Chương trình thu nhận xử lý dữ liệu cảnh báo sự cố trên nút mạng cảm nhận không dây hiển thị bằng màn hình tinh thể lỏng lcd

Đồ án tốt nghiệp

LỜI CẢM ƠN
Cám ơn các thầy cô giáo trường Đại học Dân lập Hải Phòng, đã dạy dỗ
chúng em trong nhiều năm qua. Cám ơn thầy Trần Hữu Nghị đã cho em một
mái trường để cho chúng em có cơ hội học được những kiến thức bổ ích để có
thể trở thành một cơng dân có ích cho xã hội. Xin chân thành cám ơn thày cô
bộ môn Tin học đã truyền đạt kiến thức về công nghệ thơng tin, một mơn học
bổ ích, là hành trang vững chắc để em tự tin trong những công việc được giao
phó trong thời gian tới.
Cám ơn thầy Vương Đạo Vy, trường đại học công nghệ, Đại học Quốc gia
Hà Nội đã giúp đỡ em trong quá trình thực tập, viết đồ án cũng như quá trình
học tập trên ghế nhà trường. Để em có thể đem kiến thức mình đã học được
trên ghế nhà trường áp dung vào thực tiễn để em có thể nhận thấy mình đã
trang bị được những gì cịn thiếu những gì trong hành trang của mình.
Cám ơn gia đình và người thân, đã tận tình giúp đỡ, chu cấp tài chính,
động viên em trong suốt thời gian học tập tại trường.
Xin cám ơn các bạn bè trong lớp và các bạn trong khoa cũng như sinh
viên cả trường đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập cũng như trong thời gian
làm thực tập tốt nghiệp.
Hải Phịng, tháng 7 năm 2007.
Sinh viên
Đồn Duy Hà

Sinh viên: Đoàn Duy Hà – CT701

Trang 1


Đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN...................................................................................................1
MỞ ĐẦU
....................................................................................................4
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY
(Wireless sensor Network - WSN)....................................................................6
1.1. Mạng cảm nhận không dây........................................................................6
1.2. Mô tả hệ thống...........................................................................................9
1.2.1. Các nút cảm nhận và truyền dữ liệu:...............................................9
1.2.2. Nút mạng di động( Nhận và hiển thị )...........................................11
1.3. Kết luận....................................................................................................12
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MÀN HÌNH TINH THỂ LỎNG – LCD VÀ
VI ĐIỀU KHIỂN.............................................................................................13
2.1. Giới thiệu về Vi điều khiển.....................................................................13
2.2. Vi điều khiển...........................................................................................13
2.2.1. Vi điều khiển là gì ?......................................................................13
2.2.2. Kiến trúc của Vi điều khiển...........................................................13
2.2.3. Tập lệnh.........................................................................................14
2.3. Lập trình cho Vi điều khiển.....................................................................14
2.4. Màn hình tinh thể lỏng-LCD...................................................................15
2.5. Kết luận....................................................................................................15
CHƯƠNG 3: MÀN HÌNH LCD 1620A VÀ VI ĐIỀU KHIỂN CC1010......16
3.1. Màn hình tinh thể lỏng LCD 1602A........................................................16
3.2. Cơ chế hoạt động và điều khiển hiển thị trên LCD.................................17
3.3. Vi điều khiển CC1010.............................................................................19
3.3.1. Bộ nhớ Flash:................................................................................20
3.3.2. Các cổng vào – ra chung:..............................................................21
3.3.3. Các bộ định thời:...........................................................................22
3.3.4. Các cổng nối tiếp...........................................................................23
3.3.5. Các bộ biến đổi ADC:...................................................................23

3.4. Kết luận....................................................................................................25
CHƯƠNG 4: PHẦN MỀM NHÚNG CHO HỆ ĐO NHIỆT ĐỘ TỰ ĐỘNG26
Sinh viên: Đoàn Duy Hà – CT701

Trang 2


Đồ án tốt nghiệp

4.1. Tổng quan về phần mềm nhúng..............................................................26
4.2. Các bước để xây dựng một phần mềm nhúng.........................................26
4.3. Phần mềm nhúng viết cho vi điều khiển CC1010...................................27
4.3.1. Trường hợp truyền đơn bước........................................................27
4.3.2. Trường hợp truyền đa bước...........................................................27
4.3.3. Thiết kế phần mềm nhúng.............................................................29
4.3.3.1. Phần mềm cho hệ truyền đơn bước ( single hop)..................29
4.3.3.2. Phần mềm cho hệ truyền nối tiếp nhiều bước (multi hop )...35
4.4. Kết luận....................................................................................................40
CHƯƠNG 5: CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM TRÊN HỆ THỐNG, CÁC KẾT
QUẢ ĐÃ ĐẠT ĐƯỢC....................................................................................41
5.1. Thử nghiệm truyền đơn bước (single hop)..............................................42
5.2. Thử nghiệm truyền đa bước (multi hop).................................................49
5.3. Thực nghiệm đo hiệu suất truyền / nhận của mạng cảm nhận (gồm 2 nút
mạng, 1 nút truyền và 1 nút nhận )..................................................................54
Kết Luận
..................................................................................................66
Các Tài Liệu Tham Khảo................................................................................68

Sinh viên: Đoàn Duy Hà – CT701

Trang 3


Đồ án tốt nghiệp

MỞ ĐẦU
Ngày nay dưới sự phát triển rất mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật nói
chung và cơng nghệ thơng tin nói riêng, mạng cảm nhận khơng dây ra đời là
một trong những thành tựu cao của công nghệ chế tạo và công nghệ thông tin.
Một trong các lĩnh vực của mạng cảm nhận không dây ( Wireless Sensor
Network – WSN ) là sự kết hợp của việc cảm nhận, tính tốn và truyền thơng
vào trong các thiết bị nhỏ gọn đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người
cũng như phục vụ ngày một tốt hơn cho lợi ích của con người, làm cho con
người không mất quá nhiều sức lực, nhân công nhưng hiệu quả công việc vẫn
cao. Sức mạnh của WSN nằm ở chỗ khả năng triển khai một số lượng lớn các
thiết bị nhỏ có khả năng tự thiết lập cấu hình của hệ thống. Sử dụng những
thiết bị này để theo dõi theo thời gian thực, cũng có thể để giám sát điều kiện
mơi trường, theo dõi cấu trúc hoặc tình trạng thiết bị…
Trong những nghiên cứu mới nhất hiện nay thì hầu hết các ứng dụng của
WSN là giám sát mơi trường từ xa hoặc có thể mang theo một thiết bị nhỏ
gọn nhưng có sức mạnh có thể làm việc hiệu quả không kém một hệ thống
thiết bị cồng kềnh. Ví dụ như có thể ứng dụng WSN vào trong cơng việc
phịng cháy rừng bằng rất nhiều nút cảm biến tự động kết nối thành một hệ
thống mạng không dây để có thể ngay lập tức phát hiện những vùng có khả
năng cháy và gây cháy có thể đưa ra cảnh báo hoặc báo động cần thiết. Một
trong những ưu điểm lớn của mạng không dây WSN là chi phí chiển khai và
lắp đặt được giảm thiểu, dễ dàng lắp đặt vì kích thước nhỏ gọn, dễ sử
dụng.Thay vì hàng ngàn km dây dẫn thông qua các ống dẫn bảo vệ, người lắp
đặt chỉ làm công việc đơn giản là đặt thiết bị đã được lắp đặt nhỏ gọn vào vị
trí cần thiết. Mạng có thể được mở rộng theo ý muốn và mục đích sử dụng

của WSN, rất đơn giản ta chỉ việc thêm vào các thiết bị, linh kiện không cần
thao tác phức tạp
Trước xu thế phát triển nhanh chóng của mạng cảm nhận khơng dây, căn
cứ vào tình hình thực tế của nước ta đang cần các hệ thống giám sát các thông
số trong môi trường để phục vụ cho nhiều nghành, nhiều lĩnh vực đồ án đã
chọn hướng nghiên cứu là Mơ hình mạng cảm nhận khơng dây - WSN .

Sinh viên: Đồn Duy Hà – CT701

Trang 4


Đồ án tốt nghiệp

Đồ án được chia làm 5 chương với nội dung được trình bày như sau:
- Chương 1: Giới thiệu về mạng cảm nhận không dây.
- Chương 2: Tổng quan về màn hình tinh thể lỏng - LCD và Vi điều
khiển.
- Chương 3: Màn hình LCD 1602A và vi điều khiển CC1010
- Chương 4: Phần mềm nhúng cho hệ đo nhiệt tự động
- Chương 5: Cài đặt thử nghiệm trên hệ thống, các kết quả đạt được

Sinh viên: Đoàn Duy Hà – CT701

Trang 5


Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 1:

GIỚI THIỆU VỀ MẠNG CẢM NHẬN KHƠNG DÂY
(Wireless sensor Network - WSN)
1.1. Mạng cảm nhận khơng dây
Mạng cảm nhận không dây (WSN) thu thập dữ liệu môi trường ra đời
đáp ứng cho nhu cầu thu thập thông tin của môi trường tại một tập hợp các
điểm xác định trong một khoảng thời gian xác định nhằm phát hiện các quy
luận vận động và các đặc điểm thay đổi rất chậm của môi trường hoặc của đối
tượng, mạng cảm nhận không dây thông thường bao gồm các nút mạng cảm
nhận được phân bố trong một phạm vi không gian nhất định. Các nút cảm
nhận này sẽ tiến hành đo đạc các thông số của môi trường như nhiệt độ, độ
ẩm, độ mặn, độ PH, áp suất …Việc thu thập các thơng tin này trong văn
phịng, nhà kho, công xưởng, viện bảo tàng, trong công nghiệp, y tế, nông
nghiêp, lâm nghiệp… WSN dường như đã trở thành giải pháp hấp dẫn vì
mang đến sự tiện lợi về nhiều phương diện, và đặc biệt trong nhiều trường
hợp thậm chí còn hạn chế được sự nguy hiểm cho con người trong những môi
trường làm việc khắc nghiệt ( nút mạng thay thế cho sự làm việc trực tiếp của
con người trong những mơi trường có độc tính hay nhiệt độ cao, áp suất
cao ... ). Một hệ thống WSN hoàn thiện cịn có khả năng theo dõi và cảnh báo
mức độ an tồn của mơi trường hoặc định vị sự di chuyển các đối tượng trong
phạm vi của nó. Tùy theo mục đích của mạng cảm nhận mà có thể thiết kế các
nút mạng sao cho phù hợp.Các nút cảm nhận có bộ vi xử lý bên trong, thay vì
gửi dữ liệu thơ tới nút đích nó có thể tiến hành xử lý đơn giản và gửi về dữ
liệu đã được xử lý theo yêu cầu.

Sinh viên: Đoàn Duy Hà – CT701

Trang 6


Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.1: Minh họa mạng cảm nhận không dây cảnh báo sự cố
Các nút mạng cảm nhận thu thập thơng tin mơi trường sau đó gửi về nút
gốc ( nút cơ sở), nút gốc thường là cố định và được nối với PC, hoặc máy tính
xách tay qua cổng RS232 việc đó nảy sinh những vấn đề như sự thiếu linh
hoạt trong việc theo dõi ,dám sát trực tiếp mơi trường, khơng cơ động…
Hình 1.2 là mơ hình của một mạng cảm nhận khơng dây truyền thống có nút
gốc được nối cố định với máy vi tính hoặc máy tính xách tay.

Nút cảm nhận
CC1010

Nút cảm nhận
CC1010

Nút cảm nhận
CC1010

Nút gốc
CC1010

RS 232

PC

Liên kết có dây
Liên kết khơng dây

Hình 1.2: Mạng cảm nhận thơng thường sử dụng CC1010

Sinh viên: Đồn Duy Hà – CT701

Trang 7


Đồ án tốt nghiệp

Từ đề tài cụ thể “CHƯƠNG TRÌNH THU NHẬN, XỬ LÝ DỮ LIỆU,
CẢNH BÁO SỰ CỐ TRÊN NÚT MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY
(WSN), HIỂN THỊ BẰNG MÀN HÌNH TINH THỂ LỎNG - LCD ”. Sau
đây em xin giới thiệu một ứng dụng của mạng cảm nhận WSN thu thập dữ
liệu môi trường, giải quyết được đa số những nhược điểm của một mạng cảm
nhận không dây thông thường, cụ thể đề tài sẽ đi vào tìm hiểu, phân tích thiết
kế một nút mạng di động có khả năng thu nhận dữ liệu, xử lý, hiển thị lên
màn hình LCD với kích thước nhỏ gọn, tiêu thụ ít năng lượng, tiết kiệm…
Hình 1.3 minh họa một mơ hình mạng cảm nhận sử dụng CC1010 được kết
nối với một màn hình tinh thể lỏng.

Cảm biến
(Sensor)

VĐK
CC1010

VĐK
CC1010

LCD

LK có dây

LK khơng dây

Hình 1.3: Hệ thống cảm nhận sử dụng CC1010 kết nối với LCD

Ở đây LCD được gắn với bộ phận nhân dữ liệu ,xử lý và hiển thị kết quả
lên màn hình LCD.Có thể coi đây như một nút mạng di động ,hoạt động tốt
trong phạm vi của mạng cảm nhận không dây - WSN.Như vậy chúng ta
không cần thiết phải có kết nối PC mà vãn có thể theo dõi được các thơng số
của mơi trường cũng như tình trạng ở những nút mạng cảm nhận một cách
linh hoạt và cơ động hơn rất nhiều.

Sinh viên: Đoàn Duy Hà – CT701

Trang 8


Đồ án tốt nghiệp

1.2. Mơ tả hệ thống
Từ hình 1.3 ta thấy hệ thống gồm có 2 phần cơ bản là:
1.2.1. Các nút cảm nhận và truyền dữ liệu:
Đại diện cho tất cả nút mạng cảm nhận, bao gồm các nút cảm nhận thơng
số cần đo, mạch tích hợp CC1010EM nhận, xử lý rồi truyền không dây đến
nút di động. Mỗi nút cảm nhận trên đều được gán một địa chỉ cụ thể.
Từ những phân tích lý thuyết ở trên ta có mơ hình của nút mạng cảm
nhận và truyền dữ liệu như sau :

Angten phát

CC1010

Sensor

Hình 1.4: Mơ hình nút cảm nhận và truyền dữ liệu

Cảm biến-Sensor
a) Khái niệm
Trong các hệ thơng đo lường, điều khiển mọi q trình đều được đặc
trưng bởi các trạng thái như nhiệt độ, áp suất, tốc độ, mô men…Các biến
trạng thái này thường là các đại lượng khơng điện. Nhằm mục đích điều
chỉnh, điều khiển các q trình ta cần thu thập các thơng tin, đo đạc, theo dõi
sự biến thiên của các biến trạng thái của quá trình. Các bộ cảm biến thực hiện
chức năng này chúng thu thập, đáp ứng với các tín hiệu và các kích thích, có
thể nói chúng có thể so sánh như là tai, mắt của các hoạt động kha học và
cơng nghệ của con người.
Sinh viên: Đồn Duy Hà – CT701

Trang 9


Đồ án tốt nghiệp

Các bộ cảm biến thường được định nghĩa theo nghĩa rộng là thiết bị cảm
nhận và đáp ứng với các tín hiệu và kích thích. Trong các hệ thống đo lườngđiều khiển hiện đại, quá trình thu thập và xử lý tín hiệu thường do máy tính
đảm nhiệm.
b) Phân loại các loại cảm biến
Ta có thể phân loại các loại cảm biến theo một số các đặc trưng sau:
 Theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng và kích thích
- Vật lý: Nhiệt điện, quang điện, quang từ, điện từ, nhiệt quang
- Hóa học: Biến đổi hóa học, biến đổi điện hóa, phân tích phổ

 Theo dạng kích thích
- Âm thanh: Biến, pha, phân cực, phổ, tốc độ truyền sóng…
- Điện: Điện tích, dịng điện, điện thế, điện áp…
- Từ: Từ trường, độ từ thẩm…
- Quang: Biên, pha, phân cực, phổ…
- Cơ: Lực, áp suất, gia tốc, vận tốc,khối lượng, tỷ trọng…
- Nhiệt: Nhiệt độ, thông lượng, nhiệt dung, tỉ nhiệt…
- Bức xạ: Kiểu, năng lượng, cường độ…
- Ngồi ra cịn có rất nhiều loại cảm biến tùy theo tính năng và phạm vi sử
dụng…
Theo chức năng mạng và đặc điểm của mỗi cấu hình mạng cảm nhận
mà có thể sử dụng những loại cảm biến khác nhau ,Trong đồ án này cảm biến
được chọn để nghiên cứu là loại cảm biến nhiệt độ có tên là LM61 có dạng
IC.
c) Đặc điểm IC LM61 :
 Biến đổi nhiệt độ cảm nhận được ra điện áp nối ra
 Khoảng cảm nhận từ -300C đến 1000C.
 Nguồn cung cấp 2,7V.
 Khoảng thay đổi điện áp nối ra là 10mV/0C
 Điện thế bù DC = 600mV.

Sinh viên: Đoàn Duy Hà – CT701

Trang 10


Đồ án tốt nghiệp

 Khoảng thay đổi điện áp lối ra là từ 300mV đến 1600mV ứng với
khoảng nhiệt độ từ -300C tới 1000C.

IC cảm biến thu nhận thông tin của mơi trường sau đó biến đổi thơng tin
đó thành đại lượng điện dưới dạng tín số hoặc tín hiệu tương tự ,sau đó được
số hóa để có thể truyền đi trong mạng không dây.IC LM61 thu nhận thông tin
nhiệt độ của mơi trường sau đó biến đổi thành điện áp lối ra ( Dạng thông tin
tương tự ).
1.2.2. Nút mạng di động( Nhận và hiển thị )
Bao gồm mạch tích hợp CC1010EM nhận dữ liệu của các nút cảm
nhận ,xử lý ,sau đó hiển thị kết quả của mỗi nút lên mà hình LCD.Nút mạng
di dộng trên vừa có thể thu nhận tín hiệu do các nút mạng cảm nhận truyền
về, vừa xử lý để lấy thông tin càn thiết và trong q trình xử lý dữ liệu có thể
đưa ra các dạng cảnh báo khác nhau ví dụ bằng âm thanh, đóng mở hệ
thống...trong báo cáo này nút mạng di động được kết nối với một màn hình
tinh thể lỏng LCD, các kết quả và các cảnh báo của từng nút mạng (nếu có) sẽ
được hiển thị trên màn hình LCD nói trên và loại LCD được sử dụng loại màn
hình LCD 1602A 16x2 dịng.
Angten thu

LCD 1602A
CC1010

Hình 1.5: Mơ hình nút mạng di động

Sinh viên: Đồn Duy Hà – CT701

Trang 11


Đồ án tốt nghiệp

1.3. Kết luận

Ở chương 1 em đã trình bày được một số những kiến thức cơ bản của
mạng WSN. Các nội dung đã được trình bày:
 Mạng cảm nhận khơng dây.
 Mơ hình mạng cảm nhận thơng thường kết nối máy tính thơng qua
cổng nối tiếp RS-232.
 Mơ hình mạng sử dụng vi điều khiển CC1010 có ghép nối với màn
hình tinh thể lỏng – LCD.
 Mơ tả hệ thống.

Sinh viên: Đoàn Duy Hà – CT701

Trang 12


Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 2:
TỔNG QUAN VỀ MÀN HÌNH TINH THỂ LỎNG – LCD
VÀ VI ĐIỀU KHIỂN
2.1. Giới thiệu về Vi điều khiển
Có thể nói hiện nay vi điều khiển đã được ứng dụng rất phổ biến ở
Việt Nam đã và đang được ứng dụng rất nhiều vào tất cả các lĩnh vực khác
nhau của cuộc sống. Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại Vi điều khiển
và được chia làm 3 loại chính đó là: Vi điều khiển họ 8051, PIC và Motorola.

2.2. Vi điều khiển.
2.2.1. Vi điều khiển là gì ?
Vi điều khiển là một IC lập trình vì vậy vi điều khiển muốn sử dụng
được phải được lập trình từ trước, mỗi phần cứng nhất định phải có một phần
mềm riêng kèm theo, nói theo cách khác thì Vi điều khiển là một máy tính

được tích hợp trên một chip, thường được dùng để điều khiển các thiết bị điện
tử, Vi điều khiển thực chất là một hệ thống bao gồm một vi xử lý có hiệu xuất
đủ dùng với giá thành thấp.Vi điều khiển thường được dùng để xây dựng các
hệ thống nhúng nó xuất hiện nhiều trong các thiết bị điện tử (ví dụ như trong
Mạng cảm nhận không dây WSN ).
Hầu hết các Vi điều khiển ngày nay được xây dựng dựa trên kiến trúc
VonNewman, kiến trúc này định nghĩa được 4 thành phần quan trọng của một
hệ thống nhúng là lõi CPU, bộ nhớ chương trình thường là ROM và Flash, bộ
nhớ dữ liệu-RAM, một hoặc một vài bộ định thời, các cổng vào ra chung.
2.2.2. Kiến trúc của Vi điều khiển
Thực chất vi điều khiển cũng là một kiến trúc siêu nhỏ, gồm các linh
kiện điện tử ở kích thước rất nhỏ có thể là micro hoặc là Nano, các linh kiện
này được kết hợp với nhau và được nối với các thiết bị bên ngồi thơng qua
các chân của vi điều khiển vì vậy để bắt tay vào xây dựng một ứng dụng cụ
thể của vi điều khiển ta cần phải hiểu rõ được kiến trúc của vi điều khiển.

Sinh viên: Đoàn Duy Hà – CT701

Trang 13


Đồ án tốt nghiệp

2.2.3. Tập lệnh
Tập lệnh chính là tập mã lệnh nhị phân. Bản chất của một tập lệnh là một
tập hợp các mã nhị phân mà qua đó các đơn vị xử lý trung tâm (CPU) có thể
nhận biết và thực hiện được. Vậy dữ liệu được CPU xử lý là các số nhị phân.
Tập lệnh sẽ thực hiện các cơng việc chính sau đây :
 Tính tốn các con số nhị phân.
 Các lệnh để chuyển các giá trị ra thành tín hiệu điện tử ở các chân

linh kiện.
 Các lệnh di chuyển các giá trị giữa các thanh ghi.
 Các lệnh điều khiển con trỏ chương trình.
 Các tập lệnh được chia làm hai loại, tập lệnh RISC và tập lệnh CISC.

2.3. Lập trình cho Vi điều khiển
Chương trình là một tập hợp các lệnh được tổ chức theo một trình tự hợp
li để giải quyết các yêu cầu của người lập trình. Tập hợp tất cả lệnh gọi là một
tập lệnh. Các họ Vi điều khiển đều có chung một tập lệnh, Các Vi điều khiển
ngày nay được cải tiến thường ít thay đổi hoặc mở rộng tập lệnh mà chú trọng
phát triển phần cứng.
Lệnh của Vi điều khiển là các số nhị phân 8bit hay còn được gọi là mã
máy. Các lệnh mang mã 00000000b đến 11111111b. Các mã lệnh này được
đưa vào lưu trữ trong ROM, khi thực hiện chương trình Vi điều khiển đọc các
mã lệnh này, giải mã lệnh, và thực hiện lệnh.
Vì các lệnh của Vi điều khiển có dạng số nhị phân quá dài và khó nhớ,
hơn nữa việc gỡ lỗi khi chương trình phát sinh lỗi rất phức tạp và kho khăn.
Khó khăn náy được giải quyết với sự hỗ trợ của máy tính, người viết chương
trình có thể viết chương trình cho Vi điều khiển bằng ngơn ngữ lập trình bậc
cao, sau khi việc viết chương trình hồn tất , các chương trình se chuyển các
câu lệnh cấp cao thành mã máy một cách tự động. Các mã này sau đó được
đưa (nạp) vào bộ nhớ ROM của Vi điều khiển, Vi điều khiển sẽ tìm đến đọc
các lệnh từ ROM để thực hiện chương trình. Bản thân máy tính khơng thực

Sinh viên: Đồn Duy Hà – CT701

Trang 14


Đồ án tốt nghiệp

hiện các mã máy này vì chúng khơng phù hợp với phần cứng máy tính, muốn
thực hiện phải có chương trình mơ phỏng dành riêng cho nó.
Các chương trình dành cho Vi điều khiển có thể được viết bằng C++, C,
Visual Basic, hoặc các ngôn ngữ cấp cao khác.

2.4. Màn hình tinh thể lỏng-LCD
Màn hình tinh thể lỏng là loại thiết bị hiển thị được cấu tạo bởi các tế
bào( Các điểm ảnh) chứa các tinh thể lỏng có khả năng thay đổi tính phân cực
của ánh sáng do đó thay đổi cường độ ánh sáng khi truyền qua khi kết hợp với
các kính lọc phân cực, chúng có rất nhiều ưu điểm và các ưu điểm nổi bật
nhất là tiết kiệm năng lượng, phẳng, hình ảnh sáng chân thật, nhỏ gọn được
ứng dụng rất nhiều trong thực tế như các thiết bị yêu cầu nhỏ gọn, tiêu thụ
năng lượng ít như đồng hồ, điện thoại di động…ngoài ra trong xu thế phát
triển mạnh của khoa học cơng nghệ màn hình tinh thể lỏng cịn được ứng
dụng rất nhiều trong cuộc sống như màn hình màu của máy tính và tivi.

2.5. Kết luận
Trong chương 2 em đã nêu được một số các nội dung sau :
- Giới thiệu về Vi điều khiển trong đó có các nội dung đã được trình
bày như vi điều khiển là gì, kiến trúc của vi điều khiển, các tập lệnh của vi
điều khiển. Trước khi bắt tay vào viết chương trình cho vi điều khiển chúng ta
cần nắm rõ các đặc điểm của vi điều khiển nói chung để từ đó chọn ra được
loại vi điều khiển mà mình muốn làm việc.
- Màn hình tinh thể lỏng-LCD.

Sinh viên: Đồn Duy Hà – CT701

Trang 15

Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 3:
MÀN HÌNH LCD 1620A VÀ VI ĐIỀU KHIỂN CC1010
3.1. Màn hình tinh thể lỏng LCD 1602A
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều loại màn hình tinh thể lỏng khác nhau
tùy theo mục đích sử dụng và địi hỏi của cơng việc mà có những loại màn
hình khác nhau, u cầu cơng việc càng cao thì các loại màn hình tinh thể
lỏng lại có chất lượng khác nhau.Trong mơ hình mạng cảm nhận WSN lại
khơng cần dùng đến loại hiện đại và chất lượng hình ảnh quá cao mà chỉ cần
dùng các loại màn hình đơn sắc ví dụ như loại 20x2 dịng, 20x4 dịng, ... do
yêu cầu hiển thị của nút mạng không cao như chỉ đưa ra thơng tin dạng ký tự
hồn tồn khơng cần màn hình hiển thị nhiều thơng số vì vậy em chọn màn
hình tinh thể lỏng-LCD1602A để hiển thị kết quả thu được của nút mạng sau
khi đã tính tốn sử lý dữ liệu thu được. Sau đây em xin trình bày về loại màn
hình tinh thể lỏng LCD 1602A .

Đặc điểm chung của màn hình tinh thể lỏng LCD 1602A
LCD 1602A là màn hình loại 16 ký tự * 2 đường, là loại màn hình đơn
sắc có một bộ ASCII chuẩn.Kiến trúc phần cứng gồm có 64 bytes CGRAM
(Charactor-Genarator) đây là bộ nhớ dùng để lưu trữ những ký tự được định
nghĩa sẵn bởi người dùng và có 80 bytes DDRAM dùng để lưu trữ những ký
tự đặc biệt.Màn hình LCD có thể giao tiếp với vi xử lý thông qua một bus dữ
liệu 8bit hoặc 4bit, khi làm việc LCD 1602A cần nguồn cung cấp là +5V.
Có hai chế độ làm việc với màn hình LCD 1602A
 Chế độ 8 bit
 Chế độ 4 bit .Chúng ta hay dùng cách này vì đơn giản và tiết kiệm
chân cho vi điều khiển, tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm đó là tốc
đọ chậm hơn so với khi làm việc ở chế độ 8 bit.

