Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
2 Cơ sở lý thuyết

2 Cơ sở lý thuyết

Tải bản đầy đủ - 0trang

FSMC có thể được cấu hình để giao tiếp với hầu hết các bộ điều khiển LCD. Nó

hỗ trợ các chế độ Intel 8080 và Motorola 6800 và đủ linh hoạt để thích ứng với giao

diện LCD cụ thể. Khả năng giao tiếp song song LCD này giúp dễ dàng xây dựng các

ứng dụng đồ họa không tốn kém bằng cách sử dụng các mơ-đun LCD có bộ điều

khiển nhúng hoặc giải pháp hiệu suất cao sử dụng bộ điều khiển bên ngoài với gia

tốc chuyên dụng.

2.3.3

Giao thức TCP/IP

TCP/IP là viết tắt của cụm từ Transmission Control Protocol/Internet Protocol.

TCP/IP là một tập hợp các giao thức (protocol) điều khiển truyền thơng giữa tất cả

các máy tính trên Internet. Cụ thể hơn, TCP/IP chỉ rõ cách thức đóng gói thơng tin

(hay còn gọi là gói tin ), được gửi và nhận bởi các máy tính có kết nối với nhau.

TCP/IP được phát triển vào năm 1978 bởi Bob Kahn và Vint Cerf.



Hình 2. 1: Giao thức TCP/IP

 Nguyên lý hoạt động:

TCP/IP là sự kết hợp của hai giao thức riêng biệt: Giao thức kiểm soát truyền tin

(TCP) và giao thức Internet (IP). Giao thức Internet cho phép các gói được gửi qua

mạng. Nó cho biết các gói tin được gửi đi đâu và làm thế nào để đến đó. IP có một

phương thức cho phép bất kỳ máy tính nào trên Internet chuyển tiếp gói tin tới một

máy tính khác thơng qua một hoặc nhiều khoảng (chuyển tiếp) gần với người nhận

gói tin.



4



Giao thức điều khiển truyền dẫn có trách nhiệm đảm bảo việc truyền dữ liệu

đáng tin cậy qua các mạng kết nối Internet. TCP kiểm tra các gói dữ liệu xem có lỗi

khơng và gửi u cầu truyền lại nếu có lỗi được tìm thấy.



2.3



Tiền thiết kế

Hệ thống điều khiển camera qua wifi bao gồm: một camera có thể ghi ảnh màu



hoặc ảnh xám, được điều khiển bởi một vi điều khiển có hỗ trợ các chuẩn giao tiếp

với camera; hai động cơ trong đó một động cơ sẽ quay camera theo hướng lên và

xuống, động cơ còn lại sẽ quay camera theo hướng trái và phải với góc quay từ 0

đến 360 độ. Động cơ được điều khiển bằng một vi điều khiển khác có tích hợp wifi,

kết nối với điện thoại di động thông minh để điều khiển chúng. Khi cấp điện, vi điều

khiển sẽ bắt đầu đọc dữ liệu hình ảnh từ camera và hiển thị lên màn hình, góc quay

của camera sẽ thay đổi khi người sử dụng chạm vào các nút nhấn có trên ứng dụng.

Hệ thống điều khiển camera qua wifi cần thực hiện đầy đủ những tính năng sau:

- Khả năng điều khiển camera: Camera OV7670 với 18 chân vào ra, giao

tiếp với vi điều khiển thông qua chuẩn giao tiếp camera DCMI (Digital

-



Camera Interface)

Khả năng hiển thị hình ảnh: màn hình LCD TFT có thể hiển thị ảnh màu



-



với 30 chân vào ra, giao tiếp với vi điều khiển thông qua chuẩn FSMC

Sử dụng 1 chuẩn giao tiếp UART để giao tiếp với mạch điều khiển động



-





Khả năng điều khiển động cơ: động cơ bước với độ phân giải 1.8 độ mỗi

bước giúp chúng ta có thể điều chỉnh những góc quay tùy ý, chính xác



theo mong muốn.

 Chúng tơi lựa chọn những linh kiện trên cho dự án vì:

Vi điều kiển: Hiện nay có rất nhiều vi điều khiển có thể giao tiếp được với

camera và màn hình TFT nhưng chúng tơi chọn Board STM32F407 Discovery vì nó

hỗ trợ chuẩn giao tiếp DCMI(Digital Camera Interface) với camera và giao tiếp

FSMC(Flexible Static Memory Controller) tốc độ cao với màn hình LCD. Ngồi ra,

với u cầu sử dụng sóng khơng dây wifi để điều khiển hệ thống nên chúng tôi chọn

thêm một vi điều khiển khác là ESP8266 có tích hợp wi-fi 2.4GHz có thể lập trình

được để thực hiện giao tiếp không dây điểu khiển động cơ.



5



Camera: Chúng tôi chọn camera CMOS OV7670 với độ phân giải 30 frame/s vì

nó dễ dàng giao tiếp qua chuẩn DCMI và giá thành rẻ nhưng đáp ứng đủ yêu cầu

của dự án.

Động cơ: Chúng tơi lựa chọn động cơ bước vì độ chính xác trong góc quay của

nó, động cơ có thể điều khiển trực tiếp bởi vi điều khiển ESP8266 hoặc thông qua

mạch điều khiển động cơ. Chúng tôi quyết định lựa chọn mạch điều khiển động cơ

DRV8225 để điều khiển động cơ bước bởi sự tiện lợi của nó.

Giao diện trên điện thoại: Chúng tôi chọn nền tảng thiết kế giao diện thông qua

ứng dụng app inventor mã nguồn mở của MIT. Bằng cách sử dụng giao diện đồ họa,

nền tảng cho phép người dùng kéo và thả các khối mã (blocks) để tạo ra các ứng

dụng có thể chạy trên thiết bị Android.



6



2.3.4



Kit STM32F407 Discovery



Hình 2. 2: Kit STM32F407 Discovery[1]

Kit STM32F407 dựa trên lõi RISC 32-bit ARM Cortex ™ -M4 hiệu suất cao

hoạt động ở tần số lên đến 168 MHz. Lõi Cortex-M4 có độ chính xác đơn điểm nổi

(FPU) hỗ trợ tất cả các hướng dẫn xử lý dữ liệu chính xác đơn ARM và các kiểu dữ

liệu. Nó cũng thực hiện một bộ đầy đủ các hướng dẫn DSP và một đơn vị bảo vệ bộ

nhớ (MPU) để tăng cường bảo mật ứng dụng. Lõi Cortex-M4 với FPU sẽ được gọi

là Cortex-M4F.



2.3.5



Camera OV7670



 Sơ lược về Camera OV7670:

Camera OV7670 là bộ cảm biến hình ảnh CMOS điện áp thấp cung cấp đầy đủ

chức năng của máy ảnh VGA một chip và bộ xử lý hình ảnh trong một gói nhỏ.

OV7670 cung cấp hình ảnh full-frame, lấy mẫu phụ hoặc cửa sổ 8-bit trong một loạt

các định dạng được điều khiển thơng qua giao diện Serial Camera Control Bus

(SCCB).



7



Hình 2. 3 Camera OV7670

 Tính năng:

- Độ nhạy cao cho hoạt động thiếu ánh sáng

- Điện áp hoạt động thấp cho các ứng dụng di động nhúng

- Giao diện SCCB chuẩn tương thích với I2C giao diện

- Hỗ trợ VGA, CIF và độ phân giải thấp hơn CIF cho RGB (GRB 4: 2:

-



2, RGB565 / 555), YUV (4: 2: 2) và định dạng YCbCr (4: 2: 2)

Phương pháp VarioPixel để lấy mẫu phụ

Các chức năng điều khiển hình ảnh tự động bao gồm: Điều khiển phơi

sáng tự động (AEC), Tự động bù tín hiệu hình ảnh(AGC), Cân bằng

trắng tự động (AWB), Bộ lọc băng tự động (ABF), và tự động hiệu



-



chuẩn mức đen (ABLC)

Các điều khiển chất lượng hình ảnh bao gồm độ bão hòa màu, màu



sắc, gamma, độ sắc nét (tăng cường cạnh)

