Nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ tự động thiết kế để chế tạo các chíp

Nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ tự động thiết kế để chế tạo các chíp

BKH & CN Viện CNTT

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

18 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội

BÁO CÁO TỔNG KẾT KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI KC.03.20

“Nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ tự động thiết kế để chế tạo các chip thông minh cho đo lường và điều khiển”

Chủ nhiệm đề tài: KS Phan Minh Tân

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

18 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội

BÁO CÁO TỔNG KẾT KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI KC.03.20

“Nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ tự động thiết kế để chế tạo các chip thông minh cho đo lường và điều khiển”

Chủ nhiệm đề tài: KS Phan Minh Tân

Hà Nội, 12-2005

Bản quyền 2005 thuộc Viện Công nghệ thông tin

Danh sách những người thực hiện chính

A 1

Chủ nhiệm đề tài

KS Phan Minh Tân Viện Công nghệ Thông tin

B Cán bộ tham gia nghiên cứu

2 PGS TSKH Phạm Thượng Cát Viện Công nghệ Thông tin 3 ThS Trần Việt Phong Viện Công nghệ thông tin 4 ThS Phạm Ngọc Minh Viện Công nghệ Thông tin 5 KS Bùi Thị Thanh Quyên Viện Công nghệ Thông tin 6 KS Phan Cao Hiệp Công ty Điện tử Bình Hoà 7 KS Nguyễn Đức Thắng Viện Công nghệ Thông tin

8 TS Nguyễn Ngọc Khoa Viện kỹ thuật Phòng không không quân 9

10

ThS Vũ Sĩ Thắng KS Chu Ngọc Liêm

Viện Công nghệ Thông tin Viện Công nghệ Thông tin

11 KS Nguyễn Văn Hà Viện kỹ thuật Phòng không không quân

Xuất phát từ các mục tiêu nêu trên đề tài đã tiến hành các nghiên cứu tổng quan, thu thập thông tin và dữ liệu từ nhiều nguồn (internet, hội nghị, hội thảo, các báo cáo thống kê ) để lựa chọn được công nghệ phù hợp Từ nhu cầu thực tế của sản xuất và đời sống nước ta hiện nay đề tài lựa chọn các sản phẩm có yêu cầu số lượng lớn để triển khai các nghiên cứu phát triển các chip mới đáp ứng các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cho các nhu cầu đó Đề tài đã tiến hành các nghiên cứu tài liệu, mẫu mã nước ngoài kết hợp với cải tiến mở rộng chức năng, tìm tòi sáng tạo để phát triển được sản phẩm phù hợp với hoàn cảnh Việt nam có chất lượng và giá cả cạnh tranh Đề tài sử dụng các công cụ và phần mềm thiết kế mạnh hỗ trợ phát triển để có thể rút ngắn thời gian phát triển thử nghiệm và tập trung được sức lực và trí tuệ cho sáng tạo

Phương pháp nghiên cứu bao gồm nghiên cứu nguyên lý hoạt động của sản phẩm và các phương pháp xử lý Thiết kế hệ thống bao gồm thiết kế hệ thống phần cứng, hệ thống phần mềm, kết cấu cơ khí và quy trình chế tạo sản phẩm mẫu Trong bước này sử dụng các chương trình CAD để thiết kế Các công nghệ cao tạo chip mới như công nghệ tạo chip PSoC, công nghệ FPGA, mạng nhúng và lập trình thời gian thực đã được các cán bộ nghiên cứu của đề tài đi sâu tìm hiểu và làm chủ Các sản phẩm mẫu được thử nghiệm hiệu chỉnh trong phòng thí nghiệm và được mang đi thử nghiệm, đánh giá chất lượng tại các Hội đồng khoa học , cơ quan kiểm chuẩn Nhà nước Các kết quả nghiên cứu được thường xuyên thảo luận ở các seminar và công bố ở các hội nghị khoa học trong và ngoài nước Một số sản phẩm được áp dụng vào thực tiễn qua các hợp đồng kinh tế

Các kết quả chính đề tài đã đạt được bao gồm:

• Công bố 9 công trình nghiên cứu tại các tạp chí và hội nghị quốc gia

• Nghiên cứu thiết kế và chế tạo các sản phẩm mới bao gồm: - Chip mới cho hệ thống điều khiển máy lạnh DKML-1 và RM-1 - Chip mới cho hệ thống kiểm sóat xâm thực (Access Control)

dùng thẻ RFID: PROX1 và PROX1.1

- Chip mới cho các module PC/104 có khả năng tái cấu hình - Bo điều khiển máy lạnh sử dụng chip DKML-1

- Bộ Remote controller sử dụng chip RM-1

- Hệ thống kiểm sóat xâm thực AC-200 dùng thẻ nhận dạng không dây RFID

- Máy chấm công WT1000 dùng thẻ nhận dạng không dây RFID và đầu cấp phát thẻ RFID

- Module thu thập dữ liệu đa năng DAS PC/104 có khả năng tái cấu hình

- Module lọc α-β PC/104 có khả năng tái cấu hình

- Thư viện chương trình mẫu về thiết kế chip đo và điều khiển thông minh sử dụng công nghệ PSoC

- Đào tạo nhiều cán bộ nghiên cứu tiếp nhận công nghệ tạo chip PSoC và nhiều sinh viên làm đồ án tốt nghiệp

Đề tài đã hoàn thành các sản phẩm theo đúng các yêu cầu của Hợp đồng ký kết với Ban chủ nhiệm chương trình Tự Động Hóa KC-03 và Bộ Khoa học và Công nghệ Các điểm nổi bật của đề tài có thể tóm tắt như sau:

- Đề tài đã duy trì được truyền thống của Viện CNTT luôn đi tắt, đón đầu và đưa công nghệ mới trong lĩnh vực đo lường và điều khiển vào Việt Nam: giai đoạn 1991-1995- Công nghệ PLC; giai đoạn 1996-2000- Công nghệ PC/104 và hiện nay 2001-2005- Công nghệ tạo chip PSoC Một số sản phẩm của đề tài đã tạo các dấu ấn như:

Hệ thống kiểm sóat xâm thực AC-200 dùng thẻ RFID đã đọat

cúp vàng Techmart2005 và giải thưởng CNTT 2005 quả cầu vàng

Các sản phẩm dùng thẻ RFID của đề tài AC-200 và WT1000 đã được nhiều công ty trong nước xin nhận làm đại lý phân phối khi được chế tạo hàng lọat thay cho một số sản phẩm hiện vẫn phải nhập ngọai

Sản phẩm module thu thập dữ liệu đa năng DAS PC/104 là

module thu thập dữ liệu PC/104 đầu tiên trên thế giới có khả năng tái cấu hình

Đây là kết quả chứng tỏ khả năng nghiên cứu và phát triển các sản phẩm công nghệ cao của các cán bộ tham gia đề tài

- Trong các sản phẩm của đề tài đều chứa đựng các ý tưởng và giải pháp mới được kết hợp với công nghệ cao tạo ra các sản phẩm có hàm lượng chất xám giá trị gia tăng của mình

- Trong quá trình triển khai, đề tài đã không ngừng quảng bá các giải pháp và công nghệ áp dụng của mình qua các seminar, hội nghị, tạp chí tạo nên một địa chỉ tin cậy cho các đồng nghiệp tiếp cận các thông tin và công nghệ mới

- Đề tài đã ký được 3 hợp đồng trị giá 220 triệu và có nhiều khả năng hợp tác đưa công nghệ tạo chip thông minh PSoC vào các sản phẩm mới khác của Việt nam

2.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu ngoài nước và trong nước 122.2 Lựa chọn đối tượng nghiên cứu 172.3 Những nội dung đã thực hiện 192.3.1 Nghiên cứu lý thuyết 192.3.2 Nghiên cứu thiết kế và chế tạo các sản phẩm mới 20

2.3.2.1 Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển máy lạnh

dụng thẻ nhận dạng không dây RFID

5158592.3.2.3 Module thu thập dữ liệu đa năng PC/104 có khả

năng tái cấu hình

60

a Cơ sở lý thuyết và nguyên lý thiết kế, chế tạo 61b Các cấu hình có thể lựa chọn 642.3.2.4 Module lọc α-β PC/104 có khả năng tái cấu hình 71

a Thiết kế Module lọc α-β PC/104 có khả năng tái cấu hình

b Các cấu hình có thể lựa chọn 752.3.3 Thư viện chương trình mẫu về thiết kế chip đo và điều

khiển thông minh sử dụng công nghệ PSoC

2.4 Đánh giá kết quả thu được 94

3 Kết luận và kiến nghị 95

PHẦN CHÍNH BÁO CÁO 1 LỜI MỞ ĐẦU

Đề tài KC03.20 “Nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ tự động thiết kế để chế tạo các chip thông minh cho đo lường và điều khiển”

thuộc chương trình cấp Nhà nước “Nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ Tự động hóa ” KC-03 do KS Phan Minh Tân và Viện Công nghệ thông tin thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam làm cơ quan chủ trì Đề tài được thực hiện trong vòng 24 tháng, từ tháng 1/2004 đến tháng 12/2005 Mục tiêu của đề tài nhằm ứng dụng và phát triển công nghệ chế tạo chip thông minh cho lĩnh vực đo lường và điều khiển ở Việt Nam bao gồm lựa chọn các công nghệ phù hợp, tiến hành nghiên cứu làm chủ, phát triển các phương pháp khoa học và ứng dụng công nghệ tạo chip thông minh vào các sản phẩm đo và điều khiển có sức cạnh tranh cao thay thế nhập ngọai Ngoài ra đề tài còn nhằm vào mục tiêu quảng bá, đào tạo và chuyển giao công nghệ thiết kế để tạo các chip đo lường và điều khiển thông minh tại Việt nam

Nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm:

1 Nghiên cứu làm chủ công nghệ PSoC (Programmable System on chip) và các công cụ phần cứng và phần mềm cho phát triển chip thông minh trên cơ sở các chip PSoC trắng bao gồm:

• Hệ chương trình tự động thiết kế chip PSoC Designer 4.2 • Công cụ mô phỏng trên mạch ICE (In Circuit Emulation) • Các công cụ tìm lỗi (Debugger)

• Ngôn ngữ lập trình Assembler và C của PSoC

• Các module ứng dụng (user module) và các IP (Intellectual Properties) cho thiết kế các chip đo và điều khiển

2 Thiết kế và chế tạo:

- Chip điều khiển máy lạnh

- Bo điều khiển máy lạnh sử dụng chip thiết kế - Chip cho bộ điều khiển xa hồng ngoại máy lạnh - Bộ điều khiển xa hồng ngoại cho máy lạnh

Và sử dụng các sản phẩm trên cho lắp ráp máy lạnh 9-12000BTU, 18000BTU

3 Nghiên cứu thiết kế chip cho đầu đọc và nhận dạng thẻ tiếp cận RFID 125 KHz và phát triển hệ thống tự động mở cửa và kiểm soát vào ra cơ quan dùng thẻ tiếp cận gồm:

- 2 đầu đọc thẻ

- 1 bộ điều khiển cổng và phối ghép PC

- 1 chương trình kiểm soát và quản lý nhân sự ra vào cổng chạy trên PC 4 Xây dựng thư viện module chương trình mẫu cho thiết kế các chip phục vụ

cho đo lường và điều khiển theo công nghệ PSoC

5 Nghiên cứu thiết kế và chế tạo card thu thập dữ liệu PC/104 có khả năng tái

cấu hình (Reconfigurable PC/104 Data Acquisition Card) với các đặc tính sau:

• Format theo chuẩn PC/104

• Có khả năng tự chọn các ngoại vi ADC, DAC, Di, Do, Timer và truyền dữ liệu

• Có khả năng tái cấu hình (Reconfigurable) • Kết hợp công nghệ FPGA với công nghệ PSoC

Danh mục các sản phẩm khoa học công nghệ cần đạt của đề tài KC.03.20

LƯỢNG

CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT

GHI CHÚ 1 Các công trình, bài

báo

6 Đưa ra được các phương pháp, thuật toán xử lý, nguyên lý có tính cải tiến, sáng tạo về mặt học thuật Các công trình được nhận đăng tại các tạp chí, hội nghị khoa học

2 Thư viện chương trình mẫu cho thiết kế các chip thông minh theo công nghệ PsoC

1 Bộ chương trình thư viện với tài liệu hướng dẫn sử dụng

3 Chip DKML-1 20 - CPU 24 MHz, 8 bits, 16k FLASH

- ADC - FLASH - DAC PWM - Phối ghép IrDA - Digital I/O

- Bộ lọc tần số thấp

- Chương trình điều khiển máy lạnh và hội thoại với remote ở các chế độ

4 Chip Remote RM-1 20 - CPU 24Mhz, 8K FLASH - Bộ phối ghép LCD

- Bộ phối ghép IrDA

- Chương trình điều khiển cho máy lạnh tương thích với chip DKML-1

- Bộ phối ghép phím ấn - Chế độ Wake-up

5 Bo điều khiển máy lạnh sử dụng chip DKML-1

2 Thay thế bo điều khiển máy lạnh VBH-12L/VBH-12N hiện đang phải nhập ngoại trong dây chuyền sản xuất của Công ty Điện tử Bình hoà

6 Bộ điều khiển từ xa cho máy lạnh sử dụng chip RM-1

2 Thay thế bộ điều khiển xa cho máy lạnh VBH-12L/VBH-12N đang phải nhập ngoại trong dây chuyền sản xuất của Công ty Điện tử Bình hoà

7 Chip đọc thẻ 1 (Radio Frequency) đọc các thẻ không tiếp xúc

PROX-20 - Tần số mang vô tuyến 125kHz

- Biến điệu FSK - Chuẩn ISO-PROX - CPU

- FLASH

Mạch phối ghép nối tiếp UART8 Hệ thống kiểm soát

xâm thực tự động mở cổng sử dụng chip đọc thẻ PROX-1

1 - Đầu đọc thẻ Proximity dùng chip PROX - 1

- Bộ điều khiển đóng mở cửa tự động và kết nối PC - Chương trình quản lý kiểm

soát lưu trữ và báo cáo chạy trên PC/Windows theo ngôn ngữ Việt Nam

9 Module DAS - PC/104 Có khả năng tái cấu hình

1 - Công nghệ FPGA và PSoC - Cho phép lựa chọn

ADC 8-14 BITS DAC 8-10 BITS TIMER 8-24 BITS COUNTER 8-24 BITS DIO 8-16 KÊNH

Truyền thông UART, 12C, SPI, RS232

- Có khả năng tái cấu hình

Kinh phí thực hiện đề tài

Tổng kinh phí ngân sách Nhà nước cấp cho đề tài là 1.600 triệu đồng Trong đó:

1 Thuê khoán chuyên môn: 600 triệu đồng 2 Nguyên vật liệu, năng lượng: 389 triệu đồng 3 Thiết bị máy móc: 361 triệu đồng 4 Xây dựng, sửa chữa nhỏ: 15 triệu đồng 5 Chi khác: 235 triệu đồng

2 NỘI DUNG CHÍNH CỦA BÁO CÁO

2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước và trong nước

Ngoài nước:

Công nghệ tự động thiết kế để chế tạo các chip đã có bề dày hơn 15 năm phát triển và hiện đang quy tụ vào một số công nghệ nổi trội là ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field Programmable Gate Array) và CSoC (Configurable System on Chip) Các công nghệ này liên quan mật thiết với nhau và phát triển có tính thừa kế các ưu điểm, khắc phục nhược điểm của nhau Sau đây là tóm tắt các tính chất nổi trội và hạn chế của từng công nghệ

I Về công nghệ ASIC

Các chip được tạo ra từ công nghệ ASIC có thể có hàng triệu bóng bán dẫn và chi phí cho thiết kế thử nghiệm chip mới rất đắt Tuy nhiên khi sản xuất loạt lớn thì giá thành mỗi chip thành phẩm có thể xuống thấp tới một vài đô la Trong một số ứng dụng số lượng lớn (như trò chơi điện tử) ASIC có thể là giải pháp hiệu quả, tuy nhiên hiện tại công nghệ ASIC có những hạn chế sau:

- Phương pháp thiết kế mạch ASIC hiện nay dựa chủ yếu vào các ngôn ngữ HDL (Hardware Description Languages) là các ngôn ngữ mô tả các chức năng phần cứng của chip ở mức trừu tượng cao Tiếp đến cần một công cụ phần mềm dịch thiết kế định dạng HDL sang các phương trình logic (Borlean logic equations) và ánh xạ các phương trình logic này thành tổ hợp các cổng logic và bộ nhớ (Gate-level representation) Các ngôn ngữ HDL là ngôn ngữ tốt cho mô tả chức năng phần cứng, tuy nhiên chúng lại không hiệu quả cho mô tả các thuật toán Do vậy người thiết kế rất khó khăn trong việc đưa các thuật xử lý phức tạp, know-how vào chip ASIC Một khi chip ASIC đã được tạo dựng, các thuật xử lý đã được cứng hoá thì việc thay đổi sửa chữa nhỏ cũng rất tốn kém thời gian và chi phí Thời gian cho hoàn thiện thiết kế một chip ASIC thường rất lâu và nhiều khi không theo kịp với sự đòi hỏi nâng cấp chức năng sử dụng của sản phẩm Mặt khác do mỗi chức năng, thuật toán xử lý đều phải được cứng hoá ở các chip ASIC dẫn đến đòi hỏi tiêu tốn số lượng lớn transitor và năng lượng trong khi thực tế thông thường chúng chỉ cần hoạt động trong một số thời điểm nhất định Điều này dẫn đến sự lãng phí các nguồn tài nguyên trong chip ASIC

II Về công nghệ FPGA (Field Programmable Gate Array)

FPGA là các chip thuộc họ lập trình logic để tạo ra các chip số (digital IC) Với FPGA ta có thể tạo ra các chips có khả năng xử lý các chức năng logic tuỳ ý Hiện tại trong họ lập trình logic có các loại chính sau:

- SPLD (Simple Programmable Logic Devices) - CPLD (Complex Programmable logic Devices) - FPGA (Field Programmable Gate Array)

SPLD là các chip lập trình logic loại nhỏ có khả năng thay thế vài IC loại

TTL 74xx Thông thường có 4 đến 22 macro cells (mỗi macrocell thông thường gồm một vài chức năng tổ hợp logic với một bộ nhớ flip-flop) Một macrocell có thể có nhiều input nhưng với chức năng logic hạn chế Các loại SPLD quen thuộc là PAL (Programmable Array Logic của hãng Vantis), GAL (Generic Array Logic của hãng Lattice), PLA (Programmable Logic Array) và PLD (Programmable logic Device)

