Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ MẠCH

CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ MẠCH

Tải bản đầy đủ - 0trang

3.1.2 Sơ đồ nguyên lý



Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý

 Trên Hình 3.2 là sơ đồ ngun lý của tồn mạch. Trong đó bao gồm nhiều khối

khác nhau, nói 1 cách tổng thể nguyên lý chung như sau:

Về nguyên tắc hiển thị là do hiện tượng lưu ảnh trên mắt. Mạch quang báo được

chia làm 240 cột, ứng với mỗi chế độ khác nhau thì mỗi cột sẽ mang nhiệm vụ xuất

dữ liệu tương ứng với cột đó. Xuất hết 240 cột ta được 1 hình ảnh hồn thiện, vì số

lần sáng tắt liên tục vượt qua khả năng đáp ứng của mắt nên ta thấy như là liên tục.

Tốc độ động cơ sẽ có sự dao động lúc nhanh lúc chậm. Vậy nên ta sử dụng cảm biến

hall để xác định điểm gốc và tính tốn thời gian chênh lệch mỗi cột cho chính xác, từ

đó mạch có thể hiển thị đúng khi tốc độ thay đổi.

Để hiển thị được thời gian mạch sử dụng DS1307 để đọc thời gian thực bao

gồm ngày tháng năm, giờ phút giây, DS1307 được kết nối 1 pin 3V để tránh bị sai giờ

khi mất điện nguồn trực tiếp. Khi chạy sai giờ DS1307 cho phép đặt lại thời gian theo

ý người dùng. PIC12F629 kết nối LED thu hồng ngoại để giải mã remote khi 1 trong

4 phím mặc định được nhấn. Bốn chân của PIC12F629 được kết nối với 4 chân của

Atmega32, ứng với mỗi phím trên remote được nhấn PIC12F629 sẽ giải mã và kích

các chân tương ứng từ đó sẽ được dùng làm tín hiệu điều khiển cho Atmega32. Vậy

nên ta có thể dùng remote để chuyển hiệu ứng, chỉnh sửa thời gian, nhập các đoạn

text.

Ngồi ra mạch còn sử dụng EEPROM để lưu dữ liệu hình ảnh, text nhận từ giao

diện PC qua UART hoặc ký tự được nhập từ remote. Mạch sử dụng 4 IC 74HC595 để

xuất dữ liệu ra LED. Vì số port của Atmega có hạn nên ta dùng 74HC595 để dịch dữ

liệu từ nối tiếp sang song. Ngõ ra IC 74HC595 sẽ điều khiển LED sáng hay tắt nhằm

xuất tín hiệu như mong muốn.

26



Tất nhiên để hoạt động được không thể thiếu khối nguồn cung cấp cho toàn

mạch. Khối nguồn sử dụng hai IC LM7805 để cấp nguồn cho toàn mạch, một IC cấp

nguồn cho khối hiển thị và khối truyền dữ liệu, một IC để cấp nguồn cho các khối con

lại. Mạch sử dụng vi điều khiển Atmega32 làm trung tâm, nhằm xử lý chương trình từ

người lập trình theo ý muốn, Atmega được kết nối với các IC, cảm biến khác nhau

nhằm đo đạc, tính tốn để thực hiện được chức năng như mong muốn.

3.1.3 Sơ đồ mạch in



Hình 3.3 Mạch in lớp top



Hình 3.4 Mạch in lớp bottom

 Như Hình 3.3 và Hình 3.4 là sơ đồ mạch in mặt top và bottom của sản phẩm. Linh

kiện được sử dụng phần lớn là linh kiện dán vì để giúp giảm kích thước của mạch.

Các lổ khoan lớn trên mạch ở 2 bên được dùng để cân cho mạch khi quay.

3.2 Sơ đồ nguyên lý từng khối và chức năng

3.2.1 Khối xử lý trung tâm

3.2.1.1. Giới thiệu về Atmega32

 Tổng quan về ATmega32



27



Hình 3.5 Hình dạng ATmega32 loại DIP và SMD.



Vi điều khiển này thuộc họ vi điều khiển AVR, đây là dòng sản phẩm được phát

triển bởi hãng Atmel. Vi điều khiển Atmega AVR có cơng suất cao, tiêu thụ năng

lượng thấp. Có 32 thanh ghi đa mục đích 8 bit, có bộ dao động bên trong, có nguồn

ngắt trong và ngắt ngoài. Cốt lõi của AVR là sự kết hợp các câu lệnh phong phú với

32 thanh ghi đa mục đích. Hình dạng ATMega 32 thực tế như Hình 3.5.

 Thơng số cơ bản của ATmega32:

• Vi điều khiển 8 bit cơng suất thấp, hiệu năng cao.

• Kiến trúc RISC mở rộng

- Tập lệnh với 131 lệnh, hầu hết mỗi lệnh đều được thực thi trong một chu

kỳ xung clock.

- Một tập thanh ghi với 32 thanh ghi 8 bit, tất cả các chip thuộc họ AVR đều

có tập thanh ghi này.

- Tần số tối đa có thể lên tới 16Mhz.

• Bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu.

- 32 Kbyte bộ nhớ lập trình được (flash), có thể nạp lại 10.000 lần.

- 1024 Byte EEPROM, có thể nạp lai 100.000 lần.

- 2 Kbyte SRAM nội Giao tiếp chuẩn JTAG(IEEE).

- Hỗ trợ chế độ Debug mở rộng trên chip.

28



- Lập trình cho Flash, EEPROM, set Fuse bit và lock bit thơng qua chuẩn

giao tiếp JTAG

• Đặc điểm thiết bị ngoại vi.

- 2 bộ Timer/Counter 8 bit hoat động riêng biệt.

- 1 bộ Timer/Counter 16 bit với Compare mode và Capture mode.

- Bộ đếm thời gian thực với bộ tạo dao động riêng biệt.

- 4 kênh PWM (Pulse Width Modulator) .

- 8 kênh 10 bit ADC.

- Giao tiếp chuẩn nối tiếp 2 dây.

- Lập trình truyền thơng nối tiếp USART.

- Bộ WatchDog Timer khả trình với bộ tạo dao động riêng biệt trên chip.

• Những điểm đặc biệt của vi điều khiển.

- Bao gồm cả ngắt nội lẫn ngắt ngoại.

- 6 chế độ Sleep: Idle, ADC noise reduction, Power-save, Power-down,

Standby, Extended Standby.

• I/O và hình thức đóng gói.

- 32 đường I/O lập trình được.

- 40 pin –PDIP, 44 lead-TQFP, 44 pad MLF.

• Điện thế hoạt động : 2.7 – 5.5V cho ATmega32L và

ATmega32

 Sơ đồ chân ATmega32



29



4.5- 5.5V cho



Hình 3.6 Sơ đồ chân Atmega 32 chân DIP [1]

Hình 3.7 Sơ đồ chân Atmega SMD [1]

 Mơ tả sơ đồ chân:

• VCC: cấp nguồn cho mạch.

• GND: nối đất.

• Reset: là đầu vào. Khi đưa điện áp mức thấp vào chân này có độ dài lớn hơn một

xung sẽ reset hệ thống.

• XTAL1, XTAL2 :được nối với thạch anh ngoài, tạo dao động cho mạch.

• AVCC:được nối với các bộ ADC, thơng thường nối với VCC qua một bộ lọc thơng

thấp.

• ARFF: điên ấp tham chiếu cho các bộ biến đổi ADC.

• Atmega32 gồm có 4 port: port A, port B, port C và port D với cách bố trí chân như

Hình 2.5 và Hình 2.6. Port A gồm 8 chân từ PA0 đến PA7. Port B với 8 chân PB0



30



đến PB7, tương tự cho Port C và D. Tại các chân đều là I/O(Input/Output) 2

hướng 8 bit linh hoạt. Ngoài ra với mỗi chân tại mỗi Port khác nhau lại mang

những tính năng đặc biệt khác nhau.

 Tổ chức bộ máy của Atmega 32



Hình 3.8 Sơ đồ khối Atmega32 [1]

31



• ATMEGA32 là loại vi điều khiển CMOS, nguồn thấp, 8 bit, xây dựng trên nền

tảng cấu trúc tập lệnh thu gọn tiên tiến cho AVR (Enhanced AVR RISC

architecture).

• RISC – Reduced Instruction Set Computer

• CISC – Complex Instruction Set Computer

Bộ nhớ chương trình – In-System Reprogrammable Flash Program Memory

-



Bộ nhớ Flash: 32K bytes được quản lý như 16K x 16 do hầu hết các lệnh của



-



AVR có chiều dài 16 hoặc 32 bit.

Bộ nhớ SRAM: 2K byte dùng để lưu biến và đánh địa chỉ như Hình 2.7.

Bộ nhớ EEPROM: 1K bytes.

Bộ nhớ EEPROM không bị mất dữ liệu khi mất nguồn, có thể ghi đọc trong lúc



chạy chương trình, dùng để lưu các tham số.

 Nguồn dao động:

- ATmega hổ trợ dao động ngoại bằng cách mắc thạch anh ngoài vào, và tần số

-



thạch anh người dùng có thể tùy chọn.

Trong AVR có sẵn một bộ giao động có thể lựa chọn với tần số từ 1Mhz-8 Mhz

(mặc định 1Mhz). Do đó nó có thể chạy mà khơng cần mắc thêm nguồn dao

động ngoài. Muốn sử dụng nguồn dao động ngồi chúng ta phải lập trình cho các

bít CKSEL3.0 và CKOPT theo Bảng 3.1 và Bảng 3.2.



Bảng 3.1: Lựa chọn Clock [1]



Bảng 3.2: Lựa chọn tần số hoạt động [1]



32



 Các ngắt:

- Khi có ngắt xảy ra, vi điều khiển sẽ tự động lưu các tham số của chương trình và

-



nhảy đến chương trình con thực hiện ngắt.

Các ngắt của Atmega32 được trình bày như Bảng 3.2.

Tất cả các ngắt đều có một vectơ ngắt riêng trong bảng vecto ngắt.

Các ngắt có quyền ưu tiên theo vị trí vector ngắt của nó .

Vector ngắt có địa chỉ càng thấp thì ngắt càng được ưu tiên hơn.



33



Bảng 3.3: Các ngắt của ATmega32. [1]



34



3.2.1.2 Khối xử lý trung tâm.



Hình 3.9 Khối xử lý trung tâm.

Khối xử lý trung tâm với chip điều khiển là AVR Atmega32 sẽ nhận tín hiệu hay

đọc thơng tin từ cảm biến Hall, PIC12F629, EEPROM, giao diện PC qua UART để xử

lý, điều khiển hiển thị, hay đưa thông tin dữ liệu cần hiển thị ra khối hiển thị. Đây

chính là bộ não của hệ thống, nó thực hiện tồn bộ các cơng việc vậy nên có thể xem



35



đây là khối quan trọng nhất. Tại đây thông tin xử lý do người lập trình viết để điều

khiển như mong muốn.

3.2.2 Khối truyền dữ liệu

3.2.2.1 Giới thiệu IC ghi dịch 74HC595



Hình 3.10 IC 74HC595

IC 74HC595 là IC ghi dịch 8 bit kết hợp chốt dữ liệu, đầu vào nối tiếp đầu ra nối

tiếp hoặc song song, và có hình dạng thực tế như hình 3.10. Ta có thể kết hợp nhiều IC

74HC595 với nhau nhờ mắc nối tiếp đầu vào dữ liệu các IC lại với nhau.



Sơ đồ chân:



Hình 3.11 Sơ đồ chân 74HC595 [2]





Chức năng các chân ( sơ đồ chân xem Hình 3.11):



36



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ MẠCH

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×