tháp giữ xe ô tô tự động

35 hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xa

Trang 1

hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75

82Thursday, June 13, 20249:18:07 PM9:18:07 PM82Thursday, June 13, 20249:18:07 PM9:18:07 PM82Thursday, June 13, 20249:18:07 PM9:18:07 PM

hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75

82hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75Thursday, June 13, 2024

Trang 2

0.1 Sự cần thiết của đề tài: 9

0.2 Các giải pháp nhà giữ xe: 10

1.2. Công nghệ RFID, module RFID READER và giao tiếp SPI 30

1.2.2. Khái niệm công nghệ RFID: 30

1.2.3. Cấu tạo của mốt hệ thống rfid cơ bản: 30

1.2.4. Cách làm việc của RFID reader: 31

1.2.5. Ứng dụng của công nghệ RFID: 32

1.2.6. Module RFID reader RC522 và giao tiếp SPI: 32

1.3. Tìm hiểu về LCD 16x2, cảm biến chuyển động PIR HC-SR501, giao tiếp I2C 35 hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75

822413069:18:07 PM9:18:07 PM822413069:18:07 PM9:18:07 PM822413069:18:07 PM9:18:07 PM

Trang 3

2.1.1 Mạch chuyển đổi I2C cho LCD 36

1.3.2. CẢM BIẾN THÂN NHIỆT CHUYỂN ĐỘNG PIR HC-SR501 37

1.3.3. Giao tiếp I2C 39

3.1 Giới thiệu về Visual basic 6.0 55

3.2 TRUYỀN THÔNG GIAO TIẾP UART VÀ LẬP TRÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU 57

CHƯƠNG 4: GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 65

4.1. Lưu đồ giải thuật Arduino 65

4.2. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VISUAL BASIC: 68

4.3. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT ESP8266: 69

CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MÔ HÌNH MẪU TƯỢNG TRƯNG 70

CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 74

Trang 4

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 0.1: Vấn nạn kẹt xe và ô tô đậu thành hàng dài dưới lòng đường các độ thị lớn ở

Việt Nam 9

Hình 0.2: Một bãi xe nhiều tầng với con dốc dẫn đến các tầng 10

Hình 0.3: Hệ thống bãi xe nhiều tầng có tự động hóa 11

Hình 0.4: bãi xe tự động hóa nhiều tầng dạng ngầm 12

Hình 0.5: Tháp đỗ xe tự động dạng xếp chồng 12

Hình 1.1: Một số loại Arduino 16

Hình 1.2: Arduino UNO 16

Hình 1.3: Thông số kĩ thuật Arduino Uno 17

Hình 1.4: các chân năng lượng của UNO 18

Hình 1.5: Các chân IN/OUT của Arduino 19

Hình 1.6: cấu tạo của động cơ bước nam châm vĩnh cửu 20

Hình 1.7: Động cơ bước đơn cực 21

Hình 1.8: Động cơ bước lưỡng cực 21

Hình 1.9: Động cơ bước loại nhiều pha 21

Hình 1.10: Động cơ bước loại biến từ trở 22

Hình 1.11: Chuyển động của roto theo phương pháp điều khiển 1 pha 22

Hình 1.12: Chuyển động của roto theo phương pháp điều khiển 2 pha 23

Hình 1.13: Chuyển động của roto theo phương pháp điều khiển nửa bước 23

Hình 1.14: IC TB6600 của hãng Toshiba 24

Hình 1.15: sơ đồ nguyên lý của mạch TB6600 24

Hình 1.16: Bên trong IC 74HC14 25

Hình 1.17: Bên trong IC 6N137 (trái) và IC PC817 (phải) 25

Hình 1.18: Sơ đồ kết nối module TB6600 với Arduino và động cơ bước 2 pha 26

Hình 1.19: Encoder của hãng OMRON 27

Hình 1.20: cấu tạo của Encoder 27

Hình 1.21: encoder tương đối 28

Hình 1.22: xách định chiều quay của encoder tương đối dựa vào xung A và B 29

Hình 1.23: đĩa của encoder tuyệt đối 29

Hình 1.24: sơ đồ kết nối Arduino với Encoder 30

Hình 1.25: Hệ thống RFID 30

Hình 1.26: truyền dữ liệu giữa RFID reader và RFID tag 31

Hình 1.27: Ảnh thực tế của module RFID RC522 32 hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75

822413069:18:07 PM9:18:07 PM822413069:18:07 PM9:18:07 PM822413069:18:07 PM9:18:07 PM

Trang 5

Hình 1.28: Kết nối SPI giữa 1 Master và 3 slave 33

Hình 1.29: Truyền dữ liệu qua giao tiếp SPI 34

Hình 1.30: Các chế độ và khung dữ liệu của giao tiếp SPI 34

Hình 1.31: Sơ đồ chân LCD 35

Hình 1.32: Chức năng của các chân LCD 35

Hình 1.33: Module chuyển đổi I2C cho LCD 36

Hình 1.34: Sơ đồ kết nối LCD với Arduino thông qua Module I2C 37

Hình 1.35: cấu trúc của cảm biến PIR 37

Hình 1.36: cách hoạt động của cảm biến PIR 38

Hình 1.37: sơ đồ kết nối PIR với Arduino 39

Hình 1.38: Bus I2C với các thiết bị ngoại vi 39

Hình 1.39: Kết nối thiết bị vào bus I2C ở chế độ chuẩn (Standard mode) và chế độ nhanh (Fast mode) 40