CPLD có cấu trúc như SPLD nhưng có khả năng tích hợp lớn hơn

Thông thường CPLD bao gồm từ 2 đến 64 mạch SPLD, có từ hàng chục đến hàng trăm macrocells Thông thường một nhóm từ 4 đến 16 macrocells được kết nối tạo thành các khối chức năng trong CPLD Các khối chức năng này được kết nối với nhau qua một ma trận kết nối có khả năng lập trình Các CPLD quen thuộc bao gồm EPLD (Erable Programmable Logic Devices), EEPLD (Electrically Erable Programmable Logic Device), MAX (Multiple Array Matrix của Altera)

FPGA là các chips có khả năng tích hợp lớn nhất so với SPLD và CPLD

Một chip FPGA gồm các khối logic (Logic blocks) được bao bọc bởi các khối vào ra có khả năng lập trình (Programmable I/O blocks) và các đường kết nối có khả năng lập trình (Programmable interconnect) Một chip FPGA có thể có từ 64 đến hàng chục ngàn khối logic và số lượng bộ nhớ flip-flops còn lớn hơn Các FPGA được chia ra làm hai nhóm chính là loại hạt lớn (coarse-grained) và loại hạt nhỏ (fine-grained) Loại FPGA hạt lớn gồm các khối logic lớn, kích cỡ khối logic lớn này thường có nhiều bảng look-up và flip-flops Loại FPGA hạt nhỏ thường gồm một lượng lớn khối logic nhỏ Kích cỡ của khối logic nhỏ thường một vài cổng logic 2 đầu vào và một flip-flop

Với các cấu trúc nêu trên các FPGA không có khả năng xử lý các tín hiệu tương tự hoặc tín hiệu RF (Radio Frequency)

Phần lớn các FPGA được lập trình và đặt cấu hình trên RAM tĩnh Cấu hình này xác định chức năng hoạt động của các khối logic, khối vào ra và đường kết nối giữa chúng tạo nên chip xử lý số chuyên dụng Do vậy khi mất nguồn nuôi các RAM cấu hình mất thông tin và khi có điện lại phải có chu trình nạp lại cấu hình cho các RAM này Để khắc phục nhược điểm này một số FPGA sử dụng FLASH để thay thế RAM tĩnh, một số FPGA khác lại dùng công nghệ antifuse như dùng PROM nạp một lần để chứa cấu hình

Các chip FPGA thường dùng nhất là của hãng Xilinx (XC3000, XC4000xx, Spartan, Virtex) và của hãng Altera (FLEX, APEX) Các hãng khác như Lattice, Actel, Quick Logic cũng cung cấp các FPGA nhưng là các loại nhỏ và chiếm thị phần không đáng kể

Một hạn chế của FPGA là sử dụng các công cụ và các phương pháp thiết kế như của công nghệ ASIC bao gồm các ngôn ngữ HDL là loại không thích hợp cho lập trình xử lý thuật toán Do vậy khi phải thực hiện các thuật toán xử lý phức tạp người lập trình phải vất vả chuyển đổi sang ngôn ngữ HDL và cứng hoá thuật toán vào các khối logic

Các chip được tạo ra theo công nghệ FPGA thường không sử dụng một cách có hiệu quả các tài nguyên sẵn có của chip trắng FPGA Mặt khác FPGA còn tiềm ẩn nhân tố nhiễu loạn (chaotic element) trong quá trình kết nối (routing) Thống kê cho thấy một nửa số cổng logic trong chip trắng FPGA thông thường không được sử dụng đến do hạn chế của khả năng kết nối hoặc thuật toán kết nối

Các chương trình thiết kế tự động cho các chip FPGA thường rất đắt tuỳ thuộc vào chức năng và số lượng thư viện chương trình mẫu IP Giá có thể từ vài ngàn US$ đến hàng triệu US$ Các hãng nổi tiếng cung cấp các phần mềm thiết kế cho công nghệ FPGA là Mentor Graphics, Cadence và Synopsis

Tuy nhiên các hãng cung cấp chip trắng FPGA hàng đầu trên thế giới là Xilinx và Altera có chiến lược cung cấp phần mềm thiết kế miễn phí cho các họ FPGA loại vừa và nhỏ

Xilinx cung cấp phần mềm miễn phí ISE WebPack là một Version cơ bản của chương trình thiết kế ISE5

Altera cung cấp phần mềm thiết kế miễn phí Quartus II Web Edition là phiên bản tối thiểu của chương trình thiết kế QuartusII

Công nghệ FPGA là một công nghệ mạnh cho thiết kế các chip có chức năng xử lý logic cho các mạch số và truyền thông số Các chip FPGA trắng thường có giá thành đắt từ 30-70US$/chip Với đơn đặt hàng lớn >10.000 chip thì giá thành có rẻ hơn nhưng vẫn không dưới 10US$/chip

Với đặc tính chuyên dụng cho xử lý logic và với giá thành còn cao, công nghệ FPGA không phải là một công nghệ tối ưu cho các ứng dụng đo lường và điều khiển ở Việt nam Trên thế giới trong lĩnh vực đo lường và điều khiển công nghệ FPGA được ứng dụng trong các module I/O, các module thu thập dữ liệu (Data Acquisition) cho PC có bus ISA, PCI hoặc PC/104, PC104+ Lúc này FPGA được thiết kế như phần phối ghép các chip xử lý tín hiệu tương tự ADC, DAC với CPU của máy tính

III Công nghệ CSoC (Configurable System on Chip) tái cấu hình hệ thống trong một chip

Khác với công nghệ ASIC và FPGA chỉ cho phép tạo ra các IC riêng lẻ, IC số ngoại vi thì công nghệ CSoC là công nghệ cho phép tạo nên cả một hệ thống trong một chip bao gồm CPU, ROM, RAM các ngoại vi thời gian thực (như ADC, DAC, Counter, Timer, Digital I/O, cổng truyền thông ) và cho phép thay đổi cấu trúc phần cứng của chip trong quá trình hoạt động

Như vậy công nghệ CSoC cho ta một độ linh hoạt lớn trong việc phát triển thiết kế và chế tạo chip thông minh chuyên dụng vừa khít với yêu cầu ứng dụng của sản phẩm.Cả tài nguyên phần cứng và phần mềm của chip đều có thể dễ dàng thay đổi trong qúa trình hoạt động hiện tại và phát triển mở rộng chức năng sản phẩm trong tương lai Công nghệ CSoC sẽ là một bước tiến hoá của công nghệ thông tin, thoát khỏi các ràng buộc của hệ máy tính cứng (Rigid Computing Machine) sang thế hệ máy tính tự thích nghi (Adaptive Computing Machine)

Hiện tại có khoảng 30 hãng trên thế giới có phát triển và chào bán công

nghệ CSoC của mình Một số CSoC chính được liệt kê như sau:

• Hãng Altera kết hợp lõi CPU cứng ARM và lõi CPU mềm với một số FPGA của mình tạo nên các chip Processor + FPGA (Cyclone, Strafix) cho phép thiết kế các chip số tốc độ cao có processor và phần xử lý logic thay đổi được

• Hãng Atmel tích hợp lõi CPU AVR với FPGA hạt bé của mình tạo nên chip CSoC

• Hãng Cypress Micro System có công nghệ PSoC (Programmable System on Chip) có lõi CPU M8, RAM, FLASH và các Block tương tự và số cho phép tạo ra các chip hệ thống xử lý hỗn hợp (mixed signal) với khả năng xử lý thuật toán mạnh

• Hãng Equator có chip CSoC đặc thù cho xử lý âm thanh (Media Processing)

• Hãng Motorola có chip CSoC cho xử lý tín hiệu truyền thông không dây (Wireless chipset)

• Hãng QuickLogic tích hợp lõi CPU MIPS với FPGA cho tạo dựng các hệ xử lý logic nhanh

• Hãng Tricend tích hợp CPU 32 bit ARM với FPGA cho thiết kế các hệ thống xử lý logic tốc độ cao

• Hãng Xilinx tích hợp lõi CPU 8051 hoặc MIPS Power PC với một số FPGA tạo nên tổ hợp Processor + FPGA (Vertex II Pro) cho phép tạo ra các IC số có processor tốc độ cao

Công nghệ CSoC thực sự là một công nghệ ưu việt hơn công nghệ ASIC và FPGA trong lĩnh vực đo lường và điều khiển vì nó tích hợp Processor và bộ nhớ RAM, FLASH, cho phép ta lập trình các thuật xử lý phức tạp một cách dễ dàng bằng ngôn ngữ C hoặc ASSEMBLER So với các vi điều khiển thông dụng như 8051, motorola 68HC908, Microchip PIC16#73 có cấu trúc CPU và ngoại vi cố định (fixed digital and analog penpherals) thì các chip CSoC có khả năng mềm dẻo thích ứng với đa dạng ứng dụng và nhất là khả năng tái cấu hình (reconfigurable) tạo thành nhiều loại chip có chức năng khác nhau trên một chip ở những thời điểm khác nhau trong một ứng dụng Ví dụ với chip PSoC của hãng Cypress Micro System, ta có thể thiết kế cho nó thành một chip điều khiển máy bán hàng tự động ở ban ngày và đến 12 giờ đêm chip PSoC sẽ tự tái cấu hình thành một modem và gửi các dữ liệu (số hàng tồn trong máy, số tiền thu được ) của máy bán hàng về trung tâm

Công nghệ tạo chip thông minh cho đo lường và điều khiển trên cơ sở CSoC có tính hiệu quả kinh tế, nhất là đối với các chip PSoC của Cypress Micro System vì có khả năng xử lý hỗn hợp dữ liệu tương tự và số Nó cho ta khả năng phát triển các sản phẩm mới nhanh, dễ dàng mở rộng và phát triển các chức năng mới sau này Công nghệ này cho nhiều giải pháp lựa chọn và hỗ trợ cho đa dạng ứng dụng từ đo lường, xử lý, điều khiển, truyền thông, kết nối mạng trên cùng một chip với giá thành thấp Hệ thống phần mềm hỗ trợ thiết kế chip PSoC Designer của Cypress Micro System có đầy đủ các chức năng thiết kế, xắp xếp các khối chức năng, mô phỏng, lập trình C, tìm lỗi và nạp chip hiện đại, có các module ứng dụng (user module) phong phú giúp ta không phải lập

trình trên ngôn ngữ HDL vừa khó bao quát, vừa không hiệu quả

Ngoài ra giá thành của các chip PSoC trắng từ 2-5US$/chip rẻ hơn nhiều lần so với các chip FPGA Đây là một cơ hội cho các doanh nghiệp và các nhóm say sưa sáng tạo có thể đạt đến thành công lớn với các sản phẩm độc đáo có các chip thông minh chứa các ý tưởng sáng tạo, bí quyết của riêng mình

• Công nghệ FPGA được Viện Vi điện tử thuộc Viện Công nghệ quốc gia là một trong những đơn vị đầu tiên tại nước ta tiến hành nghiên cứu từ năm 1998 Với công nghệ FPGA của hãng Altera Viện Vi điện tử đã áp dụng để thiết kế mạch Read out cho các thước đo vị trí của các máy CNC và nhiều ứng dụng xử lý số khác

• Viện kỹ thuật quân sự Phòng không không quân triển khai các nghiên cứu thiết kế tạo chip cho xử lý số tín hiệu rađa, lọc số cho xử lý tín hiệu tên lửa sử dụng các FPGA của Altera

• Công ty liên doanh AMEC của Tổng Công ty Điện tử tin học có các nghiên cứu áp dụng công nghệ FPGA của Xilinx cho thiết kế một số chip xử lý số cho thiết bị y tế

• Một số cơ sở nghiên cứu và đào tạo khác như Học Viện công nghệ Bưu chính viễn thông, Học viện Kỹ thuật quân sự, Viện điện tử tin học và Tự động hoá VIETLINA cũng đang khởi động các nghiên cứu áp dụng công nghệ FPGA

• Công ty Viettronic Tân Bình đang lập dự án xây dựng 2 trung tâm thiết kế chip trên công nghệ FPGA và các phần mềm thiết kế của Mentor Graphics và Cadence

• Viện Công nghệ Thông tin cũng có những bước đi ban đầu cho việc nghiên cứu phát triển các module PC/104 trên công nghệ FPGA của hãng Altera từ năm 2002

Các đơn vị nêu trên mới tập trung nghiên cứu tạo các chip số chưa có processor và chưa xử lý được các tín hiệu tương tự, do vậy còn nhiều hạn chế cho các ứng dụng đo lường và điều khiển thường phải đòi hỏi xử lý thuật toán phức tạp và xử lý hỗn hợp tín hiệu tương tự và số Nhận biết được hạn chế này từ đầu năm 2002 Viện công nghệ thông tin đã tiếp cận đến công nghệ PSoC của hãng Cypress Micro System để thiết kế ra chip chuyên dụng cho đầu đo mức nước và thiết bị đo nhiệt độ độ ẩm và điểm sương

2.2 Lựa chọn đối tượng nghiên cứu

Xuất phát từ nhu cầu thực tế đề tài đã tiến hành các nghiên cứu phát triển các chip thông minh cho các đối tượng sau:

a) Chip điều khiển máy lạnh và chip cho bộ điều khiển xa hồng ngoại máy:

Hiện nay nhiều cơ sở sản xuất các thiết bị gia dụng (điều hoà, máy giặt, tủ lạnh, nồi cơm điện ) đang phải nhập khẩu các bộ điều khiển về lắp ráp cho các sản phẩm của mình Nhu cầu tăng tỷ lệ nội địa hoá các sản phẩm gia dụng công nghệ cao này đang là vấn đề bức xúc của các doanh nghiệp sản xuất do sức ép cạnh tranh của tiến trình hội nhập AFFA, WTO Chính vì vậy việc nghiên cứu thiết kế các chip thông minh mang thương hiệu Việt nam cho các dây chuyền sản xuất thiết bị gia dụng trong nước là một lựa chọn đúng và nó đáp ứng nhu cầu thực tiễn và tăng được sức cạnh tranh cho các sản phẩm của Việt nam Số lượng các chip cần cho các bo điều khiển máy lạnh và các thiết bị gia dụng ngày càng tăng do đời sống nhân dân ngày càng được cải thiện, nhu cầu sử dụng các thiết bị gia dụng hiện đại ngày càng cao

Việc nghiên cứu tạo chip cho máy lạnh Việt nam là tiền đề cho việc nghiên cứu phát triển các chip thông minh cho các sản phẩm gia dung cao cấp khác cần có tỷ lệ nội địa hoá cao như máy giặt, tủ lạnh, lò vi sóng, nồi cơm điện v v

Ở trong nước chưa có cơ sở nào tiến hành nghiên cứu các bo điều khiển cho máy lạnh để tăng tỷ lệ nội địa hoá Các bo điều khiển nhập ngoại có giá thành cao và thường sử dụng các chip vi điều khiển có cấu trúc cứng (fixed micro controller) Ở giải pháp của đề tài sử dụng công nghệ PSoC có khả năng tái cấu hình phong phú với nhiều ngoại vi mạnh cho phép việc tăng độ thông minh của thiết bị lạnh một cách dễ dàng

b) Chip thông minh cho đọc và nhận dạng thẻ RFID (Radio Frequency Identification)

Thẻ RFID đang được sử dụng rộng rãi ở nhiều lĩnh vực trong đời sống như sau:

- Các hệ thống kiểm soát xâm thực (access control) như kiểm soát người ra vào cơ quan, bảo vệ việc sử dụng trái phép máy tính, chương trình máy tính,

- Các hệ thống chấm công dùng thẻ không tiếp xúc,

- Các hệ thống tự động dùng thẻ RFID (đóng mở cổng, xuất nhập vật tư, v v )

Thẻ RFID ngày càng thay thế thẻ từ và mã vạch Thẻ từ dễ bị xước trong quá trình sử dụng còn thẻ tiếp cận RFID có tuổi thọ rất cao do được chế tạo đúc trong thẻ nhựa và không dùng pin Thẻ hoạt động được bằng việc lấy năng lượng từ trường được phát ra từ các đầu đọc Các hệ thống tự động dùng thẻ tiếp cận nêu trên hiện đang được nhập vào Việt nam với giá thành đắt và với phần mềm quản lý của nước ngoài không phù hợp với Việt nam Việc thay đổi chương trình thường gặp khó khăn vì các hãng sản xuất không cung

cấp các thủ tục giao diện với các thiết bị đọc thẻ

Xuất phát từ thị trường tiềm năng đang phát triển này đề tài phát triển các chip thông minh cho việc đọc và nhận dạng các thẻ tiếp cận RFID làm cơ sở cho việc phát triển các hệ thống tự động sử dụng thẻ mang thương hiệu Việt nam

c) Trên cơ sở các chip được thiết kế và chế tạo đề tài sẽ áp dụng các chip này để phát triển các sản phẩm mới như sau:

• Máy lạnh 12000 BTU 2 cục sử dụng bo điều khiển máy lạnh và bộ điều khiển từ xa hồng ngoại cho máy lạnh được thiết kế từ các chip của đề tài

• Module thu thập dữ liệu đa năng PC/104 có khả năng tái cấu hình

• Hệ thống tự động đóng mở cửa và quản lý nhân sự ra vào cơ quan sử dụng thẻ RFID bao gồm:

+ Hai đầu đọc thẻ tiếp cận (1 vào và 1 ra)

+ Một bộ điều khiển quản lý hai đầu đọc, điều khiển đóng mở cổng và kết nối PC

+ Chương trình kiểm soát và quản lý nhân sự ra vào cơ quan chạy trên PC

d) Nghiªn cøu kÕt hîp c«ng nghÖ FPGA víi c«ng nghÖ PSoC cho thiÕt kÕ c¸c Module ®o vµ ®iÒu khiÓn theo chuÈn PC/104

Công nghệ FPGA đã được một số Viện nghiên cứu áp dụng Tuy nhiên do đặc thù FPGA chỉ cho phép tạo ra các IC số nên các cơ sở này buộc phải dùng thêm các IC tương tự rời cho các ứng dụng đo và điều khiển Các IC tương tự rời có chức năng cố định và có nhiều hạn chế trong quá trình thay đổi, hiệu chỉnh thiết kế Việc kết hợp FPGA với PSoC cho ta khả năng tạo ra các module đặc chủng mạnh, mềm dẻo, xử lý hỗn hợp tín hiệu analog, digital và dễ dàng phối ghép với máy vi tính PC

Đối tượng nghiên cứu cho vấn đề này nhằm tạo ra một card thu thập và xử lý số liệu theo chuẩn PC/104 có khả năng đặt cấu hình phong phú Hiện tại các module PC/104 được sản xuất với các chức năng cố định như Card digital I/O, Timer-Counter, Analog Inputs, Analog Outputs hoặc phối hợp thành card thu thập dữ liệu DAC (Data Acquisition System)

Do phối hợp thế mạnh của 2 công nghệ FPGA và PSoC card thu thập dữ liệu PC/104 của đề tài cho phép người sử dụng định nghĩa các ngoại vi ADC, DAC, DI, DO, Timer, Counter theo tuỳ thích của mình Điều này dẫn đến người sử dụng chỉ cần mua một loại card có khả năng thay thế cho nhiều loại card PC/104 của các hãng khác nhau

Các sản phẩm này đều mang thương hiệu Việt Nam và được kiểm chuẩn và áp dụng thử nghiệm ở hiện trường

2.3 Những nội dung đã thực hiện

2.3.1 Nghiên cứu lý thuyết và công bố các kết quả khoa học và công nghệ

Đề tài KC.03.20 là đề tài tạo ra các chip và các sản phẩm đo điều khiển mới mang thương hiệu Việt Nam Tuy nhiên mỗi một thiết bị đều có nguyên lý hoạt động, nền tảng lý luận và công nghệ chế tạo của nó Đặc biệt các phương pháp xử lý, phần mềm nhúng tạo nên độ thông minh của sản phẩm Đề tài đã tiến hành các nghiên cứu cơ bản và phát triển chip làm cơ sở cho thiết kế và chế tạo các sản phẩm Các kết quả nghiên cứu lý luận này đã được thảo luận ở nhiều seminar và công bố ở các tạp chí, hội nghị khoa học Tổng số có 9 công trình đã công bố được liệt kê trong danh sách kèm theo

Danh mục các công trình khoa học đăng trong các hội nghị khoa học trong và ngoài nước 2003-2004

Trong tuyển

tập

1

Nghiên cứu phát triển bo mạch điều khiển máy điều hòa nhiệt độ sử dụng công nghệ PSoC

PGS.TSKH Phạm Thượng Cát KS Phan Minh Tân KS Chu Ngọc Liêm KS Nguyễn Xuân Hoàng KS Mai Thị Phương Thảo

Nguyễn Đức Thắng

6 VICA6

2

Nghiên cứu và phát triển bộ điều khiển từ xa hồng ngoại cho các thiết bị gia dụng

PGS.TSKH Phạm Thượng Cát KS Phan Minh Tân KS Chu Ngọc Liêm KS Mai Thị Phương Thảo

Nguyễn Đức Thắng

6 VICA6

3

Công nghệ chế tạo chip chuyên dụng PSoC và khả năng ứng dụng

PGS.TSKH Phạm Thượng Cát

4

Thiết kế và chế tạo hệ thống kiểm soát xâm thực sử dụng thẻ tiếp cận

PGS.TSKH Phạm Thượng Cát KS Phan Minh Tân KS.Bùi Thị Thanh Quyên ThS Trần Việt Phong

6 VICA6

5

Bộ đo và truyền tín hiệu nhiệt độ PT100 transductor sử dụng công nghệ tạo chip PSoC

PGS.TSKH Phạm Thượng Cát

KS Chu Ngọc Liêm 6 VICA6

6 Hệ thống nhúng và thời đại hậu PC PGS.TSKH Phạm Thượng Cát 10

Tạp chí tin học và điều khiển học số 1/2005

7

Nghiên cứu thiết kế thiết bị điều khiển từ xa hồng ngoại (IRDA) cho các hệ cơ điện tử

PGS.TSKH Phạm Thượng Cát KS Phan Minh Tân KS Chu Ngọc Liêm KS Mai Thị Phương Thảo

5

Hội nghị cơ điện tử toàn quốc lần thứ 2

8

Nghiên cứu phát triển chip chuyên dụng trên công nghệ PSoC cho hệ thống điều khiển máy lạnh

PGS.TSKH Phạm Thượng Cát KS Phan Minh Tân KS Chu Ngọc Liêm KS Nguyễn Xuân Hoàng KS Mai Thị Phương Thảo

8

Hội nghị cơ điện tử toàn quốc lần thứ 2

9

Công nghệ PSoC và chế tạo đọc thẻ tiếp cận

PGS.TSKH Phạm Thượng Cát KS Phan Minh Tân KS Vũ Sỹ Thắng

7

Hội nghị cơ điện tử toàn quốc lần thứ 2

2.3.2 Nghiên cứu thiết kế và chế tạo các sản phẩm mới

2.3.2.1 Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển máy lạnh a Chip DKML-1

Chip DKML-1 được thiết kế trên nền chip trắng CY8C27443 của công nghệ PSoC Chip là thành phần điều khiển chính cả phần cứng và mềm của bo điều khiển máy lạnh

• Các thông số hệ thống của Chip DKML-1 :

+ Áp sử dụng: 5V + Dao động trong

+ Tần số dồng hồ CPU 12 MHz

+ Tần số đồng hồ hệ thống SysClk 24 Mhz + Tần số ngắt Sleep_Timer 1 Hz

+ Có sử dụng WatchDog

- WatchDog được dùng đề phòng trường hơp hệ thống bị rơi vào trạng thái treo máy do bất kì lí do gì Máy sẽ được khởi động lại Sleep_Timer được dùng để phục vụ WatchDog

• Các khối chức năng của Chip DKML-1:

+ ADC dùng kiểm soát nhiệt độ phòng và kiểm soát nhiệt độ mặt giàn lạnh

+ Bộ phân kênh dùng cho mục đích một ADC kiểm soát nhiều điểm đo khác nhau

+ Khuyếch đại đệm dùng ổn định đầu vào cho ADC Khuyếch đại 1:1 + Timer_1 và các ngắt GPIO dùng cho các đầu vào điều khiển nút bấm và điều khiển hồng ngoại

+ Timer_2 dùng cho mục đích Real Time Clock Tạo ra bộ đếm xung đồng hồ dựa trên nguồn xung đồng hồ hệ thống

Đây là các khối chức năng được xử lí bằng phần cứng, ngoài ra các module còn lại dùng để điều khiển các đầu ra của hệ như:

+ Module hiển thị, trực tiếp điều khiển các led chỉ thị qua các Port của chip

+ Module Buzzer, trực tiếp điều khiển loa tín hiệu bằng tần số âm thích hợp qua Port của chip, có hỗ trợ của mạch đệm công suất

+ Module Quạt gió và máy nén, điều khiển các relay dóng cắt động cơ quạt gió và động cơ nén giàn nóng

+ Module Louver điều khiển động cơ bước dùng cho cánh đảo gió Áp dụng theo phương pháp điều khiển Half Stepping là phương pháp cho độ mịn bước và độ ổn định cao

* Dưới đây là sơ đồ chân vào ra của chip DKML-1

* Mô tả chi tiết các chân của chip DKML-1

Chip DKML-1 được thiết kế trên

nền chip trắng CY8C27443 của công nghệ PSoC

b Bo điều khiển máy lạnh 2 cục 12000 BTU và 18000 BTU

Từ chip DKML-1 đề tài đã thiết kế và chế tạo bo điều khiển cho máy lạnh 2 cục 9-12000 và 18000 BTU Sơ đồ nguyên lý của bo điều khiển máy lạnh (hình trên) bao gồm các khối sau:

Sơ đồ mạch của bo điều khiển được mô tả trong hình sau:

c Phần mềm

Phần mềm nhúng trong máy điều hoà nhiệt độ giải quyết các nhiệm vụ chính sau:

+ Giao tiếp với các đầu vào, nhận lệnh và xử lí các lệnh đó

+ Đo các thông số nhiệt độ hiện tại và so sánh với các thông số đặt trước để đưa ra quyết định điều khiển

+ Đo đếm đồng hồ thời gian thực dùng cho các lệnh và quyết định điều khiển theo thời gian

+ Các thuật điều khiển theo các chế độ đặt trước của người dùng

Bốn vấn để chính trên chính là cốt lõi của phần mềm điều khiển ngoài ra còn có các module giao tiếp đầu vào và đầu ra, phục vụ cho các đầu thu thập số liệu vào và các đầu điều khiển ra Các đầu vào và ra sẽ được sử lí theo các nguyên lí đo và điều khiển

Trong cả bốn vấn đề cốt lõi cần giải quyết của phần mềm điều khiển thì ta thấy tất cả các module đó đều có thể can thiệp vào trạng thái hoạt động của máy Chính vì vậy vấn đề được đặt ra là tất cả các module đó phải can thiệp được vào vấn đề điều khiển các đầu ra của hệ thống, nhưng không được chồng chéo làm vô hiệu hoá nhau cũng như không làm rối loạn điều khiển Bên cạnh đó để đảm bảo sự kịp thời trong vấn để điều khiển, phải được phân chia các quá trình cũng như xen kẽ để thực hiện một cách kịp thời các quá trình đó

Với vấn đề đặt ra như vậy, ý tưởng được xây dựng là các trạng thái hoạt động, điều khiển được xây dựng qua hệ thống các thanh ghi xác lập trạng thái hoạt động Cùng một loạt các thanh ghi hỗ trợ dùng trong các trường hợp lưu giữ tạm thời trong các trạng thái điều khiển

Ngoài ra còn có các thanh ghi phụ trợ dùng để backup trạng thái của một số trạng thái điều khiển khác nhau trong các lệnh tạm thời và nhiều các biến trạng thái khác được sử dụng kết hợp cho xử lí các giải thuật của chương trình

Các thanh ghi này sẽ xác lập trạng thái hoạt động của máy để xác lập các đầu ra thông qua các module điều khiển đầu ra Các lệnh đầu vào cũng can thiệp trực tiếp lên các thanh ghi này, và các module thực hiện các giải thuật điều khiển cũng tác động lên nó

Phương pháp đo nhiệt độ

Trên board điều khiển có hai kênh nhiệt độ, một kênh xác định nhiệt độ phòng, kênh còn lại xác định nhiệt độ mặt giàn lạnh đề phòng hệ thống phân phối nhiệt trục trạc, gây đóng băng trên bề mặt máy Nhiệt độ được đo qua hai cảm biến nhiệt điện trở Nên khi xác định được giá trị điện trở của nhiệt điện trở thì ta cũng xác định được nhiệt độ bao quanh nhiệt điện trở đó Một ADC được dùng phối hợp với một bộ phân kênh sẽ giúp giải quyết vấn đề này

Nguyên lí: Hai cổng P0.3 và P 0.5 là hai chân cấp áp tham chiếu, khi đặt lên hai nhánh của mạch một hiệu điện thế thì sẽ có một dòng chạy qua và

tạo áp rơi trên thermistor Với điện trở tham chiếu có giá trị biết trước, ta xác định được dòng chạy qua nhánh mạch, đồng thời ta có được áp rơi trên các thermistor đo được trên port P 0.1 và P0.7 thì tương ứng sẽ xác đinh được điện trở hiện thời của thermistor Như vậy hoàn toàn xác định được nhiệt độ tại các điểm đo của các thermistor

Sơ đồ nguyên lí:

Thermistor dùng loại 10k chuẩn tại 250C

Thông qua bộ phân kênh ta sẽ lần lượt đo được các giá trị V0, V1, V2, V3 có:

Qua công thức này cho thấy, độ chính xác và ổn định của điện trở tham chiếu rất ảnh hưởng tới kết quả của thermistor đo được

Sau khi có được Rthermistor ta sẽ tính được nhiệt độ của điểm đo dựa trên đặc tính của sensor

Loại thermistor được dùng ở dây là loại NTC Thermistor EC95, độ nhạy là -4%/0C, độ chính xác có thể đạt được là ±0.1 0C, giải đo là -800C → +1500C Để tính toán được nhiệt độ cần thiết có thể sử dụng hai phương pháp tra bảng hoặc tính toán theo công thức SteinHart Hart

Với phương pháp tra bảng thì sẽ tốn bộ nhớ hơn tuy nhiên tốc độ cho ra kết quả nhanh hơn Với phương pháp SteinHart Hart thì tiết kiệm bộ nhớ hơn tuy nhiên tính toán phức tạp hơn, chậm hơn

Dựa trên yêu cầu thì phương pháp tinh toán SteinHart Hart được lựa chọn ở đây Và được tính toán như sau:

25

Trong đó T là nhiệt độ thực tế cần tính toán Rt là điện trở đã đo và tính được, R25 là điện trở chính xác

Các hệ số a, b, c, d được tra theo bảng sau:

68.600 to3.274 3.3538646E-3 2.5654090E-4 1.9243889E-6 1.0969244E-7 3.274 to 0.36036 3.3540154E-3 2.5627725E-4 1.9621987E-6 7.3003206E-8 0.36036 to 0.06831 3.3539264E-3 2.5609446E-4 2.0829210E-6 4.6045930E-8 0.06831 to 0.01872 3.3368620E-3 2.4057263E-4 -2.6687093E-6 -4.0719355E-7

Áp dụng công thức trên và bộ hệ số đã cho thì kết quả thu được sẽ chính là nhiệt độ cần đo

Hội thọai với Bộ điều khiển xa hồng ngọai

Cả nút bấm và phần nhận lệnh từ bộ điều khiển xa hồng ngọai đều có trạng thái thường cao Vì vậy cả hai đều có thể sử dụng ngắt GPIO dạng falling edge để nhận dạng.Với nút bấm thì khi có ngắt falling edge của đầu vào nút bấm thì nó sẽ xử lí lệnh Botton_Power Can thiệp thanh ghi lệnh dựng cờ báo Botton_Power Cũng như vậy, đầu thu hồng ngoại cũng được giao diện qua ngắt GPI Tuy nhiên, ngắt GPIO mới là bắt đầu của quá trinh nhận dạng lệnh từ remote control

Nguyên lí của lệnh từ điều khiển từ xa:

Nguyên lí trên có đặc điểm là: Nếu ta sử dụng một bộ đếm để đếm được khoảng hạ thấp của các bit và qui đổi theo thời gian thì có thể xác định được bit start, bit 0, bit 1,… hơn nữa số bit số liệu sẽ chủ động được chứ không giới hạn ở 8 bit Phụ thuộc theo giới hạn của tập lệnh điều khiển Do yêu cầu của tập lệnh điều khiển trong ứng dụng này, độ dài lệnh là 8 bit được lựa chọn, 8 bit đủ đáp ứng cho độ của tập lệnh

Tuy nhiên nếu sử lí trực tiếp lệnh trong ngắt sẽ làm cho ngắt quá dài và có thể làm chương trình trở nên không ổn định Chính vì vậy có thể dựng cờ báo lệnh để chương trình sử lí ngoài vòng ngắt Nhưng nếu hết một vòng quét chương trinh mới xử lí cờ lệnh thì lại quá lâu, có thể là các lệnh chưa kịp xử lí

đã bị lệnh khác chèn vào Để khắc phục, module kiểm tra cờ lệnh và xử lí lệnh sẽ được cài vào rải rac trong các quá trình khác để xử lí đan xen trong chương trình Tăng tính kịp thời của vấn đề xử lí lệnh lên bằng cách tăng số lần kiểm soát trong một chu kì quét của chương trình

Trong quá trinh xử lí ngắt cho Infrared tất cả các ngắt khác: GPIO Int, Real Time Int, Sleep Timer Int sẽ bị khoá và chỉ được mở lại khi đã thực hiện xong ngắt này để tránh tranh chấp ngắt gây sai lệch số liệu thu được Giá trị mã lệnh thu được sẽ được xử lí trong module ngoài ngắt remote_control() để tránh làm ngắt quá dài

Đồng hồ thời gian thực và watchdog

Đồng hồ thời gian thực dùng đếm thời gian hệ thống Nguyên lí thực hiện là dùng một counter đếm và dùng ngắt counter để tăng giá trị thời gian sau mỗi lần ngắt Giá trị thời gian đếm được sẽ được xử lí trong các module chính giải quyết về giải thuật xử lí thời gian

Ngắt Sleep Timer có tính chất chu kì tương tự khi chọn nó ở tần số 1 Hz, tuy nhiên không thể sử dụng ngắt này cho đồng hồ thời gian thực với độ chính xác cao, vì ngắt này có mức độ ưu tiên thấp nhất, dễ bị làm sai lệch bởi các ngắt khác Tuy nhiên đây là ngắt cần thiết dùng cho WatchDog WatchDog sẽ tự động reset hệ thống khi vì một lí do nào đó mà hệ bị treo (chương trinh lỗi, nhiễu loạn…) Khi hệ thống bị time_out khoảng 3 chu kì sleep timer mà không Clear WatchDog thì hệ thống sẽ auto reset Đây là một tính chất cần có để hệ thống có thể chạy ổn định mà tránh phiền phức nhất cho người sử dụng

CÁC MODULE ĐIỀU KHIỂN Đèn chỉ thị, quạt gió và máy nén

Các đèn chỉ thị có công suất nhỏ nên được điều khiển trực tiếp mà không cần sử dụng tới tầng đệm công suất Tuy nhiên, đèn được treo ở mức thường cao cho nên để bật đèn ta cần đưa chân điều khiển về mức thấp Điều khiển theo mức logíc ngược Ưu điểm của phương thiết kế mạch điều khiển thường cao là giảm tải cho các chân điều khiển của µC Đầu ra chỉ tiêu công suất khi chân điều khiển hạ xuống mức thấp, chính vì vậy giảm tải cho µC, nếu trong trường hợp công suất tiêu hao khi mức điều khiển cao thì có thể xảy ra trường hợp mức áp duy trì không đủ, non áp khi đầu ra cần một công suất tương đối Tuy nhiên, điêu đó chỉ có ý nghĩa khi cần giao tiêp ngoài với mức logic cần ổn định, và với các µC có công suất tải trên các chân không được tốt Đối với PSoC cũng như trong trường hợp điều khiển LED chỉ thị thì điều này không có nhiều ý nghĩa vì công suất tải của PSoC rất tốt cũng như mức logic đối với LED là không quan trọng

Các đầu ra điều khiển relay đóng cắt động cơ quạt gió và động cơ nén đòi hỏi công suất điều khiển lớn hơn, chính vì vậy cần có tầng đệm công suất

Đệm công suất ở đây sử dùng IC ULN2003, IC này có thể chịu dòng tới 500 mA, đầu ra đảo(hình vẽ) Do đó mặc dù các relay cũng được treo thường cao nhưng lại được điều khiển theo mức logic thông thường, mức cao sẽ đóng relay

Cả động cơ nén và động cơ quạt gió đều là loại động cơ AC Động cơ nén chỉ có một cấp độ duy nhất tuy nhiên động cơ quạt gió có 3 cấp độ khác nhau Có thể thay đổi được tốc độ nhờ 3 cấp độ đó có số vòng dây khác nhau Nên cần điều khiển 4 trạng thái cho máy nén và quạt gió Cần đảm bảo các relay điều khiển động cơ quạt gió không được cùng đóng nhiều hơn 1 trạng thái Động cơ máy nén cần được chú ý vì nó ít thay đổi trạng thái hơn quạt gió nhưng không được khởi động nhiều lần với thời gian quá ngắn vì có thể làm tăng áp trong máy nén gây nguy hiểm

Động cơ đảo cánh gió

Động cơ đảo cánh gió là loại động cơ bước (Stepping Motor) Với động cơ bước có thể sử dụng những IC điều khiển động cơ tích hợp sẵn để điều khiển hoặc tự xây dựng một chương trinh điều khiển Tuy nhiên nếu không có IC chuyên trách thì đây sẽ là một quá trình điều khiển chiếm nhiều thời gian của CPU nhất Điều khiển động cơ bước là sự điều khiển phối hợp các pha A,B,C,D sao cho động cơ quay, có chiều và tốc độ như ta mong muốn Ưu điểm của động cơ bước là:

+ Độ chính xác cao trong điều khiển chuyển dộng + Không cần sensor tốc độ

+Độ ổn định cao, không có những điểm mất ổn định nghiêm trọng

Tuy nhiên momen và tốc độ của động cơ bước không cao lắm và mô tô họat động có độ rung cao

Phương pháp điều khiển động cơ bước ở đây theo nguyên lý half stepping được mô tả theo bảng sau:

Phương pháp này có độ ổn định ở tốc độ cao, momen lớn và độ phân giải tốt

Trong trường hợp muốn quay ngược lại, đảo lại các bước cũng theo thứ tự trên

STEP A B C D 1 H L L L 2 H H L L 3 L H L L 4 L H H L 5 L L H L 6 L L H H 7 L L L H 8 H L L H

Chương trình điều khiển động cơ: đảo cánh gió được điều khiển theo phương pháp trên là phương pháp có nhiều ưu điểm nhất Với chương trình điều khiển thực hiện cho cả hai chiều xuôi và ngược chiều kim đồng hồ

Cần xử lí thêm việc ngắt toàn bộ pha của động cơ khi ra khỏi module điều khiển để tránh bị nóng động cơ Do quá trình đảo cánh gió là quá trình kéo dài và liên tục nên quá trình này được chia nhỏ và xử lí từng phần nhỏ trong cả chu kì vòng quét, đồng thời phải lưu lại thông tin về vị trí và hướng quay cho lần hoạt động tiếp theo

Điều khiển loa tín hiệu

Nguyên lí của điều khiển loa tín hiệu Buzzer là tạo ra một tần số âm thích hợp và kéo dài trong khoảng thời gian đủ để báo thành tín hiệu âm thanh Với nguyên lí như vậy chỉ cần tạo ra tại cổng của PSoC một giao động xung thích hợp, và một mạch đệm công suất là có thể tạo được tín hiệu báo Buzzer

Module xử lý thời gian

Module xử lí thời gian dùng cập nhật thời gian, xử lí các khoảng thời gian hẹn giờ bật tắt, xử lí khoảng thời gian bắt đầu bật máy và thời gian bắt đầu tắt máy phục vụ cho vấn đề giải quyết các thuật toán bật/tắt máy Cập nhật thời gian hệ thống để phục vụ các module khác Tuỳ theo trạng thái của máy là đang bật hay tắt máy mà có các thông số cần cập nhật khác nhau Dựa vào đó có thể chia ra hai dạng cập thời gian khi đang bật máy và khi đang tắt máy

Module xử lý tốc độ quạt

Tốc độ của quạt gió có các chế độ chạy:

Trong đó chỉ chế độ Auto là có cách chạy biến đổi:

• AUTO: Ở chế độ này quạt gió sẽ chạy lúc mạnh lúc yếu mô phỏng như gió trời, cứ sau 10 phút tốc độ quạt lại được thay đổi theo chu kì: High – Medium – Low

• HIGH, MEDIUM, LOW: Ở các chế độ này tốc độ quạt là xác định và được duy trì ổn định

Vì vậy xây dựng chế độ phức tạp hơn các chế độ điều khiển trực tiếp kia đôi chút và có dựa vào thời gian hệ thống để xử lí

Module xử lí Fan auto: Sau 10 phút chế độ chạy của quạt được thay đổi một lần

AUTO - HIGH - MEDIUM - LOW

Các chế độ của quạt gió sẽ được điều khiển qua module chuyên trách Fan Mode Module này kiểm tra thanh ghi xác định các chế độ đặt của quạt gió từ đó đưa ra quyết định điều khiển

Chế độ oscilation

Oscilation là chức năng thực hiện việc đảo cánh gió

Cửa gió được chia ra 6 vị trí Vị trí đóng hết, mở hết và 4 vị trí trung gian Khi tắt mày cánh gió luôn ở vị trí đóng hết Cánh đảo gió được điều khiển ở 3 chế độ và theo các vị trí trên:

• AUTO: Ở chế độ này cánh gió sẽ đảo kép các vị trí Sau khi cánh gió được mở ra khỏi vị trí đóng hết sẽ đảo theo trình tự: từ vị trí 1 lên 3, xuống 2, lên 4, xuống 3, lên 5, sau đó trong quá trình xuống sẽ đảo ngược lại cũng như vậy Như vậy trong một quá trình lên hoặc xuống mỗi vị trí thường được đảo qua 2 lần tạo ra những luồng gió có cường độ thay đổi như gió trời chứ không rải đều như ở chế độ liên tục Cánh gió sẽ đảo theo chu kì 3 phút chạy, 1 phút dừng

• CONTINUOUS: Ở chế độ này cánh gió sẽ đảo đều và liên tục từ trên xuống dưới từ vị trí 1 lên 5 và ngược lại

• STOP: Khi nhận được lệnh này, cánh đảo gió sẽ dừng ở 1 trong 5 vị trí gần nhất tuỳ thuộc theo quá trinh đang đảo lên hay xuống

Các module Auto, continuous đều được viết theo cách chia nhỏ quá trình mà không thực hiện hết trong một chu kì quét của chương trình Các thông số sẽ được lưu lại cho lần hoạt động tiếp theo của module đó, hoặc sẽ chuyển tiếp cho các chế độ oscilation khác một cách chuẩn xác, không gây sai lệch Các quá trình ở đây đều được chia nhỏ thành 8 phần Tức là cần thực hiện 8 module này lần mới hết 1 chu kì chuyển động của cánh đảo gió

Nói chung chức năng của hai module đảo cánh tự động và liên tục gần giống nhau Tuy nhiên chế độ tự động phức tập hơn đôi chút và đòi hỏi thời gian điều khiển nhiều hơn Với lệnh Stop cánh đảo gió sẽ dừng ở 1 trong 5 điểm gần nhất khi nhận được lệnh dừng đảo cánh gió

Run mode

Module xử lí RUN MODE là Module xử lí chế độ phức tạp nhất Module này được gán cho chức năng xử lí và điều khiển trực tiếp động cơ nén

Khi máy đang hoạt động ở chế độ đã chọn nếu chuyển qua chế độ khác thì sau khoảng 4s mới chuyển sang chế độ mới

• AUTO: Ở chế độ này nhiệt độ cài đặt mặc định là 240C có thể điều chỉnh lại nhiệt độ trên remote control Động cơ đảo cánh gió và động cơ quạt gió có thể chạy ở mọi chế độ theo yêu cầu của người dùng

+ Quạt gió: Auto – high – medium – low

+ Cánh gió: Auto – Continuous - Stop

Máy sẽ chạy theo chu kì chạy 15 phút nghỉ 3 phút cho lần đầu tiên, sau đó máy sẽ chạy 3 phút nghỉ 3 phút

• COOL: Ở chế độ này nhiệt độ được đặt theo yêu cầu từ remote control, Quạt gió và cánh gió chạy ở mọi chế độ theo điều khiển của người sử dụng

+ Nhiệt độ được cài đặt 18 0C – 30 0C + Quạt gió: Auto – high – medium – low + Cánh gió: Auto – Continuous – Stop

• DRY: Ở chế độ làm khô, máy chạy 15 phút, sau đó ngừng 5 phút, các lần tiếp theo sẽ chạy theo chu kì chạy 4 phút, dừng 4 phút

Các thông số khác được cài đặt theo người dùng: + Nhiệt độ được cài đặt 18 0C – 30 0C

+ Quạt gió: Auto – high – medium – low + Cánh gió: Auto – Continuous – Stop

• FAN: Ở chế độ này chỉ có quạt gió và cánh gió chạy ở chế độ đã chọn,

+ Quạt gió: Auto – high – medium – low + Cánh gió: Auto – Continuous – Stop

Đồng thời Module này cũng chỉ có hiệu lực và điều khiển được động cơ nén sau 10s khởi động máy và nếu máy đang ở trạng thái bình thường Trong trường hợp nếu máy vừa tắt mà muốn bật lại ngay hoặc lần đầu tiên đóng điện vào máy thì phải sau 3 phút mới được khởi động máy nén Module này cũng xử lí các trạng thái điều khiển thông qua hệ thống các thanh ghi cờ đã thiết lập cho các trạng thái hoạt động Đồng thời nó cũng xử lí kết hợp cả với thời gian hệ thống và liên quan tới các module xử lí On/Off và các module cập nhật thời gian, Bên cạnh đó nó còn xử lí cả các trạng thái của cờ SPEED và OSCILATION trong một số chức năng của chế độ, mức độ liên quan tới các trạng thái của hệ thống là lớn, nhiều module liên đới và cùng can thiệp nên khá phức tạp

Xử lý nhiệt độ

Module xử lí nhiệt độ nhằm khống chế, kiểm soát nhiệt độ môi trường luôn nằm trong giải nhiệt độ cho phép, không để nhiệt độ phòng xuống dưới mức yêu cầu Module này sẽ có quyền tắt hoặc bật máy nén, tuy nhiên cũng không được phép bật máy trở lại khi máy đang nằm trong chế độ dừng hoạt động của các module khác Chính vì vậy khi module này bật máy nén trở lại thì cũng phải có cờ báo trạng thái không cấm của chế độ Run Mode

Một điểm cân lưu ý của module này đó là phải có một dải nhiệt trễ trong lệnh Tức là khi có nhiệt độ đặt là Tđặt thì cần thiết có một độ trễ Delta để khi:

Cần phải chọn được một giá trị Delta thích hợp để tránh xảy ra hiện tượng dao động quanh điểm nhiệt độ đặt Nhiệt độ phòng là một đối tượng có

độ quán tính lớn chính vì vậy phải có Delta hợp lí mới có được mức nhiệt độ đảm bảo trong toàn bộ môi trường Và Delta cần phải hợp lí để tránh hiện tượng đóng cắt quá nhanh làm hỏng động cơ cũng như có thể gây tăng áp trong bộ phận nén gây nguy hiểm Module này cũng khống chế cả kênh đo nhiệt độ giàn lạnh, khi nhiệt độ giàn lạnh xuống quá thấp và không tản nhiệt kịp thì máy nén cũng sẽ được ngắt

Phần mềm xử lý lệnh từ bộ điều khiển xa

Module này dùng để xử lí những mã lệnh đã nhận được từ đầu thu hồng ngoại đồng thời kết hợp xử lí trực tiếp một số module lệnh đơn giản khác như Economy hoặc Mightiness…

Về cơ bản module này sẽ can thiệp vào các thanh ghi trạng thái để xác định hoạt động của hệ thống dựa trên mã lệnh nhận được Sau đó báo tín hiệu âm thanh xác nhận và điều khiển LED hiển thị cho một số lệnh Về thuật toán của chương trình thì không có gì phức tạp, mà chỉ là sự can thiêp thích hợp để xác đinh giá trị cho các thanh ghi trạng thái Với cấu trúc lệnh chủ yếu là cấu trúc rẽ nhánh SWITCH CASE

Bộ lệnh có độ dài dữ liệu 8 bít, được thiết lập với mã lệnh từ 1 → 39 là các lệnh thông thường Trên 128 là giá trị thời gian của bộ hẹn giừ mở máy Với bit số 8 (MSB) đầu tiên để báo số liệu thời gian của bộ hẹn giờ bật được truyền 5 bit tiếp theo xác định giá trị giờ, phạm vi từ 0→ 23, set từng giờ một 2 bít còn lại xác định phút, phạm vi 0→45, đặt 15 phút một

Bảng mã lệnh áp dụng cho hệ này gồm trên 40 lệnh và các trị số liệu

trao đổi Bộ lệnh 8 bit Command

Code

Meaning

1 On 2 Off

14 Run mode Dry

CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH VÀ MỘT SỐ MODULE KHỞI ĐỘNG

Chương trình chính là module tổng hợp nhất của chương trình điều khiển, nó xác định ý tưởng chung nhất của chương trình điều khiển

Sau khi đã xây dựng xong các module vào ra và các module xử lí thuật toán điều khiển, lúc này để đưa máy vào trạng thái hoạt động cần thêm một số module khởi động phụ trợ Module Turn On dùng để khởi động máy hoàn toàn, khởi tạo các thiết lập phần cứng, khởi tạo thiết lập mềm báo máy bắt đầu hoạt động và dựng cờ báo cho module run mode, bật các đèn báo chế độ và đưa máy về chế độ cuối cùng của lần hoạt động trước, đưa cánh gió vào vị trí bắt đầu hoạt động Vị trí bắt đầu hoạt động của cánh gió là vị trí cuối cùng của lần hoạt động trước, hoặc vị trí mặc định nếu là lần đầu tiên chạy máy Module Turn Off thì ngược lại, dừng các module cứng không cần thiết trong chế độ nghỉ, lưu lại các giá trị trạng thái cần thiết và tắt các động cơ, đóng cánh gió, tắt đèn báo chế độ…

Chương trình chính hoàn toàn có tinh chất tổng hợp, chủ yếu nhằm mục đich quét qua toàn bộ các module điều khiển trong một chu kì hoạt động của phần mềm Chính vì vậy chương trình chính co tính chất rất compact nhỏ gọn: Sự khác nhau chủ yếu của hai chế độ chạy RUN (Emergency) và Remote Control là Emergency sẽ được thiết lập mặc định theo chế độ tự động vì người sử dụng không thể đặt các thông số hoạt động cho máy được, còn chạy bằng Remote Control thì chạy theo các thông số đã được thiết lập trước đó và có thể thiết lập lại

Lưu đồ hoạt động của chương trình chính và các chương trình con được mô tả kỹ trong các tài liệu kỹ thuật của sản phẩm

KẾT LUẬN

Cấu trúc phần cứng của BOARD ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỀU HOÀ NHIỆT ĐỘ không hề phức tạp về mặt nguyên lí, linh kiện hoàn toàn sử dụng loại rẻ và sẵn có trên thị trường, không sử dụng những loại IC đặc chủng và đắt tiền phụ trợ cho board và không có quá nhiều IC phụ trợ Do đó mạch có thể thiết kế hoàn toàn nhỏ gọn, có tính chất compact

Board điều khiển máy điều hoà đã được chế tạo và lắp đặt vào 2 lọai máy điều hòa 12000BTU và 18000BTU của công ty điệ tử Bình Hòa Hình dưới là bo điều khiển thực đã được chế tạo và máy lạnh 12000BTU được điều khiển bằng chip DKML-1

Chương trinh điều khiển của BO ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỀU HOÀ NHIỆT ĐỘ được xây dựng ngoài các thuật điều khiển còn có các thuật toán cho các

Bộ điều khiển máy lạnh xử dụng chip DKML-1

Máy điều hòa 12000BTU được điều khiển bằng chip DKML-1

chế độ hoạt động dành cho người sử dụng Chương trình có tính chất liên kết chéo giữa các module cao, nhiều trạng thái cần kiểm soát, nhiều module cùng có thể can thiệp vào một trạng thái Chương trình đã được thử nghiệm và sửa đổi nhiều lần và đã cho kết quả ổn định

So sánh với các hệ thống điều hoà tương đương khác của PANASONIC, SANYO, LG etc, thì board điều khiển này có tính năng không hề thua kém và có phần vượt trội, có độ ổn định và tính năng điều khiển có phần tốt hơn

d Thiết kế chế tạo bộ điều khiển xa hồng ngoại Hoạt động của bộ điều khiển xa hồng ngoại

Thông thường mỗi thiết bị gia dụng có 1 bộ điều khiển xa Chúng tôi nghiên cứu nguyên lý, thiết kế và chế tạo chip RM-1 và bộ điều khiển xa hồng ngoại cho máy điều hoà nhiệt độ Bình hoà

Các phím có trên mặt điều khiển:

Bộ điều khiển xa hồng ngoại sửdụng để điều khiển máy điều hoànhiệt độ

ON/OFF ECONOMY SPEED OSCILLATOR SLEEP MIGHTINESS

BE4HAND RUN MODE CLK HOUR MINUTE UP

+ Máy hoạt động làm lạnh hoạt động theo chu kỳ 15 phút chạy, 05 phút dừng (quạt lồng sóc, mổt đảo cánh gió và Block ngắt)

Nút 3: SPEED (0x692): Chọn tốc độ quạt lồng sóc (Tự động (0x692) – Cao (0x693) – Trung bình (0x694) – Thấp (0x695))

Nút 4: OSCILLATION (0x696): điều khiển cánh đảo gió (Tự động (0x696) - Đảo liên tục (0x697) – Tắt (0x698)

Nút 6: SLEEP: Cài đặt giờ tắt máy (1h (0x699) - 2h (0x69A) -3h (0x69B) - 5h (0x69C) - 7h (0x69D) - 10h (0x69E) – tắt (0x69F) -

Nút 5: MIGHTINESS (High power – 0x6A0):

+ Quạt lồng sóc hoạt động ở tốc độ nhanh nhất

+ Máy hoạt động trong thời gian 15 phút rồi chuyển sang hoạt động ở chế độ đã chọn trước đó

Nút 7: BEFORE HAND (0x6A1): cài đặt giờ mở máy (khi chọn BEFORE HAND kết hợp với nút H (Giờ) và nút M (Phút) để cài đặt

giờ và phút mở máy theo ý muốn)

Nút 8: RUN MODE (0x6A2): chọn chế độ hoạt động cả máy (Tự động (0x6A2) - Lạnh (0x6A3) – Làm khô (0x6A4) – Quạt gió

• Nguồn nuôi: 2 cục pin điều khiển 1,5V

• Dòng tiêu thụ: 0,04mA khi không có lệnh

0,08mA khi có hiển thị màn hình • Khoảng cách nhận lệnh trung bình: 5m

Cấu trúc của Bộ điều khiển xa hồng ngoại bao gồm:

Bàn phím: gồm 13 phím bấm để nhận lệnh điều khiển từ người sử dụng

Màn hình hiển thị graphic LCD COG: hiển thị menu các lệnh để điều khiển điều hoà nhiệt độ Có tất cả 35 lệnh và lệnh được kích hoạt bởi các phím bấm trên keypad

Transitor (NPN C2383, độ khuyếch đại 114) và IrLED để truyền tín hiệu hồng ngoại

Chíp RM-1 đựơc thiết kế và tạo ra theo công nghệ PSoC để nhận lệnh từ người sử dụng, điều chế tín hiệu và phát lệnh đến bo điều khiển máy lạnh

• Sơ đồ nguyên lý:

• Chip RM-1:

Từ sơ đồ nguyên lý ta thấy chip RM-1 là chip điều khiển toàn bộ hệ thống cả phần cứng lẫn phần mềm Chúng tôi sử dụng chip trắng PSoC CY8C27443 để thiết kế làm chip RM-1 Sơ đồ các khối chức năng như hình sau

LCD-COG

Sơ đồ nguyên lý

RM-1