HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN HỆ THỐNG NHÚNG Giảng viên TS Nguyễn Ngọc Minh Hà Nội – 2021 ⁃⁃⁃⁃‹‹‹﴾֍﴿›››⁃⁃⁃⁃ LỜI MỞ ĐẦU Chúng ta đang sống.
HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN: HỆ THỐNG NHÚNG Giảng viên : TS Nguyễn Ngọc Minh Hà Nội – 2021 -⁃⁃⁃⁃‹‹‹﴾֍﴿›››⁃⁃⁃⁃ - LỜI MỞ ĐẦU Chúng ta sống kỷ nguyên mà khoa học công nghệ xuất cách mau lẹ đổi cách nhanh chóng Ngày nay, hệ thống nhúng hoạt động có tốc độ phát triển nhanh Các ứng dụng hệ thống nhúng sử dụng nhiều lĩnh vực sống Một số phải kể đến là: Các máy móc thiết bị y tế; thiết bị dân dụng; thiết bị kết nối internet, thiết bị điện tử Trong cơng nghiệp chúng sử dụng cho hầu hết dây chuyền sản xuất tự động robot,… Các hệ thống dẫn đường không lưu, hệ thống định vị, …Chính mà hệ thống nhúng gắn liền với hoạt động có ý thức người, yếu tố quan trọng phát triển hội nhập với giới MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU PHẦN 1: Chọn hệ thống nhúng thực tế, nêu thành phần chức hệ thống nhúng .3 1.1 Các tính 1.2 Các thành phần hệ thống PHẦN 2: Thiết kế máy tính đơn giản, sử dụng ma trận phím 4x4 thực phép cộng, trừ, nhân, chia hiển thị kết lên led thanh, kết >9999 hiển thị chữ “FULL” I Tổng quan đề tài II Phân tích tốn 1.Vai trò máy tính điện tử 2.Ý tưởng thiết kế…………………………………………………………………… 3.Xác định toán……………………………………………………………… ….5 III Thành phần chức khối mạch 1.Khối nguồn: ………………………………………………………………….…… 2.Khối nhập liệu:………………………………………………………………… 3.Khối hiển thị: ……………………………………………………………………….7 4.Khối Vi xử lý: ……………………………………………………………………….7 IV Code mô LỜI CẢM ƠN 14 PHẦN 1: Chọn hệ thống nhúng thực tế, nêu thành phần chức hệ thống nhúng Hệ thống: Khóa cửa thơng minh Xiaomi Smart Door Lock Pro Hình Khóa cửa thông minh Xiaomi Smart Door Lock Pro 1.1 - - - Các tính Cho phép người dùng mở khóa vân tay nhận dạng dấu vân tay 3D thuật toán phát dấu vân tay PB đại bậc Thụy Điển Tính cảm biến nhận diện: Nếu có người đứng trước nhà bạn lâu camera tự động ghi lại, truyền thơng tin điện thoại bạn cảnh báo cách mở khóa khác khác mở khóa chìa,thẻ NFC, mật số cửa, bluetooth hay điện thoại thông minh qua App HomeKit Kết nối thông minh: Đối với khóa cửa Xiaomi Pro, bạn dễ dàng kết nối với điện thoại Android hay Iphone với app kết nối Mijia Apple Homekit Trên điện thoại bạn, bạn hồn tồn dễ dàng thực thao tác thêm, xóa người dùng hay xem lại lịch sử khóa cửa, số tính hay khó khác cài đặt báo thức, chuông cửa Hoạt động ổn định với nguồn độc lập: Khơng cần lo lắng tịa nhà hay nhà bạn bị điện đột ngột, khóa cửa thông minh Xiaomi cấp nguồn độc lập pin khơ sử dụng đến 10 tháng, mức pin xuống 20% bạn nhận cảnh báo 1.2 Các thành phần hệ thống Phần mềm ứng dụng: Là phần mềm cài đặt điện thoại để người sử dụng tác động điều khiển đến hệ thống Phần mềm hệ thống: chương trình nạp cho Vi xử lý, vi điều khiển: Là phần nhận tác động,thông số từ cảm biến, từ phần mềm ứng dụng để tính tốn, xử lý đưa tín hiệu điều khiển đầu cho hệ thống Phần cứng: - Các module cảm biến: vân tay, thẻ NFC, keypad - CPU - hệ thống hiển thị thơng báo: hình LCD, chng báo PHẦN 2: Thiết kế máy tính đơn giản, sử dụng ma trận phím 4x4 thực phép cộng, trừ, nhân, chia hiển thị kết lên led thanh, kết >9999 hiển thị chữ “FULL” I Tổng quan