Đại học công nghệ Đại học quốc gia Hà Khoa điện tử viễn thông KHOá LUậN TốT NGHIệP Đề Tài : Nghiên cứu thiết kế thực hệ thống thu nhận xử lý liệu nhiều kênh cho biến tử áp suất điện áp dùng M68HC11 Giáo viên hớng dẫn : TS Hồ Văn Sung Trần Ngọc Quý Sinh Viên thực : Ngô Thế Hải Li cm n : Trong quỏ trỡnh thc v lm khoa lun tt nghip , tụi c s hng dn sõu sỏt , tn tỡnh ca thy giỏo , Tin s H Vn Sung , anh Trn Ngc Quý , cựng cỏn b phũng thc hnh b mụn thụng tin vụ tuyn ó to iu kin cho tụi hon thnh nhim v thc Nhõn dp ny cho php tụi c by t lũng bit n trõn trng i vi s giỳp quý bỏu ú Tụi cng mong nhn c s ỏnh giỏ , nhn xột v ghúp ý kin ca Thy (Cụ ) phn bin v bi lun ca tụi , giỳp tụi nõng cao nhn thc ca mỡnh hn na v ti ca tụi Tụi xin chõn thnh cm n Chng m u Sensor thụng minh (cũn gi l smart sensor ) cú s quan tõm rt ln ca mt s lnh vc nh cụng nghip, h thng iu khin Hu ht ti liu v khoa hc Sensor c in cho ta kt qu gn ging vi d liu thu c ngy nay, ú l thụng tin v biờn ca in ỏp hoc dũng tớn hiu. õy ta ch nghiờn cu d liu thu c t Ssensor s v Sensor gn s Cỏc Sensor thụng minh v vi sensor tng tht s nhanh hin tng cng hng v s thay i mỏy phỏt dao ng, ú nhng thụng tin v biờn khụng c nh nhng tham s tn s v tham s thi gian ca tớn hiu c nh Nh mt quy tc, phn ln cụng b khoa hc cú tớnh cht chuyờn mụn cao v Sensor thụng minh ch phn ỏnh thnh tớch ca cụng ngh vi in t Tuy nhiờn nhng tin b ca cụng ngh microsensor ũi hi nhng cụng ngh o tiờn tin mi S tin b nhanh chúng ca cụng ngh IC ó thỏch thc ti cụng ngh thit k vt lý ca Sensor tớch hp v h thng MEMS ( Micro -Electronic -Mechanical -Systems ) Cụng ngh vi h thng MTS ( Microsystem Technology ) xut hin xy s kt hp ca phn t cm bin (sensing element ), x lý tớn hiu (signal procesing ) v kớch hot tớn hiu (action ) cho phộp c sensor truyn thng v sensor mi cú th thc hin mt di rng ca ng dng v hot ng di ú Thut ng MEMS c c s dng theo cỏc cỏch hiu khỏc Trong mt vi trng hp nú tng ng vi cụng ngh vi h thng, mt vi trng hp khỏc nú bao gm ch b mt vi c khớ ca sn phm H thng MEMS k t sau ny nh s m rng ti cụng ngh IC :" mt chớp cung cp chc nng cm nhn hay kớch thớch " S nh ngha v sensor thụng minh c da trờn c s : " a sensor thụng minh nh l mt chớp, khụng cú linh kin ngoi, nú bao gm cú cỏc chc nng sau: Phn t cm bin (sensing), phn giao din (interfacing), phn x lý tớn hiu (signal procesing ) v phn thụng minh (t kim tra, t thớch nghi, t th .) Nhim v chớnh ca vic thit k thit b o, sensor, b chuyn i luụn cú s h thng o lng hiu sut cao S phỏt trin cụng ngh o lng ti cỏc thi im khỏc c gii thớch cỏc cỏch khỏc nhau, ú l nhng phng phỏp cụng ngh bao gm vic hon thnh cụng ngh cng nh cu trỳc v phng phỏp thut toỏn V phng din lch s nhng phng phỏp cụng ngh ó c tha nhn rng rói v ph bin M, Nht v Tõy u S ci tin ca hiu sut h thng o lng v s m rng kh nng ca cỏc chc nng ang t c qua s m rng ca ca cu trỳc thit k hu ht cỏc trng hp tỡm ng ng dng nhng tin b ca tớnh toỏn v x lý Sensor s, sensor cn s v b chuyn i khụng loi tr s b xung ny Ngy hu ht cỏc tớnh cht ca vt liu v nng lng cú th c bin thnh dũng hay iờn ỏp di tỏc dng ca cỏc sensor khỏc Hu ht cỏc cỏc sensor da trờn c s s dng b iu ch biờn ca quỏ trỡnh x lý tớn hiu in t, chỳng gi l cỏc sessor tng t Sensor xut hin m cn kt qu ca phộp o ti li vo ca mỏy tớnh u tiờn, nhim v ca cỏc sensor lm thay i õm lng tng t thnh mt mó bi b bin i tng t s (b ADC ) S ch to sensor hon ton s v c bit l sensor tn s n cỏc sensor khỏc hn nhiu phng hng m chỳng ta s tỡm hiu cỏc phn sau Sensor cn s l ri rc lnh vc tn s v thi gian vi tn s, chu k, khong thi gian, s xung v dch pha li Ngy li ca tn s ca sensor nhiu nht s cỏc sensor gn s S phõn cỏc loi b chuyn i tn s vớ d mỏy o gia tc cm ng m chỳng ta ó bit t nm trc, vớ d s sỏng ch nhit k o nhit cho khong cỏch xa ó t c nm 1930 Tuy nhiờn li tn s ca sensor (trc b chuyn i tn s xut hin) ó c o bng phng phỏp tng t Vỡ vy khụng t c nhiu kt qu trờn thc tin Vi s xut hin ca vi h thng sensor nhng nm gn õy v s phỏt trin núng bng ca cụng ngh vi h thng trờn ton th gii, cụng ngh hc v ỏnh giỏ nhng yu t cú s tng thờm li ớch ca sensor s v sensor gn s Cụng ngh hin i cú kh nng gii quyt thớch hp nhng nhim v phc tp, cú liờn quan n s to thnh ca cỏc sensor khỏc Tuy nhiờn cho n cú nhng s cn tr ch yu ngn cn cụng nghip khai thỏc rng ln ca sensor h thng ca chỳng Cú mt vi lý ch quan sau : -S thiu nhn thc v tim nng ca phng phỏp hin i ca b bin i tn s -thỡ gian nhiu cụng ty - Xu cỏc cụng ty tr li, u tiờn s lng tiờu dựng ch yu l u t phỏt trin b bin i tng t s (ADC) - S thiu v trớ quan trng thng mi v cỏc dch v ca th trng m cụng ngh o lng cú th em li cho cụng ty Chng 1: Gii thiu chung v cỏc sensor 1.1 Cỏc loI sensor : Sensor l thit b bin cỏc c trng vt lý thnh tớn hiu in li Theo tớn hiu ca Sensor v b chuyn i cú th chia tớn hiu ny thnh cỏc thnh cỏc loi sau : th (biờn ), dũng ,tn s , xung thi gian v mó Theo tớn hiu li vo cỏc sensor c chia thnh cỏc loai ph bin nh sau : +)Sensor ỏp sut : l thit b bin ỏp sut li vo thnh tớn hiu in li nh in ỏp +) Sensor quang : l thit b bin ỏnh sỏng thnh tớn hiu in li nh : tn s +) Sensor cụng sut: l thiột b bin cụng sut li vo thnh tớn hiu in li nh l tn s 1.2 Nguyờn lý cỏc sensor : Nguyờn lý chung ca cỏc Sensor l bin i tớn hiu (tỏc ng ) li vo nh l : ỏp sut , cụng sut , nhit , ỏnh sỏng thnh tớn hiu in li nh dũng in , in ỏp , tn s Chng ny cung cp cho chỳng ta tng quan cỏc loi sensor , k thut cỏc sensor thụng minh bao hm c s phõn loi Sensor gn s Sensor s v sensor gn s (tn s ,chu k, khong thi gian v s xung li ) c xem xột di õy Quỏ trỡnh x lý tớn hiu v biu din ca thụng tin i n t bờn ngoi l nhim v chớnh ca h thng thu d liu v thit b o trờn c s cỏc mỏy tớnh D liu thu c v iu khin h thụng cn cú tớn hiu thc vo bờn mỏy tớnh Cỏc tớn hiu cú th n t mt dI gm nhiu tớn hiu khỏc ca cỏc b chuyn i v cỏc sensor.Theo ú d liu thu c hp li s o tớn hiu in t sensor v b chuyn i v vo mỏy tớnh x lý Xa hn na vic x lý cũn bao gm c tớnh cht chuyn i ca cỏc sensor Thng , sensor l mt thit b c thit k cú ý nh thu c thụng tin t i tng cn o v chuyn thụng tin ú thnh tớn hiu in Mt sensor c in cú th chia thnh cỏc phn nh mụ t hỡnh v 1.1 (1) (2) (3) (4) (5) Hỡnh 1.1 Cu trỳc ca mt sensor truyn thng Trong ú: (1) l phn t cm bin (sensing element) (2) L chun hoỏ v x lý tớn hiu (signal conditioning and processing.) (3) B bin i tng t -s (A/D) (4) Giao din bus ca sensor ( Sensor -bus interface ) (5)Mỏy tớnh Ta mụ t cu to ca sensor truyn thng nh sau: - Phn u tiờn l cm bin (sesing element) ( vớ d l in tr ,t in , transtor, photodiot ) Tớn hiu c to t d oỏn cm ng nú chu tỏc dng ca õm hay s giao thoa (nhiu) - Phn th hai l chun hoỏ (signal -conditioning v procssing ) v x lý tớn hiu nh l khuych i , lc ,khi bự, tuyn tớnhl cn thit lm gim bt nhng c tớnh khụng lý tng ca cỏc sensor ụI , phn c m bin c s dng mt chớp n gin , mt b hp kờnh l cn thit Trong trng hp ny d liu thu c , tớn hiu n tự cỏc sensor phi c nh dng thnh mt dóy ni tip hay l dóy song song Chc nng ny cú th c thc hin nh b bin i tng t s (ADC) hay b chuyn i t tn s s -Khi cui cựng l giao din bus ca cỏc sensor.Mt h thng thu d liu cú th bt u cu hỡnh sensor uc ni vi mt b ghộp kờnh s Khi chỳng ta s dng mt s lng sensor ln thỡ tng s chiu di ca cỏp ni v s kt ni ti b ghộp kờnh cú th rt ln S cỳa cỏc sensor thụng minh c ch hỡnh ve sau: Sensing el ement Signal conditioning Hỡnh 1.2 Cu trỳc c a sensor thụng minh àK Mỏy tớnh Trong ú àK l mt vi iu khin Mt vi iu khin c s dng cho x lý tớn hiu s (trong vớ d l mch lc s ) , bin i tng t s ,hay chuyn tn s mó , chc nng tớnh toỏn v giao din.Vi in khin cú t h kt hp vi giao din mch chun Rt nhiu vi in khin bao gm hai dõy , nú c lm phự hp cho truen thụng khong cỏch ngn ( vi hoc dựng giao din RS232/485 cú th dựng cho truyn thụng khong cỏch di hn) S khỏc v bn cht ca sensor thụng minh vi sennor tớch hp l vi sensor thụng minh cú mch nh kt qu tớn hiu x lý, nú cú kh nng thụng minh nh nh nng phỏn oỏn ,t thc hin ,t thớch nghi (to quyt nh ).Theo thng l ,chc nng thc hin y (s b xung ) phi c xõy dng cỏ vi iu khin Nhng chc nng v in th nh hot ng l nhng u im chớnh ca sensor thụng minh Sensor thụng minh th hin tớnh thớch nghi x lý o lng cú th t c chớnh xỏc cao ,cng nh tc v cụng sut tiờu th ụi 'sensor thụng minh c gi l " b chuyn i thụng minh " Hiờn ti ,cú rt nhiu loi sensor sn cú cú th dựng c S tin b nhanh chúng ca cụng ngh x lý tớn hiu chun cho thit k VLSI , s ch to ó cung cp cụng ngh c bn cho sensor thụng minh v m nhiu cỏch cú th dn ti lm phự hp nhng yờu cu ca khỏch hng c tớch hp sensor cỏc khớa cnh v hiu sut ,kớch thc v giỏ c Nhng gi ý lm nhn ca sensor kt hp vi in t , cụng ngh ch to hon thnh h thng thu d liu mt chớp silớc iu quang trng ca sn phm l ch to tớnh tng thớch ca sensor ,sensor tng t liờn h vi mch vi in t v giao din mch s Trờn thc t , phn d oỏn cm ng bng silớc v mch c tớn hiu thc , mt quỏ trỡnh cú th phỏt trin kt hp chỳng mt chớp Tuy nhờn s phỏt trin cho quỏ trỡnh s lý ũi hi rt t v theo ú nú ch to mt ln nht nh no ú Quỏ trỡnh s lý tớn hiu ca sensor tớch hp thnh cụng phi cú s tha nhn ca s phc hoc cú th ỏp dng cho mt gii tn ca sensor Cụng ngh MEMS cho php kớch thc ca sensor nh , ti mt thi im s tớch hp ca cỏc vi chc nng vi mch in t khụng gian nh Tuy nhiờn cụng ngh MEMS tao lng sensor vi giỏ c tng ci tin chc nng v kớch thc ca chỳng l ti thiu Tt nhiờn s b xung ca vi iu khin mt chớp cựng vi phn t d oỏn v mch iu lnh tớn hiu (signal conditiong circuit ) l tao nhó v l gi phỏp nng lng c a thớch Tuy nhiờn s tớch hp li cựng vi s tin b ca quỏ trỡnh s lý tớn hiu v phng thc bin i nhiu trng hp t c k thut hin i v hiu sut o lng cho chu k t thi gian n th trng ngn hn khụng phi tng thờm phớ tn cho cụng c thit k mỏy tớnh giỳp v quỏ trỡnh thit k sensor thụng minh di dũng Trong s b xung ca sensor thụng minh vi quỏ trỡnh x lý tớn hiu tớch hp lai, phn cng nh l iu kin cn thit t c s hp ca giỏ c v tin cy cao.Trong trng hp ny chỳng ta gi l "sensor thụng minh lai ", ú phn t cm bin v phn mch n t t cựng mt ch Sensor lnh vc tn s -thi gian c lm t mt cụng ngh v s ch to thớch nghi : S n gin hoỏ ca phn mch chun hoỏ tớn hiu (signal conditioning curcuit ) v b bin i s liu thu c thnh mó , cng nh hot ng ca h thụng o lng v phn cng cho s hot ng Cỏc sensor c bn da trờn hin tng cng hng v s thay i ca mỏy phỏt dao ng , thụng tin ca mỏy phỏt dao ng khụng c nh v biờn nhng nh thụng s tn s hay thụng s thi gian ca tớn hiu Cỏc sensor cú tn s l fx , chu k l Tx=1/fx , rng xung l ,khong khụng gian l ts , chu trỡnh thc hin l tp/tx ,h s truyn trc tip l Tx/tp , s xung l N , dch pha l ( hoc khong thi gian ca tớn hiu l ( ,Cac thụng tin v cỏc tham s oc ch hỡnh v sau : Tx=1/fx ts Hỡnh v 1.3:Cỏc tham s ca sensor lnh vc tn s -thi gian Trong tt c cỏc loi sensor xột theo phng din li , thỡ li tn s chim lng tng i nhiu nhúm sensor gn s thụng minh Sau õy ta xem xột cỏc u im ca sensor Cú u im chớnh sau: 1.Khỏng nhiu cao : -Cú th truyn vi tc chớnh xỏc cao hn so vi sensor tng t v s, v thớch hp cho phng phỏp iu ch tn s -Tớn hiu tn s cú th truyn vi khong cỏch xa hn -Tớn hiu tn s cú th truyn qua cng ni tip s, nờn nú bao gm c u im ca tớn hiu s -Hn na nú ch cn hai ng tớn hiu truyn, so vi tớn hiu s nú cú u im l khụng cn tớn hiu ng b Cụng sut tớn hiu cao Cụng sut tớn hiu li sensor tn s ph thuc vo cụng sut ngun phỏt dao ng, nờn ta cú th tng cụng sut tớn hiu li nh tng cụng sut mỏy phỏt tớn hiu Vựng hot ng ln : Bi vỡ tớn hiu tn s nờn nú khụng gii hn bi ngun cung cp v nhiu Di hot ng ca nú cú th t ti 100dB mt cỏch d dng 4.Tn s chun cú chớnh xỏc cao Tn s chun, vớ nh mt b thch anh, l n nh hn mt b chun ngun Giao din truyn thụng thc hin n gin D dng hp kờnh s v mó hoỏ 1.3 IC ỏp sut v sensor thụng minh 1.3.1 Sensor ỏp sut/in ỏp : l thit b bin i ỏp sut (tỏc ụng bờn ngoi) thnh tớn hiu ờn l in ỏp Cú rt nhiu s cu trỳc Sensor ỏp sut /in ỏp , õy ta xột mt s in Hỡnh v Cu truc in hỡnh ca sensor ỏp sut in ỏp 1.3.2 Sensor ỏp sut thụng minh : Ging nh cỏc bin t khỏc ,bin t ỏp sut rõt l ph bớn Chõu u , thc s bin t ỏp sut c thit k vo nm 1968 bi Gieles tI Philips Reseach Laboatries v c ln u tiờn bin t ỏp sut tớch hp vi li s c thit k nh li s l tn s v c kim tra nm 1971 ti Case Westerrn Reserve University Mng ngan nh bng silic vi tr cu ni tI trung tõm ca mng ngn v c kớn khớt ti chõn hp kim vng-thic rt mng ,ó c phỏt trin y hc nh cy di ,mụ cy ,ng phúng x cha ung th v cỏc chng trỡnh ng dng Sensor ỏp sut bin i ỏp sut t bờn ngoi thnh tớn hiu In ỏp li t mc ớch ny ,sensor bỏn dn s dng s khuych tỏn ỏ -silớc o in tr khỏc nhau.Yu t tr thit lp cm ng trung trờn mng silớc mng, ỏp sut cung cp t mng mng silớc l nguyờn nhõn khỳc x v sc cng li tinh th thay i , iu ny nh hng ti tớnh chuyn ng Kt qu lm thay i in tr hay mỏy o tr Mc dy c ca mng mng nh hỡnh ỏng ca tr , nú c quyt nh bi di o ca ỏp sut S tin b ca b chuyn i ỏp sut /in ỏp cú nhng u im sau : - nhy cao -Tớnh tuyn tớnh tt -Hin tng tr nh -Thi gian ỏp ng nh Tham s ca b o tr ph bin ph thuc vo nhit v ũi hi thit b bự nu nu nú c s dng cho di nhit rng hn Tuy nhiờn vi s c ca ca bin t thụng minh v MEMS nhit sai cú th c bự nu s dng sensor nhit ci sn Hu ht cỏc b chuyn i ỏp sut MEMS t ng ngy c to cho th trng bao gm cu nI tr Wheatstone c ch to khuụn ỏ n s dng phn ln cụng ngh khc axớt Yu t o tr c tớch hp c nh sensor v c xỏc nh v trớ theo