- ISP bao gồm giảm tiếng ồn và sửa lỗi

- Hỗ trợ chế độ đèn flash LED và đèn flash

- Hỗ trợ mở rộng

- Hiệu chỉnh bóng ống kính

- Phát hiện tự động nhấp nháy (50/60 Hz)

- Tự động điều chỉnh mức độ bão hòa (Điều chỉnh UV)

- Mức tăng cường cạnh tự động điều chỉnh

- Mức độ nhiễu tự động điều chỉnh[2]

 Sơ đồ khối chức năng:



8



Hình 2. 4 Sơ đồ khối chức năng camera[3]

 Phương pháp giao tiếp:

- Control I/F/: SCCB (SIO_C, SIO_D)

- Clock supply: Supply around 24MHz clock (XCLK)

- Synchonous: OV7670 outputs PCLK, HREF and VSYNC

- Pixel data: OV7670 outputs 8bit data D[7:0]



2.3.6



LCD TFT



Màn hình LCD TFT cảm ứng màu 3.2 inch ILI9341 sử dụng cho các ứng dụng

hiện thị cảm ứng, giúp linh hoạt trong thiết kế điều khiển. Màn hình được điều khiển

bởi Driver ILI9341 và IC cảm ứng XPT2046.

ILI9341 có thể hoạt động với điện áp 1.65V ~ 3.3V và mạch theo dõi điện áp kết

hợp để tạo các mức điện áp điều khiển LCD. ILI9341 hỗ trợ đầy đủ màu sắc, chế độ

hiển thị 8 màu và chế độ ngủ cho điều khiển cơng suất chính xác bằng phần mềm và

các tính năng này làm cho ILI9341 trở thành trình điều khiển LCD lý tưởng cho các

ứng dụng hiển thị có kích thước trung bình hoặc nhỏ.



9



Hình 2. 5: Màn hình LCD TFT



2.3.7



Động cơ bước



Hình 2. 6: Động cơ bước



Động cơ bước là một thiết bị cơ điện không chổi than, chúng tạo ra chuyển động

quay khi có dòng điện chạy qua motor. Kích thước của động cơ bước lớn hay nhỏ

tùy vào công suất của chúng. Khác với động cơ DC thông thường, động cơ bước

chạy theo từng bước, trục của động cơ quay một góc cố định cho mỗi xung rời rạc.

Số xung đầu vào cho động cơ quyết định góc bước và do đó vị trí của trục động

cơ được điều khiển bằng cách kiểm soát số xung. Tính năng độc đáo này làm cho

động cơ bước thích hợp cho hệ thống điều khiển vòng hở, trong đó vị trí chính xác



10



của trục được duy trì với số xung chính xác mà khơng cần sử dụng cảm biến phản

hồi.



2.3.8 Module Wifi ESP8266

 Sơ lược về ESP8266 Node MCU:

NodeMCU là một nền tảng IoT nguồn mở. Nó bao gồm phần mềm chạy trên

ESP8266 Wi-Fi SoC từ Espressif Systems và phần cứng dựa trên mơ-đun ESP-12.



Hình 2. 7: Module wifi ESP8266



 Sơ đồ chân:



Hình 2. 8: Sơ đồ chân module wifi ESP8266[4]



2.3.9



Mạch điều khiển động cơ DRV8225



 Sơ lược về DRV8225:



11



Hình 2. 9 Driver DRV8825[5]

Mạch điều khiển động cơ bước lưỡng cực Driver DRV8825 của TI có khả năng

điều chỉnh giới hạn dòng, bảo vệ quá dòng và quá nhiệt và 6 độ phân giải vi bước

(đến 1/32 bước).



2.4



Thiết kế hệ thống

2.4.1

Lưu đồ hệ thống



Hình 2. 10: Lưu đồ điều khiển động cơ



12



Hình 2. 11: Lưu đồ điều khiển camera



2.4.2



Sơ đồ khối hệ thống



Hệ thống tổng thể được phân chia bằng cách sử dụng sơ đồ khối minh họa

như Hình 2.11.



Hình 2. 12: Sơ đồ khối hệ thống



13



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

2 Cơ sở lý thuyết

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×