intTypePromotion=1

Bài tiểu luận: Thiết kế và thi công mạch điều khiển ô tô từ xa sử dụng sóng RF qua máy tính

Chia sẻ: Ngọc Hưng | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:30

0
139
lượt xem
50
download

Bài tiểu luận: Thiết kế và thi công mạch điều khiển ô tô từ xa sử dụng sóng RF qua máy tính

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhằm giúp các bạn tạo ra được chiếc xe hoàn chỉnh, được điều khiển từ xa thông qua tín hiệu RF, xe chạy ổn định có thể điều khiển xe tiến, lùi, rẽ trái, rẽ phải và chế độ auto hoạt động. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung bài tiểu luận "Thiết kế và thi công mạch điều khiển ô tô từ xa sử dụng sóng RF qua máy tính". Hy vọng đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài tiểu luận: Thiết kế và thi công mạch điều khiển ô tô từ xa sử dụng sóng RF qua máy tính

  1. Nhóm 11 – DTMT TK ngoại vi & ghép nối MỤC LỤC Lời Mở Đầu.....................................................................................................................................1 PHẦN I: TỔNG QUAN ...................................................................................................................4 1.1........................................................................................................Giới thiệu điều khiển từ xa ................................................................................................................................................5 1.1.1. Điều khiển từ xa bằng tần số vô tuyến RF................................................................ 1.1.2. Hoạt động................................................................................................................... 1.2.....................................................................................Giới thiệu Kit và các linh kiện sử dụng ................................................................................................................................................5 1.2.1. Giới thiệu Kit STM32F103......................................................................................... 1.2.1.1...............................................................................................................Mạch CPU ................................................................................................................................ 1.2.1.2.............................................................................................Các cổng I/O đa dụng ................................................................................................................................ 1.2.1.3...............................................................Khối giao tiếp RS232 qua cổng USART1 ................................................................................................................................ 1.2.1.4....................................................................................Khối giao tiếp với LCD16x2 ................................................................................................................................ 1.2.2. Cảm biến siêu âm SRF05.......................................................................................... 1.2.3. Cặp thu phát RF PT2262 và PT2272........................................................................ 1.2.3.1.................................................................................................Mã hóa với PT2262 ................................................................................................................................ PHẦN II: THIẾT KẾ MẠCH 2.1........................................................................................................................ Sơ đồ khối .......................................................................................................................................6 2.1.1. Chức năng và nhiệm vụ của từng khối............................................................6 2.2....................................................................... Sơ đồ nguyên lý và hoạt động của mạch .......................................................................................................................................6 2.2.1. Sơ đồ nguyên lý...............................................................................................6 2.2.2. Nguyên lý hoạt động của mạch.......................................................................6 2.2.3. Sản phẩm hoàn thiện.......................................................................................6