Hình 1.40: Quá trình truyền dữ liệu giữa các thiết bị 41

Hình 1.41: Quá trình truyền dữ liệu 42

Hình 2.1 :sơ đồ chân chip wifi ESP8266EX 43

Hình 2.2: sơ đồ chân NodeMcu 45

Hình 2.3: Giao diện quản lí project 48

Hình 2.4: Giao diện thiết kế (design) 48

Hình 2.5: Giao diện lập trình ( khối block) 48

Hình 2.6: Tạo và đặt tên project 49

Hình 2.7: cửa sổ thiết kế của App Inventor 49

Hình 2.8: cửa sổ lặp trình của App Inventor 50

Hình 2.14: kết quả thiết kế giao diện 53

Hình 3.1: Khung truyền dữ liệu của UART 57

Hình 3.2: UART_SR – Status register 58

Hình 3.3: UART_DR – Data register 59

Hình 3.4: UART_BRR – Baud rate register 59

123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com

hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75822413069:18:07 PM9:18:07 PM822413069:18:07 PM9:18:07 PM822413069:18:07 PM9:18:07 PM

Trang 6

Hình 3.6: UART_CRx – Control register: 59

Hình 3.7: Nhập dữ liệu cho bảng CSDL 60

Hình 3.8.1: Cửa sổ thiết lập thông số cho ADO Data Control 60

Hình 3.8.2: Lựa chọn trình điều khiển truy cập CSDL 61

Hình 3.8.3: Chọn tệp CSDL Access cần kết nối 61

Hình 3.8.4: Chọn tệp CSDL cần kết nối đến 62

Hình 3.8.5: Liên kết bảng với ADO Data Control 62

Hình 3.9.1: Gắn kết DataGrid với ADO Data Control 63

Hình 3.9.2: Hiển thị bảng dữ liệu trong Data Grid Control 63

Hình 3.10.1: Giao diện chương trình 63

Hình 3.10.2: Toàn bộ code chương trình thêm bản ghi vào bảng CSDL 64

Hình 4.1: Lưu đồ giải thuật chương trình chính 65

Hình 4.2: Lưu đồ giải thuật nhận và xử lí tín hiệu UART gửi từ VB6 66

Hình 4.3: Lưu đồ giải thuật ngắt ngoài xử lí xung encoder 67

Hình 4.4: Lưu đồ giải thuật VB 68

Hình 4.5: Lưu đồ giải thuật ESP-App inventor 69

Hình 6.3: Thông tin tài khoản 75

Hình 6.4: Thông tin khách hàng trong hệ thống 75

Hình 6.5: Màn hình giám sát của hệ thống 76

Hình 6.6: Thông báo khi quét thẻ không hợp lệ 76

Hình 6.7: Thông báo khi quét thẻ không đủ tiền 77

Hình 6.8: Lịch sử ra/vào của khách hàng 77

Hình 6.9: Mô hình hoàn thiện 78

123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com

Trang 7

NHẬN XÉT CỦA GVHD VÀ GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

1 Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:

Trang 8

LỜI CẢM ƠN

Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô ở khoa Công Nghệ Điện – Trường Đại Học Công Nghiệp Tp Hồ Chí Minh đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường Và đặc biệt, trong học kỳ này, Khoa đã tổ chức cho chúng em được tiếp cận với thực tế của chuyên ngành điều khiển tự động mà theo em là rất hữu ích đối với sinh viên ngành điện cũng như tất cả các sinh viên thuộc các chuyên ngành Kĩ Thuật khác Đó là tạo điều kiện cho chúng em được thực hiện khóa luận tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn thầy Hà Chí Kiên đã tận tâm sát cánh bên chúng em qua từng buổi học trên lớp cũng như những buổi nói chuyện, thảo luận về lĩnh vực sáng tạo trong nghiên cứu khoa học Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của thầy thì bài báo cáo này của em rất khó có thể hoàn thiện được Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy

Bài báo cáo này được nghiêm túc thực hiện trong khoảng thời gian học kỳ II của năm học 2018 - 2019 Bước đầu đi vào thực tế, tìm hiểu về lĩnh vực sáng tạo trong nghiên cứu khoa học, kiến thức của em còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn

Trang 9

CHƯƠNG 0: MỞ ĐẦU 0.1 Sự cần thiết của đề tài:

Trải qua nhiều thập kỷ ô tô đã trở thành một phương tiện gắn bó mật thiết với đời sống của con người Tới nay nền công nghiệp ô tô ngày càng phát triển với số lượng ô tô tăng chóng mặt từng ngày kéo theo nhiều vấn đề:

- Ùn tắc giao thông dẫn đến mất thời gian di chuyển - Ô nhiễm môi trường do khí thải từ ô tô

- Xung đột, căng thẳng và nguy cơ gây tai nạn

- Tốn nhiều diện tích đất để xây dựng các bãi để xe ô tô theo kiểu truyền thống - …

Thực tế nhiều trung cư, cao ốc tại Việt Nam có tầng hầm để xe nhưng đa số đều không thể đáp ứng nổi nhu cầu đậu xe Một số khác thậm chí không có tầng hầm để xe nên chủ xe phải đậu ở lòng đường, trên vỉa hè Điều này cho thấy thực trạng thiếu trầm trọng các bãi đậu xe nơi hai độ thị lớn ở Việt Nam