đề tài Ngày nay, hệ thống Nhúng ứng dụng lắp đặt hầu hết thiết bị điện tử, thiết bị điện tử thông minh, thiết bị điện tử ngày đa dạng dần thay công việc hàng ngày người Những sản phẩm điện tử tạo giúp suất công việc cao hơn, hiệu công việc, tiết kiệm thời gian công sức người Ý tưởng đề tài xuất phát từ toán thực tế Một sản phẩm điện tử có nhiều ứng dụng quan trọng sống, cho phép tính tốn số liệu với phép tính Trong phạm vi môn học Hệ thống nhúng, với mục tiêu thiết kế sản phẩm nhúng đơn giản, hiệu quả, nhóm chúng em chọn sản phẩm làm đề tài Một sản phẩm nhúng đơn giản, hiệu quả, tiết kiệm chi phí thiết kế Mục đích để hiểu sâu cấu trúc cách thiết kế hệ thống nhúng, qua nắm kiến thức lập trình vi điều khiển, vi xử lý… II Phân tích tốn Vai trị máy tính điện tử Trước đây, để tính tốn số người ta thường tính nhẩm, viết tay, dùng giấy, bút bảng tính học,…Việc làm làm nhiều thời gian để tính tốn mà nhiều lỗi tính tốn Các em học sinh thường sử dụng máy tính cầm tay đơn giản để thực phép tính mơn học, làm cho việc tính tốn trở nên nhanh gọn hiệu nhiều Hình Một máy tính điện tử thực tế Từ xưa người biết chế tạo ra: bàn phím số Trung Quốc phục vụ cơng việc tính tốn Đặc biệt sản xuất đại, máy tính coi thiết bị quan trọng nhiều lĩnh vực như: đơn vị hành chính, nhà máy, phân xưởng sản xuất, khu cơng nghiệp, … Khả máy tính ngày đa dạng, thơng minh tích hợp nên máy tính dần thay người tương lại phụ thuộc vào máy tính điện tử khơng thể thay Một cách tổng qt, máy tính giúp người tính tốn đơn giản đồng thời làm cho suất tăng lên, tiết kiệm thời gian chi phí, sức lao động Ý tưởng thiết kế Xuất phát từ vai trò cần thiết máy tính số, nhóm em ứng dụng hệ thống nhúng để thiết kế sản phẩm điện tử có chức tính tốn máy tính cầm tay Sản phẩm tạo đơn giản, thân thiện, hiệu tiết kiệm chi phí Mục đích: ứng dụng kiến thức học hệ thống nhúng vào thực tế để hiểu sâu hệ thống nhúng kiến thức lập trình, VĐK ARM… qua phát triển lên sản phẩm thơng minh hơn, tích hợp nhiều tạo sản phẩm điện tử hồn thiện Mục tiêu: - Sản phẩm tạo đơn giản tiết kiệm chi phí Sản phẩm ổn định, xác Có lập trình ARM Xác định tốn a Chức sản phẩm - Tính tốn phép tính đơn giản như: +, -, *, / số nguyên nhỏ - Có báo FULL giá trị tính tốn vượt mức 9999 b Sơ đồ khối Hình Sơ đồ khối mạch c Sơ đồ thuật tốn Hình Sơ đồ thuật toán mạch III Thành phần chức khối mạch Khối nguồn: - Cung cấp điện áp 3.3 – 5V cho ARM hoạt động - Thiết bị sử dụng: mạch nạp ST LinkV2 Hình Mạch nạp ST LINKV2 Khối nhập liệu: - Thiết bị sử dụng: Keypad4x4 Hình Bàn phím 4x4 Hình Sơ đồ nói dây bàn phím 4x4 Nguyên lý quét phím: cho cột chân nối với hàng mức Rồi kiểm tra xem có cột hay không, cột thời điểm hàng ta phát tọa độ phím nhấn Khối hiển thị: - Thiết bị sử dụng: Led số Hình Led số Nguyên lý quét led: Kỹ thuật Quét LED thực theo nguyên tắc thời điểm bật LED với liệu cần hiển thị, LED cịn lại tắt Việc quét LED thực phiên sáng LED với yêu cầu Có tượng hay xảy với người thực lập trình qt LED tượng “bóng ma” tượng xuất bóng mờ LED khơng mong muốn trình điều khiển Quá trình quét LED chuẩn thực theo bước sau: Bước 1: Xuất mã hiển thị Bước 2: Cấp nguồn cho LED muốn hiển thị Bước 3: Trễ khoảng thời gian để trì sáng Bước 4: Cắt nguồn LED vừa hiển thị Khối Vi xử lý: - Thiết