đồ án đo nhiệt độ giao tiếp máy tính qua cổng usb

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2 Ngành: Công Nghệ Kĩ Thuật Máy Tính ĐỀ TÀI ĐO NHIỆT ĐỘ GIAO TIẾP MÁY TÍNH QUA CỔNG USB GVHD : ĐẬU TRỌNG HIỂN SVTH : PHẠM QUỐC HUY MSSV: 09119015 TP. HỒ CHÍ MINH – 1/2012 Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆTNAM Khoa Điện – Điện Tử Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc Bộ Môn Điện Tử Viễn Thông Ngày……tháng … năm 201 PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN MÔN HỌC 02 (Dành cho người hướng dẫn) 1. Họ tên sinh viên : Phạm Quốc Huy MSSV: 09119015 2. Tên đề tài : Đo nhiệt độ giao tiếp máy tính qua cổng usb 3. Giáo viên hướng dẫn: KS.Đậu Trọng Hiển 4. Những ưu điểm của Đồ án : 5. Những thiếu sót của Đồ án: Đề nghị : Được bảo vệ:  Bổ sung để được bảo vệ:  Không được bảo vệ:  6. Các câu hỏi sinh viên phải trả lời trước Tổ chấm ĐAMH: a) b) c) 7. Đánh giá Điểm (Số và chữ):……………………………… CHỮ KÝ và HỌ TÊN Đo nhiệt độ giao tiếp máy tính qua cổng usb Trang 4 PHẦN A: GIỚI THIỆU Xin chào quý thầy cô cùng các bạn sinh viên khoa Điện - Điện Tử trường Đại Học Sư Phạm Kĩ Thuật Tp.Hcm. Người thực hiện đề tài gồm Phạm Quốc Huy sinh viên khoa điện - điện tử ngành công nghệ kỹ thuật máy tính khoá 2009.Trong đồ án môn học 2 này nhóm thực hiện đề tài chọn đề tài: “Đo nhiệt độ giao tiếp máy tính qua cổng usb”. Trong đề tài này. Nhiệt độ đo được và được chuyển lên máy tính, máy tính nhận dữ liệu hiển thị trên phần mềm bằng ngôn ngữ C#. Máy tính sẽ tổng hợp và vẽ ra biểu đồ nhiệt độ theo thời gian. Giới thiệu Đo nhiệt độ giao tiếp máy tính qua cổng usb Trang 5 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành sản phẩm và bài báo cáo này nhóm thực hiện đề tài xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của quý thầy cô khoa điện – điện tử trường ĐHSPKT Tp.Hcm, đặc biệt là thầy Đậu Trọng Hiển. Dù đã có nhiều cố gắng nhưng chắc chắn còn nhiều điểm thiếu sót và yếu kém. Rất mong sự đóng góp của quý thầy cô cũng như các bạn để nhóm thực hiện đề tài có thể hoàn thiện hơn trong những bài báo cáo sau. Lớp Kỹ Thuật Máy Tính – Khóa 2009 Phạm Quốc Huy Giới thiệu Đo nhiệt độ giao tiếp máy tính qua cổng usb Trang 6 MỤC LỤC PHẦN A: Giới thiệu I Lời cảm ơn II Mục lục III Liệt kê các hình và các bảng V PHẦN B: NỘI DUNG 1 CHƯƠNG1: ĐỀ CẬP VẤN ĐỀ 1 CHƯƠNG2: MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 2 2.1 Mục tiêu của đề tài 2 2.2 Giới hạn đề tài nghiên cứu 2 2.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2 2.4. Nội dung của đề tài 2 CHƯƠNG 3: LÝ THUYẾT LIÊN QUAN CỦA ĐỀ TÀI 4 3.1 Chuẩn giao tiếp USB 4 3.1.1 Giới thiệu chuẩn giao tiếp USB 4 3.1.2 Đặc tính cổng USB 4 3.1.2.1 Đặc tính cơ 4 3.1.2.2 Đặc tính điện 5 3.1.2.3 Giao tiếp USB 5 3.1.2.4 Những gói tin của chuẩn USB 6 3.1.2.5 Những kiểu gói dữ liệu 8 3.1.2.6 Yếu tố liên quan việc truyền dữ liệu 8 3.1.2.7 Interrupt transfer 9 3.1.2.8 Qúa trình enumeration 10 3.1.2.9 Human interface devices 12 3.2 Vi điều khiển PIC18F4550 12 3.2.1 Sơ lược dòng vi điều khiển PIC18F4550 12 3.2.2 Giới thiệu module USB trong PIC18F4550 13 3.3 Giới thiệu LM35 14 3.4 Khái quát LCD 16x2 15 CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ KHỐI VÀ LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 17 4.1 Sơ đồ khối hệ thống 17 4.2 Phân tích khối 17 4.2.1. LM35 17 4.2.2 Khối hiển thị 17 4.2.3 Khối vi xử lý 17 4.3 Lưu đồ gải thuật 18 4.3.1 Lưu đồ MAIN 18 4.3.2 Lưu đồ hàm đo nhiệt độ 19 Giới thiệu Đo nhiệt độ giao tiếp máy tính qua cổng usb Trang 7 4.4 Phân tích và gải quyết lưu đồ giải thuật 20 4.4.1 Phân tích đo điện áp 20 4.4.2 Giải thuật hàm main 20 CHƯƠNG 5: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ LAYOUT 21 5.1 Sơ đồ nguyên lý 21 5.2 Sơ đồ layout 22 5.3 Phần mềm điều khiển bằng C# 22 5.4 Các linh kiện sử dụng trong mạch 23 CHƯƠNG 6: MÃ NGUỒN CHƯƠNG TRÌNH 24 6.1 Mã nguồn vi điều khiển 24 6.2 Mã nguồn c# 27 CHƯƠNG 7: KÊT LUẬN 35 7.1 Kết quả của đề tài 35 7.2 Hạn chế của đề tài 35 7.3 Hướng phát triển của đề tài 35 PHẦN C: PHỤ LỤC 36 PHỤ LỤC A: Bảng tập lệnh của LCD 37 PHỤ LỤC B: Tài liệu tham khảo 38 Giới thiệu Đo nhiệt độ giao tiếp máy tính qua cổng usb Trang 8 LIỆT KÊ CÁC HÌNH VÀ CÁC BẢNG Hình 3.1: Sơ đồ chần của cổng usb 4 Hình 3.2: Mô tả 2 kiểu cổng USB 5 Hình 3.3: Gía trị trở treo ở 2 mức speed low và full 5 Hình 3.4: Sơ đồ tranfer 6 Hình 3.5: Dạng chuẩn của quá trình ngắt .10 Hình 3.6: Mô tả 64 byte device descriptor 11 Hình 3.7: Mô tả 9 byte configuration decriptor 11 Hình 3.8: Mô tả các chân vi điều khiển PIC18F4550 13 Hình 3.9: Cảm biến nhiệt độ LM35 14 Hình 3.10: Hình LCD 16x2 15 Hình 5.1: Sơ đồ nguyên lý 21 Hình 5.2: Pơ đồ layout 22 Hình 5.3: Phần mềm điều khiển 22 Bảng 3.1: giá trị tương ứng với các kiểu gói 7 Bảng 3.2 : Chức năng của các chân LCD 15 Giới thiệu Đo nhiệt độ giao tiếp máy tính qua cổng usb Trang 9/38 PHẦN B: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: Đề cập vấn đề Ngày nay, nền kinh tế đã từng bước được công nghiệp hóa và hiện đại hóa. Với sự phát triển ngày càng vượt bậc, máy tính đóng vai trò quan trọng trong đời sống và sản xuất. Trong sản xuất máy tính đóng vai trò là điều khiển và thu thập dữ liệu trong tất cá các quá trình . Việc điều khiển các thiết bị điện thông qua máy tính là 1 phần không thể thiếu trong các nhà máy tự động hóa và trong các ngôi nhà thông minh. Và Và qua đồ án 1. Với mục đích vận dụng lại kiến thức về điện tử và tin học nên ở đồ án môn học 2, nhóm thực hiện chọn thi công mạch “đo nhiệt độ giao tiếp máy tính qua cổng usb” để vận dụng các kiến thức cơ bản đã được học và hiểu rõ hơn về nguyên lý truyền và nhận dữ liệu qua cổng usb. Ở đồ án môn học 2 này, do muốn tìm hiểu về giao tiếp usb cùng với vi xử lý pic 18f4550. Nên sẽ sử dụng pic 18f4550 để thi công mạch. Về phần hiển thị có thể dùng led 7 đoạn led ma trận, LCD để hiển thị. Đối với đồ án môn học 2 này người thực hiện đề tài sử dụng LCD để hiển thị. Chương 1 Đề cập vấn đề Đo nhiệt độ giao tiếp máy tính qua cổng usb Trang 10/38 CHƯƠNG 2: Mục tiêu của đề tài 2.1 Mục tiêu của đề tài Mục tiêu của đề tài là xây dụng mô hình điều khiển và giám sát thiết bị điện giao tiếp máy tính thông qua cổng USB. Các nhiệm vụ cụ thể là : • Tìm hiểu chuẩn giao tiếp USB. • Tìm hiểu các dòng vi điều khiển hỗ trợ giao tiếp USB. • Tìm hiểu giao tiếp USB thông qua lớp HID của hệ điều hành Window. • Xây dựng phần mềm giao tiếp với mạch điều khiển bằng Visual C#. • Xây dựng phần mềm truyền nhận dữ liệu điều khiển thiết bị bằng Visual C#. 2.2 Giới hạn đề tài nghiên cứu Chuẩn giao tiếp USB là 1 chuẩn khá thông dụng hiện nay tuy nhiên chuẩn bao gồm nhiều giao thức và việc tự xây dựng 1 driver và 1 firmwave để giao tiếp giữa kernel hệ điều hành và thiết bị đòi hỏi những hiểu biết về cấu trúc của hệ điều hành và hiểu sâu sắc về cách thức giao tiếp USB. Do đó đề tài chỉ giới hạn ở mức sử dụng driver có sẵn trong lớp HID của Window và firmwave trên thiết bị sử dụng thư viện USB được xây dựng sẵn. 2.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Việc xây dựng tốt một hệ thống đo nhiệt độ với chuẩn giao tiếp là rất cần thiết đê ngườ sử dụng có thể nhận biết và quan sát được nhiệt độ hiện tai hay trong một khoảng thời gian. Để có thể tính toán được công việc mình sẽ làm tiếp theo. 2.4. Nội dụng đề tài Phần còn lại của để tài bao gồm những nội dung sau : Chương 2 Mục tiêu của đề tài Trong chương này trình bày mục tiêu của đề tài giới hạn nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. Chương 3 : Lý thuyết liên quan của đề tài Trong chương này, giới thiệu tổng quát về chuẩn giao tiếp USB, vi điều khiển PIC18F4550. Chương 4 : Sơ đồ khối và lưu đồ giải thuật Chương này trình bày sơ đồ khối của hệ thống và lưu đồ giải thuật. Chương 2 Mục tiêu của đề tài [...]... và nhiệt độ 4.2.3 Khối vi xử lý Khối này có chức năng nhận dữ liệu từ LM35 và kết nối đến cổng usb để nhận dữ liệu từ usb, và truyền nhiệt độ lên cổng usb Chương 4 Sơ đồ khối và lưu đồ giải thuật Đo nhiệt độ giao tiếp máy tính qua cổng usb 4.3 Lưu đồ gải thuật 4.3.1 Lưu đồ MAIN Chương 4 Sơ đồ khối và lưu đồ giải thuật Trang 28/38 Đo nhiệt độ giao tiếp máy tính qua cổng usb 4.3.2 Lưu đồ hàm đo nhiệt độ. .. và giao diện trên máy tính Chương 2 Mục tiêu của đề tài Đo nhiệt độ giao tiếp máy tính qua cổng usb Trang 12/38 CHƯƠNG 3 Lý thuyết liên quan của đề tài Chương này trình bày tổng quan về chuẩn giao tiếp USB và vi điều khiển PIC18F4550 3.1 Chuẩn giao tiếp USB 3.1.1 Giới thiệu chuẩn giao tiếp USB USB là 1 chuẩn kết nối của máy tính ra đời vào năm 1996 từ sự hợp tác của 7 công ty hàng đầu thế giới USB. .. Hình 5.1 Sơ đồ nguyên lý Chương 5 Sơ đồ nguyên lý và layout Đo nhiệt độ giao tiếp máy tính qua cổng usb 5.2 sơ đồ layout Hình 4.2 sơ đồ layout 5.3 Phần mềm điểu khiển bằng C# Hình 4.2 sơ đồ layout Chương 5 Sơ đồ nguyên lý và layout Trang 32/38 Đo nhiệt độ giao tiếp máy tính qua cổng usb 5.4 Các linh kiện sử dụng trong mạch • • • • • • • • • • • • Chương 5 Vi điều khiển PIC18F4550 Cổng USB kiểu B Điện... có cổng USB • Tốc độ truyền dữ liệu cao Nhược điểm của chuẩn giao tiếp USB : • Giới hạn về khoảng cách giao tiếp ( . thuật máy tính khoá 2009.Trong đồ án môn học 2 này nhóm thực hiện đề tài chọn đề tài: Đo nhiệt độ giao tiếp máy tính qua cổng usb . Trong đề tài này. Nhiệt độ đo được và được chuyển lên máy tính, . Đặc tính cổng USB 3.1.2.1 Đặc tính cơ USB gồm 4 chân VCC, D-, D+ , GND. Hình 3.1 Sơ đồ chần của cổng usb Chương 3 Lý thuyết liên quan của đề tài Đo nhiệt độ giao tiếp máy tính qua cổng usb. lý 17 4.3 Lưu đồ gải thuật 18 4.3.1 Lưu đồ MAIN 18 4.3.2 Lưu đồ hàm đo nhiệt độ 19 Giới thiệu Đo nhiệt độ giao tiếp máy tính qua cổng usb Trang 7 4.4 Phân tích và gải quyết lưu đồ giải thuật