BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP BỘ NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH GIAO TIẾP GIỮA MÁY TÍNH VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ S K C 0 9 MÃ SỐ: B2006-22-10 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2009 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM  ĐỀ TÀI NCKH CẤP BỘ NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH GIAO TIẾP GIỮA MÁY TÍNH VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MÃ SỐ: B2006-22-10 Thuộc nhóm ngành : Khoa học Kỹ thuật Người chủ trì : ThS Huỳnh Quốc Việt Người tham gia : ThS Nguyễn Văn Long Giang ThS Lý Vĩnh Đạt Đơn vị : ĐH SPKT TP HCM Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2009 MỤC LỤC NỘI DUNG Chương DẪN NHẬP 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tình hình nghiên cứu và ngoài nước 1.3 Mục tiêu và nhiệm vụ 1.4 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Đối tượng nghiên cứu 1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.7 Ứng dụng thực tiễn 1.8 Tính cấp thiết đề tài 1.9 Bố cục đề tài Chương VI ĐIỀU KHIỂN 2.1 Đặt điểm họ vi điều khiển AVR 2.2 Cấu trúc phần cứng họ vi điều khiển AVR 2.3 Giới thiệu vi điều khiển atmega16 2.4 Giới thiệu vi điều khiển atmega8 2.5 Giới thiệu card giao tiếp LabVIEW Chương ĐỘNG CƠ 3.1 Giới thiệu động 3.2 Cảm biến 3.3 Bộ điều khiển 3.4 Các tín hiệu điều khiển Trang 1 2 3 4 4 6 10 15 22 24 24 24 27 27 Chương LABVIEW 4.1 Những khái niệm 4.2 Kỹ thuật lập trình Labview 4.3 Kỹ thuật lập trình nâng cao Labview Chương THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ GIAO TIẾP 5.1 Sơ đồ tổng quát 5.2 Bộ giao tiếp 5.3 Thi công mạch giao tiếp Chương THIẾT KẾ GIAO DIỆN GIAO TIẾP 6.1 Giao diện người sử dụng 6.2 Cửa sổ chương trình Chương THỰC NGHIỆM 7.1 Mục tiêu thí nghiệm 7.2 Phương pháp thí nghiê ̣m 36 36 38 48 58 58 62 70 73 73 77 83 83 83 7.3 Sơ đồ thí nghiệm 7.4 Phương pháp vận hành 7.5 Kết thí nghiệm 7.6 Ứng dụng 7.7 Nhận xét kết thực nghiệm Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 8.1 Kết luận 8.2 Kiến nghị 8.3 Hướng phát triển đề tài Phụ lục Các thực hành 84 86 87 91 94 95 95 95 96 TÓM TẮT Tên đề tài: Nghiên cứu, thiế t kế , chế tạo mô hình giao tiếp máy tính hệ thống điều khiển động Mã số: B2006-22-10 Chủ nhiệm đề tài: Huỳnh Quốc Việt Tel.: 0987799346 E-mail: vietckd@yahoo.com Cơ quan chủ trì đề tài: Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Cơ quan cá nhân phối hợp thực hiện: ThS Nguyễn Văn Long Giang ThS Lý Vĩnh Đạt Thời gian thực hiện: từ 06/2006 đến 03/ 2008 Đối tượng:  Nghiên cứu hệ thống điều khiển động  Nghiên cứu cấu trúc, hoạt động vi điều khiển AVR linh kiện điện tử liên quan Ứng dụng ngôn ngữ lập trình C xử lý, điều khiển giao tiếp  Nghiên cứu cấu trúc máy tính phương pháp kết nối với thiết bị ngoại vi  Nghiên cứu phương pháp thiết kế giao diện giao tiếp phương pháp truyền liệu nối tiếp phần mềm LabVIEW Mục tiêu đề tài thiết kế, chế tạo giao tiếp máy tính ECU điều khiển động kết hợp với thiết kế giao diện giao tiếp phần mềm LabVIEW Từ đó, thiết lập giao thức truyền liệu động máy tính thông qua cổng nối tiếp RS-232, cho, giao diện người sử dụng quan sát thay thông số động Mặt khác, họ thay đổi thông số đầu vào để thấy đáp ứng tín hiệu điều khiển cấu chấp hành Ngoài ra, người sử dụng điều khiển nguồn cung cấp cho động cơ, khởi động động truy xuất mã lỗi máy tính Kết  Từ nội dung nghiên cứu tác giả thiết kế giao tiếp, viết chương trình xử lý cho vi điều khiển giao diện giao tiếp LabVIEW  Kiểm tra độ xác giao tiếp, thực nghiệm động 4S-FE Toyota Camry so sánh với kết máy chẩn đoán DCN-PRO  Sản phẩm đề tài ứng dụng giảng dạy kỹ thuật đạt hiệu cao  Sản phẩm ứng dụng thí nghiệm để xác định đồ liệu động SUMMARY Project Title: Researching, designing and manufacturing the interface communicator between personal computer and engine mangament system Code number: B2006-22-10 Coordinator: MSc Huynh Quoc Viet Implementing Institution: Universty of Technical Education HCMC Cooperating Institution(s): MSc Nguyen Van Long Giang - MSc Ly Vinh Đat Duration: from Jun 2006 to March 2008 Objectives  Studying in engine management sytems  Examining structure, operation of microcontroller AVR and some related electronic components programming in C language for processing and controlling the communicator  Examining the structure of personal computer and the method of connecting with external devides  Examining the method to design the interface and the way to transfer serial data by LabVIEW software Main contents: The purpose of this thesis is to design the interface communicator between computer and ECU by mean of LabVIEW software Thenceforth, it could lay out the protocol of data transferring between the engine and computer through the serial port RS-232, so that the user could observe the change of the engine parameters from the interface One the other hand, the user could also change one of those input parameters to see the response of actuators Besides, the user could also use computer to turn off/turn on, to start or access code of the engine Result obtained:  Base on above-mentioned tasks, an interface communicator and program for both microcontroller and communicator have been designed by the author  Providing the experiment on the engine of 4S-FE Toyota Camry to check the exact of communicator and comparing with the diagnostic engine tester DCN-PRO  Products of thesis are applied in teaching techniques to achieve high efficiency  The product also can be applied in experiments to determine the map's data engine Trang Chương Dẫn Nhập Chương 1: 1.1 DẪN NHẬP Đặt vấn đề Đã 118 năm kể từ ô tô giới đời, đến ô tô trở thành phương tiện vận chuyển cần thiết không thay xã hội loài người So với phương tiện giao thông khác, ô tô có vị trí vô quan trọng tỉ lệ hành khách tham gia giao thông đường cao hẳn so với loại phương tiện giao thông khác, năm tỷ lệ tăng trưởng sản xuất ôtô đạt xấp xỉ 3% Cùng với xu hướng phát triển giới, khoa học kỹ thuật công nghệ phát triển không ngừng, nhiều thành tựu bật góp phần thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp Nền công nghiệp ô tô không nằm quy luật đó, từ năm 80 kỷ XX, công nghệ điện tử ứng dụng ô tô thay cấu điều khiển khí Qua nhiều thập niên, điện tử trở thành nhân tố quan trọng thiếu ô tô Nó giúp động ô tô điều khiển xác nhằm giảm ô nhiễm môi trường, tiết kiệm nhiên liệu, tăng công suất động mà thước đo giá trị tính êm dịu, mức độ tiện nghi ô tô đại, từ đó, định khả sống ô tô Song song với việc đại hóa ô tô ngày hoàn hảo vấn đề bảo trì, chẩn đoán, sửa chữa ngày phức tạp Với ô tô đại nay, lượng liệu điều khiển xe ngày nhiều Vì vậy, chẩn đoán, sửa chữa theo phương pháp thủ công trở nên khó khăn không muốn nói không tưởng Do đó, để giúp cho người kỹ thuật viên thực tốt công việc chẩn đoán sữa chữa, ô tô đời trang bị hệ thống tự chẩn đoán Tuy nhiên, hệ thống tự chẩn đoán phát lỗi hệ thống tín hiệu nằm khoảng xác định cho phép Vì thế, tín hiệu sai lệch với thực tế nằm khoảng xác định hệ thống tự chẩn đoán không phát Điều dẫn đến động hoạt động không đạt hiệu cao Mặt khác, với cương vị người giáo viên kỹ thuật, người nghiên cứu mong muốn đạt hiệu cao công tác giảng dạy Ngoài kiến thức chuyên môn, lòng say mê công việc cộng với phương pháp sư phạm đại thiết bị dạy học góp phần lớn việc nâng cao hiệu giảng dạy, đặc biệt giảng dạy kỹ thuật Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình dạy học minh chứng cụ thể đề tài không mục đích Sản phẩm đề tài mô hình dạy học minh họa thay đổi thông số động đặc biệt ảnh hưởng tín hiệu đầu vào đến hoạt động động Song song với công tác giảng dạy, công tác nghiên cứu người giáo viên kỹ thuật không phần quan trọng Hầu hết liệu điều khiển động Chương Dẫn Nhập Trang xác định từ thực nghiệm Nhưng tín hiệu đầu vào nhiều, thiết bị nước khiêm tốn nên xác định ảnh hưởng tín hiệu đến chế độ hoạt động động Điều ảnh hưởng lớn đến công tác nghiên cứu Với trăn trở, khúc mắt chuyên môn với khát vọng nâng cao trình độ, cải tiến, phát triển kỹ thuật Nhóm nghiên cứu tìm hướng giải đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp máy tính hệ thống điều khiển động “ Đề tài thực với ba nội dung chính: 1.2  Nghiên cứu lý thuyết giao tiếp máy tính động LabVIEW  Thiết kế, chế tạo giao tiếp máy tính cá nhân ECU điều khiển động  Thiết kế giao diện giao tiếp máy tính cá nhân ECU điều khiển động Tình hình nghiên cứu nước Với công nghệ tiên tiến nay, nhiều đề tài ứng dụng công nghệ thông tin vào điều khiển, nhiên, Việt Nam dừng lại việc khai thác, bảo trì, chẩn đoán, sửa chữa mà nghiên cứu đến việc thiết kế hay cải tiến tối ưu bỡi thiếu phòng thí nghiệm để tìm thông số tối ưu cho động Với hỗ trợ phần mềm giao tiếp, tính toán, mô thực phép tính mô