Thiết kế hệ thống đo mức nước sông tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HỒ AN NINH THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO MỨC NƯỚC SÔNG TỰ ĐỘNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN : TS NGUYỄN VĂN ĐỨC HÀ NỘI – 2010 MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 10 MỞ ĐẦU 13 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 14 1.1 Giới thiệu chung 14 1.2 Các yêu cầu thiết kế hệ thống 14 1.3 Các yêu cầu chức hệ thống 15 1.4 Sơ đồ khối hệ thống 15 CHƯƠNG 2: KHỐI ĐO MỨC NƯỚC 17 2.1 Cảm biến siêu âm 17 2.1.1 Siêu âm gì? 17 2.1.2 Giới thiệu cảm biến siêu âm 18 2.1.3 Ứng dụng cảm biến siêu âm 18 2.1.4 Cấu tạo cảm biến siêu âm 19 2.1.5 Nguyên lý hoạt động cảm biến siêu âm 19 2.1.6 Nguyên lý đo mức nước cảm biến siêu âm 20 2.1.6.1 Sai số lặp 22 2.1.6.2 Hiện tượng forecasting 22 2.1.6.3 Hiện tượng đọc chéo 23 2.1.7 Một số cảm biến siêu âm thông dụng 25 2.1.7.1 SRF485WPR - cảm biến siêu âm bù nhiệt độ 25 2.1.7.2 SRF06 - Cảm biến siêu âm vòng lặp dòng điện – 20mA 25 2.1.7.3 SRF01- Cảm biến siêu âm loại nhỏ giới 25 2.1.7.4 SRF08 - Cảm biến siêu âm hiệu suất cao 26 2.1.7.5 SRF02 - Cảm biến siêu âm hiệu suất cao, giá thành rẻ 26 2.1.7.6 SRF05 - Cảm biến giá rẻ 26 2.1.7.7 SRF235 - Cảm biến siêu âm “bút chì” 27 2.1.7.8 SRF10 - Cảm biến siêu âm biến kép nhỏ giới 27 2.1.7.9 SRF04 - Cảm biến siêu âm thông dụng 27 2.1.8 Ứng dụng cảm biến siêu âm đo mức nước - SRF05 28 2.1.8.1 Giới thiệu 28 2.1.8.2 Các chế độ hoạt động 28 2.2 Cảm biến áp suất 31 2.2.1 Áp suất đơn vị đo 31 2.2.2 Nguyên lý đo áp suất 32 2.2.3 Áp kế vi sai dựa nguyên tắc cân thuỷ tĩnh 34 2.2.3.1 Áp kế vi sai kiểu phao 34 2.2.3.2 Áp kế vi sai kiểu chuông 35 2.2.4 Cảm biến áp suất dựa phép đo biến dạng 37 2.2.4.1 Phần tử biến dạng 37 2.2.4.2 Các chuyển đổi điện 42 2.2.5 Tín hiệu điện đầu cảm biến áp suất 48 2.2.5.1 Bộ chuyển đổi áp suất đầu millivolt 48 2.2.5.2 Bộ chuyển đổi đầu điện áp 49 2.2.5.3 Bộ chuyển đổi áp suất đầu dòng – 20mA 49 2.2.6 Một số cảm biến áp suất thông dụng 49 2.2.6.1 Tổng quan kỹ thuật 49 2.2.6.2 Các đặc điểm vượt trội 50 2.2.6.3 Phạm vi đo áp 50 2.2.6.4 Đầu nguồn cấp 50 2.2.7 Ứng dụng cảm biến áp suất đo mức nước - Huba 511 50 2.2.7.1 Tổng quan kĩ thuật 50 2.2.7.2 Đặc điểm kỹ thuật 51 2.2.7.3 Cấu tạo 51 2.3 Vi điều khiển AVR ATmega8 52 2.3.1 Giới thiệu 52 2.3.2 Bộ nhớ AVR ATmega8 54 2.3.2.1 Bộ nhớ chương trình Flash 54 2.3.2.2 Bộ nhớ SRAM 55 2.3.2.3 Bộ nhớ liệu EEPROM 56 2.3.3 Timer/Counter AVR ATmega8 57 2.3.3.1.Timer/Counter1 58 2.3.4 Bộ chuyển đổi tương tự sang số (ADC) 61 CHƯƠNG 3: KHỐI XỬ LÝ DỮ LIỆU 62 3.1 Vi xử lý PSoC 29466 62 3.1.1 Tính vi xử lý PsoC 29466 62 3.1.1.1 Các đặc tính chung 64 3.1.1.2 Có thể cấu hình khối chip 64 3.1.1.3 Giao thức truyền 64 3.1.2 Các cổng vào đa