BAO CAO VXL17 2

GVHD: Trần Hữu Danh LỜI NÓI ĐẦU Kỹ thuật vi xử lí phát triển, ứng dụng vào nhiều lĩnh vực, đặc biệt lĩnh vực điện,điện tử, sản xuất cơng nghiệp, tự động hóa, nhiều lĩnh vực khác nữa… So với kỹ thuật số kỹ thuật vi xử lí nhỏ gọn nhiều tích hợp lại có khả lập trình để điều khiển Nên tiện dụng động Theo yêu cầu đồ án, nhóm dùng vi xử lí để thiết kế lắp ráp Mục đích đề tài hướng đến: Tìm hiểu tính ứng dụng vi xử lí cảm biến ánh sáng để thiết kế lắp ráp mạch xe tự hành GVHD: Trần Hữu Danh NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GVHD: Trần Hữu Danh MỤC LỤC I TỔNG QUAN:……………………………………………………………………… A Mô tả đề tài…………………………………………………………………… B Mục tiêu đề tài…………………………………………………………… C Hướng giải cách thực hiện………………………………………… II…CƠ SỞ LÝ THUYẾT:……………………………………………………………… A CẢM BIẾN ÁNH SÁNG:………….…………………………………………4 B TÌM HIỂU VI XỬ LÍ MSP430……………………………………………….6 C ĐỘNG CƠ DC……………………………………………………………… III PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT:…………………………………………………….9 SƠ ĐỒ KHỐI:…………….…………………………………………………….9 A PHẦN CỨNG:………………………………………………………………9 B PHẦN MỀM: ………………………………………………………………9 C LƯU ĐỒ VÀ GIẢI THUẬT: ………………………………………………9 CODE:……………………………………………………………………10 IV…NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG:……………………………………………… 14 Khối cảm biến ánh sáng:………………………………………………………5 Khối vi xử lí MSP430F2013:………………………………………………… 14 Khối động DC:………………………………………………………………14 V…KẾT QUẢ 15 GVHD: Trần Hữu Danh XE TỰ HÀNH I TỔNG QUAN: A Mô tả đề tài: Khối vi xử lí(MSP430F2013) nhận tín hiệu từ cảm biến ánh sáng để điều khiển động lập trình trước B Mục tiêu đề tài: Ngày nay, điều khiển tự động trở thành nhu cầu thiếu sống đại Xe tự hành mục tiêu mà người hướng đến tương lai khơng xa Ở tiểu nhóm làm mạch ứng dụng nhỏ MSP430F2013 thiết kế lắp ráp mạch xe tự hành C Hướng giải cách thực hiện: Dựa vào sở lí thuyết II CƠ SỞ LÝ THUYẾT: A CẢM BIẾN ÁNH SÁNG: A.1 SƠ ĐỒ KHỐI: A.2 MẠCH NGUYÊN LÍ: GVHD: Trần Hữu Danh +5v R1 R2 R3 R4 220 220 220 4,7k II R7 330 D1 D2 D3 LED LED LED W1 CCR2 R6 VB 2.2k R5 Q1 NPN D4 LED-RED 4,7k  Linh kiện: - Led siêu sáng - Transistor - Quang trở  Nguyên lý hoạt động: Khi chưa nhận ánh sáng quang trở có giá trị điện trở lớn Khối phát phát tín hiệu( ánh sáng) liên tục, gặp vật cản phần ánh sáng bị phản xạ khối thu nhận tín hiệu hiệu phản xạ Kích thích làm cho giá trị điện trở quang trở giảm dần theo cường độ sáng( cường độ sáng mạnh điện trở quang trở nhỏ)  Cách tính thơng số: ULed =2V ILed= 15mA R=  Chọn: R1=R1=R3=220Ω - VB=1V (thực tế) Cho Ic=15mA Để cho Transistor hoạt động vùng bão hòa thì: VB>VC Ic=βIB (chọn β=100) GVHD: Trần Hữu Danh IB= Ta có: -1V+R6.IB+VBE =0 => Ω (chọn R6=2.2kΩ) - B TÌM HIỂU VI XỬ LÍ MSP430: Sơ đồ cấu trúc MSP430 B.1.0 SƠ LƯỢC VỀ MSP430: MSP430 chứa 16 bit RISC CPU, ngoại vi hệ thống định thời linh hoạt kết nối với theo cấu trúc VON-NEUMANN, có Bus liên kết như: Bus địa nhớ ( MAB), Bus liệu nhớ ( MDB) Đây xử lý đại với mô đun nhớ tương tự nhứng kết nối ngoại vi tín hiệu số, MSP430 đưa giải pháp tốt cho nhu cầu ứng dụng với tín hiệu hỗn tạp MSP430 có số phiên như: MSP430x1xx, MSP430x2xx, MSP430x3xx, MSP430x4xx, MSP430x5xx Dưới đặc điểm tổng quát họ vi điều khiển MSP430: + Cấu trúc sử dụng nguồn thấp giúp kéo dài tuổi thọ Pin - Duy trì 0.1μA dòng ni RAM - Chỉ 0.8μA real- time clock - 250 μA/ MIPS GVHD: Trần Hữu Danh + Bộ tương tự hiệu suất cao cho phép đo xác - 12 bit 10 bit ADC-200 kskp, cảm biến nhiệt độ, Vref - 12 bit DAC - Bộ giám sát điện áp nguồn + 16 bit RISC CPU cho phép nhiều ứng dụng, thể phần kích thước Code lập trình - Thanh ghi lớn nên loại trừ trường hợp tắt nghẽn tập tin làm việc - Thiết kế nhỏ gọn làm giảm lượng tiêu thụ điện giảm giá thành - Tối ưu hóa cho chương trình ngơn ngữ bậc cao C, C++ - Có chế độ định địa - Khả ngắt theo véc tơ lớn + Trong lập trình cho nhớ Flash cho phép thay đổi Code cách linh hoạt, phạm vi rộng, nhớ Flash lưu lại nhật ký liệu B.1.1 HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI (CLOCK) LINH HOẠT: Hệ thống Clock thiết kế cách đặc biệt cho ứng dụng sử dụng nguồn cung cấp Pin Một tạo xung nhịp phụ tần số thấp( ACLK) cung cấp trực tiếp từ dao động thạch anh 32 KHz ACLK sử dụng Real-time Clock để kích hoạt tính Một dao động kĩ thuật số tốc độ cao ( DCO) làm nguồn xung đồng hồ ( MCLK) sử dụng cho CPU kết nối ngoại vi tốc độ cao Bởi thiết kế này, DCO hoạt động ổn định 1MHz thời gian μS MSP430 thiết kế dựa giải pháp có hiệu sử dụng RISC CPU 16 bít hiệu suất cao + Bộ định thời phụ tần số thấp: Hoạt động chế độ sẵn sang sử dụng nguồn cực thấp + Bộ định thời ( Master Clock) tốc độ cao: Hoạt động xử lý tín hiệu hiệu suất cao B.1.2 CÁC ĐẶC ĐIỂM KHÁC: CHÂN RESET RST’ /NMI: Khi cấp nguồn, chân RST’ /NMI thiết lập chế độ Reset Chức chân RST’ /NMI chọn ghi điều khiển giám WDTCTL Nếu chân RST’ /NMI thiết lập để khởi động lại chức năng, CPU giữ chế độ Reset lúc chân RST’/NMI mức thấp Sau chân RST’ /NMI lên mức cao CPU bắt đầu chạy chương trình từ địa lưu vector Reset 0FFFEh Nếu chân RST’ /NMI thiết lập tính NMI phần mềm người sử dụng, tín hiệu biên chọn bít WDTNMIES sinh ngắt NMI bít NMIIE Set Cờ NMIIFG Set CÁC VÙNG ĐỊA CHỈ: GVHD: Trần Hữu Danh MSP430 thiết kế theo cấu trúc Von-Neumann có vùng địa chia thành nhiều vùng ghi hàm đặc biệt ( SFRs), ngoại vi, RAM, nhớ Flash/ROM Sơ đồ nhớ MSP430 Flash/ROM Địa bắt đầu Flash/ROM phụ thuộc vào độ lớn Flash/ROM tùy thuộc vào họ vi điều khiển Địa kết thúc Flash/ROM 0x1FFFFh Flash/ROM sử dụng cho mã chương trình liệu Những bảng Byte Word tồn trử sử dụng Flash/ROM mà không cần copy vào RAM trước sử dụng chúng Những bảng véc tơ ánh xạ đến 16 Word phía vùng địa Flash/ROM với ưu tiên ngắt cao vùng địa cao Flash/ROM RAM RAM bắt đầu địa 0200h giới hạn cuối tùy thuộc vào kích thước RAM RAM sử dụng cho mã chương trình liệu CÁC MODULE NGOẠI VI: GVHD: Trần Hữu Danh Trong vùng khơng gian địa MSP430 có vùng địa dành cho Mô đun ngoại vi Vùng địa từ 0100 đến 01FFh sử dụng dành riêng cho mơ đun ngoại vi 16 Bít Vùng địa từ 010 đến 0FFh sử dụng dành riêng cho mơ đun ngoại vi Bít THANH GHI HÀM ĐẶC BIỆT: SFRs liên quan nhiều đến cho phép tính số mơ đun ngoại vi dùng để truyền tín hiệu ngắt từ ngoại vi SFRs nằm 16 Byte thấp vùng địa tổ chức Byte SFRs truy