chiu di chu vi mng ỏp sut hp lý tI im thớch hp ca sc cng s o Thit k bõy gi cú th chn hai kiu kin trỳc sensor : sensor x lý tớn hiu s v sensor x lý tớn hiu tng t Kiu sensor s c c trng bi bự s hon ton li theo xp xp ca h thng ,v dỏng hỡnh hc rt tt tớn hiu c pha trn theo cụng ngh CMOS IC cú th hp nht x lý s tinh vi (DSP) bờn sensor bự IC Cụng nh DSP c thit k c bit t vic tớnh toỏn bự , cho phộp li sensor cú tớnh chớnh xỏc nh cú ca b chuyn i ỏp sut /In ỏp Nh ó xem xột , quỏ trỡnh x lý CMOS v vi iu khin , cụng ngh DSP tr lờn tin b hn na v tớch hp cao , dn tr thnh ph bin Nhng cuc tranh cói tip tc nh vo vựng chớp v u trờn ca thit k vi x lý chun c s dng cho mc ớch cnh tranh vi s mm v linh hot (nhng khớch thc nh hn v giỏ c thp hn )ca s thit k DSP cú th lm theo yờu cu ca khỏch hng , tin ti thch hin nhng chc nng c biờt ca sensor Sensor ỏp sut tich hp ca hóng Motorola (sensor ỏp sut Monolithic) s dng m vi s lý tớn hiu s tu chnh v b nh c nh theo s iu chnh v s bự nhit mt phn ca sensor ỏp sut cho rng ca nhng ng dng t ng S hot ng ca nhng linh kin iu lnh (signal -conditiong ) cú th lp trỡnh uc lnh vc s s dng thut toỏn iu chnh bc cao xa Sensor Monolithic cung cp lm tng nhng tớnh nng tiờu biu b xung mt chip (hoc khụng gỡ c ) vi giI phỏp iu lnh tớn hiu tng t truyn thng ú s dung laser hay s sp xp gn gng In t Mt cỏch riờng bit s phỏt trin giao din truyn thụng s cho phộp iuu chnh cỏc modul sensor riờng l sau cỏc modul ó c lp giỏp v kt v y Quỏ trỡnh s lý post-trim uc kh (rỳt ) v s ch to , cỏc modul theo yờu cu ca khỏch hng cú th c thc hin nh mt phn s tớch phõn ca kim s kt thỳc c kim tra ca lung sn sut IC bao gm mt sensor ỏp sut ú ng s lý mt kớnh hin vi, bỏo hiu , s ch to CMOS rt mng pha -trn tng bc v cú th co dón ti mt trng thỏi khỏc ca cỏc ng dng cm ng ỏp sut t ng Bõy gi cho phộp chỳng ta mt vi trng thỏi ca tikhộo lộo v dựng lm mu cụng nghip ca sensor ỏp sut v b chun i hin i S chỳ ý ch yu ó em li cho s to thnh sensor ỏp sut vi tn s li : +)u tiờn chỳng cú th lm nn tng ca s dng ca b bin i iờn ỏp tn s VFC( v cú chớnh xỏc trờn mt phn trm 1% cho hiu qu di tn st -2 khz di n ỏp t -40Mpa +) Th hai , ó c xõy dng s dung ca cỏi o cng hng ( cỏi cng hng l dng c to s cng hng ) S kt ni ca cỏc thit b o ti b t dao ng mch mỏy thu l tớn hiu tn s t l vi s tỏc dng Mi quan h ga ỏp sut o P v tớn hiu tn s li f c biu din rừ rng qua biu thc sau : Reset:11 0 0 0 -thanh ghi iu khin truyn thụng nI tip (SCCR2) SCCR1 SCI : Bit7 TIE Reset:00 TCIE RIE 0 ILIE TE 0 RE- RWU SBK 6.6 Giao din thit b ngoI vi (SPI ).- Giao din thit b ngoI vi (SPI ) c lp truyn thụng cỏc h thng cho phộp MCU truyn ng b vii thit b ngoI vi nh cỏc ghi dch logic transistor transistor (TTL) , cỏc thit b hin th thu tinh th (LCD ) , b bin I tng t s (ADC) v cỏc vi x lý khỏc Ngoi ,SPI cú th cú cu hỡnh thit b ch (master) t (slave) Khi cu hỡnh ch d liu truyn cũ th cao 1.5Mbit trờn giõy chu mt BUS cú tn s 3MHz Khi l cu hỡnh t , d liu cú th truyn nhanh vI tc 3Mbit trờn giõy cho mt BUS 3MHz 6.6.1 Dnh SPI truyn : Trong SPI truyn , d liu c truyn v nhõn ng thI Mt ng clock ng b dch v mt ng ly mu hai ng d liu nI tip Khi m chn cu hỡnh t cho phộp chn riờng l ca thit bi SPI t Cũn cu hỡnh SPI ch , vic chn ng cú th la chon bi vic s dng mt BUS b hp kờnh tranh chp 6.7 C-SPC cho h vi iu khin M68HC11 GiI