  2. Nhóm 11 – DTMT TK ngoại vi & ghép nối PHẦN III: KẾT LUẬN 3.1........................................................................................................... Tài liệu tham khảo .......................................................................................................................................6
  3. Nhóm 11 – DTMT TK ngoại vi & ghép nối Lời nói đầu    Ngày nay, với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới  của chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn. Sự phát  triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm  nổi bật như độ chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ đó là những yếu tố rất cần  thiết giúp cho các hoạt động của con người đạt hiệu quả cao hơn. Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Điện tử đã đáp  ứng được những đòi hỏi không ngừng từ các lĩnh vực Công – Nông – Lâm –  Ngư nghiệp cho đến các nhu cầu cần thiết cho hoạt động cuộc sống hằng ngày. Một trong những ứng dụng quan trọng của công nghệ điện tử là kỹ thuật  điều khiển từ xa, nó góp phần rất lớn trong việc điều khiển các thiết bị khác mà  không cần trực tiếp chạm vào nó. Xuất phát từ những ứng dụng, cũng như sự hữu ích của việc điều khiển  từ xa trên nhóm em đã quyết định thiết kế và thi công mạch điều khiển oto từ xa  sử dụng sóng RF qua máy tính. Do thời gian, tài liệu và trình độ còn nhiều hạn chế nên bản báo cáo vẫn  chưa thể tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong sự chỉ dẫn, góp ý của thầy cô  cũng như tất cả các bạn! Hà Nội, tháng 4 năm 2015
  4. Nhóm 11 – DTMT TK ngoại vi & ghép nối
  5. Nhóm 11 – DTMT TK ngoại vi & ghép nối PHẦN I: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu điều khiển từ xa 1.1.1 Điều khiển từ xa bằng tần số vô tuyến RF Những chiếc điều khiển từ xa đầu tiên trên thế giới được ra đời nhằm  mục đích phục vụ cho chiến tranh. Các loại điều khiển từ xa bằng tần số vô  tuyến xuất hiện vào chiến tranh thế giới thứ I nhằm hướng dẫn các tàu hải  quân Đức đâm vào thuyền của quân Đồng Minh. Đến chiến tranh thế giới thứ II điều khiển từ xa được sử dụng để kích nổ  những quả Bom, sau chiến tranh công nghệ tuyệt vời giúp chúng ta tiếp tục  được cải tiến để phục vụ đắc lực trong đời sống con người. Và đến nay có  thể nói ai cũng đều đã từng sử dụng điều khiển từ xa để điều khiển một  thietes bị nào đó. Ban đầu, người ta dùng điều khiển từ xa sử dụng tần số vô tuyến  RF( Radio Frequency) và sau đó bắt đầu ứng dụng công nghệ hồng ngoại  IR( Infrared Remote) vào điều khiển từ xa. Hiện nay trong đời sống chúng ta  sử dụng cả hai loại điều khiển từ xa này. Điều khiển từ xa bằng tần số vô tuyến RF là loại điều khiển từ xa xuất  hiện đầu tiên và đến nay vẫn giữ một vai trò quan trọng, phổ biến trong đời  sống. Nếu điều khiển IR chỉ dùng trong nhà thì điều khiển RF lại dùng cho  nhiều vật dụng bên ngoài khác như các thiết bị mở cửa gara xe, hệ thống báo  hiệu cho các loại đồ chơi điều khiển từ xa thậm chí kiểm soát vệ tinh và các  hệ thống máy tính xách tay, điện thoại thông minh… 1.1.2 Hoạt động Với loại điều khiển này, nó cũng sử dụng nguyên lý tương tự như điều  khiển bằng tia hồng ngoại nhưng thay vì gửi đi các tín hiệu ánh sáng, nó lại  truyền sóng vô tuyến tương ứng với các lệnh nhị phân. Bộ phận thu sóng vô  tuyến trên thiết bị được điều khiển nhận tín hiệu và giải mã nó.
  6. Nhóm 11 – DTMT TK ngoại vi & ghép nối 1.2 Giới thiệu KIT và các linh kiện sử dụng 1.2.1 Giới thiệu KIT STM32F103 STM32F103C8T6 sử dụng lõi ARM Cotex­M3 32­bit, lõi hoạt động  ở tần số 72Mhz, tốc độ cao, bộ nhớ flash lên đến 64 Kbytes và SRAM  lên đến 20 Kbytes, các cổng ngoại vi nâng cao I/O.