cập thị Byte C ĐỘNG CƠ DC: III PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT SƠ ĐỒ KHỐI A PHẦN CỨNG: B PHẦN MỀM: Lưu đồ giải thuật: GVHD: Trần Hữu Danh Code: #include "msp430f2013.h" #define Trai (_P1_IN->_BIT.b5)//DINH NGHIA cam bien Trai tai P1.5 #define Phai (_P1_IN->_BIT.b6)//DINH NGHIA cam bian Phai tai P1.6 #define IN1 (_P1_OUT->_BIT.b0)//DINH NGHIA IN1 LA NGA VAO DONG CO 10 GVHD: Trần Hữu Danh #define IN2 (_P1_OUT->_BIT.b1)//DINH NGHIA IN2 LA NGA VAO DONG CO #define IN3 (_P1_OUT->_BIT.b2)//DINH NGHIA IN3 LA NGA VAO DONG CO #define IN4 (_P1_OUT->_BIT.b3)//DINH NGHIA IN4 LA NGA VAO DONG CO void _no_operation(void); void delay_cycles(unsigned long cycles); union reg{//dinh nghia bit struct bit { unsigned char b0:1; unsigned char b1:1; unsigned char b2:1; unsigned char b3:1; unsigned char b4:1; unsigned char b5:1; unsigned char b6:1; unsigned char b7:1; }_BIT; unsigned char_BYTE; }; union reg* _P1_DIRECT=(union reg*)0x22; union reg* _P1_OUT=(union reg*)0x21; union reg* _P1_IN=(union reg*)0x20; void chay_toi(void) { if((Trai==1)&&(Phai==1)) { IN1=1;//2 MOTOR QUAY THUAN IN2=0;// chay toi 11 GVHD: Trần Hữu Danh IN3=1; IN4=0; } } void re_phai(void) { if((Trai==0)&&(Phai==1)) { IN1=0;// MOTOR TRAI QUAY TOI IN2=1; IN3=1; IN4=0;//MOTOR PHAI LUI } } void re_trai(void) { if((Trai==1)&&(Phai==0)) { IN1=1;// MOTOR trai LUI IN2=0; IN3=0; IN4=1;//MOTOR PHAI CHAY TOI } } void chay_lui(void) { if((Trai==0)&&(Phai==0)) { IN1=1;// MOTOR trai lui IN2=0; 12 GVHD: Trần Hữu Danh IN3=0; IN4=1;//MOTOR PHAI lui delay_cycles(200000); } } void main( void ) { // Stop watchdog timer to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; _P1_DIRECT->_BIT.b5=0; _P1_DIRECT->_BIT.b6=0; _P1_DIRECT->_BIT.b0=1; _P1_DIRECT->_BIT.b1=1; _P1_DIRECT->_BIT.b2=1; _P1_DIRECT->_BIT.b3=1; while(1) { chay_toi(); delay_cycles(500); re_phai(); delay_cycles(500); re_trai(); 13 GVHD: Trần Hữu Danh delay_cycles(500); chay_lui(); } } IV NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG A CẢM BIẾN ÁNH SÁNG: (Phần trên) B.VI XỬ LÍ MSP430F2013: - Cho tín hiệu cảm biến bên trái bên phải vào P1.5, P1.6 Ngõ MSP430 P1.0, P1.1, P1.2 P1.3 Mạch nguyên lí khối điều khiển - Ngõ MSP430 kết nối với ngõ vào IC L298 thông qua IC đệm 74HC245 - Khi đó, IC L298 điều khiển motor DC thơng qua trạng thái ngõ vào C ĐỘNG CƠ DC: Sơ đồ khối động mạch: 14 GVHD: Trần Hữu Danh Khối động SƠ ĐỒ TOÀN MẠCH: (mô phỏng) V KẾT QUẢ: Xe chạy tương đối ổn định Tuy nhiên, nhóm cố gắng cải thiện nguồn điện khả tải động DC 15 ... bít hiệu suất cao + Bộ định thời phụ tần số thấp: Hoạt động chế độ sẵn sang sử dụng nguồn cực thấp + Bộ định thời ( Master Clock) tốc độ cao: Hoạt động xử lý tín hiệu hiệu suất cao B.1.2 CÁC... Clock để kích hoạt tính Một dao động kĩ thuật số tốc độ cao ( DCO) làm nguồn xung đồng hồ ( MCLK) sử dụng cho CPU kết nối ngoại vi tốc độ cao Bởi thiết kế này, DCO hoạt động ổn định 1MHz thời gian... dụng chúng Những bảng véc tơ ánh xạ đến 16 Word phía vùng địa Flash/ROM với ưu tiên ngắt cao vùng địa cao Flash/ROM RAM RAM bắt đầu địa 0200h giới hạn cuối tùy thuộc vào kích thước RAM RAM sử