chức 64 3.1.2.1 Vào số 65 3.1.2.2 Vào toàn cục 65 3.1.2.3 Vào tương tự 65 3.1.2.4 Các ngắt khối GPIO 66 3.1.3 Các ghi GPIO 66 3.1.3.1 Thanh ghi PRTxDR 67 3.1.3.2 Thanh ghi PRTxIE 67 3.1.3.3 Thanh ghi PRTxGS 67 3.1.3.4 Thanh ghi PRTxDM2x 67 3.1.3.5 Thanh ghi PRTxICx 68 3.1.4 Các truyền thông PsoC 68 3.1.4.1 Bộ truyền thông không đồng UART, TX, RX 68 3.1.4.2 Bộ truyền thông SPI Master 68 3.1.4.3 Bộ truyền thông SPI Slave 69 3.1.5 Công cụ phát triển 69 3.2 LCD 69 3.2.1 Giới thiệu LCD 69 3.2.2 Đặc tính làm việc chân LCD 71 3.3 Bàn phím 71 3.3.1 Bàn phím Keypad 72 3.3.2 Bàn phím keyboard 72 3.3.2.1 Giới thiệu 72 3.3.2.2 Cơ chế hoạt động 73 3.3.2.3 Các mã lệnh đặc biệt 75 3.3.2.4 Giao thức truyền keyboard 76 3.4 Module GSM Q24 78 3.4.1 Giới thiệu 78 3.4.2 Giao tiếp module Q24 78 3.4.2.1 Giao tiếp nối tiếp 78 3.4.2.2 Giao tiếp với bàn phím 81 3.4.2.3 Giao tiếp với SIM 82 3.4.2.4 Giao tiếp audio 83 3.4.3 Kết nối với anten 84 3.4.4 Câu lệnh AT 84 3.4.4.1 Cú pháp lệnh AT 84 3.4.4.2 Các lệnh AT thường dùng 85 3.5 Bộ thu phát không dây HM-TR 86 3.5.1 Giới thiệu 87 3.5.1.1 Đặc điểm kỹ thuật 87 3.5.1.2 Ứng dụng module HM-TR 88 3.5.1.3 Sơ đồ chân module HM-TR 88 3.5.1.4 Các chế độ hoạt động module HM-TR 89 3.5.2 Kết nối module với hệ thống 91 3.6 Phần mềm 92 3.6.1 Giao tiếp RS232 93 3.6.1.1 Giới thiệu 93 3.6.1.2 Sơ đồ chân RS232 94 3.6.1.3 Các đặc trưng điện áp logic 96 3.6.1.4 Quá trình truyền liệu 97 KẾT LUẬN 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT A/D Analog to Digital conversion ADC Analog to Digital Converter ASCII American Standard Code for Information Interchange ACK Acknowledgment code CLK Clock EN Enable EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory FSK Frequency Shift Keying FDMA Frequency Division Multiple Access GPIO General Purpose Input/Output GND Ground GSM Global System for Mobile Communications LED Light Emitting Diode LPT Line Print Terminal ICP Input Capture Pin I2C Inter-Integrated Circuit LCD Liquid Crystal Display MCU Microcontroller MISO Master Input Slave Output, MOSI Master Ouput Slave Input OCR Ouput Compare Register PWM Pulse Width Modulation PsoC Programmable System on Chip PC Personal Computer RS232 Recommended Standard 232 RF Radio Frequency RAM Random Access Memory ROM Read Only Memory RX Receive RS Register select R/W Read/Write SRAM Static random access memory SMS Short Message Service SCL Serial Clock SDA Serial Data SIM Subscriber Identification Module SPI Serial Peripheral Interface SCLK System Clock SS Slave Select SCK Serial Clock TX Transmit TIMSK Timer/Counter Interrupt Mask Register UART Universal Asynchronous Receiver and Transmitter USB Universal Serial Bus VCC Common Collector Voltage DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1: Bảng đơn vị