THÔNG TIN TÀI LIỆU
ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Khoa Điện tử - Viễn thơng Bộ mơn Kỹ thuật Máy tính - TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH ĐIỆN TỬ- VIỄN THÔNG CƠ SỞ Huế, 08/2016 Tài liệu hướng dẫn Thực hành ĐTVT sở BM Kỹ thuật máy tính MỤC LỤC PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ KIT PHÁT TRIỂN ARDUINO INTEL GALILEO PHẦN 2: NỘI DUNG CÁC BÀI THỰC HÀNH .10 BÀI 1: ĐIỀU KHIỂN HOẠT ĐỘNG LED BẰNG MÁY TÍNH 10 1.Mục đích yêu cầu .10 2.Thiết bị phần mềm cần thiết .10 Tổng quan lý thuyết 10 Trình tự thực hành 13 BÀI 2: HIỂN THỊ LCD 16x2 THEO NỘI DUNG NHẬP TỪ MÁY TÍNH 15 1.Mục đích yêu cầu .15 Thiết bị cần thiết 15 Tổng quan lý thuyết 15 Trình tự thực hành 20 1.Mục đích yêu cầu .21 Thiết bị cần thiết 21 Tổng quan lý thuyết 21 Trình tự thực hành 27 BÀI 4: GIAO TIẾP GIỮA CẢM BIẾN ĐO NHIỆT ĐỘ - ĐỘ ẨM VÀ MÁY TÍNH 29 1.Mục đích yêu cầu .29 Thiết bị cần thiết 29 3.Tổng quan lý thuyết 29 Trình tự thực hành 32 PHẦN 3: PHỤ LỤC CÁC CHƯƠNG TRÌNH MẪU VIẾT TRÊN PHẦN MỀM IDE 34 Tài liệu hướng dẫn Thực hành ĐTVT sở BM Kỹ thuật máy tính PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ KIT PHÁT TRIỂN ARDUINO INTEL GALILEO 1.1 Mô tả phần cứng Intel Galileo Intel trực tiếp phát triển sản phẩm đội ngũ phát triển Arduino chứng nhận đạt chuẩn tương thích với tảng Arduino Intel Galileo board ứng dụng sử dụng vi xử lý Intel Quark SoC X1000, vi xử lý 32 bit thuộc dịng “Santa Clara” sản xuất cơng nghệ System on Chip lớp Petium 32nm với mức độ tiêu thụ điện thấp Vi xử lý X1000 hoạt động với xung nhịp 400Mhz dựa tảng Intel Pentium x86 với nhớ L1 cache 16Kb Galileo thiết kế thích với chuẩn board Arduino Uno R3 Tương tự board Arduino khác, board Intel Galileo tuân theo tiêu chuẩn định tảng Arduino Các chân Digital đánh số từ chân tới 13 (kề cận chân AREF GND), chân Analog từ chân tới 5, header nguồn, header ICSP chân truyền UART tất điểm giống với Arduino Uno R3 Tất chân Galileo tuân theo chuẩn Arduino pinout 1.0 Hình Minh họa sơ đồ khối hình ảnh thực tế board Intel Galileo Gen Sức mạnh board Galileo tạo chủ yếu từ vi xử lý Intel Quark Soc X1000, ngồi khả tương thích với chuẩn Arduino việc nhận hỗ trợ từ nhà sản xuất vi xử lý lớn giới Intel góp phần tạo board phát triển đầy tiềm Vi xử lý 400Mhz tương thích với tập lệnh 32 bit Intel Pentium với đặc điểm sau - Bộ nhớ cache L1 16Kb Đơn lõi, đơn luồng, tốc độ không đổi Tài liệu hướng dẫn Thực hành ĐTVT sở BM Kỹ thuật máy tính - Hỗ trợ trạng thái ngủ ACPI Một đồng hồ thời gian thực tích hợp, sử dụng pin 3V khơng có sẵn board, - cấp nguồn thơng qua header 11 Kb EEPROM lập trình thơng qua thư viện EEPROM Bộ nhớ flash Legacy SPI 8Mb để lưu trữ firmware (hay nạp khởi động) Sketch Ở 256 Kb 512 Kb dành riêng cho việc lưu chương trình Sketch Việc upload diễn cách tự động trừ có nâng cấp thêm vào - firmware 512 Kb SRAM 256 Mb DRAM cho phép firmware mặc định Tùy chọn thêm vào thẻ nhớ micro SD cho phép không gian lưu trữ lên tới 32 Gb Lưu trữ thơng qua USB tương thích với chuẩn USB 2.0 Galileo thiết kế để hỗ trợ Shield có điện áp hoạt động 3,3V 5V Điện áp hoạt động lõi Galileo 3,3V Tuy nhiên, jumper board cho phép chuyển đổi thành 5V chân I/O Sự cung cấp hỗ trợ cho Shield Uno 5V thiết lập mặc định Nếu jumper bị chuyển vị trí, chuyển đổi điện áp khơng hoạt động cung cấp điện áp 3,3V chân I/O Những đầu vào Analog cịn lại có điện áp từ 0V tới 5V vị trí jumper Sự đa cách sử dụng chân board Galileo sau - Chức vào/ra liệu số/tương tự • 14 chân vào kỹ thuật số đánh số từ D0 đến D13, có chân sử dụng đầu PWM với độ phẩn giải 8/12 bit Mỗi chân số sử dụng input output Điều thực nhờ vào hàm pinMode(), digitalWrite() digitalRead() trình lập trình.Các chân hoạt động mức điện áp 3.3V 5V Mỗi chân chịu dòng vào 10mA tối đa 25mA có điện trở kéo bên ( khơng kết nối theo mặc định ) từ 5,6kOhm tới 10kOhm • chân đầu vào analog A0 tới A5, thông qua IC chuyển đổi Analog to Digital AD7298 Mỗi chân số chúng cung cấp độ phân giải ADC 10 bit 12 bit điện áp đầu vào từ 0V tới 5V, điện áp tham chiếu 5V - Chức hỗ trợ chuẩn giao tiếp • Bus I2C, TWI với chân SDA SCL, cạnh chân AREF • TWI: Chân A4 chân SDA chân A5 chân SCL Hỗ trợ giao tiếp TWI với thư viện hỗ trợ Wire Library Tài liệu hướng dẫn Thực hành ĐTVT sở BM Kỹ thuật máy tính Hình Minh họa ký hiệu chân vào/ra Intel Galileo SPI mặc định 4Mhz, lập trình lên đến 25Mhz Galileo khơng làm SPI • slave mà SPI master, hoạt động slave phải thông qua kết nối USB client • Giao tiếp UART cấu hình tốc độ baud, giao tiếp thơng qua chân (RX) 1(TX) • ICSP: chân mạch, phần cứng header cắm vào - Chân Vin: sử dụng nguồn bên cung cấp cho Galileo thơng qua chân - Chân output 5V: cung cấp nguồn bên ngồi qua cổng USB Dịng tối đa - cung cấp cho ngoại vi 800mA Chân output 3,3V: Cung cấp 3,3V qua điều chỉnh mạch, dòng tối đa cung cấp cho - ngoại vi 800mA Chân GND chân nối đất, sử dụng với mục đích tạo mạch kín cấp nguồn cho ngoại - vi IOREF: Các chân IOREF Galileo cho phép shield đính kèm với cấu hình thích ứng với điện áp cung cấp board Điện áp chân IOREF điều khiển - jumper board cho phép lựa chọn mức điện áp 3,3V hay 5V Chân hay nút RESET, mức tích cực thấp để khởi động chạy lại phần mềm nạp từ đầu Chân AREF không sử dụng board Galileo Việc cung cấp điện áp tham chiều từ bên không hỗ trợ cho Galileo, mặc định điện áp tham chiều Galileo 5V để đo điện áp đầu vào từ Analog Input Tài liệu hướng dẫn Thực hành ĐTVT sở BM Kỹ thuật máy tính Ngồi board cịn hỗ trợ khối chức thể nhiệm vụ mở rộng sau - Kết nối Ethernet 10/100 Khe cắm PCI Express đầy đủ, với tính PCIe phù hợp Kết nối USB Host 2.0 Hỗ trợ lên đến 128 thiết bị kết cuối Kết nối USB Client Sử dụng để nạp chương trình Sketch 10 chân JTAG tiêu chuẩn sử dụng để gỡ rối (debug) Nút Reboot để khởi động lại vi xử lý Các tùy chọn lưu trữ 1.2 Phương pháp lập trình trình biên dịch IDE Chúng ta truy cập vào trang web http://arduino.cc/en/Main/Software tải chương trình Arduino IDE phù hợp với hệ điều hành máy bao gồm Windown, Mac OS hay Linux Đối với Windown có cài đặt (.exe) Zip, Zip cần giải nén chạy chương trình khơng cần cài đặt Mơi trường phát triển tích hợp (IDE) Arduino ứng dụng đa tảng viết Java.Nó thiết kế để dành cho nhà phát triển người tập tành làm quen với lĩnh vực phát triển phần mềm Nó bao gồm trình biên tập mã nguồn (code editor) với chức đánh dấu cú pháp, tự động kiểm tra phù hợp dấu ngoặc tự động canh lề, biên dịch (complie) tải (upload) chương trình lên bo Một chương trình mã nguồn viết cho Arduino gọi sketch Hình Minh họa giao diện lập trình Arduino IDE Tài liệu hướng dẫn Thực hành ĐTVT sở BM Kỹ thuật máy tính Các chương trình Arduino viết C C++ Arduino IDE kèm với thư viện phần mềm gọi "Wiring", từ project Wiring gốc, giúp thao tác input/output dễ dàng Người dùng cần định nghĩa hàm để tạo chương trình vịng thực thi (cyclic executive) chạy Arduino IDE nơi để soạn thảo chương trình, kiểm tra lỗi nạp chương trình cho Arduino Giao diện gồm có vùng rõ ràng - Vùng Toolbar có chứa phím lệnh kiểm tra chương trình, nạp chương trình, lưu, mở hay tạo chương trình Hình Minh họa vùng Toolbar giao diện Arduino IDE Các nút chức có nhiệm vụ sau - Kiểm tra chương trình viết có cú pháp hay khơng- Verify Sketch - Biên dịch chương trình nạp vào board Arduino- Complie and upload sketch to arduino - Tạo sketch mới- New Sketch - Mở sketch lưu trước đó- Open Sketch - Lưu chương trình lại- Save Sketch - Mở hình hiển thị Serial Monitor sử dụng cài Sketch có lệnh in hình hay gửi ký tự thơng qua chuẩn RS232 - Open Serial Monitor -Current tab: Sketch mở tại, đồng thời có nhiều tab tương ứng với nhiều sketch tab -Tab menu: Vào menu để chọn dẫn Tài liệu hướng dẫn Thực hành ĐTVT sở BM Kỹ thuật máy tính Ngồi ra, Tool menu ta quan tâm mục mạch cổng nối tiếp mục Board Ở việc lựa chọn bo mạch cho phù hợp với loại bo mà sử dụng đóng vai trị quan trọng Nếu sử dụng loại bo mạch khác phải chọn loại bo mạch, chọn sai nạp chương trình vào chip bị báo lỗi Hình Minh họa chọn board Arduino cổng COM giao tiếp phù hợp Cổng giao tiếp máy tính Board thiết lập thông qua tab Serial Port: nơi lựa chọn cổng COM Arduino Khi cài đặt driver máy tính thơng báo tên cổng COM Arduino bao nhiêu( xem phần Device Manager), ta chỉviệc vào Serial Port chọn cổng COM để nạp chương trình, chọn sai khơng thể nạp chương trình cho Arduino - Vùng viết chương trình đánh số dịng hình vẽ Đây nơi để viết dòng lệnh điều khiển hoạt động VĐK Tài liệu hướng dẫn Thực hành ĐTVT sở BM Kỹ thuật máy tính Hình Minh họa vùng viết chương trình Nội dung void setup() {……} khai báo ban đầu cấu hình ngõ vào ra, có sử dụng cảm biến hay khơng… Nội dung void loop(){……} dịng lệnh thực cách liên tục đặt chân logic cao/thấp, tạo xung PWM… - Vùng thông báo vùng có giao diện Đen nằm cuối Giao diện, trình nạp chương trình thành cơng hay lỗi, vị trí lưu file thơng báo vùng Hình Minh họa vùng thơng báo - Current line number: Dịng trỏ (Ví dụ 33) - Current arduino model: Dịng board Arduino sử dụng (Ví dụ Intel Galile Gen2) Tài liệu hướng dẫn Thực hành ĐTVT sở BM Kỹ thuật máy tính - Your system’s name for current USB port: Tên cổng giao tiếp máy tính VĐK ( Ví dụ COM1) Tài liệu hướng dẫn Thực hành ĐTVT sở BM Kỹ thuật máy tính - Điều khiển tốc độ quay: Điều khiển tốc độ quay động bước cách tăng giảm thời gian cách lần cấp xung, hay nói cách khác thay đổi tần số cấp xung điện cho cực từ động bước 1.2 Tổng quan động điện DC Động điện chiều DC gồm hai phần chính: - Stato (phần đứng yên) với cực từ nam châm vĩnh cửu nam châm điện - Roto (phần chuyển động) với cuộn dây quấn, cổ góp chổi điện Chức chổi than – vành góp để đưa điện áp chiều vào cuộn dây phần ứng đổi chiều dòng điện chiều cuộn dây phần ứng Số lượng chổi than số lượng cực từ (một nửa có cực tính dương nửa có cực tính âm) Hình 21 Minh họa cấu tạo động điện chiều Để động điện chiều hoạt động, ta cần cung cấp cho dịng điện chiều Điều khiển động điện chiều điều khiển chiều quay điều khiển tốc độ quay động Chiều quay điều khiển chiều cách đơn giản việc thay đổi cực tính cực động chiều Thông qua phần mềm truyển tải điện qua mạch công suất ta dễ dàng thay đổi chiều quay động điện chiều Hình 22 Minh họa thay đổi chiều quay động điện chiều 24
Ngày đăng: 22/11/2016, 21:55
Xem thêm: