Đề tài Thiết kế mạch đo nhiệt độ, đo khoảng cách, hiển thị lên LCD và giao tiếp với máy tính qua cổng COM

Lời mở đầu : Ngày nay, với sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật, đặc biệt trong lĩnh vực điện tử, các thiết bị điện tử ngày càng hiện đại. Các hệ thống điện tử đã tham gia vào công nghiệp làm tăng năng suất lao động, tăng hiệu quả kinh tế đồng thời cũng có một phần hướng đến nhu cầu gần gũi của con người, mang tính hỗ trợ cho cuộc sống như máy bán hàng tự động, nhà thông minh .Từ đó mang đến cho con người sự tiện nghi hơn trong cuộc sống. Trong bối cảnh như vậy thì lĩnh vực thiết kế mạch vi xử lý đóng vai trò quan trọng. Các mạch vi xử lý tham gia vào hầu hết các thiết bị điện tử, đóng vai trò đầu não để xử lý dữ liệu và đưa ra các tín hiệu điều khiển chính xác. Trên cơ sở đó, chúng em làm đề tsgi “thiết kế mạch đo nhiệt độ, đo khoảng cách, hiển thị lên LCD và giao tiếp với máy tính qua cổng COM”. Những mạch này có ứng dụng trong thực tiễn như đo nhiệt độ trong môi trường, hệ thống “c°m biến lùi”, điều khiển nhiệt độ cho xe hơi. Chúng em chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Khuyến và thầy giáo Nguyễn Xuân Quyền đã có những góp ý, sửa đổi hữu ích để chúng em có thể hoàn thiện Project này.

pdf30 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 3223 | Lượt tải: 6download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Thiết kế mạch đo nhiệt độ, đo khoảng cách, hiển thị lên LCD và giao tiếp với máy tính qua cổng COM, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 1 Lêi më ®Çu : Ngµy nay, víi sù ph¸t triÓn nh• vò b·o cña khoa häc kü thuËt, ®Æc biÖt trong lÜnh vùc ®iÖn tö, c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö ngµy cµng hiÖn ®¹i. C¸c hÖ thèng ®iÖn tö ®· tham gia vµo c«ng nghiÖp lµm t¨ng n¨ng suÊt lao ®éng, t¨ng hiÖu qu¶ kinh tÕ ®ång thêi còng cã mét phÇn h•íng ®Õn nhu cÇu gÇn gòi cña con ng•êi, mang tÝnh hç trî cho cuéc sèng nh• m¸y b¸n hµng tù ®éng, nhµ th«ng minh ….Tõ ®ã mang ®Õn cho con ng•êi sù tiÖn nghi h¬n trong cuéc sèng. Trong bèi c¶nh nh• vËy th× lÜnh vùc thiÕt kÕ m¹ch vi xö lý ®ãng vai trß quan träng. C¸c m¹ch vi xö lý tham gia vµo hÇu hÕt c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö, ®ãng vai trß ®Çu n·o ®Ó xö lý d÷ liÖu vµ ®•a ra c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn chÝnh x¸c. Trªn c¬ së ®ã, chóng em l¯m ®Ò t¯i “thiÕt kÕ m¹ch ®o nhiÖt ®é, ®o kho¶ng c¸ch, hiÓn thÞ lªn LCD vµ giao tiÕp víi m¸y tÝnh qua cæng COM”. Nh÷ng m¹ch nµy cã øng dông trong thùc tiÔn nh­ ®o nhiÖt ®é trong m«i tr­êng, hÖ thèng “c°m biÕn lïi”, ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é cho xe h¬i. Chóng em ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy gi¸o NguyÔn KhuyÕn vµ thÇy gi¸o NguyÔn Xu©n QuyÒn ®· cã nh÷ng gãp ý, söa ®æi h÷u Ých ®Ó chóng em cã thÓ hoµn thiÖn Project nµy. Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 2 PhÇn I.S¬ ®å khèi, s¬ ®å nguyªn lý cña m¹ch: S¬ ®å khèi cña toµn m¹ch nh• sau : H×nh 1. S¬ ®å khèi toµn m¹ch. Chi tiÕt c¸c khèi : 1. Khèi ®o nhiÖt ®é : Khèi nµy cã t¸c dông ®o nhiÖt ®é m«i tr•êng vµ tr¶ vÒ tÝn hiÖu gi² trÞ nhiÖt ®é cho khèi xö lý trung t©m. Khèi dïng c°m biÕn sè “1 d©y” DS18B20, ®©y l¯ lo³i c°m biÕn cã nhiÒu ­u ®iÓm nh­: ®é chÝnh x¸c cao,d¶i ®o t•¬ng ®èi lín phï hîp víi nhiÒu øng dông d©n dông, lµ c¶m biÕn sè kh«ng dïng ADC, mçi con ®Òu ®•îc nhµ s¶n xuÊt ®¸nh sè serial riªng nªn cã thÓ dïng ®Ó ®o nhiÒu vÞ trÝ , dÆc biÖt cã thÓ chung d©y nguån v¯ d©y tÝn hiÖu nªn gäi l¯ “c°m biÕn 1 d©y”. Mét sè ®Æc tÝnh chÝnh :  Ho¹t ®éng víi ®iÖn ¸p tõ 3V ®Õn 5.5V.  C¶m biÕn 1 d©y víi 64bit m· trong Rom. Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 3  D¶i ®o t•¬ng ®èi lín : tõ -55 ®Õn +125 C.  §Çu ra lµ chuçi bit, ko cÇn dïng ADC. 2. Khèi ®o kho¶ng c¸ch : H×nh 2. IC GP2D12 §o kho¶ng c¸ch ®•îc øng dông nhiÒu trong thùc tÕ nh• hÖ thèng ®ç xe tù ®éng, c¶m biÕn lïi trong xe h¬i, ®o tèc ®é chuyÓn ®éng… Cã mét sè c«ng nghÖ ®o kho¶ng c¸ch nh• : ®o kho¶ng c¸ch dïng hång ngo¹i, dïng siªu ©m, dïng laser…Tong c¸c ph•¬ng ph¸p th× ®o b»ng laser cã kho¶ng c¸ch xa nhÊt , sau ®ã lµ siªu ©m vµ quang hång ngo¹i. Thùc tÕ th× khi cÇn kho¶ng c¸ch trong kho¶ng vµi mÐt th× ng•êi ta hay dïng siªu ©m. Trong c¸c bé c¶m biÕn lïi trong « t« th× th•êng dïng siªu ©m vµ hång ngo¹i. Trong ph¹m vi Project th× nhãm dïng cµm biÕn hång ngo¹i IR GP2D12 cña SHARP víi c¸c th«ng sè c¬ b¶n sau:  §iÖn ¸p ho¹t ®éng 4.5V ®Õn 5.5V.  NhiÖt ®é ho¹t ®éng -10 oC ®Õn 60 oC  §Çu ra lµ tÝn hiÖu ®iÖn ¸p thay ®æi theo kho¶ng c¸ch.  