36
1 Mục lục Mục lục............................................... 1 Lời cảm ơn............................................ 3 Phân công công việc................................... 4 Danh mục các sơ đồ,hình vẽ............................5 Hình 1-2. Ví dụ về mạch thu phát sử dung modul Zigbee 5 Danh mục bảng biểu.................................... 6 LỜI NÓI ĐẦU........................................... 7 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY........9 1. Khái niệm về mạng WPAN (wireless personal are netword).............................................9 2. Tính năng mạng WPAN...............................9 3. Phân loại các chuẩn mạng WPAN.....................9 4. Khái quát về Zigbee/IEEE 802.15.4................9 4.1 Khái niệm...................................... 9 4.2 Đặc điểm...................................... 10 4.3 Ưu điểm của Zigbee/IEEE 802.15.4 với Bluetooth/802.15.1................................10 5. Mạng Zigbee/IEEE 802.15.4 LR-WPAN...............11 Hình 1-2. Ví dụ về mạch thu phát sử dung modul Zigbee ....................................................12 6. Kiến trúc liên kết mạng..........................12 6. Mô hình giao thức của Zigbee/IEEE 802.15.4......13 Chương II: MODULE làm việc của ZIGBEE................17

LỜI NÓI ĐẦU

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: LỜI NÓI ĐẦU

1

Mục lụcMục lục......................................................................................................................1

Lời cảm ơn.................................................................................................................3

Phân công công việc...................................................................................................4

Danh mục các sơ đồ,hình vẽ......................................................................................5

Hình 1-2. Ví dụ về mạch thu phát sử dung modul Zigbee.....................................5

Danh mục bảng biểu...................................................................................................6

LỜI NÓI ĐẦU...........................................................................................................7

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY.....................9

1. Khái niệm về mạng WPAN (wireless personal are netword)............................9

2. Tính năng mạng WPAN.....................................................................................9

3. Phân loại các chuẩn mạng WPAN.....................................................................9

4. Khái quát về Zigbee/IEEE 802.15.4.................................................................9

4.1 Khái niệm.....................................................................................................9

4.2 Đặc điểm....................................................................................................10

4.3 Ưu điểm của Zigbee/IEEE 802.15.4 với Bluetooth/802.15.1....................10

5. Mạng Zigbee/IEEE 802.15.4 LR-WPAN.......................................................11

Hình 1-2. Ví dụ về mạch thu phát sử dung modul Zigbee...................................12

6. Kiến trúc liên kết mạng....................................................................................12

6. Mô hình giao thức của Zigbee/IEEE 802.15.4................................................13

Chương II: MODULE làm việc của ZIGBEE.........................................................17

1.Các tính năng chính và thông số kĩ thuật của modul MRF24J40MA...............18

Chương III: Vi điều khiển PIC16F877A và cảm biến nhiệt độ DS18B20..............22

1. DS18B20.....................................................................................................22

2. Vi điều khiển PIC16F877A.........................................................................23

Chương IV: Thiết kế mạch.......................................................................................27

Chương V: Tổng kết................................................................................................29

Page 2: LỜI NÓI ĐẦU

2

1. Kiểm thử và đánh giá sản phẩm..................................................................29

2. Kết luận.......................................................................................................29

2.1. Những mặt đạt được..............................................................................29

2.2. Những thiếu sót.....................................................................................29

Page 3: LỜI NÓI ĐẦU

3

Lời cảm ơnĐồ án này thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy .Trong quá trình làm đồ án

chúng em chân thành cảm ơn thầy đã hướng dẫn chỉ bảo tận tình chúng em.Nếu

chúng em có thiếu sót gì mong thầy bỏ qua .

Page 4: LỜI NÓI ĐẦU

4

Phân công công việcTrong quá trình làm chúng em thường xuyên họp nhóm để đưa ra ý kiến xây

dựng. Để tiện cho công việc từng các nhân chúng em đã phân công công việc như sau

Nguyễn Huy Hoàng: lập trình giao diện giao tiếp giữa máy tính và vi điều khiểnTrần Thị Hiền: lập trình thu phát Zigbee, viết báo cáoĐinh Văn Hiếu:Thiết kế mạch, hàn mạch, giao tiếp giữa máy tính và vi điều khiểnPhạm Tuấn Hải: Thiết kế nguồn cho mạchLê Đức Hiếu:Thiết kế mạch, hàn mạch

Page 5: LỜI NÓI ĐẦU

5

Danh mục các sơ đồ,hình vẽHình 1-1. Các loại thiết bị Zigbee

Hình 1-2. Ví dụ về mạch thu phát sử dung modul Zigbee

Hình 1-3. Các kiểu mạng của Zigbee

Hình 1-4. Mô hình giao thức

Hình 1-5. Băng tần hệ thống của Zigbee

Hình 2-1. Sơ đồ kết nối với PIC

Hình 2-2. Sơ đồ chân

Hình 2-3. Sơ đồ cấu tạo

Hình 3-1. Cảm biến DS18B20

Hình 3-2. Sơ đồ nguyên lý của khối SPI tích hợp trong Vi Điều Khiển PIC

Hình 3-3. Giao diện khi kết nối với máy tính

Hình 4-1.Đo nhiệt độ từ cảm biến và truyền số liệu

Hình 4-2.Nhận số liệu và hiển thị lên máy tính

Hình 4-3. Sơ đồ hệ thống

Page 6: LỜI NÓI ĐẦU

6

Danh mục bảng biểu Bảng 1-1. Băng tần và tốc độ dữ liệu

Bảng 1-2. Kênh truyền và tần số

Bảng 2-1. Bảng chức năng các chân

Bảng 2-2. Điều kiện hoạt động

Page 7: LỜI NÓI ĐẦU

7

LỜI NÓI ĐẦUTrong vài thập niên trở lại đây mạng truyền thông không dây đã có những

bước phát triển nhanh chóng tuy nhiên hầu hết đều tập trung ở các mạng truyền

thông tốc độ cao, vùng phủ sóng rộng ví dụ như chuẩn WLAN IEEE802.11. Tiêu

chuẩn đầu tiên tập trung vào mạng WLAN tốc độ thấp là Bluetooth. Tuy nhiên vẫn

còn hạn chế về giới hạn dung lượng để triển khai mạng nhiều nút. Trong thực tế, có

rất nhiều ứng dụng điều khiển và giám sát đòi hỏi công suất tiêu thụ nhỏ hay nói

cách khác là tuổi thọ của pin cao, tốc độ dữ liệu thấp và đỡ phức tạp hơn so với các

chuẩn ra đời trước đó. Chuẩn IEE802.15.4 ra đời đã đáp ứng được yêu cầu cho các

nhóm ứng dụng như vậy.

Mục tiêu của đồ án là tìm hiểu cơ sở lý thuyết cũng như các tiêu chuẩn về

mạng cảm biến không dây, ứng dụng vi điều khiển PIC để triển khai hệ thống đo

đạc nhiệt độ, áp dụng tiêu chuẩn truyền tin IEEE 802.15.4. Báo cáo chia thành bốn

phần :

+Phần I: Trình bày tổng quan về mạng cảm biến không dây

+Phần II: MODULE làm việc của ZIGBEE

+Phần III: Vi điều khiển PIC16F877A và cảm biến nhiệt độ DS18B20

+Phần IV: Thiết kế mạch

+Phần V: Tổng kết

Page 8: LỜI NÓI ĐẦU

8

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Bản đồ án tập trung vào nghiên cứu các chuẩn truyền tin không dây đặc biệt

là chuẩn Zigbee IEEE 802.15.4 sử dụng cho mạng cảm biến (WSN), nghiên cứu

ứng dụng vi điều khiển Zigbee và công cụ phát triển tích hợp MicroC for PIC qua

đó thiết kế chế tạo mạch đo nhiệt độ môi trường tự động, ứng dụng chuẩn truyền

tin Zigbee IEEE 802.15.4 để truyền số liệu.

1

Page 9: LỜI NÓI ĐẦU

9

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY

1. Khái niệm về mạng WPAN (wireless personal are netword) Mạng cá nhân được sử dụng để phục vụ truyền thông tin trong những

khoảng cách tương đối ngắn.Mạng WPAN có thể liên lạc hiệu quả mà không đòi

hỏi nhiều cơ sở hạ tầng.Tính năng này cho phép có thêm các hướng giải quyết rẻ

tiền,nhỏ gọn mà vẫn mang lại hiệu suất cao trong liên lạc nhất là trong một băng

tần eo hẹp.

2. Tính năng mạng WPANWPAN tập trung giải quyết vấn đề về điều khiển dữ liệu trong những khoảng

không gian nhỏ(bán kính 30m)

Tính năng của chuẩn mạng WPAN là suy hao năng lượng nhỏ,tiêu tốn ít năng

lượng,vận hành trong vùng không gian nhỏ,kích thước bé.Chính vì thế mà nó tận

dụng được tốt nhất ưu điểm của kĩ thuật sử dụng lại kênh tần số. Nhóm chuẩn IEEE

802.15 ra đời để phục vụ cho chuẩn WPAN.

3. Phân loại các chuẩn mạng WPANWPAN tốc độ cao(chuẩn IEEE 802.15.3) phù hợp các ứng dụng đa phương

tiện chất lượng cao

WPAN tốc độ trung bình(chuẩn IEEE 802.15.1 / bluetooth) ứng dụng các

mạng điện thoại đến máy tính cá nhân bỏ túi PDA

WPAN tốc độ thấp(chuẩn IEEE 802.15.4 /LR-WPAN) công nghệ

Zigbee/IEEE 802.15.4 là 1 ví dụ điển hình..

4. Khái quát về Zigbee/IEEE 802.15.4

4.1 Khái niệmCái tên Zigbee xuất phát từ cách mà các con ong mật truyền những thông tin

quan trọng với các thành viên khác trong tổ ong.Đó là kiểu liên lạc“Zig-Zag”của

Page 10: LỜI NÓI ĐẦU

10

loài ong “honeyBee” và nguyên lý Zigbee được hình thành từ việc ghép hai chữ cái

đầu với nhau.Công nghệ này ra đời nhằm giải quyết cho các thiết bị tách rời có thể

làm việc cùng nhau để giải quyết một vấn đề nào đó.

4.2 Đặc điểmĐặc điểm của công nghệ Zigbee là tốc độ truyền tin thấp,tiêu hao ít năng

lượng,chi phí thấp,giao thức mạng không dây hướng đến các điều khiển từ xa và tự

động hóa

Công nghệ Zigbee có thể truyền tin trong khoảng từ 10m-75m tùy thuộc vào

môi trường vs công suất phát được yêu cầu mỗi ứng dụng.Tốc độ dữ liệu là

250kbps ở dải tần 2.4GHz(toàn cầu). 40kbps ở dải tần 915MHz(Mỹ+Nhật). 20kbps

ở dải tần 868MHz(Châu âu).

IEEE 802.15.4 nghiên cứu tập trung vào 2 tầng thấp của giao thức(tầng vật lý

và tầng liên kết dữ liệu)

4.3 Ưu điểm của Zigbee/IEEE 802.15.4 với Bluetooth/802.15.1Zigbee tương tự như Bluetooth nhưng đơn giản hơn.Zigbee có tốc độ truyền

dữ liệu thấp hơn,tiết kiệm năng lượng hơn.

Phạm vi hoạt động của Zigbee là 10-75m trong khi của Bluetooth là 10m.

Zigbee xếp sau Bluetooth về tốc độ truyền dữ liệu.tốc độ truyền của Zigbee là

250kbps tại 2.4GHz. 40kbps tại 915MHz. 20kbps tại 868MHz. còn Bluetooth là

1Mbps

Zigbee sử dụng mạng cấu hình chủ-tớ cơ bản phù hợp với mạng hình sao tĩnh

trong đó các thiết bị giao tiếp với nhau thông qua các gói tin nhỏ.loại mạng này cho

phép tối đa 254 nút mạng.Bluetooth chỉ cho phép tối đa 8 nút slave trong một mạng

chủ tớ cơ bản

Nút mạng sử dụng Zigbee vận hành tốn ít năng lượng hơn.nó có thể gửi và

nhận các gói tin trong 15msec trong khi Bluetooth là 3sec.

Page 11: LỜI NÓI ĐẦU

11

5. Mạng Zigbee/IEEE 802.15.4 LR-WPANĐặc điểm chính của chuẩn này là tính mềm dẻo,tiêu hao ít năng lượng,tốc độ

truyền dữ liệu thấp.sử dụng trong khu vực nhà riêng,văn phòng

Các thành phần:một hệ thống Zigbee/IEEE 802.15.4 LR-WPAN gồm nhiều

phần tạo nên.

+Phần cơ bản nhất là FFD(full-function device)đảm nhận tất cả các chức năng

trong mạng và hoạt động như một điều phối mạng PAN. 1 mạng tối thiểu phải có 1

FFD.

+RFD(reduce-function device) được dùng cho các ứng dụng đơn giản,không

yêu cầu gửi dữ liệu lớn.

Một FFD có thể làm việc với nhiều RDF hay nhiều FFD.trong khi 1RFD chỉ

có thể làm việc với 1 FFD.

Có 3 loại thiết bị Zigbee:

Hình 1-1. Các loại thiết bị Zigbee

a) Zigbee Coordinator(ZC) thiết bị này duy trì và hình thành kiến trúc tổng

thể,đồng thời điều khiển và giám sát mạng,lưu trữ các thông tin về mạng.là

thiết bị FFD

Page 12: LỜI NÓI ĐẦU

12

b) Zigbee Router(ZR) là một thiết bị thông minh có khả năng mở rộng tầm bao

phủ bằng cách định tuyến và cung cấp tuyến dự phòng,hoặc hồi phục những

tuyến bị tắc nghẽn.hoạt động như 1 Router trung gian.là thiết bị FFD.

c) Zigbee End Device(ZED) các nút cảm biến có thông tin từ môi trường.nó có

thể nhận tin nhưng không thể chuyển tiếp tin.kết nối đước với ZC,ZR nhưng

không thể kết nối với nhau.có thể là FFD hoặc RFD.

Hình 1-2. Ví dụ về mạch thu phát sử dung modul Zigbee

6. Kiến trúc liên kết mạng

Các nude mạng trong Zigbee liên kết theo kiểu cấu trúc hình sao(star),cấu trúc

mạng hình lưới(mesh),cấu trúc mạng hình cây(cluster-tree).

Sự đa dạng về cấu trúc mạng này cho phép công nghệ Zigbee ứng dụng một

cách rộng dãi.

Page 13: LỜI NÓI ĐẦU

13

Hình 1-3. Các kiểu mạng của Zigbee

6. Mô hình giao thức của Zigbee/IEEE 802.15.4Công nghệ Zigbee/IEEE 802.15.4 xây dựng và phát triển các tần ứng dụng và

tầng mạng trên nền tảng của 2 tâng là PHY va MAC theo chuẩn IEEE 802.15.4,

chính vì thế nó thừa hưởng ưu điểm của chuẩn IEEE 802.15.4.Đó là tính tin

cậy,tiêu hao ít năng lượng,đơn giản và khả năng thích ứng cao với môi trường

mạng.dựa vào mô hình như hình vẽ sau mà các nhà sản xuất khác nhau có thể chế

tao sản phẩm khác nhau mà vẫn có thể làm việc tương thích với nhau.

Page 14: LỜI NÓI ĐẦU

14

Hình 1-4. Mô hình giao thức

a) Tầng vật lý(PHY)

Tầng vật lý cung cấp 2 dịch vụ là dịch vụ dữ liệu PHY và dịch vụ quản lí

PHY.

Dịch vụ dữ liệu PHY điều khiển việc thu và phát của khối dữ liệu

PPDU(PHY protocol data unit) thông qua kênh sóng vô tuyến vật lý

Các tính năng của tâng PHY là sự kích hoạt hay giảm kích hoạt của bộ phận

nhận sóng,phát hiện năng lượng,chỉ số đường truyền,giải phóng kênh truyền,thu và

phát các gói dữ liệu qua kênh truyền.

Chuẩn IEEE 82.15.4 định nghĩa ba dải tần số khác nhau sau:

Page 15: LỜI NÓI ĐẦU

15

Bảng 1-1. Băng tần và tốc độ dữ liệu

Có 27 kênh truyền trên khác sải tần số khác nhau:

Bảng 1-2. Kênh truyền và tần số

Page 16: LỜI NÓI ĐẦU

16

Hình 1-5. Băng tần hệ thống của Zigbee

b) Tầng điều khiển dữ liệu MAC

Tầng điều khiển môi trường truy nhập MAC(media access cotrol) cung cấp 2 dịch

vụ là dịch vụ dữ liệu MAC và quản lí MAC.

+Dịch vụ dữ liệu MAC có nhiệm vụ quản lí việc thu phát của khối

MPDU(giao thức dữ liệu MAC)thông qua dịch vụ dữ liệu PHY

+Nhiệm vụ của tâng MAC là quản lí việc phát thông tin báo hiệu beacon,định

dạng khung tin để truyền đi trong mạng,điều khiển truy nhập kênh,quản lí khe thời

gian GTS,điều khiển kết nối và giải phóng kết nối,phát khung Ack.

Page 17: LỜI NÓI ĐẦU

17

Chương II: MODULE làm việc của ZIGBEEZIGBEE có nhiều loại modul làm việc điển hình như

o TI C2480

o Xbee

o Microchip MRF 24J40

Xét về mặt thông dụng và có nhiều tài liệu tham khao thì chúng em chọn modul thu

và phát MRF 24J40 với một số đặc điểm sau:

1. Chuẩn IEEE 802.15.4 tương thích thu và phát sóng vô tuyến

2. Hỗ trợ Zigbee,Miwi,Miwi P2P,và các giao thức mạng không dây

3. Tốc độ truyền dữ liệu 250kbps.

4. Tương thích với nhiều loại vi điều khiển (PIC16F, PIC18F,

PIC24F/H,PIC32)

5.

Sơ đồ của MRF 24J40 khi kết nối với Pic

Page 18: LỜI NÓI ĐẦU

18

Hình 2-1. Sơ đồ kết nối với PIC

Modul MRF24J40MA có một ăng-ten PCB tích hợp, phù hợp với mạch, và hỗ trợ

ZIGBEE. Module MRF24J40 kết nối đến các vi điều khiển PIC thông qua một

giao diện SPI 4 dây và là một giải pháp lý tưởng cho các mạng cảm biến không

dây, tự động hóa, xây dựng các ứng dụng tự động hóa .

1.Các tính năng chính và thông số kĩ thuật của modul MRF24J40MA+IEEE Std. 802.15.4™ Compliant RF Transceive

+Hỗ trợ ZigBee®, MiWi™, MiWi™ P2P và Proprietary Wireless Networking

Protocols

+Kích thước nhỏ gọn: 0.7” x 1.1” (17.8 mm x 27.9 mm), Surface Mountable

+Tích hợp thạnh anh, ổn áp trong.

+Dễ tích hợp vào phát triển sản phẩm.

+Chứng nhận Radio Regulation Certification cho United States (FCC),

Canada (IC) and Europe (ETSI).

Page 19: LỜI NÓI ĐẦU

19

+Thích hợp với Microchip Microcontroller Families (PIC16F, PIC18F,

PIC24F/H, dsPIC33 và PIC32)

+Phạm vi truyền sóng khoảng 75m-100m

Điều kiện hoạt động:

• Điện áp cung cấp: 2.4-3.6V (chuẩn là 3.3V)

• Dải nhiệt độ: -40°C to +85°C công nghiệp

• Đơn giản với giao tiếp SPI 4 dây.

• Dòng tiêu thụ nhỏ:

- RX mode: 19 mA (chuẩn)

- TX mode: 23 mA (chuẩn)

- Sleep: 2 μA (chuẩn)

Các tính năng RF/Analog:

• Dải tần hoạt động ISM Band 2.405-2.48 GHz

• Tốc độ dữ liệu: 250 kbps

• Độ nhậy thông thường -94 dBm với mức đầu vào lớn nhất +5 dBm

• Công suất ra +0 dBm với dải điều khiển công xuất TX 36 dB

• Tích hợp Low Phase Noise VCO, Đồng bộ tần số và bộ lọc lặp PLL Loop

Filter

• Digital VCO và Filter Calibration

• Tích hợp RSSI ADC and I/Q DACs

• Tích hợp LDO

• High Receiver and RSSI Dynamic Range

Page 20: LỜI NÓI ĐẦU

20

Các tính năng MAC/Baseband:

• Hardware CSMA-CA Mechanism, tự động đáp ứng ACK và kiểm tra FCS

• Independent Beacon, Transmit and GTS FIFO

• Hỗ trợ tất cả các chế độ CCA và RSS/LQI

• Có khả năng gửi lại gói tin tự động.

• Bảo mật phần cứng (AES-128) với các chế độ CTR, CCM và CBC-MAC

• Hỗ trợ Mã hoá và giải mã cho MAC Sublayer và Upper Layer.

1.1. Cấu tạo modul

Sơ đồ chân:

Hình 2-2. Sơ đồ chân

Hình 2-3. Sơ đồ cấu tạo

Page 21: LỜI NÓI ĐẦU

21

Bảng 2-1. Bảng chức năng các chân

Bảng 2-2. Điều kiện hoạt động

Page 22: LỜI NÓI ĐẦU

22

Chương III: Vi điều khiển PIC16F877A và cảm biến nhiệt độ DS18B20

1. DS18B20DS18b20 là một sản phẩm của công ty MAXIM.hình dạng bên ngoài của cảm biến

DS18B20 được mô tả trên hình..trong đó dạng vỏ TO-90 với 3 chân là dạng thường

gặp và được dùng trong nhiều ứng dụng.Còn dạng vỏ SOIC 8 chân dung để đo

nhiệt độ bề mặt.

Hình 3-1. Cảm biến DS18B20

Page 23: LỜI NÓI ĐẦU

23

DS18B20 là một nhiệt kế số có độ phân giải khi nhiệt độ từ 9-12 bit.Dải đo

nhiệt độ từ -55°C đến 125°C,từng bậc 0.5°C và có thể đạt chính xác đến

0.1°C bằng việc hiệu chỉnh qua phần mềm

Sử dụng giao diện 1_Write nên chỉ cần 1 chân ra để truyền thông.

Rất thích hợp với các ứng dụng đo lường đa điểm vì nhiều đầu đo có thể

được nối trên 1 bus.bus này được gọi là bus 1 dây(1_Write)

Không cần thêm linh kiện bên ngoài.

Điện áp nguồn nuôi có thể thay đổi trong khoảng rộng,tư 3V đến 5.5VDC và

có thể được cấp thong qua đường dẫn dữ liệu

Dòng tiêu thụ tại chế độ nghỉ cực nhỏ.

Thời gian lấy mẫu và biến đổi ra 12 bit không quá 75ms

Mỗi cảm biến có 1 mã định danh duy nhất 64 bit chứa trong bộ nhớ ROM

trên chip(on chip),giá trị nhị phân được khắc bằng tia laser.

2. Vi điều khiển PIC16F877Aa) Để truyền nhận dữ liệu giữa vi điều khiển và modul thu phát ZIGBEE ta sử

dụng giao thức truyền nhận SPI

SPI Mode trong PIC cho phép 8 bit dữ liệu được truyền nhận đồng bộ 1 cách

simultaneously. Hỗ trợ hoạt động ở cả 4 Mode. Để tiến hành hoạt động giao tiếp,

về cơ bản, 3 chân sau đây được sử dụng:

+Serial Data Out – RC5/SDO

+Serial Data In – RC4/SDI/SDA

+Serial Clock – RC3/SCK/SCL

Ngoài ra, nếu trong hệ thống có nhiều hơn 1 Slave thì chân Chip Select sẽ được

dùng:

+ Slave Select – RA5/AN4/SS/HLVDIN

Page 24: LỜI NÓI ĐẦU

24

Hình 3-2. Sơ đồ nguyên lý của khối SPI tích hợp trong Vi Điều Khiển PIC

b) Giao tiếp giữa vi điều khiển và máy tính sử dụng cổng usb

sử dụng bộ chuyển đổi FT232 để kết nối giữa mạch và phần mềm.

FTDI (Future Technology Devices International) là tên của công ty thiết bị

bán dẫn Scotlen . Đây là công ty chuyên biệt hóa về công nghệ USB (Universal

Serial Bus). Công ty này phát triển, sản xuất và hỗ trợ các thiết bị và các phần mềm

driver có liên quan trong việc chuyển đổi RS-232 hoặc TTL serial transmission

sang tín hiệu USB để hỗ trợ cho các thiết bị kế thừa với các máy tính hiện đại.

Trong bài này chúng em sử dụng con chip FT232 làm nhiệm vụ chuyển đổi

sang tín hiệu USB .

Page 25: LỜI NÓI ĐẦU

25

Hình 3-3. Giao diện khi kết nối với máy tính

Do FT232 chỉ là phần chuyển tiếp từ kết nối serial sang kết nối USB nên thực tế khi lập trình ta cũng lập trình như lập trình giao diện cho kết nối RS-232. Nghĩa là cũng có các thông số như: Port , Stop bit, Data Bit, Baud Rate, Parity .

