(Đồ án hcmute) thiết kế và thi công máy đo dạng sóng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY ĐO DẠNG SĨNG GVHD: ThS PHAN VÂN HỒN SVTH: TRẦN HỮU NGHĨA MSSV: 12141602 SVTH: PHẠM PHÚ KHẢI MSSV: 12141106 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2016 an BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY ĐO DẠNG SĨNG GVHD: Ths Phan Vân Hồn SVTH: Trần Hữu Nghĩa MSSV: 12141602 SVTH: Phạm Phú Khải MSSV: 12141106 Tp Hồ Chí Minh – 7/2016 an BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MÁY ĐO DẠNG SĨNG GVHD: Ths Phan Vân Hồn SVTH: Trần Hữu Nghĩa MSSV: 12141602 SVTH: Phạm Phú Khải MSSV: 12141106 Tp Hồ Chí Minh – 7/2016 an LỜI CAM ĐOAN Đề tài chúng em tự thực dựa vào số tài liệu trước khơng chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Người thực đề tài Trần Hữu Nghĩa Phạm Phú Khải an v LỜI CẢM ƠN Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô khoa Điện – Điện tử giảng dạy chúng em nhiệt tình truyền đạt kiến thức chun mơn hữu ích, tảng để chúng em phát triển sau Cảm ơn gia đình, cha mẹ nguồn động viên to lớn vật chất tinh thần suốt thời gian học hành, để có tương lai, theo đuổi ước mơ nghiệp Đặc biệt cảm ơn Th.S Phan Vân Hồn nhiệt tình bảo kiến thức chun mơn tạo điều kiện để nhóm hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp Cuối xin chúc gia đình, bạn bè q thầy, nhiều sức khỏe thành công việc Xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài Trần Hữu Nghĩa Phạm Phú Khải an vi MỤC LỤC Trang bìa i Nhiệm vụ đồ án ii Lịch trình .iii Phiếu đánh giá khóa luận tốt nghiệp iv Cam đoan v Lời cảm ơn vi Mục lục vii Liệt kê hình vẽ viii Liệt kê bảng vẽ ix Tóm tắt x CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Giới hạn 1.5 Bố cục CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khái quát máy đo dạng sóng 2.1.1 Cơng dụng máy đo dạng sóng 2.1.2 Oscilloscope số tương tự 2.1.3 Nguyên lý hoạt động máy Oscilloscope 2.2 Giới thiệu phần cứng 2.2.1 Tổng quan ARM 2.2.2 IC LM358 21 2.3.3 ICL 7660 22 2.3.4 Giới thiệu định dạng BMP 23 2.3.5 Chuẩn truyền USB 24 CHƯƠNG TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 26 an vii 3.1 Giới Thiệu 26 3.2 Tính tốn thiết kế hệ thống 26 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 26 3.2.2 Tính tốn thiết kế mạch 28 3.2.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 37 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG 39 4.1 Thi công hệ thống 39 4.2.1 Thi công board mạch 39 4.2 Lập trình hệ thống 42 4.2.1 Lưu đồ giải thuật 42 4.2.2 Lưu đồ chương trình khởi tạo hệ thống 44 4.2.3 Lưu đồ chương trình lưu ảnh 46 4.2.4 Phần mềm Keil C sử dụng cho vi điều khiển 47 4.3 Hướng dẫn sử dụng, thao tác với sản phẩm 55 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 56 5.1 Sản phẩm sau hoàn thành 56 5.1.1 Sản phẩm 56 5.1.1 Kết có sau hồn thành sản phẩm 56 5.2 Kết chạy sản phẩm 56 5.2.1 Quá trình chạy thực tế sản phẩm 57 5.2.2 Đánh giá kết 64 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 65 6.1 Kết luận 65 6.2 Hướng phát triển 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC 67 an vii LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1: Ứng dụng ARM Hình 2.2: Sơ đồ khối ARM Cortex 11 Hình 2.3: Các dịng ARM Cortex 12 Hình 2.4: Sơ đồ vùng nhớ ARM Cortex 13 Hình 2.5: Sơ đồ chân STM4F407VGT6 14 Hình 2.6: Các bước để sử dụng ngắt 16 Hình 2.7 FSMC giao tiếp với thiết bị 19 Hình 2.8: Tốc độ chuyển đổi 21 Hình 2.9: Sơ đồ chân IC 22 Hình 2.10: Sơ đồ chân ICL 7660 23 Hình 2.11: Hình ảnh cổng USB 2.0 USB 3.0 25 Hình 3.1: Sơ đồ tổng quát 27 Hình 3.2: Mạch tín hiệu ngõ vào trước qua mạch cộng 28 Hình 3.3: Mạch cầu phân áp 29 Hình 3.4: Mạch cộng đảo 30 Hình 3.5: Mạch cộng đảo tầng 31 Hình 3.6: Mạch cộng đảo tầng 32 Hình 3.7: Mạch tạo nguồn âm sử dụng IC 7660 33 Hình 3.8: Board STM32F4 DISCOVERY 34 Hình 3.9: Giao tiếp với IC cảm ứng TSC2046 với khối xử lý 36 Hình 3.10: Chân LCD để giao tiếp với khối xử lý 36 Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý mạch giao tiếp USB 37 Hình 3.12: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 38 Hình 4.1: Sơ đồ bố trí linh kiện dạng 3D 40 Hình 4.2: Sơ đồ bố trí linh kiện lớp 40 Hình 4.3: Mạch sau thi công xong 41 Hình 4.4: Lưu đồ chương trình 43 Hình 4.5: Lưu đồ chương trình khởi tạo hệ thống 45 Hình 4.6: Lưu đồ chương trình lưu ảnh 46 Hình 4.7: Chọn đường dẫn 47 Hình 4.8: Tiến trình cài đặt 48 Hình 4.9: Cài đặt dòng chip 48 an viii Hình 4.10: Lựa chọn dòng ARM sử dụng 49 Hình 4.11: Tạo thư mục thêm files 50 Hình 4.12: Thêm đường dẫn file.h vào 50 Hình 4.13: Chọn cách nạp chương trình 51 Hình 4.14: Chỉnh Port 52 Hình 4.15: Chỉnh thiết lập cho mạch nạp 52 Hình 4.16: Biên dịch nạp chương trình 53 Hình 4.17 Giao diện lưới hiển thị dạng sóng 54 Hình 5.1: Sản phẩm sau hồn thành 56 Hình 5.2: Dạng sóng DC từ nguồn pin 9V sản phẩm đo 57 Hình 5.3: Dạng sóng DC đo từ nguồn pin 9V máy đo thực tế 57 Hình 5.4: Dạng sóng sin từ máy phát sóng sản phẩm đo 58 Hình 5.5: Dạng sóng sin từ máy phát sóng đo từ máy đo thực tế 58 Hình 5.6: Dạng sóng vng từ máy phát sóng sản phẩm đo 59 Hình 5.7: Dạng sóng vng từ máy phát sóng đo từ máy đo thực tế 59 Hình 5.8: Dạng sóng tam giác từ máy phát sóng sản phẩm đo 60 Hình 5.9: Dạng sóng tam giác từ máy phát sóng đo từ máy đo thực tế 60 Hình 5.10: Dạng sóng cưa từ máy phát sóng sản phẩm đo 61 Hình 5.11: Dạng sóng cưa từ máy phát sóng đo từ máy đo thực tế 61 Hình 5.12: Hình hiển thị dạng sóng chiều dc từ pin 9V lưu USB 62 Hình 5.13: Hình hiển thị dạng sóng sin lưu USB 62 Hình 5.14: Hình hiển thị dạng sóng vng lưu USB 63 Hình 5.15: Hình hiển thị dạng sóng tam giác lưu USB 63 Hình 5.16: Hình hiển thị dạng sóng cưa lưu USB 64 an viii LIỆT KÊ BẢNG Bảng Trang Bảng 2.1: Các dòng phát triển ARM .9 Bảng 2.2: Dòng tiêu thụ STM32F4 15 Bảng 2.3: Bảng phân chia số cấp ưu tiên nhóm PreemptionPriority SubPriority.………………… .16 Bảng 2.4 Thông số ICL7660.………………………… .22 Bảng 2.5: So sánh hai chuẩn USB 2.0 USB 3.0 .25 Bảng 3.1: Bảng kết nối cảm ứng:.…………………… 34 Bảng 3.2: Sơ đồ kết nối chân LCD với Board STM32F4 Discovery:.… 34 Bảng 4.1: Danh sách linh kiện:.……………………………………… 39 an ix PHỤ LỤC if((Pen_Point.X>715)&&(Pen_Point.X185)&& (Pen_Point.Y660)&&(Pen_Point.X230)&& (Pen_Point.Y760)&&(Pen_Point.X230)&& (Pen_Point.Y710)&&(Pen_Point.X370)&& (Pen_Point.Y8) a=1; } if((Pen_Point.X>610)&&(Pen_Point.X360)& &(Pen_Point.Y705)&&(Pen_Point.X300)&&(Pen_ Point.Y