khiển và giám sát trạng thái của các đèn led và nút bấm. - Trong đề tài này vấn đề xây dựng driver không được đề cập vì các ứng dụng này được thiết kế theo bộ driver chuẩn của nhà xây dựng Hệ điều hành. Một cách cụ thể, đề tài này được thiết kế theo chuẩn của Windows - Chú ý: + Các ứng dụng này đã được kiểm tra trên nhiều Hệ điều hành khác nhau bao: Windows XP, Windows 7 và Linux. Kết quả thu được, bàn phím không dây có thể hoạt động tốt trên 3 Hệ điều hành này. Riêng mạch đo nhiệt độ thì chỉ có thể chạy trên Windows vì giao diện của nó được thực hiện bằng VB và tạo ra file *.exe, Linux không hỗ trợ loại file này mặc dù thiết bị đã được tự động phát hiện và bắt tay + Các ứng dụng này chỉ có thể chạy tốt trên các hệ điều hành kể từ Windows 2000 trở về sau ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 46 6.2: Sơ đồ nguyên lý Hình 6.1 Sơ đồ nguyên lý mạch REMOTE Hình 6.2Sơ đồ nguyên lý mạch đo nhiệt độ PVN1 PIC18F2550 RC7/RX/DT/SD0 18 VSS 8 RB0/AN12/INT0/FLT0/SDI/SDA 21 RB1/AN10/INT1/SCK/SCL 22 RB2/AN8/INT2/VM0 23 RB3/AN9/CCP2/VP0 24 RB4/AN11/KBI0 25 RB5/KBI1/PGM 26 RB6/KBI2/PGC 27 RB7/KBI3/PGD 28 MCLR*/VPP/RE3 1 RA0/AN0 2 RA1/AN1 3 RA2/AN2/Vref -/CVref 4 RA3/AN3/Vref + 5 RA4/T0CKI/C1OUT/RCV 6 RA5/AN4/SS*/HLVDIN/C2OUT 7 VDD 20 VSS 19 OSC1/CLKIN 9 OSC2/CLKOUT/RA6 10 RC0/T1OSO/T13CKI 11 RC1/T1OSI/CCP2/UOE* 12 RC2/CCP1 13 VUSB 14 RC4/D-/VM 15 RC5/D+/VP 16 RC6/TX/CK 17 J1 USB 1 2 3 4 SW1 RESET D+ Vss Vcc D- D4 LED Vss R7 330 RESET LED 10k Reset Vcc Vss J7 JAK_NAP 1 2 3 4 5PGC PGD RESET Vss Vcc D+ D- Vcc Vss Vss PGC PGD LED C1 CAP NP Vss Y1 CRYSTAL C2 33p C3 33p Vss J8 RF 1 2 3 4 5 6 7 Vcc Vss C B A DR9 LED_RF D5 LED_RF Vss D C B A SW1 SW2 R1 4.7k E RW RS D7 D6 D5 D4 LED1 LED2 DS18B20 Vcc PIC18F4550 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 17 17 18 18 19 19 20 20 21 21 22 22 23 23 24 24 25 25 26 26 27 27 28 28 29 29 30 30 31 31 32 32 33 33 34 34 35 35 36 36 37 37 38 38 39 39 40 40 J1 USB 1 2 3 4 LCD U2 LCD VSS 1 VDD 2 VEE 3 RS 4 RW 5 E 6 D0 7 D1 8 D2 9 D3 10 D4 11 D5 12 D6 13 D7 14 A 15 K 16 SW1 RESET SW2 SW 1 SW3 SW 2 Y1 CRYSTAL J2 DS2 1 2 3 D- Vcc J3 DS1 1 2 3 PGD Vss D+ Vcc Vss Vcc Vss PGC C1 33p C2 33p D+ D- Vss DS18B20 Vss Vcc DS18B20 Vss Vss LCD Vcc E RW RS J4 R_LCD 1 2 3 LCD Vss D5 D6 D7 D4 R2 R_Led_LCD Vcc RESET Vss 10k Reset Vcc 10u C_Reset Vss R3 R_SW1 R4 R_SW2 SW2 Vss SW1 Vcc Vcc D1 LED D2 LED J7 JAK_NAP 1 2 3 4 5 PGD RESET Vss PGC R5 330 Vcc R6 330 Vcc Vss LED1 LED2 J5 DS3 1 2 3 Vcc DS18B20 Vss C3 CAP NP Vss ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 47 6.3: Mô-đun thu phát RF 8 phím bấm 6.3.1: Mô-đun thu RF Hình 6.3 Mô đun thu RF Mô-đun này là một bo mạch gồm có 1 IC giải mã SC2272 của hãng SivalChip ElectronicsTech và một số các linh kiện phụ trợ khác. Mô-đun này có 7 chân vào ra và được phân công theo như hình dưới Test D C B A VCC GND Hình 6.4 Thứ tự các chân Mô-đun thu RF GND: Nối 0V VCC: Nối 5V A,B,C,D: 4 chân này để mã hóa tín hiệu tương ứng với 8 phím của remote Test: Chân này thông thường được nối với led để kiểm tra tình trang thu của Mô-đun ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 48 6.3.2: Mô đun phát RF (Remote 8 phím) Hình 6.5Mô đun phát RF (Remote) Mô-đun này gồm có 8 phím được đánh số thứ tự từ 1 đến 8. Bên trong gồm có 1 IC mã hóa CS5211, an-ten và một số lịnh kiện phụ trợ. Nguồn cung cấp cho mô-đun là pin 12V chuẩn 23A 6.4: LCD 16x2 Hình 6.6 LCD TC1602A LCD này có 2 dòng và 16 cột, có thể hiện thị các giá trị mong muốn. Trong đề tài này LCD được dùng để hiển thị nhiệt độ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 49 Sơ đồ chân của LCD được mô tả theo bảng dưới: Stt Ký hiệu Chức năng 1 Vss GND 2 Vdd +3V -> +5V 3 Vo Điều chỉnh độ tương phản 4 RS H/L tín hiệu chọn thanh ghi 5 RW H/L Tín hiệu đọc ghi 6 E H->L Tin hiệu kích hoạt 7 DB0 H/L đường dữ liệu 8 DB1 H/L đường dữ liệu 9 DB2 H/L đường dữ liệu 10 DB3 H/L đường dữ liệu 11 DB4 H/L đường dữ liệu 12 DB5 H/L đường dữ liệu 13 DB6 H/L đường dữ liệu 14 DB7 H/L đường dữ liệu 15 A Cấp nguồn cho led màn hình (+4.2v) 16 K GND Bảng 6.1: Chức năng của các chân LCD 6.5: Công