Thông số Mô tả
GGA Thời gian, vị trí, bit kiểm tra lỗi
GSA Chế độ, vệ tinh sử dụng để định vị và giá trị DOP
GSV Số vệ tinh định vị, độ cao, chủng loại
RMC Thời gian, ngày, vị trí và tốc độ truyền dữ liệu
Mặc định nhà sản xuất đã cấu hình chế độ RMC nên ta khơng cần phải thay đổi. Tập lệnh AT+ CGNSINF: dùng để nhận chuổi dữ liệu vị trí và các thơng số khác theo cấu hình đã cài đặt phía trên. Những thơng số cần quan tâm trong chuỗi dữ liệu trả vể là: Chế độ nguồn Bit trạng thái Ngày giờ Vĩ độ Kinh độ
2.3.7 Động cơ và van xả điện từ
Để có thể đo được huyết áp thì cần phải tạo ra 1 áp suất để cảm biến có thể đọc được, vì vậy động cơ bơm hơi và van xả là những thành phần quan trọng trong một máy đo huyết áp. Động cơ giúp bơm hơi vào vịng bít để tạo áp suất ban đầu, sau đó được xả từ từ thơng qua van xả. Van xả có cấu tạo là 1 relay điện từ. Khi cấp điện thì relay đóng để xả hơi từ vịng bit.
Hình 2. 19: Động cơ bơm áp suất và van xả điện từ
2.3.8 IC ULN2803
a. Giới thiệu
Hình 2. 20: IC ULN2803
IC ULN2803 là một IC đệm, bản chất cấu tạo là các mảng darlington chịu được dịng điện lớn và điện áp cao, trong đó có chứa 8 cặp transistor NPN ghép darlington cực góp hở với cực phát chung. Mỗi kênh của ULN 2803 có một diode chặn có thể sử dụng trong trường hợp tải có tính cảm ứng, ví dụ như các relay.
Ứng dụng của ULN 2803 được sử dụng trong các mạch đệm điều khiển động cơ một chiều, động cơ bước, khối hiển thị ma trận led,...[12].
b. Sơ đồ chân
Hình 2. 21:Sơ đồ chân IC ULN2803
Tín hiệu điều khiển được kích vào các chân từ 1 đến 8 tương ứng để điều khiển ngõ ra từ 18 xuống 10. Chân 9 được nối với GND của nguồn. Chân 10 được nối với chân nguồn cấp cho tải cần điều khiển để kích hoạt các đi-ơt bên trong hoạt động [12].
c. Một số thơng số chính
Điện áp ra tối đa: VO = 50V
Điện áo vào tối đa: VIN = 30V
Dòng điện đầu ra liên tục: IC = 500mA
Dòng điện đầu vào liên tục: IB = 25mA
Nhiệt độ làm việc: -55 ~ 150oC
2.3.9 IC thời gian thực DS1307
a. Giới thiệu
Hình 2. 22: IC thời gian thực DS1307
DS1307 là chip đồng hồ thời gian thực (RTC : Real-time clock), khái niệm thời gian thực ở đây được dùng với ý nghĩa thời gian tuyệt đối mà con người đang sử dụng, tình bằng giờ, phút, giây…
DS1307 là một sản phẩm của Dallas Semiconductor (một công ty thuộc Maxim Integrated Products). Chip này có 7 thanh ghi 8-bit chứa thời gian là: giây, phút, giờ, thứ (trong tuần), ngày, tháng, năm. Ngoài ra DS1307 cịn có 1 thanh ghi điều khiển ngõ ra phụ và 56 thanh ghi trống có thể dùng như RAM. DS1307 được đọc và ghi thông qua giao diện nối tiếp I2C (TWI của AVR) nên cấu tạo bên ngoài rất đơn giản. DS1307 xuất hiện ở 2 gói SOIC và DIP có 8 chân [12].
b. Sơ đồ chân
Hình 2. 23: Sơ đồ chân DS1307 Bảng 2. 13: Chức năng các chân của IC DS1307 [12] Bảng 2. 13: Chức năng các chân của IC DS1307 [12]
Chân Tên Chức năng
1, 2 X1, X2 Là 2 ngõ kết nối với 1 thạch anh 32.768KHz làm nguồn tạo
dao động cho chip.