hoạt động trước thiết kế, chế tạo sản phẩm thật LabVIEW phần mềm mạnh nhóm nghiên cứu chọn lựa để thực giao tiếp điều khiển động Hiện nay, nghiên cứu chuyên gia nước LabVIEW ứng dụng rộng rãi phòng thí nghiệm, dự án nghiên cứu lớn, nhiên, nghiên cứu thực cho điều khiển động giới hạn Tại Việt Nam LabVIEW sử dụng năm gần nên chưa công trình thực việc điều khiển giao tiếp với động Trong hướng nghiên cứu này, gầ n Việt Nam có luận văn cao học Thạc sỹ Huỳnh Quốc Việt năm 2005 ứng dụng Matlab điều khiển giao tiếp, luận văn cao học Thạc Sỹ Trần Thế Liên năm 2009 ứng dụng LabVIEW điều khiển giao tiếp Do đó, với đề tài nhóm tác giả hy vọng nghiên cứu tiếp tục thúc đẩy phát triển liñ h vực nghiên cứu này ; vấn đề tính toán, thí nghiệm xây dựng bảng đồ liệu hoàn thiện động 1.3 Mục tiêu nhiệm vụ Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mạch giao tiếp máy tính hệ thống điều khiển động “ nhằm thiết kế chế tạo mạch giao tiếp hai chiều máy tính ECU điều khiển động nhằm hiển thị thông số hoạt động động Chương Dẫn Nhập Trang cơ, đồng thời, điều khiển động từ máy tính Việc tính toán mô điều khiển động thực thông qua phần mềm LabVIEW Trên sở mạch giao tiếp này, ta phát triển thành thiết bị chẩn đoán sửa chữa động Các bước thực đề tài:  Nghiên cứu cấu trúc vi điều khiển  Nghiên cứu nguôn ngữ lập trình C  Nghiên cứu cấu trúc máy tính cá nhân  Khảo sát dạng liệu động  Nghiên cứu truyền liệu nối tiếp LabVIEW  Nghiên cứu, thiết kế giao diện giao tiếp LabVIEW  Nghiên cứu, thiết kế phần cứng giao tiếp  Lập trình vi điều khiển ngôn ngữ C  Lập trình điều khiển giao diện giao tiếp LabVIEW  Thực nghiệm kiểm tra độ xác của thí nghiệm thông qua máy chẩn đoán 1.4 Phạm vi nghiên cứu Do chủng loại động đa dạng thời gian thực đề tài có hạn, người nghiên cứu tập trung thực phạm vi sau: Nghiên cứu sở lý thuyết linh kiện thiết kế giao tiếp ngôn ngữ lập trình C Khảo sát dạng tín hiệu hệ thống điều khiển động Nghiên cứu sở lý thuyết cấu trúc máy tính phương pháp truyền liệu nối tiếp LabVIEW Thiết kế giao diện lập trình giao tiếp LabVIEW Ứng dụng lý thuyết này, thiết kế, chế tạo giao tiếp máy tính cá nhân ECU điều khiển động 4S-FE xe Toyota Camry với giao diện giao tiếp LabVIEW Sau đó, tiến hành thực nghiệm so sánh với thiết bị có để đánh giá khả ổn định mức độ xác thiết bị 1.5 Đối tượng nghiên cứu Đề tài liên quan đến bốn đối tượng chính:  Nghiên cứu hệ thống điều khiển động  Nghiên cứu cấu trúc, hoạt động vi điều khiển AVR linh kiện điện tử liên quan Ứng dụng ngôn ngữ lập trình C xử lý, điều khiển giao tiếp  Nghiên cứu cấu trúc máy tính phương pháp kết nối với thiết bị ngoại vi Chương Dẫn Nhập Trang  Nghiên cứu phương pháp thiết kế giao diện giao tiếp phương pháp truyền liệu nối tiếp phần mềm LabVIEW 1.6 Phương pháp nghiên cứu Để thực đề tài, tác giả vận dụng nhiều phương pháp nghiên cứu khác nhau: Phương pháp tham khảo tài liệu: Từ Internet, sách chuyên ngành ô tô, điện tử, tin học, … Phương pháp thực nghiệm: Đo thông số từ động thực tế tiến hành xử lý số liệu đo Phương pháp thử sai: Ứng dụng thiết kế mạch, lập trình vi điều khiển lập trình LabVIEW 1.7 Ứng dụng thực tiễn Đề tài hoàn thành sở lý thuyết (đã qua kiểm chứng sản phẩm đề tài) việc ứng dụng điều khiển động máy tính cá nhân với chương trình LabVIEW, tảng cho việc phát triển ứng dụng LabVIEW tính toán, mô phỏng, điều khiển Sản phẩm đề tài mô hình ứng dụng hữu ích, tăng tính trực quan công tác giảng dạy kỹ thuật, đặc biệt vấn đề điều khiển động Vì sản phẩm ứng dụng rộng rãi cho trường đại học, cao đẳng, công nhân kỹ thuật, … Sản phẩm đề tài ứng dụng kiểm tra, chẩn đoán, sửa chữa xe ô tô đại Ngoài ra, đề tài tiếp tục phát triển sản phẩm ứng dụng làm thiết bị thí nghiệm động ô tô 1.8 Tính cấp thiết đề tài Đề tài bước đột phá việc ứng dụng phần mềm LabVIEW, phần mềm mạnh đồ họa, tính toán, mô toán học hệ thống, điều khiển, giao tiếp, … để điều khiển giao tiếp động máy tính Đề tài thành công mở cho nhóm nghiên cứu hướng phát triển kết hợp phần tính toán, điều khiển LabVIEW tiến hành đo đạc, lựa chọn thông số tối ưu động Hay nói cách khác, đề tài phát triển thành thiết bị thí nghiệm để xác định bảng đồ liệu tối ưu cho động 1.9 Bố cục đề tài Với nội dụng đề tài thực hiện, thuyết minh trình bày theo bố cục sau: Chương Dẫn nhập Giới thiệu đề tài, tầm quan trọng đề tài, giới hạn đề tài Chương Vi điề u khiể n Chương Dẫn Nhập Trang Trình bày lý thuyết cấu trúc vi điều khiển, sở lý thuyế t v ề linh kiện thiết kế giao tiếp Chương Động Trình bày dạng xung tín hiệu hệ thống điều khiển động Chương LabVIEW Trình bày lý thuyết thiết kế giao diện lập trình giao tiế p LabVIEW Chương Thiết kế, chế tạo giao tiếp Trình bày phương pháp thiết kế nội dung thiết kế giao tiếp sản phẩm thiết kế Chương Thiết kế giao diện giao tiếp Trình bày ứng dụng LabVIEW thiết kế giao diện giao tiếp đề tài Chương Thực nghiệm Trình bày phương pháp vận hành, kết thí nghiệm để xác định độ tin cậy độ xác giao tiếp Chương Kết luận kiến nghị Phụ lục Trình bày thực hành Chương Vi Điều Khiển Trang Chương VI ĐIỀU KHIỂN 2.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA HỌ VI ĐIỀU KHIỂN AVR AVR tên loạt vi điều khiển công ty Atmel sản xuất, có kiến trúc RISC (Reduced Instruction Set Computer) kiến trúc phổ biến xử lý đại với đặc tính sau: Kiến trúc RISC với hầu hết lệnh có chiều dài cố định, truy nhập nhớ nạp, lưu trữ 32 ghi đa Kiến trúc nhớ kiểu đường ống cho phép làm tăng tốc độ xử lý lệnh Có chứa phận ngoại chip bao gồm cổng I/o số, biến đổi ADC, nhớ EEFROM, định thời UART, định thời RTC, điều chế độ rộng xung PWM,.v.v Đặc điểm xem bật so với nhiều vi điều khiển khác vi xử lý khác phải tự tạo truyền nhận UART giao diện SPI phần mềm vi điều khiển AVR tích hợp sẵn:  Có 48 đường dẫn I/O lập trình  truyền nhận UART lập trình  Một giao diện SPI đồng  timer/Counter bit  Một timer/Counter 16 bit với chức so sánh bắt mẫu  Gồm bốn lối điều biến độ rộng xung PWM  Một đồng hồ thời gian thực (RTC-Timer)  Một biến đổi ADC 10 bit có đến kênh lối vào  Một phát trạng thái sụt điện áp nguồn nuôi  Một so sánh Analog  Một định thời Watchdog Hầu hết lệnh trừ lệnh nhảy nạp/lưu trữ thực chu kì xung nhịp Hoạt động với tốc độ đồng hồ đến 20MHz so với họ vi điều khiển khác vi điều khiển họ ATMEL có tần số xung nhịp cho phép tương đối cao, cụ thể từ đến 20MHz tùy theo loại cụ thể Xung nhịp dao động tạo xung nhịp hệ thống, qua chia tần trường hợp vi điều khiển đời trước đó, nên kéo theo tốc độ xử lý lệnh cao Khả thực lệnh chu kì xung nhịp, AVR có khả đạt đến tốc độ xử lý 20 MPIS ( triệu lệnh giây ) Chương Vi Điều Khiển Trang Hình 2.1 So sánh thời gian thực thi lệnh vi xử lý Các vi điều khiển SX có tần số xung nhịp cao vi điều khiển AVR lại có dòng tiêu thụ tương đối lớn, lại phận ngoại vi chíp tiện dụng cho người dùng vi điều khiển AVR Chính phận ngoại vi tích hợp góp phần làm tăng tốc độ xử lý lệnh tính chung cho hệ thống Bộ nhớ chương trình liệu tích hợp chíp AVR có tới công nghệ nhớ khác Bộ nhớ EPROM xóa kiểu Flash (luôn lập trình được) dùng cho mã chương trình mà người dùng lập trình Bộ nhớ EPROM hay PROM xóa điện, nội dung nhớ giữ nguyên sau tắt điện áp nguồn Chương trình người dùng lập trình thời gian thựckhi hệ thống hoạt động Bộ nhớ RAM tĩnh (SRAM) dùng cho biến, nội dung nhớ tắt điện áp nguồn Ngoài ra, vi điều khiển AVR có tới 32 ghi làm việc đa năng, tất nối trực tiếp với khối ALU (đơn vị logic số học) trao đổi trực tiếp vùng địa nhớ, cụ thể 32 ô nhớ (0x00 đến 0xFF) tương ứng với ghi làm việc đa R0-R31 Khả lập trình hệ thống cách thiết kế công nghệ nhớ sử dụng mà vi điều khiển lập trình cấp nguồn mạch Không cần phải nhấc vi điều khiển mạch nhiều họ vi điều khiển khác Các cổng giao tiếp RS-232 SPI cho phép thao tác dễ dàng thực hệ thống Có tốc độ xử lý lớn 12 lần so với vi điều khiển CISC thông thường 10 Hỗ trợ cho việc lập trình ngôn ngữ bậc cao, chẳng hạn ngôn ngữ C 11 Tất vi điều khiển lưu hành thị trường chế tạo công nghệ CMOS 0.6 μm 12 Điện áp làm việc cho phép từ 2.7V đến 6V 13 Một kiến trúc đơn giản hợp lý giúp người dùng tìm hiểu dễ dàng thời gian ngắn Chương Vi Điều Khiển Trang 14 Tập lệnh AVR có tới 113 lệnh cho phép lập trình cách dễ dàng đơn giản hợp ngữ, cấu trúc xử lý Atmel cho phép lập trình ngôn ngữ C 2.2 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA HỌ VI ĐIỀU KHIỂN AVR 2.2.1 Tổng quan kiến trúc Các ghi đa truy cập nhanh gồm 32 ghi bit truy cập chu kì xung nhịp Điều có nghĩa chu kì xung nhịp ALU thực phép toán: hai toán hạng xuất từ ghi đa năng, phép toán thực kết lưu trở lại vào tập ghi số 32 ghi dùng làm trỏ địa gián tiếp 16 bit để định địa không gian liệu cho phép tính địa hiệu dụng Một trỏ địa dùng làm trỏ địa cho chức tìm kiếm bảng số Các ghi có chức bổ xung ghi 16 bit X,Y,Z ALU: Hỗ trợ chức số học chức logic ghi Các phép toán ghi thực ALU Hình 2.2 Kiến trúc xử lý AVR Ngoài chế độ định địa gián tiếp ghi, chế độ định địa nhớ thông thường dùng tập ghi đa Nguyên nhân Chương Vi Điều Khiển Trang ghi đa gán 32 địa thấp không gian liệu từ $00 đếm $1F nên chúng truy cập vị trí thông thường Không gian nhớ vào chứa 64 bit địa cho chức ngoại vi CPU ghi điều khiển, Timer/Counter, ADC chức I/O khác Bộ nhớ I/O truy cập trực tiếp vị trí không gian liệu sau vị trí tập ghi đa từ địa $20 đến $5F AVR sử dụng kiến trúc Harvard với nhớ bus riêng biệt cho chương trình liệu Bộ nhớ chương trình thực thi với đường ống hai tầng Trong lệnh thực thi lệnh nhập vào nhớ chương trình Giải pháp cho phép vác lệnh thực thi chu kì xung nhịp Bộ nhớ chương trình nhớ Flash lập trình Hình 2.3 Sơ đồ tổ chức nhớ Hầu hết lệnh gọi AVR có dạng từ đơn 16 bit Mỗi địa nhớ chương trình chứa lệnh 16 32 bit Trong trình gọi ngắt chương trình con, địa trở đếm lệnh hay đếm chương trình PC đưa vào ngăn xếp Ngăn xếp cấp phát lưu liệu SRAM nên kích thước bị giới hạn dung lượng không gian sử dụng nhớ SRAM Tất chương trình người dùng phải khởi tạo trỏ ngăn xếp SP (Stack Pointer) bắt đầu chương trình (trước chương trình ngắt thực thi) Con trỏ ngăn xếp 16 bit SP truy cập để đọc/ghi không gian vào/ra Bộ nhớ SRAM truy cập dễ dàng thông qua chế độ định địa cung cấp kiến trúc AVR Các không gian nhớ kiến trúc AVR định địa theo kiểu ánh xạ nhớ tuyến tính Khối ngắt mềm dẻo có ghi điều khiển không gian vào bit cho phép ngắt toàn cục ghi trạng thái Mỗi ngắt có vector ngắt riêng Các ngắt có thứ tự ưu tiên tương ứng với thứ tự vector ngắt chúng, địa vector ngắt thấp thứ tự ưu tiên cao 2.2.2 Các ghi đa dụng [...]... về cấu trúc vi điều khiển, cơ sở lý thuyế t v ề các linh kiện chính trong thiết kế bộ giao tiếp Chương 3 Động cơ Trình bày dạng xung của các tín hiệu trong hệ thống điều khiển động cơ Chương 4 LabVIEW Trình bày lý thuyết về thiết kế giao diện và lập trình giao tiế p bằng LabVIEW Chương 5 Thiết kế, chế tạo bộ giao tiếp Trình bày phương pháp thiết kế và nội dung thiết kế bộ giao tiếp và sản phẩm thiết... lập trình được trong hệ thống do cách thiết kế và công nghệ bộ nhớ được sử dụng mà các vi điều khiển có thể được lập trình ngay khi đang còn cấp nguồn trên bản mạch Không cần phải nhấc vi điều khiển ra ngoài bản mạch như nhiều họ vi điều khiển khác Các cổng giao tiếp RS-232 và SPI cho phép thao tác dễ dàng thực hiện trên hệ thống 9 Có tốc độ xử lý lớn hơn 12 lần so với các vi điều khiển CISC thông thường... Chương 6 Thiết kế giao diện giao tiếp Trình bày ứng dụng LabVIEW trong thiết kế giao diện giao tiếp của đề tài Chương 7 Thực nghiệm Trình bày phương pháp vận hành, kết quả thí nghiệm để xác định độ tin cậy và độ chính xác của bộ giao tiếp Chương 8 Kết luận và kiến nghị Phụ lục Trình bày các bài thực hành Chương 2 Vi Điều Khiển Trang 6 Chương 2 VI ĐIỀU KHIỂN 2.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA HỌ VI ĐIỀU KHIỂN AVR AVR là... Vi Điều Khiển Trang 7 Hình 2.1 So sánh thời gian thực thi lệnh giữa các bộ vi xử lý Các vi điều khiển SX cũng có tần số xung nhịp cao hơn ở các vi điều khiển AVR nhưng lại có dòng tiêu thụ tương đối lớn, ngoài ra lại không có các bộ phận ngoại vi trên chíp rất tiện dụng cho người dùng như vi điều khiển AVR Chính các bộ phận ngoại vi tích hợp đã góp phần làm tăng tốc độ xử lý lệnh tính chung cho cả hệ. .. xung nhịp 5 Hoạt động với tốc độ đồng hồ đến 20MHz so với các họ vi điều khiển khác thì vi điều khiển họ ATMEL có tần số xung nhịp cho phép tương đối cao, cụ thể là từ 0 đến 20MHz tùy theo từng loại cụ thể Xung nhịp do bộ dao động tạo ra cũng chính là xung nhịp của hệ thống, không hề phải qua bộ chia tần như trong trường hợp các vi điều khiển ra đời trước đó, nên kéo theo tốc độ xử lý lệnh cao 6 Khả năng... định thời UART, bộ định thời RTC, bộ điều chế độ rộng xung PWM,.v.v Đặc điểm này được xem là nổi bật so với nhiều vi điều khiển khác vì trong khi các bộ vi xử lý khác phải tự tạo ra bộ truyền nhận UART hoặc giao diện SPI bằng phần mềm thì trên vi điều khiển AVR đã được tích hợp sẵn:  Có 48 đường dẫn I/O lập trình được  bộ truyền nhận UART lập trình được  Một giao diện SPI đồng bộ  bộ timer/Counter... chẳng hạn như ngôn ngữ C 11 Tất cả các vi điều khiển đang lưu hành trên thị trường đều được chế tạo bằng công nghệ CMOS 0.6 μm 12 Điện áp làm việc cho phép từ 2.7V đến 6V 13 Một kiến trúc đơn giản và hợp lý sẽ giúp người dùng tìm hiểu dễ dàng trong thời gian ngắn Chương 2 Vi Điều Khiển Trang 8 14 Tập lệnh AVR có tới 113 lệnh cho phép lập trình một cách dễ dàng và đơn giản bằng hợp ngữ, nhưng cấu trúc... Chương trình người dùng có thể được lập trình trong thời gian thựckhi hệ thống đang hoạt động Bộ nhớ RAM tĩnh (SRAM) dùng cho các biến, nội dung của bộ nhớ sẽ mất đi khi tắt điện áp nguồn Ngoài ra, vi điều khiển AVR có tới 32 thanh ghi làm việc đa năng, tất cả đều được nối trực tiếp với khối ALU (đơn vị logic số học) và được trao đổi trực tiếp trên vùng địa chỉ bộ nhớ, cụ thể là 32 ô đầu tiên của bộ nhớ... địa chỉ gián tiếp 16 bit để định địa chỉ không gian dữ liệu và cho phép tính địa chỉ hiệu dụng Một trong 3 con trỏ địa chỉ cũng được dùng làm con trỏ địa chỉ cho chức năng tìm kiếm bảng hằng số Các thanh ghi có chức năng bổ xung này là các thanh ghi 16 bit X,Y,Z ALU: Hỗ trợ các chức năng số học và chức năng logic giữa các thanh ghi Các phép toán trong thanh ghi cũng được thực hiện trong ALU Hình 2.2 Kiến... Kiến trúc của bộ xử lý AVR Ngoài chế độ định địa chỉ gián tiếp thanh ghi, chế độ định địa chỉ bộ nhớ thông thường cũng có thể được dùng trong tập các thanh ghi đa năng Nguyên nhân là Chương 2 Vi Điều Khiển Trang 9 các thanh ghi đa năng được gán 32 địa chỉ thấp nhất trong không gian dữ liệu từ $00 đếm $1F nên chúng được truy cập những vị trí thông thường Không gian bộ nhớ vào ra chứa 64 bit địa chỉ cho