cụ hỗ trợ - Công cụ lập trình : Phần mềm CCS có cấu trúc lệnh theo chuẩn của ngôn ngữ C với bộ thư viện chuẩn và đầy đủ có tất cả các tính năng của các dòng PIC của hãng Microchip - Công cụ thiết kế giao diện: Phần mềm VB 6.0 với một số thư viện được update từ Internet - Công cụ thiết kế mạch: Phần mềm Orcad 10.5 với bộ thư viện chuẩn được update từ các diễn đàn điện tử - Công cụ mô phỏng: Phần mềm Protues 6.6: Xây dựng giao diện trên máy tính bằng VB 6.0 - VB 6.0 là công cụ được nhiều người thiết kế chọn dùng vì nó đơn giản dể sử dụng và nguồn tài liệu phong phú từ Internet - Cùng với sự phát triển của công nghệ, Internet là công cụ đắt lực để trợ giúp cho vấn đề tìm kiếm và cập nhật thông tin. Dựa và sự tiện lợi này nhiều thư viện từ bên ngoài đã được cập nhật nhằm rút ngắn thời gian xây dựng giao diện. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 50 Hình 6.7 Hình ảnh lúc giao diện đang được xây dựng Nhìn vào giao diện (Hình 6.7) ta thấy được: Thanh Menu, 2 Timer, 3 Nút ấn và một số Label. Trong đó: Label6: Hiển thị thời gian thực của hệ thống.Label7: Hiển thị ngày,tháng,năm của hệ thống. Nhãn “1” và nhãn “2” là nơi để hiện thị các giá trị nhiệt độ đo được từ 2 cảm biến Timer bên trái (trong hình 6.7) dùng để cập nhật thời gian và ngày tháng của hệ thống. Timer bên phải tạo vòng lặp nhằm mục đích phát hiện thiết bị khi được cắm vào máy tính Label “Device Status”: Hiển thị trạng thái của thiết bị khi cắm vào và khi tháo ra khỏi máy tính. Hai nút ấn màu đen dùng để điều khiển và giám sát trạng thái các đèn led trên bo mạch. Nút bên dưới dùng để kết thúc chương trình Hình 6.8 Giao diện trên máy tính được hoàn thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 51 6.7: Sơ đồ khối firmware bên trong chip Giải thích sơ đồ hình 6.8: Bước đầu tiên là khởi động Bus 1 dây bằng cách kéo Bus xuống mức thấp khoảng 65us. Tiếp theo truyền xuống tất cả các cảm biến giá trị 55h để báo cho các cảm biến biết rằng sắp tới sẽ có trình Match-ROM. Quá trình Match-ROM sẽ được thực hiện bằng việc truyền xuống 64bit ROM-code của một cảm biến nào đó. Cảm biến nào có 64bit ROM-code trùng với 64bit vừa nhận được sẽ chờ để thực hiện lệnh tiếp theo. Các cảm biến còn lại tiếp tục nằm chờ xung reset tiếp theo. Sau đó tiếp tục truyền xuống giá trị 44h để cảm biến thực hiện quá trình chuyển đổi nhiệt độ và lưu vào 2 thanh ghi của bộ nhớ tạm. Tiếp tục Match-ROM một lần nữa, sau đó truyền xuống giá trị BEh để cảm biến gửi giá trị lên thiết bị chủ. Sau khi thực hiện truyền xong giá trị BEh, thiết bị chủ phải lập tức quay sang đọc các giá trị mà cảm biến gửi lên. Sau khi Hình 6.8 Sơ đồ khối quá trình cập nhật giá trị nhiệt độ Hình 6.9 Sơ đồ khối của firmware mạch đo nhiệt độ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 52 nhận được giá trị gửi lên từ cảm biến, thiết bị chủ thực hiện quá trình tính toán và lưu vào biến nhớ. Giải thích sơ đồ hình 6.9: Ban đầu thực hiện các quá trình khởi động USB,LCD và thiết lập ngắt ngoài (ngắt ngoài được sử dụng cho các nút bấm). Các quá trình khởi động đã được tạo ra sẵn từ các thư viện của CCS. Tiếp theo kiểm tra trạng thái bắt tay của thiết bị ngoại vi và máy tính. Nếu quá trình chưa sẵn sàng (No) tiếp tục quay lại kiểm tra. Nếu quá trình này hoàn tất thì thực hiện kiểm tra ngắt nhận của USB. Nếu xác định có dữ liệu từ máy chủ gửi đến ta tiếp tục thực hiện việc điều khiển led theo các giá trị nhận được rồi qua bước tiếp theo. Nếu không nhận được giá trị nào ta sẽ thực hiện quá trình cập nhật nhiệt độ và hiển thị lên LCD và máy tính. 6.8: Một số hình ảnh của sản phẩm Hình 6.10: Mạch đo nhiệt độ và ghép nối máy tính qua giao thức USB ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 53 Hình 6.11: Bàn phím máy tính không dây dạng thu nhỏ Stt phím Mode 0 (Reset) Mode 1 Mode 2 1 Lên () a 1 2 Xuống () b 2 3 Trái () c 3 4 Phải () d 4 5 Back-space e 5 6 Space f 6 7 Enter g 7 8 Chuyển tới Mode 1 Chuyển tới Mode 2 Chuyển về Mode 0 Bảng 6.2: Bảng chức năng của các phím bấm được mã hóa theo các chế độ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Văn Thế Minh, Kỹ Thuật