Chương 1 2.4 Sơ đồ khối bên trong Pic 16F877A Bảng Hình 2. 2: 1:Sơ Sơđồ đồkhối khốichức bên trong. - 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 đặc biệt. - Khối bộ nhớ ngăn xếp.
- Khối reset mạch khi có điện, khối định thời reset mạch khi có điện, khối định thời ổn định giao động khi có điện, khối định thời giám sát, khối reset khi sụt giảm nguồn, khối gỡ rối, khối lập trình bộ nhớ điện áp thấp. - Khối ngoại vi timer T0, T1, T2. Trang 12 Đồ án Vi điều khiển Chương 1 - Khối giao tiếp nối tiếp. - Khối chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số–ADC.
- Khối so sánh điện áp tương tự - Khối tạo điện áp tham chiếu - Khối các port xuất nhập.2 Tổng quan về module RFID RC522 Công nghệ RFID cho phép nhận biết các đối tượng thông qua hệ thống thu phát tần số sóng vô tuyến, từ đó con người có thể giám sát, quản lý hoặc lưu vết từng đối tượng. Module RFID RC522 sử dụng IC MFRC522 có thể đọc được các loại thẻ có kết nối không dây như NFC, thẻ từ… Trang 13 Đồ án Vi điều khiển Chương 1 Hình 2. 3: Sơ đồ dấu nối Ic RFID.1 Phân loại hệ thống RFID Có 2 loại hệ thống RFID thông dụng hiện nay là hệ thống chủ động và hệ thống bị động.1 Hệ thống chủ động Hệ thống này hoạt động điển hình trong nhóm UHF(Tần số siêu cao). Tại hệ thống này các thẻ tự có cho riêng mình hệ thống điều khiển và nguồn năng lượng.
Thường thường thì nguồn năng lượng đó chính Trang 14 Đồ án Vi điều khiển Chương 1 là Pin. Các thẻ chủ động sẽ truyền đi các tín hiệu của chúng để chuyển thành thông tin rồi được lưu trữ trong các mạch vi xử lý của chúng.2 Hệ thống bị động Hệ thống RFID thụ động có thể hoạt động ở các nhóm tần số thấp (LF), tần số cao (HF) hay tần số siêu cao (UHF). Đầu đọc và các ăng-ten đầu đọc gửi tín hiệu radio đến thẻ. Thẻ RFID sau đó sử dụng tín hiệu được truyền để bật nguồn năng lượng và phản xạ năng lượng ngược trở lại đầu đọc.
Ở đề tài này được ứng dụng ở nhóm tần số thấp (LF) là đã có thể đáp ứng yêu cầu đề tài.2 Giao tiếp RFID với Vi điều khiển. Module này giao tiếp với VĐK qua một chuẩn truyền thông nối tiếp SPI (Serial Peripheral Bus). Đây là kiểu truyền thông Master-Slave trong đó có 1 chip Master điều phối quá trình tuyền thông và các chip Slaves được điều khiển bởi Master. SPI đôi khi được gọi là chuẩn truyền thông “4 dây” vì có 4 đường giao tiếp trong chuẩn này đó là SCK (Serial Clock), MISO (Master Input Slave Output), MOSI (Master Ouput Slave Input) và SS (Slave Select).
4:Chuẩn giao tiếp SPI SCK: Xung giữ nhịp cho giao tiếp SPI, vì SPI là chuẩn truyền đồng bộ nên cần 1 đường giữ nhịp, mỗi nhịp trên chân SCK báo 1 bit Trang 15 Đồ án Vi điều khiển Chương 1 dữ liệu đến hoặc đi. Đây là điểm khác biệt với truyền thông không đồng bộ mà chúng ta đã biết trong chuẩn UART. Sự tồn tại của chân SCK giúp quá trình tuyền ít bị lỗi và vì thế tốc độ truyền của SPI có thể đạt rất cao. Xung nhịp chỉ được tạo ra bởi chip Master.
MISO– Master Input / Slave Output: nếu là chip Master thì đây là đường Input còn nếu là chip Slave thì MISO lại là Output. MISO của Master và các Slaves được nối trực tiếp với nhau. MOSI – Master Output / Slave Input: nếu là chip Master thì đây là đường Output còn nếu là chip Slave thì MOSI là Input. MOSI của Master và các Slaves được nối trực tiếp với nhau.
SS – Slave Select: SS là đường chọn Slave cần giap tiếp, trên các chip Slave đường SS sẽ ở mức cao khi không làm việc. Nếu chip Master kéo đường SS của một Slave nào đó xuống mức thấp thì việc giao tiếp sẽ xảy ra giữa Master và Slave đó. Chỉ có 1 đường SS trên mỗi Slave nhưng có thể có nhiều đường điều khiển SS trên Master, tùy thuộc vào thiết kế của người dùng.3 Nguyên lý hoạt động Thẻ RFID bị động không có nguồn năng lượng riêng, thẻ RFID bị động sẽ chờ được kích hoạt bởi sóng tương tác từ đầu đọc RFID. Khi mà con chip của thẻ RFID tag được nạp năng lượng, nó sẽ tiến hành truyền phát tín hiệu.
Sự thay đổi về sóng từ được thực hiện bởi ăng ten của đầu đọc RFID và cũng từ đó mà tạo ra các mã hóa thông tin. Để cho quá trình này được diễn ra, ăng ten của cả đầu đọc RFID và RFID tag phải ở trong phạm vi cho phép thường thì trong khoảng từ 1-20Cm tính từ module nhận dử liệu từ thẻ Tag.3 Tìm hiểu về keypad 4x4. KeyPad là một thiết bị nhập chứa các nút bấm cho phép người dùng nhập các chữ số, chữ cái hoặc ký tự điều khiển. KeyPad không chứa tất cả bảng mã ASCII như keyboard vì thế nó thường được sử Trang 16 Đồ án Vi điều khiển Chương 1 dụng trong các ứng dụng chuyên dụng và tương đối đơn giản, ở đó, số lượng nút nhấn thay đổi phụ thuộc vào ứng dụng.
5: Bàn phím ma trận mềm 4x4. KeyPad 4×4 gồm: 8 đầu vào/ra và 16 phím nhấn kết nối theo sơ đồ dưới đây: Trang 17 Đồ án Vi điều khiển Chương 1 Hình 2. 6:Sơ đồ kết nối bàn phím 4x4. Các phím bấm được chia thành 4 hàng và 4 cột, 1 đầu của nút bấm được nối với đầu vào cột(C), đầu kia được nối với đầu vào hàng(R).2 Nguyên lý hoạt động.
Để làm việc với KeyPad 4×4, người lập trình thường sử dụng giải thuật “quét phím”. Giải thuật này yêu cầu VĐK liên tục đưa các tín hiệu đầu ra ở hàng (hoặc cột) và thu lại đầu vào ở cột (hoặc hàng), nếu phím được bấm, đầu phát tín hiệu sẽ được kết nối với đầu thu, từ đó xác định được phím đã bấm. Việc lựa chọn đầu ra/vào hình thành 2 phương pháp quét phím: theo chiều dọc và theo chiều ngang.3 Thuật toán quét phím. - Bước 1: set các chân ROW1, ROW2, ROW3, ROW4 như các chân Output và giữ chúng ở mức cao, các chân COL1, COL2, COL3, COL4 như các chân input Trang 18 Đồ án Vi điều khiển Chương 1 - Bước 2: đưa tín hiệu đầu ra ở các chân ROW1 = 1, ROW2 = 1, ROW3 = 1 và ROW4 =1.
Kiểm tra tín hiệu ở các chân COL1, COL2, COL3, COL4 luôn bằng 1 dù có phím nào được nhấn hay không. - Bước 3: đưa tín hiệu đầu ra ở các chân ROW1 = 0, ROW2 = 1, ROW3 = 1 và ROW4 =1. Kiểm tra COL1, 2, 3 và 4, nếu phím thuộc hàng 1 được nhấn sẽ giá trị COL nhận được bằng 0. - Bước 4: tiếp tục đưa tín hiệu đầu ra ở các chân ROW1 = 1, ROW2 =0, ROW3 = 1, ROW4 = 1 để xác định phím bấm được nhấn nếu nó ở hàng 2.
- Bước 5: thực hiện quá trình dịch chân đầu ra mang điện áp mức 0 một cách liên tục và xác định phím được bấm.4 Sơ lược về LCD 1602. LCD text 1602 một sản phẩm quen thuộc với những người học và muốn thực hiện các dự án về điện tử, lập trình. Với khả hiển thị 2 dòng với mỗi dòng 16 ký tự hoặc nhiều hơn tùy từng option LCD. Trang 19 Đồ án Vi điều khiển Chương 1 Chân Kí hiệu Mức logic I/O Chức năng 1 Vss - - Nguồn(GND) 2 Vcc - - Nguồn(+5v) 3 Vee - - Chỉnh tương phản 4 RS 0/1 I 0: nhập lệnh 1: nhập lệnh 5 R/W 0/1 I 0: ghi dữ liệu 1: đọc dữ liệu 6 E 1,1 -> 0 I Tín hiệu cho phép 7 DB0 0/1 I/O Bus dữ liệu 0 8 DB1 0/1 I/O Bus dữ liệu 1 9 DB2 0/1 I/O Bus dữ liệu 2 10 DB3 0/1 I/O Bus dữ liệu 3 11 DB4 0/1 I/O Bus dữ liệu 4 12 DB5 0/1 I/O Bus dữ liệu 5 13 DB6 0/1 I/O Bus dữ liệu 6 14 DB7 0/1 I/O Bus dữ liệu 7 15 Lamp- - - Đèn LCD 16 Lamp+ - - Đèn LCD Trang 20 Đồ án Vi điều khiển Chương 1 Bảng 2.5 Sơ lược về mạch chuyển đổi giao tiếp LCD sang I2C.
Mạch giao tiếp LCD 16x2 giúp cho việc giao tiếp với LCD trở nên đơn giản hơn, với chuẩn I2C chỉ cần dùng 2 chân (SDA và SCL) để kết nối với VĐK thay vì 4 chân hay 8 chân như cách thông thường. Mạch sử dụng chip PCF8574. 8:Sơ đồ kết nối module LCD I2C. Ưu điểm: - Tiết kiệm chân cho vi điều khiển - Dễ dàng kết nối với LCD Thông số kĩ thuật - Điện áp hoạt động: 2.5-6V DC - Hỗ trợ màn hình: LCD1602,1604,2004 (driver HD44780) - Giao tiếp: I2C - Địa chỉ mặc định: 0X27 (có thể điều chỉnh bằng ngắn mạch chân A0/A1/A2) Trang 21 Đồ án Vi điều khiển Chương 1 - Kích thước: 41.3mm(H) - Trọng lượng: 5g - Tích hợp Jump chốt để cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt - Tích hợp biến trở xoay điều chỉnh độ tương phản cho LCD 2.6 Khối nguồn cấp.1 Nguồn Adapter đầu hệ thống.
Nguồn này là nguồn đầu vào chính chịu trách nhiệm cấp điện nuối toàn bộ hệ thống điều khiển và công suất phía sau. Thông số kĩ thuật : - Điện áp đầu vào : AC-220V (50/60 Hz). - Điện áp đầu ra : DC 12V. - Dòng điện đầu ra : 5A.
9: Nguồn Adapter 12V5A Trang 22 Đồ án Vi điều khiển Chương 1 2.2 IC ổn áp nguồn LM7805. 10: IC nguồn LM7805. Với một số mạch điện không đòi hỏi công suất quá cao nên việc sử dụng các Ic ổn áp thường rất phổ biến vì vậy mạch nguồn có cấu tạo đơn giản, không quá phức tạp thì IC LM7805 là một lựa chọn hợp lý. IC LM7805 là dòng IC ổn định điện áp đầu ra.
Dòng điện đầu ra 1.5A và điện áp ở mức 5V theo lý thuyết. Thông số kỹ thuật: - Điện áp vào: 7 ~ 25V - Điện áp ra: 4.2V - Dòng đầu ra: 1.5A - Nhiệt độ hoạt động lớn nhất: 85oC, nhỏ nhất: -20oC.3 IC nguồn LM1117-3. Là IC nguồn thông dụng, sơ đồ kết nối đơn giản cho ra điện áp thấp 3.3V với dòng ra tối da 1A. Nên sử dụng nguồn vào lớn hơn nguồn ra ít nhất 1.5V và cao nhất là 15V để bảo đảm IC làm việc ổn định.
Nhiệt độ hoạt động từ -40o đến 125oC. Ở đề tài này IC LM1117 cấp nguồn nuôi riêng cho Module RFID. Trang 23 Đồ án Vi điều khiển Chương 1 Hình 2.