Baud Rate: Ví dụ bạn truyền 1bit trong 1ms , ta thấy rằng để việc truyền và nhận không đồng bộ xảy ra thành công thì các thiết bị tham gia phải thống nhất với nhau về khoảng thời gian giành cho 1 bit truyền. Hay nói cách khác tốc độ này phải được cài đặt từ trước , tốc độ này gọi là tốc độ Baud.

Data Bit:là thông tin chính chúng ta cần gửi và nhận . Dât không nhất thiết phải là 8 bit. Ở đây, bít có ảnh hưởng nhỏ nhất(LSB-Least Significant Bit) sẽ truyền trước và cuối cùng là bít có ảnh hưởng lớn nhất (MSB-Most Significant Bit).

Parity Bit: dùng để kiểm tra dữ liệu truyền có đúng hay không . Có hai loại parity : chẵn (even parity) và lẻ (odd parity) . Parity chẵn nghĩa là số lượng số 1 trong dữ liệu bao gồm bit parity luôn là số chẵn . Ngược lại tổng lượng số 1 trong parity lẻ luôn là số lẻ.

Page 26: LỜI NÓI ĐẦU

26

Stop Bit: là một hoặc các báo cáo cho thiết bị nhận rằng một gói dữ liệu đã được gửi xong. Sau khi nhận được stop bit , thiết bị nhận sẽ tiến hành kiểm tra khung truyền để đảm bảo tính chính xác của dữ liệu . Stop bits là các bít bắt buộc xuất hiện trong khung truyền , có thể là 1 hoặc 2 bit.

Page 27: LỜI NÓI ĐẦU

27

Chương IV: Thiết kế mạch

Hình 4-1.Đo nhiệt độ từ cảm biến và truyền số liệu

Hình 4-2.Nhận số liệu và hiển thị lên máy tính

Page 28: LỜI NÓI ĐẦU

28

Hình 4-3. Sơ đồ hệ thống

Nguyên lý hoạt động của hệ thống:

Các tham số môi trường, trong trường hợp này là nhiệt độ và độ ẩm sẽ được

đo về từ cảm biến DS18B20. Kết quả đo sau đó được đọc về vi điều khiển để tính

toán, xử lý và hiển thị tại chỗ theo các đại lượng đo mong muốn. Dữ liệu sau đó

được gửi qua các cổng truyền tin như RS-232 và Zigbee. Modul thu thập số liệu sẽ

nhận các dữ liệu từ Modul đo và truyền số liệu sau đó đưa vào máy tính qua cổng

giao tiếp RS 232 để hiển thị, lưu trữ và xử lý kết quả đo.

Page 29: LỜI NÓI ĐẦU

29

Chương V: Tổng kết

1. Kiểm thử và đánh giá sản phẩmMạch sau khi thiết kế hoàn chỉnh thực hiện đo được nhiết độ

2. Kết luận

2.1. Những mặt đạt đượcĐo đạc được nhiệt độ

Tìm hiểu về thu phát dữ liệu sử dụng modul mrf24j40ma

Giao tiếp giữa máy tính và vi điều khiển sử dụng giao thức spi

Mạch nhỏ gọn có thể rút modul thu phát nếu không sử dụng

2.2. Những thiếu sótDo tài liệu về giao tiếp giữa máy tính và vi điều khiển sử dụng usb hạn chế

nên chúng em chưa thực hiện được. Vì đã sử dụng ft232 hàn vào mạch nên chúng

em không thay bằng giao tiếp sử dụng cổng Com bằng RS232 được.

Modul mrf24j40ma mua rất khó. Chỉ có một địa chỉ duy nhất ở techpal mà

chúng em đặt hàng nhưng không có. Cuối cùng chúng em mới hỏi được trên mạng

có bạn có nên mới mua được nhưng do lúc đó sắp thi nên chúng em chưa thể test

thành công. Code chúng em viết rồi nhưng vì thời gian ngắn nên chưa thể chỉnh để

có thể chạy trên mạch thật được. Mong thầy thông cảm.

Page 30: LỜI NÓI ĐẦU

30

Tài liệu tham khảo

1. http://www.mikroe.com/eng/products/view/364/easybee3-board/

2. http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?

dDocName=en535967

3. http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?

dDocName=en010242

4. http://www.alldatasheet.com/datasheetpdf/pdf/58557/DALLAS/

DS18B20.html

5. http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=FT232RL

6. http://www.picvietnam.com/forum/archive/index.php/t-3759.html