srf05 inside

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

====o0o====

BÁO CÁOPROJECT І

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MẠCH ĐO KHOẢNG CÁCH

SỬ DỤNG SRF05

Nhóm: Hard ware- NSG

GVHD: PGS.TS. NGUYỄN VĂN ĐỨC

2

Báo cáo BTL Vi X Lýử 2013

Hà Nội, 6/2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

====o0o====

BÁO CÁO

ĐỒ ÁN ІĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MẠCH ĐO KHOẢNG CÁCH

SỬ DỤNG SRF05

Nhóm: Hard ware- NSG

GVHD: PGS.TS. NGUYỄN VĂN ĐỨC

3


Thành viên (#1 là trưởng nhóm):

STT Họ và Tên MSSV Điểm

1LÊ HỒNG NHUNG 20101969

2PHẠM TRỌNG ĐỒNG 20101026

3ĐỖ THÙY TRANG 20102351

4

Nhận xét (phần GVHD ghi):

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

4


MỤC LỤC

MỤC LỤC..................................................................................................................5

DANH MỤC HÌNH VẼ.............................................................................................6

DANH MỤC BẢNG BIỂU........................................................................................7

LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................8

CHƯƠNG 1: MÔ TẢ ĐỀ TÀI...................................................................................9

1.1 Yêu cầu chức năng9

1.2 Yêu cầu phi chức năng 10

1.3 Sơ đồ khối hệ thống 11

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG.....................................................................11

2.1 Khối vi xử lý 11

2.2 Khối dao động 12

2.3 Khối hiển thị 13

2.4 Khối giao tiếp 15

2.5 Khối nguồn 19

2.6 Hoàn thiện sản phẩm 20

2.7 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 20

2.8 Sơ đồ Layout mạch 20

5


2.9 Hình ảnh thật sản phẩm 20

CHƯƠNG 3: KÊT LUẬN........................................................................................20

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................20

PHỤ LỤC A: ĐÓNG GÓP CÁC THÀNH VIÊN....................................................21

PHỤ LỤC B: SOFTWARE CODE..........................................................................21

PHỤ LỤC C: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG................................................................21

DANH MỤC HÌNH VẼ

No table of figures entries found.

6


DANH MỤC BẢNG BIỂU

No table of figures entries found.

7


LỜI NÓI ĐẦU

Ngành Điện tử là một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn cho bất kì quốc gia

nào muốn phát triển kinh tế, đặc biệt là một nước đang phát triển như nước ta. Thấy

được tầm quan trọng của nhân lực ngành điện tử-viễn thông trong tương lai, viện

điện tử viễn thông, trường đại học Bách Khoa Hà Nội không những chú trọng vào

kiến thức nền tảng cho sinh viên về chuyên ngành mà còn tạo điều kiện cho sinh

viên thực hành, tự tay làm ra những sản phẩm điện tử. Đồ án 1 là một trong những

môn học chuyên ngành điện tử căn bản và nền tảng nhất cho mỗi sinh viên năm thứ

3 chúng em. Với môn học này, dưới sự hướng dẫn của thầy PGS.TS Nguyễn Văn

Đức, nhóm trợ giảng K53-K54, chúng em cũng có cơ hội được vận dụng những

kiến thức được học trên giảng đường vào project 1.

Nội dung báo cáo được chia làm 3 phần chính:

Chương 1: Mô tả đề tài

Chương 2: Thiết kế hệ thống

Chương 3: Kết luận

Do trình độ, kiến thức còn hạn chế nên bài tập lớn chắc chắn còn nhiều sai sót,

mong các thầy góp ý để kiến thức và kỹ năng môn học ngày càng hoàn thiện hơn.

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cùng các anh chị trong nhóm trợ giảng!

CHƯƠNG 1: MÔ TẢ ĐỀ TÀI

1.1 Yêu cầu chức năng

- Đo khoảng cách từ srf05 tới vật cản

8


- Hiển thị khoảng cách đó lên máy tính qua terminal qua UART

- Sử dụng nút bấm để reset, 1 đèn led để báo nguồn

1.2 Yêu cầu phi chức năng

- Sử dụng AVR dòng ATMEGA8

- Sử dụng code C trên CV AVR

- Mạch nhỏ gọn, sắp xếp linh kiện hợp lý

- Các chức năng tương tác người dùng dễ sử dụng

1.3 Sơ đồ khối hệ thống

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG

1.3 Khối vi xử lý

a. Chức năng

Xử lý tín hiệu vào và xuất tín hiệu ra bao gồm việc chuyển tín hiệu tương tự thành