  7. Nhóm 11 – DTMT TK ngoại vi & ghép nối Stm32F103 có 5 cổng I/O đa dụng với 80 chân điều khiển. mỗi chân đều  có thể cấu hình  như là chức năng GPIO hoặc các chức năng thay thế khác, hoặc  mỗi chân có thể dùng làm ngắt ngoài. Các cổng I/O được đánh dấu theo thứ tự  từ A ­> E và mức điện áp tiêu thụ ở 5V. chức năng thay thế giúp cho người dùng  sử dụng các cổng GPIO với các ngoại vi khác. Để thuận tiện cho việc kết nối  phần cứng, một ngoại vi có thể được ánh xạ đến 1 hay nhiều chân của vi xử lý  Stm32.
  8. Nhóm 11 – DTMT TK ngoại vi & ghép nối Khối mạch giao tiếp RS233 qua cổng USART1: Mặc dù các chuẩn trao đổi dữ liệu dạng nối tiếp dần dấn không còn  được hỗ trợ trên máy tính, nhưng chúng vẫn được sử dụng rất nhiều trong lĩnh  vực nhúng bởi sự tiện ích và tính đơn giản. STM32 có đến 3 khối USART, mỗi  khối có khả năng hoạt động lên đến tốc độ 4.5Mbps. một khối USART nằm  trên APB1 với xung nhịp hoạt động 72Mhz, các khối còn lại nằm trên APB2  hoạt động ở xung nhịp 36Mhz. Với mạch tích hợp cho phép chia nhỏ tốc độ  BAUD chuẩn thành nhiều tốc độ khác nhau thích hợp với nhiều kiểu trao đổi dữ  liệu khác nhau. Mỗi kênh USART có hai kênh DMA dành ch truyền và trao đổi  dũ liệu. khi hỗ trợ giao tiếp UART hoặc USART cung cấp nhiều chế độ giao  tiếp. Có thể trao đổi dữ liệu theo kiểu chế độ half­duplex trên đường truyền Tx. 
  9. Nhóm 11 – DTMT TK ngoại vi & ghép nối Khi hỗ trợ giao tiếp có sử dụng model và giao tiếp có sử dụng điều khiển luồng  USART cung cấp thêm các tín hiệu điều khiển CTS và RTS. Khối giao tiếp LCD16x2 1.2.2 Cảm biến siêu âm SRF05 Một số loại cảm biến siêu âm:
  10. Nhóm 11 – DTMT TK ngoại vi & ghép nối Cảm biến siêu âm có nhiều loại, tùy theo công dụng như để nhận biết  vật trong khoảng cách gần hay xa, nhận biết các vật có tính chất khác  nhau và trong những điều kiện hoạt động khác nhau mà người ta chế  tạo các loại cảm biến siêu âm cũng khác nhau. 1.2.2.1 cảm biến siêu âm và nguyên tắc TOF( Time Of Flight)      sóng siêu âm được truyền đi trong không khí với vận tốc khoảng 343  m/s. Nếu một cảm biến phát ra sóng siêu âm và thu về các sóng phản xạ  đồng thời, đo được khoảng thời gian từ lúc phát đi đến lúc thu về thì máy  tính có thể xác định được quãng đường mà sóng đã truyền đi trong không  gian. Quãng đường di chuyển của sóng sẽ bằng 2 lần khoảng cách từ cảm  biến đến chướng ngại vật, theo hướng phát của sóng siêu âm. Hay  khoảng cách từ cảm biến đến chướng ngại vật sẽ được tính theo nguyên  lý TOF: d = v.t/2
  11. Nhóm 11 – DTMT TK ngoại vi & ghép nối
  12. Nhóm 11 – DTMT TK ngoại vi & ghép nối SRF05 là một bước phát triển từ SRF04, nó được thiết kế nhằm  tawnh tính linh hoạt, phạm vi ngoài ra còn giảm bớt chi phí. SRF05 hoàn  toàn tương thích SRF04 và khoảng cách được tăng từ 3m lên 4m. SRF05 cho phép sử dụng một chân duy nhất cho cả kích hoạt và  phản hồi, do đó tiết kiệm giá trị trên chân điều khiển. khi chân chế độ  không kết nối thì SRF05 hoạt động riêng biệt chân kích hoạt và chân hồi  tiếp như SRF04. SRF05 bao gồm một thời gian trễ trước khi xung phản  hồi để mang lại điều khiển chậm hơn chẳng hạn như bộ điều khiển thời  gian cơ bản stamps và picaxe để thực hiện các xung lệnh. 1.2.2.2 Các chế độ của SRF05 ­ Chế độ 1: Tương ứng SRF04 ­ tách biệt kích hoạt và phản hồi Chế độ này sử dụng riêng biệt chân kích hoạt và chân phản hồi, và là  chế độ đơn giản nhất để sử dụng. Tất cả các chương trình làm việc  cho SRF04 sẽ làm việc cho SRF05 ở chế độ này
  13. Nhóm 11 – DTMT TK ngoại vi & ghép nối
  14. Nhóm 11 – DTMT TK ngoại vi & ghép nối ­  Chế độ 2: Dùng một chân cho cả kích hoạt và phản hồi Chế độ này sử dụng một chân duy nhất cho cả kích hoạt và hồi tiếp,  và được thiết kế để lưu giá trị trên chân lên bộ điều khiển nhúng. Để  sử dụng chế độ này chân chế độ kết nối vào chân mass. Tín hiệu hồi  tiếp sẽ xuất hiện trên cùng một chân với tín hiệu kích hoạt. SRF05 sẽ  không tăng dòng phản hồi cho đến 700us sau khi kết thúc các tín hiệu  kích hoạt.
  15. Nhóm 11 – DTMT TK ngoại vi & ghép nối ­ Tính toán khoảng cách
