Đang tải... (xem toàn văn)
Truyền dữ liệu lưu lượng nước bằng SMS
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ -----XW ----- BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: TRUYỀN DỮ LIỆU LƯU LƯỢNG VÀ ÁP LỰC NƯỚC QUA TIN NHẮN SMS HUỲNH THỊ KIM THOA BIÊN HÒA, THÁNG 10/2009 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thực tập 4 tháng tại Xí nghiệp Cấp nước Dĩ An thuộc Công Ty Cấp Thoát Nước Bình Dương, nhờ sự hướng dẫn tận tình của các cô chú, các anh chị, em đã một phần nào tiếp thu được một số kiến thức về quy trình cung cấp nước sạch tại nhà máy. Qua đó, em đã hoàn thành đề tài “ Truyền dữ liệu lưu lượng và áp lực nước qua tin nhắn SMS”. Em xin chân thành cảm ơn quý Ban giám đốc Xí nghiệp cấp nước Dĩ An, nhân viên các phòng ban và nhất là các anh chị cán bộ kỹ thuật tại phòng SCADA, những người đã trực tiếp hướng dẫn cho em thật chi tiết cho đến khi em hoàn thành kỳ thực tập. Đồng thời em cũng xin cảm ơn thầy Lê Hoàng Anh và thầy Cao Bá Vinh đã hướng dẫn em trong suốt thời gian thực tập và các thầy cô trường Đại Học Lạc Hồng đã truyền đạt những kiến thức và giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập tại trường. MỤC LỤC Lời mở đầu .Trang 1 Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trang 2 1.1 Giới thiệu sơ lược về vi điều khiển AVR Trang 2 1.1.1 Giới thiệu .Trang 2 1.1.2 ATmega32 Trang 3 1.1.3 Đặc tính của ATmega32 Trang 4 1.1.3.1 Cổng vào ra Trang 7 1.1.3.2 Cấu trúc bộ nhớ Trang 10 1.2 Ngôn ngữ lập trình cho AVR Trang 13 1.3 Giới thiệu BasCom AVR .Trang 14 1.4 Giới thiệu sơ lược về Visual Basic .Trang 15 1.2.1 Giới thiệu . Trang 15 1.2.2 Các bước xây dựng một chương trình .Trang 23 1.5 Cảm biến áp lực .Trang 24 1.6 Giới thiệu GPRS Modem G2403R .Trang 26 Chương 2: THỰC TRẠNG TẠI CÔNG TY Trang 29 Chương 3: GIẢI PHÁP VÀ HOÀN THIỆN .Trang 30 3.1 Bộ phận phát Trang 31 3.1.1 Nguyên lý hoạt động . Tang 31 3.1.2 Thiết kế phần cứng .Trang 31 3.1.2.1 Mạch nguồn ổn áp .Trang 31 3.1.2.2 Mạch RCV420 chuyển đổi dòng sang áp Trang 36 3.1.2.3 Mạch nạp AVR Trang 37 3.1.2.4 Mạch ứng dụng AVR ATmega32 . Trang 38 3.1.3 Thiết kế phần mềm Trang 42 3.2 Bộ phận thu Trang 59 3.2.1 Nguyên lý hoạt động Trang 59 3.2.2 Giao diện với máy tính Trang 60 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ VỀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO .Trang 75 Ý NGHĨA KHOA HỌC Trang 76 ỨNG DỤNG THỰC TIỄN .Trang 77 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .Trang 78 PHỤ LỤC .Trang 79 DANH MỤC HÌNH ẢNH, BẢNG GIÁ TRỊ …. Trang Hình 1.1 Các dòng AVR: tiny, AVR và ATmega .3 Hình 1.2 Cấu trúc bên trong AVR 4 Hình 1. 3 Cấu trúc chân của AVR .8 Hình 1. 4 Sơ đồ một cổng vào ra .9 Hình 1. 5 Bộ nhớ chương trình có và không có sử dụng boot loader .11 Hình 1. 6 Giao diện chương trình Bascom AVR. .14 Hình 1.7 Giao diện Visual Basic .16 Hình 1.8 Menu Bar 16 Hình 1.9 Add –ins manager .17 Hình 1.10 Toolbars .17 Hình 1.11 Toolbox .18 Hình 1.12 Properties 19 Hình 1.13 Form layout .20 Hình 1.14 Designer 20 Hình 1.15 Giao diện viết code .21 Hình 1.16 Properties Window và Form Layout 22 Hình1.17 Cảm biến áp lực 24 Hình 1.18 Sơ đồ Kết nối điện 25 Hình1.19 GPRS Modem G2403R 26 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống 30 Hình 3.2 Mạch nguồn 5V .31 Hình 3.3 Mạch nguồn ± 15V 32 Hình 3.4 Sơ đồ chỉnh lưu 34 Hình 3.5 Dạng điện áp sau khi qua bộ lọc 35 Hình 3.6 LM78xx .35 Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý mạch RCV420 36 Hình 3.8 Mạch RCV420 .36 Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý mạch nạp AVR 37 Hình 3.10 Mạch nạp AVR .38 Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lý mạch ứng dụng AVR .38 Hình 3.12 Mạch AVR 39 Hình 3.12 Giao diện với máy tính 1 .60 Hình 3.13 Giao diện với máy tính 2 .74 Bảng 1.1 Bảng so sánh những đặc tính giữa ATmega32 với họ AT89C51 .6 Bảng1.2 Cấu hình cho các chân cổng .8 Bảng 1.3 Địa chỉ của tất cả các port .12 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay công nghệ không dây phát triển rất mạnh. Vì các thiết bị không dây ngày càng hiện đại cho phép người sử dụng thõa mản trong giải trí cũng như trong điều khiển sản xuất mà không cần dây nối. Nó thật sự tiện ít và tạo cảm giác thoải mái cho người sử dụng. Truyền tín hiệu không dây là một đề tài có nhiều ứng dụng thực tế, nhất là trong lĩnh vực điều khiển từ xa và truyền số liệu. Bên cạnh đó những ứng dụng của vi điều khiển đã đi sâu vào đời sống sinh hoạt và sản xuất của con người. Thực tế hiện nay là hầu hết các thiết bị điện dân dụng đều có sự góp mặt của vi điều khiển và vi xử lí. Trên thị trường có rất nhiều họ vi điều khiển: họ 8051 của Intel, 68HC11 của Motorola, PIC của hãng Microchip, H8 của Hitachi, AVR của hãng Atmel . Ứng dụng vi điều khiển trong thiết kế hệ thống làm giảm chi phí thiết kế và giá thành sản phẩm, đồng thời nâng cao tính ổn định của thiết bị và hệ thống. Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1. Giới thiệu sơ lược về vi điều khiển AVR . 1.1.1. Giới thiệu: AVR là họ Vi điều khiển khá mới trên thị trường cũng như đối với người sử dụng. Đây là họ vi điều khiển được chế tạo theo kiến trúc RISC (Reduced Instruction Set Computer) có cấu trúc khá phức tạp. Ngoài các tính năng như các họ vi điều khiển khác, nó còn tích hợp nhiều tính năng mới rất tiện lợi cho người thiết kế và lập trình. Sự ra đời của AVR bắt nguồn từ yêu cầu thực tế là hầu hết khi cần lập trình cho vi điều khiển, chúng ta thường dùng những ngôn ngữ bậc cao HLL (Hight Level Language) để lập trình ngay cả với loại chip xử lí 8 bit. Tuy nhiên khi biên dịch thì kích thước đọan mã sẽ tăng nhiều so với dùng ngôn ngữ Assembly. Hãng Atmel nhận thấy rằng cần phải phát triển một cấu trúc đặc biệt để giãm thiểu sự chênh lệch kích thước mã đã nói trên. Và kết quả là họ vi điều khiển AVR ra đời với việc làm giãm kích thước đoạn mã khi biên dịch và thêm vào đó là thực hiện lệnh đúng chu kỳ máy với 32 thanh ghi tích lũy và đạt tốc độ nhanh hơn các họ vi điều khiển khác từ 4 đến 12 lần. Vì thế nghiên cứu AVR là một đề tài khá lý thú và giúp cho sinh viên biết thêm một họ vi điều khiển vào loại mạnh nhất hiện nay. Vi điều khiển AVR do hãng Atmel ( Hoa Kì ) sản xuất được gới thiệu lần đầu năm 1996. Họ vi điều khiển AVR là một họ vi điều khiển có cấu trúc hiện đại (so với 8051). Có ba loại trong họ này đó là : * Tinyavr. * AVR(loại AVR). * MegaAVR. Hình 1.1 Các dòng AVR: tiny, AVR và AT mega. Tất cả các thiết bị trong họ AVR đều có chung một tập lệnh, và tổ chức bộ nhớ giống nhau. Nhưng khi chúng ta chuyển nghiên cứu từ một vi điều khiển AVR này sang loại khác thì thật là đơn giản. Cấu tạo AVR bao gồm: SRAM, EEPROM và giao tiếp SRAM mở rộng, bộ chuyển đổi tương tự số (ADC), cấu trúc nhiều tuyến, UART, USART… 1.1.2. ATmega32: ATmega 32 là bộ vi điều khiển CMOS 8 bit tiêu thụ điện năng thấp dựa trên kiến trúc RISC. Với công nghệ này cho phép các lệnh thực thi chỉ trong một chu kì nhịp xung, vì thế tốc độ xử lý dữ liệu có thể đạt đến 1 triệu lệnh trên giây ở tần số 1 Mhz. Vi điều khiển này cho phép người thiết kế có thể tối ưu hoá mức độ tiêu thụ năng lượng mà vẫn đảm bảo tốc độ xử lí. Phần cốt lõi của AVR kết hợp tập lệnh phong phú về số lượng với 32 thanh ghi làm việc đa năng. Toàn bộ 32 thanh ghi đều được nối trực tiếp với ALU (Arithmetic Logic Unit), cho phép truy cập 2 thanh ghi độc lập bằng một chu kì xung nhịp. Kiến trúc đạt được có tốc độ xử lý nhanh gấp 10 lần vi điều khiển dạng CISC thông thường. Hình 1.2 Cấu trúc bên trong AVR. 1.1.3. Đặc tính của ATmega32: • Được chế tạo theo kiến trúc RISC. • Bộ lệnh gồm 118 lệnh, hầu hết đều thực thi chỉ trong một chu kì xung nhịp • 32x8 thanh ghi làm việc đa dụng. • 32 KB Flash ROM lập trình được ngay trên hệ thống. • Giao diện nối tiếp SPI cho phép lập trình ngay trên hệ thống. [...]... tính giữa ATmega 32 với họ AT89C51 Đặc tính Atmega 32 AT89C51 32KB 4 KB EEPROM 1 024 byte Không RAM nội - 2 Kbyte SRAM 128 byte RAM Flash ROM - 2 bộ timer 8 bit Bộ Timer - 2 bộ timer 16 bit - 2 bộ timer 16 bit - 1 bộ watchdog timer Bộ ADC UART Bộ so sánh tương tự Tần số hoạt động Điện áp tiêu thụ Giá thành ( tại thị có không - Có 2 chế độ - Có 4 chế độ Có không 0 ÷16 Mhz 0 2 Mhz Thạch anh 12Mhz, VCC=3V:... ngắt trở lại Đọc dữ liệu từ EEPROM: Việc đọc dữ liệu từ EEPROM đơn giản hơn ghi dữ liệu vào EEPROM, để đọc dữ liệu từ EEPROM ta thực hiện các bước sau: - Chờ cho bit EEWE về 0 - Ghi địa chỉ vào thanh ghi EEAR - Set bit EERE lên 1 1 .2 Ngôn ngữ lập trình cho AVR PonyPro2000: là phần mềm đọc vi điều khiển chuyên dụng và đa năng, nó có thể làm việc với AVR, 8951, … CodeVisionAVR: Đây là phần mềm biên dịch... nhảy tới phần chương trình boot loader để thực hiện trước, rồi mới quay trở lại thực hiện chương trình ứng dụng Hình 1 5 Bộ nhớ chương trình có và không có sử dụng boot loader • Bộ Nhớ Dữ Liệu: Bộ nhớ dữ liệu của AVR chia làm 2 phần chính là bộ nhớ SRAM và bộ nhớ EEPROM Tuy cùng là bộ nhớ dữ liệu nhưng hai bộ nhớ này lại tách biệt nhau và được đánh địa chỉ riêng - Bộ nhớ SRAM: có dụng lượng 2 Kbytes... là hệ thống điều khiển, kiểm soát thu thập dữ liệu Khi nhân viên ở các bộ phận khác cần xác định giá trị của dữ liệu lưu lượng, áp… lực thì phải liên hệ đến phòng SCADA Nhưng nếu khi cần biết thì phải gọi điện đến phòng SCADA thì sẽ mất thời gian, và khi gọi điện đến phòng SCADA mà không có nhân viên trực tại phòng thì sao? Hiện tại bộ truyền dữ liệu lưu lượng và áp lực của công ty được nhập từ Đan... cao Chương 3: GIẢI PHÁP VÀ HOÀN THIỆN Để giải quyết vấn để trên em xin đưa ra giải pháp của mình là ta có thể dùng một hệ thống truyền dữ liệu qua tin nhắn SMS, sẽ khắc phục được những khó khăn gặp phải khi cần dữ liệu Với ưu điểm : Nhận được tín hiệu và các dữ liệu của lưu lượng, áp lực tại phòng SCADA Lấy giá trị tức thời, theo giờ, theo ngày Gía thành hợp lý ... = { 0, 1 } 1.1.3 .2 Cấu trúc bộ nhớ: Cũng như mọi vi điều khiển khác AVR có cấu trúc Harvard tức là có bộ nhớ và đường bus riêng cho bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu • Bộ Nhớ Chương Trình : Bộ nhớ chương trình của AVR là bộ nhớ Flash có dung lượng 32 Kbytes Bộ nhớ chương trình có độ rộng bus là 16 bit Ở vi điều khiển ATmega 32 bộ nhớ chương trình còn có thể được chia làm 2 phần: phần boot loader... của vi điều khiển để giao tiếp với module Quá trình trao đổi dữ liệu giữa máy tính và Modem được thực hiện theo cơ chế bắt tay phần cứng hay phần mềm Quy tắc truyền lệnh trên Modem: - Mỗi dòng lệnh của modem bắt đầu bằng ký tự AT - Dòng lệnh có thể chứa nhiều lệnh - Kết thúc lệnh bằng ký tự Enter (mã ASCII là 13) - Dòng lệnh cuối cùng được lưu trong modem Có thể dùng lệnh A/ để thực hiện lại lệnh này... Bộ EEPROM 1 024 byte • Cho phép 100.000 ghi / xoá • Bộ nhớ SRAM 2 Kbyte • Bộ biến đổi ADC 8 kênh, 10 bit • 32 ngõ I/O lập trình được • Bộ truyền nối tiếp bất đồng bộ vạn năng UART • Vcc = 2. 7V đến 6V • Tốc độ làm việc: 0 đến 16 Mhz • Tốc độ xử lí lệnh 16 MIPS ở 16 MHz ( 16 triệu lệnh trên giây) • Bộ đếm thời gian thực (RTC) với bộ dao động và chế độ đếm tách biệt • 2 bộ Timer 8 bit và 2 bộ Timer 16... có được bảo đảm bằng một mã PIN, chúng ta nhập vào mã pin bằng lệnh này Chương 2: THỰC TRẠNG TẠI CÔNG TY Nước từ trạm bơm nước thô được bơm lên bể trộn bể chứa bể lắng bể lọc bơm ra mạng Hiện nay, hầu hết các thiết bị đều được bán tự động và xu hướng trong tương lai sẽ là tự động hóa, các quá trình được điều khiển và xử lý bởi hệ thống vi tính Điều này giúp cho việc quản lý chất lượng nước xử lý và... program section ) và phần ứng dụng (Application program section ) - Phần boot loader : chứa chương trình boot loader - Phần ứng dụng (Application program section ): là vùng nhớ chứa chương trình ứng dụng của người dùng Kích thước của phần boot loader và phần ứng dụng có thể tùy chọn Hình 1.5 thể hiện cấu trúc bộ nhớ chương trình có sử dụng và không sử dụng boot loader, khi sử dụng phần boot loader ta . KHOA HỌC ĐỀ TÀI: TRUYỀN DỮ LIỆU LƯU LƯỢNG VÀ ÁP LỰC NƯỚC QUA TIN NHẮN SMS HUỲNH THỊ KIM THOA BIÊN HÒA, THÁNG 10 /20 09 LỜI CẢM ƠN Sau. về quy trình cung cấp nước sạch tại nhà máy. Qua đó, em đã hoàn thành đề tài “ Truyền dữ liệu lưu lượng và áp lực nước qua tin nhắn SMS . Em xin chân thành
