ATS Bao Cao Finish

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNGCƠ SỞ TẠI TP HỒ CHÍ MINH

KHOA KĨ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ II

-------------------

Báo Cáo Đồ Án Môn HọcThiết kế ngoại vi và kĩ thuật

ghép nối

Đề tài :

“KIT điều khiển nguồn ATS”

SVTH: 1.Cao Đức Hòa Anh. Mã Sv: 408190001

2. Nguyễn Lê Đức Bảo. Mã Sv: 408190005

3. Nguyễn Nhật Nam. Mã Sv: 408190020

4. Lê Xuân Sơn. Mã Sv: 408190028

Lớp: Đ08ĐTA1

Giáo viên hướng dẫn : Ths. Tôn Thất Bảo Đạt.

Ths. Phạm Thế Duy.

HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, chúng em xin gửi lời cám ơn đến các thầy và toàn thể thầy cô

đang công tác tại trường,nhờ vào sự giảng dạy của quý thầy cô đã nhiệt tình

truyền đạt những kiến thức quý báu,chúng em đã có những kiến thức cơ bản để

vận dụng thực hiện đồ án này.

Chúng em xin chân thành cảm ơn các Thầy, cô Khoa Điện Tử 2, Ban Giám

Hiệu Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông Thành Phố Hồ Chí Minh đã

giúp chúng em nâng cao kiến thức, có cơ hội tiếp cận và học hỏi từ những đề tài

cụ thể nhằm bổ sung cho những kiến thức đã học từ nhà trường. Đặc biệt, em xin

cảm ơn sâu sắc đến Thầy Tôn Thất Bảo Đạt và Thầy Phạm Thế Duy đã tận tình

hướng dẫn chúng em thực hiện đề tài này.

Với thời gian làm việc không nhiều cùng với vốn kiến thức bản thân còn

nhiều hạn chế nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót.Chúng em kính mong

nhận được nhiều ý kiến đóng góp từ các thầy để có thể nâng cao kiến thức và áp

dụng vào những công việc thực tế sau này.

Cuối cùng chúng em xin kính chúc các thầy những lời chúc tốt đẹp nhất.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt Trang 1Ths. Phạm Thế Duy


Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông cơ sở Hồ Chí MinhKhoa Điện - Điện Tử II

Đề tài:“KIT điều khiển ATS”

Họ tên sinh viên: 1.Cao Đức Hòa Anh. Mã Sv: 408190001

2. Nguyễn Lê Đức Bảo. Mã Sv: 408190005

3. Nguyễn Nhật Nam. Mã Sv: 408190020

4. Lê Xuân Sơn. Mã Sv: 408190028

Khoa : Điện - Điện Tử II

Ngành : Điện tử máy tính

Giáo viên hướng dẫn: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt.

Ths. Phạm Thế Duy.

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Ngày Tháng Năm 2012

Giáo viên hướng dẫn



Mục Lục

Nội dung trang

I. Lý do chọn đề tài:..................................................................................................6

II. Cơ sở lý thuyết......................................................................................................6

III. Mô tả đề tài:.........................................................................................................6

IV. Tổng quan về đề tài..............................................................................................7

V. Sơ đồ khối:............................................................................................................8

VI. Nguyên lý hoạt động............................................................................................8

VII. Các khối chức năng cơ bản và phần mềm Visual Basic.....................................9

1.Khối nguồn:.........................................................................................................9

2. Khối RTC I2C-DS1307....................................................................................10

3.Khối ADC..........................................................................................................16

4.Khối LCD..........................................................................................................22

5.Khối UART.......................................................................................................28

6. Khối Input.........................................................................................................35

7. Khối output.......................................................................................................36

8. Phần mềm Visual Basic....................................................................................37

VIII. Lưu đồ giải thuật và lập trình..........................................................................42

1.Chương trình ngắt Timer 0................................................................................42

2.Điều khiển máy phát..........................................................................................42

2.1 Đề máy phát:...............................................................................................42

2.2.Tắt máy phát................................................................................................43

2.3 Điều khiển máy phát....................................................................................43

3.Điều khiển công tắc tơ lưới...............................................................................45

4.Điều khiển công tắc tơ máy phát.......................................................................46

5. Chương trình RUN:..........................................................................................47

6. Chương trình change_parameter......................................................................48

7.Chương trình PROGRAM.................................................................................49

8. Chương trình change_time...............................................................................50

9. Chương trình Time:..........................................................................................51

10. Chương trình chính.........................................................................................52



11. Giao diện chương trình điều khiển trên phần mềm Visual Basic:..................52

12.Quá trình truyền nhận dữ liệu..........................................................................53

IX. Kết luận:.............................................................................................................55

X. Tài liệu tham khảo...............................................................................................56

Phụ lục hình ảnh và bảng biểu trangHinh 5.1: Sơ đồ khối KIT điều khiển ATS…………………………………………8

Hình 7.1.1: Khối nguồn 5V…………………………………………………………9

Hình 7.1.2: Khối nguồn 12V………………………………………………………9

Hình 7.2.1: Sơ đồ nguyên lý khối RTC……………………………………………10

Hình 7.2.2: Hai gói cấu tạo chip DS 1307………………………………………...10

Hình 7.2.3: Các bước truyền dữ liệu tư Master đến Slaver trên I2C……………...11

Hình 7.2.4 : Các bước đọc dữ liệu tư Slaver tới Master trên I2C…………………11

Hình 7.2.5: Tổ chức bộ nhớ của DS1307………………………………………….13

Hình 7.2.6: Tổ chức các thanh ghi thời gian ……………………………………...13

Hình 7.2.7: Thanh ghi điều khiển DS1037………………………………………..14

Hình 7.2.8: Sơ đồ làm việc với DS1307…………………………………………..15

Hình 7.3.1: Sơ đồ nguyên lý khối ADC…………………………………………...16

Hình 7.3.2: IC LM35………………………………………………………………17

Hình 7.3.3: Thanh ghi ADMUX…………………………………………………..18

Hình 7.3.4: Thanh ghi ADCSRA………………………………………………….18

Hình 7.3.5: Thanh ghi ADCH,ADCL……………………………………………..20

Hình 7.3.6: Thanh ghi SFIOR……………………………………………………..20

Hình 7.4.1: Text LCD 16x2……………………………………………………….22

Hình 7.4.2: Sơ đồ nguyên lý khối LCD…………………………………………...22

Hình 7.4.3: Tổ chức của DDRAM………………………………………………...23

Hình 7.4.4: Bảng mã ASCII của text LCD………………………………………..24

Hình 7.4.5: Trình tự giao tiếp với Text LCD……………………………………...27

Hình 7.5.1: Sơ đồ nguyên lý khối convert R28S232-RS485……………………..28

Hình 7.5.2: Sơ đồ nguyên lý khối RS485…………………………………………28

Hình 7.5.3: Cổng DB9 (RS232)…………………………………………………..29

Hình 7.5.4: Thanh ghi UDR ………………………………………………………31

Hình 7.5.5: Thanh ghi UCSRA……………………………………………………31



Hình 7.5.6: Thanh ghi UCSRB……………………………………………………32

Hình 7.5.7: Thanh ghi UCSRC……………………………………………………33

Hình 7.6.1: Sơ đồ nguyên lý khối Input…………………………………………...35

Hình 7.7.1: Sơ đồ nguyên lý khối output………………………………………….36

Hình 7.7.2: Rơle trung gian………………………………………………………..36

Hình 7.7.3: Công tắc tơ……………………………………………………………37

Hình 7.7.4: Sơ đồ đấu nối các Rơle……………………………………………….37

Hình7.8.1: Giao diện phần mềm Visual Basic 6.0……………………………….38

Hình 7.8.2: Các tool cơ bản chương trình VB 6.0………………………………...39

Hình 7.8.3: Màn hình lập trình VB………………………………………………..40

Hình 8.2.1: Giải thuật chương trình đề máy phát…………………………………42

Hình 8.2.2: Giải thuật chương trình tắt máy phát…………………………………43

Hình 8.2.3: Giải thuật chương trình điều khiển máy phát…………………………44

Hình 8.3: Giải thuật chương trình đóng công tắc tơ lưới………………………….45

Hình 8.4: Giải thuật chương trình đóng công tắc tơ máy phát…………………….46

Hình 8.5: Giải thuật chương trình RUN…………………………………………...47

Hình 8.6: Giải thuật chương trình change_parameter…………………………….48

Hình 8.7: Giải thuật chương trình PROGRAM…………………………………...49

Hình 8.8: Giải thuật chương trình change_time…………………………………..50

Hình 8.9: Giải thuật chương trình TIME………………………………………….51

Hình 8.10: Giải thuật chương trình chính…………………………………………52

Hình 8.11: Giao diện chương trình điều khiển KIT ATS………………………....52

Bảng 7.2.1: Bảng chọn tần số ngõ ra SQW………………………………………..15

Bảng 7.3.1: Bảng chọn điện áp tham chiếu………………………………………..18

Bảng 7.3.2: Bảng hệ số chia tần số ADC………………………………………….19

Bảng 7.3.3: Bảng chọn chế độ hoạt động ADC…………………………………...20

Bảng 7.4.1: Tập lệnh điều khiển LCD…………………………………………….25

Bảng 7.5.1: Chọn độ dài dữ liệu truyền…………………………………………...33

Bảng 7.5.2: Công thức tính tốc độ BAUD………………………………………...34

Bảng 8.1: Thứ tự các gói tin gửi tư KIT lên máy tính…………………………….53

Bảng 8.2: Bảng mã lệnh máy tính điều khiển KIT ATS………………………......54



I. Lý do chọn đề tài: Ngày nay các hệ thống, thiết bị điện được sử dụng rộng rãi nhằm phục vụ cuộc

sống con người ví dụ như các trạm viễn thông BTS, các dây truyền sản xuất, hệ

thống điện trong nhà v.v…

Tuy nhiên, trong điều kiện của nước ta khi vào mùa khô luôn xảy ra tình trạng

thiếu điện, mất điện xảy ra thường xuyên khó mà lường trước được. Gây ảnh

hưởng đến sản xuất và đời sống.

Khi đó cần phải có một hệ thống chuyển tiếp để đưa nguồn điện dự phòng vào

cung cấp cho các thiết bị sử dụng điện trong điều kiện không có người trực thường

xuyên.

Kit điều khiển nguồn ATS là một lựa chọn thích hợp cho yêu cầu trên. Do đó

chúng em chọn KIT điều khiển ATS làm đề tài môn học của mình.

II. Cơ sở lý thuyết Dựa trên những kiến thức đã học về mạch điện tử, các linh kiện, kiến thức về vi

điều khiển và kiến thức về lập trình trên phần mềm Visual Basic. Chúng em đã tìm

hiểu về hệ thống chuyển mạch nguồn (ATS) và nhận thấy có thể thiết kế và thi

công KIT điều khiển nguồn ATS. Do đó chúng em đăng kí đề tài này cho môn học

của mình.

Trên KIT điều khiển có một số giao tiếp như sau:

Giao tiếp LCD.

Giao tiếp truyền thông nối tiếp UART chuẩn RS232 và RS485.

Giao tiếp I2C.

Giao tiếp ADC.

Giao tiếp bàn phím 6 phím.

Giao tiếp I/O với các thiết bị ngoại vi…

Khả năng chống nhiễu của Atmega16 là khá tốt và nó đáp ứng đầy đủ các khối

chức năng hệ thống yêu cầu, vì vậy nhóm chúng em chọn sử dụng vi điều khiển

Atmega16 cho mạch của mình.

III. Mô tả đề tài: Sử dụng kit điều khiển với viđiều khiển ATmega16 thu thập dữ liệu: Mức

nhớt (high or low), mức dầu (high or low) của máy phát điện; trạng thái của nguồn

lưới và nguồn máy phát; mức Acquy, nhiệt độ(Sensor LM35), thời gian (Chip



DS1307). Tư đó xử lý dữ liệu để điều khiển đóng ngắt máy phát và các công tắc tơ

nguồn lưới và công tắc tơ nguồn máy phát điện.

Kit điều khiển giao tiếp với máy tính qua chuẩn RS-485. Sử dụng bộ chuyển

đổi RS-232 sang RS-485 và ngược lại.

Trên máy tính dùng phần mềm Visual Basic lập trình giao diện giao tiếp với

người dùng.

IV. Tổng quan về đề tài :

1. Độ tin cậy:

Sử dụng các linh kiện tốt có độ bền cao nên KIT có khả năng hoạt động trong

thời gian dài và liên tục, độ bền cao.

Mạch được thiết kế sao cho việc lắp đặt là dễ dàng nhất, được chia thành các

khối chức năng rõ ràng nên việc bảo trì bảo hành sẽ thuận tiện.

Sử dụng đường truyền riêng tư KIT đến máy tính nên khả năng bảo mật cao,

không bị đánh cắp dữ liệu hay bị điều khiển tư những phần tử bên ngoài.

Mạch sử dụng nguồn thấp và công suất nhỏ nên rất an toàn cho người sử dụng.

2. Hiệu suất:

KIT điều khiển được thiết kế tối ưu để đạt hiệu suất cao nhất.

3. Giá thành:

Các linh kiện có giá thành hợp lý nên giá thành sản phẩm thấp.

So với PLC thì KIT điều khiển trong hệ thống này có chức năng tương tự nhưng

giá thành thấp hơn rất nhiều.

4. Nguồn linh kiện:

Nhập linh kiện tư các cửa hàng uy tín với sản phẩm chất lượng.

5. Thời gian hoàn thành :(01/02/2012 – 15/4/2012: 10 tuần)

Tuần 1: Tìm hiểu về vi điều khiển Atmega16 và các khối chức năng, phần

mềm Visual Basic.

Tuần 2: Thiết kế và mô phỏng các khối chức năng.

Tuần 3: Thiết kế sơ đồ nguyên lý,.

Tuần 5: Vẽ mạch in và làm board mạch.

Tuần 6-7: Thi công mạch và viết chương trình điều khiển, viết giao diện điều

khiển trên VB, mô phỏng hoạt động của mạch trên phần mềm Protues.



Tuần 7-8: Kiểm tra hoạt động và hiệu chỉnh mạch.

Tuần 9:Hoàn chỉnh mạch.

Tuần 10: Viết báo cáo.

V. Sơ đồ khối:

Hinh 5.1: Sơ đồ khối KIT điều khiển ATS

VI. Nguyên lý hoạt động :

Khi mất điện lưới tải sẽ sử dụng điện tư bình Acquy, khi mức Acquy xuống

dưới ngưỡng đã cài đặt sẵn tín hiệu điều khiển khởi động máy phát tích cực đề máy

phát. Khi có tín hiệu báo nguồn điện máy phát đã sẵn sàng sẽ đóng công tắc tơ cấp

nguồn cho tải tư máy phát điện. Khi có lưới trở lại sẽ đóng công tắc tơ lưới đồng

thời tín hiệu off máy phát tích cực tắt máy phát. Mạch có cài đặt thời gian delay để

chờ cho nguồn điện ổn định sau đó mới đóng công tắc tơ cấp nguồn.

LCD dùng để hiển thị một số thông tin cần thiết. VD: Trạng thái các công tắc

tơ, nhiệt độ, mức Acquy, thời gian…

Khối Keypad 6 phím dùng để truy cập vào menu điều chỉnh các thông số

ngưỡng như nhiệt độ, mức Acquy, thời gian delay,…..

Bộ dao động thời gian thực (DS1307) cho dữ liệu về thời gian. Hiển thị thời

gian này lên LCD và truyền về máy tính. Ngoài ra ta có thể thiết lập chức năng tắt

bộ điều khiển vào những thời gian không cần thiết.



VD : Một số nhà máy dùng nhiều trạm ATS để phục vụ cho sản xuất. Vào

ban đêm không sản xuất, chỉ dùng điện để chiếu sáng ta có thể tắt một số

trạm ATS, tránh trường hợp mất điện lưới vào ban đêm máy phát sẽ hoạt

động gây lãng phí. Bật lại vào thời gian sản xuất.

Kit điều khiển truyền lên máy tính các thông tin như: Trạng thái các công tắc tơ,

nhiệt độ, mức Acquy, thời gian…

PC truyền xuống KIT điều khiển các thông số cài đặt thời gian cho RTC. Điều

khiển máy phát và các công tắc tơ thông qua khối RS232-RS485.

Nút Test điều khiển các đầu ra chạy theo một quy trình định sẵn.

Nút Manual/Auto để chọn chế độ điều khiển cho tủ điều khiển, điều khiển bằng

tay bằng các nút nhấn trên mặt tủ hoặc tự động bằng KIT điều khiển. Nếu ở chế độ

Manual KIT điều khiển tắt các tín hiệu tích cực điều khiển các rơle, cho phép điều

khiển bằng các switch trên mặt tủ điều khiển, và chỉ báo màn hình LCD.

VII. Các khối chức năng cơ bản và phần mềm Visual Basic .

1.Khối nguồn:

Hình 7.1.1: Khối nguồn 5V

Hình 7.1.2: Khối nguồn 12V

Khối nguồn gồm 2 phần : Nguồn 5V cấp nguồn cho vi xử lý và LCD, nguồn 12V

cấp nguồn hoạt động cho rơle.



Khối nguồn với input 220AC, qua IC ổn áp LM7805 và LM7812 kết hợp với các tụ

lọc giúp nguồn ra là nguồn 1 chiều phẳng.

Thông số LM7805 và 7812:

LM7805: Input: 7-20V Output: 4.75-5.25V, 5mA-1A.

LM7812: Input: 14.5-27V Output: 11.4-12.6V, 5mA-1A.

2. Khối RTC I2C-DS1307 :

Sơ đồ nguyên lý:

Hình 7.2.1: Sơ đồ nguyên lý khối RTC

Sử dụng 2 dây tín hiệu (SDA và SCL) để truyền dữ liệu theo giao thức I2C.

Hình 7.2.2: Hai gói cấu tạo chip DS 1307



Khung truyền I2C:

Hình 7.2.3: Các bước truyền dữ liệu tư Master đến Slaver trên I2C

Hình 7.2.4 : Các bước đọc dữ liệu tư Slaver tới Mastertrên I2C

Địa chỉ của DS1307 được set cố định là “1101000” Giới thiệu về đồng hồ thời gian thực DS 1307 (Real time clock):

DS 1307 Real time clock có thể đếm giờ, phút, giây, tháng, ngày của tháng,

ngày của tuần, năm kể cả năm nhuận (đến năm 2100).

Có 56 byte Ram để lưu trữ dữ liệu, nhưng dữ liệu không bị mất khi tắt

nguồn.

Có thể lập trình được để xuất tín hiệu xung vuông.

Tự động phát hiện ra nguồn cung cấp bị lỗi (ngắt nguồn) và chuyển qua

mạch bảo vệ sử dùng nguồn pin dự trữ.

Nguyên lý hoạt động :

DS1307 hoạt động như một slaver trên bus dữ liệu nối tiếp. Để truy xuất nội

dung ta phải thiết lập một điều kiện Start và cung cấp mã nhận dạng của IC

(Device Identification Code) theo sau bởi thanh ghi địa chỉ. Các thanh ghi

theo sau được truy xuất tuần tự cho đến khi gặp tín hiệu Stop.

Khi VCC = 1.25Vbat thì DS1307 sẽ kết thúc việc truy xuất và reset lại bộ

đếm địa chỉ. Các Input sẽ không được nhận ra tại thời điểm này để ngăn

ngưa một số lượng lớn dữ liệu được ghi tới DS1307 tư hệ thống bên ngoài.



Khi VCC < Vbat thì IC này sẽ chuyển sang mode sử dụng pin dự trữ. Khi

nguồn chính được bật lên thì IC này sẽ chuyển tư dùng nguồn pin sang dùng

nguồn chính.

Các tín hiệu Input và Output

VCC, GND : Nguồn DC được cung cấp cho IC qua những chân này. Khi

gắn vào nguồn 5V thì IC này có thể đọc ghi bình thường. Nhưng khi nguồn

giảm xuống còn 3V thì việc đọc ghi sẽ không được phép. Tuy nhiên, các

chức năng của timer vẫn tiếp tục với nguồn cung cấp thấp. Khi Vcc giảm

xuống dưới VBAT thì RAM và timekeeper được chuyển qua sử dụng nguồn

cung cấp tại VBAT.

VBAT : Cung cấp nguồn dữ trữ 3V. Để hoạt động ở chế độ sử dụng nguồn

Vbat thì 2.0V < Vbat < 3.5V. Khi VCC gần bằng 1.25VBAT thì chúng ta sẽ

không được phép truy xuất vào RTC (Real time clock) và Ram bên trong

của IC.

SCL (Serial Clock Input) : SCL được dùng để đồng bộ dữ liệu trên đường

truyền nối tiếp.

SDA (Serial Data Input/Output) : SDA là chân I/O. SDA là chân Open drain

nên cần có điện trở kéo lên ở bên ngoài.

SQW/OUT (Square Wave/Output Driver) : Khi được bật lên, thì bit SQWE

set lên 1, và chân này sẽ output ra 1 trong 4 tần số sóng vuông là 1hz, 4khz,

8khz, 32khz. Chân này cũng là chân Open drain nên cũng yêu cầu có điện

trở kéo lên nguồn ở bên ngoài. SQW/OUT sẽ hoạt động khi có nguồn cung

cấp vào cho dù đó là nguồn VCC hay là VBAT.

X1, X2 : Kết nối với thạch anh 32.768Khz. Mạch tạo xung bên trong được

thiết kế để hoạt động với thạch anh và tụ CL = 12.5 pF.

Bộ nhớ DS1307 có tất cả 64 thanh ghi 8-bit được đánh địa chỉ tư 0 đến 63 (tư

0x00 đến 0x3F theo hệ hexadecimal). Tuy nhiên, thực chất chỉ có 8 thanh ghi đầu

là dùng cho chức năng đồng hồ, còn lại 56 thanh ghi bỏ trông có thể được dùng

chứa biến tạm như RAM nếu muốn. Bảy thanh ghi đầu tiên chứa thông tin về thời

gian của đồng hồ bao gồm: giây (SECONDS), phút (MINUETS), giờ (HOURS),

thứ (DAY), ngày (DATE), tháng (MONTH) và năm (YEAR). Việc ghi giá trị vào 7



thanh ghi này tương đương với việc cài đặt thời gian khởi động cho RTC. Việc đọc

giá tư 7 thanh ghi là đọc thời gian thực mà chip tạo ra. Thanh ghi thứ

8(CONTROL) là thanh ghi điều khiển xung ngõ ra SQW/OUT (chân 6).

Hình 7.2.5: Tổ chức bộ nhớ của DS1307

Hình 7.2.6: Tổ chức các thanh ghi thời gian.

Thanh ghi giây (SECONDS: thanh ghi này là thanh ghi đầu tiên trong bộ nhớ

của DS1307, địa chỉ của nó là 0x00. Bốn bit thấp của thanh ghi này chứa mã

BCD 4-bit của chữ số hàng đơn vị của giá trị giây. Do giá trị cao nhất của chữ

số hàng chục là 5 (không có giây 60 !) nên chỉ cần 3 bit (các bit SECONDS 6:4)



là có thể mã hóa được (số 5 =101, 3 bit). Bit cao nhất, bit 7, trong thanh ghi này

là 1 điều khiển có tên CH (Clock halt; treo đồng hồ), nếu bit này được set bằng

1 bộ dao động trong chip bị vô hiệu hóa, đồng hồ không hoạt động. Vì vậy, nhất

thiết phải reset bit này xuống 0 ngay tư đầu.

Thanh ghi phút (MINUTES): có địa chỉ 0x01, chứa giá trị phút của đồng hồ.

Tương tự thanh ghi SECONDS, chỉ có 7 bit của thanh ghi này được dùng lưu

mã BCD của phút, bit 7 luôn luôn bằng 0.

Thanh ghi giờ (HOURS): Thanh ghi này có địa chỉ 0x02. Trước hết 4-bits thấp

của thanh ghi này được dùng cho chữ số hàng đơn vị của giờ. Do DS1307 hỗ

trợ 2 loại hệ thống hiển thị giờ (gọi là mode) là 12h (1h đến 12h) và 24h (1h đến

24h) giờ, bit6 xác lập hệ thống giờ. Nếu bit6=0 thì hệ thống 24h được chọn, khi

đó 2 bit cao 5 và 4 dùng mã hóa chữ số hàng chục của giá trị giờ. Do giá trị lớn

nhất của chữ số hàng chục trong trường hợp này là 2 (=10, nhị phân) nên 2 bit 5

và 4 là đủ để mã hóa. Nếu bit6=1 thì hệ thống 12h được chọn, với trường hợp

này chỉ có bit 4 dùng mã hóa chữ số hàng chục của giờ, bit 5 chỉ buổi trong

ngày, AM hoặc PM. Bit5 =0 là AM và bit5=1 là PM. Bit 7 luôn bằng 0.

Thanh ghi thứ (DAY: ngày trong tuần): nằm ở địa chĩ 0x03. Thanh ghi DAY

chỉ mang giá trị tư 1 đến 7 tương ứng tư Chủ nhật đến thứ 7 trong 1 tuần. Vì

thế, chỉ có 3 bit thấp trong thanh ghi này có nghĩa.

Các thanh ghi còn lại có cấu trúc tương tự, DATE chứa ngày trong tháng (1 đến

31), MONTH chứa tháng (1 đến 12) và YEARchứa năm (00 đến 99). DS1307

chỉ dùng cho 100 năm, nên giá trị năm chỉ có 2 chữ số, phần đầu của năm do

người dùng tự thêm vào (ví dụ 20xx)

Thanh ghi điều khiển (Control Register) :

Thanh ghi điều khiển của DS1307 được sử dụng để điều khiển hoạt động

của chân SQW/OUT.

Hình 7.2.7: Thanh ghi điều khiển DS1037



Out (Output control) : Bít này điều khiển mức logic xuất ra trên chân

SQW/OUT khi mà sóng vuông không được kích hoạt. Nếu SQWE = 0, thì

mức logic trên chân SQW/OUT là 1 nếu OUT = 1, và là 0 nếu OUT = 0.

SQWE (Square Wave Enabel) : Bít này khi được set lên mức 1 thì sẽ kích

hoạt mạch dao động xuất ra ngoài. Tần số của sóng vuông phụ thuộc vào giá

trị ở bít RS0 và RS1. Với sóng vuông xuất ra 1Hz thì thanh ghi clock sẽ cập

nhập dữ liệu khi có cạnh xuống của xung vuông.

RS (Rate select) : Những bit này điều khiển tần số của sóng vuông được

xuất ra trên chân SQW/OUT. Bảng sau liệt kê ra các tần số có thể được chọn

bởi 2 bit RS này.

Bảng 7.2.1: Bảng chọn tần số ngõ ra SQW

Sơ đồ làm việc với DS1307 như sau:

Hình 7.2.8: Sơ đồ làm việc với DS1307



Lập trình khởi động RTC và các lệnh cài đặt và lấy dữ liệu RTC trong

Codevision:

Các lệnh cài đặt thời gian:

Các lệnh lấy dữ liệu RTC tư DS1307:

3.Khối ADC :

Sơ đồ nguyên lý:

Hình 7.3.1: Sơ đồ nguyên lý khối ADC



Hình 7.3.2: IC LM35

ATMEGA16 có 8 kênh ADC là chức năng thứ 2 của PORTA. Theo datasheet

LM35 thì cứ 10mV tương ứng với 10C, ở 00C điện áp ra là 0V, tương ứng với giá

trị ADC là 0. Với Vref=5V, giá trị của ADC tư 0 đến 255, lấy tròn 250 mức. Mỗi

giá trị ADC ứng với 5V/250= 20 mV. Vậy 1 giá trị ADC ứng với 20C. Muốn tăng

độ phân giải ADC ta giảm Vref. Tư đó ta có công thức tính nhiệt độ

“Temp=read_adc(LM35out)/2”. Tương tự ta có công thức tính mức Acquy

“DC=read_adc(DCout)/2”.

Khối ADC trong Atmega16:

Độ phân giải 8 hoặc 10bit

Sai số +/-2 LSB/bit

Thời gian chuyển đổi tư 13-26us

Tốc độ lên tới 15kSBS ở độ phân giải lớn nhất

8 kênh vào đơn

7 kênh vào vi sai (so sánh)

2 kênh vào vi sai có hệ số nhân tùy chọn (10x, 200x-chưa kiểm định với

loạiPDIP)

Kết quả biến đổi có thể căn chỉnh được(trái hoặc phải).

Dải điện áp vào tư 0-Vcc

Có điện áp tham chiếu nội 2,56V

Chế độ Free running hoặc Single.

Có thể kích hoạt hoạt động bởi các nguồn khác nhau(Auto Trigering)

Bật ngắt sau khi chuyển đổi xong



Thanh ghi:

Có 4 thanh trong bộ ADC trên AVR trong đó có 2 thanh ghi data chứa dữ liệu sau

khichuyển đổi, 2 thanh ghi điều khiển và chứa trạng thái của ADC.

ADMUX (ADC Multiplexer Selection Register): là 1 thanh ghi 8 bit điều khiển

việc chọn điện áp tham chiếu, kênh và chế độ hoạt động của ADC. Chức năng của

tưng bit trên thanh ghi này sẽ được trình bày cụ thể như sau:

Hình 7.3.3: Thanh ghi ADMUX

Tưng bit của thanh ghi ADMUX được mô tả như sau:

Bit 7:6- REFS1:0 (Reference Selection Bits): là các bit chọn điện áp tham

chiếu cho ADC, 1 trong 3 nguồn điện áp tham chiếu có thể được chọn là:

điện áp ngoài tư chân VREF, điện áp tham chiếu nội 2.56V hoặc điện áp

AVCC.

Bảng 7.3.1: Bảng chọn điện áp tham chiếu

Bit 5 – ADLAR: ADC Left Adjust Result.Bằng 1 có chỉnh trái. Mặc định

bằng 0, chỉnh phải.

Bit 4:0 – MUX4:0 Các bit chọn kênh vào và hệ số.

ADCSRA (ADC Control and Status RegisterA): là thanh ghi chính điều khiển

hoạt động và chứa trạng thái của module ADC.

Hình 7.3.4: Thanh ghi ADCSRA



Tưng bit của thanh ghi ADCSRA được mô tả như sau:

Bit 7 – ADEN: ADC Enable. 1/0 – En/Dis

Bit 6 – ADSC: ADC Start Convertion 1 to start. When complete reach 0

Bit 5 – ADATE: ADC Auto Trigger Enable Chọn nguồn khởi tạo bằng bit

ADTS trong thanh ghi SFIOR

Bit 4 – ADIF: ADC Interrupt Flag.Bằng 1 khi ADC chuyển đổi xong và dữ

liệu được cập nhật

Bit 3 – ADIE: ADC Interrupt EnableKhi bit =1 và bit I trong SREG =1 thì

ngắt được thiết lập

Bit 2:0 – ADPS2:0 : ADC Prescaler Selection.Dùng để thiết lập hệ số chia

giữa tần số của hệ thống và tần số của bộ ADC.

Bảng 7.3.2: Bảng hệ số chia tần số ADC



Hai thanh ghi chứa dữ liệu kết quả ADCH, ADCL

Hình 7.3.5: Thanh ghi ADCH,ADCL

SFIOR – Special FunctionIO Register

Hình 7.3.6: Thanh ghi SFIOR

Bit 7:5 – ADTS2:0 : ADC Auto Trigger Source. Nếu ADATE = 1 thì các bit

chọn sẽ có tác dụng, ngược lại = 0 sẽ không có tác dụng

Bảng 7.3.3: Bảng chọn chế độ hoạt động ADC

Bit 4: Reserved bit



Lập trình khởi động ADC và chương trình con đọc ADC:

Khởi động ADC

Set Wizard khởi động ADC trong CodeVision:

Các thanh ghi khởi động ADC



Chương trình con đọc ADC:

4.Khối LCD :

Hình 7.4.1: Text LCD 16x2

Sơ đồ kết nối khối LCD 16x2 chế độ giao tiếp 4 bit với ATmega16:



Hình 7.4.2: Sơ đồ nguyên lý khối LCD

Thanh ghi và tổ chức bộ nhớ:

HD44780U (Chuẩn chung cho Text LCD) có 2 thanh ghi 8 bits là

INSTRUCTION REGISTER (IR) và DATA REGISTER (DR). Thanh ghi IR chứa

mã lệnh điều khiển LCD và là thanh ghi chỉ ghi (chỉ có thể ghi vào thanh ghi này

mà không đọc được nó).Thanh ghi DR chứa các các loại dữ liệu như ký tự cần hiển

thị hoặc dữ liệu đọc ra tư bộ nhớ LCD. Cả 2 thanh ghi đều được nối với các đường

dữ liệu D0:7 của Text LCD và được lựa chọn tùy theo các chân điều khiển RS,

RW.

HD44780U có 3 loại bộ nhớ, đó là bộ nhớ RAM dữ liệu cần hiển thị

DDRAM(Didplay Data RAM), bộ nhớ chứa ROM chứa bộ font tạo ra ký tự

CGROM (Character Generator ROM) và bộ nhớ RAM chứa bộ font tạo ra các

symbol tùy chọn CGRAM (Character Generator RAM).

DDRAM: DDRAM là bộ nhớ tạm chứa các ký tự cần hiển thị lên LCD, bộ nhớ

này gồm có 80 ô được chia thành 2 hàng, mỗi ô có độ rộng 8 bit và được đánh số tư

0 đến 39 cho dòng 1; tư 64 đến 103 cho dòng 2. Mỗi ô nhớ tương ứng với 1 ô trên

màn hình LCD. Như chúng ta biết LCD loại 16x2 có thể hiển thị tối đa 32 ký tự (có

32 ô hiển thị), vì thế có một số ô nhớ của DDRAM không được sử dụng làm các ô

hiển thị.

Hình 7.4.3: Tổ chức của DDRAM

Chỉ có 16 ô nhớ có địa chỉ tư 0 đến 15 và 16 ô địa chỉ tư 64 đến 79 là được hiển thị

trên LCD. Vì thế muốn hiển thị một ký tự nào đó trên LCD chúng ta cần viết ký tự

đó vào DDRAM ở 1 trong 32 địa chỉ trên. Các ký tự nằm ngoài 32 ô nhớ trên sẽ

không được hiển thị, tuy nhiên vẫn không bị mất đi, chúng có thể được dùng cho

các mục đích khác nếu cần thiết



CGROM: CGROM là vùng nhớ cố định chứa định nghĩa font cho các ký tự.

Chúng ta không trực tiếp truy xuất vùng nhớ này mà chip HD44780U sẽ tự thực

hiện khi có yêu cầu đọc font để hiển thị. Một điều đáng lưu ý là địa chỉ font của

mỗi ký tự vùng nhớ CGROM chính là mã ASCII của ký tự đó.

Hình 7.4.4: Bảng mã ASCII của text LCD

CGRAM: CGRAM là vùng nhớ chứa các symbol do người dùng tự định

nghĩa, mỗi symbol được có kích thước 5x8 và được dành cho 8 ô nhớ 8 bit. Các

symbol thường được định nghĩa trước và được gọi hiển thị khi cần thiết.Vùng này

có tất cả 64 ô nhớ nên có tối đa 8 symbol có thể được định nghĩa.

Điều khiển hiển thị Text LCD

Các chân điều khiển LCD:

RS(chân số 3): Lựa chọn thanh ghi.

RS=0 : chọn thanh ghi lệnh IR

RS=1 : chọn thanh ghi dữ liệu DR

RW(chân số 4): Lựa chọn việc đọc ghi.

R/W=1: Đọc dữ liệu rư LCD.



R/W=0: Ghi dữ liệu vào LCD.

EN(chân số 5): Chân cho phép LCD hoạt động.

Bảng 7.4.1: Tập lệnh điều khiển LCD.

Clear Display: Xóa hết màn hình bằng cách ghi các ký tự trống 0x20 lên

DDRAM và trả con trỏ DDRAM về vị trí 0.

Return Cusore Home: Đưa con trỏ về vị trí ban đầu nhưng không xóa dữ liệu

trong DDRAM.

Entry mode set:Xác lập các hiển thị liên tiếp cho LCD.

D7:0 = 0x04 (00000100): hiển thị giảm và không shift

D7:0 = 0x05 (00000101) : hiển thị giảm và shift

D7:0 = 0x06 (00000110) : hiển thị tăng và không shift

D7:0 = 0x07 (00000111) : hiển thị tăng và shift

Display on/off: Bật hay tắt màn hình, con trỏ và trạng thái nhấp nháy của con

trỏ tương ứng bằng các bit D, C, B. trong đó D (Display) cho phép hiển thị LCD



nếu mang giá trị 1, C (Cursor) bằng 1 thì cursor sẽ được hiển thị và B là blinking

cho cursor tại vị trí hiển thị (blinking là dạng 1 ô đen nhấp nháy tại vị trí ký tự đang

hiển thị). Mã lệnh được dùng phổ biến cho lệnh này là 0x0E (00001110 - hiển thị

cursor nhưng không hiển thị blinking).

Cursor and Display Shift: Di chuyển con trỏ và dịch toàn bộ màn hình mà

không thay đổi nội dung trong DD RAM.

Function Set: xác lập chức năng cho LCD: đây là lệnh thiết lập phương thức

giao tiếp với LCD, kích thước font chữ và số lượng line của LCD. Trong đó nếu

DL=1 (DL: Data Length) thì mode giao tiếp 8 bit sẽ được dùng, lúc này tất cả các

chân tư D0 đến D7 phải được kết nối với bộ điều khiển ngoài. Nếu DL=0 thì mode

4 bit được dùng, trong trường hợp này chỉ có 4 chân D4:7 được dùng để truyền

nhận dữ liệu và kết nối với bộ điều khiển ngoài, các chân D0:3 được để trống. N

quy định số dòng của LCD, vì chúng ta đang khảo sát LCD loại hiển thị 2 dòng nên

N=1 (N=0 cho trường hợp LCD 1 dòng). F là kích thước font chữ hiển thị, do LCD

có 2 bộ font chữ có sẵn trong CGROM nên chúng ta cần lựa chọn thông qua bit F,

nếu F=1 bộ font 5x10 được sử dụng và nếu F=0 thì font 5x8 được hiển thị. 2 bit

thấp trong mã lệnh này có thể được gán giá trị tùy ý. Mã lệnh được dùng phổ biến

cho lệnh function set là 0x38 (00111000 giao tiếp 8 bit, 2 dòng với font 5x8 ) hoặc

0x28 (00101000 giao tiếp 4 bit, 2 dòng với font 5x8 ).

Set CG RAM Adress: đặt địa chỉ truy cập tới bộ nhớ tạo ký tự Character

Generation RAM (trong trường hợp muốn tạo và sử dụng các ký tự theo

mong muốn)

Set DD RAM Adress:định vị trí con trỏ cho DDRAM: di chuyển con trỏ đến

một vị trí tùy ý trong DDRAM và vì thế có thể được dùng để chọn vị trí cần hiển

thị trên LCD. Để thực hiện lệnh này cần reset RS=0. Bit MSB của mã lệnh (D7)

phải bằng 1, 7 bit còn lại của mã lệnh chính là địa chỉ DDRAM muốn di chuyển

đến.

Read Busy Flag and Address: Kiểm tra trạng thái bận của LCD, trạng

thái bận được trả về bít DB[7], các bit còn lại DB[6:0] là giá trị địa chỉ DD RAM

hiện hành.



Write Data to CGRAM or DDRAM: Ghi dữ liệu vào các RAM tương

ứng trong LCD. Lệnh này sử dụng để in các ký tự ra màn hình, khi đó con trỏ địa

chỉ RAM tương ứng tự động dịch chuyển lên 1 hoặc xuống 1 tùy thiết lập

bởi Entry mode set.

Read Data from CGRAM or DDRAM: Đọc vào các RAM tương ứng

trong LCD. Con trỏ địa chỉ RAM tương ứng cũng tự động tăng hay giảm 1 đơn vị

tùy thuộc thiết lập bởi Entry mode set.

Trình tự giao tiếp Text LCD:

Hình 7.4.5: Trình tự giao tiếp với Text LCD

Các lệnh trong thư viện LCD.h



5.Khối UART :

Sơ đồ nguyên lý :

Khối convert RS485-RS232:

Hình 7.5.1: Sơ đồ nguyên lý khối convert RS232-RS485



Khối giao tiếp RS485 với Atmega16

Hình 7.5.2: Sơ đồ nguyên lý khối RS485

Khối USART gồm một 2 IC 75176 (một truyền một nhận) để biến đổi tín hiệu

USART dạng TTL tư Atmega16 theo chuẩn RS485, sau đó tín hiệu RS485 được

chuyển sang tín hiệu RS232 để phù hợp với mức logic của máy tính.

Hình 7.5.3: Cổng DB9 (RS232)

Giới thiệu chuẩn RS232 :

Chuẩn RS232 sử dụng 3 chân: TX(truyền – Chân số 3), RX(nhận – Chân số 2)

và GND (đất – Chân số 5)



Chiều dài kết nối lớn nhất để đảm bảo dữ liệu là 12,5 đến 25,4m ; tốc độ

20kbit/s, đôi khi là tốc độ 115kbit/s với một số thiết bị đặc biệt.

Ưu điểm:

Khả năng chống nhiễu của các cổng nối tiếp cao.

Thiết bị ngoại vi có thể tháo lắp ngay cả khi máy tính đang được cấp điện.

Các mạch điện đơn giản có thể nhận được điện áp nguồn nuôi qua cổng

nối tiếp.

Đặc điểm cần lưu ý:

Chuẩn RS232 có mức giới hạn trên và dưới (logic 0 và 1) là ±12V.Trở

kháng tải phải lớn hơn 3000Ω và nhỏ hơn 7000Ω.

Mức 1: -3V đến -12V.

Mức 0: +3V đến +12V.

Các lối vào phải có điện dung nhỏ hơn 2500pF.

Độ dài của cáp kết nối không vượt quá 15m nếu không sử dụng model.

Các giá trị truyền dữ liệu chuẩn: (Tốc độ BAUD) 50, 75, 110, 750, 300,

600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 28800, 38400....56600, 115200 bps.

Giới thiệu chuẩn RS485 :

Tín hiệu tư máy tính theo chuẩn RS-232 có mức điện áp là ±12V phải đổisang

mức TTL 0 -> 5V dùng vi mạch MAX 232, sau đó tín hiệu đơn được đổi sang

tín hiệu vi sai dùng vi mạch MAX 485. Điện áp vi sai phải lớn hơn 350mV.

Nếu Vab> 350mV ta coi như logic 1 được truyền còn nếu Vab < -350mV thì

logic 0 đươc truyền.

Với RS-485 tốc độ truyền có thể đạt đến 10Mbs và chiều dài cáp có thể lên đến

1.2km.

Quá trình truyền dữ liệu:

Khung truyền:

Start bit: Thông báo cho bộ nhận biết một kí tự sẽ được gửi đến trong

lần truyền bit tiếp theo.

Data bit: Được gửi dưới dạng mã ASCII (có thể là 5,6,7 hay 8 bit dữ

liệu)

Parity bit: Kiểm tra bit chẵn, lẻ (có thể có hoặc không)



Stop bit: Thông báo cho bộ nhận rằng một gói dữ liệu đã gửi xong.

(có thể là 1, 1,5 hoặc 2 bit)

Khung truyền phổ biến là: “Start bit + 8 bit data + 1 stop bit”.

Tốc độ BAUD: Số bit truyền được trong 1s. Cần thiết lập tốc độ BAUD giữa

các thiết bị truyền nhận dữ liệu là giống nhau.

Các thanh ghi của khối UART:

UDR: hay thanh ghi dữ liệu, là 1 thanh ghi 8 bit chứa giá trị nhận được và phát

đi của USART. Thực chất thanh ghi này có thể coi như 2 thanh ghi TXB (Transmit

data Buffer) và RXB (Reveive data Buffer) có chung địa chỉ. Đọc UDR thu được

giá trị thanh ghi đệm dữ liệu nhận, viết giá trị vào UDR tương đương đặt giá trị vào

thanh ghi đệm phát, chuẩn bị để gởi đi.

UCSRA:(USART Control and Status Register A): là 1 trong 3 thanh ghi điều

khiển hoạt động của module USART.

Hình 7.5.4: Thanh ghi UCSRA

Thanh ghi UCSRA chủ yếu chứa các bit trạng thái như bit báo quá trình

nhận kết thúc (RXC), truyền kết thúc (TXC), báo thanh ghi dữ liệu trống (UDRE),

khung truyền có lỗi (FE), dữ liệu tràn (DOR), kiểm tra parity có lỗi (PE)

Một số bit quan trọng của thanh ghi này.

UDRE (USART Data Register Empty) khi bit này bằng 1 nghĩa là thanh

ghi dữ liệu UDR đang trống và sẵn sàng cho một nhiệm vụ truyền hay

nhận tiếp theo

U2X là bit chỉ định gấp đôi tốc độ truyền, khi bit này được set lên 1, tốc

độ truyền sẽ cao gấp 2 lần so với khi bit này mang giá trị 0.

MPCMlà bit chọn chế độ hoạt động đa xử lí (multi-processor).



UCSRB (USART Control and Status Register B): đây là thanh ghi quan trọng

điều khiển USART. Vì thế chúng ta sẽ khảo sát chi tiết tưng bit của thanh ghi

này.

Hình 7.5.5: Thanh ghi UCSRB

RXCIE (Receive Complete Interrupt Enable) là bit cho phép ngắt khi quá

trình nhận kết thúc.

TXCIE (Transmit Complete Interrupt Enable) bit cho phép ngắt khi quá

trình truyền kết thúc.

UDRIE (USART Data Register Empty Interrupt Enable) là bit cho phép

ngắt khi thanh ghi dữ liệu UDR trống.

RXEN (Receiver Enable) kích hoạt chức năng nhận dữ liệu.

TXEN (Transmitter Enable) khởi động bộ phát của USART.

UCSZ2 (Chracter size) bit này kết hợp với 2 bit khác trong thanh ghi

UCSRC quy định độ dài của dữ liệu truyền/nhận.

RXB8 (Receive Data Bit 8) gọi là bit dữ liệu 8, bit này được dung trong lúc

nhận dữ liệu.

TXB8 (Transmit Data Bit 8) bit thứ 9 truyền thông, bit này được dung trong

lúc truyền dữ liệu.

UCSRC (USART Control and Status Register C): thanh ghi này chủ yếu quy

định khung truyền và chế độ truyền. Tuy nhiên, thanh ghi này có cùng địa chỉ

với thanh ghi UBRRH (thanh ghi chứa byte cao dùng để xác lập tốc độ baud),

Bit 7 trong thanh ghi này, tức bit URSEL là bit chọn thanh ghi. Khi URSEL=1,

thanh ghi này được chip AVR hiểu là thanh ghi điều khiển UCSRC, nhưng nếu

bit URSEL=0 thì thanh ghi UBRRH sẽ được sử dụng.



Hình 7.5.6: Thanh ghi UCSRC

Các bit còn lại trong thanh ghi UCSRC được mô tả như sau:

UMSEL (USART Mode Select) là bit lựa chọn giữa 2 chế độ truyền

thông đồng bộ và không đồng bộ. Nếu UMSEL=0, chế độ không đồng

bộ được chọn, ngược lại nếu UMSEL=1, chế độ đồng bộ được kích hoạt.

UPM1 và UPM0( Parity Mode) được dùng để quy định kiểm tra pariry.

Nếu UPM1:0=00, parity không được sử dụng (mode này khá thông

dụng), UPM1:0=01 không được sử dụng, UPM1:0=10 thì parity chẵn

được dùng, UPM1:0=11 parity lẻ được sử dụng.

USBS (Stop bit Select), bit Stop trong khung truyền bằng AVR USART

có thể là 1 hoặc 2 bit, nếu USBS=0 thì Stop bit chỉ là 1 bit trong khi

USBS=1 sẽ có 2 Stop bit được dùng.

UCSZ1 và UCSZ2 (Character Size) kết hợp với bit UCSZ2 trong thanh

ghi UCSRB tạo thành 3 bit quy định độ dài dữ liệu truyền.

Bảng 7.5.1: Chọn độ dài dữ liệu truyền.

UBRRL và UBRRH (USART Baud Rate Register): 2 thanh ghi thấp và cao

quy định tốc độ baud.

Hình 7.5.7: Thanh ghi UBRR



Thanh ghi UBRRH dùng chung địa chỉ thanh ghi UCSRC, phải set bit này bằng

0 nếu muốn sử dụng thanh ghi UBRRH. Như quan sát trong hình trên, chỉ có 4 bit

thấp của UBRRH được dùng, 4 bit này kết hợp với 8 bit trong thanh ghi UBRRL

tạo thành thanh ghi 12 bit quy định tốc độ baud. Chú ý là nếu viết giá trị vào thanh

ghi UBRRL, tốc độ baud sẽ tức thì được cập nhật, vì thếphải viết giá trị vào thanh

ghi UBRRH trước khi viết vào thanh ghi UBRRL.

Giá trị gán cho thanh ghi UBRR không phải là tốc độ baud, nó chỉ được

USART dùng để tính tốc độ baud.Bảng 7.5.2 hướng dẫn cách tính tốc độ baud dựa

vào giá trị của thanh ghi UBRR và ngược lại, cách tính giá trị cần thiết gán cho

thanh ghi UBRR khi đã biết tốc độ baud.

Bảng 7.5.2: Công thức tính tốc độ BAUD

Lập trình khởi động UART trong code vision :



Các thanh ghi khởi động UART:

6. Khối Input :



Hình 7.6.1: Sơ đồ nguyên lý khối Input

Khối Input với tín hiệu vào 48V, sử dụng một opto cách ly về điện giữa input

bên ngoài với vi xử lý. Opto hay còn gọi là cách ly quang là linh kiện tích hợp có

cấu tạo gồm 1 led và một photo diode hoặc 1 photo trasistor. Được sử dụng để cách

ly các khối chênh lệch nhau về điện hay công suất như khối có công suất nhỏ với

khối có điện áp lớn. Khi có tín hiệu input led phát sáng và photo trasistor khi có

ánh sáng sẽ dẫn, tín hiệu ra bằng 0 (trường hợp như sơ đồ nguyên lý trên).

7. Khối output :

Hình 7.7.1: Sơ đồ nguyên lý khối output



Khối output sử dụng một rơle 12V để cách ly về điện giữa vi điều khiển với

điện áp output bên ngoài. Cấu tạo của rơle bao gồm 1 cuộn dây và các tiếp điểm

thường đóng thường hở. Tín hiệu tư vi điều khiển được đưa qua ULN2803(chân

COM nối tới 12VDC), khi tín hiệu input vào ULN2803 là mức 1 (5V) thì tín hiệu

ra là 0V, là mức 0 (0V) thì tín hiệu ra là 12V do đó đóng ngắt được rơle 12V.