3 VBAT Cực dương của một nguồn pin 3V nuôi chip, giữ cho bộ nhớ
thời gian không bị mất khi mất điện.
4 GND chân mass chung cho cả pin 3V và Vcc.
5 SDA Chân truyền dữ liệu theo chuẩn I2C
6 SCL Chân truyền xung nhịp theo chuẩn I2C
7 SQW/OUT Một ngõ phụ tạo xung vuông (Square Wave / Output Driver),
tần số của xung được tạo có thể được lập trình. Như vậy chân này hầu như không liên quan đến chức năng của DS1307 là đồng hồ thời gian thực, chúng ta sẽ bỏ trống chân này khi nối mạch.
8 VCC Nguồn cho giao diện I2C, thường là 5V và dùng chung với vi
điều khiển. Chú ý là nếu Vcc không được cấp nguồn nhưng VBAT được cấp thì DS1307 vẫn đang hoạt động (nhưng
không ghi và đọc được).
Hình 2. 24: Sơ đồ kết nối DS1307 với vi điều khiển
c. Thanh ghi
Bảng 2. 14: Địa chỉ ô nhớ dữ liệu
Bộ nhớ DS1307 có tất cả 64 thanh ghi 8-bit được đánh địa chỉ từ 0 đến 63 (từ 0x00 đến 0x3F theo hệ hexadecimal). Tuy nhiên, thực chất chỉ có 8 thanh ghi đầu là dùng cho chức năng đồng hồ, còn lại 56 thanh ghi bỏ trống có thể được dùng chứa biến tạm như RAM nếu muốn. Bảy thanh ghi đầu tiên chứa thông tin về thời gian của đồng hồ bao gồm: giây (SECONDS), phút (MINUETS), giờ (HOURS), thứ (DAY), ngày (DATE), tháng (MONTH) và năm (YEAR). Việc ghi giá trị vào 7 thanh ghi này tương đương với việc cài đặt thời gian khởi động cho RTC. Việc đọc giá từ 7 thanh ghi là đọc thời gian thực mà chip tạo ra [12].
2.3.10 IC sạc pin TP4056
a. Giới thiệu
Hình 2. 25: IC TP4056
TP4056 là một bộ sạc tuyến tính dịng/điện áp liên tu ̣c khơng đổi hồn chỉnh cho pin li-on. TP4056 là IC lý tưởng cho các ứng dụng cầm tay và có thể hoa ̣t đô ̣ng trong USB và các adapter.
Không cần sử dụng đi-ôt bảo vệ vì IC được cấu tạo có P-MOSFET bên trong ngăn hiện tượng ngắn mạch. Điện áp sa ̣c đươ ̣c cố định ở 4.2V và dòng sa ̣c có thể được điều chı̉nh bên ngoài với một biến trở. TP4056 tự động ngắt dòng sa ̣c khi dòng sa ̣c hiện ta ̣i giảm xuống 1/10 giá trị được cho ̣n và điện áp pin đa ̣t giá tri ̣ ngưỡng.
Hiện nay, TP4056 còn có các tính năng khác, bao gờm: khóa dưới áp, sa ̣c la ̣i tự động và hai chân trạng thái để báo đang sa ̣c và sa ̣c xong[12].
b. Sơ đồ chân
Bảng 2. 15: Chức năng các chân TP4056 [12]
Chân Tên Chức năng
1 TEMP Kết nối ngõ ra của cảm biến nhiê ̣t trong pin Li-ion. Nếu điện áp chân này là dưới 45% hoặc trên 80% nguồn cung cấp lâu hơn 0.15s, bộ sạc sẽ biết là nhiệt độ của pin sẽ quá thấp hoặc quá cao, khi đó nó sẽ tự động ngắt. Nếu khơng sử dụng cảm biến nhiệt độ thì chân này cần được nối GND.