đo áp suất hệ số chuyển đổi 32 Bảng 2.2: Chức chân AVR ATmega8 53 Bảng 2.3: Xung nhịp Timer/Counter 59 Bảng 2.4: Các bit TIMSK 60 Bảng 3.1: Bảng chức chân vi xử lý PsoC 29466 63 Bảng 3.2: Địa bit ghi bên 67 Bảng 3.3: Mô tả chi tiết chân LCD 71 Bảng 3.4: Các thông số giới hạn LCD 71 Bảng 3.5: Miền làm việc bình thườngcủa LCD 71 Bảng 3.6: Sơ đồ chân chuẩn P/S 73 Bảng 3.7: Các mã đặc biệt gửi từ máy đến keyboard 76 Bảng 3.8: Các chân SPI Q24 79 Bảng 3.9: Chân I2C Q24 80 Bảng 3.10: Các chân UART 81 Bảng 3.11: Các chân giao tiếp bàn phím 82 Bảng 3.12: Chân kết nối SIM 82 Bảng 3.13: Lệnh xem nhà sản xuất 85 Bảng 3.14: Lệnh xem IMEI 85 Bảng 3.15: Lệnh xem trạng thái kết nối SIM 85 Bảng 3.16: Lệnh kết nối gọi 85 Bảng 3.17: Lệnh định dạng tin nhắn SMS 85 Bảng 3.18: Lệnh gửi tin nhắn 86 Bảng 3.19: Lệnh liệt kê tin nhắn 86 Bảng 3.20: Lệnh xóa tin nhắn 86 Bảng 3.21: Chức chân module HM-TR 89 Bảng 3.22: Chức chân chuẩn RS232 96 Bảng 3.23: Mức điện áp chuẩn RS-232 96 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống đo mức nước 15 Hình 2.1: Sơ đồ khối đo mức nước 17 Hình 2.2: Một số hình ảnh cảm biến siêu âm 18 Hình 2.3: Nguyên lý TOF 20 Hình 2.4: Tầm quét cảm biến siêu âm 21 Hình 2.5: Sự phản xạ sóng siêu âm bề mặt vật liệu 23 Hình 2.6: Hiện tượng Forecasting 23 Hình 2.7: Hiện tượng đọc chéo 24 Hình 2.8: Cảm biến siêu âm SRF485WPR 25 Hình 2.9: Cảm biến siêu âm SRF06 25 Hình 2.10: Cảm biến siêu âm SRF01 25 Hình 2.11: Cảm biến siêu âm SRF08 26 Hình 2.12: Cảm biến siêu âm SRF02 26 Hình 2.13: Cảm biến siêu âm SRF05 26 Hình 2.14: Cảm biến siêu âm SRF235 27 Hình 2.15: Cảm biến siêu âm SRF10 27 Hình 2.16: Cảm biến siêu âm SRF04 27 Hình 2.17: Sơ đồ kết nối SRF05 chế độ 29 Hình 2.18: Giản đồ định thời SRF05 chế độ 29 Hình 2.19: Sơ đồ kết nối SRF05 chế độ 30 Hình 2.20: Giản đồ định thời SRF05 chế độ 30 Hình 2.21 Đo áp suất động ống Pilot 33 Hình 2.22: Đo áp suất động màng 34 Hình 2.23: Áp kế vi sai kiểu phao 35 Hình 2.24: Áp kế vi sai kiểu chuông 35 Hình 2.25: Phần tử biến dạng kiểu ống hình trụ 37 Hình 2.26: Lò xo ống 38 10 liệu thay module thu phát không dây với module phát đặt khối đo mức nước, module thu lại đặt khối xử lý liệu Và khối xử lý liệu đặt trạm, đảm bảo an toàn, ổn định cho hệ thống 3.5.1 Giới thiệu: Hình 3.17: Module HM-TR [http://www.futurlec.com/Radio-433MHZ.shtml] Series HM-TR phát triển hãng Hope Microelectronics, Trung Quốc thiết kế cho ứng dụng cần truyền liệu không dây Một số đặc điểm bật module tốc độ truyền liệu cao, khoảng cách truyền xa, khả lập trình tần số, cấu hình giao thức UART nguồn tiêu thụ thấp, làm trở thành lựa chọn lý tưởng cho ứng dụng không dây Giao thức kết nối tự điều khiển hoàn toàn dễ hiểu người sử dụng Module nhúng vào thiết kế có sẵn với khả kết nối liệu không dây hiệu cao giá thành thấp khả tích hợp vào hệ thống dễ dàng 3.5.1.1 Đặc điểm kỹ thuật: Module HM-TR có đặc điểm sau: - Sử dụng điều chế FSK, khả chống nhiễu cao - Truyền bán song công - Sử dụng băng tần ISM 315/433/868/915MHz, miễn phí toàn cầu - Khả lập trình tần số, cho phép sử dụng ứng dụng FDMA - Tự động biên dịch liệu từ RF tới giao thức UART, đáng tin cậy dễ sử dụng - Khả cấu hình giao thức UART, với tỉ lệ liệu từ 300~19200bps 87 - Sử dụng chân ENABLE để điều khiển chu trình làm việc, thỏa mãn yêu cầu ứng dụng khác Tiết kiệm lượng - Hiệu sử dụng cao, phạm vi truyền xa: >300m với môi trường vật cản - Chuẩn giao tiếp UART, với mức logic TTL RS232 có sẵn - Thiết kế chắn, chuẩn kết nối SIP khớp gắn ăng ten chuẩn SMA - Không cẩn phải điều chỉnh tần số ứng dụng 3.5.1.2 Ứng dụng module HM-TR: Với đặc điểm kỹ thuật trên, phạm vi ứng dụng module HM-TR lớn Sau số ứng dụng điển hình: - Điều khiển từ xa, hệ thống đo lường từ xa - Đo đạc không dây - Điều khiển truy cập - Thu thập liệu - Thiết bị gia dụng IT - Các sản phẩm nhà thông minh - Bộ lặp truyền liệu 3.5.1.3 Sơ đồ chân module HM-TR: Module HM-TR chia làm loại tương ứng với mức điện áp TTL khác Hình 3.18: Module HM-TR loại RS232 TTL [http://www.futurlec.com/Radio-433MHZ.shtml] Hai loại module có chế hoạt động giống Tuy nhiên, module loại RS232 kết nối trực tiếp vào máy tính, kết nối với vi điều khiển cần có 88 mạch chuyển đổi Trong module loại TTL kết nối trực tiếp với vi điều khiển không cần mạch chuyển đổi Hình 3.19: Sơ đồ chân HM-TR Chức chân HM-TR: Chân Tên Chức VDD Nguồn cấp DTX Truyền liệu từ module GND Đất DRX Nhận liệu vào module CONFIG Nếu chân set lên mức cao, module chế độ cấu hình, kết nối với hệ thống set mức thấp ENABLE Nếu chân mức thấp, chế độ bình thường, module vào chế độ nghỉ Đặt mức cao cho phép Bảng 3.21: Chức chân module HM-TR 3.5.1.4 Các chế độ hoạt động module HM-TR: - Chế độ config : 89 Hình 3.20 Chế độ config (module RS232) Hình 3.21 Chế độ config (module TTL) Tại chế độ config, module kết nối với máy tính, dùng phần mềm để cấu hình thông số UART Hình 3.22: Giao diện phần mềm config 90 - Nút “Write ”: thiết lập cấu hình vào module - Nút “Read”: đọc cấu hình - Nút “Default”: thiết lập mặc định Với phầm mềm cấu hình, người dùng thay đổi thông số baud rate, data bit, parity bit, stop bit Chế độ truyền: Tại chế độ truyền, chân ENABLE đặt lên mức cao (báo hiệu trạng thái hoạt động) Chân CONFIG đặt mức thấp Lúc vi điều khiển module giao tiếp với theo giao thức RS232 3.5.2 Kết nối module với hệ thống: Hình 3.23: Sơ đồ kết nối module chế độ thông thường Có thể kết nối HM-TR/232 tới cổng RS232 PC tương ứng kết nối HM-TR/TLL trực tiếp với cổng UART vi điều khiển Khi cài đặt nguồn, hai đèn trạng thái XANH ĐỎ nháy ba lần để thỉ module sẵn sàng để vận hành cho