NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THU HOẠCH NĂNG LƯỢNG (HARVESTING ENERGY) TRÊN NỀN VI ĐIỀU KHIỂN ARM CORTEX M3

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Trần Hữu Nam

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THU HOẠCH NĂNG
LƯỢNG (HARVESTING ENERGY) TRÊN NỀN VI
ĐIỀU KHIỂN ARM CORTEX M3

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật cơ điện tử


HÀ NỘI 2021
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Trần Hữu Nam

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THU HOẠCH NĂNG
LƯỢNG (HARVESTING ENERGY) TRÊN NỀN VI
ĐIỀU KHIỂN ARM CORTEX M3

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật cơ điện tử

Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Phạm Mạnh Thắng
(ký tên)


HÀ NỘI - 2021

TÓM TẮT
Hiện nay, nhu cầu sử dụng năng lượng của con người là rất cao. Mọi thứ muốn
vận hành đều cần tới năng lượng. Đặc biệt, với sự phát triển về khoa học kỹ thuật,
năng lượng lại càng đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống. Bởi vậy con người đã tạo
ra năng lượng phục vụ nhu cầu sử dụng. Tuy nhiên những nguồn năng lượng sạch và
“miễn phí” lại chưa được tận dụng triệt để. Chính vì vậy việc nghiên cứu các phương
pháp thu hoạch năng lượng (Harvesting Energy) sẽ thay đổi cách con người sử dụng
năng lượng sao cho thật hiệu quả.
Việc nghiên cứu công nghệ thu hoạch năng lượng (Harvesting Energy) không chỉ
giải quyết vấn đề năng lượng sạch mà còn tạo ra những nguồn năng lượng “miễn phí”.
Ví dụ như chúng ta có thể sử dụng năng lượng thu được từ mặt trời, năng lượng từ sự
chênh lệch nhiệt độ, năng lượng từ dao động… và sẽ không cần lo lắng khi nào các
thiết bị mà mình sử dụng sẽ hết năng lượng. Những thiết bị sử dụng năng lượng từ pin
sẽ dần được tối ưu hố nhờ những nguồn năng lượng “miễn phí”.
Bởi vậy, ở khoá luận tốt nghiệp này bộ kit Energy Harvesting Solution To Go sẽ
là sản phẩm Demo những công nghệ thu hoạch năng lượng.
Từ khoá: năng lượng, harvesting energy, ARM Cortex M3


LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan khố luận tốt nghiệp “Nghiên cứu công nghệ thu hoạch năng
lượng (Harvesting Energy) trên nền vi điều khiển ARM Cortex M3” là cơng trình nghiên
cứu của tôi, được thực hiện dựa trên cơ sở lý thuyết, kiến thức chuyên ngành dưới sự
hướng dẫn khoa học của PGS.TS Phạm Mạnh Thắng, không sao chép các tài liệu, cơng
trình nghiên cứu của người khác. Các kết quả là trung thực và chỉ rõ trong tài liệu tham
khảo khi trích dẫn. Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm với cam đoan này.

Người cam đoan

Trần Hữu Nam


LỜI CẢM ƠN
Được sự tin tưởng và phân công của các thầy, cô khoa Cơ học kỹ thuật và Tự động
hố, trường Đại học Cơng nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội, sự đồng ý của cán bộ hướng
dẫn – PGS. TS Phạm Mạnh Thắng, em đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu công nghệ thu
hoạch năng lượng trên nền vi điều khiển ARM Cortex M3”.
Để hồn thành khố luận tốt nghiệp này, em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến
Ban giám hiệu nhà trường, các phòng ban, quý thầy cô giáo khoa Cơ học kỹ thuật và Tự
động hố, trường Đại học Cơng nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội đã giảng dạy và tạo mọi
điều kiện cho em học tập và nghiên cứu.
Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS. TS Phạm Mạnh Thắng là cán
bộ hướng dẫn, thầy luôn tận tình quan tâm, chỉ bảo và giúp em vượt qua khó khăn để em
có thể hồn thành khố luận tốt nghiệp này.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè, những người đã hết lịng
giúp đỡ, khích lệ em trong suốt q trình học tập và nghiên cứu.
Mặc dù bản thân đã cố gắng để hồn thiện đề tài, song khơng thể nào tránh khỏi
những thiếu sót nhất định. Em rất mong sự góp ý của các thầy cơ cùng các bạn để khố
luận tốt nghiệp này có thể hồn chỉnh hơn nữa.
Em xin trân trọng cảm ơn!


MỤC LỤC



MỞ ĐẦU

Năng lượng là “thứ” luôn hiện hữu xung quanh chúng ta, mọi vật muốn vận
hành đều không thể thiếu đi năng lượng. Ngày nay, nhu cầu sử dụng năng lượng của
con người rất cao, theo giới phân tích, tạo ra nhu cầu ngày càng tăng về các nguồn
năng lượng. Chủ tịch Tập đoàn ExxonMobil (chi nhánh tại Nga) Glen Rơ-lơ đã đưa ra
dự đốn về sự phát triển của ngành năng lượng thế giới tới năm 2030. Theo các tính
tốn của Tập đồn này, tới năm 2030, nhu cầu về các nguồn năng lượng trên thế giới
sẽ tăng 35% so với năm 2005. (Theo Báo điện tử ĐCSVN).
Đặc biệt, trong cuộc Cách mạng Công nghiệp 4.0, năng lượng càng đóng vai trị
rất quan trọng trong đời sống. Bởi vậy, việc tạo ra năng lượng (đặc biệt là năng lượng
sạch) và cơng nghệ thu hoạch những nguồn năng lượng đó đang là vấn đề cấp thiết
hiện nay.
Chính vì vậy, đề tài “Nghiên cứu công nghệ thu hoạch năng lượng trên nền vi
điều khiển ARM Cortex M3” đã được lựa chọn trong khoá luận tốt nghiệp này. Mục
tiêu của khoá luận tốt nghiệp này là nghiên cứu, tìm hiểu cơng nghệ thu hoạch năng
lượng của bo mạch và truyền thông với máy tính.
Nội dung nghiên cứu:
Chương I. Tổng quan về năng lượng và công nghệ thu hoạch năng lượng
Chương II. Tổng quan về bộ kit Energy harvesting solution to go
Chương này cung cấp những kiến thức cơ bản về bộ kit “Energy harvesting
solution to go” bao gồm một bảng thu hoạch năng lượng DEMO DC2080A và vi mạch
Giant Gecko EFM32GG-STK3700, cách hoạt động và sử dụng chúng.
Chương III. Giao tiếp với máy tính
Chương này tìm hiểu về cách thu nhận các mức năng lượng thu được từ bo mạch
và gửi tín hiệu lên máy tính

9


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG NGHỆ THU
HOẠCH NĂNG LƯỢNG

Tổng quan về năng lượng
Năng lượng là “thứ” luôn hiện hữu xung quanh chúng ta, mọi vật muốn vận
hành đều không thể thiếu đi năng lượng.
I.

Năng lượng là gì?
Năng lượng là một đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng sinh công của vật, là
số đo liên quan đến chuyển động vật chất, giữa năng lượng và khối lượng của vật chất
có sự liên hệ. Các nhà khoa học đã định nghĩa năng lượng là khả năng thực hiện công
việc.
Về cơ bản, năng lượng được hiểu là khả năng làm biến đổi về trạng thái hoặc
thực hiện công năng, tác dụng lên một hệ vật chất. Tất cả mọi hoạt động xung quanh
chúng ta có thể diễn ra là nhờ năng lượng, mỗi đối tượng lại sử dụng một loại năng
lượng khác nhau.
Năng lượng là một đại lượng được bảo toàn; định luật bảo toàn năng lượng cho
biết năng lượng có thể được chuyển đổi thành các dạng khác nhau, nhưng không tự
nhiên sinh ra hoặc mất đi. Đơn vị của năng lượng trong hệ SI là Jun, đó là cơng làm
cho một đối tượng di chuyển với khoảng cách 1 mét để chống lại một lực có giá trị 1 N
(Newton).
Các dạng năng lượng phổ biến bao gồm động năng của vật chuyển động, năng
lượng tiềm tàng được lưu trữ bởi vị trí của vật trong trường lực (lực hấp
dẫn, điện hoặc từ), năng lượng đàn hồi được lưu trữ bằng cách kéo căng vật thể
rắn, năng lượng hóa học được giải phóng khi nhiên liệu bị đốt cháy, năng lượng bức
xạ mang theo ánh sáng và năng lượng nhiệt do nhiệt độ của một vật thể.
1.

Các dạng năng lượng
2.1. Năng lượng nhiệt
Năng lượng nhiệt (hay còn gọi là nhiệt năng) được sinh ra khi nhiệt độ tăng lên
khiến các nguyên tử và phân tử chuyển động nhanh hơn và va chạm vào nhau. Năng

lượng sinh ra từ nhiệt độ của chất bị làm nóng gọi là nhiệt năng.
Vậy ta có thể hiểu: Nhiệt năng là năng lượng sinh ra từ một chất mà các phân tử
2.

và nguyên tử của chúng dao động nhanh hơn do sự tăng nhiệt độ.

10


Hình 1.1. Năng lượng nhiệt

2.2.

Năng lượng điện

Năng lượng điện là do các điện tích chuyển động gọi là electron. Các điện tích di
chuyển càng nhanh thì chúng càng mang nhiều năng lượng điện. Khi các điện tích gây
ra năng lượng chuyển động, năng lượng điện là một dạng động năng. Sét, pin và thậm
chí cả lươn điện là những ví dụ về năng lượng điện trong đời sống.

Hình 1.2. Năng lượng điện

11


2.3. Năng lượng ánh sáng
Năng lượng ánh sáng là một dạng bức xạ điện từ. Ánh sáng bao gồm các photon,
được tạo ra khi các nguyên tử của vật thể nóng lên. Ánh sáng truyền theo sóng và là
dạng năng lượng duy nhất mà mắt người nhìn thấy được.

Hình 1.3. Năng lượng ánh sáng

2.4. Năng lượng hố học
Năng lượng hóa học là năng lượng được lưu trữ trong các liên kết của các hợp
chất hóa học, như các nguyên tử và phân tử. Năng lượng này được giải phóng khi phản
ứng hóa học xảy ra. Thơng thường, một khi năng lượng hóa học đã được giải phóng
khỏi một chất, chất đó sẽ được chuyển thành một chất hồn tồn mới.

2.5. Năng lượng cơ học
Năng lượng cơ học (hay còn gọi là cơ năng) là tổng của động năng và thế năng.
Nó là năng lượng kết hợp của chuyển động và vị trí của vật thể. Theo định luật bảo
tồn cơ năng, trong một hệ kín thì cơ năng khơng đổi.
Động năng là năng lượng mà vật có được nhờ chuyển động
Cơng thức tính động năng: W = m (J)
Trong đó m: khối lượng của vật (kg)
v: vận tốc của vật (m/s)
Thế năng trọng trường đơn thuần nói về trọng trường của một vật. Đây được xem
là năng lượng tương tác giữa vật và Trái Đất. Phụ thuộc vào chính vị trí của vật tồn tại
trong trọng trường.

12


Nếu chọn thế năng của vật được đặt tại mặt đất với khối lượng tương ứng là m.
Với độ cao của vị trí tương ứng so với trọng trường trái đất tính là z. Suy ra thế năng
sẽ được tính bằng cơng thức: Wt= m.g.z.
Trong đó:
•

Wt: Thế năng của vật được

đặt tại vị trí z (J)

•

m: Khối lượng của vật (kg)

•

z: Độ cao của vật so với mặt
đất (m)

II. Cơng nghệ thu hoạch năng lượng
1. Sử dụng pin mặt trời
1.1. Cấu tạo

Pin Mặt trời, hay tấm quang điện (Solar panel) bao gồm nhiều tế bào quang điện
(solar cells) - là phần tử bán dẫn có chứa trên bề mặt một số lượng lớn các cảm
biến ánh sáng là điốt quang, thực hiện biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng
điện.
Cường độ dòng điện, hiệu điện thế hoặc điện trở của pin mặt trời thay đổi phụ
thuộc bởi lượng ánh sáng chiếu lên chúng. Tế bào quang điện được ghép lại thành khối
để trở thành pin mặt trời (thông thường 60 hoặc 72 tế bào quang điện trên một tấm pin
mặt trời). Tế bào quang điện có khả năng hoạt động dưới ánh sáng mặt trời hoặc ánh
sáng nhân tạo. Chúng có thể được dùng như cảm biến ánh sáng (ví dụ cảm biến hồng
ngoại), hoặc các phát xạ điện từ gần ngưỡng ánh sáng nhìn thấy hoặc đo cường độ ánh
sáng.
Sự chuyển đổi này thực hiện theo hiệu ứng quang điện.

Kí hiệu dùng cho pin mặt trời
13

Hình ảnh một tế bào quang điện thơng dụng được làm từ
tinh thể silicon. Trên bề mặt pin được phủ các đường dẫn
bằng kim loại với các nhánh nhỏ hơn toả ra trên bề mặt
pin để thu thập electron sinh ra bởi hiệu ứng quang điện.

Hiệu ứng quang điện là một hiện tượng điện - lượng tử, trong đó các điện
tử được thoát ra khỏi nguyên tử (quang điện trong) hay vật chất (quang điện thường)
sau khi hấp thụ năng lượng từ các photon trong ánh sáng làm nguyên tử chuyển sang
trạng thái kích thích làm bắn electron ra ngồi. Hiệu ứng quang điện đôi khi được
người ta dùng với cái tên Hiệu ứng Hertz, do nhà khoa học Heinrich Hertz tìm ra.
Cấu trúc các lớp bên trong
pin năng lượng mặt trời
Solar Panel
- Lớp tế bào quang điện
Solar Cells bên trong
- Lớp kính trước của pin
mặt trời
- Tấm nền của pin
- Vật liệu đóng gói hồn
thiện Pin mặt trời
- Khung tấm pin mặt trời

14


1.2.

Nguyên lý hoạt động

Pin mặt trời được cấu tạo từ nhiều tế bào quang điện, do đó năng lượng mà pin
mặt trời thu được bằng tổng năng lượng của các tế bào quang điện.

Hình 1.4. Nguyên lý hoạt động của tế bào quang điện
Khi một photon chạm vào mảnh silic, một trong hai điều sau sẽ xảy ra:
Photon truyền xuyên qua mảnh silic. Điều này thường xảy ra khi năng lượng của
photon thấp hơn năng lượng đủ để đưa các hạt electron lên mức năng lượng cao hơn.
Năng lượng của photon được hấp thụ bởi silic. Điều này thường xảy ra khi năng
lượng của photon lớn hơn năng lượng để đưa electron lên mức năng lượng cao hơn.

15


Khi photon được hấp thụ, năng lượng của nó được truyền đến các hạt electron
trong màng tinh thể. Thông thường các electron này lớp ngồi cùng, và thường được
kết dính với các ngun tử lân cận vì thế khơng thể di chuyển xa. Khi electron được
kích thích, trở thành dẫn điện, các electron này có thể tự do di chuyển trong bán dẫn.
Khi đó nguyên tử sẽ thiếu 1 electron và đó gọi là “lỗ trống”. Lỗ trống này tạo điều kiện
cho các electron của nguyên tử bên cạnh di chuyển đến điền vào “lỗ trống”, và điều
này tạo ra lỗ trống cho nguyên tử lân cận có “lỗ trống”. Cứ tiếp tục như vậy “lỗ trống”
di chuyển xuyên suốt mạch bán dẫn.
Một photon chỉ cần có năng lượng lớn hơn năng luợng đủ để kích thích electron
lớp ngồi cùng dẫn điện. Tuy nhiên, tần số của mặt trời thường tương đương 6000°K,
vì thế nên phần lớn năng lượng mặt trời đều được hấp thụ bởi silic. Tuy nhiên hầu hết
năng lượng mặt trời chuyển đổi thành năng lượng nhiệt nhiều hơn là năng lượng điện
sử dụng được.
Sử dụng pin nhiệt điện
Pin nhiệt, hay pin nhiệt điện, máy phát nhiệt điện (Thermoelectric generator), còn
gọi là Seebeck generator, là linh kiện bán dẫn thực hiện chuyển đổi trực tiếp chênh

lệch nhiệt sang điện năng.
2.

Nó hoạt động dựa trên hiệu ứng Seebeck, một dạng của hiệu ứng nhiệt điện.
Hiệu ứng nhiệt điện, hay hiệu ứng
Peltier-Seebeck, là sự chuyển nhiệt
năng trực tiếp thành điện năng và
ngược lại, trên một số kết nối giữa hai
vật dẫn điện khác nhau. Kết nối này
thường gọi là cặp nhiệt điện. Cụ thể,
chênh lệch nhiệt độ giữa hai bên kết nối
sinh ra một hiệu điện thế giữa hai bên
kết nối và ngược lại. Hiệu ứng này là
cơ sở cho ứng dụng trong một số máy
lạnh và pin nhiệt điện, khơng có các bộ
phận chuyển động.
(Theo Wikipedia)

16

Hình 1.5. Pin nhiệt điện


Cơ sở lý thuyết
Pin nhiệt điện hoạt động dựa trên nguyên lý của cặp nhiệt điện.

Hình 1.6. Nguyên lý hoạt động cặp nhiệt điện
Ta bố trí một hệ thống như hình vẽ. Nhiệt độ tại đầu A là Ta, nhiệt độ tại đầu B là
Tb. Nếu Ta > Tb thì trong mạch sẽ có sự dịch chuyển của các electron tự do ở dây
đồng M1 từ đầu nóng A sang đầu lạnh B, nguyên nhân là do các electron tự do tại đầu

A có năng lượng cao hơn các electron tự do tại đầu B, đồng thời trong mạch cũng xuất
hiện một dòng electron khuếch tán từ đầu B về phía đầu nóng A qua dây sắt M2. Như
vậy trong mạch sẽ có sự chênh lệch điện thế giữa 2 đầu A và B, từ đó sinh ra dịng
điện.

17


CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ BỘ KIT ENERGY HARVESTING SOLUTION
TO GO
Energy Harvesting Solution To Go Kit giúp ta khai thác dễ dàng các phương
pháp thu hoạch năng lượng tự nhiên một cách “miễn phí”. Điều này tạo tiền đề cho sự
phát triển những sản phẩm, thiết bị có khả năng sử dụng “mọi lúc mọi nơi” như điện
thoại, máy tính, đồng hồ... mà không phải lo hết năng lượng. Chúng ta sẽ khơng cần
phải thay pin định kì hay sạc điện cho chúng nữa mà có thể sử dụng bất kể lúc nào.
Bộ Kit có những ưu điểm sau:
Người dùng nhận được một giải pháp hoàn chỉnh từ thu hoạch năng lượng, quản
lý đến lưu trữ năng lượng và ứng dụng. Việc chuyển giải pháp này để phát triển một
sản phẩm ít phải sử dụng pin được thực hiện dễ dàng. Việc áp dụng các thành phần
hiệu quả cao cho phép sử dụng năng lượng thu hoạch cho ứng dụng.
Hai phần cơ bản của bộ dụng cụ là một bảng thu hoạch năng lượng DEMO
DC2080A và vi mạch Giant Gecko EFM32GG-STK3700.

18


Hình 2. Bộ kit Energy Harvesting Solution To Go

19

Vi mạch EFM32GG-STK3700
EFM32 Giant Gecko Starter Kit là một bo mạch nhiều tính năng để đánh giá, tạo
mẫu và phát triển ứng dụng cho dòng EFM32 Giant Gecko MCU với lõi CPU ARM
Cortex-M3.
Bo mạch chứa các cảm biến và thiết bị ngoại vi thể hiện một số khả năng của
MCU và có thể đóng vai trị là điểm khởi đầu để phát triển ứng dụng. Giant Gecko có
trình gỡ lỗi SEGGER J-Link và hệ thống giám sát năng lượng tiên tiến, cho phép ta lập
trình, gỡ lỗi và thực hiện lập hồ sơ hiện tại theo thời gian thực của ứng dụng mà không
cần sử dụng các công cụ bên ngồi.
I.

Hình 2.1. Vi mạch EFM32GG-STK3700
Phần cứng bao gồm:
•

EFM32GG990F1024 MCU với đèn flash 1 MB và RAM 128 kB

•

Hệ thống giám sát năng lượng tiên tiến để theo dõi dòng điện chính xác

•

Trình gỡ lỗi / giả lập USB Segger J-Link tích hợp với chức năng gỡ lỗi

•

Màn hình LCD 160 phân đoạn

•

Đầu cắm mở rộng 20 chân pin

•

Miếng đệm truy cập vào chân I / O

•

Nguồn điện bao gồm USB

•

2 nút, 2 đèn LED và thanh trượt cảm ứng
20


C ảm bi ến ánh sáng xung quanh và c ảm bi ến kim lo ại đi ện dung c ảm

•

ứng
•

D ấu chân EFM32 OPAMP

•

Đèn flash NAND 32 MB

•

Giao di ện USB cho Máy ch ủ/Thi ết bị/OTG

•

0.03 F Super Capacitor cho mi ền ngu ồn d ự phịng

Hình 2.2. Sơ đồ khối EFM32GG-STK3700
Nguồn
EFM32 Giant Gecko MCU trên EFM32GG-STK3700 được thiết kế để cung cấp
năng lượng từ 3 nguồn khác nhau:
• Thơng qua trình gỡ lỗi trên bo mạch.
• Thơng qua bộ điều chỉnh USB của EFM32.
• Bằng Pin 3V.
1.

Với công tắc trong DBG, một LDO trên bo mạch với điện áp đầu ra cố định là
3,3V được sử dụng để cấp nguồn cho MCU. LDO này lại được cấp nguồn từ cáp USB
"J-Link" .

21


Chú ý: The Advanced Energy Monitor chỉ có thể đo mức tiêu thụ hiện tại của
EFM32 khi công tắc chọn nguồn nằm trong DBG position.

22

Hình 2.2.1. Cơng tắc nguồn EFM32GG-STK3700

1.1. Nguồn điều khiển bo mạch
Bộ điều khiển bo mạch chịu trách nhiệm về các tính năng quan trọng như trình
gỡ lỗi và giám sát năng lượng nâng cao, và được cấp nguồn qua cổng USB ở góc trên
cùng bên trái của bo mạch. Phần này của bộ công cụ nằm trên một miền công suất
riêng biệt, vì vậy có thể chọn một nguồn điện khác cho MCU trong khi vẫn giữ được
chức năng gỡ lỗi. Miền nguồn này cũng được cách ly để tránh rò rỉ dòng điện từ miền
nguồn MCU khi nguồn điện cho Bộ điều khiển bo mạch bị ngắt.

1.2. Miền nguồn dự phòng
Bộ dụng cụ chứa một tụ điện dự phòng có thể được sử dụng cùng với miền
nguồn dự phịng của EFM32 Giant Gecko. Trong trường hợp này, tất cả các nguồn
điện khác được lấy ra khỏi bộ và chỉ một phần nhỏ của EFM32 chạy ra khỏi tụ điện.
Cũng có thể vào chế độ sao lưu trong khi Bộ điều khiển bo mạch được cấp nguồn bằng
cách chọn chế độ BAT hoặc USB không dùng pin hoặc đầu nối cáp USB.
Thiết bị ngoại vi
2.1. Nút đẩy và đèn LED
Bộ sản phẩm có hai nút nhấn của người dùng được đánh dấu PB0 và PB1. Chúng
được kết nối với EFM32 và được loại bỏ bởi các bộ lọc RC với hằng số thời gian là
1ms. Các nút được kết nối với chân PB9 và PB10. Ngoài hai nút ấn, bộ sản phẩm cịn
có hai đèn LED màu vàng được đánh dấu LED0 và LED1, được điều khiển bởi các
chân GPIO trên EFM32. Các đèn LED được kết nối với các chân PE2 và PE3.
2.

Hình 2.2.2. Nút đẩy và đèn LED

2.2. LCD
Màn hình Micro LCD Năng lượng 28 chân được kết nối với EFM32. Màn hình

LCD có 8 đường thơng dụng và 20 đường phân đoạn, cho tổng số 160 phân đoạn ở chế
độ 8-plexed.

23


Hình 2.2.3. 160 phân đoạn LCD
2.3. Thanh trượt cảm ứng điện dung
Có sẵn một thanh trượt cảm ứng sử dụng khả năng cảm ứng điện dung. Nó được
đặt bên dưới hai nút ấn. Thanh trượt nội suy 4 miếng đệm riêng biệt để tìm vị trí chính
xác của ngón tay. Để hoạt động với công suất thấp, thanh trượt cảm ứng có thể được
sử dụng cùng với LESENSE để quét liên tục cả 4 tấm đệm, sử dụng các kênh
LESENSE từ 8 đến 11.

Hình 2.2.4. Thanh trượt cảm ứng
Thanh trượt cảm ứng điện dung hoạt động bằng cách cảm nhận những thay đổi
về điện dung của miếng đệm khi ngón tay chạm vào. Việc cảm nhận những thay đổi
được thực hiện bằng cách thiết lập touch pad như một phần của bộ tạo dao động RC sử
dụng bộ so sánh tương tự của EFM32, sau đó đếm số lượng dao động trong một
khoảng thời gian cố định.

2.4. Cảm biến ánh sáng
Bộ sản phẩm có cảm biến ánh sáng, loại bóng bán dẫn, cảm biến ánh sáng xung
quanh được kết nối với giao diện cảm biến năng lượng thấp của EFM32 Giant Gecko
MCU. Cảm biến được đặt phía trên các nút nhấn và có thể được sử dụng để cảm nhận
những thay đổi về mức độ ánh sáng xung quanh.

24

Hình 2.2.5. Cảm biến ánh sáng
Hai chân được sử dụng cho hoạt động của cảm biến ánh sáng: một để kích thích
và một để cảm nhận. Chân cảm biến được kết nối với ACMP0 CH6. Cả chân kích từ
và chân cảm biến đều có thể được điều khiển trực tiếp từ mơ-đun LESENSE của
EFM32.

2.5. Cảm biến LC
Ở góc dưới cùng bên phải có một cảm biến điện dung quy nạp để thể hiện giao
diện cảm biến năng lượng thấp. Bằng cách thiết lập dòng dao động trong cuộn cảm,
kim loại gần cuộn cảm có thể được cảm nhận bằng cách đo thời gian phân rã dao
động. Phạm vi hiệu quả là một vài mm.

Hình 2.2.6. Cảm biến kim loại LC

2.6. NAND Flash
Một NAND Flash 32MB được kết nối với giao diện bus bên ngoài của EFM32
Giant Gecko MCU. Giao diện là một giao diện song song 8 bit đơn giản. Thiết bị
ngoại vi này thể hiện khả năng hỗ trợ NAND của mô-đun EBI của EFM32 Giant
Gecko với thế hệ ECC tích hợp.

25