4 .2.1 Các ph−ơng pháp đo khí
5.3 Kết quả của quá trình thiết kế
Do kinh nghiệm vμ thời gian thiết kế có nhiều hạn chế nên thiết bị thiết kế ch−a đ−ợc hoμn thiện. Thiết bị đã có một số modul đã hoạt động tốt. Sau đây lμ các kết quả đã đạt đ−ợc của thiết bị.
ắ Mạch phần cứng
ắ Phần mềm giao diện
Để vi điều khiển có thể nhận đ−ợc dữ liệu cấu hình của AN221E04 từ máy tính(đã đ−ợc tạo ra bằng phần mềm AnadigmDesignerđ2, đ−ợc định dạng d−ới dạng file binarỵ Ví dụ tên file DokhiCỌbin ) vμ giao tiếp với ng−ời sử dụng cần
Hình 5.9 Phần cứng thiết bị đo khí CO
Mμn hình LCD
Cổng RS323 (nối với máy tính)
Vi điều khiển Pic18F2320 Chip FPAA AN221E04 sensor đo khí CO sensor đo nhiệt độ
Hoμng Tú Uyên Ngμnh Đo l−ờng vμ các Hệ thống Điều khiển
có phần mềm giao diện. Phần mềm nμy đ−ợc thiết kế bằng Visual Basic vμ đ−ợc thể hiện nh− hình 5.10:
Phần mềm giao diện có các chức năng nh− sau:
- Khi ng−ời sử dụng ấn nút Send Data , ch−ơng trình sẽ đọc file dữ liệu cấu hình của AN221E04, gửi dữ liệu đó xuống vi điều khiển, đồng thời hiện thị những dữ liệu đã gửi lên TextBox Dữ liệu gửi tới vi điều
Hoμng Tú Uyên Ngμnh Đo l−ờng vμ các Hệ thống Điều khiển
khiển . Lable ACK nhấp nháy, báo hiệu vi điều khiển đang nhận dữ liệụ Khi quá trình nhận kết thúc, vi điều khiển gửi tín hiệu báo kết thúc vμ nhãn ACK sẽ hiện thị Successful . Vi điều khiển sau khi nhận đ−ợc dữ liệu sẽ ghi dữ liệu đó vμo EEPROM.
- Để kiểm tra dữ liệu vi điều khiển nhận đ−ợc có đúng với dữ liệu đã gửi đi không, ng−ời sử dụng ấn nút Receive Data, vi điều khiển sẽ gửi dữ liệu có trong EEPROM lên máy tính thông qua chuẩn RS232. Dữ liệu máy tính nhận đ−ợc hiện thị trên TextBox Dữ liệu nhận từ vi điều khiển
- Hai Frame PORbit vμ CS2bbit đ−ợc sử dụng để điều khiển chọn chip vμ Reset cho AN221E04
- Khi ng−ời sử dụng ấn nút WrFPAA, vi điều khiển sẽ nạp dữ liệu trong EEPROM vμo AN22104
- Nút Exit để thoát khỏi ch−ơng trình
ắ Các modul đã hoạt động của vi điều khiển
- Vi điều khiển giao tiếp với LCD, LCD hiện thị đ−ợc tất cả các dữ liệu mμ vi điều khiển gửi ra
- Giao tiếp đ−ợc với máy tính, nhận đ−ợc những dữ liệu vμ lệnh mμ máy tính gửi xuống, gửi lên máy tính những dữ liệu mμ máy tính yêu cầụ
- Vi điều khiển đã giao tiếp đ−ợc với chip AN221E04. Điều đó đ−ợc thể hiện nh− sau: khi vi điều khiển nạp vμo AN221E04 dữ liệu cấu hình, tín hiệu báo đã nhận cấu hình của AN221E04 đã đ−ợc xác lập ( cụ thể : chân số 33_ACTIVATE ở mức cao báo hiệu cấu hình FPAA đã đ−ợc
Hoμng Tú Uyên Ngμnh Đo l−ờng vμ các Hệ thống Điều khiển
nạp, chân số 32_ERRb ở mức cao báo hiệu không có lỗi khi nạp cấu hình), đồng thời khi thử một số khối chức năng ví dụ mạch khuếch đại, mạch cộng, đầu ra đã đáp ứng đúng.