ứng dụng người sử dụng Nếu chân CONFIG mức thấp có nguồn, module vào chế độ thông thường để truyền liệu, CONFIG mức cao module vào chế độ cấu hình để cài đặt tham số Các chân CONFIG, ENABLE chân vào/ra thông thường vi điều khiển 91 Hình 3.24: Kết nối với khối xử lý liệu Việc kết nối module với hệ thống dựa theo nguyên lý Khối xử lý liệu kết nối với module HM-TR làm nhiệm vụ nhận Hình 3.25: Kết nối với khối đo mức nước Khối đo mức nước nối với module HM-TR làm nhiệm vụ phát 3.6 Phần mềm: Phần mềm máy tính thiếu hệ thống, phần mềm thiết kế với giao diện thân thiện để người dùng dễ dàng sử dụng để thiết lập hệ thống, chức phần mềm là: - Hiển thị cập nhật kết đo 92 - Cấu hình thông số cho hệ thống - Cảnh báo vượt ngưỡng cho phép - Vẽ đồ thị kết đo đạc - Gửi, nhận đọc tin nhắn Phần mềm giao tiếp với khối xử lý liệu thông qua giao thức truyền nối tiếp RS232 Đây giao thức truyền nối tiếp phổ biến Dữ liệu truyền nhận từ khối xử lý liệu lên PC thông qua câu lệnh truyền người lập trình đặt sẵn 3.6.1 Giao tiếp RS232: 3.6.1.1 Giới thiệu: Ban đầu, chuẩn RS-232 chuẩn không thức nhiều công ty máy tính thiết bị đo lường chấp nhận Sau đó, hiệp hội nhà công nghiệp điện tử (EIA) xây dựng thành tiêu chuẩn thức vào năm 1962 Đáng tiếc tiêu chuẩn cho phép sử dụng đường truyền ngắn với tốc độ bit thấp, thí dụ tốc độ bit 19600 bps khoảng cách cực đại 20 mét Các tiêu chuẩn truyền thông nối tiếp đời sau RS-422, RS-449 RS-485 cho phép truyền đường cáp dài với tốc độ bit cao Chẳng hạn RS-422 cho phép truyền với tốc độ lên đến 10 Mbps khoảng cách 1000 mét, đồng thời sử dụng cáp xoắn sợi, cáp đồng trục cáp quang Có hai phiên RS-232 lưu hành thời gian tương đối dài RS232B RS-232C Cho đến nay, RS-232B phiên cũ, sử dụng Còn RS-232C tồn thường gọi ngắn gọn chuẩn RS232 (nhưng phiên ban đầu năm 1962) Ở số nước Tây Âu, người ta gọi chuẩn ghép nối RS-232 chuẩn V24 Viện EIA công bố tiêu chuẩn RS-232C với nỗ lực nhằm tạo khả ghép nối thiết bị nhiều nhà sản xuất làm mà không đòi hỏi có tiêu chuẩn đặc biệt cho trường hợp Ngày nay, hầu hết máy tính trang bị hay vài cổng nối tiếp RS-232, lọai chân (DB9) 25 chân (DB25) tùy đời máy tùy 93 mainboard hỗ trợ Khi người ta quy ước đánh số thứ tự cổng COM 1, COM 2, COM COM (nếu có) Tuy loại DB25 có số chân với cổng song song (còn gọi cổng máy in LPT) 25 chân, cổng nối tiếp 25 chân máy tính cổng đực (male) cổng song song cổng (female) Nhờ đặc điểm mà ta phân biệt loại cổng với nhau.Việc thiết kế giao tiếp với cổng RS-232 tương đối dễ dàng, đặc biệt chọn chế độ hoạt động không đồng tốc độ truyền liệu thấp Các thiết bị ghép nối chia thành loại: DTE (Data Terminal Equipment) DCE (Data Communication Equipment) DCE thiết bị trung gian MODEM DTE thiết bị tiếp nhận hay truyền liệu máy tính, PLC, vi điều khiển 3.6.1.2 Sơ đồ chân RS232: Chuẩn DB9 với sơ đồ chân sau: Hình 3.26: Sơ đồ chân DB9 Chuẩn DB25 với sơ đồ chân sau: 94 Hình 3.27: Sơ đồ chân DB25 Chức chân sau: DB25 DB9 Tín hiệu Mô tả - - Protected ground: nối đất bảo vệ TxD Transmitted data: liệu truyền RxD Received data: liệu nhận RTS Request to send: DTE yêu cầu truyền liệu CTS Clear to send: DCE sẵn sàng nhận liệu 6 DSR Data set ready: DCE sẵn sàng làm việc GND Ground: nối đất (0V) DCD Data carier detect: DCE phát sóng mang 20 DTR Data terminal ready: DTE sẵn sàng làm việc 22 RI 23 - DSRD Data signal rate detector: dò tốc độ truyền 24 - TSET Transmit Signal Element Timing: tín hiệu định Ring indicator: báo chuông thời truyền từ DTE 15 - TSET Transmitter Signal Element Timing: tín hiệu định thời truyền từ DCE để truyền liệu 17 - RSET Receiver Signal Element Timing: tín hiệu định 95 thời truyền từ DCE để truyền liệu 18 - LL Local Loopback: kiểm tra cổng 21 - RL Remote Loopback: Tạo DCE tín hiệu nhận từ DCE lỗi 14 - STxD Secondary Transmitted Data 16 - SRxD Secondary Received Data 19 - SRTS Secondary Request To Send 13 - SCTS Secondary Clear To Send 12 - SDSRD 25 - TM - - Dành riêng cho chế độ test 10 - - Dành riêng cho chế độ test 11 - - Không dùng Secondary Received Line Signal Detector Test Mode Bảng 3.22: Chức chân chuẩn RS232 3.6.1.3 Các đặc trưng điện áp logic: Tiêu chuẩn RS-232 từ đời mang vẻ lỗi thời chuẩn TTL Lý chuẩn RS-232 sử dụng mức điện áp tương thích TTL để mô tả mức logic 1, giống trường hợp cổng máy in (cổng song song) Ngoài mức điện áp, tiêu chuẩn cố định giá trị trở kháng tải đấu vào bus nhận trở kháng phát Các mức điện áp hai tiêu chuẩn RS-232 cải tiến RS-232B RS-232C mô tả bảng sau: Chuẩn Mức logic Mức logic RS-232B +5V  +25V -25V  -5V RS-232C +3V  +12V -12V  -3V Bảng 3.23: Mức điện áp chuẩn RS-232 96 Các mức điện áp phạm vi từ -3V  +3V trạng thái chuyển tiếp, phạm vi -5V  -3V +3V +5V không xác định dẫn đến kết dự tính trước (đối với chuẩn RS-232B) Ngoài đặc trưng mức điện áp đường truyền, chuẩn RS-232C có đặc trưng khác sau : - Trở kháng tải phía nhận mạch phải nằm khoảng: từ 3000 đến 7000 Ohm - Tốc độ truyền / nhận liệu cực đại 100 kbps - Các lối vào nhận phải có điện dung nhỏ 2500 pF - Độ dài cáp nối máy tính thiết bị ghép nối qua cổng nối tiếp vượt 15 m không sử dụng modem - Các giá trị tốc độ Baud chuẩn : 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 28800, 38400, 56000, 115200… 3.6.1.4 Quá trình truyền liệu: Truyền liệu qua cổng nối tiếp RS-232 thực theo kiểu không đồng Vì thế, thời điểm có bit truyền Bộ truyền gửi bit bắt đầu (start bit) để thông báo cho nhận biết ký tự gửi đến lần truyền bit Bit bắt đấu mức Tiếp theo bit liệu (data bit) gửi dạng mã ASCII (có thể 4, 5, 6, bit liệu) Sau bit chẵn lẻ (parity bit, có không) cuối bit dừng (stop bit, 1, 1.5 bit dừng) Hình 3.28: Khung truyền RS-232 (1 start bit, bit data, no parity, stop bit) 97 *Tốc độ Baud (Baud rate): Một tham số đặc trưng cho trình truyền liệu qua cổng nối tiếp RS-232 tốc độ truyền nhận liệu, gọi tốc độ bit Tốc độ bit định nghĩa số bit truyền giây Cả truyền nhận phải thiết lập để hoạt động với tốc độ bit Ngoài tốc độ bit có thuật ngữ khác sử dụng để mô tả tốc độ truyền tốc độ Baud Tốc độ bit phản ánh tốc độ thực tế mà bit truyền Còn tốc độ Baud liên quan đến tốc độ mà phần tử mã hóa liệu sử dụng để diễn tả bit truyền Bởi phần tử báo hiệu mã hóa bit, nên hai tốc độ đồng Chỉ modem, có thêm trình biến đổi nên tốc độ bit khác tốc độ Baud Một số tốc độ Baud thường dùng : 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 28800, 38400, 56000, 115200… Một yêu cầu quan trọng sử dụng chuẩn truyền thông nối tiếp RS-232 thời gian chuyển mức logic không vượt 4% thời gian truyền bit Vì thế, tốc độ bit cao, thời gian truyền bit nhỏ, thời gian chuyển mức logic phải nhỏ Vấn đề làm giới hạn tốc độ Baud khoảng cách truyền Ví dụ, với tốc độ Baud 19200, ta truyền xa 50 feet (khoảng 15,24 m) *Bit chẵn lẻ (Parity bit): Thực chất trình kiểm tra lỗi truyền liệu bổ sung thêm liệu vào dòng liệu truyền để tìm sửa chữa lỗi trình truyền Chuẩn RS-232 sử dụng kỹ thuật đơn giản gọi kiểm tra chẵn lẻ Một bit chẵn lẻ (parity bit) bổ sung vào liệu truyền thấy số lượng bit “1” gửi khung truyền chẵn (parity chẵn) lẻ (parity lẻ) Đây phương pháp đơn giản để mã hóa lỗi cần cổng XOR để tạo parity bit Parity bit bổ sung vào liệu truyền cách chèn vào vị trí xác bit ghi dịch.sau đếm xem có bit “1” gửi 98 Một parity bit tìm số lẻ lỗi, chẳng hạn 1, 3, 5, 7, … Nếu có số chẵn bit mắc lỗi parity bit trùng giá trị với trường hợp không mắc lỗi phát lỗi Vì thế, kỹ thuật mã hóa lỗi thường không sử dụng trường hợp có khả vài bit bị mắc lỗi *Bắt tay (hand-shake): Hình 3.29: Kết nối RS232 kiểu bắt tay Khi DTE1 cần truyền liệu cho DTR tích cực tác động lên DSR DTE2 cho biết sẵn sàng nhận liệu cho biết nhận sóng mang MODEM (ảo) Sau đó, DTE1 tích cực chân RTS để tác động đến chân CTS DTE2 cho biết DTE1 nhận liệu Khi thực kết nối DTE DCE, tốc độ truyền khác nên phải thực điều khiển lưu lượng Quá trình điều khiển thực hai ký tự Xon Xoff Ký tự Xon DCE gửi rảnh (có thể nhận liệu) Nếu DCE bận gửi ký tự Xoff Quá trình điều khiển phần cứng dùng hai chân RTS CTS Nếu DTE muốn truyền liệu gởi RTS để yêu cầu truyền, DCE có khả nhận liệu (đang rảnh) gửi lại CTS 99 KẾT LUẬN Hệ thống đo mức nước sông tự động đáp ứng yêu cầu khắt khe người sử dụng ứng dụng đê điều, thủy lợi… Với thiết kế nhỏ gọn, chắn lại có đầy đủ tính ưu việt, hệ thống giải toán nhân lực, thời gian tiền bạc người sử dụng so với hệ thống trước Với khả mở rộng tính đo, hệ thống kết hợp với đầu đo khác đầu đo nhiệt độ chất lỏng, đầu đo tốc độ dòng chảy… để tạo nên hệ thống hoàn chỉnh cho ứng dụng theo yêu cầu người sử dụng Hiện hệ thống dùng mạng GSM để thực đo đạc từ xa, với tiến mặt công nghệ nay, hệ thống kết hợp với thiết bị đại nhu hệ thống định vị toàn cầu GPS, trao đổi liệu qua mạng Internet, mạng GPRS hay 3G Người sử dụng lấy liệu đâu vào lúc với thời gian trễ nhỏ, độ xác cao Ngoài việc thu nhận liệu để xử lý PC, người sử dụng sử dụng Smartphone hay PDA thiết bị tương tự với phần mềm thân thiện chúng để thao tác liệu cách dễ dàng Với đặc điểm bật trên, tin tưởng hệ thống áp dụng vào Nhà máy Thủy điện Hòa Bình để thay cho hệ thống Nga cung cấp trước giúp cho Nhà máy hoạt động ổn định hơn, góp phần cải thiện tăng suất cho Nhà máy đồng thời nâng cao đời sống xã hội cho nhân dân 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO Brian Evanlegista, Antony Grant, James Quesenberry, Matthews Molinets (2001), "Intelligent Automotive Obstacle Detection System", Final report, Michigan State University HANS P MORAVEC (1989), Sensor Fusion in Certain Grid for Mobiles Robots J Borenstein, H.R Everett, L Feng (1996), "Where am I? - Sensors and Methods for Mobile Robot Positioning", Technical report, Michigan State University J BORENSTEIN, Y.KOREN (1995), “Error Eliminatingrapid Ultrasonic Firing for Mobile Robot Obastacle Avoidance”, IEEE Transaction on Robotics and Automation Đoàn Hiệp (2000), Ultrasonic Sensors, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Lê Văn Doanh, Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Văn Hoà, Võ Thạch Sơn, Đào Văn Tân (2001), Các cảm biến kỹ thuật đo lường & điều khiển NXB Khoa học Kỹ thuật Ngô Diên Tập (2003), Vi điều khiển AVR, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Đức Thuận, Nguyễn Vũ Sơn, Trần Anh Vũ (2003), Cơ sở kỹ thuật siêu âm, NXB Khoa học Kỹ thuật Phan Quang Phô, Nguyễn Đức Chiến (2000), Giáo trình Cảm biến, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 10 AVR ATmega8 Datasheet - www.atmel.com 11 HM-TR Series UHF Wireless Transparent www.hoperf.com 12 PSoC 29466 Datasheet - www.cypress.com 101 Data Transceiver - ... báo tức thời mức nước ngưỡng, hệ thống xảy cố hay yếu tố khác tác động bên Không có tác dụng đo mức nước sông tự động, hệ thống sử dụng hệ thống đo mức khác trạm bơm, kho xăng dầu… Hệ thống sử dụng... thời kết mang lại có độ xác thấp độ trễ lớn Hệ thống đo mức nước sông tự động đời giải khó khăn nói Hệ thống giám sát cách tự động mức nước sông, người quản lý tiến hành đo lúc với tin nhắn thiết. .. tiết nước phục vụ tưới tiêu, phát điện, dự trữ xả nước Xuất phát từ khó khăn đó, làm luận văn Thiết kế hệ thống đo mức nước sông tự động nhằm đáp ứng cách tốt cho công tác đo đạc mức nước Hệ thống