thiờu : C-Spy cho windows l ngụn ng lp trỡnh debugger mc cao v cú kh nng ng dng Nú c chy trờn nn windows v cung cp cho nhiu gii tn lm vic C-spy c thit k s dng ngụn ng c , assembeler ,Xlink v cỏc th vin xlib c cung cp bI h thng AIR C-spy m bo c hai yờu cu bng cỏch cho phộp bn chuyn gia mc chng trỡnh ngun c v mc assembler cú yờu cu Nhng mc c l nhanh nht v d rng nht ớt nh hng n ng dng ca bn khụng cn phI bn khon v cỏch lm th no chng trỡnh dch chuyn t mó c sang assembler mc chng trỡnh c bn cú th thc hin chng trỡnh c v quan xỏt giỏ tr bin ca chng trỡnh v cu trỳc d liu mc assembler trung vo nhng ng dng quan trng v cung cp cho bn cụng c iu khin chớnh xỏc phn cng ,cú th a mt cu trỳc chng trỡnh assembler v hin th trờn ghi v b nh v cỏc giỏ tr thay I ca chỳng cỏc phiờn bn ca C-spy c-spy cú ba phiờn bn c bn :simulator ,emulartor v rom-monitor phiờn bn simulator õy l phiờn bn mụ phng chc nng ca b vi s lý ton b bng phn mm chng trỡnh ny cú th kim tra trc bt kỡ phn cng no c thc hin vỡ vy phn cng khụng yờu cu vỡ th giỏ thnh thp nhõt v l giI phỏp cho nhiu ng dng mo phng phiờn bn emulator phiờn bn emulator ca c-spy cung cp ton b cụng c iu khin mch chớnh qua cng nI tip hoc song song , c-spy emulator s dng nhng tớnh cht phn cng ,nh breakpoint logic v memory inspection cho phộp ng dng thc hin thI gian thc v mụi trng thc 3.phiờn bn Rom-monitor b Rom-monitor ca C-spy l cụng c debugger y hiu lc thc hin nhng ng dng , chng trỡnh ny din dI c-spy lm vic nh th no v a mt cỏi nhỡn ton din v c tớnh ca C-spy Tng quan v -SPC : C-spy cho windows cung cp c hai tớnh nng tụt nht bng cỏch cho phộp bn chuyn gia c v assembler chi cú nhu cu C cho phộp hin th trng trỡnh ngun v bn cú th thc hin chng trỡnh c giỏm sỏt cỏc giỏ tr bin v cu trỳc d liu ,chng trỡnh c cung cp mt phng phỏp nhanh nht d nht phỏt trin nhng ng dng ca bn Chỳng ta khụng cn quan tõm bng cỏch no chng trỡnh dch cú th chuyn I t mó c sang mó assembler ca 68hc11 Chng trỡnh assembler hin th cu trỳc lnh theo dóy cu trỳc ca chng trỡnh , cú th thi hnh trng trỡnh mc assembler cú th hin th ghi v b nh v cú th thay I giỏ tr ny Mc assembler c s dng nhng ng dng quan trng ca bn v cung chng trỡnh iu khin chớnh xỏc ton b phn cng Tỡm hiu chng trỡnh ngun windows Khi bn debug mt ng dng chng trỡnh ngun c hoc mt cu trỳc assembler tng ng ó c hin chng trỡnh ngun windows vI c hoc assembler cú th thc hin tụt nhng yờu cu c th thun tin chng trỡnh ngun windows su dng mu sc v kiu trỡnh by d nhn din nhng cu trỳc ng phỏp chớnh ,vớ d vI nhng t khoỏ chớnh thỡ c biu th bng ch m cú th d mu ,tuy nhiờn mu sc v loI font cú th cu hỡnh lI vỡ vy bn cú th thay I chỳng tỡm thy mt s thun tin nht Ci t C-SPC : Ci t trờn windows phiờn bn Window Workbench ` -Yờu cu : Window 95 , window NT 3.51 tr nờn hoc Windows 3.1x, trờn 15 orkbench v Mbytes cho RAM ca cỏc ch ng trỡnh ng dng IAR Ci t t Window95 hay NT 4.0: (1) u tiờn , cho a ci vo (2) Kớch vo Start , rI Sitting v Control Panel (3)Kớch Add/Remove Programs Control Panel (4).Kớch ntall , rI theo ch dn mn hỡnh Chy t Window 95 hay NT 4.0 (1) Kớch vo nỳt Statr trờn cụng c , rI Prụgams v IAR Embeed Workbench (2) Kớch vo IAR Embedded Workbench Ci t t Window 3.1 x hay NT 3.52 (1) Cho a ci vo (2) Kớch ỳp vo File Manager Main (3) Kớch Setup Exe v theo hng dn trờn mn hỡnh Chy t