Trong mạch phần cứng thì khối vi điều khiển là thành phần trung tâm và quan trọng nhất. Việc cài đặt và thực thi thuật toán điều khiển dự báo theo mô h ình đòi hỏi chíp vi điều khiển phải có tốc độ xử lý cao, t ài nguyên lớn. Trên cơ sở đó chúng em đã lựa chọn vi điều khiển ATmega 128 thuộc họ vi điều khiển AVR để c ài đặt và thực thi thuật toán.
Mặt khác, để có thể giao tiếp với đối t ượng, hiển thị các thông số cần thiết liên quan đến đối tượng , chế độ hoạt động…., đồng thời có thể giao tiếp với máy tính để thực hiện chức năng giám sát…mạch điều khiển thiết kế đảm bảo những yêu cần sau:
- có các đầu vào tương tự, mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ từ cảm biến (ở đây là can nhiệt độ). Bên cạnh đó là các đầu vào số cho phép thu thập các giá trị logic số, đếm xung, nhận các sự kiện ng ắt bên ngoài.
- có các đầu ra số, bao gồm các đầu ra logic số, đ ầu ra xung cho phép băm xung hoặc phát tần số.
- giao tiếp với máy tính thông qua cổng RS232C, cho phép gửi và nhận dữ liệu với máy tính.
- khả năng mở rộng bộ nhớ.
- khả năng hiển thị các thông số chính trên LCD
- có khả năng nhập một số thông số cần thiết từ bàn phím.
- cho phép nạp chương trình ngay trên mạch mà không phải tháo rời chip thông qua cổng LPT hoặc USB.
5.1.2 Giới thiệu chung
MAI VĂN SỸ, NGUYỄN NGỌC LINH – ĐKTĐ – KSTN– K48 91
Hình 5.1: Sơ đồ khối mạch phần cứng
Với các thành phần trên thì mạch phần cứng không chỉ được sử dụng cho mục đích điều khiển mà còn có thể xem như là một công cụ thí nghiệm, phục vụ cho mục đích học tập, nghiên cứu về vi xử lý, vi điều khiển, về bộ điều khiển thông minh…
Cụ thể, mạch bao gồm các thành phần sau:
Đầu vào
Đầu vào của hệ thống là thành phần nhận các giá trị đo đ ược từ cảm biến, bao gồm đầu vào số và đầu vào tương tự
- Đầu vào số:
+ đầu vào dạng xung số.
+ đầu vào dạng tín hiệu logic số. - Đầu vào tương tự:
+ đầu vào trực tiếp ADC 8/10 bit
+ đầu vào ADC 8/10 bit qua bộ khếch đại tín hiệu nhỏ, cho phép đo đ ược nhiệt độ trong giải 0-1000 oC.
Đầu ra
Đầu ra của hệ thống đ ưa các giá trị điều khiển xuống các thiết bị chấp hành.Ở đây, để đơn giản cũng như phù hợp với mục đích điều khiển, chúng em chỉ thiết kế các đầu ra số. Bao gồm:
+ đầu ra dạng xung số + đầu ra dạng tín hiệu logic.
Khối vi điều khiển Đầu ra số Đầu vào số Đầu vào tương tự Máy tính Bàn phím LCD Mạch công suất
Khối vi điều khiển
Khối vi điều khiển có nhiệm vụ thu thập và xử lý các tín hiệu đo từ các cảm biến và điều khiển các thiết bị chấp h ành, đồng thời giao tiếp với máy tính theo chuẩn nối tiếp RS232.
Các khối khác
+ Bàn phím: có chức năng đặt một số tham số cho hệ thống
+ LCD: có chức năng hiện thị các chế độ và các thông số cần thiết của hệ thống + Máy tính:có chức năng nạp chương trình cho vi điều khiển, đặt các chế độ hoạt
động cho hệ thống đồng thời thực hi ện chức năng giám sát, thu nhận v à lưu trữ các thông số cần thiết của hệ thống
+ Mạch công suất: cơ cấu chấp hành, có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu điều khiển cho phù hợp với đối tượng.