2 PROG Chân này được kết nối với điện trở RISET xuống GND để thiết lập dòng sạc cho pin.
= 1200 ( = 1 )
3 GND Nối GND của nguồn sạc.
4 VCC Nối VCC cấp điện cho mạch bên trong hoạt động. Khi
VCC giảm xuống khoảng 30mV so với điê ̣n áp chân BAT, TP4056 sẽ ở chế độ ngủ, tiêu thu ̣ điện năng thấp, dòng ra chân BAT ít hơn 2uA.
5 BAT Nối với pin cần sạc
6 /STDBY Khi sa ̣c pin đã sạc xong, chân này được kéo xuống mức
thấp, ngươ ̣c la ̣i chân này ở trạng thái trở kháng cao.
7 /CHRG Khi pin đang được sạc, chân này được kéo xuống mức
thấp, ngươ ̣c la ̣i chân này ở trạng thái trở kháng cao. 8 CE Là ngõ vào. Khi chân này đươ ̣c kéo lên mức cao thı̀
TP4056 hoa ̣t đô ̣ng. Khi chân này được kéo xuống mức thấp thı̀ TP4056 bi ̣ vơ hiệu hóa. Chân CE có thể được điều khiển bởi mức logic TTL hoặc CMOS.
c. Một số thơng số chính
Dòng sa ̣c điều chı̉nh đươ ̣c lên đến 1000mA.
Không MOSFET, cảm biến điện trở hay diode chă ̣n cần thiết.
Bô ̣ sa ̣c tuyến tı́nh phù hơ ̣p pin Li-ion
Dòng sa ̣c/ điê ̣n áp sa ̣c không đổi.
Sa ̣c pin Li-ion trư ̣c tiếp từ cổng USB.
Điên áp sa ̣c là 4.2V với sai số 15%.
Tư ̣ đô ̣ng sa ̣c la ̣i.
Hai ngõ ra báo tra ̣ng thái sa ̣c.
Ngắt sa ̣c khi dòng sa ̣c nhỏ hơn 10 lần đi ̣nh mức
Nguồn vào: từ 4 đến 8V [12]
d. Trạng thái sạc
Hình 2. 27: Biểu đồ dịng và áp sạc 1 pin li-on 4.2V có dung lượng 1000mA
e. Module sạc
Bảng 2. 16: Trạng thái làm việc của TP4056 [12]
Tra ̣ng thái sa ̣c LED đỏ /CHRG LEDxanh/STDBY
Đang sa ̣c Sáng tắt
Ngừng sa ̣c Tắt sáng
Vin thấp, không có pin Tắt tắt
Chân BAT nối tu ̣ 10uF, không có pin
Sáng sáng
2.3.11 IC nâng áp DC-DC MT3608
a. Giới thiệu
IC MT3608 là một IC hoạt động ở một tần số không đổi giúp chuyển đổi điện áp DC-DC. IC có 6 chân với kiểu đóng gói SOT23 phù hợp với các ứng dụng điện áp thấp. Có chức năng khởi động mềm bên trong đảm bảo dòng xâm nhập nhỏ và giúp kéo dài tuổi thọ pin.
Các MT3608 bao gồm điện áp dưới khóa, hạn chế hiện hành, và bảo vệ quá tải nhiệt để ngăn chặn thiệt hại trong trường hợp xảy ra tình trạng quá tải đầu ra. Các MT3608 có sẵn trong một nhỏ 6-pin SOT-23 package.
b. Sơ đồ chân
Bảng 2. 17: Chức năng các chân MT3608
Chân Tên Chức năng
1 SW SW là cổng chuyển đổi MOSFET bên trong. Kết nối chân SW với cuộn dây nguồn và bộ chỉnh lưu đầu ra. SW có thể dao động giữa GND và 28V.
2 GND Kết nối với GND
3 FB Bộ so sánh ngõ vào. Điện áp trên chân FB là 0.6V. Kết nối chân
này với 1 cầu phân áp để có được cho ra điện áp phù hợp.
4 EN Chân cho phép hoạt động. Khi chân EN ở mức cao thì cho phép
chuyển đổi, khi chân EN ở mức thấp thì khơng cho phép chuyển đổi. Khi không sử dụng chân này thì kết nối chân này với nguồn vào để mạch có thể hoạt động tự động.
5 IN Điện áp đầu vào.
6 NC NC
c. Sơ đồ ứng dụng
Hình 2. 30: Sơ đồ ứng dụng IC MT3608
2.3.12 Tổng quan hệ thống GMS a. Giới thiệu
GMS (Global System for Mobile Communications): Hệ thống thông tin di động tồn cầu là một cơng nghệ dùng cho mạng thông tin di động ra đời tại Châu Âu.
Hiện nay, GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động trên thế giới. Khả năng phú sóng rộng khắp nơi của chuẩn GSM làm cho nó trở nên phổ biến và cho phép người sử dụng có thể sử dụng điện thoại di động của họ ở nhiều vùng trên thế
giới. Lợi thế chính của GSM là chất lượng cuộc gọi tốt hơn, giá thành thấp và dịch vụ tin nhắn.
Ưu điểm:
Cải thiện được chất lượng cuộc gọi, tín hiệu và tốc độ so với thế hệ trước.
Mã hoá dữ liệu theo dạng kỹ thuật số, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí
Cung cấp tin nhắn dạng SMS Thiết bị nhỏ gọn hơn Bảng 2. 18: Đặc điểm của mạng GMS [12] Đặc điểm Thông số Dải tần thu 935 - 960MHz Dải tần phát 890 - 915MHz Độ rộng phổ của kênh 200KHz Số lượng kênh 124
Số khe thời gian 8
Phương pháp truy cập TDMA/FDM
Phương pháp ghép kênh FDD
Phương thức điều chế GMSK
Bộ lọc sử dụng Bộ lọc Gaussian, hệ số 0.3
Mã hóa thoại 13 Kbit/s dùng bộ mã hóa RPE-LTP
Tốc độ bit 270.833 kbit/s
Hệ thống GSM làm việc trong băng tần 890 – 960MHz. Băng tần này được chia làm 2 phần:
Băng tần lên (Uplink band): 890 – 915 MHz cho các kênh vô tuyến từ trạm di động đến hệ thống trạm thu phát gốc.
Băng tần xuống (Downlink band): 935 – 960 MHz cho các kênh vô tuyến từ trạm thu phát gốc đến trạm di động.
Băng tần 900/1800 MHz là 2 băng tần thông dụng ở Việt Nam[20].
b. Chức năng của hệ thống GMS
Có thể phục vụ được một số lớn các dịch vụ và tiện ích cho thuê bao cả trong thông tin thoại và truyền số liệu.
Đối với thoại có thể có các dịch vụ:
o Chuyển hướng cuộc gọi vô điều kiện.
o Chuyển hướng cuộc gọi khi thuê bao di động bận.
o Cấm tất cả các cuộc gọi ra quốc tế.
o Giữ cuộc gọi.
o Thơng báo cước phí.
o Nhận dạng số chủ gọi.
Đối với dịch vụ số liệu:
o Truyền số liệu.
o Dịch vụ nhắn tin.
c. Các dịch vụ trong GMS
Dịch vụ thoại: là dịch vụ quan trọng nhất của GSM. Nó cho phép các cuộc gọi hai hướng diễn ra giữa người sử dụng GSM với thuê bao bất kỳ ở một mạng điện thoại nói chung nào. Dịch vụ cuộc gọi khẩn là một loại dịch vụ khác bắt nguồn từ dịch vụ thoại. Nó cho phép người dùng có thể liên lạc với các dịch vụ khẩn cấp như cảnh sát hay cứu hoả mà có thể có hoặc khơng SIM Card trong máy di động.
Dịch vụ bản tin ngắn: dịch vụ bản tin ngắn khá phù hợp với môi trường di động. Các bản tin ngắn độ dài vài octet có thể được tiếp nhận bằng thiết bị đầu cuối rất nhỏ. Có hai loại dịch vụ bản tin ngắn:
Dịch vụ bản tin ngắn truyền điểm - điểm (giữa hai thuê bao).
Dịch vụ bản tin ngắn phát quảng bá.
Các dịch vụ phụ: là các dịch vụ sửa đổi và làm phong phú thêm các dịch vụ cơ bản, chủ yếu cho phép người sử dụng lựa chọn cuộc gọi đến và đi sẽ được mạng xử lý như thế nào hoặc cung cấp cho người sử dụng các thông tin cho phép sử dụng dịch vụ hiệu quả hơn. Bao gồm:
Chặn hướng cuộc gọi (CB).
Giữ cuộc gọi (CH).
Chuyển cuộc gọi (CF).
Hiển thị số máy chủ gọi (CLIP).
Cấm hiển thị số máy chủ gọi (CLIR).
Tính cước cho thuê bao.
Cho phép thuê bao chuyển vùng.
Cho phép thuê bao chuyển mạng.
2.3.13 Tổng qua hệ thống GPS a. Giới thiệu
Hình 2. 31: Hệ thống vệ tinh xoay quanh Trái Đất
GPS (Global Positioning System): Hệ thống định vị toàn cầu là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo, do Bộ Quốc phòng Mỹ thiết kế, xây dựng, vận hành và quản lý. Trong cùng một thời điểm, tọa độ của một điểm trên mặt đất sẽ được xác định nếu xác định được khoảng cách từ điểm đó đến ít nhất ba vệ tinh.
b. Các thành phần
GPS hiện tại gồm 3 phần chính: phần khơng gian, điều khiển và sử dụng.
Phần không gian (space segment): các vệ tinh-gồm 27 vệ tinh (24 vệ tinh hoạt động và 3 vệ tinh dự phòng) nằm trên các quỹ đạo xoay quanh trái đất. Chúng cách mặt đất 20.200 km, bán kính quỹ đạo 26.600 km. Chúng chuyển động ổn định và quay hai vòng quỹ đạo trong khoảng thời gian gần 24 giờ. Các vệ tinh trên quỹ đạo được bố trí sao cho các máy thu GPS trên mặt đất có thể nhìn thấy tối thiểu 4 vệ tinh vào bất kỳ thời điểm nào.
Phần điều khiển (control segment): trạm mặt đất-mục đích trong phần này là kiểm soát vệ tinh đi đúng hướng theo quỹ đạo và thơng tin thời gian chính xác. Có 5 trạm kiểm sốt đặt rải rác trên trái đất. Bốn trạm kiểm soát hoạt động một cách tự động, và một trạm kiểm soát là trung tâm. Bốn trạm này nhận tín hiệu liên tục từ những vệ tinh và gửi các thông tin này đến trạm kiểm soát trung tâm. Tại trạm kiểm sốt trung tâm, nó sẽ sửa lại dữ liệu cho đúng và kết hợp
với hai an-ten khác để gửi lại thông tin cho các vệ tinh. Ngồi ra, cịn một trạm kiểm sốt trung tâm dự phịng và sáu trạm quan sát chuyên biệt.
Phần sử dụng (user segment): bộ thu tín hiệu-là thiết bị nhận tín hiệu vệ tinh GPS và người sử dụng thiết bị này.
Hình 2. 32: Các thành phần torng hệ thống GPS
c. Cách xác định tọa độ
Công việc của một máy thu GPS là xác định vị trí của 4 vệ tinh và tính tốn khoảng cách từ các vệ tinh và sử dụng các thơng tin đó để xác định vị trí của chính nó.