1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

Thiết kế và thi công máy đo dạng sóng

94 8 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Thiết Kế Và Thi Công Máy Đo Dạng Sóng
Tác giả Trần Hữu Nghĩa, Phạm Phú Khải
Người hướng dẫn ThS. Phan Vân Hoàn
Trường học Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
Chuyên ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử - Truyền Thông
Thể loại Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản 2016
Thành phố Tp. Hồ Chí Minh
Định dạng
Số trang 94
Dung lượng 7,76 MB

Cấu trúc

  • 1 SKL004537.pdf (p.1)

  • 2ND.pdf (p.2-93)

    • DATN_MAU_01_Bia Ngoai.pdf (p.1)

    • DATN_MAU_02_Bia Trong.pdf (p.2)

    • DATN_MAU_05_Cam Doan.pdf (p.3-4)

    • DATN_MAU_06_Loi Cam On.pdf (p.5-6)

    • DATN_MAU_07_Muc Luc.pdf (p.7-8)

    • DATN_MAU_08_Liet Ke Hinh.pdf (p.9-10)

    • DATN_MAU_09_Liet Ke Bang.pdf (p.11)

    • DATN_MAU_10_Tom Tat.pdf (p.12)

    • Chương 1.pdf (p.13-15)

    • Chương 2.pdf (p.16-37)

    • Chương 3.pdf (p.38-50)

    • Chương 4.pdf (p.51-67)

    • Chương 5.pdf (p.68-76)

    • Chương 6.pdf (p.77)

    • Phu luc.pdf (p.78-93)

    • Tai lieu tham khao.pdf (p.94)

  • 4 BIA SAU A4.pdf (p.94)

Nội dung

TỔNG QUAN

Đặt vấn đề

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học kỹ thuật, đặc biệt là kỹ thuật điều khiển tự động, vai trò của nó ngày càng quan trọng trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, quản lý và cung cấp thông tin Sinh viên ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử - Công Nghiệp cần nắm bắt xu hướng và áp dụng kiến thức đã học để phát triển hiệu quả, góp phần vào sự phát triển chung của khoa học kỹ thuật toàn cầu và lĩnh vực điện tử, truyền thông Điều này cũng thúc đẩy sự phát triển kinh tế của đất nước.

Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, các vấn đề xử lý và đo đạc tín hiệu đang không ngừng thay đổi để đáp ứng nhu cầu công nghệ Mặc dù máy đo dạng sóng đã tồn tại từ lâu, chúng vẫn tiếp tục được cải tiến để phục vụ thị trường với nhiều tính năng tiện ích Do đó, việc ứng dụng vi điều khiển trong các máy đo dạng sóng đang ngày càng phát triển Để thực hiện điều này, người học cần nắm vững ngôn ngữ lập trình, kiến thức kỹ thuật số, thiết kế mạch ứng dụng, và đặc biệt là có các phương tiện, thiết bị hỗ trợ cho việc học tập và thực hành.

Việc sở hữu một máy đo dạng sóng cho học tập và nghiên cứu tại nhà thường gặp khó khăn do chi phí cao Vì vậy, nhóm chúng em đã quyết định thực hiện đề tài “Thiết kế và thi công máy đo dạng sóng” Ứng dụng vi điều khiển trong thiết kế này không chỉ đáp ứng nhu cầu học tập của sinh viên mà còn nâng cao hiệu quả nắm bắt kỹ thuật, đồng thời tiết kiệm thời gian và chi phí nghiên cứu.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 2

Mục tiêu

Sau quá trình tìm hiểu, khảo sát và nghiên cứu, nhóm đã nhận thấy nhu cầu áp dụng kiến thức học được từ trường vào thực tiễn, đặc biệt là trong lĩnh vực máy đo dạng sóng Do đó, nhóm quyết định chọn đề tài “Thiết kế và thi công máy đo dạng sóng” để đáp ứng nhu cầu này.

SÓNG.” Với mong muốn mang lại sự thuận tiện và đáp ứng nhu cầu của 1 bộ phận sinh viên có nhu cầu nghiên cứu và học tập.

