Tìm hiểu và xây dựng hệ điện tử ứng dụng trong hệ thống mô phỏng điều khiển vệ tinh

Tìm hiểu và xây dựng hệ điện tử ứng dụng trong hệ thống mô phỏng điều khiển vệ tinh

Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN PHẦN A : QUÁ TRÌNH TÌM HIỂU VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT .3 Chương I: HỆ MÔ PHỎNG HIL- HARDWARE IN THE LOOP,MỘT SỐ HỆ HIL 1.1.Khái niệm chung - Hardware in the loop (HIL) dạng mô thời gian thực sử dụng phần cứng để mô vòng điều khiển Mô thời gian thực không cho phép ta đánh giá khả phần cứng mà giúp ta đánh giá khả phần mền điều khiển điền kiện diến biến thời gian sát với thực tế Điều có ý nghĩa quan ta phải kiểm tra thiết bị hỗn hợp nhiều phần tử Chương II: MÔI TRƯỜNG KHÔNG GIAN TÁC ĐỘNG LÊN VỆ TINH PICO 12 PHẦN B : THIẾT KẾ BỘ PHẦN CỨNG TRONG HỆ MÔ PHỎNG HIL MÔ PHỎNG ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ TÁC ĐỘNG LÊN VỆ TINH 16 Chương III: AVR VÀ LẬP TRÌNH VỚI AVR GIAO THỨC TCP-IP 16 Chương IV: THIẾP KẾ BỘ PHẦN CỨNG 36 LỜI CẢM ƠN Lời khoá luận này, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới toàn thể thầy - cô giáo, người truyền thụ cho kiến thức vô cần thiết quí báu suốt khoá học vừa qua Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ths.Nguyễn Thị Hồng Hanh, KS Huỳnh Xuân Quang, người tận tình _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh hướng dẫn, trực tiếp truyền thụ cho kiến thức, kinh nghiệm quí báu trình thực đề tài Tôi xin gửi lời cảm ơn với tình cảm chân thành tới thầy cô, anh chị công tác Viện Công nghệ Vũ trụ-Viện khoa học Việt Nam giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho thời gian thực tập Viện Cuối cùng, xin dành lời tốt đẹp nhất, lòng biết ơn tình cảm chân thành tới bố mẹ, anh chị, người thân yêu toàn thể bạn bè người bên tôi, động viên, giúp đỡ suốt trình học tập Tóm tắt nội dung đề tài : Đề tài : Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh gồm phần : Phần A - Quá trình tìm hiểu sở lý thuyết Nội dung :  Giới thiệu tổng quan hệ mô Hardware In the Loop – HIL,ứng dụng hệ HIL hàng không – vũ trụ  Tìm hiểu tổng quan số điều kiện không gian tác động lên vệ tinh _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh Phần B - Xây dựng hệ thống phần cứng mô điều kiện nhiệt độ không gian tác động lên vệ tinh Nội dung :  Vi điều khiển AVR lập trình cho vi điều khiển : mạch nạp cho AVR ,chương trình biên dịch AVR,…  Thiết kế phần cứng sử dụng ATMEGA32 PHẦN A : QUÁ TRÌNH TÌM HIỂU VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương I: HỆ MÔ PHỎNG HIL- HARDWARE IN THE LOOP,MỘT SỐ HỆ HIL 1.1 Khái niệm chung _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh - - Hardware in the loop (HIL) dạng mô thời gian thực sử dụng phần cứng để mô vòng điều khiển Mô thời gian thực không cho phép ta đánh giá khả phần cứng mà giúp ta đánh giá khả phần mền điều khiển điền kiện diến biến thời gian sát với thực tế Điều có ý nghĩa quan ta phải kiểm tra thiết bị hỗn hợp nhiều phần tử Mô thời gian thực hệ tự động theo nguyên lý HIL nhằm : • Kiểm tra hiệu lực thuật toán điều khiển • Giảm chi phí trình thiết kế • Tránh sai sót không đáng có ứng dụng thực tế Để tìm thuật toán điều khiển tốt nhất, hệ điều khiển vệ tinh mô theo nguyên lý trên, cách sử dụng số cung cụ sau: • Phần mền: Matlab/simulink, labview,… • Phần cứng: xPC target,Dspace,HIL National Instruments… 1.2 Mục đích sử dụng phương pháp hardware – in – the – loop Hệ thống kiểm tra sản phẩm chi phí lớn việc phát triển sản phẩm phức tạp Sự cẩn thiết để giảm thiểu thời gian để thị trường đồng thời sản xuất sản phẩm, kiểm tra kỹ lưỡng thửu thách to lớn Tăng mức độ phức tạp hệ thống phần cứng phần mền làm cho vần đề ngày nghiêm trọng với hệ sản phẩm Ngoài ra, với thay đổi quan trọng thực cho phần cứng sản phẩm hành phần mền phải triệt để hồi quy kiểm tra để xác nhận thay đổi không tạo hiệu ứng mong muốn Máy tính nhúng ngày trở lên phổ biến hệ thống an toàn, cần thử nghiệm kỹ lưỡng Rõ ràng, có cấp bách cần phải đẩy nhanh tự động hóa hệ thống cấp thửu nghiệm nhiều tốt hạn chế hệ thống kiểm tra chi phí phát triển Phương pháp mô Hardware – in – the – loop kỹ thuật để thử nghiệm hệ thống cấp thực hệ thống nhúng cách toàn diện, hiệu quả, lặp lại Mô hardware – in – the – loop thường dùng việc phát triển thử nghiệm hệ thống nhúng, hệ thống thử nghiệm dễ dàng, triệt để, diễn môi trường hoạt động _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh Phương pháp mô hardware – in – the – loop đỏi hỏi phát triển mô thời gian thực, mô hình số phần hệ thống nhúng thử nghiệm tất tương tác có ý nghĩa môi trường hoạt động Mô theo dõi hệ thống thử nghiệm đầu tín hiệu tạo đầu vào tín hiệu hệ thống thử nghiệm số thời điểm thích hợp Đầu hệ thống thử nghiệm tín hiệu từ thiết bị truyền hình động thường bao gồm lệnh điều hành hiển thị thông tin Đầu vào để hệ thống thử nghiệm bao gồm tín hiệu cảm biến lệnh từ điều hành Các kết đầu từ hệ thống nhúng phục vự đầu vào mô mô tao kết trở thành đầu vào hệ thống nhúng Trong hình hệ thống thử nghiệm có giao diện với cảm biến cấu chấp hành, hiển thị thông tin chấp nhận lệnh đầu vào Trong ví dụ lệnh tảo mô kích thích hệ thống thử nghiệm Việc sử dụng tổng hợp tao lệnh điều khiển cho phép tự động trình tự kiểm tra cho phép lặp lại xác cảu mẫu Bạn áp dụng mô hardware – in – the – loop thử nghiệm ý tưởng loạt hệ thống, từ thiết bị tương đối đơn giản chẳng hạn điều khiển nhiệt độ phòng đến hệ thống phức tạp hệ thống _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh điều khiển máy bay Mô hardware – in – the – loop sử dụng việc phát triển thử nghiệm phức tạp hệ thống quân sự, tên lửa, điều khiển vệ tinh… Phương pháp mô hardware – in – the – loop giúp bạn phát triển sản phẩm nhanh chi phí hiệu với thử nghiệm cải thiện triệt để Một lợi ích mô hardware – in – the – loop làm giảm khả vấn đề nghiêm trọng sản phẩm cách đáng kể Trong gian đoạn phát triển sản phẩm, mô hardware – in – the – loop công cụ có giá trị tối ưu hóa thiết kế thực sửa lỗi phần cứng lẫn phần mền Tuy nhiên với mô hardware – in – the – loop (hoặc mô nào) để sản xuất đáng tin cậy, quan trọng để chứng minh môi trường mô việc quan trọng thực tế Đây nơi mà khái niệm mô kiểm tra xác nhận 1.3 Điều kiện kết cho việc mô Trước mô hardware – in – the – loop sử dụng để kiểm tra, việc phải kiểm tra xem thiết bị mô môi trường mô có mô hardware – in – the – loop có đầy đủ không Điều kiện trình chứng minh mô hardware – in – the – loop thực xác mô hình toán học khái niện hệ thống thử nghiệm môi trường Kết thực cách so sánh kết mô hardware – in – the – loop với