Đề tài nghiên cứu Thiết kế dò tìm vật

_Thiết kế được thiết bị gồm 2 phần chính : Phần phát và Phần thu._Thông qua thiết kế đồ án , nhóm sinh viên có hiểu biết tốt về vi xử lí , ứng dụng rộng rãi của vi xử lí trong cuộc sống hằng ngày và trong công nghệ , kỹ thuật chuyên môn .

LỜI MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của các ngành kỹ thuật điện tử, công nghệ thông tin, ngành kỹ thuật điều khiển, ngành tự động hóa đã và đang đạt được nhiều tiến bộ mới. Tự động hóa không những làm giảm nhẹ sức lao động cho con người mà còn góp phần rất lớn trong việc nâng cao năng suất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm chính vì thế tự động hóa ngày càng khẳng định được vị trí cũng như vai trò của mình trong các ngành công nghiệp và đang được phổ biến rộng rãi trong các hệ thống công nghiệp trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Không chỉ dừng lại ở đó, sự phát triển của tự động hóa còn đem lại nhiều tiện ích phục vụ đời sống hàng ngày cho con người. Để phục vụ tốt hơn nữa đời sống con người trong thời điểm xã hội ngày càng hiện đại và phát triển hiện nay. Thay thế dần con người làm việc ở những nơi nguy hiển, độc hại, hay những nơi con ngươi không thể tới được. Trong đó , phổ biến là các bộ vi xử lý có mặt trong rất nhiều thiết bị điện tử hiện đại: từ đầu đĩa CD, máy thu hình, máy ghi hình, dàn âm thanh HiFi, bộ điều khiển lò sưởi cho đến các thiết bị điều khiển dùng trong công nghiệp. Lĩnh vực ứng dụng của các hệ vi xử lý cũng rất rộng lớn: từ nguyên cứu khoa học, truyền dữ liệu, đến công nghiệp, năng lượng, giao thông và y tế… Vấn đề đặt ra trước tiên khi xây dựng một hệ thống tự động hóa không còn là nên hay không nên, mà là lựa chọn hệ thống điều khiển, mạng truyền thông nào để điều khiển và giám sát cho phù hợp với yêu cầu và nhiệm vụ của thực tế. Một trong những ứng dụng được biết đến rộng rãi nhất là thiết bị điều khiển từ xa. Điều khiển từ xa ngày càng được ứng dụng rộng rãi không chỉ trong công nghiệp mà nó còn được ứng dụng cuộc sống hàng ngày của chúng ta, nó đã thâm nhập vào sinh hoạt hàng ngày từ những trò chơi giải trí cho đến 1 những vật dụng ần gũi với chúng ta như tivi,đầu đĩa,…Các ứng dụng này đã góp phần giúp cho con người tiện lợi hơn trong việc sử dụng. Đề tài “Thiết kế thiết bị dò tìm vật” không phải là đề tài mới nhưng thông qua làm bài tập lớn này chúng em có được thêm nhiều kiến thức về môn học và giúp chúng em có một phương pháp làm việc mới linh hoạt và chủ động hơn và đặc biệt là phương pháp làm việc theo nhóm. Trong thời gian thực hiện chúng em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của Giảng Viên Vũ Thị Quỳnh cùng các thầy cô khác. Xong do thời gian và trình độ còn hạn chế nên đề tài không tránh nhiều thiếu sót mong thầy cô phê bình góp ý để đề tài được hoàn thiện hơn! Chúng em xin chân thành cảm ơn! Tên đề tài nghiên cứu: Thiết kế thiết bị dò tìm vật . 1. Mục tiêu của đề tài: _Trên cơ sở những kiến thức về vi xử lý , nhóm sinh viên nghiên cứu, tính toán, so sánh các phương án và đưa ra phương án phù hợp nhất ( về cơ sở vật chất, hiệu quả kinh tế, an toàn, ổn định,…) để giải quyết bài toán “Thiết kế thiết bị dò tìm vật “. _Thiết kế được thiết bị gồm 2 phần chính : Phần phát và Phần thu. _Thông qua thiết kế đồ án , nhóm sinh viên có hiểu biết tốt về vi xử lí , ứng dụng rộng rãi của vi xử lí trong cuộc sống hằng ngày và trong công nghệ , kỹ thuật chuyên môn . 2. Bố cục ĐATN: gồm các chương: Chương I: Nội dung - ý tưởng đồ án. Nhu cầu : Sự phát triển và ứng dụng của sóng siêu âm. Gioi hạn đề tài. Nhược điểm và hạn chế . Sóng RF. 2 Sơ đồ khối và nguyên lý. Chương II: Cơ sở lý thuyết lựa chọn thiết bị . -Phần I : AVR. -Phần II :LCD. -Phần III : Ăngten. -Phần IV : Modul thu phát RF. -Phần V :Mã hóa và giải mã. Chương III: Thiết kế mạch . -Sơ đồ mạch. -Các thông số tính toán. Chương IV: Lập trình. -Giới thiệu ngôn ngữ lập trình C. -Tập lệnh. -Lập trình cho mạch. 3 CHƯƠNG I: NỘI DUNG - Ý TƯỞNG ĐỒ ÁN Ngày nay, những thiết bị điều khiển từ xa để điều khiển các thiết bị gia đình như ti vi, máy điều hòa, đầu đĩa, các loại đồ chơi ngày càng phổ biến Thế nhưng chúng hoạt động ra sao? Trong thời đại ngày nay, chúng ta không thể thiếu những thiết bị điều khiển từ xa để điều khiển các thiết bị gia đình như ti vi, máy điều hòa, đầu đĩa, các loại đồ chơi… vậy điều khiển từ xa có các loại cơ bản nào và chúng hoạt động ra sao để điều khiển được các vật dụng ở đằng xa một cách chính xác? Điều khiển từ xa đã có từ thời Chiến tranh thế giới thứ Hai Ít người biết rằng những chiếc điều khiển từ xa đầu tiên trên thế giới được ra đời nhằm mục đích phụ vụ cho chiến tranh. Các loại điều khiển từ xa bằng tần số vô tuyến xuất hiện vào Thế chiến I nhằm hướng dẫn các tàu hải quân Đức đâm vào thuyền của quân Đồng Minh. Đến Thế chiến II, điều khiển từ xa dùng để kích nổ những quả bom. Sau chiến tranh, công nghệ tuyệt vời của chúng tiếp tục được cải tiến để phục vụ đắc lực trong đời sống con người. Và đến nay, có thể nói, gần như ai cũng đã từng sử dụng điều khiển từ xa để điều khiển một thiết bị nào đó. 4 Ô tô có hệ thống khóa điện điều khiển từ xa và hệ thống điều khiển vị trí ghế ngồi. Ban đầu, người ta dùng điều khiển từ xa sử dụng công nghệ tần số vô tuyến RF (Radio Frequency) và sau đó bắt đầu ứng dụng công nghệ hồng ngoại IR (Infrared Remote) vào công nghệ này. Hiện nay trong đời sống, chúng ta sử dụng rất nhiều loại điều khiển từ xa . Thiết bị chủ yếu gồm 2 phần : Phần phát và phần thu . Để tín hiệu được phát và nhận , người ta sử dụng sóng truyền. Chúng em sử dụng sóng RF trong đề tài này , nhưng hiện nay có rất nhiều loại sóng được dùng khá phổ biến , chúng em đã tìm hiểu và xin nêu vài dạng hằng ngày thường gặp. 3. Gioi hạn của đề tài: 4. Mạch phát được trong phạm vi tầm 200m đến 300m. 5. Nếu muốn phát được trong phạm vi rộng hơn nhiều nữa phải mở rộng đề tài bằng cách kết nối GPRS hoặc 3G,và kết nối với khối định vị toàn cầu để xác định vị trí vật. 5 SÓNG SIÊU ÂM Siêu âm là một kĩ thuật trong lĩnh vực điện tử, nó được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: y học, công nghiệp và dân dụng. Trong đó, lĩnh vực ứng dụng siêu âm rộng rãi và quan trọng nhất là kĩ thuật và Y học. Sóng siêu âm có một ưu điểm đặc biệt là không gây những tác động xấu về sinh học đối với cơ thể người như tia X quang hay phóng xạ hạt nhân. Cùng với sự phát triển của công nghệ số, các thế hệ của thiết bị siêu âm đã mở rộng khả năng ứng dụng siêu âm ngày càng cao và đa dạng. Khái niệm chung về sóng siêu âm: Siêu âm là những âm có tần số lớn hơn 20.000 Hz. Tai ta không nghe được siêu âm. Một số sinh vật nhận biết được siêu âm như chó , dơi… Về phương diện vật lý, âm nghe được hay không nghe được (hạ âm , sêu âm) không có gì khác nhau về bản chất, chúng chỉ khác nhau về phương diện sinh lý: thích hợp hoặc không thích hợp với tai ta. Tốc độ lan truyền của siêu âm phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ môi trường truyền âm, không phụ thuộc vào tần số. Tốc độ truyền âm trong không khí là rất thấp khoảng 342m/s, trong cơ thể khoảng 1540m/s. Năng lượng siêu âm: là động năng dao động và thế năng đàn hồi của các phần tử trong môi trường. Nguồn phát siêu âm: Nguồn siêu âm là một nguồn đặc biệt , thông dụng nhất là dùng hiệu ứng áp điện và hiện tượng từ giảo. 1/ Chuyển đổi áp điện bên ngoài 2 trục:trục kéo và trục nén( X, Y) , còn 1 trục nữa là trục Z (trục ngang) . 3 trục này vuông góc với nhau trong không gian 3 chiều.Nếu cắt tinh thể thạch anh theo chiều vuông góc với trục Z và đặt miếng thạch anh vào 2 cực tụ điện phẳng. Sau đó nối 2 cực 6 với nguồn điện áp xoay chiều có tần số lớn thì bản thạch anh sẽ bị co dãn liên tục và phát ra siêu âm có tần số tới 50MHz. 2/ Nguồn siêu âm được tạo ra từ hiện tượng từ giảo: Một thanh sắt non đặt trong từ trường biến thiên của cuộn dây điện cao tần. Thanh sắt bị co dãn và phát ra siêu âm có tần số khoảng 20.000 Hz. Kỹ thuật hiện nay đã tạo ra được nguồn siêu âm có tần số tới 10^9 Hz. Bước sóng của chúng trong không khí khoảng từ 2 cm đến 5. 10^-3 cm. 3/ Trong lĩnh vực y học, siêu âm là một kĩ thuật sử dụng sóng âm thanh có tần số cao ( vài MHz ) và khả năng dội ngược của nó. Kĩ thuật này thì tương tự như khả năng phản ứng dội âm của dơi, cũng như thiết bị phát hiện tàu ngầm SONAR (sound navigation ranging ) sử dụng dưới biển. Người ta phát và thu sóng siêu âm thông qua tinh thể áp điện. Nguyên lý phát sóng siêu âm: Khi đưa điện áp xoay chiều có tần số thích hợp (tần số cộng hưởng) vào tinh thể áp điện, nó sẽ co lại và giãn ra để tạo ra sóng siêu âm. Ngược lại, khi tinh thể áp điện nhận sóng siêu âm có có tần số thích hợp, nó sẽ co và giãn để tạo ra một xung điện xoay chiều, xung điện này sẽ được khuếch đại đưa đến bộ xử lý tiếp sau đó. Hình ảnh và thông số kỹ thuật của vài cảm biến siêu âm Cảm biến siêu âm dùng để điều khiển mực chất lỏng,đo khoảng cách độ cao hay vị trí của phiến gổ trên dây chuyền,dùng để phát hiện ra người,phát hiện 7 dây bị đứt,phát hiện xe,phát hiện chiều cao….và nhiều ứng dụng quan trọng khác trong cuộc sống. SRF05 Điện áp :5v Dòng thấp : 4mA Tần số : 40khz Phạm vi hoạt động : 1cm-4cm Loại: 1 chân cho trig/echo hoặc 2 chân tương thích SRF04 Đầu vào kích khởi: 1 chân cho trig/echo hoặc 2 chân tương thích SRF04 Xung va đập : Mức tín hiệu TTL dương, bề rộng đối xứng Kích thước: 43mm x 20mm x 17mm 8 SRF10 SRF10 – Cảm biến siêu âm kích thước bé SRF10 : Giao diện Điện áp: 5V Dòng: 15mA Dải tần: 40KHz Phạm vi làm việc: 6cm -6m. Tín hiệu tương tự : Biến thiên 40- 700 trong 16 bước Đầu nối : Bus tiêu chuẩn I2C. Định thời : Tín hiệu về trong toàn thời gian làm việc, quản lí chức năng tự do Đơn vị- : uS, mm hoặc inches Kích thước :32mm x 15mm x 10mm 9 SRF235 SRF235 – Cảm biến “đầu bút chì”. Điện áp:5 v Dòng:25 mA Dải tần: 235 Khz Vùng làm việc: 10cm - 1,2m Đường kính tia siêu âm: 15° Đầu nối: Bus tiêu chuẩn I2C. Định thời: Tín hiệu liên tục trong toàn thời gian làm việc, quản lí các chức năng tự do. Đơn vị: uS, mm , inches Kích thước: 34mm x 20mm x 19mm ỨNG DỤNG CỦA SÓNG SIÊU ÂM 1.Siêu âm trong y học: Trong ngành y tế, rada siêu âm giúp các bác sĩ có thể nhìn rõ cấu trúc nội tại của cơ thể, chẩn đoán chính xác khối u, thai nhi- Siêu âm còn được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật gia công kim loại. Sóng siêu âm là sóng cơ 10 [...]... VÀ NGUYÊN LÝ : Thiết bị gồm 2 phần là phần phát và phần thu Sơ đồ khối: a) Mạch phát sóng RF Các nút Điều Khiển Vi điều khiển Atmega 16 Module phát sóng RF b) Mạch thu sóng RF Module thu sóng RF Vi điều khiển Atmega 16 Các đầu ra các thiết bị Về cơ bản , thiết bị hoạt động như sau: Bộ thu gắn với vật cần tìm , bộ phát thiết kế với nút bấm cho người sử dụng Khi muốn biết vị trí vật cần tìm , người sử... bất cứ thiết bị gì có điều khiển hồng ngoại Nguyên tắc hoạt động: Bộ phát chuyển tín hiệu hồng ngoại từ điều khiển thành tín hiệu radio RF phát đi, bộ thu nhận tín hiệu RF và chuyển lại thành tín hiệu hồng ngoại phát tới Tivi, dvd, 3 ,Tìm vật thất lạc , xác định vị trí vật : Bộ phát RF được gắn vào móc chìa khóa , khi bấm nút 1 nút trên bảng điều khiển , tín hiệu RF lan truyền đến vật cần tìm , vật thất... của các thiết bị trong gia đình… Ứng dụng sóng RF và hướng phát triển đề tài : Sóng RF là sóng chúng em sử dụng để chế tạo mạch , có rất nhiều ứng dụng thú vị của sóng RF mà chúng em chưa tìm hiểu hết được 1,Hệ thống điều khiển từ xa trong tòa nhà: 19 Gồm 03 bộ điều khiển cầm tay (phòng khách, phòng bố mẹ, phòng trẻ) và 01 đầu thu RF, trong khoảng cách 100m gia chủ có thể điều khiển bất kì một thiết. .. xung clock cho chip (thường là các khối thạch anh) 2 Thiết bị lập trình (mạch nạp) cho AVR rất đơn giản, có loại mạch nạp chỉ cần vài điện trở là có thể làm được Một số AVR còn hỗ trợ lập trình on – chip bằng bootloader không cần mạch nạp… 3 Bên cạnh lập trình bằng ASM, cấu trúc AVR được thiết kế tương thích C 4 Nguồn tài nguyên về source code, tài liệu, application note…rất lớn trên internet 5 Hầu... I/O register) hay còn gọi là vùng nhớ I/O (I/O Memory) Vùng nhớ I/O là cửa ngõ giao tiếp giữa CPU và thiết bị ngoại vi Tất cả các thanh ghi điều khiển, trạng thái…của thiết bị ngoại vi đều nằm ở đây Nếu muốn truy xuất các thiết bị ngoại vi khác như Timer, chuyển đổi Analog/Digital, giao tiếp USART…đều thực hiện thông qua việc điều khiển các thanh ghi trong vùng nhớ này 35 Vùng nhớ I/O có thể được truy... và nhúng mã kỹ thuật số địa chỉ của thiết bị nhận trong các tín hiệu vô tuyến Điều này giúp bộ thu vô tuyến trên thiết bị hồi đáp tín hiệu tương ứng một cách chính xác Hiện nay, cả hai loại điều khiển này đều được ứng dụng hết sức rộng rãi trong đời sống Người ta còn tích hợp cả hai lại để tạo thành những loại điều khiển từ xa vạn năng có thể điều khiển nhiều loại thiết bị cùng lúc hay chỉ cần bấm một... nếu vật cần tìm ở trong phạm vi hoạt động của sóng từ bộ phát thì bộ thu sẽ nhận được sóng này Khi đó , còi và đèn gắn trên bộ thu sẽ phát âm thanh và phát sáng , nhờ đó ta biết vị trí vật 23 Phần phát : nút bấm nối với vi điều khiển Khi ấn nút , vi điều khiển gửi tín hiệu đến modul phát , truyền qua anten phát tín hiệu ra xung quanh Đồng thời LCD được nối với vi điều khiển sẽ hiển thị tên của vật. .. gia công như mạ, hàn Ứng dụng trong siêu âm tim: Siêu âm trong lòng động mạch vành : Kỹ thuật siêu âm đầu dò là với một đầu dò siêu nhỏ, đi sâu vào trong lòng động mạch vành chẩn đoán và cho kết quả chính xác đến từng mm sẽ là một lợi thế cho các bác sĩ nhưng quan trọng nhất là người bệnh sẽ được cứu chữa kịp thời và chính xác 11 2.Siêu âm trong quân sự: Rada siêu âm (Sona) dùng để phát hiện các mục... chiều dày vật liệu từ một bên Thiết bị siêu âm đầu tiên, sử dụng nguyên lý thu từ sóng siêu âm, được giới thiệu vào cuối năm 1940 Thiết bị nhỏ, sách tay tiện lợi cho nhiều ứng dụng khác nhau trở nên rộng rãi vào năm 1970 Sau đó chúng được cải tiến ngày càng nhỏ gọn và dễ sử dụng, được dùng phổ biến Máy đo chiều dày bằng siêu âm C,Phương pháp đo độ sâu của đáy sông ,đáy biển , xác định chướng ngại vật: Vì... trên bản mạch Các mạch tích hợp có thể tự dò tìm ra từng mạch cụ thể cho từng nút bấm Tiếp đó các mạch này sẽ gửi tín 16 hiệu đến đèn LED nằm phía trước Từ đây, đèn LED sẽ phát ra một chuỗi các xung ánh sáng chứa các mã nhị phân (gồm những dãy số 1 và 0) tương ứng với lệnh “tăng âm lượng” Mã lệnh này gồm nhiều mã con như khởi động, tăng âm lượng, mã địa chỉ thiết bị và ngừng lại khi ta thả nút ra Về . vật chất, hiệu quả kinh tế, an toàn, ổn định,…) để giải quyết bài toán Thiết kế thiết bị dò tìm vật “. _Thiết kế được thiết bị gồm 2 phần chính : Phần phát và Phần thu. _Thông qua thiết kế. cho đến 1 những vật dụng ần gũi với chúng ta như tivi,đầu đĩa,…Các ứng dụng này đã góp phần giúp cho con người tiện lợi hơn trong việc sử dụng. Đề tài Thiết kế thiết bị dò tìm vật không phải. tài được hoàn thiện hơn! Chúng em xin chân thành cảm ơn! Tên đề tài nghiên cứu: Thiết kế thiết bị dò tìm vật . 1. Mục tiêu của đề tài: _Trên cơ sở những kiến thức về vi xử lý , nhóm sinh