Chương 5 : thiết kế hệ thống lò xấy gỗ tự động
5.1 Thiết kế hệ thống điều khiển
5.1.2 Thiết kế phần cứng cho bộ điều khiển
Đối với phần cứng của hệ thống điều khiển trong bản luận văn này ta dùng trực tiếp kit cú tờn MSP-EXP430FG4618 do hóng Texas Instruments sản xuất và nú thuộc họ vi điều khiển dựng MSP 430. bao gồm MSP430FG4618 và MSP430F2013 được cung cấp bởi nguồn 3V do 2 pin AAA 1,5V.
76
Hỡnh 5.5 Sơ đồ cỏc khối chớnh trong mạch ứng dụng MSP430
Sơ đồ trờn cung cấp cỏc ứng dụng khỏc nhau bằng cỏch thay đổi cỏch đấu chõn trờn bảng linh kiện. Từ cỏc thiết bị như LCD, bộ nối UART, vi xử lý, đầu ra õm thanh, bộ loa, bộ biến đổi điện dung nhờ việc tiếp xỳc tay… ta cú thể phỏt triển một cỏch đa dạng những ứng dụng khỏc nhau của mạch.
Cấu trỳc mạch cấp nguồn
77
Nguồn cấp cho mạch cú thể là 2 pin AAA hoặc là mạch nguồn bờn ngoài. Bằng cỏc Jumper VCC1, VCC2, BATT ta cú thể cung cấp nguồn cho MSP430 một cỏch độc lập.
Jumper BATT được dựng để chọn cỏc pin cung cấp cho hệ thống và nú độc lập với FET.
Jumper VCC1, VCC2 để lựa chọn nguồn nối giữa bản mạch và mỗi bộ giao diện FET. VCC1 dựng để chọn MSP430FG4618 cũn VCC2 dựng để chọn
MSP430F2013.
PWR1 và PWR2 dựng để cung cấp nguồn cho từng mạch nhỏ MSP430s trong đú PWR1 cung cấp cho MSP430FG4618 cũn PWR2 cung cấp nguồn cho
MSP430F2013.
Bộ hiển thị LCD:
Hỡnh 5.7 Hỡnh dạng và kớch thước của LCD SBLCDA4.
Bộ này cú tờn là SBLCDA4 sử dụng 4 cổng giao tiếp với MSP430FG4618. Cấu tạo của LCD gồm nhiều thanh led nhỏ nờn cú thể hiển thị được nhiều hỡnh khỏc nhau, đặc biệt cũn cú thể mụ phỏng khụng gian và cú đa dạng hỡnh ảnh.
+ Mạch được cấp nguồn từ 2.7 – 3.6V cú thể dựng với 4 bộ dồn kờnh. + Cú thể hiển thị được dấu õm “-”,$, bỏo lỗi, ký hiệu bộ nhớ.
78
+Cú cỏc nỳt di chuyển và cú thể dễ dàng kiểm tra lại cỏc phần đó hiển thị từ trước.
+ Mạch cũn cú phần low cost cho phộp điều chỉnh độ sỏng tối, độ tương phản, nhiệt độ hoạt động.
+ LCD làm việc trong điều kiện nhiệt độ từ -200C – 500C.
+ Ngoài ra cũn cú bộ vi xử lý dễ dàng phản hồi tớn hiệu về cho mạch điều
khiển.
: MSP430FG4618
Hỡnh 5.8: Sơ đồ chõn MSP430FG4618
79
CPU MSP430 cú 16 bit với cấu trỳc mạch cú thể ứng dụng cho nhiều chương trỡnh khỏc nhau. Tất cả cỏc chương trỡnh được định dạng trờn cỏc thanh ghi với 7 chế độ địa chỉ toỏn hạng và 4 địa chỉ cho vựng địa chỉ đớch.
MSP430FG4618 rất phự hợp để ỏp dụng cho quỏ trỡnh đo đạc và hiển thị cỏc thụng số trong lũ sấy gỗ nhờ những ưu điểm nổi trội của nú:
- Nú được tớch hợp bộ ADC 10bit, 12bit và sigma-delta ADC 16bit cú khả
năng đỏp ứng yờu cầu cú độ chớnh xỏc rất cao chỉ bằng những thủ tục đơn giản. Cỏc bộ này đều là cỏc bộ đa kờnh cú thể cựng một lỳc xử lý được nhiều dữ liệu tương tự.Cỏc bộ ACD này đều cú 1 cảm biến nhiệt độ gắn sẵn với dải đo - 50oCữ100oC và độ phõn giải 0.00355V/1oC.
- Nú cũng bao gồm 2 bộ LCD driver cú khả năng điều khiển cỏc loại LCD 2-mux, 3-mux, 4mux giỳp cho việc hiện thị kết quả đo dễ dàng.
- Chế độ hoạt động tiờu tốn ớt năng lượng và sử dụng nguồn 3V làm cho nú
cú khả năng hoạt động lõu dài hơn.
Ở trong đồ ỏn này, chỳng ta sẽ sử dụng MSP430FG4618 trờn bảng mạch thớ nghiệm, tận dụng LCD và cổng giao tiếp RS232 cú sắn trờn bẳng mạch để thực hiện những nhiệm vụ cú tớnh thử nghiệm sau sau:
- Đo nhiệt độ bằng ACD 12 trong từng 1s, độ chớnh xỏc đến 0,1oC - Liờn tục gửi nhiệt độ đo được lờn mỏy tớnh qua kết nối RS232
- Trong vũng 1 phỳt, hiển thị nhiệt độ đo được lờn LCD trong 20s đầu, cỏc
20s tiếp theo lần lượt hiển thị độ ẩm mụi trường và độ ẩm gỗ. ( Giỏ trị độ ẩm được mặc định từ trước nhưng trong thực tế cú thể kết nối cỏc cảm biến vào FG4618 để xử lý đưa ra LCD)
- Nếu cú một dữ liệu đực gửi từ mỏy tớnh qua cổng RS232, vi điều khiển sẽ
ngừng việc hiện thị nhiệt độ đo dược để hiện thị dữ liệu nhiệt độ do mỏy tớnh gửi
80
MSP430F2013
Hỡnh 5..10 Sơ đồ chõn của MSP430F2013.
Hỡnh 5.11 Sơ đồ cấu trỳc của MSP430F2013 Cổng giao tiếp RS232:
81
Hỡnh 5.12: Sơ đồ giao tiếp RS232
Bảng mạch sử dụng cỏch ly quang để bảo vệ quỏ điện ỏp trong giao tiếp qua RS233, qua đú mở ra khả năng giao tiếp với mỏy tớnh để mở rộng chức năng của bảng mạch.
82
83