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.