Nội dung nghiên cứu

 Nội dung 1: Tìm hiểu vi điều khiển ARM khiển (Board STM32F4 Discovery)

 Nội dung 2: Tìm hiểu về cách đo dạng sóng AC, DC

 Nội dung 3: Thiết kế và thi công mạch đo AC, DC

 Nội dung 4: Tiến hành giao tiếp giữa LCD và vi điều khiển

 Nội dung 5: Nghiên cứu giao tiếp giữa vi điều khiển và USB

 Nội dung 6: Thiết kế mô hình

 Nội dung 7: Đánh giá kết quả thực hiện.

Giới hạn

Vì thời gian nghiên cứu thực hiện nên sản phẩm làm ra vẫn còn mắc phải một số giới hạn sau:

+ Ứng dụng chủ yếu trong việc học tập vì sản phẩm có độ tin cậy về giá trị đo còn thấp

+ Tốc độ đáp ứng về dạng sóng cũng như sai lệch còn nhiều

+ Giới hạn đo còn hạn chế: Sản phẩm chỉ đo được trong dải điện áp AC, DC 12V + Còn sai số trong quá trình đo

+ Dạng sóng còn nhiễu ảnh hưởng nhiều đến đo các giá trị có điện áp thấp.

Bố cục

 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết

 Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế Hệ Thống

 Chương 4: Thi Công Hệ Thống

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 3

 Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét, Đánh Giá

 Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển

Chương này trình bày vấn đề dẫn nhập, lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn và bố cục đồ án.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

Giới Thiệu

Để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả, cần thực hiện các bước tính toán và thiết kế phù hợp với thông số linh kiện đã được đề cập trong chương 2, đồng thời tạo cơ sở cho các bước hoàn thiện hệ thống trong tương lai.

Máy đo dạng sóng là thiết bị quan trọng trong việc đo đạc tín hiệu, được sử dụng rộng rãi nhờ vào những ưu điểm nổi bật của nó Đề tài "THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY ĐO DẠNG SÓNG" đặt ra nhiều yêu cầu khó khăn và phức tạp, đòi hỏi sự chú ý và chuyên môn cao trong quá trình thực hiện.

Cụ thể, trong đề tài này có hai yêu cầu quan trọng đó là:

 Đo đạc, xử lý tín hiệu, chuyển đổi điện áp và hiển thị kết quả đo đạc một cách chính xác lên màn hình hiển thị để quan sát

Lưu trữ dữ liệu dạng sóng từ màn hình hiển thị giúp dễ dàng quan sát và đánh giá tín hiệu sau khi đo đạc, đồng thời hỗ trợ quá trình vẽ dạng sóng một cách nhanh chóng và hiệu quả hơn.

Tính toán và thiết kế hệ thống

3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống Đối với đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY ĐO DẠNG SÓNG thì nhóm sẽ nghiên cứu các vấn đề như việc làm thế nào để lấy được tín hiệu điện áp từ bên ngoài và đưa vào khối xử lý để vẽ được dạng sóng tín hiệu, cũng như làm thế nào để đưa được dạng sóng đó lên màn hình hiển thị một cách chính xác về biên độ và tần số, hay cách thay đổi thang đo điện áp hay tần số Cũng như cách lưu dữ liệu từ màn hình quan sát vào USB Để tổng quát các công việc cần làm thì cần có một sơ đồ chung để thể hiện rõ các vấn đề có liên quan một cách rõ ràng.

Dựa trên các mục đích và nhiệm vụ của đề tài đã nêu, nhóm xin trình bày thiết kế sơ đồ khối để thể hiện mối liên hệ và cách thức hoạt động của đồ án.

Sơ đồ khối hệ thống của máy đo dạng sóng:

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 27

Hệ thống bao gồm các khối:

Khối xử lý: Xử lý tín hiệu giữa khối giao tiếp người dùng và các khối còn lại của hệ thống

Màn hình TFT 7 inch đóng vai trò quan trọng trong việc giao tiếp với người dùng, hiển thị các thông số và tên file, đồng thời truyền dữ liệu điều khiển từ người dùng đến khối điều khiển để xử lý.

Khối đo điện áp là thiết bị chịu trách nhiệm xử lý tín hiệu đầu vào, giúp khối điều khiển hiển thị các thông số như điện áp, tần số và dạng sóng lên màn hình hiển thị.