Các modul trên đều đ−ợc gọi từ ngắt Timer0. Sau đây lμ các ch−ơng trình con thực hiện ngắt Timer0 vμ các modul trên.
org 0 ; Địa chỉ của vector Reset goto Init
org 0x8 ; Địa chỉ của vector ngắt goto IntTmr0
;--- Ch−ơng trình Init các modul của vi điều khiển --- ;( L−u đồ thuật toán thể hiện ở hình 5.5)
Init
call PortInit ; Init các cổng call UsartInit ; Init cổng USART call LcdInit ; Init mμn hình LCD call InitReg ; Init mμn hình LCD
call LCDscr ; Hiển thị lên mμn hình LCD
call ReadEE ; Đọc các thông số đã đ−ợc ghi trong trong EEPROM call WrFPAA ; Ghi dữ liệu cấu hình, khởi động cho AN221E04 call IntInit ; Khởi động các ngắt
loop
goto Loop
; Ch−ơng trình con phục vụ ngắt Timer0 ( L−u đồ thuật toán thể hiện ở hình 5.6 ) IntTmr0
Hoμng Tú Uyên Ngμnh Đo l−ờng vμ các Hệ thống Điều khiển retfie call RxTest call TxTest call LCDTest call KeyTest EndTm0 bcf intcon,tmr0if,0 retfie
;--- Ch−ơng trình con RxTest (( L−u đồ thuật toán thể hiện ở hình 5.7)
;Trong một Frame dữ liệu gửi từ máy tính xuống byte đầu tiên (STX) báo hiệu ;bắt đầu một Frame, byte tiếp theo lμ byte lệnh, tiếp đến lμ 7 byte dữ liệu, 1 byte ;kiểm tra lỗi, cuối cùng lμ byte báo kết thúc Frame(ETX)
RxTest
btfss Pir1,Rcif,0 ; Kiểm tra có dữ liệu từ máy tính truyền
; xuống không
return
movf RcReg,w,0 ; Kiểm tra ký tự báo bắt đầu một Frame
movwf DatTmp,0 xorlw STX btfss status,z,0 goto Rx1 bsf BitBuf,fSTX,0 clrf RxCnt,0 clrf RxBcc,0 return
Hoμng Tú Uyên Ngμnh Đo l−ờng vμ các Hệ thống Điều khiển
Rx1
btfss BitBuf,fSTX,0 return
movf DatTmp,w,0 ; Kiểm tra ký tự kết thúc một Frame
xorlw ETX btfss status,z,0 goto Rx2 bsf portb,0,0 bcf BitBuf,fSTX,0 bcf RxBcc,7,0 movf RxBcc,w,0 btfss status,z,0 return
goto ComSwitch ;Nhảy đến ch−ơng trình xử lý thông tin
nhận đ−ợc từ máy tính
Rx2
movf RxCnt,w,0 ;L−u dữ liệu nhận đ−ợc vμo RAM
andlw 0x0f ađlw RxBuf movwf fsr0l,0 movf DatTmp,w,0 movwf indf0,0 xorwf RxBcc,f,0 bcf indf0,7,0 incf RxCnt,f,0
Hoμng Tú Uyên Ngμnh Đo l−ờng vμ các Hệ thống Điều khiển
Hoμng Tú Uyên Ngμnh Đo l−ờng vμ các Hệ thống Điều khiển
;--- ComSwitch
movf pcl,w,0 ;Kiểm tra byte lệnh rlncf RxBuf,w,0
andlw 0x1f
ađwf pcl,f,0
goto StData ; Byte lệnh=0: báo Frame đầu của dữ liệu
; cấu hình
goto ConData ; Byte lệnh=1: báo các Frame tiếp theo
; của dữ liệu cấu hình
goto EndData ; Byte lệnh=3: báo các Frame cuối
; của dữ liệu cấu hình
goto SendData ; Byte lệnh=5: yêu cầu gửi dữ liệu cấu
;hình đã nhận lên máy tính
goto SetPOR ; Byte lệnh = 7:Dựng chân POR điều
; khiển AN221E04
goto ClrPOR ; Byte lệnh =9:Xoá chân POR điều khiển
; AN221E04
goto SetCS2b ; Byte lệnh = 11:Dựng chân CS2b điều
; khiển AN221E04
goto ClrCS2b ; Byte lệnh = 13:Xoá chân CS2b điều
; khiển AN221E04
goto WrFPAA ; Byte lệnh = 15:Nạp dữ liệu cấu hình cho
; AN221E04
Hoμng Tú Uyên Ngμnh Đo l−ờng vμ các Hệ thống Điều khiển
ắ Hoạt động của AN221E04
ắ Những hạn chế của thiết bị
- Do điện áp đầu ra của AN221E04 lμ điện áp vi sai, điện áp vμo bộ biến đổi ADC của vi điều khiển lμ điện áp đơn so với đất hệ thống nên ch−a hiện thị đ−ợc kết quả đo lên mμn hình LCD.
H−ớng khắc phục : Có thể dùng khối chức năng biến đổi t−ơng tự số (ADC- SAR) trong chip FPAA, kết quả biến đổi của SAR- ADC có thể đ−ợc dẫn ra ngoμi d−ới dạng mã nhị phân nối tiếp, khi đó phần tử mạch ra phải đ−ợc lập cấu hình để hoạt động ở mode digital. Để thực hiện đ−ợc điều nμy thì thiết bị cần phải có 2 chip FPAA vì tμi nguyên của 1 chip đã đ−ợc sử dụng hết cho việc tuyến tính hoá (hình 5.3)
- Ch−a tạo đ−ợc môi tr−ờng khí CO để kiểm tra sensor, đánh giá sai số của thiết bị
ắ Những khó khăn trong quá trình thiết kế
- Việc đặt mua đ−ợc sensor mất nhiều thời gian do thị tr−ờng Việt Nam không có, phải đặt mua ở Singapor
- Việc kiểm tra, định thang cho sensor khó khăn vì không có thiết bị.
Hoμng Tú Uyên Ngμnh Đo l−ờng vμ các Hệ thống Điều khiển
Kết luận vμ H−ớng Phát triển
Kết quả của bản luận văn
Bản luận văn đã đi sâu tìm hiểu vμ phân tích công nghệ FPAA, khả năng ứng dụng vμ những thế mạnh mμ công nghệ FPAA mang lại trong việc thiết kế chế tạo mạch điện tử t−ơng tự.
Sau khi phân tích tìm hiểu vμ nghiên cứu công nghệ FPAA, bản luận văn trình bμy một ứng dụng của công nghệ FPAA trong lĩnh vực đo l−ờng, đó lμ thiết kế thiết bị đo khí CỌ
Luận văn cũng trình bμy tầm quan trọng của việc đo, giám sát khí CO, sử ảnh h−ởng của nồng độ khí CO đến môi tr−ờng vμ sức khoẻ của con ng−ờị
Luận văn đã thiết kế đ−ợc phần cứng thiết bị đo, xây dựng đ−ợc phần mềm, cho chạy thử nghiệm vμ một số module đã hoạt động.
Tuy nhiên do thời gian hạn chế, thiết bị đo ch−a hoạt động hoμn chỉnh, quá trình thực nghiệm vμ kiểm tra kết quả đo ch−a thực hiện đ−ợc.
Hy vọng rằng với việc nghiên cứu công nghệ FPAA, qua việc thực hiện luận văn nμy có thể giúp đỡ nhiều trong việc triển khai lắp đặt, chế tạo một thiết bị đo, thiết bị thử nghiệm hoμn chỉnh để phục vụ cho công tác đo l−ờng, giám sát một số khí có hại cho môi tr−ờng vμ sức khoẻ con ng−ời, bảo đảm an toμn cho ng−ời lao động.
H−ớng phát triển của luận văn
Với những −u điểm của công nghệ FPAA, thiết bị đo khí CO hoμn toμn có thể đ−ợc nâng cấp thμnh thiết bị đo đa khí.
Hoμng Tú Uyên Ngμnh Đo l−ờng vμ các Hệ thống Điều khiển
Ng−ời sử dụng có thể thay đổi sensor đo khí, chọn chế độ t−ơng ứng với sensor khí đã chọn bằng cách ấn phím. Vi điều khiển khi đã nhận đ−ợc chế độ đo khí từ bμn phím sẽ tự động nạp cấu hình mạch đo t−ơng ứng với sensor đó vμo chíp FPAẠ
Hoặc thiết bị đo đa khí có thể tổ hợp nhiều sensor trên một thiết bị( do FPAA có 7 đầu vμo ). Khi cần đo khí nμo thì ng−ời sử dụng ấn phím để chọn chế độ đo khí đó. Vi điều khiển nạp vμo chip FPAA ch−ơng trình t−ơng ứng với khí đã chọn vμ chạy ch−ơng chình t−ơng ứng với chế độ đo khí đó.