khoảng cách, truyền kết quả lên máy tính qua cổng COM

b. Linh kiện sử dụng

Chọn vi điều khiển ATMEGA8

9


Đôi nét về VĐK ATMEGA8

ATmega8 là chip vi xử lí 8bit, sử dụng tập lệnh đơn giản RISC, có cấu trúc Havard trong đó phân biệt rõ ràng bộ nhớ dữ liệu(Data memory) và bộ nhớ chương trình(Program Memory-bộ nhớ Flash lập trình được).Data memory là phần chứa các thanh ghi quan trọng nhất của chip. Đó là vi điều khiển họ AVR do hãng atmel sản xuất, gồm 28 chân, được chia làm 3 PORT là B, C, D. Mỗi PORT gồm có 8 chân, có thể dùng để xuất hoặc nhập thông tin, và mỗi PORT liên quan đến 3 thanh ghi(8 bits) có tên tương ứng là DDRx,PINx,PORTx với x là tên của PORT, mỗi bit trong thanh ghi tương ứng với mỗi chân của PORT. Chân PD2, PD3 dùng để ngắt ngoài và timer. Chân PB6 với PB7 dùng để cấp dao động ngoại.

Ngắt ngoài cuả ATMEGA8

Là tín hiệu khẩn cấp gửi đến bộ xử lí, yêu cầu dừng công việc hiện tại để làm một công việc khác khẩn cấp hơn. Sau khi kết thúc công việc đó thì sẽ trở về thực hiện tiếp nhiệm vụ dang dở.Số lượng ngắt trên mỗi dòng chip là khác nhau. Ứng với mỗi chân ngắt sẽ có 1 vector ngắt và 1 địa chỉ ngắt nhất định.

Đối với Atmega8 thì có 2 chân ngắt là PD2 (INT0)và PD3(INT1). Có 3 thanh ghi liên quan đến ngắt ngoài đó là:

Thanh ghi điều khiển MCUCR(MCU Control Register): Thanh ghi xác định chế độ ngắt ngoài, là 1 thanh ghi 8 bit nhưng chỉ dùng 4 bit thấp cho hoạt động ngắt ngoài.

10


Thanh ghi điều khiển ngắt chung GICR(General Interrupt Control Register) là 1 thanh ghi 8 bit nhưng chỉ dùng 2 bit cao để ngắt ngoài.

Thanh ghi cờ ngắt chung-GIFR(General Interrupt Flag Register) có 2 bit là các bit trạng thái của 2 ngắt INT1 và INT0.

Timer/counter trên ATMEGA8

Có chức năng chính là tạo 1 khoảng thời gian, đếm thời gian, được chia theo độ rộng thanh ghi chứa giá trị định thời hay giá trị đếm của chúng, cụ thể trên chip Atemega8 có 2 bộ Timer 8 bit(Timer/Counter0, Timer/Counter2) và 1 bộ 16 bit(Timer/Counter1).

Timer/Counter0: là bộ định thời, đếm đơn giản với 8bit, có 1 chế độ hoạt động gồm 2 chức năng cơ bản là tạo khoảng thời gian và đếm sự kiện.

Timer/Counter1: là bộ định thời, đếm đa năng 16 bit, có 5 chế độ hoạt động chính, ngoài ta còn dùng để tạo ra xung điều rộng PWM để điều khiển.

Timer/Counter2: là bộ module 8 bit có 4 chế độ hoạt động, ngoài ta còn được sử dụng như một module canh chỉnh thời gian cho các ứng dụng thời gian thực.

1.4 Khối dao động

a. Chức năng

- Tạo xung 11.0592 Mhz để cho VĐK hoạt động.

- Không cần cấp nguồn


gồm 1 thạch anh 11.0592 Mhz, 2 tụ 22pF

11


1.5 Khối giao tiếp

a. Chức năng

Giao tiếp vào ra giữa vi điều khiển và người dùng hoặc môi trường bên ngoài cụ thể

là thực hiện những yêu cầu chức năng của mạch .


Cảm biến siêu âm SRF05

Cấu tạo

Gồm 5 chân:

2 chân nguồn , chân ECHO , chân Mode , chân Trigger

12


Hoạt động

Cảm biến hoạt động dựa trên 2 chế độ:

+) Chế độ 1 – Tương ứng SRF04 – Tách biệt kích hoạt và phản hồi.

Chế độ này sử dụng riêng biệt chân kích hoạt và chân phản hồi, và là chế độ đơn

giản nhất để sử dụng. Tất cả các chương trình điển hình cho SRF04 sẽ làm việc cho

SRF05 ở chế độ này. Để sử dụng chế độ này, chỉ cần chân chế độ không kết nối –

SRF05 có một nội dừng trên chân này

Từ giản đồ ta nhận thấy:

Để cho srf05 hoạt động thì cần cấp 1 xung mức cao có độ rộng>=10uS trên

chân trigger

Sau khi nhận được xung từ chân Trigger thì srf05 sẽ tạo ra 8 xung để phát siêu

âm, sau khi hoàn thành việc phát 8 xung này thì SRF05 sẽ kéo chân echo lên mức 1,

độ rộng của mức 1 trên chân echo tương ứng với khoảng cách của vật cản với srf05,

nếu ko có vật cản thì nó sẽ được trả về mức 0 sau 30ms.

Đặc biệt là srf05 chỉ có thể nhận xung trên chân Trigger tối đa là 20Hz, cho

nên việc kích xung trên chân Tri phải phù hợp thì srf05 mới hoạt động chính xác.

13


+) Chế độ 2 – Dùng một chân cho cả kích hoạt và phản hồi:

Chế độ này sử dụng một chân duy nhất cho cả tín hiệu kích hoạt và hồi tiếp, và

được thiết kế để lưu các giá trị trên chân lên bộ điều khiển nhúng. Để sử dụng chế

độ này, chân chế độ kết nối vào chân mát. Tín hiệu hồi tiếp sẽ xuất hiện trên cùng

một chân với tín hiệu kích hoạt. SRF05 sẽ không tăng dòng phản hồi cho đến 700uS

sau khi kết thúc các tín hiệu kích hoạt. Bạn đã có thời gian để kích hoạt pin xoay

quanh và làm cho nó trở thành một đầu vào và để có pulse đo mã của bạn đã sẵn

sàng. Lệnh PULSIN được tìm ra và được dùng phổ biến hiện nay để điều khiển tự

động.

TÍNH TOÁN KHOẢNG CÁCH:

Giản đồ đinh thời SRF05 thể hiện trên đây cho mỗi chế độ.Bạn chỉ cần cung cấp 1

đoạn xung ngắn 10uS kích hoạt đầu vào để bắt đầu đo khoảng cách.Các SRF05 sẽ

gửi cho ra 1 chu kì 8 bủ của siêu âm ở 40KHz và tăng dong phản hồi của nó ( hoặc

kích hoạt chế độ dòng 2).Sau đó chờ các dòng phản hồi lại.Dòng phản hồi là 1 xung

có chiều rộng tỉ lệ với khoảng cách đến đối tượng .Bằng cách đo xung nhận được ta

có thể tính được khoảng cách cần đo.Nếu không phát hiện gì cả SRF05 giảm dòng

phản hồi của nó sau 30mS.SRF 05 có thể được kích hoạt nhanh chóng với mọi

50mS ,hoặc 20 lần mỗi giây.

Cảm biến siêu âm SRF05 và nguyên tắc TOF (Time Of Flight)Sóng siêu âm được truyền đi trong không khí với tốc độ khoảng 343m/s. Nếumột cảm biến phát ra sóng siêu âm và thu về các sóng phản xạ đồng thời, đo được

14


khoảng thời gian từ lúc phát đi tới lúc thu về, thì máy tính có thể xác định đượcquãng đường mà sóng đã di truyền tring không gian. Quãng đường đi của sóng sẽbằng 2 lần khoảng cách từ cảm biến tới chướng ngại vật, theo hướng phát sóng củasiêu âm. Hay khoảng cách từ cảm biến đến chướng vật sẽ được tính theo nguyên lý

TOF: d=v*t/2.

Nút bấm switch

Giắc cắm UART

1.6 Khối nguồn

Ở sơ đồ khối nguồn sử dụng 1 con ổn áp +5v (7805) ,dòng chịu đựng 1A đối với

7805 và ở nhiệt độ 25 C . Mạch được thiết kế để tạo ra điện áp +5V . +5V đuợc sử

dụng để cấp nguồn cho các khối sau: khối vi xử lý, khối nút bấm, srf05 và atmega8.

15


1.7 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

16


1.8 Sơ đồ Layout mạch

1.9 Hình ảnh thật sản phẩm

CHƯƠNG 3: KÊT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC A: ĐÓNG GÓP CÁC THÀNH VIÊN

A.1. NGUYỄN VĂN A

17


A.2. PHẠM THỊ B

PHỤ LỤC B: SOFTWARE CODE

Đưa ra các hàm chính, chức năng chính mà nhóm thực hiện, các hàm thuộc thư viện gốc chỉ yêu cầu liệt kê tên hàm, tham số và chức năng. Toàn bộ phần code tối đa 10 trang A4, font Courier , size 9, dãn dòng 1.0

PHỤ LỤC C: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG

srf05 inside

Documents