1 N/C 5 N/C
2 VSS 6 N/C
3 GND 7 N/C
Chú ý: Các chân 1, 5, 6, 7 và 8 đã được kết nối với thành phần bên trong nên khơng kết nối với mạch điện bên ngồi hoặc nối đất. Chân 1 được đánh dấu bởi mức dẫn trước.
Hình 2. 10: Sơ đồ kết nối cảm biến MPX5050
c. Một số thơng số chính
Bảng 2. 6: Một số thơng số chính của MPX5050
Đặc điểm Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Thang đo áp suất Pop 0 to 50 kPa
Nguồn cung cấp Vs 5 Vdc
Nhiệt độ lưu trữ Tstg –40° to +125° oC
Nhiệt độ hoạt động Ta –40° to +125° oC
Độ nhạy V/P 90 mV/kPa
Điện áp ngưỡng đo áp xuất VFSS 4.5 Vdc
Hình 2. 11: Biểu đồ chuyển đổi áp suất theo điện áp ngõ ra
2.3.4 Cảm biến hồng ngoại không tiếp xúc MLX90614
a. Giới thiệu
Hình 2. 12: Cảm biến MLX90614
MLX90614 là một cảm biến hồng ngoại đo nhiệt độ không tiếp xúc. Cả cảm biến hồng ngoại và bộ xử lý tín hiệu ASSP cùng được tích hợp trong 1 IC cảm biến đóng gói dạng TO-39. Cảm biến tích hợp ADC 17 bit nhằm tăng sự chính xác của cảm biến
[6].
Cảm biến MLX90614 sử dụng 2 chuẩn giao tiếp là SMBus và PWM. Đối với chuẩn SMBus thì MLX90614 ln là Slave.
b. Sơ đồ chân
Hình 2. 13: Sơ đồ chân cảm biến MLX90614 Bảng 2. 7: Chức năng các chân của cảm biến MLX90614 [12] Bảng 2. 7: Chức năng các chân của cảm biến MLX90614 [12]
Chân Tên Chức năng
1 SCL Ngõ vào xung clock
2 SDA/PWM Chân dữ liệu vào ra theo chuẩn SMBus
3 VDD Nối nguồn
4 VSS Nối đất
Chú ý: các chân SDA và SCL cần phải nối điện trở kéo lên để cảm biến có thể hoạt động được.
c. Một số thơng số chính của MLX90614AAA
Bảng 2. 8: Một số thông số của cảm biến MLX90614AAA [12]
Đặc điểm Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Nguồn hoạt động VDD 4.5 đến 5.5 V
Dịng vào ( khơng tải) ID 1 mA
Thang đo nhiệt độ vật thể TA -40 đến 125 oC
Thang đo nhiệt độ môi trường
TS -40 đến 125 oC
Điên áp ngõ vào mức cao VIH 1.8 đến 2.2 V
Điên áp ngõ vào mức thấp VIL 0.7 đến 1.3 V
Điên áp ngõ ra mức thấp VOL 0.2 V
Độ phân giải theo chuẩn PWM
PWMres 10 Bit
Địa chỉ giao tiếp mặc định SA 0x5A Hex
Độ phân giải 0.02 oC
d. RAM của cảm biến MLX90614
Không thể ghi dữ liệu lên bộ nhớ RAM nhưng có thể đọc được dữ liệu trên RAM thông qua chuẩn giao tiếp SMBus và chỉ có một số ít thanh ghi có thể đọc được.
Bảng 2. 9: Một số địa chỉ RAM [12]
RAM (32x17)
Name Address Read Access
Melexis reserved 000h Yes
… … …
Melexis reserved 005h Yes
TA 006h Yes
TOBJ1 007h Yes
TOBJ2 008h Yes
Melexis reserved 009h Yes
… … …
Từ bảng trên ta có TA là nhiệt độ mơi trường (có địa chỉ RAM 0x06) và T OBJ1 là nhiệt độ đối tượng vật thể (có địa chỉ RAM 0x07).
2.3.5 Màn hình hiển thị OLED
a. Giới thiệu
Hình 2. 15: Màn hình hiển thị OLED
OLED là viết tắt tiếng Anh của cụm từ Organic Light-Emitting Diode (đèn điot phát quang hữu cơ). Phần “hữu cơ” ở đây là để chỉ tấm phim carbon nằm bên trong panel của màn hình. Các điểm sáng của màn hình OLED tự phát sáng khi có một dịng điện chạy qua, trong khi các ơ của màn hình LCD phải có một nguồn sáng ngồi, nhờ đó tiết kiệm năng lượng hơn so với các loại LCD thông thường.
Màn hình OLED nhỏ, có 2 loại kích thước: 1.3 inch và 0.9 inch với 2 độ phân giải là 128x64 pixel và 128x32 pixel tùy theo nhu cầu sử dụng mà chúng ta lựa chọn kích thước cho phù hợp.
Màn hình OLED sử du ̣ng nguồn cung cấp điện 3.3 đến 5V. Điê ̣n năng tiêu thu ̣ phu ̣ thuô ̣c vào sớ pixel đươ ̣c hiển thi ̣ nhưng trung bình màn hình sử dụng khoảng khi ng̀n cung cấp là 5V.
Màn hình được điều khiển bởi IC SSD1306 là một chip đơn họ CMOS. Màn hình bao gồm 128 segments (phân đoạn) và 64 commons (chân chung). IC được thiết kế để điều khiển màn hình OLED Cathode chung [12].
b. Một số thơng số chính
Độ phân giải: 128 x 64 pixel.
Nguồn: VCC = 5V
Đối với màn hình ma trận
o OLED điều khiển điện áp đầu ra, tối đa 15V
o Dòng tối đa cho Segment hiện tại: 100uA
o Dịng chìm tối đa thơng thường hiện tại: 15mA
Có thể lựa chọn chế độ giao tiếp với MCU:
o 8-bit 6800/8080-series giao diện song song
o 3/4 dây giao diện ngoại vi nối tiếp
o Giao diện I2C
Tiết kiệm màn hình với chức năng di chuyển liên tục và tự động xuống dòng trong cả hai chiều ngang và dọc.
Kích thước: 40x30x2mm[12]. 2.3.6 Module SIM808 a. Tổng quan Hình 2. 16: Module SIM808 Đặc điểm Băng tần GSM 850/900/1800/1900MHz. GPRS multi-slot class 12/10. GPRS trạm di động lớp B.
Tương thích với GSM pha 2/2+.
o Lớp 4 (2 W @ 850/900 MHz).
o Lớp 1 (1 W @ 1800/1900MHz).
Điều khiển bằng tập lệnh AT (3GPP TS 27.007,27.005 và tập lệnh AT cải tiến SIMCom).
Tiêu thụ điện năng thấp.
Điện áp cung cấp trong khoảng 3.4– 4.4V.
Nhiệt độ hoạt động bình thường: -40°C tới +85°C.
Kích thước: 37x37 mm[8].
b. Sơ đồ chân module SIM808
Hình 2. 17: Sơ đồ chân module SIM808 Bảng 2. 10: Chức năng các chân của Module SIM808 [18] Bảng 2. 10: Chức năng các chân của Module SIM808 [18]
Chân Tên Ký hiệu trên module Chức năng
0 SLEEP S
1, 6 GND G Nối với GND của nguồn
2 PWRIN V Nguồn cấp (5-10V)
3 PWRKEY K
4 TXD T Chân TX theo chuẩn UART
Một số thông số kỹ thuật của truyền dữ liệu GPRS GPRS lớp 12 : 85,6kpbs max (downlink/uplink). Sơ đồ mã hóa: CS 1, 2, 3, 4. Hỗ trợ PBCCH. PPP-stack USSD
Một số thông số kỹ thuật của định vị GPS
Thời gian tính tốn của GPS:
Chế độ ngủ đơng: 32s
Chế độ trung bình: 3s
Chế độ nhanh: dưới 1s
Tính chính xác: Cách vị trí trung tâm dưới 2.5m
Các giao tiếp
SMT 68 chân.
Giao tiếp âm thanh analog.
Giao tiếp theo chuẩn PCM.
Giao tiếp theo chuẩn SPI.
RTC dự phòng.
Giao tiếp theo chuẩn UART.
Giao tiếp với USB.
Giao tiếp cho SIM ngoài 3V hoặc 1.8V.
Giao tiếp với bàn phím.
Giao tiếp serial cho cấu hình lệnh AT
GPIO
Giao tiếp ADC
Chân cắm anten GSM
Chân cắm anten GPS
Hình 2. 18: Sơ đồ chân của SIM808
c. Tập lệnh AT của module SIM808
Các bước khởi tạo cấu hình Call, SMS
Các tập lệnh này có thể chỉ cần khởi tạo một lần duy nhất và sim sẽ lưu những cấu hình này từ đây thao tác về sau. Có thể cấu hình bằng chương trình vi điều khiển hoặc cấu hình trên terminal, nó phụ thuộc vào người lựa chọn. Để thực hiện việc cấu hình này ta có thể tham khảo trong tài liệu Tập lệnh AT SIM808.
Do trong tài liệu cấu hình cho sim có một số tập lệnh khơng cần thiết nên nhóm đã lượt bớt đi và chỉ quan tâm đến một số tập lệnh cần thiết cho việc cấu hình cho một ứng dụng mà nhóm đang thiết kế.
Bảng 2. 11: Bảng tóm tắt tập lệnh AT Lệnh AT Phản hồi từ Module Lệnh AT Phản hồi từ Module AT<CR> <CR><LF>OK<CR><LF> ATE0<CR> <CR><LF>OK<CR><LF> AT+CLIP=1<CR> <CR><LF>OK<CR><LF> AT+CMGF=1<CR> <CR><LF>OK<CR><LF> AT+CNMI=2,1,0,0,0<CR> <CR><LF>OK<CR><LF> Tập Lệnh 1 : AT<CR>
Reset modem, kiểm tra mơ đun đã hoạt động bình thường chưa. Gửi nhiều lần cho chắc chắn, cho đến khi nhận được chuỗi:
AT<CR><CR><LF>OK<CR><LF>.
Tập Lệnh 2: ATE0<CR>
Tắt chế độ echo lệnh. Chuỗi trả về dạng: ATE0<CR><CR><LF>OK<CR><LF>
Tập Lệnh 3: AT+CLIP=1<CR>
Định dạng chuỗi trả về khi nhận cuộc gọi.Thông thường, ở chế độ mặc định, khi có cuộc gọi đến, chuỗi trả về sẽ có dạng:
<CR><LF>RING<CR><LF>
Sau khi lệnh AT+CLIP=1<CR> đã được thực thi, chuỗi trả về sẽ có dạng: <CR><LF>RING<CR><LF>
<CR><LF>+CLIP: "01639014117",129,"",,"",0<CR><LF>
Chuỗi trả về có chứa thơng tin về số điện thoại gọi đến. Thông tin này cho phép xác định việc có nên nhận cuộc gọi hay từ chối cuộc gọi.
Kết thúc các thao tác khởi tạo cho quá trình nhận cuộc gọi. Các bước khởi tạo tiếp theo liên quan đến các thao tác truyền nhận tin nhắn.
Tập Lệnh 4: AT&W<CR> Lưu cấu hình cài đặt được thiết lập bởi các lệnh
Tập lệnh 5: AT+CMGF=1<CR>
Thiết lập quá trình truyền nhận tin nhắn được thực hiện ở chế độ text (mặc định là ở chế độ PDU). Chuỗi trả về sẽ có dạng: <CR><LF>OK<CR><LF>
Tập lệnh 6: AT+CNMI=2,1,0,0,0<CR>
Thiết lập chế độ thông báo cho TE khi MT nhận được tin nhắn mới. Chuỗi trả về sẽ có dạng: +CMTI: "SM",1 ( Với 1 tin nhắn lưu ở ngăn nhớ 1)
Sau khi lệnh trên được thiết lập, tin nhắn mới nhận được sẽ được lưu trong SIM.
MT gửi thơng báo khi có tin nhắn mới. TE có thể đọc tin nhắn được lưu trong SIM.
Tập lệnh kiểm tra tài khoản
o Cú pháp : ATD*101#<CR>
o Phản hồi : <CR><LF>OK<CR><LF>
o CUSD: 0,"Ban dang dung goi cuoc Sinhvien,ngay kich hoat 05/09/2012.TK goc 1 la 50016 dong.",64
Tập lệnh đọc tin nhắn :
o Cú pháp : AT+CMGS =”XXXXXXXXX” <CR> (XXXX Là số điện thoại 10,11 số)
o Sim phản hồi ký tự ”>” nội dung cần gửi <CTRL Z> và nội dung sẻ được gửi đi .
Tập lệnh thực hiện cuộc gọi :
o Cú pháp : ATD*SODIENTHOAI;<CR>
o Phản hồi : <CR><LF>OK<CR><LF>
Tập lệnh hủy bỏ cuộc gọi :
o Cú pháp : ATH<CR>
o Phản hồi : <CR><LF>OK<CR><LF>
Tập lệnh chấp nhận cuộc gọi :
o Cú pháp : ATD<CR>
Tập lệnh AT dành cho GPS
Tập lệnh AT + CGNSPWR=<mode>: dùng để kích hoạt nguồn của GPS
Mode =1 bật nguồn GPS.
Mode = 0 tắt nguồn GPS
Tập lệnh AT+ CGNSSEQ=<last sentence> : dùng để định cấu hình nhận dữ liệu của GPS.
Bảng 2. 12: Một số tập lệnh để định cấu hình nhận dữ liệu của GPS [9]
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