  16. Nhóm 11 – DTMT TK ngoại vi & ghép nối Giản đồ SRF05 thể hiện ở 2 chế độ trên. Chỉ cần cung cấp một xung  ngắn tối thiểu 10us kích hoạt đầu vào để bắt đầu đo khoảng cách. Các  SRF05 sẽ cho ra một chu kỳ 8 burst của siêu âm ở 40khz và tăng cao  dòng phả hồi của nó. Sau đó chờ phản hồi, và ngay sau khi phát hiện  nó giảm các dòng phản hồi lại. Dòng phản hồi là một xung có chiều  rộng tỷ lệ với khoảng cách đến đối tượng. bằng cách đo xung ta hoàn  toàn có thể tính được khoảng cách theo inch/cm hoặc đơn vị đo khác.  Nếu không phát hiện gì thì SRF05 giảm thấp hơn dòng phản hồi của  nó sau khoảng 30ms. SRF05 có thể được kích hoạt nhanh chóng sau mỗi 50ms, hoặc 20 lần  mỗi giây. Nên chờ 50ms trước khi kích hoạt tiếp, ngay cả khi SRF05  phát hiện một đối tượng gần và xung phản hồi ngắn hơn, điều này để  đảm bảo các siêu âm “beep” đã phai mờ và sẽ không gây ra sai lệch ở  các lần đo kế tiếp. ­ Một số đặc điểm khác của cảm biến siêu âm SRF05 Mức độ của sóng âm hồi tiếp phụ thuộc vào cấu tạo của đối tượng và  góc phản xạ của nó:
  17. Nhóm 11 – DTMT TK ngoại vi & ghép nối Một tín hiệu mềm có thể cho ra tín hiệu phản hồi yếu hoặc không có  phản hồi. Một đối tượng ở một góc cân đối thì mới có thể chuyển  thành tín hiệu phản chiếu cho cảm biến nhận.
  18. Nhóm 11 – DTMT TK ngoại vi & ghép nối 1.2.3 Cặp thu phát RF PT2262 và PT2272 Trước khi nghĩ đến việc mở rộng các ứng dụng của sóng điện từ  trong viễn khiển, nghĩa là vùng sóng vô tuyến đẻ điều khiển các thiết bị  từ xa, chúng ta  hãy tìm hiểu kỹ hơn về 2 IC chuyên dùng trong điều  khiển từ xa đó là IC PT2262 dùng để tạo mã lệnh và IC PT2272 dùng  để giải mã. Ngày nay người ta chế tạo rất nhiều các cặp IC, một con  thì dùng cho bên phát và một con dùng cho bên nhận. Trước hết chúng ta hãy tìm hiểu khái quát công dụng của các chân  IC này. PT2262 có sơ  đồ chân như hình vẽ sau: IC PT2262 có nhiều nhóm, nhiều phiên bản, phân nhóm theo các chữ  viết tiếp theo ở bên chữ PT2262, hình vẽ cho thấy có nhóm 18 chân và  nhóm 20 chân, theo tên ghi trên các chân của IC chúng ta hiểu công dụng  của từng chân như sau: Chân cuối của hàng dưới cho nối mass. Và chân cuối cùng của hàng  trên cho nối Vcc, từ 4V đến 15V. Trên chân OSC1 và OSC2 dùng gắn điện  trở R để định tần cho xung nhịp, dùng tạo ra các dãy xung mã lệnh. Tần  số xung nhịp phải lấy tương thích giữa bên phát và bên nhận.
  19. Nhóm 11 – DTMT TK ngoại vi & ghép nối Các chân A0 – A5 dùng nhập mã địa chỉ, trên mỗi chân có thể có 3  trạng thái, cho nối mass là bit 0, cho nối vào nguồn dương là bit 1 và để  trống là bit F. Chân A6/D0 – A11/D5 có thể dùng như các chân địa chỉ từ A6­ A11,  nhưng khi dùng như chân nhập dữ liệu DATA thì chỉ xác lập theo mức 0  và mức 1, chỉ có 2 trạng thái. Chân TE dùng cho xuất nhóm xung mã lệnh, nó có tác dụng ở mức áp  thấp. nghĩa là khi chân này ở mức thấp nó sẽ xuất ra xung mã lệnh trện  chân Dout. Chân Dout, là chân ngã ra của nhóm tín hiệu mã lệnh, các tín hiệu mã  lệnh đều ở dạng xung, nghĩa là lúc ở mức thấp, lúc ở mức cao. 1.2.3.1 Mã hóa với PT2262 Cơ bản PT2262 sử dụng  mỗi bit gồm 3 trạng thái 0,1 và f. mỗi trạng thái  sẽ có một kiểu mã hóa bit code khác nhau. Mỗi bit code mã hóa chứa trong  32 chu kỳ tần số mã hóa của OSC(32a) phụ thuộc vào giá trị của điện trở  gắn trên chân OSC1 và OSC2. Sau khi có xung nhịp có chu kỳ a, bây giờ  người ta tạo ra các xung khác nhau dùng để chỉ trạng thái các bit: đó là bit  0,1 và bit f o Bit 0 được thay thế bằng chuỗi 1000 1000 o Bit 1 được thay thế bằng chuỗi 1110 1110 o Bit f được thay thế bằng chuỗi 1000 1110 Sync bit được thay thế bằng chuỗi 10000000|00000000|00000000| 00000000 Như vậy chuỗi bit phát đi sẽ được thay thế bằng chuỗi bit mã hóa nó. Ví dụ: một từ mã code word PT2262 muốn phát là “11110000|1010| syncBit”( 8 bit địa chỉ| 4 bit dữ liệu| 1 syncBit) sẽ được mã hóa thành  chuỗi 128 bit:
  20. Nhóm 11 – DTMT TK ngoại vi & ghép nối 11101110.11101110.11101110.11101110.10001000.10001000.10001000.10001000 |11101110.10001000.11101110.10001000| 11101110.00000000.00000000.00000000. xung nhịp tạo ra từ mạch dao  động: Xung nhịp bit 0

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản