luan van cao hoc vi dieu khien

§Ò tµi: Nghiªn cøu, x©y dùng hÖ §o l­êng l­u l­îng chÊt láng dùa trªn vi ®iÒu khiÓn MSP 430 Ng­êi thùc hiÖn: Khæng M¹nh TiÕn Gi¸o viªn h­íng dÉn : : §¹i t¸ - TiÕn sü - Phan Quèc Th¾ng §¹i t¸ - TiÕn sü - Phan Quèc Th¾ng tính cấp thiết của đề tài Trong thời đại phát triển khoa học công nghệ nhanh và ngày càng hoàn thiện với đầy đủ các tính năng tích hợp như ngay nay. Các hãng tên tuổi lớn như Intel, Motorola, Texas Instrument, Atmel, Phillips . lần lượt đưa ra các hệ vi điều khiển mới có khả năng tốc độ siêu xử lý, tiết kiệm năng lượng nhất. Họ vi điều khiển MPS 430 của hãng Texas Instrument là một ví dụ điển hình cho các tính năng vượt trội về tốc độ xử lý tín hiệu, tiết kiệm năng lượng, và thông minh. Hiện nay ở Việt nam, Họ vi điều khiển MSP430 còn rất mới, chưa có một tài liệu tiếng việt cụ thể nào nó rõ về họ này. tính cấp thiết của đề tài Với tính cấp thiết như vậy, tôi đã chọn đề tài Nghiên cứu, xây dựng hệ đo lường lưu lượng chất lỏng dựa trên họ vi điều khiển MSP430. với mục tiêu là: 1/ Nghiên cứu tổ chức phần cứng, phần mềm của MSP 430 chưa được phổ biến rộng rãi để làm sáng tỏ được các đặc tính công nghệ mới, ưu việt của họ vi điều khiển nhằm ứng dụng vào trong thực tiễn cuộc sống. 2/ Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng một hệ ứng dụng điển hình: Hệ đo lường lưu lượng chất lỏng dựa trên vi điều khiển MSP 430. Từ đó khẳng định được việc làm chủ họ vi điều khiển MSP 430 sau thời gian nghiên cứu lý thuyết cấu trúc phần cứng của MSP430, cũng như trình biên dịch AQ430 dành cho nó. Chương 1. Tổng quan về vi điều khiển1 Chương 2. Tổ chức phần cứng MSP 430 2 Chương 3. Tổ chức môi trường lập trình cho MSP 4303 5 Chương 5. Thiết kế, xây dựng hệ đo lường lưu lượng chất lỏng dựa trên vi điều khiển MSP 430 4 Chương 4. Cảm biến đo lưu lượng - vận tốc chất lưu ứng dụng trong xây dựng hệ thống đo lường 1.1. Giới thiệu chung Vi điều khiển là mạch tích hợp trên một chíp có thể lập trình được. Nhằm để biểu diễn hoạt động của một hệ thống theo các tập lệnh của người lập trình. Bộ vi điều khiển tiến hành đọc thông tin, lưu trữ thông tin, xử lý thông tin, đo thời gian và tiến hành đóng mở một cơ cấu nào đó. Bộ vi điều khiển với dung lượng RAM, ROM trên chip và cổng vào - ra đã trở nên trong nhiều ứng dụng yêu cầu giá thành hạ và không gian sử dụng hạn chế. Những ứng dụng, ví dụ như bộ điều khiển TV từ xa, điều hoà, máy giặt, điện thoại Các hệ thống càng Thông minh thì vai trò của bộ vi điều khiển càng quan trọng. 1.2. Lịch sử phát triển - Bộ vi điều khiển được phát triển từ bộ vi xử lý, từ những năm của thập kỷ 70, dựa trên kỹ thuật MOS ( Metal-Oxide- Semiconductor). - Năm 1971 xuất hiện bộ vi xử lý 4 bit loại TMS1000 do hãng TI (Texas Instruments) phát minh. - Năm 1976 hãng INTEL(Interlligen-Elictronics) mới cho ra đời bộ vi điều khiển đơn chip đầu tiên trên thế giới với tên gọi 8048. - Đến năm 1980 hãng INTEL cho ra đời thế hệ thứ hai của bộ điều khiển đơn chip với tên gọi 8051. Sau đó hàng loạt các vi điều khiển cùng loại với 8051 ra đời và hình thành họ vi điều khiển MCS-51. - Mới đây hãng TI (Texas Itruments) đã cho ra đời một họ vi điều khiển mới có tính công nghệ cao, công nghệ RISS 16- bit, CMOS, và trên họ vi điều khiển MSP430 còn tích hợp được rất nhiều tính năng như: Tốc độ tính toán, hệ thống xung đồng hồ, bộ chuyển đổi ADC, DCA . 1.3. Khảo sát họ vi điều khiển 8051 Bộ vi điều khiển 8051 là thành viên của họ 8051. Hãng INTEL ký hiệu là MCS-51. ặc tính Số lượng ROM 4K Byte RAM 128 Byte Bộ định thời 2 Chân vào/ra 32 Cổng nối tiếp 1 Nguồn ngắt 6 Bảng giới thiệu một số thông số của 8051 1.4. Khảo sát họ vi điều khiển MSP 430: Các tính năng kỹ thuật vược bậc nổi trội của MSP 430: Công nghệ CMOS tiêu thụ năng lượng thấp, nguồn nuôi RAM 0.1-mA, 0.8-mA. Tiêu chuẩn analog cho phép đo chính xác. Bộ so sánh điện áp thấp, có khả năng kết nối với thiết bị ngoại vi cực kỳ thông minh. Bộ giám sát điện áp 16-bit RISC CPU cho phép các ứng dụng mới tại một phần nhỏ của kích thước mã. Hệ thống lập trình Flash bên trong cho phép thay đổi mã mềm dẻo. Bộ định thời cảnh giới (WDT). có chức năng là thực hiện khởi động lại hệ thống sau khi suất hiện vấn đề ở phần mềm. Kết luận chương 1: Đã định nghĩa và làm rõ được khái niệm về vi điều khiển, các khả năng ứng dụng của chúng trong các lĩnh vực đời sống, khoa học kỹ thuật. Khái quát được các dòng và họ vi điều khiển của các hãng tên tuổi trên thế giới như INTEL, TI, Motorola ., nêu sơ qua được các đặc tính kỹ thuật của chúng Khảo sát sơ bộ về họ vi điều khiển MSP 430 mà mục đính của luận văn cần đề cập. Nêu được các đặc tính nổi trội về công nghệ so với các hộ vi điều khiển cổ điển. Đây là họ vi điều khiển đang còn rất mới với thị trường Việt Nam. [...]... biến đổi ADC, DAC đa kênh Đặc biệt so với các họ vi điều khiển khác, MSP430 có bộ điều khiển truy cập bộ nhớ trực tiếp_ DMA cho phép truy cập bộ nhớ mà không cần sự can thiệp của CPU, tăng tốc độ làm vi c Bộ định thời Watchdog bảo đảm cho hệ thống làm vi c không bị treo Cấu trúc CPU với tập lệnh rút gọn_ RISC làm cho không gian mã được tối thiểu hóa, vi c lập trình cũng đơn giản Tất cả các lệnh có thể... vt cht c xác nh bng khi lng hoc th tích tng ng vi các n v (kg, tn) hoặc (lít, m3) Lu lng vt cht là s lng cht đó chảy qua tit din ngang ca ng dn trong mt n v thi gian ( Công thức tính toán lưu lượng và khối lượng theo thời gian đã trình bày trong luận văn) S n = kn k 4.2 o lu lng bng phng phỏp m xung Nguyờn lý lm vic da trờn s vũng quay ca tua bin trong mt n v thi gian t l vi tc vũng chy n=k.v ( 1)... với tất cả 7 chế độ định địa chỉ trên toàn bộ cấu trúc MSP430 Không có các lệnh hay chế độ địa chỉ đặc biệt nào bị phụ thuộc khi làm vi c với RAM, ngoại vi, CPU, các thanh ghi hay bất kỳ một phần nào khác của MSP430 Với các đặc trưng nổi trội trên, MSP430 đúng là một họ vi điều khiển tiên tiến thích hợp với nhiều ứng dụng trong lĩnh vực điện tử, tự động hóa Chương 3 Tổ chức môi trường lập trình cho... trình kết nối với ngôn ngữ bậc cao như C hoặc với hợp ngữ ASM AQ430 hỗ trợ nhiều hàm đặc biệt dành cho MSP430 giúp đơn giản hoá