Khối lưu dữ liệu: USB

Khối nguồn: Cung cấp nguồn 5V cho toàn bộ hệ thống

Nguyên tắc hoạt động của hệ thống bắt đầu khi nguồn điện được cung cấp, cung cấp năng lượng cho khối điều khiển và các khối khác Đầu tiên, khối đo điện áp khởi động và thực hiện nhiệm vụ xử lý tín hiệu điện áp đầu vào Qua các mạch cầu phân áp, điện áp được điều chỉnh trước khi vào mạch cộng, từ đó tạo ra ngõ ra với mức điện áp ổn định và đảm bảo.

Khối xử lý Khối hiển thị

Hình 3.1: Sơ đồ khối tổng quát

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

Bộ môn Điện tử Công nghiệp 28 đảm bảo rằng khối xử lý hoạt động chính xác bằng cách kiểm soát điện áp đầu vào, tránh tình trạng điện áp quá cao hoặc quá thấp, điều này giúp khối xử lý có thể tiếp nhận và xử lý tín hiệu đầu vào hiệu quả.

Tín hiệu điện áp được đưa vào khối xử lý trung tâm, nơi giá trị điện áp sẽ được chuyển đổi thành giá trị số thông qua bộ chuyển đổi ADC (Analog to Digital Converter) Các giá trị số này được xử lý và tính toán hợp lý để hiển thị các thông số cần thiết lên khối hiển thị, giúp người dùng dễ dàng giao tiếp và điều chỉnh các thông số của thiết bị Khi có yêu cầu lưu ảnh màn hình, khối xử lý sẽ tiến hành lưu dữ liệu vào USB.

3.2.2 Tính toán và thiết kế mạch a Thiết kế khối đo điện áp

Trong máy đo dạng sóng, khối đo điện áp đóng vai trò quan trọng, vì nó xử lý tín hiệu điện áp đầu vào để thực hiện đo lường chính xác Sau đó, khối này xuất ra tín hiệu điện áp đạt tiêu chuẩn, phục vụ cho khối xử lý tiếp theo.

Tính toán giá trị điện trở trong mạch cộng điện áp:

Hình 3.2: Mạch tín hiệu ngõ vào trước khi qua mạch cộng

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 29

Cổng vào analog ADC của STM32F407 chỉ chấp nhận giá trị điện áp trong khoảng từ 0V đến 3.6V Để đảm bảo điện áp đầu vào phù hợp, chúng tôi đã sử dụng cầu phân áp để giảm điện áp xuống mức an toàn.

Hình 3.3: Mạch cầu phân áp

Từ hình trên ta có công thức cầu phân áp:

Khi đo tín hiệu xoay chiều, cần phải cộng thêm một mức điện áp offset gần bằng nửa giá trị điện áp tối đa cho phép vào ngõ vào ADC, cụ thể là khoảng 1.8V.

Trong mạch với Vcc=5V, nhóm áp dụng công thức để tính giá trị điện áp, chọn biến trở tinh chỉnh RV2 kΩ nhằm đạt độ chính xác cao Đối với điện áp xoay chiều, nhóm đo được điện áp hiệu dụng dưới 12V, và để kết hợp với tín hiệu một chiều, điện áp xoay chiều tối đa phải nhỏ hơn 1.8V Do đó, tín hiệu xoay chiều cần qua cầu phân áp để giảm áp, và nhóm cũng chọn biến trở tinh chỉnh Để tránh sai số trong quá trình đo, nhóm quyết định chọn biến trở tinh chỉnh RV10kΩ Mạch sử dụng IC LM358 để cộng điện áp DC vào tín hiệu AC từ ngõ vào, nhằm tạo ra thành phần điện áp AC toàn dương.

