Dựa vào những yêu cầu đã đặt ra trong 2 giai đoạn trên, giai đoạn này xác định các loại linh kiện cụ thể được sử dụng để thực hiện đúng các chức năng cần thiết của hệ thống. Các yêu cầu về chức năng như sau:
- Chức năng cách ly: sử dụng opto tuyến tính, độ chính xác cao, phù hợp được sử
dụng trong thiết bị liên quan đến y tế.
- Chức năng đảm bảo tín hiệu được ổn định: sử dụng mạch “unity gain” đảm bảo
tín hiệu trở kháng điện thu được ổn định và giảm sai số.
- Bàn phím: nhập thơng số từ bàn phím số, bàn phím khơng cần phải có chữ, vì
thơng tin u cầu nhập chỉ là số. Cần có thêm phím để khởi động và xóa ký tự khi cần thiết.
- Màn hình hiển thị: nhu cầu về hiển thị đơn giản, ước tính 2 hàng với 16 ký tự là
phù hợp.
- Bộ nạp chương trình từ máy tính sang vi điều khiển
41
- 8 chân vi điều khiển cho giao tiếp LCD 16x8
- 8 chân vi điều khiển cho giao tiếp Keypad 4x4
- 6 chân vi điều khiển cho giao tiếp với cổng nạp
- 1 chân vi điều khiển xuất tín hiệu xung vng
- 1 chân vi điều khiển thu nhận tín hiệu trở kháng người trở lại vi điều khiển
- 2 chân vi điều khiển giao tiếp UART hiển thị thơng số trên trình mơ phỏng
- 2 chân vi điều khiển nối với thạch anh tạo xung bên ngoài
Như vậy, với các chức năng đã đề ra, vi điều khiển cần tối thiểu 28 chân chức năng, chưa bao gồm các chân VCC, GROUND, AVCC, AREF,….Ngồi ra, cần có các chức năng khác như tạo sóng vng từ nhờ vào chức năng Compare Match trong bộ đếm thời gian Timer, bộ ADC đọc dữ liệu từ ngoài vào vi điều khiển, bộ UART phục vụ cho trình mơ phỏng. Bên cạnh đó, để có thể viết chương trình cho phần mềm, nhóm chọn ngơn ngữ C để lập trình, đây là ngơn ngữ đơn giản nhưng có đầy đủ các chức năng và lệnh cần thiết. Chương trình lập trình CodeVisionAVR được sử dụng, đây là chương trình dễ sử dụng cho người bắt đầu, cũng như có sẵn các thư viện được tích hợp sẵn trong chương trình.
Phần tiếp theo sẽ trình bày tổng quan về các linh kiện được lựa chọn sử dụng trong hệ thống.
3.3 Tổng quan về phần cứng và linh kiện 3.3.1 ATMEGA 1284P-PU 3.3.1 ATMEGA 1284P-PU
Ngày nay có rất nhiều tiến bộ trong lĩnh vực điện tử và nhiều công nghệ tiên tiến đang được phát triển mỗi ngày, nhưng vi điều khiển 8 bit vẫn có vai trị riêng trong thị trường điện tử kỹ thuật số thống trị bởi các thiết bị kỹ thuật số 16-32 và 64 bit. Mặc dù các bộ vi điều khiển mạnh mẽ có khả năng xử lý cao hơn tồn tại trên thị trường, nhưng các bộ vi điều khiển 8 bit vẫn giữ được giá trị của nó vì hoạt động dễ hiểu, rất phổ biến,
42
khả năng đơn giản hóa một mạch kỹ thuật số, chi phí thấp so với các tính năng được cung cấp, thêm vào nhiều tính năng mới trong một IC duy nhất .
Bộ vi điều khiển dựa trên Microchip 8-bit AVR® RISC hiệu suất cao kết hợp bộ nhớ flash ISP 128 KB với khả năng đọc trong khi ghi, 4 KB EEPROM, 16 KB SRAM, 32 dịng I/O mục đích chung, 32 thanh ghi làm việc mục đích chung, một bộ đếm thời gian thực, ba bộ đếm thời gian linh hoạt với các chế độ so sánh và PWM, hai USART, giao diện nối tiếp hai dây hướng byte, bộ chuyển đổi A/D 8 kênh 10 bit với giai đoạn đầu vào vi sai tùy chọn với độ lợi có thể lập trình, có thể lập trình bộ đếm thời gian watchdog với bộ dao động bên trong, cổng nối tiếp SPI, giao diện kiểm tra JTAG (tuân thủ IEEE® 1149.1) để gỡ lỗi và lập trình trên chip, và sáu chế độ tiết kiệm năng lượng có thể lựa chọn phần mềm. Thiết bị hoạt động trong khoảng 1,8-5,5 volt. Bằng cách thực hiện các lệnh mạnh mẽ trong một chu kỳ đồng hồ duy nhất, thiết bị đạt được thông lượng đạt tới một MIPS trên mỗi MHz, cân bằng giữa mức tiêu thụ điện năng và tốc độ xử lý.
Hình 3.2. ATMEGA 1284P-PU
Thơng số Giá trị
Kích thước bộ nhớ chương trình 128kB
43
Tần số tối đa 20 Mhz
Kích thước dữ liệu RAM 16 kB
Điện áp cấp vận hành 1.8V tới 5.5V
Loại bộ nhớ chương trình Flash
Loại Ram dữ liệu SRAM
Nhiệt độ làm việc tối thiểu -40°C
Nhiệt độ làm việc tối đa +85°C
Kích thước 4.83x52.71 mm
Kích thước ROM dữ liệu 4 kB
44