bị sử dụng: Kit STM32f103c6t8 Hình Kit STM32f103c6t8 IV - Code mô Khởi tạo mảng số led khởi tạo mảng só bàn phím Phím 0-9: số đến Phím 10: nhập số âm (nhân với -1) Phím 11: bấm phím 11 nhập số thứ Phím 12: phép cộng Phím 13: phép trừ Phím 14: phép nhân Phím 15: phép chia - Khởi tạo time2 Chọn chia 72-1 để tạo tần số 1mhz - Tạo delay ms time2 Khi có tần số 1mhz đếm đến 1000 đc ms - Cấu hình chân output Chân a0 đến a11: từ a0 đến a7 nối với từ a đến f led, từ a8 đến a11 nối với chân để điều khiển led d1 d2 d3 d4 Cấu hình chân b8 đến b11 chân bàn phím ứng với hàng keypad - Cấu hình chân input Chân b4 đến b7 chân input có trở kéo lên nguồn chân bàn phím ứng với cột (mặc định mức pull-up) - Hàm hiển thị led Hiển thị số từ 0000 đến 9999: ví dụ số 3456 tách số hiển thị led số led 1, số led 2, số led 3, số led số 23 hiển thị 0023 lớn 9999 hình full 10 Các số từ -9 đến -1 led hiển thị 0, led hiển thị 0, led hiển thị dấu trừ led số từ -9 đến -1 Tương tự số từ -10 đến -99 từ -100 đến -999 nhỏ -999 hình full - Hàm kiểm tra xem có phím nhấn khơng Nếu nhấn trả cịn khơng trả - Hàm kiểm tra xem hàng nhấn 11 Nếu row hàng phím tương ứng với chân b8 nhấn tương tự hàng cịn lại - Hàm trả giá trị phím nhấn Đầu tiên gọi hàm key4x4push xem có phìm nhấn khơng Nếu có cho vịng lặp for để kiểm tra xem phím thơng qua hàm checkrow Ví dụ i mà (gpiob->idr&0xf0) == 0xe0 tức cột ứng với phím b7 nhấn giao với hàng số 1(row=1) trả giá trị key [1][0] =7 Tương tự phím cịn lại 12 Xem giá trị phím nhấn từ đến lưu vào biến y với y=y*10+x Ví dụ: ban đầu x y có giá trị bấm phím số x y=y*10+x=0*10+7=7 tiếp tục ấn phím x=3 vào y=7*10+3=73 Các phím từ 10 đến 15 nói 13 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng đưa mơn Hệ thống nhúng vào chương trình giảng dạy Đặc biêt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên Nguyễn Ngọc Minh truyền đạt kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập kỳ vừa qua Thầy giảng dạy nhiệt tình hỗ trợ chúng em nhiều việc gửi tài liệu trực tuyến tạo thảo luận Vì vậy, thời gian tham dự lớp học thầy, chúng em tiếp thu, tích lũy cho thân nhiều kiến thức bổ ích, học hệ thống nhúng ứng dụng hệ thống nhúng đời sống Đây điều cần thiết cho trình rèn luyện, học tập công tác chúng em sau Bộ môn Hệ thống nhúng môn học bổ ích gắn liền với nhu cầu thực tiễn thực tiễn Tuy nhiên, thời gian học tập học phần rơi vào thời điểm tình hình dịch bệnh Covid-19 diễn biến phức tạp, chúng em phải học tập trực tuyến khiến khả tiếp thu giảng không cao Do vậy, báo cáo nhóm chúng em khó tránh khỏi thiếu sót có điểm chưa chuẩn xác Kính mong thầy xem xét góp ý giúp báo cáo chúng em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! 14 ... thống hiển thị thơng báo: hình LCD, chng báo PHẦN 2: Thiết kế máy tính đơn giản, sử dụng ma trận phím 4x4 thực phép cộng, trừ, nhân, chia hiển thị kết lên led thanh, kết >9999 hiển thị chữ “FULL”. .. 4x4 thực phép cộng, trừ, nhân, chia hiển thị kết lên led thanh, kết >9999 hiển thị chữ “FULL” I Tổng quan đề tài II Phân tích tốn 1.Vai trị máy tính điện tử... Hàm hiển thị led Hiển thị số từ 0000 đến 9999: ví dụ số 3456 tách số hiển thị led số led 1, số led 2, số led 3, số led số 23 hiển thị 0023 lớn 9999 hình full 10 Các số từ -9 đến -1 led hiển thị