Cã thÓ dïng ADC cña vi ®iÒu khiÓn ®Ó ra tÝn hiÖu sè. 3. Khèi giao tiÕp m¸y tÝnh: Giao tiÕp víi m¸y tÝnh qua cæng Com. Khèi dïng IC Max232. Bé biÕn ®æi ®iÖn ¸p MAX 232 ®Ó t•¬ng thÝch ®iÖn ¸p TTL cña vi ®iÒu khiÓn v× chuÈn RS232 kh«ng t•¬ng thÝch víi møc logic TTL, do vËy nã yªu cÇu mét bé ®iÒu khiÓn ®•êng truyÒn ch¼ng Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 4 h¹n nh• chip MAX232 ®Ó chuyÓn ®æi c¸c møc ®iÖn ¸p RS232 vÒ c¸c møc TTL vµ ng•îc l¹i.. 4. Khèi hiÓn thÞ : H×nh 3. LCD 16*02 Khèi cã chøc n¨ng hiÓn thÞ qua mµn h×nh LCD 16 cét vµ 2 dßng . LCD dïng chip HD44780 phæ biÕn trªn thÞ tr•êng . HiÓn thÞ c¸c ký tù trong bé m· Ascii. LCD nhËn tÝn hiÖu tõ vi ®iÒu khiÓn. §ã lµ c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®Ó hiÓn thÞ c¸c ký tù mong muèn.Sau ®ã lµ xö lý vµ hiÓn thÞ theo ý muèn ng•êi lËp tr×nh. 5. Khèi xö lý : H×nh 4. S¬ ®å ch©n Atmega16. Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 5 §©y lµ khèi quan träng nhÊt. Khèi dïng vi ®iÒu khiÓn AVR Atmega16 xö lý c¸c d÷ liÖu vµo tõ c¸c khèi c¶m biÕn sau ®ã xuÊt tÝn hiÖu ra cho khèi hiÓn thÞ, giao tiÕp m¸y tÝnh. Chip nµy phï hîp víi c¸c øng dông trong m¹ch. C¸c ®Æc tÝnh chÝnh :  Cã 40 ch©n (víi d¹ng PDIP).  §iÖn ¸p ho¹t ®éng : 2.7V ®Õn 5.5V.  Cã 4 port vµo ra.  Cã bé ADC 10 bit. 6. Khèi b¸o hiÖu: Dïng LED vµ loa c¶nh b¸o gi¸ trÞ tíi h¹n. Sau ®©y lµ s¬ ®å khèi toµn m¹ch : Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 6 Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 7 PhÇn II.C¸c linh kiÖn trong m¹ch: Trong m¹ch cã sö dông c¸c linh kiÖn sau:  Chip AVR Atmega16.  IC DS18B20.  IC GP2D12.  MAX 232.  LCD 1602  LM7805.  Led, trë, loa tô. Chøc n¨ng cña c¸c linh kiÖn chÝnh : 1.AVR Atmega16: Nh÷ng ®Æc tÝnh c¬ b¶n: Cã 40 ch©n víi d¹ng PIDP. 4 Cæng vµo/ra. Cã 16Kb bé nhí flash. 512 Bytes EEPROM. 8 bé ®Þnh thêi 2 bits 4 kªnh PWM. §iÖn ¸p ho¹t ®éng tõ 2,7V ®Õn 5,5V. H×nh 6. S¬ ®å ch©n M« t¶ chøc n¨ng c¸c ch©n At16: Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 8 VCC: cÊp nguån sè. GND: ®Êt Cæng A (PORT A): (PA7 .. PA0) Cã chøc n¨ng ®Çu vµo cho chuyÓn ®æi ADC Cæng A ho¹t ®éng nh• mét cæng vµo ra 8 bit th«ng th•êng khi ADC kh«ng ®•îc sö dông Cæng B (PORT B): Ngoµi nh÷ng chøc n¨ng th«ng th•êng ®Çu vµo/®Çu ra nh• cæng A, th× cæng B cßn cã nh÷ng chøc n¨ng phô kh¸c n÷a. Cæng C(PORT C): NÕu giao tiÕp JTAG ®•îc kÝch ho¹t, ®iÖn trë kÐo trªn c¸c ch©n PC5 (TDI), PC3 (TMS), PC2 (TCK) sÏ ®•îc kÝch ho¹t ngay c¶ khi cã khëi ®éng l¹i (reset).Ngoµi ra cæng C cßn c¬ chøc n¨ng gièng nh• cæng vµo/ra th«ng th•êng. Cæng D (PORT D): Ngoµi nh÷ng chøc n¨ng ®Çu vµo ra th«ng th•êng nh• c¸c cæng trªn, cæng D nµy cßn cã Ch©n Reset: ®Çu vµo cña reset, møc ®iÖn ¸p thÊp ë ch©n nµy trong mét kho¶ng thêi gian lín h¬n thêi gian cña 1 xung th× sÏ x¶y ra reset, ngay c¶ khi nguån tÇn sè kh«ng häat ®éng. XTAL1: ®Çu vµo ®¶o cña bé khuÕch ®¹i dao ®éng vµ ®Çu vµo cho m¹ch dao ®éng bªn trong cña Atmega16. XTAL2: ®Çu ra cña ®Çu vµo ®¶o bé khuÕch ®¹i dao ®éng. Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 9 AVCC: nguån cÊp cho cæng A vµ bé chuyÓn ®æi ADC, ch©n nµy nªn ®•îc nèi víi nguån cÊp VCC bªn ngoµi, ngay c¶ khi bé chuyÓn ®æi ADC kh«ng ®•îc sö dông. NÕu bé chuyÓn ®æi ADC kh«ng ®•îc sö dông, ch©n AVCC nªn ®•îc nèi víi nguån VCC qua qua bé läc. AREF: AREF lµ ch©n chuÈn analog cho bé chuyÓn ®æi ADC. 2.IC DS18B20 : H×nh 7.S¬ ®å ch©n DS18B20. Lo¹i c¶m biÕn nµy cßn gäi lµ c¶m biÕn 1 d©y v× ®•êng dÉn tÝn hiÖu lèi ra vµ ®•êng dÉn ®iÖn ¸p nguån nu«i cã thÓ dïng chung trªn mét d©y dÉn vµ kh«ng chØ chung cho mét c¶m biÕn mµ nhiÒu c¶m biÕn cã thÓ sö dông chung mét ®•êng dÉn. §iÒu nµy rÊt cã Ých khi gi¶m chi phÝ d©y dÉn còng nh• sù phøc t¹p cho hÖ thèng nhiÒu ®Çu ®o trong c«ng nghiÖp. Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 10 Mçi vi m¹ch ®o nhiÖt ®é DS18B20 cã mét m· sè ®Þnh danh duy nhÊt, ®•îc kh¾c b»ng laser trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o vi m¹ch nªn nhiÒu vi m¹ch DS18B20 cã thÓ cïng kÕt nèi vµo mét bus 1-wire mµ kh«ng cã sù nhÇm lÉn. §Æc ®iÓm nµy lµm cho viÖc l¾p ®Æt nhiÒu c¶m biÕn nhiÖt ®é t¹i nhiÒu vÞ trÝ kh¸c nhau trë nªn dÔ dµng vµ víi chi phÝ thÊp. Theo chuÈn 1- wire ®é dµi tèi ®a cho phÐp cña bus lµ 300 m. Sè l•îng c¸c c¶m biÕn nèi vµo bus kh«ng h¹n chÕ. Mét sè ®Æc tÝnh c¬ b¶n :  Sö dông giao diÖn mét d©y nªn chØ cÇn cã mét ch©n ra ®Ó truyÒn th«ng.  D¶i ®o nhiÖt ®é -55oC ®Õn 125oC, tõng bËc 0,5oC, cã thÓ ®¹t ®é chÝnh x¸c ®Õn 0,0625oC b»ng viÖc hiÖu chØnh qua phÇn mÒm.  RÊt thÝch hîp víi c¸c øng dông ®o l•êng ®a ®iÓm v× nhiÒu ®Çu ®o cã thÓ ®•îc nèi trªn mét bus, bus nµy ®•îc gäi lµ bus mét d©y (1-wire bus) vµ sÏ ®•îc tr×nh bµy chi tiÕt trong sè t¹p chÝ tíi ®©y.  ChØ cÇn thªm 1 trë bªn ngoµi.  §iÖn ¸p nguån nu«i cã thÓ thay ®æi trong kho¶ng réng, tõ 3,0 V ®Õn 5,5 V mét chiÒu vµ cã thÓ ®•îc cÊp th«ng qua ®•êng dÉn d÷ liÖu.  Dßng tiªu thô t¹i chÕ ®é nghØ cùc nhá.  Thêi gian lÊy mÉu vµ biÕn ®æi thµnh sè t•¬ng ®èi nhanh, kh«ng qu¸ 200 ms.  