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 30 Đối với mạch cộng thì có thể phân ra 2 loại:

+ Mạch cộng đảo là tín hiệu đưa vào ngõ vào trừ của Op-amp và ngõ vào cộng của Op-amp thì nối GND

+ Mạch cộng không đảo là tín hiệu đưa vào ngõ vào cộng của Op-amp còn ngõ vào trừ được nối GND

Trong mạch này chúng em chọn mạch cộng đảo để tận dụng hết các chân của IC LM358

Hình 3.4: Mạch cộng đảo cơ bản

Dựa vào hình trên ta áp dụng điều kiện Op-amp lý tưởng ta có kết quả sau: i in- =i in+ =0

Suy ra : V b = 0 Áp dụng phương trình điện thế tại nút b ta có:

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 31

Trong trường hơp đặc biệt nếu RF=Rin thì

Điện áp ngõ ra được xác định bằng tổng các giá trị điện áp ngõ vào nhưng có dấu đảo Để có được điện áp cùng dấu với điện áp ngõ vào, mạch của chúng em sẽ sử dụng hai tầng mạch cộng đảo Dựa trên chứng minh này, chúng em sẽ tiến hành tính toán và lựa chọn các giá trị điện trở phù hợp.

Để sử dụng IC LM358, cần đảm bảo độ lợi là 1 (độ lớn) và dòng điện tối đa vào IC là 1.2mA Đồng thời, ADC của vi điều khiển có thể đọc giá trị từ 0 đến 3,6V.

Điện áp vào R3 khoảng 1.8V, do đó điện áp vào R2 cũng xấp xỉ 1.8V Điều này xảy ra vì điện áp trên R3 là điện áp trên cầu phân áp DC, giúp nâng điện áp lên như đã được tính toán.

Hình 3.5: Mạch cộng đảo tầng 1

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 32

1.2𝑚𝐴 = 1.5 kΩ Cũng suy ra R2=2kΩ Áp dụng công thức (3) suy ra R1=2kΩ

Tương tự cho opamp còn lại để độ lợi bằng 1 thì ta cũng chọn R4=R5=2kΩ

Hình 3.6: Mạch cộng đảo tầng 2

Khi điện áp vượt quá mức cho phép, nhóm chúng em đã thêm mạch zener 3.3V vào hệ thống Tụ 104 được sử dụng để lọc nhiễu tần số cao.

Mạch có sử dụng ic 7660 để tạo nguồn -5V từ nguồn +5V của Adapter để cấp cho VCC- của IC LM358

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 33

Hình 3.7: Mạch tạo nguồn âm sử dụng IC 7660 b Thiết kế khối xử lý

THI CÔNG HỆ THỐNG

Thi công hệ thống

Bảng liệt kê danh sách linh kiện được sử dụng trong đồ án:

Bảng 4.1: Danh sách các linh kiện

STT Tên linh kiện Giá trị Dạng vỏ Chú thích

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 40

Sơ đồ bố trí linh kiện của mạch đo AC/DC được thể hiện trong Hình 4.1 và Hình

Hình 4.1: Sơ đồ bố trí linh kiện dạng 3D

Hình 4.2: Sơ đồ bố trí linh kiện lớp dưới

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 41

Hình 4.3: Mạch sau khi thi công xong

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 42

Lập trình hệ thống

Lưu đồ chính của hệ thống:

Khởi tạo hệ thống, khai báo biến cần dùng

Hiển thị giao diện ban đầu

Tăng giá trị biến đếm, thực hiện lấy mẫu và tính trung bình 10 mẫu lưu vào mảng

Kiểm tra có nhấn cảm ứng

Kiểm tra biến đếm bằng 640

Thực hiện chương trình chính Đ

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 43

Khi bắt đầu hoạt động, hệ thống sẽ được cấu hình cho các ngoại vi như xung clock cho ARM, chế độ ngắt và giao tiếp với LCD cũng như USB Sau khi hoàn tất cấu hình và khởi tạo, chương trình sẽ hiển thị giao diện người dùng đầu tiên Nếu có dạng sóng ngõ vào và ngắt xảy ra đồng thời với giá trị biến đếm đạt 640, dạng sóng sẽ được xuất ra màn hình cùng với biên độ và tần số tương ứng.

Hình 4.4: Lưu đồ chương trình

Nhấn phím Vol/Div được nhấn

Dừng dạng sóng Thay đổi Vol/Div Thay đổi Time/Div

Dừng dạng sóng Thay đổi tên file ảnh

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 44

Khi hàm ngắt xảy ra, chương trình sẽ kiểm tra xem có chạm vào màn hình hay không Nếu có, nó sẽ xác định vị trí chạm để biết phím nào trên màn hình đã được nhấn Nếu người dùng chạm vào các phím điều chỉnh Vol/Div hoặc Tim/Div, dạng sóng sẽ được thay đổi tương ứng.

Nếu chạm vào phím lưu ảnh thì dạng sóng sẽ dừng lại sau đó nhảy vào hàm con lưu ảnh

Nếu chạm vào phím thay đổi tên thì tên của ảnh lưu sẽ được thay đổi để tránh trùng lặp dẫn tới mất dữ liệu

Nếu chạm vào các phím di chuyển thì dạng sóng sẽ di chuyển theo phím được nhấn

4.2.2 Lưu đồ chương trình con khởi tạo hệ thống

Trong chương trình con khởi tạo hệ thống, cần thực hiện các thao tác quan trọng như xung ra các port, cấu hình chân điều khiển, thiết lập giới hạn (limit), khởi tạo cấu hình RTC, và cấu hình LCD để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả.

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 45

Cho phép xung ra các Port

Cấu hình cho các chân

Khởi tạo, Cấu hình Touch

Khởi tạo, Cấu hình ngắt

Hình 4.5: Lưu đồ chương trình con khởi tạo hệ thống

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 46

4.2.3 Lưu đồ chương trình con lưu ảnh

Trong chương trình con, cần thực hiện cấu hình các chân USB để lưu ảnh, tạo file Bitmap và lưu dữ liệu từ màn hình vào file Bitmap đã được tạo.

Hình 4.6: Lưu đồ chương trình con lưu ảnh

Khởi tạo các thông số của file BMP, các biến sử dụng Cho phép xung ra các Port

Cấu hình các chân I/O, chân

Kiểm tra đã có USB

Tính toán các thông số của ảnh, chiều cao, rộng, kích thước

Tạo file ảnh trong USB và đọc dữ liệu từ LCD vào

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 47

4.2.4 Phần mềm Keil C sử dụng cho vi điều khiển: a Giới thiệu phần mềm lập trình:

Keil ARM là là công cụ phần mềm chuyên nghiệp được phát triển bởi công ty

ARM là công cụ quan trọng cho việc soạn thảo và biên dịch chương trình cho vi điều khiển dựa trên nền tảng ARM Phần mềm này được cộng đồng lập trình viên toàn cầu sử dụng rộng rãi và liên tục được cập nhật Tài liệu, thư viện và chương trình mẫu phong phú giúp người dùng dễ dàng phát triển ứng dụng cho chip lõi ARM.

Sau khi tải phần mềm từ đường dẫn http://mcu.banlinhkien.vn/threads/download-keilc- 5.2097/ ta tiến hành thực hiện các bước sau:

Bước 1: Nhấp vào file mdk511.exe và chọn open Sẽ hiện lên hộp thoại sau rồi chọn Next

Bước 2: Chọn vào textbox “I agree to all the tems of the preceding License Agreement” rồi nhấn Next

Bước 3: Chọn đường dẫn lưu thư mục cài đặt, sau đó chọn Next

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 48

Bước 4: Điền đầy đủ các thông tin vào và chọn Next

Bước 5: Chờ đợi cài đặt

Bước 6: Khi cài đặt hoàn tất nhấn Finish Tiếp đó thì hộp thoại Pack Installer hiện lên Nhấn OK

Bước 7: Cài dặt các dòng chip mà mình sẽ sử dụng

Hình 4.8: Tiến trình cài đặt

Hình 4.9: Cài đặt các dòng chip

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 49

Bước 1: Mở phần mềm Keil C lên vào Project rồi chọn New Project

Để bắt đầu, chọn đường dẫn và đặt tên cho project, nên tạo một folder riêng cho từng project để quản lý dễ dàng hơn Sau khi nhấn Save, hộp thoại Select Device sẽ xuất hiện; hãy chọn tên STM32 mà bạn đang sử dụng, ví dụ STM32F407VGT6, và nhấn OK hai lần.

Để quản lý hiệu quả các file, nhấn vào biểu tượng như trong Hình 4.11 để tạo ra các thư mục tương ứng Cụ thể, tạo ba thư mục: GPIO để quản lý các file c ngoại vi như Usart và SPI, Main chứa chương trình chính main.c, và System để lưu trữ các thư viện liên quan đến hệ thống Để thêm file mới, chỉ cần nhấn vào nút Thêm File (Add Files).

Lưu ý: trong thư mục system sẽ có các thư viện như core_cm4.c, system_stm32f4xx.c và startup_stm32f4xx_hd.s

Hình 4.10: Lựa chọn dòng ARM sử dụng

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 50

Bước 5: Sau khi nhấn OK, ta tiến hành thêm các đường dẫn chứa file.h theo Hình 4.12

Hình 4.12: Thêm đường dẫn file.h vào Hình 4.11: Tạo thư mục và thêm files

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 51

Bước 6: Chọn hình thức nạp , ở đây chọn ST Link

Sau đó nhấn vào Setting rồi chọn SW

Sau khi nhấn vào Flash Download chọn Reset and Run.Rồi nhấn OK

Hình 4.13: Chọn cách nạp chương trình

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 52

Hình 4.15: Chỉnh các thiết lập cho mạch nạp

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 53

Chú ý: Tùy dòng chip sử dụng mà chọn mục trong Programming Algorithm cho phù hợp

Bước 7: Mở file main.c để bắt đầu lập trình Sau khi hoàn tất việc lập trình, tiến hành biên dịch và nạp chương trình vào mạch Đồng thời, cần giải thích các tính toán trong chương trình để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả.

Tính toán giá trị cài đặt của timer:

Khi sử dụng lệnh SystemInit(), tần số nguồn cấp xung cho APB1 được tính bằng SysClk/4, trong đó SysClk là tần số hệ thống 168MHz Do đó, APB1 có tần số là 42MHz Trước khi cấp nguồn xung cho Timer6, tín hiệu này được nhân đôi, dẫn đến tần số cuối cùng là 84MHz.

Timer phải đếm 84 triệu lần thì được 1 giây Mà do timer6 là 16 bit nên giá trị đếm tối đa là 2 16 -1e535

Theo thuật toán, cứ mỗi 1 giây, ngắt sẽ đọc giá trị ADC, và để thiết lập bộ chia cho Timer6 là 84 Do giá trị đọc bắt đầu từ 0, nên giá trị chia trước cần cài đặt là 83, tương ứng với timInit.TIM_Prescaler - 1.

Để đạt được giá trị trung bình của 640 phần tử, cần đọc ADC 10 lần cho mỗi phần tử, tương ứng với việc đọc ADC tổng cộng 6400 lần Do đó, thời gian đọc cho mỗi phần tử là 10 ms.

Tính toán hiển thị dạng sóng lên màn hình:

Do màn hình LCD TFT 7 inch của nhóm sử dụng có kích thước 800x480 pixel và phần hiển thị dạng sóng là 640x480 pixel, được chia thành 10 ô ngang 10 ô dọc Vậy

Hình 4.16: Biên dịch và nạp chương trình

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG

Bộ môn Điện tử Công nghiệp 54 quy định rằng mỗi ô chiều ngang có giá trị 64 pixel đại diện cho chu kỳ T, trong khi ô chiều dọc có giá trị 48 pixel thể hiện biên độ điện áp Để đảm bảo mỗi ô ngang tương ứng với 200ms, thời gian đọc mỗi pixel sẽ là 200/64 = 3.125 ms/pixel Điều này có nghĩa là để đọc một phần tử, timer cần phải đếm 3.125ms/10.

= 312.5 ≈ 313 Nên cài đặt giá trị nạp lại là 312 timInit.TIM_Period=Period12

Tương tự, các giá trị ô ngang thì ta đặt như sau:

 100ms thì giá trị nạp lại 155.Nên đặt Period5

 50ms thì giá trị nạp lại 77.Nên đặt Periodw

 20ms thì giá trị nạp lại 30.Nên đặt Period0

 10ms thì giá trị nạp lại 15.Nên đặt Period

 5ms thì giá trị nạp lại 7.Nên đặt Period=7

 2.5ms có giá trị nạp lại là 3 Nên đặt Period =3

Do các giá trị nhỏ hơn nửa 2.5ms thì các giá trị nạp sẽ có sai số lớn nên thời gian lấy mẫu sai dẫn đến kết quả sai

Với giá trị T/DIV nhỏ nhất là 2.5ms, nếu một quy 2 chu kỳ trên một ô không hiển thị hình ảnh trên màn hình, thì tần số tối đa đạt được là 400Hz Để tính biên độ, ta áp dụng công thức phù hợp với tần số này.

Do ADC đọc giá trị từ 0 đến 3.6V do VDDA=3.6V nên điện áp tham chiếu

Vref+=3.6V Và ADC có độ phân giải là 12 bit nên nó đọc được 4096 giá trị

Gọi h là giá trị đọc vào, điện áp đọc vào là: h=h*3.6/4095

Do giá trị điện áp đưa vào ADC là có cộng thêm một mức điện áp là 1,49V nên điện áp cần xác định là hxd =h-1.49

Do có qua cầu phân áp nên giá trị thực là: hxd*tỉ số (tỉ số ở mạch này là 14)

Hình 4.17: Giao diện lưới hiển thị dạng sóng

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 55

Mỗi ô trên màn hình tương ứng với 1V, do đó mỗi pixel tương đương với 0.02mV/pixel Khi chuyển đổi giá trị thực sang màn hình, ta chia giá trị thực cho 0.02 Để hiển thị cả phần âm và dương, màn hình được chia thành 2 phần bằng nhau, mỗi phần có 240 pixel Do đó, giá trị xuất ra màn hình cần cộng thêm 240.

Hướng dẫn sử dụng, thao tác với sản phẩm

Bước 1: Cấp nguồn cho hệ thống, hệ thống sử dụng nguồn 5V DC

Bước 2: Sử dụng que đo để đo tín hiệu

Bước 3: Sử dụng các nút điều chỉnh Vol/Div và Tim/Div để hiệu chỉnh sao cho dạng sóng được rõ ràng nhất

Bước 4: Sử dụng các nút điều chỉnh để di chuyển dạng sóng để xác định giá trị một cách chính xác nhất

Để lưu ảnh vào USB, trước tiên hãy kết nối USB với cổng USB OTG có sẵn Sau đó, nhấn phím S để lưu ảnh Nếu bạn muốn lưu ảnh khác, hãy nhấn nút C để thay đổi tên ảnh và tiếp tục bằng cách nhấn nút C một lần nữa.

Khi gặp sự cố như màn hình LCD bị đứng hoặc thiết bị hoạt động không đúng, bạn nên nhấn nút reset trên thiết bị hoặc rút nguồn và cắm lại để khắc phục tình trạng này.

KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ

Sản phẩm sau khi hoàn thành

Sau thời gian làm việc, nhóm đã hoàn thành sản phẩm theo yêu cầu đồ án với kích thước 25x13x6 cm Sản phẩm được bọc bên ngoài bằng hộp mica đen, không chỉ bảo vệ mà còn nâng cao tính thẩm mỹ.

5.1.2 Kiến thức có được sau khi hoàn thiện sản phẩm

Để nắm vững kiến thức về vi xử lý, bạn cần học lập trình ARM, hiểu về ngắt, timer, và sử dụng FSMC, ADC Bên cạnh đó, việc giao tiếp với module LCD TFT qua SPI và USB theo chuẩn USB cũng rất quan trọng Bạn cũng nên biết cách tạo file ảnh định dạng Bitmap trên ARM Hơn nữa, việc lấy mẫu điện áp để xử lý và tính toán giá trị điện áp đầu vào theo yêu cầu, cũng như nguyên lý hoạt động và tính toán các giá trị của mạch cộng đảo là những kiến thức cần thiết.

Biết thêm về phần mềm mô phỏng và vẽ mạch nguyên lý cũng như mạch in Proteus.

Ngày đăng: 27/11/2021, 23:46

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[1] Ths.Phan Vân Hoàn, “Giáo Trình Vi Xử Lý Nâng Cao STM32”,Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, 2015 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Giáo Trình Vi Xử Lý Nâng Cao STM32
[2]Nguyễn Đình Phú, “Tài Liệu Thực Hành Kỹ Thuật Số”, Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tài Liệu Thực Hành Kỹ Thuật Số
[3]Nguyễn Đình Phú, “Giáo trình vi xử lý”, ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM,2014 [4]Trần Thu Hà, Trương Thị Bích Ngà, Nguyễn Thị Lưỡng, Bùi Thị Tuyết Đan, Phù Thị Ngọc Hiếu, Dương Thị Cẩm Tú, “Giáo trình: Điện tử cơ bản”, NXB Đại học Quốc gia TP. HCM, 2013 Sách, tạp chí
Tiêu đề: “Giáo trình vi xử lý”, "ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM,2014 [4]Trần Thu Hà, Trương Thị Bích Ngà, Nguyễn Thị Lưỡng, Bùi Thị Tuyết Đan, Phù Thị Ngọc Hiếu, Dương Thị Cẩm Tú, "“Giáo trình: Điện tử cơ bản”
Nhà XB: NXB Đại học Quốc gia TP. HCM
[8] Module LCD TFT, website: http://thegioiic.com/products/at070tn90-lcd-module [11], [12] ADC DMA, website: http://icviet.vn/bai-hoc/vi-dieu-khien/stm32/stm32f4/bai-6-adc-che-do-dma-voi-stm32f4/ Link
[7] Bùi Tấn Tài, Huỳnh Thanh Hiếu, Nghiên Cứu Kít Vi Điều Khiển STM32F103VET6, Đồ án tốt nghiệp ĐH Sư phạm kĩ thuật Tp HCM, 2/2014.Trang web tham khảo Khác

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 2.1:  Các ứng dụng của ARM - Thiết kế và thi công máy đo dạng sóng
Hình 2.1 Các ứng dụng của ARM (Trang 19)
Sơ đồ vùng nhớ: - Thiết kế và thi công máy đo dạng sóng
Sơ đồ v ùng nhớ: (Trang 24)
Hình 2.8: Tốc độ chuyển đổi ADC. - Thiết kế và thi công máy đo dạng sóng
Hình 2.8 Tốc độ chuyển đổi ADC (Trang 32)
Hình 3.1: Sơ đồ khối tổng quát. - Thiết kế và thi công máy đo dạng sóng
Hình 3.1 Sơ đồ khối tổng quát (Trang 38)
Hình 3.4: Mạch cộng đảo cơ bản. - Thiết kế và thi công máy đo dạng sóng
Hình 3.4 Mạch cộng đảo cơ bản (Trang 41)
Bảng 3.1: Bảng kết nối cảm ứng. - Thiết kế và thi công máy đo dạng sóng
Bảng 3.1 Bảng kết nối cảm ứng (Trang 45)
3.2.3  Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch - Thiết kế và thi công máy đo dạng sóng
3.2.3 Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch (Trang 48)
Hình 3.12: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch. - Thiết kế và thi công máy đo dạng sóng
Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch (Trang 49)
Hình 4.1: Sơ đồ bố trí linh kiện dạng 3D - Thiết kế và thi công máy đo dạng sóng
Hình 4.1 Sơ đồ bố trí linh kiện dạng 3D (Trang 51)
Hình 4.3: Mạch sau khi thi công xong. - Thiết kế và thi công máy đo dạng sóng
Hình 4.3 Mạch sau khi thi công xong (Trang 52)
Hình 4.4: Lưu đồ chương trình - Thiết kế và thi công máy đo dạng sóng
Hình 4.4 Lưu đồ chương trình (Trang 54)
Hình 4.5: Lưu đồ chương trình con khởi tạo hệ thống - Thiết kế và thi công máy đo dạng sóng
Hình 4.5 Lưu đồ chương trình con khởi tạo hệ thống (Trang 56)
Hình 4.7: Chọn đường dẫn - Thiết kế và thi công máy đo dạng sóng
Hình 4.7 Chọn đường dẫn (Trang 58)
Hình 4.8: Tiến trình cài đặt - Thiết kế và thi công máy đo dạng sóng
Hình 4.8 Tiến trình cài đặt (Trang 59)
Hình 4.9: Cài đặt các dòng chip - Thiết kế và thi công máy đo dạng sóng
Hình 4.9 Cài đặt các dòng chip (Trang 59)

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w