trong quá trình trong lập trình ứng dụng AQ430 cho phép lập trình xử lý bit một cách hiệu quả Có tiện ích Wizards hỗ trợ lập trình ứng dụng với các ngoại vi một cách thuận lợi Chương trình gỡ rối Debug cho phép chúng ta kiểm tra từng bước vi c thực hiện chương trình của... thể lựa chọn - Có thể dừng lại để tiết kiệm năng lượng 2.10 Kết luận Sau khi đã nghiên cứu phần cứng và cấu trúc của họ vi điều khiển MSP430, Có thể tóm tắt các đặc trưng nổi bật của MSP430 bao gồm: Công suất tiêu thụ trong các chế độ làm vi c của CPU rất thấp Tích hợp đầy đủ các ngoại vi trên một chip Có hệ thống xung đồng hồ được điều khiển mềm dẻo Bộ định thời ngoài chức năng đếm và định thời thông... không cần các thanh ghi trung gian - Địa chỉ byte và từ, và định dạng lệnh 2.5 Bộ nhân phần cứng Bộ nhân phần cứng là một ngoại vi và không là bộ phận của CPU MSP430 Cách thức này, hoạt động của nó không gây trở ngại với hoạt động của CPU Các thanh ghi bộ nhân và thanh ghi ngoại vi được nạp và đọc bởi các lệnh CPU - Bộ nhân phần cứng hỗ trợ: - Nhân không dấu - Nhân có dấu - Nhân dấu tích không dấu - Nhân... trình công ngh Mun nng cao ch t lng các s n ph m và hiu qu ca h thng iu khin t ng cn o chính xác các tham s đó ể đáp ng c yêu cu trên các cm bin c s dng có cu to a dng và phng pháp o cng khác nhau Th c t chuyn ng ca cht lu c c trng bi dòng chảy mô t tính cht vt lý ca dũng chảy cn o vn tc, kh i lng riêng, áp sut và nhit các v trí khác nhau c a l u cht Dòng chảy có thể là mt pha hoc nhiu pha trong đó... PC, trỏ tới lệnh tiếp theo, được cất vào ngăn xếp 3 Thanh ghi trạng thái được cất vào ngăn xếp 4 Ngắt với mức ưu tiên cao nhất được chọn, nếu có nhiều ngắt xuất hiện sau lệnh cuối cùng và đang chờ được phục vụ 5 Yêu cầu ngắt tự động thiết lập lại cờ 6 Thanh ghi trạng thái SR được xóa với vi c không tính đến SCG0 7 Nội dung của vecto ngắt được nạp vào PC: Chương trình tiếp tục với trình phục vụ ngắt tại... chỉ thị điện tử thường được đặt trong hộp bảo vệ bằng nhôm đúc, đảm bảo chắc chắn và không bị ảnh hưởng của điều kiện làm vi c như độ ẩm và nhiệt độ - Cảm biến cột đo nhiên liệu: - Ví dụ về một số bộ chuyển đổi xung: Bộ chuyển đổi TATSUNO Cấu tạo bên trong bộ chuyển đổi SEEN SEDI VI Đĩa với các rãnh Đầu thu phát Mạch điện tử - Nguyên lý hoạt động của cột đo nhiên liệu: + Bơm hoạt động, nhiên liệu được... gồm: Ba kênh truyền độc lập Mức ưu tiên kênh DMA có thể cấu hình được Chỉ yêu cầu hai chu kỳ đồng hồ MCLK Có khả năng truyền byte, word hoặc kết hợp cả hai Kích thước khối lên đến 65535 byte hoặc word Vi c lựa chọn trigger (kích thích) truyền có thể cấu hình được Có thể chọn trigger truyền theo mức hoặc theo sườn Bốn mode định địa chỉ Các mode truyền gồm: truyền đơn, theo khối hoặc cụm khối (burst-bloc) . năng lượng, và thông minh. Hiện nay ở Vi t nam, Họ vi điều khiển MSP430 còn rất mới, chưa có một tài liệu tiếng vi t cụ thể nào nó rõ về họ này. tính. hình: Hệ đo lường lưu lượng chất lỏng dựa trên vi điều khiển MSP 430. Từ đó khẳng định được vi c làm chủ họ vi điều khiển MSP 430 sau thời gian nghiên cứu