Thiết kế mạch đo khoảng cách sử dung SRF05

Thiết kế mạch đo khoảng cách sử dung SRF05

BÁO CÁO PROJECT І

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MẠCH ĐO KHOẢNG CÁCH

SỬ DỤNG SRF05

Nhóm: Hard ware- NSG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

====o0o====

BÁO CÁO

ĐỒ ÁN І

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MẠCH ĐO KHOẢNG CÁCH

SỬ DỤNG SRF05

Nhóm: Hard ware- NSG GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN ĐỨC

Nhận xét (phần GVHD ghi):

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: MÔ TẢ ĐỀ TÀI 8

1.1 Yêu cầu chức năng8 1.2 Yêu cầu phi chức năng 8 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 9

Chương2. 9 2.1 Khối vi xử lý 9 2.2 Khối dao động 10 2.3 Khối giao tiếp 11 2.4 Khối nguồn 14 2.5 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 15 2.6 Sơ đồ Layout mạch 16 2.7 Hình ảnh thật sản phẩm 16 CHƯƠNG 3: KÊT LUẬN 16

TÀI LIỆU THAM KHẢO 16

PHỤ LỤC A: ĐÓNG GÓP CÁC THÀNH VIÊN 16

PHỤ LỤC B: SOFTWARE CODE 17

PHỤ LỤC C: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG 17

DANH MỤC HÌNH VẼ

No table of figures entries found

DANH MỤC BẢNG BIỂU

No table of figures entries found.

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành Điện tử là một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn cho bất kì quốc gia nào muốn phát triển kinh tế, đặc biệt là một nước đang phát triển như nước ta Thấy được tầm quan trọng của nhân lực ngành điện tử-viễn thông trong tương lai, viện điện tử viễn thông, trường đại học Bách Khoa Hà Nội không những chú trọng vào kiến thức nền tảng cho sinh viên về chuyên ngành mà còn tạo điều kiện cho sinh viên thực hành, tự tay làm ra những sản phẩm điện tử Đồ án 1 là một trong những môn học chuyên ngành điện tử căn bản và nền tảng nhất cho mỗi sinh viên năm thứ

3 chúng em Với môn học này, dưới sự hướng dẫn của thầy PGS.TS Nguyễn Văn Đức, nhóm trợ giảng K53-K54, chúng em cũng có cơ hội được vận dụng những kiến thức được học trên giảng đường vào project 1

Nội dung báo cáo được chia làm 3 phần chính:

Chương 1: Mô tả đề tài

Chương 2: Thiết kế hệ thống

Chương 3: Kết luận

Do trình độ, kiến thức còn hạn chế nên bài tập lớn chắc chắn còn nhiều sai sót, mong các thầy góp ý để kiến thức và kỹ năng môn học ngày càng hoàn thiện hơn Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cùng các anh chị trong nhóm trợ giảng!

CHƯƠNG 1: MÔ TẢ ĐỀ TÀI

1 Yêu cầu chức năng

- Đo khoảng cách từ srf05 tới vật cản

- Hiển thị khoảng cách đó lên máy tính qua terminal qua UART

- Sử dụng nút bấm để reset, 1 đèn led để báo nguồn

2 Yêu cầu phi chức năng

- Sử dụng AVR dòng ATMEGA8

- Sử dụng code C trên CV AVR

- Mạch nhỏ gọn, sắp xếp linh kiện hợp lý

- Các chức năng tương tác người dùng dễ sử dụng

1.3 Sơ đồ khối hệ thống

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3 Khối vi xử lý

a Chức năng

Xử lý tín hiệu vào và xuất tín hiệu ra bao gồm việc chuyển tín hiệu tương tự thành khoảng cách, truyền kết quả lên máy tính qua cổng COM

b Linh kiện sử dụng

Chọn vi điều khiển ATMEGA8

Đôi nét về VĐK ATMEGA8

ATmega8 là chip vi xử lí 8bit, sử dụng tập lệnh đơn giản RISC, có cấu trúc Havard trong đó phân biệt rõ ràng bộ nhớ dữ liệu(Data memory) và bộ nhớ chương trình(Program Memory-bộ nhớ Flash lập trình được).Data memory là phần chứa các thanh ghi quan trọng nhất của chip Đó là vi điều khiển họ AVR do hãng atmel sản xuất, gồm 28 chân, được chia làm 3 PORT là B, C, D Mỗi PORT gồm có 8 chân,

có thể dùng để xuất hoặc nhập thông tin, và mỗi PORT liên quan đến 3 thanh ghi(8

thanh ghi tương ứng với mỗi chân của PORT Chân PD2, PD3 dùng để ngắt ngoài

và timer Chân PB6 với PB7 dùng để cấp dao động ngoại

Ngắt ngoài cuả ATMEGA8

Là tín hiệu khẩn cấp gửi đến bộ xử lí, yêu cầu dừng công việc hiện tại để làm một công việc khác khẩn cấp hơn Sau khi kết thúc công việc đó thì sẽ trở về thực hiện tiếp nhiệm vụ dang dở.Số lượng ngắt trên mỗi dòng chip là khác nhau Ứng với mỗi chân ngắt sẽ có 1 vector ngắt và 1 địa chỉ ngắt nhất định

Đối với Atmega8 thì có 2 chân ngắt là PD2 (INT0)và PD3(INT1) Có 3 thanh ghi liên quan đến ngắt ngoài đó là:

 Thanh ghi điều khiển MCUCR(MCU Control Register): Thanh ghi xác định chế độ ngắt ngoài, là 1 thanh ghi 8 bit nhưng chỉ dùng 4 bit thấp cho hoạt động ngắt ngoài

 Thanh ghi điều khiển ngắt chung GICR(General Interrupt Control Register)

là 1 thanh ghi 8 bit nhưng chỉ dùng 2 bit cao để ngắt ngoài

 Thanh ghi cờ ngắt chung-GIFR(General Interrupt Flag Register) có 2 bit là các bit trạng thái của 2 ngắt INT1 và INT0

Timer/counter trên ATMEGA8

Có chức năng chính là tạo 1 khoảng thời gian, đếm thời gian, được chia theo

độ rộng thanh ghi chứa giá trị định thời hay giá trị đếm của chúng, cụ thể trên chip Atemega8 có 2 bộ Timer 8 bit(Timer/Counter0, Timer/Counter2) và 1 bộ 16 bit(Timer/Counter1)

 Timer/Counter0: là bộ định thời, đếm đơn giản với 8bit, có 1 chế độ hoạt động gồm 2 chức năng cơ bản là tạo khoảng thời gian và đếm sự kiện

 Timer/Counter1: là bộ định thời, đếm đa năng 16 bit, có 5 chế độ hoạt động chính, ngoài ta còn dùng để tạo ra xung điều rộng PWM để điều

- Không cần cấp nguồn

b Linh kiện sử dụng

gồm 1 thạch anh 11.0592 Mhz, 2 tụ 22pF

5 Khối giao tiếp

a Chức năng

Giao tiếp vào ra giữa vi điều khiển và người dùng hoặc môi trường bên ngoài cụ thể

là thực hiện những yêu cầu chức năng của mạch

b Linh kiện sử dụng

 Cảm biến siêu âm SRF05

 Cấu tạo

Gồm 5 chân:

2 chân nguồn , chân ECHO , chân Mode , chân Trigger

 Hoạt động

Cảm biến hoạt động dựa trên 2 chế độ:

+) Chế độ 1 – Tương ứng SRF04 – Tách biệt kích hoạt và phản hồi.

Chế độ này sử dụng riêng biệt chân kích hoạt và chân phản hồi, và là chế độ đơn giản nhất để sử dụng Tất cả các chương trình điển hình cho SRF04 sẽ làm việc cho SRF05 ở chế độ này Để sử dụng chế độ này, chỉ cần chân chế độ không kết nối – SRF05 có một nội dừng trên chân này

Từ giản đồ ta nhận thấy:

Để cho srf05 hoạt động thì cần cấp 1 xung mức cao có độ rộng>=10uS trên chân trigger

Sau khi nhận được xung từ chân Trigger thì srf05 sẽ tạo ra 8 xung để phát siêu

âm, sau khi hoàn thành việc phát 8 xung này thì SRF05 sẽ kéo chân echo lên mức 1,

độ rộng của mức 1 trên chân echo tương ứng với khoảng cách của vật cản với srf05,

+) Chế độ 2 – Dùng một chân cho cả kích hoạt và phản hồi:

Chế độ này sử dụng một chân duy nhất cho cả tín hiệu kích hoạt và hồi tiếp, và được thiết kế để lưu các giá trị trên chân lên bộ điều khiển nhúng Để sử dụng chế

độ này, chân chế độ kết nối vào chân mát Tín hiệu hồi tiếp sẽ xuất hiện trên cùng một chân với tín hiệu kích hoạt SRF05 sẽ không tăng dòng phản hồi cho đến 700uS sau khi kết thúc các tín hiệu kích hoạt Bạn đã có thời gian để kích hoạt pin xoay quanh và làm cho nó trở thành một đầu vào và để có pulse đo mã của bạn đã sẵn sàng Lệnh PULSIN được tìm ra và được dùng phổ biến hiện nay để điều khiển tự động

TÍNH TOÁN KHOẢNG CÁCH:

Giản đồ đinh thời SRF05 thể hiện trên đây cho mỗi chế độ.Bạn chỉ cần cung cấp 1 đoạn xung ngắn 10uS kích hoạt đầu vào để bắt đầu đo khoảng cách.Các SRF05 sẽ gửi cho ra 1 chu kì 8 bủ của siêu âm ở 40KHz và tăng dong phản hồi của nó ( hoặc kích hoạt chế độ dòng 2).Sau đó chờ các dòng phản hồi lại.Dòng phản hồi là 1 xung

có chiều rộng tỉ lệ với khoảng cách đến đối tượng Bằng cách đo xung nhận được ta

có thể tính được khoảng cách cần đo.Nếu không phát hiện gì cả SRF05 giảm dòng phản hồi của nó sau 30mS.SRF 05 có thể được kích hoạt nhanh chóng với mọi 50mS ,hoặc 20 lần mỗi giây

Cảm biến siêu âm SRF05 và nguyên tắc TOF (Time Of Flight)

quãng đường mà sóng đã di truyền tring không gian Quãng đường đi của sóng sẽ bằng 2 lần khoảng cách từ cảm biến tới chướng ngại vật, theo hướng phát sóng của siêu âm Hay khoảng cách từ cảm biến đến chướng vật sẽ được tính theo nguyên lý

TOF: d=v*t/2.

 Nút bấm switch

 Giắc cắm UART

6 Khối nguồn

Ở sơ đồ khối nguồn sử dụng 1 con ổn áp +5v (7805) ,dòng chịu đựng 1A đối với

7805 và ở nhiệt độ 25 C Mạch được thiết kế để tạo ra điện áp +5V +5V đuợc sử dụng để cấp nguồn cho các khối sau: khối vi xử lý, khối nút bấm, srf05 và atmega8

7 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

8 Sơ đồ Layout mạch

9 Hình ảnh thật sản phẩm

CHƯƠNG 3: KÊT LUẬN

A.2 PHẠM THỊ B

PHỤ LỤC B: SOFTWARE CODE

Đưa ra các hàm chính, chức năng chính mà nhóm thực hiện, các hàm thuộc thư viện gốc chỉ yêu cầu liệt kê tên hàm, tham số và chức năng Toàn bộ

phần code tối đa 10 trang A4, font Courier , size 9, dãn dòng 1.0

PHỤ LỤC C: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG