..................................................................... Th.S Phan Nguyễn Quí Tâm
6. Điểm: (Bằng chữ )
3.2. Thiết kế phần mềm hệ thống
Bộ điều khiển đánh lửa sử dụng giao tiếp nối tiếp mạch giữa máy chủ và máy tính phụ. Hệ thống thiết kế phần mềm bao gồm chương trình máy tính chủ, chương trình máy tính nơ lệ và giao tiếp nối tiếp thiết kế chương trình. Giao tiếp nối tiếp chủ yếu là để hoàn thành việc truyền dữ liệu, bao gồm cả giám sát dữ liệu, sửa đổi và đọc dữ liệu MAP.
Yêu cầu cơ bản của thiết kế hệ thống: Có bốn yêu cầu cơ bản trong quy
trình của hệ thống thiết kế.
• Độ tin cậy của hệ thống là chỉ số đo lường chính, được xác định bởi tính chất khắc nghiệt của các đặc tính hoạt động của hoạt động liên tục cảnh điều khiển
• Khả năng mở rộng của hệ thống điều khiển, cụ thể là hệ thống có thể điều khiển nhiều loại tín hiệu khác nhau và xử lý các thơng số khác nhau • Khả năng thích ứng tốt với mơi trường, cụ thể là hệ thống phải có đặc tính chống va đập, chống ẩm, chống va đập, v.v. Ngồi ra, cần tính đến thời gian thực và độ tin cậy trong điều kiện làm việc kém.
Yêu cầu đối với vi điều khiển hệ thống: Xét thấy có nhiều yếu tố ảnh
hưởng đến thiết kế hệ thống, chẳng hạn như nhiều loại cảm biến, một số tín 26
hiệu xử lý cần thiết, lượng tính tốn lớn, u cầu thời gian thực. Vì vậy, các yếu tố sau đây cần được xem xét trong việc lựa chọn vi điều khiển
• Tần số bus nội bộ đủ cao
• Bộ nhớ dữ liệu, bộ nhớ chương trình và dung lượng lưu trữ đủ lớn để có thể lưu trữ các chương trình và dữ liệu, chẳng hạn như góc MAP đánh lửa trước và MAP góc gần
• Các kênh chuyển đổi A / D đủ phong phú để thu thập điện áp pin, tín hiệu nhiệt độ và tín hiệu vị trí bướm ga, v.v. và độ chính xác thu thập dữ liệu phải đáp ứng yêu cầu của hệ thống
• Có nhiều nguồn ngắt phong phú và mức độ ưu tiên ngắt, có thể đưa ra phán đoán đúng và phản ứng kịp thời với các sự kiện khác nhau
• Chip phải có khả năng chống nhiễu cao, chịu được nhiệt độ cao và ổn
định
đối với mơi trường làm việc kém của nó
Lựa chọn MCU: Xem xét toàn diện các u cầu trên và phịng thí nghiệm
chip thường được sử dụng, bộ vi điều khiển 8-bit C8051F020 đã được lựa chọn trong nghiên cứu này. Và dữ liệu trong RAM của nó có thể được sửa đổi trong thời gian thực khi chương trình đang chạy. Con chip này có rất nhiều thiết bị ngoại vi và các nguồn ngắt và có khả năng chống nhiễu mạnh và phù hợp với thiết kế hệ thống. Ngoài ra, MCU C8051F020 có các đặc điểm sau. • Nó có hai mơ-đun chuyển đổi A / D 8 kênh với độ chính xác 8/10 bit, trong đó ADC1 là loại bộ chuyển đổi xấp xỉ tám bit liên tiếp và tốc độ chuyển đổi của nó có thể lập trình lên đến 500ksps. Kênh có thể được chọn bởi bộ ghép kênh tương tự
• Hai bộ chuyển đổi D / A 12 bit được sử dụng để chuyển đổi đại lượng kỹ thuật số 12 bit thành điện áp. Và chúng có thể tạo ra các dạng sóng thay đổi liên tục và tín hiệu đầu ra hai chiều của nó có thể được đồng bộ hóa
• MCU C8051F020 có ba loại cổng nối tiếp và nó bao gồm giao diện bus nối
tiếp SMB, giao diện bus nối tiếp SPI và hai giao diện nối tiếp không đồng bộ UART nâng cao. Ba giao diện nối tiếp có thể giao tiếp với các thiết bị ngoại
vi bằng giao tiếp nối tiếp
Thiết kế phần mềm của máy tính phụ: MCU đã chọn trong nghiên cứu
này hỗ trợ ngơn ngữ lập trình C. So với hợp ngữ, ngơn ngữ C có lợi thế là khả năng đọc mã nguồn mạnh mẽ, các chức năng thư viện phong phú, tính di động tốt và dễ dàng sửa đổi, v.v. Do đó, nghiên cứu đã chọn ngơn ngữ C để lập trình.
Phần mềm được phát triển trong nghiên cứu này sử dụng ý tưởng mơ-đun và bao gồm 3 mơ-đun và nó bao gồm chương trình chính, phần mềm máy tính chủ và phần mềm máy tính phụ. Chương trình chính là mơ-đun trung tâm của tồn bộ phần mềm, bao gồm việc khởi tạo sau khi hệ thống được bật nguồn và một phần thân vịng lặp chính.
Tồn bộ chương trình bắt đầu từ chức năng chính sau khi hệ thống được bật nguồn. Và chức năng chính gọi các chức năng khác để chạy. Cụ thể, chức năng của chương trình ban đầu bao gồm khởi tạo tất cả các biến lấy mẫu và liên quan, cài đặt đồng hồ hệ thống, cài đặt thanh ghi điều khiển mô-đun vi điều khiển nội bộ, chẳng hạn như hệ thống chuyển đổi A / D, bộ định thời và chức năng cho phép ngắt. Hình 3.8 là lưu đồ chương trình chính của hệ thống và Hình 3.9 là lưu đồ chương trình con tính tốn tốc độ đo.
28
Hình 3.8: Lưu đồ chương trình chính của hệ thống
Thiết kế phần mềm của máy tính chủ: Theo dõi thời gian thực các điều
kiện hoạt động và thông tin dữ liệu nội bộ ECU của hệ thống có thể giúp mọi người đánh giá, đánh giá, phân tích và nghiên cứu hiệu quả hoạt động và các vấn đề tồn tại của hệ thống. điều khiển kịp thời theo tình hình thử nghiệm hiện trường. Do đó, chương trình giám sát máy tính chủ đã được phát triển bằng cách sử dụng phần mềm của Lab VIEW. Và chức năng chính của nó là vẽ đường cong của tín hiệu bướm ga, tốc độ và điện áp so với thời gian để theo dõi thời gian thực các thơng số hoạt động của hệ thống. Ngồi các chức năng cơ bản, nó cũng có thể trao đổi dữ liệu với máy tính phụ và điều khiển máy tính phụ. Giao diện giám sát dữ liệu máy tính chủ được phát triển trong nghiên cứu này được trình bày trong Hình 3.10
29
Hình 3.9: Lưu đồ chương trình đo tốc độ
Hình 3.10: Giao diện giám sát dữ liệu máy tính chủ
30
Giao tiếp nối tiếp của hệ thống: Mô-đun giao tiếp nối tiếp chủ yếu được sử
dụng để giao tiếp giữa bộ điều khiển đánh lửa và máy tính chủ. Dữ liệu giao tiếp bao gồm hai phần, một là dữ liệu mà máy tính phụ gửi đến máy tính chủ như góc đánh lửa trước, góc dừng, điện áp pin, v.v., phần kia là dữ liệu mà máy tính phụ nhận được từ máy tính chủ. để sửa đổi góc đánh lửa trước và góc dừng.
Thư viện Lab VIEW cung cấp chức năng giao tiếp nối tiếp, được sử dụng để thiết kế giao tiếp nối tiếp giữa máy chủ và máy tính phụ. Lab VIEW đã cung cấp một thư viện VISA mạnh mẽ, (Kiến trúc phần mềm công cụ ảo) là một thuật ngữ chung của thư viện chức năng I / O tiêu chuẩn và các tiêu chuẩn liên quan của nó được sử dụng để lập trình cơng cụ. Thư viện VISA được sử dụng để thực hiện điều khiển chương trình máy tính cho thiết bị trong mơi trường thiết bị ảo.
Giao thức truyền thơng nối tiếp giữa máy tính chủ và máy tính phụ được cung cấp trong nghiên cứu này. Cài đặt nội dung giao thức bao gồm tốc độ truyền 9600, không kiểm tra chẵn lẻ, bit dữ liệu 8, bit dừng 0 và bắt tay phần mềm do người dùng xác định. Việc cài đặt máy tính chủ đã được hồn tất thông qua các chức năng VISA Configure Serial Port.
Tốc độ truyền của máy tính phụ được xác định bởi thanh ghi điều khiển chế độ hẹn giờ của TMOD, thanh ghi điều khiển cổng nối tiếp SCON và PCON. Trong nghiên cứu này, bộ định thời 1 được chọn để kiểm soát tốc độ truyền. Chế độ làm việc được đặt là chế độ 2. Tần số dao động của tinh thể thạch anh là 11.059MHZ. Chế độ giao tiếp nối tiếp được đặt làm chế độ hoạt động
1. Tốc độ truyền được tính theo cơng thức (5): Tốc độ truyền =
Trong đó, TH1 là giá trị của thanh ghi của timer1. Theo công thức (5), thanh ghi TMOD được đặt là 20H, SCON 50H và PCON 00H Hình 3.11 là lưu đồ chương trình con ngắt giao tiếp nối tiếp hệ thống.