Window 3.1x hay NT 3.51 (1) Vo Program Manager v kớch ỳp vo IAR Embedded Workbench (2) Chy C-SPC 6.7 Thc hin phn mm dựng M68HC11 o tn s: Tn s ly t mt sensor ỏp sut in ỏp M phn mm trờn destop : M ng dn chng ttrỡnh ó son tho : Cnh bỏo : M chng trỡnh ngun o tn s M chng trỡnh o tn s ó son tho : Chng trrỡnh khụng thnh cụng , th li : Nhp passwork : Chng trỡnh debug Phn cng khụng tng ng : Thụng bỏo li : Lm li nh trờn , nu thnh cụng cho ta giao din nh sau : Sau debug Sau chy chng trỡnh thnh cụng ta o c tn s trờn mn hỡnh tinh th lng l tn s t sensor ỏp sut i Muc lc Chng m u Chng 1: Gii thiu chung v Sensor 1.1 Cỏc loi sensor 1.2 Nguyờn lý cỏc sensor 1.3 IC ỏp sut v sensor thụng minh 1.3.1.Sensor ỏp sut in ỏp 1.3.2 Sensor ỏp sut thụng minh chng 2: Phng thc thu d liu ca h thng sensor nhiu kờnh 2.1 Gii thiu chung 2.2 Phng thc thu d liu bng phõn kờnh theo thi gian 2,3 Phng thc thu d liu bng phõn kờnh theo khụng gian 2.4 c u trỳc sens th ụng minh v h th ng thu d li u ch ng Ph ng ph ỏp bi n i t n ss ú th nh m ó 3.1 Gi i thi u chung 3.2 C ỏc ph ng ph ỏp bin i tn thnh mó 3.3 Ph ng phỏp bin i t n th nh m ó dựng bind i Fourier ri rc Ch ng 4: Qu ỏ tr ỡnh x l ý tớn hiu s ensor th ụng minh 4.1 Gi i thi u chung 4.2 To ỏn t cng v toỏn t tr 4.3Toỏn t nhõn v chia 4.4 To ỏn t t ớch ph õn v o h m 4.5 Gim sai s lng t Chng :C ỏc BUS sensor v giao di n mng 5.1Gii thiu chung 5.2 Cỏc Bus v giao thc mng 5.3Giao din ca b chuyn i tng qu ỏt (UTI) 5.4B chuyn i thi gian s (TDC) Ch ng 6:Nhúm M68HC11 E 6.1 c im chung 6.2 C u trỳc nhúm M68HC11 E 6.3 CPU c a M68HC11 6.3.1 C ỏc ghi 6.3.2 c ỏc b m chng tr ỡnh 6.3.3 C ỏc loi d liu 6.4 Cỏc mode hot ng 6.5 Giao din truyn thụng ni tip (SCI) 6.5.1 Hot ng phỏt 6.5.2 Hot ng thu 6.5.3 nh ng ghi 6.6 Giao din thi t b ngo i vi 6.7 C-SPC cho h M68HC11 6.8 Th c h nh o t n s d ựng h th ng vi x l ý M68HC11 E [...]... nó đIũu khiển kênh thu dữ liệu và dạng dữ liệu ở trên màn hình Phương thức thu được dữ liệu phụ thu c vào nhiệm vụ tìm ra lời giảI của sự đIũu kkhiển và sự đo đạc , sự tác dụng trực tiếp của bộ chuyển đổi và chức năng của hệ thống thu dữ liệu Một hệ đo đạc và đIũu khiển hệ thống sensor có thể đặt ở nhiều cách khác nhau.Mọt trung tâm máy tính được lối với một nối vào của sensor và lối ra thiết bị phát... nghệ quang dựa trên nền tảng bộ cộng hưởng sensor Xa hơn sự phát triển của công nghệ vi điện tử và sensor thông minh có sự tăng lên của độ chính xác cao ( khoảng 0,01 () lối ra số của sensor áp suất và bộ chuyển đổi Chương 2: Phương thức thu dữ liệu của hệ thống sensor nhiều kênh 2.1 GiớI thiệu chung : Kỹ thu t và quá trình sản xuất là nguồn gốc ban đầu của dữ liệu cho hệ thống sensor nhiều kênh Dữ. .. phương pháp biến đổi chủ yếu nhất : (1)Phương pháp đếm trực tiếp - đo tần số (2) Phương pháp đếm gián tiếp -đo chu kỳa (3)Phương pháp đếm kết hợp (4)Phương pháp biến đổi Fỏuiẻ rời rạc -DFT (5)Phương pháp biến đổi độ dịch pha thành mã Chọn công nghệ biến đổi nào là phụ thu c vào sự phân giải mong muốn và tốc độ dữ liệu thu được +)Với hệ thống cần tốc độ dữ liệu thu được lớn thì ta dùng công nghệ đo chu... fn Nn F/#n ở trong hệ thống này gồm có n bộ biiến đổi tần sang mã (theo số kênh ), n -kênh hép và một hệ thống xử lý với n lối vào được sử dụng Vi sử lý thực hiện việc đo đạc một vài tần số đồng thời , có một kênh độc lập cho bộ biến đổi tần số sang mã Vi xử lý bắt đầu đòng thời ở tất cả các bộ biến đổi (do phần mềm dồng bộ đIũu khiển ) , và kết thúc quá ttrình sử lý đọc va đưa ra kết quả Tuy nhiên... thống sensor nhiều kênh Dữ liệu thu được bởi sự đIũu khiển như quá trình xử lý ngẫu nhiên của sự biến đổi tham số Hệ thống thu dữ liệu nhièu kênh có ý định cho sự biến đổi của tham số ban đầu của quá trình xử lý và kết quả (tín hiệu lối ra từ một hay một vàI sensor hay bộ chuyển đổi ) thành tín hiệu số tương đương Sự thích hợp cho quá trnhf sử lý xa hơn , sự chuyển đổi và lối vào bên trong trung tâm... Hình 3.1 Hệ thồng thu dữ liệu sự phân kênh theo thời gian Trong đó hệ gồm có N Sensor , bộ hợp kênh MUX và vi điều khiển µK Thiết bị nhiều kênh cho sự thu dữ liệu dụă trên cơ sở phương thức hỏi vòng nhanh trong một chu kỳ ra của sensor được chỉ ra ở hình vẽ sau : DQ C R 1 CD 2 n DQ C R … DQ C R S Q R S Q R S Q R ) ) Hình vẽ 3.2 hệ thống thu dữ liệu dụă trên cở sở hỏi vòng nhanh trong một chu kỳ Thiết. .. mất của phép đo, nó có thể thực hiện được bằng việc cộng thêm phần cứng và giá cả.Tất cả sự hạn chế số kênh trong hệ thống thu dữ liệu hoặc cần thiết có thể phân chia một số phần của bộ biến đổi , mà nó có thể lệnh cho toàn bộ bộ biến đổi tần số sang mã Một trong những giải pháp được sử dụng là một thiết bị biến đổi tần số nhiều kênh với , đồng thời với phần cứng thu nhỏ và quá trình dô tần số của... xung gần nhất ở trong pha của bộ biến đổi tần số , bộ chia số kênh có thể thực hiện bằng bộ đếm , sự lưu trữ kênh trong bộ nhớ, sự kết nối của kênh chọn với lối vào bộ đếm và bộ biến đổi tần số sang mã 3.3 Phương thức thu dư liệu bằng phân kênh theo không gian Hầu hết các tần số sủ dụng cho cấu hình hệ thống thu dữ liệu với ph ương thức phân kênh theo không gian được trình bày như hình vẽ : Hình 3.3... trong hệ thống ,nhiều sensor trong lĩnh vực tần số-thời gian cảm biến thông tin qua quá trình sử lý liên quan đến sự đo đạc Có hai phương thức thu dữ liệu truyền thống đã được sử dụng rộng rãI trong hệ thống đIũu khiển và đo đạc hiện đạI , đó là : +) phương thức phân kênh theo thời gian, dựa trên cỏ sở bộ ghép kênh sensor +)phương thức sử dụng phân kênh theo không gian ,dựa trên cỏ sở thu được dữ liệu. .. gồm một vài triger R-S (theo số kênh của hệ thống ) ,với nhiều cổng AND cho phép làm việc đơn giản với một công tắc tần số ,và một bộ mã hoá CD cho boọ biến đổi của vị trí xung lối vào thành mã nhị phân của kênh lối ra Một phương thức đơn giản cho sự hỏi vòng của sensor đã được sủ dụng trong thiết kế bộ chọn tần số nhiều kênh số Tính năng của bộ chon tần số giảm dần theo tần số hỏi của kênh và lớn nhất ... ban đầu liệu cho hệ thống sensor nhiều kênh Dữ liệu thu đIũu khiển trình xử lý ngẫu nhiên biến đổi tham số Hệ thống thu liệu nhièu kênh có ý định cho biến đổi tham số ban đầu trình xử lý kết (tín... Sensor áp suất /điện áp , ta xét sỏ đồ điển Hình vẽ Cấu truc điển hình sensor áp suất điện áp 1.3.2 Sensor áp suất thông minh : Giống biến tử khác ,biến tử áp suất rât phổ bíến Châu Âu , thực biến. .. (theo số kênh ), n -kênh hép hệ thống xử lý với n lối vào sử dụng Vi sử lý thực việc đo đạc vài tần số đồng thời , có kênh độc lập cho biến đổi tần số sang mã Vi xử lý bắt đầu đòng thời tất biến đổi