(Tiểu luận) đồ án tốt nghiệp đại học đề tài thiết kế chế tạo kit phát triển sử dụng stm32

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài : “ THIẾT KẾ CHẾ TẠO KIT PHÁT TRIỂN SỬ DỤNG STM32” Giảng viên hướng dẫn : THS.NGUYỄN MẠNH HÙNG Sinh viên thực : NGUYỄN KHẮC HIỂN Lớp : K20A Khóa : 2017-2021 Hệ : CHÍNH QUY Hà Nội, tháng 05/2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN Độc lập - Tự – Hạnh phúc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ tên sinh viên: Nguyễn Khắc Hiển Mã SV: 17A12010084 Khoá : 2017 - 2021 Lớp: K20A Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật điện tử-viễn thơng Hệ đào tạo: Đại học quy 1/ Tên đồ án tốt nghiệp: “THIẾT KẾ CHẾ TẠO KIT PHÁT TRIỂN SỬ DỤNG STM32” 2/ Nội dung đồ án : Tìm hiểu tham khảo tài liệu, giáo trình, nghiên cứu chủ đề, nội dung liên quan đến đề tài DWa liệu thu thập được, lWa chọn giải pháp thiết kế thi cơng mơ hình kết nối module với Kit điều khiển Thiết kế lưu đồ giải thuật viết chương trình điều khiển cho vi điều khiển Thiết kế Kit phần mềm Altium designer Thiết kế mơ hình lắp ráp khối điều khiển Chạy thử nghiệm mơ hình, cân chỉnh hệ thống Viết báo cáo thWc 3/ Cơ sở liệu ban đầu: Kiến thức vi điều khiển, lập trình cho vi điều khiển, số kiến thức cấu kiện điện tử, giao thức truyền nhận,… 4/ Ngày giao đồ án : 5/ Ngày nộp đồ án : TRƯỞNG KHOA (Ký, ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc BẢN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên người hướng dẫn: Thầy Nguyễn Mạnh Hùng HH/HV: Thạc sĩ Họ tên sinh viên: Nguyễn Khắc Hiển Lớp: K20A Khóa: 2017 – 2021 Hệ: ĐHCQ Ngành học: CN Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông Tên đề tài tốt nghiệp: Thiết kế chế tạo kit phát triển sử dụng Stm32 Nhận xét: a Tinh thần, thái độ làm việc khả sáng tạo: b Về nội dung đồ án: Đánh giá (điểm đồ án): Hà Nội, ngày tháng năm Người nhận xét (Ký ghi rõ họ, tên) MỞ ĐẦU Ngày với sW phát triển ứng dụng rộng rãi ngành điện tử ý tưởng sáng tạo người trở thành thWc Ngành điện tử ứng dụng điện tử tạo chỗ đứng khẳng định tầm quan trọng nhu cầu người Trong ngành kỹ thuật nói chung ngành Điện tử-Viễn thơng, TW động hóa nói riêng, việc trọng phát triển kỹ thWc hành, làm việc thWc tế đặc biệt quan trọng Để thuận tiện trình thWc hành, nghiên cứu cần có cơng cụ trWc quan rõ ràng Nhóm nghiên cứu thiết kế, chế tạo kit phát triển đa với vi điều khiển trung tâm Stm32f103C8T6, kit thí nghiệm xây dWng với nhiều module học tập đặc biệt phần giao tiếp, kết nối, nhằm mục đích nâng cao chất lượng giảng dạy đào tạo, giúp sinh viên bắt nhịp với xu phát triển công nghệ giới để từ tăng hội việc làm sau tốt nghiệp Với phân tích trên, với chủ trương phát triển, nâng cao chất lượng đào tạo Khoa Công nghệ Điện tử Thông tin, Trường Đại học Mở Hà Nội, việc thWc đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo kit phát triển Stm32 đa phục vụ giảng dạy” thiết thWc, phù hợp với xu phát triển, đem lại giáo cụ trWc quan giúp sinh viên tiếp cận với kiến thức, công nghệ dễ dàng tiền đề xây dWng nên hệ thống IoT quan trắc mơi trường hồn chỉnh LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ STM32 Giới Thiệu Về Vi Điều Khiển ARM 1.1 1.1.1 Lịch sử phát triển ARM 1.1.2 Giới thiệu chung vể ARM Cortex 1.1.3 Giới thiệu ARM Cortex M3 1.1.4 Giới thiệu dòng chip STM32 1.1.5 Giới thiệu chip STM32F103C8T6 1.1.6 Kiến trúc chip ARM STM32F103C8T6 1.1.7 Cấp xung Clock 1.1.8 Cấu hình BOOT cho STM32 1.1.9 Kết nối với giao tiếp khác 10 1.2 MẠCH NẠP ST-LINK V2 1.2.1 Công dụng 1.2.2 Thông số kỹ thuật 17 17 17 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 19 2.1 Giới thiệu 19 2.2 Sơ đồ khối hệ thống 20 2.3 Thiết kế sơ đồ nguyên lý 21 Thiết kế mạch in 22 2.4 CHƯƠNG CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI 25 3.1 Khối trung tâm điều khiển 25 3.2 Khối nguồn 26 3.3 Khối hiển thị 29 3.3.1 Khối hiển thị LCD 16X2 29 3.3.2 Khối hiển thị led 32 3.3.3 Khối hiển thị led đơn 36 3.4 Khối nút nhấn 37 3.5 Khối module WIFI ESP-8266 39 3.6 Khối cảm biến nhiệt độ, độ ẩm 41 3.7 Khối UART 45 3.8 Khối module RFID RC522 48 Module I2C PFC 8574 52 KẾT LUẬN 57 3.9 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Một số ứng dụng ARM Hình 1.2: Kiến trúc vi xử lí ARM Cortex-M3 Hình 1.3: Mơ tả sơ đồ chân Hình 1.4: Hình ảnh thWc tế Stm32f103c8t6 Hình 1.5: Kiến trúc ARM STM32F103C8T6 Hình 1.6: Cách kết nối nguồn xung 8MHz Hình 1.7: Sơ đồ xung Clock Hình 1.8: Kết nối nguồn xung cho RTC Hình 1.9: Giao tiếp SPI Hình 1.10: Ghép nối thiết bị Hình 1.11: Ghép nối nhiều thiết bị Hình 1.12: Giao tiếp SPI với SD card Hình 1.13: Giao tiếp I2C Hình 1.14: Kiểm tra lỗi I2C Hình 1.15: Giao diện USART có khả hỗ trợ giao tiếp khơng đồng UARTS, modem giao tiếp hồng ngoại Smartcard Hình 1.16: Hỗ trợ giao tiếp chế độ hafl-duplex dWa đường truyền Hình 1.17: Giao tiếp smartcard hồng ngoại Hình 1.18: Hỗ trợ giao tiếp đồng SPI Hình 1.19: khối điều khiên CAN Hình 1.20: Khối CAN có mailbox cho truyền liệu với đánh nhãn thời gian tW động cho chuẩn TTCAN Hình 1.21: Giao tiếp USB 2.0 Hình 1.22: Mạch nạp ST_Link V2 Hình 2.1: Sơ đồ khối tồn hệ thống Hình 2.2: Sơ đồ ngun lí Hình 2.3: Mạch in lớp top Hình 2.4: Mạch in lớp Button Hình 2.5: Mạch in 3D Hình 2.6: Hình ảnh kit hồn thành Hình 3.1: Thạch anh ngồi nối với vi điều khiển Hình 3.2: Sơ đồ mạch nguyên lý khối điều khiển trung tâm Hình 3.3: Sơ đồ chân IC LM1117 Hình 3.4: Adapter cấp nguồn cho tồn hệ thống Hình 3.5: Sơ đồ mạch nguyên lý khối nguồn Hình 3.6: Sơ đồ kết nối LCD 16X2 với vi điều khiển Hình 3.7: LCD 16X02 Hình 3.8: Lưu đồ hiển thị LCD 16X02 Hình 3.9: Sơ đồ kết nối LCD với vi điều khiển Hình 3.10: Led Hình 3.11: Lưu đồ led Hình 3.12: Hình ảnh mơ qt led Hình 3.13: Sơ đồ kết nối Led đơn với vi điều khiển Hình 3.14: Sơ đồ kết nối Nút nhấn với vi điều khiển Hình 3.15: Lưu đồ nút nhấn hiển thị led Hình 3.16: Mơ tả ma trận phím Hình 3.17: Sơ đồ kết nối module wifi với vi điều khiển Hình 3.18: Hình ảnh module eps8266 v1 Hình 3.19: Sơ đồ kết nối khối cảm biến nhiệt độ với vi điều khiển Hình 3.20: Cảm biến DS18B20 Hình 3.21: Cảm biến DHT11 Hình 3.22: Lưu đồ hiển thị nhiệt độ Hình 3.23: Mơ hiển thị nhiệt độ LCD Hình 3.24: Sơ đồ kết nối khối UART với vi điều khiển Hình 3.25: Lưu đồ giao tiếp UART Hình 3.26: Sơ đồ kết nối khối Module RFID RC522 với vi điều khiển Hình 3.27: Module RFID RC522 Hình 3.28: Lưu đồ thuật tồn RFID Hình 3.29: Mơ RFID phần mềm Terminal Hình 3.30: Sơ đồ kết nối module với vi điều khiển Hình 3.31: Module I2C PCF 8574 Hình 3.32: Hiển thị LCD 16x02 module I2C PCF 8574