Ta sử dụng tiếp điểm thường hở của rơle như một công tắc điện tử để nối

COM_OUT đến nguồn dương củarơle trung gian bên ngoài để đóng ngắt rơlenày .

Thông qua tiếp điểm thường hở của rơle trung gian điều khiển công tắc tơ (Ở đề tài

này sử dụng rơle 24VDC nên COM_OUT ta chọn bằng 24VDC, công tắc tơ điều

khiển bằng nguồn 220AC nên một đầu tiếp điểm thường hở của rơle trung gian nối

với 220AC, đầu kia nối với chân nguồn của công tắc tơ).

Hình 7.7.2: Rơle trung gian



Hình 7.7.3: Công tắc tơ

Sơ đồ đấu nối rơle như sau:

Hình7.7.4: Sơ đồ đấu nối các Rơle.

8. Phần mềm Visual Basic :

Giới thiệu về Visual Basic:

Visual Basic là một ngôn ngữ lập trình cấp cao 32 bit được sử dụng để viết cho

các chương trình chạy trong môi trường Windows. Visual Basic sử dụng kiểu lập

trình Visual hay RAD (Rabid Application Development), trong đó việc tạo các cửa

sổ, các điều khiển và cách ứng xử của các cửa sổ cũng như các điều khiển được

thực hiện một cách rõ ràng nhanh chóng chỉ bằng các thao tác với chuột không cần

phải khai báo, tính toàn với các câu lệnh phức tạp.



Giao diện chính của Visual Basic 6.0:

Hình7.8.1: Giao diện phần mềm Visual Basic 6.0

Giao diện Visual Basic (VB) gồm các thành phần cơ bản sau:

Menu Bar: chứa các trình đơn của VB

Toolbar: một số chức năng cơ bản của chương trình.

Toolbox: chứa các điều khiển (control) thông dụng.

Project Explorer: hiển thị các thành phần của ứng dụng đang thực hiện.

Properties Windows: cửa sổ hiển thị các đặc tính (properties) thiết kế của

các điều khiển.

Form Layout Windows: xem trước hoặc thay đổi vị trí form khi thực thi các

ứng dụng.

Workspace: vùng làm việc của trương trình.

Ngoài ra VB còn chứa các thành phần khác, khi muốn hiển thị vào trình đơn

“View” để chọn các thành phần đó.



Cấu truc một chương trình trong VB:

Private/Public Function /Sub TenChuongTrinh/TenEvent(Biến tham chiếu,

tham tri)

Dim [Biến] as Kiểubiến1

Dim [Biến] as Kiểubiến2

…

Lệnh 1

Lệnh 2

…

Lệnh n

End Sub

Trong đó lệnh Dim [Biến] as Kiểubiến là lệnh để khai báo một biến.

Một số tool cơ bản của VB:

Hình 7.8.2: Các tool cơ bản chương trình VB 6.0



Frame: tạo ra khung làm việc, chứa các tool ứng dụng bên trong. Ta chú ý đến

thuộc tính caption, đây là thuộc tính để thay đổi tên farme.

Command Button: tạo ra các nút nhấn (button) để thực hiện các lệnh điều

khiển. Ta chú ý đến 2 thuộc tính là Name và caption. Trong đó Name được dùng để

xác định Button khi viết các câu lệnh và caption để thay đổi tên của button khi hiển

thị trên giao diện VB.

Textbox: tạo ra khung hiển thị các dòng chữ, hoặc số liệu… khi thực hiện

chương trình. Các thuộc tính cần chú ý là Name dùng để xác định textbox khi viết

lệnh, ngoài ra còn có các thuộc tính như Front để chỉnh kích thước và kiểu chữ, số

liệu hiển thị, Forecolor để chọn màu sắc của dòng chữ hoặc số liệu hiển thị…

Checkbox: tạo ra các ô điều kiện để thực hiện hoặc hiển thị, trong 1 farme có

thể chọn cùng lúc nhiều checkbox. Ta cũng chú ý đến 2 thuộc tính là name va

caption giống như ở các tool trước.

OptionBotton: cũng giống như checkbox, tuy nhiên trong 1 Frame chỉ có thể

chọn 1 optionbotton duy nhất.

Timer: bộ định thời chứa trong propertives interval.

Label: sử dụng làm nhãn, các đề tựa

Ngoài ra còn có các tool khác được sử dụng tùy vào yêu cấu.

Cách viết lệnh:

Ta double click chuột vào tool sau đó sẽ hiển thị ra giao diện để viết các lệnh



Hình 7.8.3: Màn hình lập trình VB

Phần Private Sub là phần để viết riêng lệnh cho tưng tool, cấu trúc là:

Private Sub têntool

Lệnh1

Lệnh2

…

End Sub

Cấu trúc lệnh form load:

Ta double click vào vùng bên ngoài các frame (vẫn thuộc form) khi đó sẽ hiện

ra giao diện để viết các câu lệnh. Cấu trúc sẽ là:

Private Sub Form_Load()

Lệnh1

Lệnh2

….

End Sub

Lệnh Form_Load dùng để thực hiện các yêu cầu của chương trình khi bắt đâu

khởi động, sau khi thực hiện xong, ta có thể click chọn các tool để thực hiện các

chương trình con.

cấu trúc lệnh để khởi tạo cổng Com



Private Sub Form_Load()

MSComm1.CommPort = 1 ‘( chọn cổng Com 1)

MSComm1.Settings = "9600,n,8,1" ‘( khai báo các thông số truyền của cổng

Com)

MSComm1.InputLen = 1 ‘(load bộ đệm)

MSComm1.PortOpen = True ‘(cho phep mơ cổng Com)

End Sub

VIII. Lưu đồ giải thuật và lập trình :

1.Chương trình ngắt Timer 0 .

Timer 0 (với clock 125kHz) tính toán thời gian delay nguồn tư điện lưới hay tư

máy phát ổn định, sau đó mới đóng các công tắc tơ, hay tính toán thời gian để khởi

động lại máy phát khi việc đề máy phát lần đầu có lỗi…Timer 0 còn định thời gian

để gửi dữ liệu lên máy tính (1s gửi 1 lần các dữ liệu về thời gian, trạng thái của các

công tắc tơ và máy phát, nhiệt độ, mức acquy).

Khởi động Timer 0:Với Clock 125kHz, chế độ CTC, OCR0=0x7D.

2.Điều khiển máy phát :

2.1 Đề máy phát:



Lưu đồ giải thuật:

Hình 8.2.1: Giải thuật chương trình đề máy phát

Khi cả tín hiệu L_Ready và G_Ready đều không tích cực Timer 0 sẽ tính thời

gian đề máy phát.Khi đó tín hiệu đề máy phát sẽ tích cực trong một khoảng thời

gian định sẵn.

2.2.Tắt máy phát . Lưu đồ giải thuật:



Hình 8.2.2: Giải thuật chương trình tắt máy phát

Khi đang chạy máy phát mà có điện lưới trở lại, sau khi điện lưới ổn định thì tín

hiệu tắt máy phát sẽ tích cực cho đến khi G_Ready không tích cực.

2.3 Điều khiển máy phát : Lưu đồ giải thuật:



Hình 8.2.3: Giải thuật chương trình điều khiển máy phát



Khi điện lưới mất, mức acquy xuống dưới ngưỡng cài đặt sẵn thì sẽ khởi động

máy phát, nếu vì lý do nào đó việc khởi động máy phát không thành công thì tín

hiệu đề máy phát sẽ được lặp lại 3 lần.Khi có lưới điện trở lại và lưới điện ổn định

thì sẽ tắt máy phát.

3.Điều khiển công tắc tơ lưới :


Hình 8.3: Giải thuật chương trình đóng công tắc tơ lưới

Khi có tín hiệu L_ready thì sẽ delay một khoảng thời gian chờ cho lưới điện ổn

định sẽ đóng công tắc tơ lưới (K_Luoi).



4.Điều khiển công tắc tơ máy phát : Lưu đồ giải thuật:

Hình 8.4: Giải thuật chương trình đóng công tắc tơ máy phát

Khi có tín hiệu G_ready thì sẽ delay một khoảng thời gian chờ cho nguồn tư

máy phát ổn định sẽ đóng công tắc tơ máy phát (K_MPhat).



5. Chương trình RUN:


Hình 8.5: Giải thuật chương trình RUNBắt đầu chương trình RUN đọc nhiệt độ và mức DC. Sau đó kiểm tra đang ở

chế độ Auto hay là Manual. Nếu là Auto thì tiếp tục kiểm tra xem máy tính có

giành quyền điều khiển hay không, nếu máy tính không dành quyền điều khiển thì

kiểm tra các điều kiện để điều khiển các công tắc tơ và máy phát.Sau đó hiển thị

thời gian, trạng thái các công tắc tơ, nhiệt độ, mức acquy lên LCD.



6. Chương trình change_parameter :


Hình 8.6: Giải thuật chương trình change_parameter

Khi ở chế độ menu thay đổi các thông số PROGRAM chương trình

change_parameter sẽ nhận biết sự thay đổi của các phím nhấn để thay đổi giá trị

của các tham số (UP : cộng 1 đơn vị, DOWN : Giảm một đơn vị), các tham số này

được lưu tạm vào mảng Ptemp[] và sau đó các giá trị trong mảng Ptemp[] sẽ được

gán cho các biến thông số của PROGRAM. Ấn Enter để thoát khỏi chương trình.



7.Chương trình PROGRAM :


Hình 8.7: Giải thuật chương trình PROGRAM

Nhận biết có nút ấn UP hoặc DOWN để thay đổi biến item, biến item thay đổi biến

sẽ được điều chỉnh và sau đó chương trình change_parameter sẽ thay đổi giá trị của

biến này. Khi ấn nút SET sẽ xác nhận biến nào được thay đổi, sự thay đổi sẽ được

hiển thị lên LCD thông qua chương trình DISPLAY_PROGRAM(). Khi nhấn

CANCEL sẽ thoát ra khỏi menu chỉnh thông số PROGRAM, trả về cMode=0 và

quay về lại chương trình chính.

8. Chương trình change_time :




Hình 8.8: Giải thuật chương trình change_time

Tương tự như chương trình change_parameter chương trình change_time sẽ thay

đổi giá trị của các biến “gio” và “phut”.



9. Chương trình Time:Lưu đồ giải thuật:

Hình 8.9: Giải thuật chương trình TIME

Tương tự như chương trình PROGRAM dùng để lựa chọn biến “gio” hay “phut” để

thay đổi và sau đó xác nhận biến nào được điều chỉnh, chương trình change_time()

sẽ thay đổi giá trị của các biến này. Ấn CANCEL thoát ra khoi menu chỉnh thời

gian và trả về cMode=0, quay về chương trình chính.

10. Chương trình chính : Lưu đồ giải thuật:



Hình 8.10: Giải thuật chương trình chính

Dùng biến cMode để lựa chọn chế độ hoạt động RUN(chạy chương trình),

PROGRAM(Chỉnh các thông số như ngưỡng nhiệt độ, ngưỡng dầu, các thời gian

delay), hay TIME(Điều chỉnh thời gian).

11. Giao diện chương trình điều khiển trên phần mềm Visual Basic:

Hình 8.11: Giao diện chương trình điều khiển KIT ATS



Chương trình VB hiển thị các thông tin như thời gian máy tính, thời gian KIT

ATS, trạng thái của 2 KIT ATS, ngoài ra còn có các nút điều khiển KIT ATS.

Phần cứng trong đề tài này có 2 KIT ATS nên ta làm giao diện hiển thị trạng thái

và điều khiển cả 2KIT này.

12.Quá trình truyền nhận dữ liệu :

Mỗi KIT ATS sẽ được gán một địa chỉ, Ở trong đề tài này KIT 1 được gán địa

chỉ 254, KIT 2 được gán địa chỉ 255.

Quá trình gửi dữ liệu từ KIT(Slave) lên máy tính(Master):

Cứ 1s KIT1 sẽ tự động gửi dữ liệu lên máy tính một lần và sau khi máy tính

nhận xong dữ liệu của KIT 1 sẽ gửi lệnh để KIT 2 gửi dữ liệu lên máy tính.Điều

này có tác dụng không làm xung đột đường truyền vì mồi KIT gửi dữ liệu vào một

thời điểm khác nhau (KIT 1 gửi trước và tiếp ngay sau đó KIT 2 sẽ gửi dữ liệu).

Cấu truc và trình tự các gói dữ liệu từ KIT lên máy tính:

Cấu truc gói gửi:

Địa chỉ KIT Byte 1 Byte 2 ……. Byte n

Trình tự các gói:

Bảng 8.1: Thứ tự các gói tin gửi tư KIT lên máy tính

Gói Lệnh gửi Thông tin

1 putchar(my_address); Địa chỉ KIT

2 putchar(date); Ngày

3 putchar(month); Tháng

4 putchar(year); Năm

5 putchar(h); Giờ

6 putchar(m); Phút

7 putchar(s); Giây

8 putchar(K_Luoi); Tình trạng K_Luoi

9 putchar(K_MPhat); Tình trạng K_MPhat

10 putchar(Temp); Nhiệt độ

11 putchar(DC); Mức DC

12 putchar(Oil); Mức dầu

13 putchar(Vis); Mức nhớt



14 putchar(G_Ready); Tình trạng máy phát

Trên phần mềm VB, ta viết chương trình nhận biết gói địa chỉ của KIT và hiển thị

các dữ liệu nhận được tiếp theo lên các ô Text tương ứng. (Phụ lục chương trình

VB kèm theo)

Quá trình gửi lệnh từ máy tính(Master) xuống KIT(Slave)

Cấu trucgói gửi:

Địa chỉ Mã lệnh

Các lệnh dùng trong chương trình:

Bảng 8.2: Bảng mã lệnh máy tính điều khiển KIT ATS

Mã lệnh Chi chú

201 KIT 2 gửi dữ liệu

202 Đồng bộ thời gian

210 Cho phép điều khiển bằng máy tính

211 Trả lại chế độ tự động

220 Bật K_Luoi

221 Tắt K_Luoi

230 Bật K_Mphat

231 Tắt K_Mphat

240 Đề máy phát

241 Tắt đề máy phát

250 Tắt máy phát

251 Buông tắt máy phát

Chương trình tại KIT sẽ nhận biết gói địa chỉ dữ liệu sau đó nếu đúng địa chỉ KIT

của mình KIT sẽ giải mã nhận biết lệnh và thực hiện lệnh đó. (Phụ lục chương trình

cho vi điều khiển kèm theo).



IX. Kết luận : Sau quá trình nghiên cứu và thực hiện nhóm đề tài “KIT điều khiển ATS đã

thực hiện được các công việc:

Tìm hiểu về các khối chức năng cơ bản của vi xử lý Atmega16.

Thiết kế các khối chức năng của KIT ATS.

Lập trình mô phỏng và thi công mạch thực tế.

KIT điều khiển đã đáp ứng được các yêu cầu điều khiển đề ra.

Trình bày được cách thức hoạt động của KIT điều khiển ATS.

Hướng phát triển: Tủ điều khiển ATS được ứng dụng rất phổ biến trong các trạm

BTS, các nhà máy,cơ quan, xí nghiệp. Việc điều khiển và giám sát chuyển nguồn

bằng máy tính là rất cần thiết, tùy theo điều kiện và cách thức hoạt động của đơn vị

sử dụng mà cách truyền thông giữa các trạm ATS với trạm trung tâm là khác nhau.

Trong đề tài chỉ đề cập việc truyền thông thông qua chuẩn RS485, có thể truyền

qua mạng internet hoặc truyền qua các kênh truyền viễn thông riêng của nhà

mạng.Có thể thiết kế mạch bằng các linh kiện dán mạch sẽ đẹp và nhỏ gọn hơn tiết

kiệm được diện tích lắp đặt trong tủ điều khiển.

Mặc dù đã rất cố gắng, nhưng do thời gian và kiến thức có hạn nên đề tài không

tránh khỏi có nhiều thiếu sót và nhầm lẫn, kính mong Thầy thông cảm.

Nhóm thực hiện đề tài

Cao Đức Hòa Anh

Nguyễn Lê Đức Bảo

Nguyễn Nhật Nam

Lê Xuân Sơn.



X. Tài liệu tham khảo : [1]Giáo trình AVR – Trung tâm điện tử và tự động hóa DKS[2]Bài giảng vi xử lý – Ths. Phạm Thế Duy, Học viện công nghệ bưu chính viễn thông, 2010.[3]Datasheet Atmega16 – ATMEL Group www.atmel.com[4]Giáo trình linh kiện điện tử - Học viện công nghệ bưu chính viễn thông[5]www.hocavr.com[6]www.dientuvietnam.net

Phụ lục: (Tệp kèm theo)[1]Code lập trình C bằng phần mềm CodeVision[2]Code lập trình visual Basic.


http://www.dientuvietnam.net/

http://www.hocavr.com/

http://www.atmel.com/

Documents

ATS Bao Cao Finish