Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG

Tải bản đầy đủ - 0trang

Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018



Hình 3: Sơ đồ chân của PIC16F877A

PIC16F877A có đầy đủ tính năng của họ PIC, so với các loại khác thì giá thành là vừa

phải khi nghiên cứu và làm các công việc ứng dụng tới vi điều khiển.



 Một vài thông tin về vi điều khiển PIC16F877A

Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC 16xxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài 8

bit.Mỗi lệnh đều được thực thi trong một chu kỳ xung clock. Tốc độ hoạt động tối đa

cho phép là 20MHz với 1 chu kỳ lệnh là 200ns. Bộ nhớ Flash chương trình là 8192

words và bộ nhớ dữ liệu là 368 bytes SRAM cộng với 256 bytes EEPROM. Số Port

I/O là 5 với 33 Pin I/O.

Các đặc tính ngoại vi bao gồm các khối chức năng sau:

 Timer0: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số 8 bit.

 Timer1: bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số, có thể thực hiện chức năng đếm dựa vào

xung clock ngoại vi ngay khi vi ngay khi vi điều khiển hoạt động ở chế độ sleep.

15



Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018



 Timer2: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số, bộ postcaler.

 Hai bộ Capture/so sánh/điều chế độ rộng xung.

 Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SPI (Synchronous Serial Port), SSP I2C.

 Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ.

 Chuẩn giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với các chân điều khiển RD, WR

và CS ở ngồi.

Các đặc tính Analog:

 Có 8 kênh chuyển đổi ADC 10 bit.

 Hai bộ so sánh.



Hình 4: Sơ đồ khối chức năng



 Các đặc tính khác:

 Bộ nhớ flash với khả năng ghi xóa được 100.000 lần.

 Bộ nhớ EEPROM với khả năng ghi xóa được 1.000.000.000 lần.

16



Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018



 Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thể lưu trữ trên 40 năm.

 Khả năng tự nạp chương trình với sự điều khiển của phần mềm chuyên dụng.

 Nạp được chương trình ngay trên mạch điện ICSP (In Circuit Serial Programming)

thông qua hai chân.

 Watchdog Timer với bộ dao động trong.

 Chức năng bảo mật chương trình.

 Chế độ Sleep.

 Có thể hoạt động dưới nhiều dạng Oscillator khác nhau.

Bảng 3: Tóm tắt đặc điểm của VDK PIC 16F877A

Đặc điểm



PIC 16F877A



Tần số hoạt động



DC- 20 MHz



Reset (và Delay)



POR, BOR ( PWRT, OST)



Bộ nhớ chương trình Flash (14-bit



8K



word)

Bộ nhớ dữ liệu (byte)



368



Bộ nhớ dữ liệu EEPROM (byte)



256



Các nguồn ngắt



15



Các port xuất nhập



Các port A, B, C, D, E



Timer



3



Các module capture/ compare/PWM



2



Giao tiếp nối tiếp



MSSP, USART



Giao tiếp song song



PSP



Module A/D 10 bit



8 kênh ngõ vào



Bộ so sánh tương tự



2

17



Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018



Tập lệnh



35 lệnh



Số chân



40 chân PDIP

44 chân PLCC

44 chân TQFP

44 chân QFN



 Sơ đồ khối hoàn chỉnh của PIC 16F877A

Gồm các khối:

- Khối ALU – Arithmetic Logic Unit.

- Khối bộ nhớ chứa chương trình – Flash Program Memory.

- Khối bộ nhớ chứa dữ liệu EPROM – Data EPROM.

- Khối bộ nhớ file thanh ghi RAM – RAM file Register.

- Khối giải mã lệnh và điều khiển – Instruction Decode Control.

- Khối thanh ghi đắc biệt.

- Khối ngoại vi timer.

- Khối giao tiếp nối tiếp.

- Khối chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số - ADC.

- Khối các port xuất nhập.



18



Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018



Hình 5: Sơ đồ khối của PIC16F887



2.1.2. Mạch xử lí trung tâm

Sơ đồ nguyên lý mạch xử lí trung tâm:

19



Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018



Hình 6: Sơ đồ nguyên lí khối xử lý



2.2. Khối nguồn



20



Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018



.

Hình 7: Adapter 5V-1A

- Các linh kiện ở các khối đều hoạt động tốt ở mức điện áp ~5V DC.

- Mạch sử dụng nguồn lấy từ Adapter 5V-1A như trong hình 7 để cung cấp đủ dòng cho

tồn bộ các khối.

- Trong mạch có dùng led màu đỏ để làm led chỉ thị cho nguồn 5V.



2.3. Khối cảm biến

2.3.1. Giới thiệu chung về PIR

PIR là chữ viết tắt của Passive InfraRed sensor (PIR sensor), tức là bộ cảm biến thụ động

dùng nguồn kích thích là tia hồng ngoại. Tia hồng ngoại (IR) chính là các tia nhiệt phát ra từ

các vật thể nóng. Trong các cơ thể sống, trong chúng ta ln có thân nhiệt (thông thường là

ở 37 độ C), và từ cơ thể chúng ta sẽ luôn phát ra các tia nhiệt, hay còn gọi là các tia hồng

ngoại, người ta sẽ dùng một tế bào điện để chuyển đổi tia nhiệt ra dạng tín hiệu điện và nhờ

đó mà có thể làm ra cảm biến phát hiện các vật thể nóng đang chuyển động. Cảm biến này

gọi là thụ động vì nó khơng dùng nguồn nhiệt tự phát (làm nguồn tích cực, hay chủ động)

mà chỉ phụ thuộc vào các nguồn tha nhiệt, đó là thân nhiệt của các thực thể khác, như con

người con vật...

21



Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018



 Trước hết, chúng ta tìm hiểu cấu trúc của một cảm biến PIR (Bạn xem hình bên

dưới).



Hình 8: Hình ảnh thực tế của cảm biến PIR

Trên đây là đầu dò PIR, loại bên trong gắn 2 cảm biến tia nhiệt, nó có 3 chân ra, một

chân nối masse, một chân nối với nguồn volt DC, mức áp làm việc có thể từ 3 đến 15V. Góc

dò lớn. Để tăng độ nhậy cho đầu dò, Bạn dùng kính Fresnel, nó được thiết kế cho loại đầu

có 2 cảm biến, góc dò lớn, có tác dụng ngăn tia tử ngoại.



22



Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018



Hình 9: Cách dùng đầu dò PIR để phát hiện người hay con vật di chuyển ngang.



2.3.2. Cấu tạo của PIR

Lý thuyết chung về tia nhiệt:

Mọi vật thể đều được cấu tạo từ các phân tử nhỏ li ti, nhiệt là một dạng năng lượng tạo

ra từ các xao động của các phân tử (Bạn xem hình), đó là các chuyển động hỡn loạn, khơng

trật tự. Từ các xao động này, nó phát ra các tia nhiệt, bằng cảm giác thông thường của giác

quan, con người chúng ta nói đó là sức nóng. Ở mỡi người nguồn thân nhiệt thường được

điều ổn ở mức 37 độ C, đó là nguồn nhiệt mà ai cũng có và nếu dùng linh kiện cảm ứng

thân nhiệt, chúng ta sẽ có thiết bị phát hiện ra người, đó chính là ý tưởng mà người ta chế ra

thiết bị motion detector, điều khiển theo nguồn thân nhiệt chuyển động.



23



Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018



Hình 10: Hình ảnh các phân tử nhiệt

Hình vẽ sau đây cho thấy vật liệu nhóm pyroelectric được dùng làm cảm biến dò tia

nhiệt.



Hình 11: Dùng vật liệu pyroelectric để cảm ứng với tia nhiệt

Người ta kẹp vật liệu pyroelectric giữa 2 bản cực, khi có tác kích của các tia nhiệt, trên

hai 2 bản cực sẽ xuất hiệu tín hiệu điện, do tín hiệu yếu nên cần mạch khuếch đại.

Trong bộ đầu dò PIR, người ta gắn 2 cảm ứng PIR nằm ngang, và cho nối vào cực Gate

(chân Cổng) của một transistor FET có tính khuếch đại. Khi cảm biến pyroelectric thứ nhất

nhận được tia nhiệt, nó sẽ phát ra tín hiệu và khi nguồn nóng di chuyển ngang, sẽ đến cảm

24



Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018



biến pyroelectric thứ hai nhận được tia nhiệt và nó lại phát ra tín hiệu điện. Sự xuất hiện của

2 tín hiệu này cho nhận biết là đã có một nguồn nhiệt di động ngang và mạch điện tử sẽ phát

ra tín hiệu điều khiển. Tín hiệu này có thể dùng tắt mở đèn hay dùng để báo động khi có kẻ

lạ vào nhà.

Từ nguyên tắc trên người ta tạo ra cảm biến PIR bằng cách gắn hai cảm ứng pyroelectric

tia nhiệt nằm ngang và được nối vào cực Gate của một transistor FET để khuếch đại tín hiệu

điện, có 3 ngõ ra. Chân 1 (Drain) nối với Vcc, chân 2 (Source) tín hiệu output ngõ ra của

cảm biến. Chân 3 (Ground) nối mass. Ngồi ra phía trên 2 cảm ứng pyroelectric tia nhiệt

người ta gắn thêm một tấm kính để lọc lấy tia nhiệt (tia hồng ngoại). Và có dạng:



Hình 12: Sơ đồ ngun lí cảm biến PIR

2.3.3. Nguyên lý làm việc của đầu dò PIR

Các nguồn nhiệt (với người và con vật là nguồn thân nhiệt) đều phát ra tia hồng ngoại,

qua kính Fresnel, qua kích lọc lấy tia hồng ngoại, nó được cho tiêu tụ trên 2 cảm biến hồng

25



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×