Vi Xử Lí, Nhà xuất bản Giáo dục, 1997 [2] Quách Tuấn Ngọc, Ngôn ngữ lập trình C, Nhà xuất bản thống kê, 2003 [3] Hoàng Minh Sơn, Mạng truyền thông công nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2001 [4] Ngô Diên Tập, Lập trình ghép nối máy tính trong Windows, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2005 [5] Jan Axelson, USB Complete, Lakeview Reasearch LLC - Madison WI 53704, 2005 Các website tham khảo [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 55 PHỤ LỤC Phụ Lục 0: Chương trình xây dựng giao diện trên VB Private Declare Sub Sleep Lib "kernel32.dll" (ByVal dwMilliseconds As Long) Dim led1 As Integer Option Explicit Private Sub Command1_Click() If MsgBox("Are you sure?", vbQuestion + vbYesNo, "Message!") = vbYes Then Unload Me End If End Sub Private Sub Command2_Click() End Sub Private Sub Form_Load() 'frmMain.Show tmrDelay.Enabled = False led1 = 0 End Sub Private Sub Form_Unload(Cancel As Integer) Dim Result As Long If MyDeviceDetected Then OutputReportData(0) = 0 OutputReportData(1) = 0 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 56 Call WriteReport End If Result = CloseHandle(HIDHandle) Result = CloseHandle(ReadHandle) End Sub Private Sub led_Click() If (led.BackColor = vbBlack) Then led.BackColor = vbYellow If MyDeviceDetected Then OutputReportData(0) = 1 Call WriteReport End If Else led.BackColor = vbBlack If MyDeviceDetected Then OutputReportData(0) = 0 Call WriteReport End If End If End Sub Private Sub led2_Click() If (led2.BackColor = vbBlack) Then ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 57 led2.BackColor = vbYellow If MyDeviceDetected Then OutputReportData(1) = 1 Call WriteReport End If Else led2.BackColor = vbBlack If MyDeviceDetected Then OutputReportData(1) = 0 Call WriteReport End If End If End Sub Private Sub mnuabout_Click() author.Show End Sub Private Sub mnuexit_Click() Call Command1_Click End Sub Private Sub timerCheckConnection_Timer() Label6.Caption = Time Label7.Caption = Date ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 58 If FindTheHid Then lblConnect.Caption = "Connected" lblConnect.ForeColor = vbBlue tmrDelay.Enabled = True led.Enabled = True led2.Enabled = True Else lblConnect.Caption = "Disconnected" lblConnect.ForeColor = vbRed tmrDelay.Enabled = False Label2.Caption = "" Label3.Caption = "" led.Enabled = False led2.Enabled = False End If End Sub Private Sub tmrDelay_Timer() If Not MyDeviceDetected Then MyDeviceDetected = FindTheHid End If If MyDeviceDetected Then Call ReadReport ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 59 Label2 = Str$(ReadBuffer(1)) & "," & Str$(ReadBuffer(2)) Label3 = Str$(ReadBuffer(3)) & "," & Str$(ReadBuffer(4)) If (ReadBuffer(5)) = "1" Then led.BackColor = vbBlack End If If (ReadBuffer(5)) = "2" Then led.BackColor = vbYellow End If If (ReadBuffer(6)) = "1" Then led2.BackColor = vbBlack End If If (ReadBuffer(6)) = "2" Then led2.BackColor = vbYellow End If End If End Sub ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 60 Phụ Lục 1: Chương trình REMOTE 8 phím //******************************************************************// //Chuong trinh REMOTE 8 phim va USB interface #include #fuses HSPLL,NOWDT,NOPROTECT,NOLVP,NODEBUG,USBDIV,PLL5,CPUDIV1,VR EGEN #use delay(clock=20M) //Tells the CCS PIC USB firmware to include HID handling code. #DEFINE USB_HID_DEVICE TRUE //the following defines needed for the CCS USB PIC driver to enable the TX endpoint 1 #define USB_EP1_TX_ENABLE USB_ENABLE_INTERRUPT //turn on EP1 for IN bulk/interrupt transfers #define USB_EP1_TX_SIZE 8 #define USB_EP2_TX_ENABLE USB_ENABLE_INTERRUPT //turn on EP2 for IN bulk/interrupt transfers #define USB_EP2_TX_SIZE 8 #define USB_EP2_RX_ENABLE USB_ENABLE_INTERRUPT //turn on EP2 for IN bulk/interrupt transfers #define USB_EP2_RX_SIZE 4 #include #include //USB Configuration and Device descriptors for this UBS device #include //handles usb setup tokens and get descriptor reports #define SIG_A PIN_B3 #define SIG_B PIN_B2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 61 #define SIG_C