CHƯƠNG II THIẾT KẾ MÁY ĐO TỐC ĐỘ GIể CẦM TAY
2.3.2Giới thiệu cỏc module của thiết bị đo tốc độ giú
2.3 Thiết kế mỏy đo tốc độ giú cầm tay
2.3.2Giới thiệu cỏc module của thiết bị đo tốc độ giú
2.3.2.1 Modul sensor đo tốc độ giú
Ở đõy do ta dựng phương phỏp đếm xung hồng ngoại nờn ta chọn một bộ thu phỏt
hồng ngoại gồm một mắt phỏt và một mắt thu. Dựng một cỏnh quạt cú độ nhạy cao để cảm biến được tốc độ giú.
Như vậy khối cảm biến đo tốc độ giú ở đõy gồm hai phần chớnh là cỏnh quạt và bộ
thu phỏt hồng ngoại (một mắt phỏt và một mắt thu). Cỏnh quạt là thiết bị dựng để hứng
luồng giú thổi từ bờn ngoài vào. Cỏnh quạt quay với những tốc độ khỏc nhau sẽ làm thay
đổi tớn hiệu ở mắt thu và từ đú đo được những tốc độ giú khỏc nhau.
Cỏnh quạt và mắt hồng ngoại do hóng Extech cung cấp. Dải đo tốc độ giú 0 ~ 20 m/s
Điện ỏp làm việc 5V
Độ chớnh xỏc ±3% giỏ trị đọc hoặc 0,1 m/s
Dải nhiệt độ cho phộp hoạt động (-20 ~ +70)0C
Dải độ ẩm cho phộp hoạt động Đến 100 % RH (khụng đọng
sương)
Điều kiện bảo quản (-20 ~ +70)0C
Hỡnh 2.11. Bộ thu phỏt hồng ngoại.
Hỡnh 2.13. Đặc tớnh quang của bộ thu phỏt hồng ngoại.
2.3.2.2 Modul sensor đo nhiệt độ và độ ẩm
Sensor nhiệt độ và độ ẩm được tớch hợp trong IC SHT15, IC này làm nhiệm vụ đo cỏc thụng số mụi trường (nhiệt độ và độ ẩm) rồi gửi ra ngoài dưới dạng tớn hiệu số.
Hỡnh 2.14. Sensor nhiệt độ và độ ẩm.
Hỡnh 2.16. Sơ đồ giao tiếp của SHT15 với vi xử lý.
Hỡnh 2.17. Đường đặc tuyến nhiệt độ và độ ẩm của họ sensor số SHT1x/7x .
Hỡnh 2.19. Đặc tớnh điện và tớn hiệu của SHT15. Cụng thức chuyển đổi từ tớn hiệu số sang giỏ trị thực của nhiệt độ
Trong đú:
SOT: là giỏ trị số đọc về. vd:0000 1001 0011 0011 0001=2353 d1, d2: là cỏc hệ số cho sẵn (nhà sản xuất)
Temperature: Giỏ trị thực cần hiển thị
Trong đú:
SORH: là giỏ trị số đọc về . vd:0000 1001 0011 0011 0001=2353 c1, c2, t1, t2: là cỏc hệ số cho sẵn trong bảng (nhà sản xuất quy định) T: giỏ trị nhiệt độ tớnh theo cụng thức ở trờn
RHlinear: Giỏ trị thực của độ ẩm ( chưa tớnh đến phụ thuộc nhiệt độ)
RHtrue: Giỏ trị thực cần hiển thị của độ ẩm (cú tớnh đến ảnh hưởng nhiệt độ)
2.3.2.3 Module hiển thị
Làm nhiệm vụ hiển thị cỏc thụng số đo tốc độ giú, ngày thỏng năm và cỏc dữ liệu đó (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
lưu.
Ở đõy ta dựng màn hỡnh LCD 8x2 (Optrex) ký tự kớch thước nhỏ gọn.
Hỡnh 2.20. Sơ đồ chõn của chủng loại LCD hóng Optrex.
2.3.2.4 Module bàn phớm
Gồm 4 phớm tất cả để thiết lập cỏc thụng số về thời gian, ghi và đọc dữ liệu.
ỹ Phớm ON/OFF: Để khởi động mỏy đo.
ỹ Phớm MODE/DOWN: Liệt kờ cỏc chế độ chức năng của mỏy/ Giảm số liệu hiện hành thờm 1 đơn vị
ỹ Phớm EDIT: Tăng số liệu hiện hành thờm 1 đơn vị
2.3.2.5 Module nguồn điện
Module này ta dựng IC max710 của hóng MAXIM làm nhiệm vụ khuếch đại điện ỏp
đầu vào và đúng cắt nguồn cấp (ON-OFF) cho toàn mạch của thiết bị. Nguồn điện đầu
vào dựng pin 3.6V Ni-Mh 280mAh cú thể sạc dựng lại. Nguồn pin với mức điện ỏp 3.6V qua IC max710 nõng mức điện ỏp lờn thành 5V để cấp cho toàn mạch. Để cho mạch được nhỏ gọn ta dựng loại IC dỏn đúng gúi trong vỏ theo chuẩn SO16.
Hỡnh 2.21. IC nguồn max710 của hóng MAXIM.
2.3.2.6 Module truyền thụng
Module này làm chức năng giao tiếp giữa thiết bị với mỏy tớnh.
Thiết bị kết nối với mỏy tớnh theo chuẩn RS232 để đo, lưu dữ liệu và hiển thị trờn mỏy tớnh. Khối truyền thụng được thiết kế theo chuẩn truyền thụng RS232 với phương thức
truyền song cụng. Chức năng này hữu ớch khi ta dựng mỏy tớnh để xem lại cỏc dữ liệu lưu tại cỏc điểm cần đo sau quỏ trỡnh đi khảo sỏt. Ở đõy ta chọn IC Max232 của hóng Maxim
để thực hiện chức năng này.
2.3.2.7 Module thời gian thực
Là module dựng để tạo đồng hồ thời gian thực. Gửi dữ liệu thời gian về vi xử lý. Với module này ta sử dụng IC DS1307 với nguồn nuụi khi mất điện là pin 3.0V
Hỡnh 2.23. IC thời gian thực DS1307.
Hỡnh 2.24. Chuẩn giao tiếp thụng dụng I2C của IC thời gian thực DS1307.
2.3.2.8 Module lưu dữ liệu
Là bộ nhớ EEPROM thực hiện chức năng lưu dữ liệu tại cỏc điểm đo ứng với cỏc
mốc thời gian đo khi khảo sỏt. Với module này ta chọn IC 24LC128 cú bộ nhớ là 128K
2.3.2.9 Module CPU
Đõy là module quan trọng nhất của thiết bị đo tốc độ giú, là trung tõm điều hành của
thiết bị làm nhiệm vụ thu thập và xử lý dữ liệu về thụng số tốc độ giú, nhiệt độ, độ ẩm và thực hiện cỏc lệnh với dữ liệu và hiển thị chỳng.
Vi điều khiển AT89S52 là bộ vi điều khiển 8 bit theo cụng nghệ CMOS, tiờu thụ ớt điện năng được phỏt triển bởi hóng ATMEL theo cụng nghệ bộ nhớ khụng biến động mật độ cao, nú tương thớch với tập lệnh và sơ đồ chõn của chuẩn cụng nghiệp 8051 và 8052. Bộ nhớ flash trong lập trỡnh lại được của vi điều khiển 89S52 cú dung lượng 8KB với số lần ghi xoỏ lại đến 1000 lần. Tần số vận hành tĩnh từ 0 Hz lờn đến 24KHz. Bờn cạnh đú vi
điều khiển AT89S52 cú 3 mức khoỏ bộ nhớ chương trỡnh. Bộ nhớ RAM trong cú dung (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
lượng 256 x 8bit, 32 đường vào/ra lập trỡnh được, 3 bộ timer/counter 16 bit, kiến trỳc 6
vector ngắt 2 mức, cổng nối tiếp song cụng, bộ dao động tớch hợp sẵn trong chip, kờnh
nối tiếp lập trỡnh được. Vi điều khiển AT898S52 cú chế độ nghỉ và chế độ nguồn giảm.
Chế độ nghỉ dừng CPU nhưng vẫn cho phộp RAM, timer/counter, cổng nối tiếp và hệ
thống ngắt vẫn hoạt động. Chế độ nguồn giảm lưu lại thành phần của RAM nhưng dừng bộ dao động, huỷ bỏ tất cả cỏc chức năng khỏc cho tới khi cú reset cứng. Với cỏc ưu điểm và tớnh năng như trờn, vi điều khiển AT89S52 của hóng Atmel là một bộ vi điều khiển
với tớng năng vượt trội, cú độ linh hoạt cao, phự hợp với rất nhiều ứng dụng điều khiển cụng nghiệp.
Để đỏp ứng được cỏc yờu cầu của thiết bị ta dựng vi xử lý họ 8051 của Atmel
AT89S52 40 chõn với cỏc thụng số sau - 3 timer/counter
- 256 bytes RAM. - 8k bộ nhớ Flash. - Cú 8 nguồn ngắt.
Hỡnh 2.26. CPU vi xử lý AT89S52 .
Mụ tả cỏc chõn
VCC chõn cung cấp điện ỏp nguồn nuụi. GND chõn đất.
Port 0 đõy là port xuất nhập 2 chiều 8 bit. Khi mức logic 1 được ghi vào cỏc chõn của
port 0, cỏc chõn này cú thể được sử dụng làm cỏc ngừ vào tổng trở cao. Port 0 cũn được cấu hỡnh làm bus địa chỉ (byte thấp) và bus dữ liệu đa hợp trong khi truy xuất dữ liệu
ngoài và bộ nhớ chương trỡnh ngoài. Trong chế độ này, port0 cú cỏc điện trở kộo lờn bờn trong. Port0 cũng nhận cỏc byte mó trong khi lập trỡnh cho flash và xuất cỏc byte mó trong khi kiểm tra chương trỡnh. Khi kiểm tra chương trỡnh, chỳng ta cần đến cỏc điện trở kộo lờn bờn ngoài.
Port 1 là port xuất nhập 8 bit 2 chiều cú cỏc điện trở kộo lờn bờn trong. Cỏc bộ đệm xuất
của port 1 cú thể hỳt và cấp dũng với 4 ngừ vào TTL. Khi cỏc chõn của port 1 được ghi
mức logic 1, cỏc chõn này được kộo lờn mức cao bởi cỏc điện trở kộo lờn bờn trong và cú thể được sử dụng như là cỏc ngừ vào. Khi làm nhiệm vụ port nhập, cỏc chõn của port 1
được kộo xuống do tỏc động của bờn ngoài và sẽ cấp dũng do cỏc điện trở kộo lờn bờn
trong. Bờn cạnh đú, P1.0 và P1.1 cú thể được cấu hỡnh để trở thành đầu vào đếm cho
timer/counter 2 và chõn kớch vào cho timer/counter2. Port 1 cũng nhận byte địa chỉ thấp trong thời gian lập trỡnh cho flash và kiểm tra chương trỡnh.
Port 2 là port xuất nhập 8 bit 2 chiều cú cỏc điện trở kộo lờn bờn trong. Cỏc bộ đệm xuất
của port2 cú thể hỳt và cấp dũng với 4 ngừ vào TTL. Khi cỏc chõn của port2 được ghi mức logic 1, cỏc chõn này được kộo lờn mức cao bởi cỏc điện trở kộo lờn bờn trong và cú thể được sử dụng như là cỏc ngừ vào. Khi làm nhiệm vụ port nhập, cỏc chõn của port 2
được kộo xuống mức thấp do tỏc động bờn ngoài và sẽ cấp dũng do cú cỏc điện trở kộo
lờn bờn trong. Port 2 tạo ra byte cao của bus địa chỉ trong thời gian tỡm nạp lệnh từ bộ nhớ chương trỡnh ngoài và trong thời giam truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài sử dụng cỏc địa chỉ 16 bit. Trong ứng dụng này, port2 sử dụng cỏc địa chỉ kộo lờn bờn trong khi phỏt cỏc bit 1. Trong thời gian truy xuất cỏc bộ nhớ dữ liệu ngoài sử dụng cỏc địa chỉ 8 bit, port2 phỏt cỏc nội dung của thanh ghi chức năng đặc biệt P2. Port 2 cũng nhận cỏc bit địa chỉ cao và vài tớn hiệu điều khiển trong thời gian lập trỡnh cho flash và kiểm tra chương trỡnh.
Port 3 là port xuất nhập 8 bit 2 chiều và cú cỏc điện trở kộo lờn bờn trong. Cỏc bộ đệm
xuất của port3 cú thể hỳt và cấp dũng với 4 ngừ vào TTL. Khi cỏc chõn của port3 được ghi cỏc mức logớc 1, cỏc chõn này được kộo lờn mức cao bởi cỏc điện trơr kộo lờn bờn
trong và cú thể được sử dụng như là cỏc ngừ vào. Khi làm nhiệm vụ port nhập, cỏc chõn của port3 được kộo xuống mức thấp do tỏc động của bờn ngoài sẽ cấp dũng do cỏc điện trở kộo lờn bờn trong.Port 3 cũng cũn được sử dụng làm cỏc chức năng đặc biệt khỏc như bảng sau
Port 3 cũng nhận một vài tớn hiệu điều khiển cho việc lập trỡnh flash và kiểm tra chương trỡnh.
RST đõy là chõn reset. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ALE/PROG ALE là xung ra cho phộp chốt byte thấp của địa chỉ trong thời gian truy
xuất bộ nhớ ngoài. Chõn này cũng dựng làm ngừ vào xung lập trỡnh trong thời gian lập trỡnh cho flash.
PSEN đõy là chõn cho phộp điều khiển truy xuất bộ nhớ chương trỡnh ngoài. Khi
AT89C52 đang thực hiện chương trỡnh cú trong bộ nhớ ngoài thỡ PSENđược tớch cực
trong hai chu kỳ mỏy.
EA/VPP đõy là chõn cho phộp truy xuất bộ nhớ ngoài, chõn này phải được nối với GND
để cho phộp thiết bị nạp lệnh từ bộ nhớ chương trỡnh ngoài bắt đầu từ địa chỉ 0000H đến
FFFFH. EA nờn nối với VCC để thực thi chương trỡnh bờn trong chip.
XTAL1 đầu vào đến mạch khuếch đại đảo của mạch dao động và đầu vào đến mạch tạo
xung clock bờn trong chip.
Ngoài ra cũn cú cỏc thanh ghi đặc biệt