Mçi c¶m biÕn cã mét m· ®Þnh danh duy nhÊt 64 bit chøa trong bé nhí ROM trªn chip (on chip), gi¸ trÞ nhÞ ph©n ®•îc kh¾c b»ng tia laze. C¸c c¸ch kÕt nèi DS8B20 víi vi ®iÒu khiÓn : Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 11 H×nh 8. KÕt nèi 1 “d©y”. H×nh 9. KÕt nèi dïng nguån ngoµi. Bé nhí ROM 64–BIT: Mçi c¶m biÕn nhiÖt ®é DS1820 cã mét d·y m· 64 bit duy nhÊt ®•îc l•u tr÷ trong bé nhí ROM tõ khi s¶n xuÊt b»ng kü thuËt laze. ý nghÜa cña 64 bit m· ®•îc gi¶i thÝch trªn h×nh : H×nh10: Néi dung d·y m· 64-bit trªn bé nhí ROM Nh• vËy d·y m· ®•îc chia ra thµnh 3 nhãm, trong ®ã:  T¸m bit ®Çu tiªn lµ m· ®Þnh danh hä mét d©y.  48 bit tiÕp theo lµ m· sè xuÊt x•ëng duy nhÊt, nghÜa lµ mçi c¶m biÕn DS18B20 chØ cã mét sè m·. Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 12  T¸m bit cã ý nghÜa nhÊt lµ byte m· kiÓm tra CRC (cyclic redundancy check), byte nµy ®•îc tÝnh to¸n tõ 56 bit ®Çu tiªn cña d·y m· trªn ROM (xem h×nh ). 3.LCD 16*02 : Cã rÊt nhiÒu lo¹i LCD víi nhiÒu h×nh d¸ng vµ kÝch th•íc kh¸c nhau, trªn h×nh 1 lµ hai lo¹i LCD th«ng dông. H×nh 11 : LCD Khi s¶n xuÊt LCD, nhµ s¶n xuÊt ®· tÝch hîp chÝp ®iÒu khiÓn (HD44780) bªn trong líp vá vµ chØ ®•a c¸c ch©n giao tiÕp cÇn thiÕt. C¸c ch©n nµy ®•îc ®¸nh sè thø tù vµ ®Æt tªn nh• h×nh : H×nh 12. S¬ ®å ch©n LCD Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 13 M« t¶ chi tiÕt c¸c ch©n : Ch©n sè Tªn Chøc n¨ng 1 VSS Ch©n nèi ®Êt cho LCD, khi thiÕt kÕ m¹ch ta nèi ch©n nµy víi GND cña m¹ch ®iÒu khiÓn 2 VDD Ch©n cÊp nguån cho LCD, khi thiÕt kÕ m¹ch ta nèi ch©n nµy víi VCC=5V cña m¹ch ®iÒu khiÓn 3 Vee Ch©n nµy dïng ®Ó ®iÒu chØnh ®é t•¬ng ph¶n cña LCD. 4 RS Ch©n chän thanh ghi (Register select). Nèi ch©n RS víi logic “0” (GND) hoÆc logic“1” (VCC) ®Ó chän thanh ghi. + Logic “0”: Bus DB0-DB7 sÏ nèi víi thanh ghi lÖnh IR cña LCD (ë chÕ ®é “ghi” - write) hoÆc nèi víi bé ®Õm ®Þa chØ cña LCD (ë chÕ ®é “®äc” - read) + Logic “1”: Bus DB0-DB7 sÏ nèi víi thanh ghi d÷ liÖu DR bªn trong LCD. 5 R/W Ch©n chän chÕ ®é ®äc/ghi (Read/Write). Nèi ch©n R/W víi logic “0” ®Ó LCD ho¹t ®éng ë chÕ ®é ghi, hoÆc nèi víi logic “1” ®Ó LCD ë chÕ ®é ®äc. 6 E Ch©n cho phÐp (Enable). Sau khi c¸c tÝn hiÖu ®•îc ®Æt lªn bus DB0-DB7, c¸c lÖnh chØ ®•îc chÊp nhËn khi cã 1 xung cho phÐp cña ch©n E. + ë chÕ ®é ghi: D÷ liÖu ë bus sÏ ®•îc LCD chuyÓn vµo(chÊp nhËn) thanh ghi bªn trong nã khi ph¸t hiÖn mét xung (high-to-low transition) cña tÝn hiÖu ch©n E. + ë chÕ ®é ®äc: D÷ liÖu sÏ ®•îc LCD xuÊt ra DB0-DB7 khi ph¸t hiÖn c¹nh lªn (low- to-high transition) ë ch©n E vµ ®•îc LCD gi÷ ë bus ®Õn khi nµo ch©n E xuèng møc thÊp. 7-14 DB0- DB7 T¸m ®•êng cña bus d÷ liÖu dïng ®Ó trao ®æi th«ng tin víi MPU. Cã 2 chÕ ®é sö dông 8 ®•êng bus nµy : + ChÕ ®é 8 bit : D÷ liÖu ®•îc truyÒn trªn c¶ 8 ®•êng, víi bit MSB lµ bit DB7. + ChÕ ®é 4 bit : D÷ liÖu ®•îc truyÒn trªn 4 ®•êng tõ DB4 tíi DB7, bit MSB lµ DB7.. Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 14 4. Sensor IR Gp2D12 : GP2D12 lµ sensor ®o kho¶ng c¸ch dïng hång ngo¹i bao gåm diode ph¸t quang hång ngo¹i vµ m¾t thu.GP2D12 ®•îc tÝch hîp m¹ch xö lý tÝn hiÖu víi ®Çu ra analog.Víi c¸c tÝnh n¨ng nh• sau:  Tû lÖ tuyÕn tÝnh gi÷a kho¶ng c¸ch víi tÝn hiÖu ®Çu ra.  D¶i ®o tõ 10cm ®Õn 50cm.  Kh«ng cÇn m¹ch ®iÒu khiÓn bªn ngoµi.  Chi phÝ thÊp h¬n c¸c lo¹i kh¸c.  §iÖn ¸p lµm viÖc 4,5V ®Õn 5,5V.  Dßng tèi ®a 35mA.  NhiÖt ®é lµm viÖc : -10 oC ®Õn +60 oC. Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 15 H×nh 13. §Æc tuyÕn lµm viÖc cña GP2D12. §©y lµ ®Æc tuyÕn trong datasheet, trong thùc tÕ ®Æc tuyÕn nhãm ®o ®•îc cã kh¸c so víi h×nh trªn. Dùa vµo kÕt qu¶ nhãm ®o ®¹c ®•îc sÏ xuÊt ra vi Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 16 ®iÒu khiÓn. Khèi vi ®iÒu khiÓn dïng ADC cho ra gi¸ trÞ sè, tõ ®ã sÏ so s¸nh vµ xuÊt ra LCD . 5.IC MAX 232 : MAX 232 ®Ó t•¬ng thÝch ®iÖn ¸p TTL cña vi ®iÒu khiÓn v× chuÈn RS232 kh«ng t•¬ng thÝch víi møc logic TTL, do vËy nã yªu cÇu mét bé ®iÒu khiÓn ®•êng truyÒn ch¼ng h¹n nh• chip MAX232 ®Ó chuyÓn ®æi c¸c møc ®iÖn ¸p RS232 vÒ c¸c møc TTL vµ ng•îc l¹i.IC MAX232 sÏ liªn kÕt gi÷a vi ®iÒu khiÓn vµ jump cæng Com cña m¸y, tõ ®ã t¹o cÇu nèi cho viÖc truyÒn d÷ liÖu gi÷a vi ®iÒu khiÓn vµ m¸y tÝnh D•íi ®©y lµ s¬ ®å m¹ch kÕt nèi cña MAX232 víi vi ®iÒu khiÓn. H×nh 14. S¬ ®å kÕt nèi cña MAX232. Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 17 PhÇn III.Thi c«ng lµm m¹ch vµ lËp tr×nh : Nhãm dïng phÇn mÒm vÏ m¹ch Orcad ®Ó vÏ m¹ch nguyªn lý vµ m¹ch in D•íi ®©y lµ s¬ ®å m¹ch in H×nh 15. S¬ ®å m¹ch in Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 18 H×nh 16. MÆt trªn. Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 19 H×nh 17 MÆt d•íi. Nhãm còng ®· kh¶o s¸t ®Æc tuyÕn cña IC GP2D12 ®Ó cã d÷ liÖu lËp tr×nh ADC. D•íi ®©y lµ b¶ng kÕt qu¶ thu ®•îc : Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 20 Kho¶ng c¸ch (cm) §iÖn ¸p ch©n out (V) Gi¸ trÞ ADC 10 435 11 402 12 356 13 321 14 290 15 260 16 242 17 224 18 200 19 184 20 167 21 162 22 149 23 146 24 134 25 130 26 123 27 117 28 114 29 104 30 102 Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 21 Trong viÖc lËp tr×nh m¹ch, nhãm chia lµm 2 phÇn riªng : lËp tr×nh trªn m¹ch vµ lËp tr×nh trªn m¸y tÝnh dïng ng«n ng÷ Visual Basic . Sau ®©y lµ l•u ®å thuËt to¸n : Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 22 Begin Khởi tạo LCD Khởi tạo USART Khởi tạo cảm biến 1 dây False True Đọc nhiệt độ. Từ DS18B20 Kiểm tra khoảng giới hạn Ngoài khoảng giới hạn LED sáng, loa kêu Hiển thị lên LCD Lọc số Đưa ký tự lên máy tính Khởi tạo vào ra các PORT H×nh 18. L•u ®å thuËt to¸n ®o nhiÖt ®é Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 23 Begin Khởi tạo LCD Khởi tạo USART Khởi tạo ADC . Hiển thị lên LCD Lọc số Đưa ký tự lên máy tính Khởi tạo vào ra các PORT Đọc giá trị ADC từ kênh ADC0 So sánh giá trị ADC với khoảng cách đo được Kiểm tra khoảng giới hạn Ngoài khoảng Led sáng, Loa kêu H×nh 19. L•u ®å thuËt to¸n ®o kho¶ng c¸ch LËp tr×nh trªn m¹ch: Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 24 Nhãm dïng phÇn mÒm CodeVision AVR ng«n ng÷ C.Trong phÇn lËp tr×nh nhãm ®· viÕt c¸c hµm thªm nh• t¹o font ch÷ tiÕng ViÖt cho LCD, chuyÓn sè sang d¹ng chôc, ®¬n vÞ, thËp ph©n,hµm ®•a gi¸ trÞ lªn m¸y tÝnh. T¹o font tiÕng ViÖt: typedef unsigned char byte; flash byte char0[8]={ 0b0000000, 0b0011100, 0b0010100, 0b0011100, 0b0000000, 0b0000000, 0b0000000, 0b0000000}; void define_char(byte flash *pc,byte char_code) { byte i,a; a=(char_code<<3) | 0x40; for (i=0; i<8; i++) lcd_write_byte(a++,*pc++); } ViÖc t³o font dùa trªn c¬ së “t³o c²c gi² trÞ ®iÓm °nh” , mçi « trªn LCD ®Òu lµ mét ma trËn dùa vµo ®ã ta cã thÓ t¹o ra c¸c ch÷ mong muèn, råi sau ®ã g¸n ch÷ ®ã cho mét ký hiÖu, khi cÇn hiÓn thÞ chØ viÖc xuÊt ký hiÖu ®ã ra LCD. Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 25 Läc sè : V× DS18B20 xuÊt ra biÕn d¹ng sè float nªn ®Ó xuÊt ra LCD hoÆc m¸y tÝnh , cÇn ph¶i t¸ch ra c¸c hµng tr¨m,chôc, ®¬n vÞ, thËp ph©n . void locso(float so) { float temp1,temp2; // t=so/100; // lay fan tram c=so/10; // lay fan chuc d=(so-10*c); // lay hang don vi if(so<0) //Neu ®Çu vao ©m -> ®æi sang d•¬ng temp2=so*-1; else temp2=so; temp1=temp2-(c*10+d); tp1 = (unsigned char)(temp1*10); tp2 = (unsigned char)(temp1*100-tp1*10); tp3 = (unsigned char)(temp1*1000-tp1*100-tp2*10); tp4 = (unsigned char)(temp1*10000-tp1*1000-tp2*100- tp3*10); } Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 26 Giao tiÕp víi m¸y tÝnh: M¹ch giao tiÕp víi m¸y qua cæng Com víi c¸c th«ng sè sau:  Baud Rate 9600.  8 bit datas.  1 bit stop.  Non parity.  Non Flow control. X¸c lËp chÕ ®é trªn vi ®iÒu khiÓn: // USART initialization // Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity // USART Receiver: On // USART Transmitter: On // USART Mode: Asynchronous // USART Baud Rate: 9600 UCSRA=0x00; UCSRB=0xD8; UCSRC=0x86; UBRRH=0x00; UBRRL=0x19; UBRR : USART Baud Rate Register. §©y lµ thanh ghi 12 bit chøa tèc ®é baud cña USART, UBRRH chøa 4 bit cao nhÊt vµ UBBRRL chøa 8 bit thÊp cßn l¹i. Trong m¹ch nhãm dïng th¹ch anh 4Mhz nªn c¸ch tÝnh thanh ghi UBRR nh• sau: UBRR =( TÇn sè th¹ch anh /9600*16) -1 =25. Hµm putchar ( ) ®•a 1 ký tù lªn m¸y tÝnh . §•a gi¸ trÞ lªn sè m¸y tÝnh: §Ó ®•a gi¸ trÞ lªn m¸y, sÏ xuÊt tõng ký tù mét dùa vµo c¸c sè ®· läc ë trªn, hµm nh• sau: Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 27 void putnum(int a) { switch(a){ case 0: putchar('0'); break; case 1: putchar('1'); break; case 2: putchar('2'); break; case 3: putchar('3'); break; case 4: putchar('4'); break; case 5: putchar('5'); break; case 6: putchar('6'); break; case 7: putchar('7'); break; case 8: putchar('8'); break; case 9: putchar('9'); break; Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 28 }; } LËp tr×nh trªn m¸y tÝnh: Nhãm dïng ng«n ng÷ Visual Basic ®Ó lËp tr×nh ch•¬ng tr×nh nhËn d÷ liÖu trªn m¸y tÝnh Ch•¬ng tr×nh cã t¸c dông nhËn d÷ liÖu tõ ch©n RX tÝn hiÖu nhiÖt ®é vµ hiÓn thÞ khi ng•êi dïng Ên vµo Button. Ch•¬ng tr×nh gåm 2 phÇn : nhËn gi¸ trÞ nhiÖt ®é vµ kho¶ng c¸ch . Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 29 KÕT LUËN : Sau mét thêi gian nghiªn cøu vµ lµm viÖc nghiªm tóc, chóng em ®± ho¯n th¯nh ®Ò t¯i “thiÕt kÕ m¹ch ®o nhiÖt ®é, ®o kho¶ng c¸ch, hiÓn thÞ LCD, giao tiÕp qua m¸y tÝnh”. Trong thêi gian l¯m viÖc, chóng em ®± häc hái ®•îc rÊt nhiÒu kinh nghiÖm quý b¸u nh• hoµn thiÖn kü n¨ng vÏ m¹ch, lËp tr×nh cho AVR, lËp tr×nh trªn m¸y tÝnh, c¸c tÝnh n¨ng cña c¸c IC míi còng nh• kü n¨ng lµm viÖc theo nhãm hiÖu qu¸. Chóng em xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy NguyÔn KhuyÕn vµ thÇy NguyÔn Xu©n QuyÒn ®· nhiÖt t×nh chØ b¶o, gióp ®ì chóng em hoµn thµnh ®Ò tµi nµy. Báo cáo Project II-Nhóm 4 Điện tử 5 –K50 30 Tµi liÖu tham kh¶o: 1) Gi¸o tr×nh vi ®iÒu khiÓn AVR- Ng« Diªn TËp. 2) LËp tr×nh C cho vi ®iÒu khiÓn - Ng« Diªn TËp 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9)

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfThiết kế mạch đo nhiệt độ, đo khoảng cách, hiển thị lên LCD và giao tiếp với máy tính qua cổng COM.pdf
Luận văn liên quan