CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.4 Giới thiệu phần cứng
Trong mô hình này, những người thực hiện dùng Board Arduino Mega 2560 được tích hợp sẵn Vi điều khiển Atmega2560 cho số ngoại vi, các chuẩn giao tiếp và số chân nhiều nhất, bộ nhớ rất lớn (256KB), dễ dàng kết nối với Module Arduino Motor Shield, nếu có những ứng dụng cần mở rộng thêm nhiều chân, nhiều ngoại vi thì đây là một sự lựa chọn đáng giá, board hoàn toàn có cấu trúc chân tương thích với các board như Uno và chạy điện áp 5VDC. Tất cả các Shield của Arduino Uno đều chạy được với Arduino Mega và Adruino Mega
Hình 2.4. Sơ đồ và chức năng chân Arduino Mega 2560.
Một vài thông số của Arduino Mega:
Arduino Mega sử dụng vi điều khiển Atmega2560.
Điện áp hoạt động: 5V - DC.
Tần số hoạt động: 16 MHz.
Dòng điện áp: 30 mA.
Điện áp giới hạn: 7-9V - DC.
Số chân Analog: 16.
Số chân Digital: 54 (15 chân PWM).
Giao tiếp UART: 4 bộ UART.
Giao tiếp SPI: 1 bộ (chân 50 -> 53) dùng với thư viện SPI của Arduino.
Giao tiếp I2C: 1 bộ.
Ngắt ngoài: 6 chân.
Dòng tối đa trên mỗi chân I/O: 30 mA.
Các chân năng lượng:
GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino Mega.
5V: cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA.
3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA.
Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino Mega.
Bộ nhớ của Arduino mega 2560:
256KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ Flash của vi điều khiển. Sẽ có khoảng vài KB trong số này sẽ được dùng cho bootloader nhưng thường thì ít khi nào phải sử dụng quá 20kb bộ nhớ này.
8KB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị các biến khai báo khi lập trình sẽ lưu ở đây. Khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều bộ nhớ RAM.
Chú ý: khi mất điện, dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất.
4KB cho EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): tương tự như một chiếc ổ cứng mini – nơi có thể đọc và ghi dữ liệu vào đây mà không phải lo bị mất khi mất điện giống như dữ liệu trên SRAM.
Giao tiếp UART trong Arduino Mega:
Khái niệm giao tiếp UART: UART là chuẩn truyền thông nối tiếp bất đồng bộ (Universal Asynchronous Receiver – Transmitter) dùng để truyền nhận dữ liệu giữa 2 hệ thống và không có phân biết chủ- tớ, giữa các hệ thống là ngang cấp nhau.
Chuẩn UART gồm một đường phát dữ liệu và một đường nhận dữ liệu. Để truyền dữ liệu giữa 2 hệ thống với nhau thì cả hai hệ thống phải tự tạo xung clock (CK) có cùng tần số. (Tốc độ baud)
Hình 2.5. Giao tiếp 2 hệ thống dùng chuẩn UART.
Nguyên lý hoạt động: Khi ở trạng thái chờ, mức điện áp của thiết bị truyền ở mức 1 (high). Khi bắt đầu truyền dữ liệu, START bit sẽ chuyển từ 1 xuống 0 để báo hiệu cho thiết bị nhận là quá trình truyền dữ liệu sắp xảy ra. Sau START bit là đến các bit dữ liệu D0-D7. Sau khi truyền hết dữ liệu thì đến Bit Parity để bộ nhận kiểm tra tính đúng đắn của dữ liệu truyền. Cuối cùng là STOP bit là 1 báo cho thiết bị nhận rằng các bit đã được gửi xong. Thiết bị nhận sẽ tiến hành kiểm tra khung truyền (Frame) nhằm đảm báo tính đúng đắn của dữ liệu.
Hình 2.6. Nguyên lý hoạt động chuẩn UART.
Giao tiếp UART trong Arduino Mega: Trên Arduino Mega có hổ trợ một chuẩn giao tiếp UART đó là 4 chân D0 (RX) dùng để nhận dữ liệu chuẩn TTL và D1(TX) dùng để truyền dữ liệu chuẩn TTL.
2.4.2 Led quét 7 đoạn loại 2 digit. 2.4.2.1 Led 7 đoạn. 2.4.2.1 Led 7 đoạn.
LED 7 đoạn hay LED 7 thanh là 1 linh kiện rất phổ dụng, được dùng như là 1 công cụ hiển thị đơn giản nhất. Trong LED 7 đoạn bao gồm ít nhất là 7 con LED mắc lại với nhau, vì vậy mà có tên là LED 7 đoạn là vậy, 7 LED đơn được
mắc sao cho nó có thể hiển thị được các số từ 0 - 9, và 1 vài chữ cái thông dụng, để phân cách thì người ta còn dùng thêm 1 led đơn để hiển thị dấu chấm (dot).
Led 7 thanh có 2 loại chính là:
- Chân Anode chung (chân + các led mắc chung lại với nhau.) - Chân Catode chung (Chân - các led được mắc chung với nhau.)
Thông số làm việc hoạt động ổn định điện áp 2.2VDC và dòng cấp 10 mA.
Hình 2.7. Sơ đồ chân LED 7 thanh Anode.
2.4.2.2 Led quét 7 đoạn loại 2 digit.
Gồm 2 Led 7 đoạn được ghép chung các đường tín hiệu với nhau nhưng khác chân điều khiển.
Hình 2.9. Sơ đồ chân Led 7 đoạn loại 2 digit.
2.4.3 Led đơn.
Gồm 3 led có màu khác nhau lục, vàng, đỏ để mô phỏng đền tín hiệu giao thông.
Đối với led màu đỏ và vàng VF = 1.9-2.2 V, IF = 15-25mA. Đối với led màu lục VF = 3.0 -3.4 V, IF=15-25mA.
Hình 2.10. Led đơn sắc.
Hình 2.11.Sơ đồ chân led đơn sắc.