kết phân tích tính toán từ kết độc lập với hệ thống thử nghiệm Nếu kết thử nghiệm không xác phù hợp với kết mô hardware – in – the – loop Những sai sót mô giao diện phần mền phần cứng trở lên rõ ràng mô tiến hành kiểm tra kết Sau mà độ lệch hiệu suất hệ thống nhúng môi trường hoạt động mô hardware – in – the – loop giảm đến mức độ chấp nhận tài liệu mô hardware – in – the – loop Mô thử nghiệm hardware – in – the – loop sau sử dụng để thay làm tăng thêm thử nghiệm vận hành hệ thống miễn _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh môi trường mô nằm phạm vi điều kiện mô Khi làm việc với điều kiện mô cần phải hiểu phạm vị điều kiện môi trường thử nghiệm Khi thực sửa đổi điều kiện mô phải kiểm soát cấu hình phần mền thực cho hiệu suất mô khôg bị ảnh hưởng thay đổi 1.4 Phần cứng phần mền mô hardware – in – the – loop Để phát triển mô hardware – in – the – loop, cần phải tính toán phù hợp phần cứng I/O phần mền để thực mô hình mô thời gian thực I/O hoạt động Mô phần cứng máy tính Ngoài hệ thống thử nghiệm, phần cứng sử dụng mô hardware – in – the – loop phải bao gồm: + Một hệ thống máy tính có khả đáp ứng việc thực thời gian thực yêu cầu mô + thiết bị mô máy tính cho phép kiểm soát điều khiển mô mô thu thập liệu, lưu trữ, phân tích hiển thị + Một tập hợp I/O giao diện mô máy tính hệ thống thực nghiệm 1.5 Yêu cầu thời gian thực Yêu cầu máy tính mô phụ thuộc vào đặc điểm hệ thống nhúng để thử nghiệm môi trường hoạt động như: + hệ thống thử nghiệm I/O tốc độ truyền liệu I/O + phức tạp yếu tố hệ thống thử nghiệm môi trường hoạt động mô phần mền mô Thiết bị I/O Có nhiều loại thiết bị I/O khác sử dụng hệ thống nhúng Trong mô hardware – in – the – loop, thiết bị I/O cài đặt mô máy tính kết nối với hệ thống mô cổng I/O Giao diện I/O có sẵn từ nhiều phía hỗ trợ tín hiệu như: + Analog (DACs ADCs) _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh + tín hiệu số không liên tục + Serial (RS-232 RS-422) + Dữ liệu thời gian thực + Network (ethernet) + thiết bị mô Một bảng tóm tắt cho hiệu suất cao thời gian thực hệ thống máy tính bao gồm: + CPU hiệu cao + Hỗ trợ cho hoạt động thời gian thực + Tỉ lệ truyền liệu cao + hỗ trợ cho loạt thiết bị I/O 1.6 Phần mền mô cấu chấp hành Các phần mền mô có chứa đoạn mã thực nhiệm vụ cần thiết thời gian thực mô Các phần mền mô hardware – in – the – loop tách thành ba phần sau: + Khởi động phần mền mô phần cứng bên Khởi tạo mô phần cứng + vòng động bao gồm I/O, mô hình mô đánh giá trạng thái biến đổi + Dừng phần mền phần cứng bên Từ mô thiết bị đầu vào Đánh giá mô hình mô Viết thiết bị đầu And or run ? yes no Tích hợp biến trạng thái Sự chậm trễ thời gian cầu bắt đầu _ Tắt máy mô phàn cứng Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh 1.7 Hệ thống mô HIL ứng dụng hàng không vũ trụ : _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh Hệ thống mô HIL hàng không vũ trụ đóng vai trò đặc biệt quan trọng,ứng dụng rộng rãi mô động động lực,điều khiển động động lực,mô điều khiển tư vệ tinh,vệ tinh Pico,… Những hệ HIL tiên phong hàng không vũ trụ kể đến : xPC Target,Dspace,National Instrucments-NI,… có nhiều ứng dụng việc nghiên cứu mô động phản lực,các vệ tinh quỹ đạo chúng,môi trường không gian,…Ở Việt Nam,hệ mô HIL ứng dụng nghiên cứu chế tạo vệ tinh Pico,hệ mô điều khiển vệ tinh ADCSs Attitude Determination and Control System simulator : Hình 1.7.1 – Hệ mô xPC Target 10 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh • Bên cạnh lập trình ASM, cấu trúc AVR thiết kế tương thích • Nguồn tài nguyên source code, tài liệu, application note…rất lớn internet Hầu hết chip AVR có tính (features) sau: •  Có thể sử dụng xung clock lên đến 16MHz, sử dụng xung clock nội lên đến MHz (sai số 3%)  Bộ nhớ chương trình Flash lập trình lại nhiều lần dung lượng lớn, có SRAM (Ram tĩnh) lớn, đặc biệt có nhớ lưu trữ lập trình EEPROM  Nhiều ngõ vào (I/O PORT) hướng (bi-directional)  bits, 16 bits timer/counter tích hợp PWM  Các chuyển đối Analog – Digital phân giải 10 bits, nhiều kênh  Chức Analog comparator  Giao diện nối tiếp USART (tương thích chuẩn nối tiếp RS-232)  Giao diện nối tiếp Two –Wire –Serial (tương thích chuẩn I2C) Master Slaver  Giao diện nối tiếp Serial Peripheral Interface (SPI)  … 3.2– Mạch nạp cho AVR Có nhiều mạch nạp cho AVR,tuy nhiên mạch nạp đơn giản,thông dụng tiện lợi chọn AVR -910 AVR910 USB Programmer mà mạch nạp ISP sử dụng để lập trình cho tất dòng Vi điều khiển AVR Một mạch nạp nhỏ 25 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh gọn, tiện lợi có giá thành hấp dẫn AVR910 sử dụng với phần mềm AVRProg 1.4 kèm AVR Studio hãng Atmel, sử dụng với CodeVisionAVR, trình biên dịch C tiếng sử dụng rộng rãi Sau hướng dẫn chi tiết cách cài đặt mạch nạp AVR910 máy tính cách thức cấu hình để sử dụng trơn tru với phần mềm đề cập Cài đặt driver : AVR910 sử dụng cổng COM ảo (Virtual COM Port) để kết nối với phần mềm máy tính, cắm mạch nạp vào cổng USB máy tính, Hệ điều hành thông báo cần cài đặt Diver cho thiết bị : 26 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh Hình 3.2.1 Tại hộp thoại Found New Hardware Wizard chọn No, not this time nhấn Next để tránh việc Windows tự động tìm kiếm Driver Internet Hình 3.2.2 Tiếp theo chọn Install From a list or specific location (Advanced) bấm Next, ta định Diver cần dùng cho thiết bị 27 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh Hình 3.2.3 Trong hộp thoại tiếp theo, chọn Search for the best driver in these locations, đánh dấu ô Include this location in the search, sau nhấn nút Browse để trỏ đến thư mục chứa Driver cho thiết bị, cuối nhấn Next (Driver có sẵn website CD mua kèm sản phẩm, minh họa trình cài đặt Driver trênWinXP, Windows Vista bạn cần giải nén file Zip chứa Driver trước sử dụng) 28 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh Hình 3.2.4 29 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh Hình 3.2.5 Hệ thống tiến hành đặt Driver cho mạch nạp, trình nhanh chậm tùy thuộc vào máy tính, cuối lên thông báo Windows hình bên phải Chọn Continue Anyway để cài cho phép cài đặt Driver không chứng nhận Microsoft Hình 3.2.6 Sau cài đặt, ta theo dõi thiết bị cách sử dụng Device Manager Windows Vào Control Panel—System—Advanced—Device Manager, ta có hộp thoại Device Manager lên 30 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh Hình 3.2.7 Mở nhánh Ports (COM & LPT), ta thấy có thông báo mạch nạp AVR910 kết nối với máy tính, cổng COM gán cho mạch COM18 Ở có số điểm cần lưu ý: - Cần kết nối mạch nạp với máy tính phần Ports (COM&LPT) lên thông báo thiết bị - Với máy tính xách tay cổng COM LPT thực Phần Ports (COM & LPT) không lên thiết bị gắn vào - Tên cổng COM gán cho thiết bị phụ thuộc vào máy tính, giống nhau, nhiên cần lưu ý AVR Prog hoạt động với cổng COM từ 1-4 CodeVisionAVR hoạt động với cổng COM từ 1-6 Do cổng COM gán tự động khoảng này, ta cần tiến hành gán lại cổng COM tay cho phù hợp Gán lại tên cổng COM cho thiết bị: Kích đúp chuột lên nhánh PNLab AVR910 USB Programmer để mở hộp 31 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh thoại Properties thiết bị: Hình 3.2.8 Chọn Tab Port Settings, nhấn nút Advanced… ta có hộp thoại Advanced Settings 32 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh Hình 3.2.9 Trong danh sách COM Port Number, ta chọn cổng COM 1-4 (để sử dụng với phần mềm), tốt chọn cổng COM không bị đánh dấu in use (đã sử dụng phần mềm khác), trường hợp tất bị đánh dấu, ta lựa chọn cổng in use, minh họa với cổng COM1, chọn COM1 nhấn OK HÌnh 3.2.10 33 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh Ngay Windows đưa thông báo, nhấn Yes để chấp nhận dùng chung cổng với thiết bị khác, sau nhấn OK hộp thoại Properties (lưu ý đa số trường hợp, việc dùng chung cổng không ảnh hưởng đến hoạt động thiết bị, nhiên cần lưu ý thiết bị dùng chung cổng kết nối xảy tranh chấp thiết bị không hoạt động – trường hợp xảy với thiết bị Bluetooth mạch nạp khác sử dụng COM ảo.) Rút mạch nạp khỏi cổng USB cắm lại, theo dõi Device Manager thấy cổng COM gán : Hình 3.2.11 34 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh 3.3 – Giao thức TCP-IP Giao thức TCP/IP phát triển từ mạng ARPANET Internet dùng giao thức mạng vận chuyển mạng Internet TCP (Transmission Control Protocol) giao thức thuộc tầng vận chuyển IP (Internet Protocol) giao thức thuộc tầng mạng mô hình OSI Họ giao thức TCP/IP giao thức sử dụng rộng rãi để liên kết máy tính mạng Hiện máy tính hầu hết mạng sử dụng giao thức TCP/IP để liên kết với thông qua nhiều hệ thống mạng với kỹ thuật khác Giao thức TCP/IP thực chất họ giao thức cho phép hệ thống mạng làm việc với thông qua việc cung cấp phương tiện truyền thông liên mạng a IP Nhiệm vụ giao thức IP cung cấp khả kết nối mạng thành liên kết mạng để truyền liệu, vai trò IP vai trò giao thức tầng mạng mô hình OSI Giao thức IP giao thức kiểu không liên kết (connectionlees) có nghĩa không cần có giai đoạn thiết lập liên kết trước truyền liệu Sơ đồ địa hóa để định danh trạm (host) liên mạng gọi địa IP 32 bits (32 bit IP address) Mỗi giao diện máy có hỗ trợ giao thức IP phải gán địa IP (một máy tính gắn với nhiều mạng có nhiều địa IP) Địa IP gồm phần: địa mạng (netid) địa máy (hostid) Mỗi địa IP có độ dài 32 bits tách thành vùng (mỗi vùng byte), biểu thị dạng thập phân, bát phân, thập lục phân hay nhị phân Cách viết phổ biến dùng ký pháp thập phân có dấu chấm (dotted decimal notation) để tách vùng Mục đích địa IP để định danh cho máy tính liên mạng b TCP TCP giao thức "có liên kết" (connection - oriented), nghĩa cần phải thiết lập liên kết hai thực thể TCP trước chúng trao đổi liệu với Một tiến trình ứng dụng máy tính truy nhập vào dịch vụ giao thức TCP thông qua cổng (port) TCP Số hiệu cổng TCP thể bytes Một cổng TCP kết hợp với địa IP tạo thành đầu nối TCP/IP (socket) liên mạng Dịch vụ TCP cung cấp nhờ liên kết logic cặp đầu nối TCP/IP Một đầu nối TCP/IP tham gia nhiều liên kết với đầu nối TCP/IP xa khác Trước truyền liệu trạm cần phải 35 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh thiết lập liên kết TCP chúng không nhu cầu truyền liệu liên kết giải phóng Chương IV: THIẾP KẾ BỘ PHẦN CỨNG Hệ mô HIL thực tế cần số lượng phần cứng lớn hãng sản xuất lại yêu cầu phần cứng chuẩn định Việc kết nối với phần mềm mô Matlab/Simulink, Labview,…cũng không dễ dàng Vì giới hạn đề tài này,em xin thiết kế phần cứng đọc cảm biến nhiệt độ thay kết nối với Matlab/Simulink truyền đến máy tính thông qua giao thức TCP-IP RS232 Bộ phần cứng bao gồm khối chức : Khối nguồn Khối điều khiển Khối giao tiếp Khối cấu chấp hành 4.1- Khối nguồn Bộ phần cứng hoạt động mức điện áp 3.3V,do khối khuồn phải đảm bảo nguồn Vout = 3.3V Sử dụng KA7085,ASM1117 3.3V, Nguồn cung cấp : V in ~ 7-20V DC mắc theo sơ đồ : 4.1.1- KA 7805 : 36 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh Hình 4.1.1 – KA 7805 pin Transistor KA7805 cho điện Vout = 5.0V,nhiệt độ hoạt động : 0°C đến 125°C, Một số đặc tính quan trọng dòng KA7805 : 37 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh 4.1.2 – ASM1117 3.3V Hình 4.1.2 – ASM1117 3.3 Pin ASM1117 3.3 cho ta điện cần Vout = 3.3V,Vin=5V lấy từ dòng qua KA7805, nhiệt độ hoạt động -40°C đến 125°C ,… 4.2 – Khối điều khiển Khối điều khiển sử dụng ATMega32 Atmel, tần số thạch anh 16Mhz,tổng cộng có 40 chân, Các OI không sử dụng ATMega32 đưa ngoài, sẵn sàng kết nối với thiết bị ngoại vi khác cung cấp sẵn ngõ ISP để nạp chương trình 38 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh Hình 4.2.1 – Khối điều khiển dùng ATMEGA32 Khối điều khiển trung tâm phần cứng,kết nối với tất khối chức khác để thực nhiệm vụ khối.Bộ phần cứng tích hợp sẵn cổng giao tiếp SPI cho phép nạp chương trình mạch : Hình 4.2.2 – Giao tiếp SPI nạp chương trình Các OI không sử dụng ATMega32 đưa ngoài, sẵn sàng kết nối với thiết bị ngoại vi khác: Hình 4.2.3- Các cổng kết nối 39 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội [...].. .Tìm hiểu và xây dựng hệ điện tử ứng dụng trong hệ thống mô phỏng điều khiển vệ tinh Hình 1.7.2- Hệ mô phỏng HIL National Instrucment Hình 1.7.3 – Hệ mô phỏng Dspace Hình 1.7.4- Hệ mô phỏng điều khiển tư thế vệ tinh ADCS 11 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu và xây dựng hệ điện tử ứng dụng trong hệ thống mô phỏng điều khiển vệ tinh Chương II: MÔI TRƯỜNG... Zip chứa Driver trước khi sử dụng) 28 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu và xây dựng hệ điện tử ứng dụng trong hệ thống mô phỏng điều khiển vệ tinh Hình 3.2.4 29 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu và xây dựng hệ điện tử ứng dụng trong hệ thống mô phỏng điều khiển vệ tinh Hình 3.2.5 Hệ thống sẽ tiến hành cái đặt Driver... Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu và xây dựng hệ điện tử ứng dụng trong hệ thống mô phỏng điều khiển vệ tinh thoại Properties của thiết bị: Hình 3.2.8 Chọn Tab Port Settings, nhấn nút Advanced… ta sẽ có hộp thoại Advanced Settings 32 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu và xây dựng hệ điện tử ứng dụng trong hệ thống mô phỏng điều khiển vệ tinh Hình 3.2.9 Trong. .. ĐỘNG LÊN VỆ TINH PICO 2.1 Yêu cầu đặt ra cho hệ điều khiển nhiệt độ Hệ thống điều khiển nhiệt độ sử dụng kỹ thuật điều khiển thụ động và chủ động để giữ nhiệt độ của vệ tinh nằm trong giới hạn cho phép Hệ thống này bị ngắt trong suốt quá trình vệ tinh ở dưới mặt đất, lúc phóng và khi vệ tinh được phóng lên Hệ thống phụ trợ được điều khiển theo phương thức thụ động khi ở trên quỹ đạo, và điều khiển chủ... xây dựng hệ điện tử ứng dụng trong hệ thống mô phỏng điều khiển vệ tinh PHẦN B : THIẾT KẾ BỘ PHẦN CỨNG TRONG HỆ MÔ PHỎNG HIL MÔ PHỎNG ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ TÁC ĐỘNG LÊN VỆ TINH Chương III: AVR VÀ LẬP TRÌNH VỚI AVR GIAO THỨC TCP-IP 3.1 – AVR và lập trình với AVR 3.1.1.Cấu trúc bộ nhớ: Cũng như mọi vi điều khiển khác AVR có cấu trúc Harvard tức là có bộ nhớ và đường bus riêng cho bộ nhớ chương trình và. .. Nội Tìm hiểu và xây dựng hệ điện tử ứng dụng trong hệ thống mô phỏng điều khiển vệ tinh Q IR = I E AE = I E ( R ) AR ở đây : R = RE + H AE = 4πR E2 AR = 4πR 2 I E (R) RE2 = I E ( ) = I E sin 2 ρ ' 2 ( H + R) ' Với ρ = RE : góc bán kính của Trái Đất RE + H Hình3.5 : mối quan hệ giữa vệ tinh và trung tâm Trái Đất 15 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu và xây. .. 35 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu và xây dựng hệ điện tử ứng dụng trong hệ thống mô phỏng điều khiển vệ tinh thiết lập một liên kết TCP giữa chúng và khi không còn nhu cầu truyền dữ liệu thì liên kết đó sẽ được giải phóng Chương IV: THIẾP KẾ BỘ PHẦN CỨNG Hệ mô phỏng HIL trên thực tế cần một số lượng phần cứng rất lớn và mỗi hãng sản xuất lại yêu cầu những phần cứng chuẩn nhất định Việc... con trỏ trỏ tới bộ nhớ chương trình và dữ liệu Chúng lần lượt có tên là X, Y, Z 17 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu và xây dựng hệ điện tử ứng dụng trong hệ thống mô phỏng điều khiển vệ tinh Không gian các thanh ghi cổng vào ra bao gồm cá thanh ghi dữ liệu và thanh ghi điều khiển cho cổng vào ra.(Phần này sẽ được nói tới trong phần lập trình cho các thiết... bit Có địa chỉ trong các thanh ghi chức năng đặc biệt là $3E (Trong bộ nhớ RAM là $5E) Có nhiệm vụ trỏ tới vùng nhớ trong RAM chứa ngăn xếp 23 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu và xây dựng hệ điện tử ứng dụng trong hệ thống mô phỏng điều khiển vệ tinh Khi chương trình phục vu ngắt hoặc chương trình con thì con trỏ PC được lưu vào ngăn xếp trong khi con trỏ... 16 _ Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu và xây dựng hệ điện tử ứng dụng trong hệ thống mô phỏng điều khiển vệ tinh Ta thấy không gian bộ nhớ của bộ nhớ chương trình gồm 4Kx8 và có địa chỉ từ 0000H tới FFFH Bộ nhớ dữ liệu gồm hai phần: bộ nhớ RAM và bộ nhớ EEPROM trong đó không gian bộ nhớ RAM lại chia làm 3 phần: Các thanh ghi chức năng chung, các thanh ghi vào ra và cuối cùng là 512 byte ... Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh - - Hardware in the loop (HIL) dạng mô thời gian thực sử dụng phần cứng để mô vòng điều khiển Mô thời... _ Tắt máy mô phàn cứng Đại học Công nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh 1.7 Hệ thống mô HIL ứng dụng hàng không vũ trụ : ... nghệ - ĐH QG Hà Nội Tìm hiểu xây dựng hệ điện tử ứng dụng hệ thống mô điều khiển vệ tinh Hệ thống mô HIL hàng không vũ trụ đóng vai trò đặc biệt quan trọng ,ứng dụng rộng rãi mô động động lực,điều