Vì vậy giải pháp xây dựng bãi đỗ xe tự động là cần thiết đối với Việt Nam hiện nay Tuy nhiên, để xây dựng các bãi đỗ xe tự động đúng tiêu chuẩn đòi hỏi phải có đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao và luôn được trau dồi kiến thức để thích ứng với công nghệ ngày càng hiện đại như hiện nay

Trước những yêu cầu trên, công tác giáo dục và đạo tạo chiếm tầm quan trọng trong công cuộc đổi mới, phát triển đất nước Trong quá trình học tập tại trường, sinh viên hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75

822413069:18:07 PM9:18:07 PM822413069:18:07 PM9:18:07 PM822413069:18:07 PM9:18:07 PM

Trang 10

cần nắm bắt kịp thời nền khoa học kỹ thuật hiện đại của các nước trong khu vực cũng như trên thế giới thông qua việc tiếp xúc nhiều hơn với mô hình thực tế kết hợp với kiến thức lý thuyết – điều mà phần lớn các trường đại học, cao đẳng ở nước ta chưa thực hiện được

0.2 Các giải pháp nhà giữ xe:

0.2.1 Bãi xe nhiều tầng:

Bãi xe nhiều tầng gồm các đường dốc để khách tự lái xe ra vào khu vực gửi xe Tuy là giải pháp phổ biến nhất hiện nay nhưng mức độ tự động hóa chưa cao và thường dừng lại ở việc đóng mở cửa tự động Giải pháp này chưa thỏa đáng về mặt không gian diện tích, sự thuận tiện cho người sử dụng và mức độ ô nhiễm trong bãi xe do khỏi thải từ ô tô

Hình 0.2: Một bãi xe nhiều tầng với con dốc dẫn đến các tầng

0.2.2 Bãi xe nhiều tầng có tự động hóa:

Đây là một bước tiến so với nhà gửi xe nhiều tầng vì sức chứa có thể tăng từ 2-2.5 lần so với kiểu cũ nếu cùng một diện tích sàn vì không có những con dốc, các xe được bố trí sát nhau và khoảng cách giữa các tầng được thu nhỏ Các khâu nhận xe, trả xe hoàn toàn được tự động hóa và được giám sát thông màn hình máy tính

Để gửi xe, khách chỉ việc đậu xe vào cabin ở cửa vào sau đó quẹt thẻ Hệ thống sẽ tự động chuyển tay máy đến và đưa xe vào một vị trí đỗ xe còn trống

Trang 11

Để lấy xe, khách quẹt lại thẻ Hệ thống sẽ tìm đúng xe và giao xe cho khách ở cửa ra

Quỹ đạo tay máy có thể là đường gấp khúc hoặc đường chéo (để tiết kiệm thời gian) tùy theo cách hệ thống được lập trình

Hình 0.3: Hệ thống bãi xe nhiều tầng có tự động hóa

Ưu điểm:

- Tận dụng tốt không gian

- Thuận tiện cho khách

- Xây dựng nhanh hơn so với kiểu bãi xe nhiều tầng truyền thống - Phù hợp quy mô lớn

Nhược điểm:

- Hệ thống là cố định không thể tháo gỡ, di dời

- Tốn thời gian xây dựng hơn so với loại tháp xếp chồng

Trang 12

Ngoài ra bãi xe tự động hóa dạng nhiều tầng còn có một biến thể là dạng ngầm dưới mặt đất

Hình 0.4: bãi xe tự động hóa nhiều tầng dạng ngầm

Trang 13

Hệ thống có thể được điều khiển thủ công (nhấn nút) hoặc vận hành tự động Nếu vận hành tự động hệ thống phải được lập trình, giám sát qua máy tính, đồng thời quản lý cơ sở dữ liệu lưu trên máy tính

Ưu điểm:

- Gọn nhẹ, tối ưu không gian tối đa

- Lắp ráp cực nhanh, trong vòng 4-5 ngày có thể vận hành Là một biện pháp

chữa cháy tốt đối với số lượng ô tô tăng chóng mặt ở Việt Nam hiện tại

- Có thể di dời sang vị trí khác nếu cần thiết

- Thời gian lấy, cất xe nhanh vì có nhiều cửa ra vào nếu có nhiều tháp xe cạnh nhau

Tuy nhiên, đối với loại nhiều tầng không ngầm và ngầm vướng phải các vấn đề: - Thời gian thi công lâu sẽ chậm giải quyết vần đề chỗ gửi xe

- Cần phải có các biện pháp thông gió hiệu quả để tránh cháy nổ

- Đối với loại ngầm phải có thêm biện pháp thoát nước – điều khó thực hiện với tình hình ngập úng ở TP.HCM như hiện tại

- Sẽ gây ra tình trạng kẹt xe kéo dài ở các con đường dẫn đến bãi xe vào giờ cao điểm nếu chỉ tập trung đầu tư quy mô lớn vào một vài bãi xe ở trung tâm thành phố

- Chỉ có một cửa vào sẽ dẫn đến các xe sẽ xếp hàng dài để đợi đến lượt

Do đó, thiết nghĩ biện pháp đầu tư nhiều tháp xe tự động sẽ thích hợp với tình hình ở nước ta hiện nay

Trang 14

- Phương pháp điều khiển động cơ bước - Arduino và phần mềm lập trình Arduino IDE

- Tìm hiểu công nghệ RFID và Module đọc ghi thẻ RFID

- Phần mềm Visual basic 6.0 để tạo giao diện điều khiển và giám sát hệ thống - Liên kết với cơ sở dữ liệu trong Visual basic 6.0 (VB6)

- Truyền thông giữa máy tính (VB6) và Arduino

- Xây dựng giải thuật và viết chương trình điều khiển cho mô hình - Xây dựng mô hình mẫu tượng trưng cho hệ thống bãi xe dạng tháp - Rút ra kết quả và hướng phát triển của đề tài

Trang 15

CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ LINH KIỆN, MODULE SỬ DỤNG VÀ MỘT SỐ CHUẨN GIAO TIẾP

1.1 Tìm hiểu về Arduino, động cơ bước, IC TB6600 và encoder

1.1.1 Tổng Quan Về Arduino

Arduino là một board mạch điện tử được nền tảng mã nguồn mở dựa trên phần cứng và phần mềm dễ sử dụng các mạch Arduino có thể đọc các đầu vào – cảm biến, nút nhắn, tin nhắn,… - và phát tín hiệu đầu ra – kích hoạt động cơ, bật đèn LED, xuất trực tuyến tín hiệu nào đó,… - nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn

Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM Atmel 32-bit Những Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác nhau Đi cùng với nó là một môi trường phát triển tích hợp (IDE) chạy trên các máy tính cá nhân thông thường và cho phép người dùng viết các chương trình cho Aduino bằng ngôn ngữ C hoặc C++

Trong những năm gần đây, arduino là bộ não của hàng ngàn dự án, từ các dự án thông thường hằng ngày đến các dự án khoa học phức tạp với một cộng đồng người dùng lớn trên toàn thế giới – học sinh-sinh viên, nghệ sĩ, lập trình viên, – đã cùng nhau phát triển mã nguồn mở này, những đóng góp của họ đã tạo nên một lượng lớn kiến thức giúp ích cho người mới cũng như các chuyên gia

Ngay từ khi tiếp cận cộng đồng ngày một lớn, bo mạch arduino ngày càng thay đổi để thích ứng với các nhu cầu và thách thức mới, từ bo mạch 8 bit đơn giản cho tới các ứng dụng IoT ngày càng phát triển

A Phân loại Arduino:

Một số loại Arduino phổ biến: Arduino UNO, Arduino Leonardo, Arduino Mega, Arduino Nano, Arduino Due

Trang 16

Hình 1.1: Một số loại Arduino

B Tổng quan về Arduino UNO:

Arduino Uno là một bo mạch vi điều khiển ( microcontroller board ) dự trên nền tảng Atmega328p gồm 14 ngõ vào/ra số (với 6 ngõ ra PWM), 6 ngõ vào tương tự, 1 cổng kết nối USB, 1 jack nguồn, 1 ICSP header và 1 nút reset Bo mạch bao gồm tất cả những thứ cần thiết để hỗ trợ cho vi điều khiển, dễ dàng kết nói với máy tính thông qua cổng usb, dễ dàng thay thế vi điều khiển nếu có sự cố xảy ra

Hình 1.2: Arduino UNO

Trang 17

 Thông số kĩ thuật arduino uno

Hình 1.3: Thông số kĩ thuật Arduino Uno.

 Năng lượng:

Arduino UNO có thể được cấp nguồn 5V thông qua cổng USB hoặc cấp nguồn ngoài với điện áp khuyên dùng là 7-12V DC và giới hạn là 6-20V Thường thì cấp nguồn bằng pin vuông 9V là hợp lí nhất nếu bạn không có sẵn nguồn từ cổng USB Nếu cấp nguồn vượt quá ngưỡng giới hạn trên, bạn sẽ làm hỏng Arduino UNO

Các chân năng lượng

GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO Khi bạn dùng các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được nối với nhau

 5V: cấp điện áp 5V đầu ra Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA  3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA  Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, bạn nối cực dương

của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND

 IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể được đo ở chân này Và dĩ nhiên nó luôn là 5V Mặc dù vậy bạn không được lấy nguồn 5V từ chân này để sử dụng bởi chức năng của nó không phải là cấp nguồn

Trang 18

 RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương với việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ

Hình 1.4: các chân năng lượng của UNO

 Bộ nhớ:

Vi điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng:

 32KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh bạn lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ Flash của vi điều khiển Thường thì sẽ có khoảng vài KB trong số này sẽ được dùng cho bootloader nhưng đừng lo, bạn hiếm khi nào cần quá 20KB bộ nhớ này đâu

 2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị các biến bạn khai báo khi lập trình sẽ lưu ở đây Bạn khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều bộ nhớ RAM Tuy vậy, thực sự thì cũng hiếm khi nào bộ nhớ RAM lại trở thành thứ mà bạn phải bận tâm Khi mất điện, dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất

 1Kb cho EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory) đây giống như một chiếc ổ cứng mini – nơi bạn có thể đọc và ghi dữ liệu của mình vào đây mà không phải lo bị mất khi cúp điện giống như dữ liệu trên SRAM

 Các cổng vào/ra:

Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu Chúng chỉ có 2 mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA Ở mỗi chân đều có các điện trở pull-up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển ATmega328 (mặc định thì các điện trở này không được kết nối)

Trang 19

 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận (receive

– RX) dữ liệu TTL Serial Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác thông qua 2 chân này Kết nối bluetooth thường thấy nói nôm na chính là kết nối Serial không dây Nếu không cần giao tiếp Serial, bạn không nên sử dụng 2 chân này nếu không cần thiết

 Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạn xuất ra xung PWM với

analogWrite() Nói một cách đơn giản, bạn có thể điều chỉnh được điện áp ra ở chân này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như những chân khác

 Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) Ngoài các

chức năng thông thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằng giao thức SPI với các thiết bị khác

 LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L) Khi bấm

nút Reset, bạn sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu Nó được nối với chân số 13 Khi chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng

Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit (0

bạn có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog Tức là nếu bạn cấp điện áp 2.5V vào chân này thì bạn có thể dùng các chân analog để đo điện áp trong khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit

Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác

Hình 1.5: Các chân IN/OUT của Arduino

Trang 20

1.1.2 Tổng quan về động cơ bước:

Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp Được ứng dụng trong điều khiển vị trí, nhất là các hệ thống điều khiển vòng hở Có thể được tìm thấy trong các máy CNC, tay máy robot công nghiệp, cơ cấu nâng hạ,…

A Phân loại động cơ bước:

Gồm 3 loại: động cơ bước nam châm vĩnh cửu, động cơ bước biến từ trở và loại hỗn hợp

 Động cơ bước nam châm vĩnh cửu

- stato gồm nhiều cuộn dây được quấn lên các cực từ làm bằng lá sắt mỏng ghép sát nhau

- Roto làm từ nhiều lá nam châm vĩnh cửu ghép với nhau thành hình trụ có nhiều rãnh tạo thành các cực từ

- Trên mỗi đầu cực stato có thể xẻ thành nhiều rãnh để tạo thành nhiều cực từ hơn với mục đích làm nhỏ đi góc bước của động cơ giúp việc điều khiển trở nên chính xác

Hình 1.6: cấu tạo của động cơ bước nam châm vĩnh cửu

Do cách đấu dây stato mà người ta phân động cơ bước nam châm vĩnh cửu thành 3 loại:

Trang 21

 Loại đơn cực:

Hình 1.7: Động cơ bước đơn cực

 Loại lưỡng cực (2 cực):

Hình 1.8: Động cơ bước lưỡng cực

 Loại nhiều pha:

Hình 1.9: Động cơ bước loại nhiều pha

 Động cơ bước biến từ trở:

Gồm 3 cuộn dây được nối chung 1 đầu (C), đầu này được nối với nguồn dương, các đầu (1),(2),(3) được kích theo thứ tự một cách liên tục (hình 1.5)

Trang 22

Hình 1.10: Động cơ bước loại biến từ trở

B Phương pháp điều khiển động cơ bước:

Để điều khiển một động cơ bước, ta cấp xung vào các cuộn dây của động cơ đó theo một thứ tự nhất định, tần số xung ảnh hướng đến tốc độ quay và thứ tự cấp điện vào các cuốn dây ảnh hướng đến chiều quay

Giả sử để điều khiển một động cơ bước loại 2 cực quay theo chiều kim đồng hồ ta tiến hành cấp xung như sau:

 Phương pháp điều khiển 1 pha: (bước đủ) Thời điểm

Hình 1.11: Chuyển động của roto theo phương pháp điều khiển 1 pha

 Phương pháp điều khiển 2 pha: (bước đủ) Thời điểm

Trang 23

C + + - -

Hình 1.12: Chuyển động của roto theo phương pháp điều khiển 2 pha

 Phương pháp kết hợp hai cách trên : (nửa bước) Thời điểm

Trang 24

Hình 1.14: IC TB6600 của hãng Toshiba

 Mạch điều khiển động cơ bước dùng TB6600 thường có sơ đồ nguyên lý:

Hình 1.15: sơ đồ nguyên lý của mạch TB6600

- Bên trong khối IC 74HC14 là các mạch trigger đảo có tác dụng điều khiển CLK LED sáng theo tín hiệu của xung CLK nhận từ IC 6N137 đồng thời cách ly tín hiệu này với TB6600 thông qua các opto (hình 1.10)

Trang 25

-

Hình 1.16: Bên trong IC 74HC14

- Hai khối IC 6N137 và khối PC817 có đầu vào là chân CLK, DIR, ENB nhận tín hiệu từ bộ điều khiển, các IC này bên trong có Opto với nhiệm vụ cách ly tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển với TB6600 (hình 1.10)

Hình 1.17: Bên trong IC 6N137 (trái) và IC PC817 (phải)

- Khối SW1 có tác dụng thiết lập các chế độ điều khiển bước cho TB6600 (hình 1.10)

 IC TB6600 có các chân chính và chức năng như sau:

dòng tải

lại sau sự cố quá dòng, quá nhiệt

động cơ

Trang 26

7,8,9 Input M1, M2, M3 3 chân cài kiểu bước

 Mạch TB6600 thường được thiết kế dưới dạng module, và có sơ đồ kết nối với bộ điều khiển và động cơ bước như hình sau:

Hình 1.18: Sơ đồ kết nối module TB6600 với Arduino và động cơ bước 2 pha

Trang 27

1.1.4 Tìm hiểu về Encoder

Encoder là cảm biến để đo vị trí góc của trục động cơ, máy công cụ, băng tải,…

Hình 1.19: Encoder của hãng OMRON

A Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Encoder  Cấu tạo

Cấu tạo chung của encoder bao gồm một đĩa tròn xoay, quay quanh trục Trên đĩa được đục lỗ (rãnh), khi đĩa này quay và chiếu đèn led lên trên mặt đĩa thì sẽ có sự ngắt quãng Khi đó, phía mặt bên kia của đĩa, người ta đặt một con mắt thu (photosensor) để thu nhận tín hiệu từ đĩa quay

Hình 1.20: cấu tạo của Encoder

 Nguyên lí hoạt động cơ bản của Encoder:

nguyên lí cơ bản của encoder, đó là một đĩa tròn quay, quay quanh trục Trên đĩa có các lỗ (rãnh) Người ta dùng một đèn LED để chiếu lên mặt đĩa Khi đãi quay, chỗ hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75hghieh euu eohg tae ke toah tau hou ehi uhi xah xuat va tihh gia thahh xah uham tai eohg ty thhh mtv eco xu 75

822413069:18:07 PM9:18:07 PM822413069:18:07 PM9:18:07 PM822413069:18:07 PM9:18:07 PM

Trang 28

không có lỗ (rãnh), đèn LED không chiếu xuyên qua được, chỗ có lỗ (rãnh), đèn LED sẽ chiếu xuyên qua Khi đó, phía mặt bên của đĩa, người ta đặt một con mắt thu Với các tín hiệu có, hoặc không có ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận được đèn LED có chiếu qua lỗ hay không

Khi trục quay, giả sử trên đĩa chỉ có một lỗ duy nhất, cứ mỗi lần con mắt thu nhận được tín hiệu đèn LED, thì có nghĩa là đã quay được một vòng

B Phân loại và kết nối vơi Arduino

Encoder được chia làm hai loại: encoder tương đối và encoder tuyệt đối

 Encoder tương đối: gồm 1 dải băng tạo xung Ở dải băng này được chia làm

nhiều lỗ bằng nhau và cách đều nhau (có thể chất liệu trong suốt để ánh sáng chiếu qua) Khi đĩa quay và ánh sáng chiếu được 1 lỗ thì bộ thu (photosensor) nhận được tín hiệu từ đèn LED thì encoder sẽ ghi nhận giá trị lên 1 biến đếm

Hình 1.21: encoder tương đối

Encoder tương đối dùng 2 xung A và B để xác định chiều quay Nếu xung A lên mức “1” trước xung B, encoder quay chiều thuận và ngược lại

Trang 29

Hình 1.22: xách định chiều quay của encoder tương đối dựa vào xung A và B

 Encoder tuyệt đối có kết cấu gồm: Bộ phát ánh sáng (LED), đĩa mã hóa (có

chứa dải băng mang tín hiệu), một bộ thu ánh sáng nhạy với ánh sáng phát ra (photosensor)

Đĩa mã hóa ở encoder tuyệt đối được chế tạo từ vật liệu trong suốt, người ta chia mặt đĩa thành các góc đều nhau và các đường tròn đồng tâm

Các đường tròn đồng tâm và bán kính giới hạn các góc hình thành các phân tố diện tích

Hình 1.23: đĩa của encoder tuyệt đối

ứng với mỗi vị trí của encoder có một tín hiệu ra nhị phân vi sai để xác định chính xác vị trí của trục encoder

Trang 30

Hình 1.24: sơ đồ kết nối Arduino với Encoder

1.2 Công nghệ RFID, module RFID READER và giao tiếp SPI

1.2.2 Khái niệm công nghệ RFID:

Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) cho phép một thiết bị đọc thông tin chứa trong chip không cần tiếp xúc trực tiếp ở khoảng cách xa Công nghệ này cho ta phương pháp truyền , nhận dữ liệu từ một điểm đến một điểm khác

1.2.3 Cấu tạo của mốt hệ thống rfid cơ bản:

Hình 1.25: Hệ thống RFID

 Một hệ thống RFID cơ bản gồm 4 phần như sau:

- Tags: Gồm chip chứa thông tin, ăng ten thu/phát, thường được đóng gói dưới

Trang 31

- Reader: Gồm nguồn nuôi, ăng ten thu/phát, chip điều khiển, mạch truyền thông để giao tiếp với hệ thống khác (MCU khác, máy tính,…)

- Server: Máy chủ chứa phần mềm quản lý database Trên thực tế một hệ thống RFID gần như vô nghĩa nếu không có thành phần này

- Database: Là cơ sở dữ liệu chứa thông tin của các Tag và các thông tin liên

quan khác, database có thể được lưu offline trong ổ cứng máy tính hoặc lưu

online trên các hosting

1.2.4 Cách làm việc của RFID reader:

 Dạng đơn giản nhất được sử dụng hiện nay là hệ thống RFID sử dụng tag bị động làm việc như sau:

Hình 1.26: truyền dữ liệu giữa RFID reader và RFID tag

- Reader phát ra một tần số vô tuyến điện từ thông qua ăng ten của nó

- Ăng ten trên rfid tag thu sóng điện từ phát ra từ reader đồng thời dùng chính sóng này làm nguồn nuôi chip trên tag

- Chip trên tag phát lại tín hiệu chứa thông tin của tag thông qua ăng ten phát

- Reader thu được tín hiệu chứa thông tin tag, đồng thời gửi tín hiệu này qua

Trang 32

Gồm bộ nhớ chỉ đọc và bộ nhớ cho phép reader đọc/ghi dữ liệu như một ổ cứng HDD

Thông tin chứa trong bộ nhớ thường là một dãy mã số, hướng dẫn sử dụng sản phẩm, dữ liệu kỹ thuật,…

1.2.5 Ứng dụng của công nghệ RFID:

RFID được ứng dụng rất rộng rãi trong các lĩnh vực an ninh, bảo mật, quản lý:  Khóa an ninh cho các hệ thống, cửa, thiết bị,…

 Quản lý khách hàng của một dịch vụ: (xe bus, gửi xe, tham quan,…)  Quản lý sản phẩm của các siêu thị, nhà sách,…

 Hệ thống chấm lương công nhân …

1.2.6 Module RFID reader RC522 và giao tiếp SPI:

Module RC522 sử dụng IC MFRC522 có thể đọc được các loại thẻ có kết nối không dây như NFC, thẻ từ ( loại dùng làm thẻ giảm giá, thẻ xe bus, tàu điện ngầm )

 Thông số kỹ thuật:

- Điện áp nuôi: 3.3V; - Dòng điện nuôi :13-26mA - Tần số hoạt động: 13.56MHz - Khoảng cách hoạt động: 0 - 60 mm - Chuẩn giao tiếp: SPI

Hình 1.27: Ảnh thực tế của module RFID RC522

 Giao tiếp của RC522 với vi điều khiển:

Module RFID RC522 giao tiếp với các vi điều khiển thông qua chuẩn SPI Chuẩn SPI (Serial Peripheral Bus) có các đặc điểm sau:

- Là chuẩn truyền thông nối tiếp kiểu Master – Slave

Trang 33

- Có khả năng vừa truyền vừa nhận dữ liệu tại một thời điểm - Tại 1 thời diểm master chỉ làm việc với 1 slave

- Khoảng cách truyền ngắn nên thường dùng trong giao tiếp giữa các IC trong cùng một mạch điện

- Tốc độ cao: lên đến 10 Mbps

- Thường được sử dụng trong giao tiếp vi điều khiển với cảm biến, EEPROM, LCD,…

Hình 1.28: Kết nối SPI giữa 1 Master và 3 slave

- MOSI (Master – Out / Slave – In): cổng ra của bên Master, cổng vào của bên

Slave, dành cho việc truyền dữ liệu từ thiết bị Master đến thiết bị Slave.

- MISO (Master – In / Slave – Out): cổng vào của bên Master, cổng ra của bên Slave, dành cho việc truyền dữ liệu từ thiết Slave đến thiết bị Master

- SCLK (Serial Clock): Xung đồng bộ trong quá trình đọc ghi dữ liệu

- SS/CS (Slave select/Chip select): Cổng để master lựa chọn slave Mỗi slave có

một chân SS nhưng do có nhiều slave nên master có thể có từ một tới vài chân

SS

Trang 34

 Cách truyền dữ liệu của chuẩn SPI:

Hình 1.29: Truyền dữ liệu qua giao tiếp SPI

- Mỗi master và slave có một thanh ghi 8 bit chứa dữ liệu gửi đi hoặc nhận về - Cứ mỗi xung do Master tạo ra trên chân SCLK thì một bit trong thanh ghi dữ

liệu của master được truyền tới slave theo đường MOSI, đồng thời một bit trong thanh ghi dữ liệu của slave cũng truyền lại cho master theo đường MISO

 Các chế độ hoạt động của SPI: Mode CPOL CPHA

Hình 1.30: Các chế độ và khung dữ liệu của giao tiếp SPI

- CPOL (Clock Polarity): Cực tính của xung đồng bộ SCK do master tạo ra

Xung SCK tích cực mức cao khi CPOL = 0 và tích cực mức thấp khi CPOL = 1

- CPHA (Clock Phase): pha của xung đồng bộ SCK Nếu CPHA = 0 thì dữ liệu

sẽ được truyền khi xung SCK thay đổi từ trạng thái tích cực về trang thái nghỉ và ngược lại đối với trường hợp CPHA = 1

Trang 35

- Chân SS (chip select) sẽ được kéo xuống mức 0 để bắt đầu quá trình truyền dữ

liệu và trả về mức 1 để kết thúc quá trình truyền dữ liệu

1.3 Tìm hiểu về LCD 16x2, cảm biến chuyển động PIR SR501, giao tiếp I2C

HC-1.3.1 Giới thiệu về LCD 16x2

LCD 16x2 là loại LCD có thể hiện thị được tất cả các kí tự trong bảng mã ACSII và 8 kí tự đặc biệt do người dùng tự tạo với khả năng hiển thị 2 dòng với mỗi dòng 16 kí tự, mỗi kí tự có độ phân giải 8x5 pixel trên nền sáng phát ra từ LED

Hình 1.31: Sơ đồ chân LCD

Trang 36

2.1.1 Mạch chuyển đổi I2C cho LCD

Vì LCD có quá nhiều chân gây khó khăn trong quá trình kết nối và chiếm dụng nhiều chân của vi điều khiển, Module chuyển đổi I2C cho LCD sẽ giải quyết vấn đề này thay vì sử dụng tối thiểu 6 chân của vi điều khiển để kết nối với LCD (RS, EN, D7, D6, D5 và D4) thì với module chuyển đổi bạn chỉ cần sử dụng 2 chân (SCL, SDA) để kết nối Module chuyển đổi I2C hỗ trợ các loại LCD sử dụng driver HD44780(LCD 1602, LCD 2004, … ), kết nối với vi điều khiển thông qua giao tiếp I2C, tương thích với hầu hết các vi điều khiển hiện nay

Hình 1.33: Module chuyển đổi I2C cho LCD

 Địa chỉ mặc định: 0X27 (có thể điều chỉnh bằng ngắn mạch chân A0/A1/A2)  Kích thước: 41.5mm(L)x19mm(W)x15.3mm(H)

Trang 37

Hình 1.34: Sơ đồ kết nối LCD với Arduino thông qua Module I2C

1.3.2 CẢM BIẾN THÂN NHIỆT CHUYỂN ĐỘNG PIR HC-SR501

Cảm biến thân nhiệt chuyển động PIR (Passive infrared sensor) HC-SR501 được sử dụng để phát hiện chuyển động của các vật thể phát ra bức xạ hồng ngoại (con người, con vật, các vật phát nhiệt, ), cảm biến có thể chỉnh được độ nhạy để giới hạn khoảng cách bắt xa gần cũng như cường độ bức xạ của vật thể mong muốn, ngoài ra cảm biến còn có thể điều chỉnh thời gian kích trễ (giữ tín hiệu bao lâu sau khi kích hoạt) qua

biến trở tích hợp sẵn

Cấu trúc của một cảm biến PIR:

Hình 1.35: cấu trúc của cảm biến PIR

Trang 38

Trên đây là đầu dò PIR, loại bên trong gắn 2 cảm biến tia nhiệt, nó có 3 chân ra, một chân nối masse, một chân nối với nguồn volt DC, mức áp làm việc có thể từ 3 đến 15V Góc dò lớn Để tăng độ nhậy cho đầu dò, Bạn dùng kính Fresnel, nó được thiết kế cho loại đầu có 2 cảm biến, góc dò lớn, có tác dụng ngăn tia tử ngoại.

Nguyên lí hoạt động của PIR:

Các nguồn nhiệt (với người và con vật là nguồn thân nhiệt) đều phát ra tia hồng ngoại, qua kính Fresnel, qua kích lọc lấy tia hồng ngoại, nó được cho tiêu tụ trên 2 cảm biến hồng ngoại gắn trong đầu dò, và tạo ra điện áp được khuếch đại với transistor FET Khi có một vật nóng đi ngang qua, từ 2 cảm biến này sẽ cho xuất hiện 2 tín hiệu và tín hiệu này sẽ được khuếch đại để có biên độ đủ cao và đưa vào mạch so áp để tác động vào một thiết bị điều khiển hay báo động

Hình 1.36: cách hoạt động của cảm biến PIR

Trang 39

Hình 1.37: sơ đồ kết nối PIR với Arduino

1.3.3 Giao tiếp I2C A Giới thiệu

Đầu năm 1980 Phillips đã phát triển một chuẩn giao tiếp nối tiếp 2 dây được gọi là I2C I2C là tên viết tắt của cụm từ Inter-Intergrated Circuit Đây là đường Bus giao tiếp giữa các IC với nhau I2C mặc dù được phát triển bới Philips, nhưng nó đã được rất nhiều nhà sản xuất IC trên thế giới sử dụng I2C trở thành một chuẩn công nghiệp cho các giao tiếp điều khiển, có thể kể ra đây một vài tên tuổi ngoài Philips như: Texas Intrument(TI), MaximDallas, analog Device, National Semiconductor Bus I2C được sử dụng làm bus giao tiếp ngoại vi cho rất nhiều loại IC khác nhau như các loại Vi điều khiển 8051, PIC, AVR, ARM chip nhớ như: RAM tĩnh (Static Ram), EEPROM, bộ chuyển đổi tương tự số (ADC), số tương tự(DAC), IC điểu khiển LCD, LED

Hình 1.38: Bus I2C với các thiết bị ngoại vi

Trang 40

B Đặc điểm giao tiếp I2C

Một giao tiếp I2C gồm có 2 dây: Serial Data (SDA) và Serial Clock (SCL) SDA là đường truyền dữ liệu 2 hướng, còn SCL là đường truyền xung đồng hồ để đồng bộ và chỉ theo một hướng Như ta thấy trên hình vẽ trên, khi một thiết bị ngoại vi kết nối vào đường bus I2C thì chân SDA của nó sẽ nối với dây SDA của bus, chân SCL sẽ nối với dây SCL.

Hình 1.39: Kết nối thiết bị vào bus I2C ở chế độ chuẩn (Standard mode) và chế độ nhanh (Fast mode)

Mỗi dây SDA hãy SCL đều được nối với điện áp dương của nguồn cấp thông qua một điện trở kéo lên (pullup resistor) Sự cần thiết của các điện trở kéo này là vì chân giao tiếp I2C của các thiết bị ngoại vi thường là dạng cực máng hở (opendrain hay opencollector) Giá trị của các điện trở này khác nhau tùy vào từng thiết bị và chuẩn giao tiếp, thường dao động trong khoảng 1K đến 4.7k

Trở lại với hình 1.33, ta thấy có rất nhiều thiết bị (ICs) cùng được kết nối vào một bus I2C, tuy nhiên sẽ không xảy ra chuyện nhầm lẫn giữa các thiết bị, bởi mỗi thiết bị sẽ được nhận ra bởỉ một địa chỉ duy nhất với một quan hệ chủ/tớ tồn tại trong suốt thời gian kết nối Mỗi thiết bị có thể hoạt động như là thiết bị nhận hoặc truyền dữ liệu hay có thể vừa truyền vừa nhận Hoạt động truyền hay nhận còn tùy thuộc vào việc thiết bị đó là chủ (master) hãy tớ (slave).

Một thiết bị hay một IC khi kết nối với bus I2C, ngoài một địa chỉ (duy nhất) để phân biệt, nó còn được cấu hình là thiết bị chủ hay tớ.Tại sao lại có sự phân biệt này ? Đó là vì trên một bus I2C thì quyền điều khiển thuộc về thiết bị chủ. Thiết bị chủ nắm vai trò tạo xung đồng hồ cho toàn hệ thống, khi giữa hai thiết bị chủ-tớ giao tiếp thì