PIN_B1 #define SIG_D PIN_B0 #define LED PIN_C7 int8 i=0; void usb_debug_task(void) { static int8 last_enumerated; int8 new_enumerated; new_enumerated=usb_enumerated(); if (new_enumerated) output_high(LED); else output_low(LED); last_enumerated=new_enumerated; } void usb_keyboard_task(void) { static int8 tx_msg[7]={0,0,0,0,0,0,0}; int8 str[3][7] = {{82,81,80,79,42,44,40},{4,5,6,7,8,9,10},{30,31,32,33,34,35,36}}; if(input(SIG_A)||input(SIG_B)||input(SIG_C)||input(SIG_D)) { if ((input(SIG_A))&&(!input(SIG_B))&&(!input(SIG_C))) //phim 1 tx_msg[2]=str[i][0]; if ((!input(SIG_A))&&(input(SIG_B))&&(!input(SIG_C))) //phim 2 tx_msg[2]=str[i][1]; ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 62 if ((input(SIG_A))&&(input(SIG_B))&&(!input(SIG_C))) //phim 3 tx_msg[2]=str[i][2]; if ((!input(SIG_A))&&(!input(SIG_B))&&(input(SIG_C))) //phim 4 tx_msg[2]=str[i][3]; if ((input(SIG_A))&&(!input(SIG_B))&&(input(SIG_C))) //phim 5 tx_msg[2]=str[i][4]; if ((!input(SIG_A))&&(input(SIG_B))&&(input(SIG_C))) //phim 6 tx_msg[2]=str[i][5]; if ((input(SIG_A))&&(input(SIG_B))&&(input(SIG_C))) //phim 7 tx_msg[2]=str[i][6]; if (input(SIG_D)) { while(input(SIG_D)){} i++; if(i>2) i=0; } //tx_msg[2]=str[i][3]; //tab } else tx_msg[2]=0; usb_put_packet(2,tx_msg,sizeof(tx_msg),USB_DTS_TOGGLE); } void main(void) { ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 63 output_low(LED); i=0; usb_init_cs(); while (TRUE) { usb_task(); usb_debug_task(); if (usb_enumerated()) { usb_keyboard_task(); delay_ms(10); } } } ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 64 Phụ Lục 2: Chương trình đo nhiệt độ và ghép nối máy tính qua cổng USB //*****************************************************************// //Chuong trinh do nhiet do su dung ds18B20 va USB interface #include #device *=16 //su dung het ram trong Pic #use delay(clock=20M) #FUSES NOWDT, HS, NOPUT, NOPROTECT, NODEBUG, NOBROWNOUT #FUSES NOLVP,NOCPD, NOWRT ,USBDIV,PLL5,CPUDIV1,VREGEN #DEFINE USB_HID_DEVICE TRUE //Tells the CCS PIC USB firmware to include HID handling code. #DEFINE USB_EP1_TX_ENABLE USB_ENABLE_INTERRUPT //turn on EP1 for IN bulk/interrupt transfers #DEFINE USB_EP1_TX_SIZE 64 //allocate 64 bytes in the hardware for transmission #DEFINE USB_EP1_RX_ENABLE USB_ENABLE_INTERRUPT //turn on EP1 for OUT bulk/interrupt transfers #DEFINE USB_EP1_RX_SIZE 64 //allocate 64 bytes in the hardware for reception // CCS USB Libraries #include //Microchip 18Fxx5x hardware layer for usb.c #include //USB Configuration and Device descriptors for this UBS device #include //handles usb setup tokens and get descriptor reports #include "LCD_v.h" #include "1wire_v.h" #define LED1 PIN_D4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 65 #define LED2 PIN_D5 #define SW2 PIN_B1 #define SW1 PIN_B2 int1 l1,l2; float t[2],t1[2]; int i,j,v,k; int8 buffer[2][2],hien_thi[2]; unsigned int8 s[2][8] = {{40,27,34,78,02,00,00,124},{40,237,15,158,02,00,00,169}}; int8 send_data[8]; int8 receive_data[8]={0,0,0,0,0,0,0,0}; void match_rom() { for(i=0;i<2;i++) { if(init_1wire()) { write_1wire(0x55); //match ROM for(j=0;j<8;j++) { v=s[i][j]; write_1wire(v); } } write_1wire(0x44); //convert T ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 66 if(init_1wire()) { write_1wire(0x55); //match ROM for(j=0;j<8;j++) { v=s[i][j]; write_1wire(v); } } write_1wire(0xbe); //read scratchpad for(j=0;j<2;j++) buffer[i][j]=read_1wire(); init_1wire(); if(buffer[i][1]>10)//neu nhiet do la am dao lai buffer[i][1],buffer[i][0] { buffer[i][1]=~buffer[i][1]; buffer[i][0]=~buffer[i][0]; buffer[i][0]=buffer[i][0]+1;//hieu chinh lai de hien thi cho dung hien_thi[i]=0; // hien_thi[i]=0 thi hien thi gia tri nhiet am } else { hien_thi[i]=1;//hien_thi[i]=1 thi hien thi gia tri nhiet duong } ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 67 t[i]=make16(buffer[i][1],buffer[i][0]); //calculate temperature t[i]=(float)t[i]/16.0; } //hien thi if ((t[0]!=t1[0])||(t[1]!=t1[1])) //update LCD va PC khi nhiet do thay doi { printf(lcd_putc,"\f " );//xoa man hinh lcd lcd_gotoxy(3,1);//cot 2,dong 1 printf(lcd_putc,"SS1"); lcd_gotoxy(3,2);//cot 2,dong 2 printf(lcd_putc,"SS2"); for(i=0;i<2;i++) { k=i+1; switch (hien_thi[i]) { case 1: lcd_gotoxy(6,k);//cot 2,dong k printf(lcd_putc," = %3.1f*C",t[i]); //duong t1[i]=t[i]; break; case 0: lcd_gotoxy(6,k);//cot 2,dong k printf(lcd_putc," = -%3.1f*C",t[i]); //am ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 68 t1[i]=t[i]; break; } } } } void separate_temp() { send_data[0]=(t[0]*10)/10; send_data[1]=(t[0]*10)-(send_data[0]*10); send_data[2]=(t[1]*10)/10; send_data[3]=(t[1]*10)-(send_data[2]*10); } void main() { lcd_init (); //LCD start lcd_init_custom_chars(); usb_init(); enable_interrupts(global); enable_interrupts(INT_EXT1); ext_int_edge( 1, H_TO_L); // Set up PIC18 EXT1 clear_interrupt(INT_EXT1); enable_interrupts(INT_EXT2); ext_int_edge( 2, H_TO_L); // Set up PIC18 EXT2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 69 clear_interrupt(INT_EXT2); output_low(LED1); output_low(LED2); send_data[4] = 1; send_data[5] = 1; l1=0; l2=0; printf(lcd_putc,"\f " );//xoa man hinh lcd t1[0]=0; t1[1]=0; while(1) { usb_task(); if (usb_enumerated()) { if (usb_kbhit(1)) { usb_get_packet(1, receive_data, 8); if(receive_data[0]==1) {output_high(LED1); send_data[4] = 0;} else {output_low(LED1); send_data[4] = 0;} ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 70 if(receive_data[1]==1) {output_high(LED2); send_data[5] = 0;} else {output_low(LED2); send_data[5] = 0;} } match_rom(); separate_temp(); usb_put_packet(1, send_data, 8, USB_DTS_TOGGLE); delay_ms(50); } } } #INT_EXT1 void interrupt1() { while(!input(SW2)) {} //kt dinh nut if(l2) { output_low(LED2); send_data[5] = 1; l2=0; } ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 71 else { output_high(LED2); send_data[5] = 2; l2=1; } clear_interrupt(INT_EXT1); } #INT_EXT2 void interrupt2() { while(!input(SW1)) {} //kt dinh nut if(l1) { output_low(LED1); send_data[4] = 1; l1=0; } else { output_high(LED1); send_data[4] = 2; l1=1; } ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 72 clear_interrupt(INT_EXT2); } Phụ Lục 3: Thư viện chuẩn 1-dây //****************************************************************// //Thu vien chuan 1 day #define DQ PIN_D6 init_1wire() { int a; output_low(DQ); delay_us(480); output_float(DQ); delay_us(65); a=!input(DQ); delay_us(240); if(a) return(1); else return(0); } ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 73 //-------------------------read byte------------------------------ byte read_1wire() { byte a,data; for(a=0;a<8;a++) { output_low(DQ); delay_us(14); output_float(DQ); delay_us(5); shift_right(&data,1,input(DQ)); delay_us(100); } return(data); } //--------------------------write byte---------------------------- byte write_1wire(byte data) { byte a; for(a=0;a<8;a++) { output_low(DQ); delay_us(10); if(shift_right(&data,1,0)) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 74 output_high(DQ); else output_low(DQ); delay_us(50); output_high(DQ); delay_us(50); } return(1); } ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 75 Phụ Lục 4: Danh sách các chip có hỗ trợ giao thức USB ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 76 Mục Lục CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI .............................................................................. 1 1.1:Tầm quan trọng của truyền thông và ghép nối máy tính với ngànhTự động hóa .. 1 1.2:Thực trạng hiện nay ............................................................................................... 1 1.3: Nội dung đề tài ...................................................................................................... 2 CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ GIAO THỨC USB VÀ LỚP HID ............................. 3 2.1: Giới thiệu sơ bộ về giao thức USB ....................................................................... 4 2.2:Quá trình phát triển giao thức USB ....................................................................... 5 2.3: Phân tích ưu điểm và nhược điểm của giao thức USB ......................................... 5 2.3.1: Ưu điểm: ......................................................................................................... 5 2.3.2: Nhược điểm .................................................................................................... 8 2.4: Giới thiệu các lớp của giao thức USB .................................................................. 9 2.4.1: Lớp thiết bị âm thanh (Audio) ........................................................................ 9 2.4.2: Lớp thiết bị thẻ thông minh (Chip/Smart Card Interface) .............................. 9 2.4.3: Các thiết bị truyền thông (Modems and Networks) ..................................... 10 2.4.4: Lớp thiết bị bảo mật thông tin ...................................................................... 10 2.4.5 Lớp các thiết bị nâng cấp firmware ............................................................... 10 2.4.6:Lớp các thiết bị tương tác với con người (Human Interface) ........................ 10 2.4.7:Cầu chuyển đổi hồng ngoại (IrDA) ............................................................... 10 2.4.8: Lớp các thiết bị lưu trữ thứ cấp (Mass Storage) ........................................... 11 2.4.9:Lớp các thiết bị in ấn (Printers) ..................................................................... 11 2.4.10:Lớp các thiết bị lưu giữ hình ảnh tĩnh (Still Image Capture) ...................... 11 2.4.11: Các thiết bị đo đạc và kiểm tra ................................................................... 11 2.4.12: Lớp thiết bị ảnh động (Video) .................................................................... 12 2.4.13: Thực hiện các chức năng không tiêu chuẩn................................................ 12 2.5:Lớp thiết bị giao diện người sử dụng (HID-Human Interface Device) ............... 12 2.5.1: Khái niệm về HID ......................................................................................... 12 2.5.2: Các yêu cầu về phần cứng ............................................................................ 14 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 77 2.5.3: Các yêu cầu về vi chương trình (Firmware) ................................................. 15 2.5.4: Cách thức để chỉ ra một thiết bị thuộc lớp HID ........................................... 15 2.5.5: Bộ mô tả báo cáo (Report Descriptor) .......................................................... 16 2.5.6: Các yêu cầu mà host có thể gửi tới một thiết bị thuộc lớp HID ................... 16 2.6: Sự hỗ trợ của Hệ điều hành với lớp HID ............................................................ 20 2.7: Chọn chip ............................................................................................................ 21 CHƯƠNG III: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG 1 DÂY ....................... 22 3.1:Định nghĩa mạng truyền thông 1 dây ................................................................... 22 3.2: Tổng quan về Bus 1 dây ...................................................................................... 22 3.3: Các yêu cầu ......................................................................................................... 23 3.4:Hoạt động của bus 1 dây ...................................................................................... 23 3.4: Mạng một dây và Vi điều khiển PIC .................................................................. 24 CHƯƠNG IV: TỔNG QUAN VỀ PIC 18F2550/4550 ................................................. 26 4.1: Giới thiệu PIC 18F2550/4550 ............................................................................. 26 4.2: Khái quát chức năng USB trong PIC .................................................................. 27 4.2.1:Trạng thái và điều khiển USB ....................................................................... 27 4.2.2: Thanh ghi điểu khiển (UCON) ..................................................................... 27 4.2.3: Thanh ghi cấu hình USB (UCFG) ................................................................ 29 4.2.4: Thanh ghi trạng thái USB ............................................................................. 30 4.2.5: Thanh ghi điều khiền USB ENDPOINT( UEPn) ......................................... 31 4.2.6: Thanh ghi trạng thái ngắt của giao thức USB .............................................. 32 4.2.7: Thanh ghi kích hoạt trạng thái ngắt của giao thức USB ............................... 33 CHƯƠNG V: GIỚI THIỆU CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ DS18B20 .................................. 35 5.1: Khái quát chung .................................................................................................. 35 5.2: Cấu trúc phần cứng ............................................................................................. 36 5.3:Hoạt động đo nhiệt độ .......................................................................................... 39 5.4: Hoạt động báo hiệu ............................................................................................. 39 5.5: Thanh ghi cấu hình và độ phân giải .................................................................... 40 5.6: 8 Bit CRC ............................................................................................................ 40 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 78 5.7: Tập lệnh ............................................................................................................... 40 5.7.1: Lệnh ROM .................................................................................................... 41 5.7.2: Lệnh chức năng bộ nhớ ................................................................................ 42 5.8: Chuẩn 1 dây với cảm biến DS18B20 .................................................................. 43 5.8.1: Thời gian khởi động bus ............................................................................... 43 5.8.2: Thiết lập các Slots ở chế độ ghi cho Master ................................................. 44 CHƯƠNG VI: THIẾT KẾ VÀ LẮP RÁP MỘT SỐ CÁC ỨNG DỤNG ..................... 45 6.2: Sơ đồ nguyên lý .................................................................................................. 46 6.3: Mô-đun thu phát RF 8 phím bấm ........................................................................ 47 6.3.1: Mô-đun thu RF ............................................................................................. 47 6.3.2: Mô đun phát RF (Remote 8 phím)................................................................ 48 6.4: LCD 16x2 ............................................................................................................ 48 6.5: Công cụ hỗ trợ ..................................................................................................... 49 6.6: Xây dựng giao diện trên máy tính bằng VB 6.0 ................................................. 49 6.7: Sơ đồ khối firmware bên trong chip ................................................................ 51 6.8: Một số hình ảnh của sản phẩm ........................................................................ 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 54 PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 55 Phụ Lục 0: Chương trình xây dựng giao diện trên VB .............................................. 55 Phụ Lục 1: Chương trình REMOTE 8 phím .............................................................. 60 Phụ Lục 2: Chương trình đo nhiệt độ và ghép nối máy tính qua cổng USB ............. 64 Phụ Lục 3: Thư viện chuẩn 1-dây .............................................................................. 72 Phụ Lục 4: Danh sách các chip có hỗ trợ giao thức USB .......................................... 75 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 79 Mục lục hình vẽ Hình 1.1 Mô đun chuyển đổi USB qua COM ................................................................. 1 Hình 1.2 Chip chuyển đổi USB-COM (PL2303) ............................................................ 2 Hình 1.3Mô đun thu của bàn phím không dây ................................................................ 2 Hình 1.4Mô đun phát của bàn phím không dây ............................................................. 2 Hình 1.5Sơ đồ cấu tạo mạch đo nhiệt độ ......................................................................... 2 Hình 2.1 Đầu cắm USB (type A) ..................................................................................... 4 Hình 2.2: Khuôn dạng dữ liệu của giai đoạn setup trong kiểu truyền Control ............. 17 Hình 2.1: Sơ đồ mạng 1 dây .......................................................................................... 22 Hình 3.2: Cấu trúc Timing trên Bus .............................................................................. 23 Hình 4.1: Sơ đồ chân của PIC 18F2550/4550 ............................................................... 26 Hình 4.2: Cấu trúc của chức năng USB bên trong chip ................................................ 27 Hình 5.1: Dạng đóng vỏ và bề ngoài của cảm biến DS1820......................................... 35 Hình 5.2 Sơ đồ các khối cấu tạo nên cảm biến DS18B20 ............................................. 36 Hình 5.3 Các phương thức cấp nguồn cho cảm biến ..................................................... 37 Hình 5.4:Nội dung dãy mã 64-Bit trên bộ nhớ ROM .................................................... 37 Hình 5.5 Sơ đồ bộ nhớ của cảm biến ............................................................................. 38 Hình 5.6 Cách thức mã hóa giá trị ................................................................................. 39 Hình 5.7 Định dạng của 2 byte lưu giá trị nhiệt độ ....................................................... 39 Hình 5.8 Cấu trúc thanh ghi báo hiệu ............................................................................ 39 Hình 5.9 Độ phân giải của cảm biến ............................................................................. 40 Hình 5.10 Timing khởi động bus ................................................................................... 43 Hình 5.11 Timing đọc của Master ................................................................................. 44 Hình 6.1 Sơ đồ nguyên lý mạch REMOTE ................................................................... 46 Hình 6.2Sơ đồ nguyên lý mạch đo nhiệt độ .................................................................. 46 Hình 6.3 Mô đun thu RF ................................................................................................ 47 Hình 6.4 Thứ tự các chân Mô-đun thu RF .................................................................... 47 Hình 6.5Mô đun phát RF (Remote) ............................................................................... 48 Hình 6.6 LCD TC1602A ............................................................................................... 48 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LÂM TĂNG ĐỨC SVTH: NGUYỄN HỮU VIỆT Trang 80 Hình 6.7 Hình ảnh lúc giao diện đang được xây dựng .................................................. 50 Hình 6.8 Giao diện trên máy tính được hoàn thành ...................................................... 50 Hình 6.9 Sơ đồ khối của firmware mạch đo nhiệt độ .................................................... 51 Hình 6.8 Sơ đồ khối quá trình cập nhật giá trị nhiệt độ ................................................ 51 Hình 6.10: Mạch đo nhiệt độ và ghép nối máy tính qua giao thức USB ..................... 52 Hình 6.11: Bàn phím máy tính không dây dạng thu nhỏ .............................................. 53 Mục lục bảng biểu Bảng 2.1:Bảng so sánh các giao thức .............................................................................. 6 Bảng 2.2: Bảng liệt kê các lớp của giao thức USB ......................................................... 9 Bảng 4.1: Bảng tóm tắt chức năng của PIC 182550/4550 ............................................ 26 Bảng 6.1: Chức năng của các chân LCD ...................................................................... 49 Bảng 6.2: Bảng chức năng của các phím bấm được mã hóa theo các chế độ ............... 53