Để có thể loạt động LCD 1602A yêu cầu 3 đường điều khiển từ vi điều
khiển, Cụ thể như sau :

Sinh viên: Đoàn Duy Hà – CT701

Trang 16


Đồ án tốt nghiệp

 Đường Enable(E) :cho phép truy nhập màn hình thơng qua R/W
hoặc đường RS.
- Khi (E) = 0 LCD không cho phép và không quan tâm đến những tín
hiệu từ R/W hoặc RS.
- Khi (E) = 1 LCD sẽ kiểm tra trạng thái của hai đường điều khiển và
trả lời phù hợp yêu cầu của đường điều khiển.
 Đường Read.Write (R/W): Xác định hướng của dữ liệu giữa LCD và
vi điều khiển.
- Khi (R/W) = 0 cho phép ghi thông tin lên LCD
- Khi (R/W) = 1 đọc thông tin từ LCD.
 Đường Register Select (RS) :Dựa vào đường (RS) LCD sẽ làm rõ
kiểu của dữ liệu trên đường dữ liệu.
- Khi (RS) = 0 chọn thanh ghi mã lệnh, cho phép người dùng gửi lệnh
lên LCD.
- Khi (RS) = 1 chọn thanh ghi dữ liệu cho phép người dùng gửi dữ liệu
cần hiển thị lên LCD.
Hai đường A, K là nguồn +5V dùng để điều khiển độ sáng tối của màn
hình LCD, LCD 1602A có 8 đường dữ liệu từ DB0 đến DB7, hai đường Vss
và Vee điều khiển độ tương phản của LCD.

3.2. Cơ chế hoạt động và điều khiển hiển thị trên LCD
Khi LCD được khởi động để sẵn sàng nhận dữ liệu hoặc lệnh cần thiết
lập các đặc trưng của LCD như : độ dài giao diện, ghi mã lệnh (0x010) để tắt
màn hình hiển thị, ghi mã lệnh (0x001) để xóa màn hình hiển thị, ghi mã lệnh
hướng dịch chuyển của con trỏ, ghi mã lệnh cho phép hiển thị con trỏ ở trạng
thái chờ, ghi mã lệnh (0x20) để cho phép chế độ 4bit làm việc.nếu nhận một
ký tự nó sẽ ghi ký tự đó lên màn hình và di chuyển con trỏ sang phải một
khoảng. Vùng con trỏ đánh dấu vùng tiếp theo là nơi ký tự tiếp theo được ghi
lên. Khi muốn viết một chuỗi ký tự, đầu tiên chúng ta cần thiết lập địa chỉ ban
đầu thường là 0 sau đó hiển thị lên màn hình.
Sinh viên: Đồn Duy Hà – CT701

Trang 17


Đồ án tốt nghiệp

Dữ liệu được đưa đến hiển thị trên màn hình LCD có độ dài 8 bit theo
hai chế độ là 4bit và 8 bit. Chế độ 4 bit chia byte thành hai phần 4bit cao gửi
trước, 4 bit thấp gửi sau, đồng thời gửi xung kích hoạt chân (E).Sau khi LCD
được khởi tạo ta có thể viết các lệnh hoặc dữ liệu lên mà hình LCD.Sau mỗi
lần viết mã lệnh lên LCD thì lại phải đợi một khoảng thời gian nhất định để
thực hiện lệnh (khoảng 5ms) trong suốt thời gian này vi điều khiển không thể
truy cập vào LCD.
Sau khi màn hình LCD được khởi tạo, có thể viết các lệnh hoặc dữ liệu
lên LCD. Quá trình viết các kí tự giống như viết một byte điều khiển, chỉ
khác về mức thế điều khiển trên RS. Nhờ việc lập bit RC qua lệnh di chuyển
con trỏ / dịch chuyển màn hình trong quá trình khởi tạo, sau mỗi một kí tự
được gửi đến màn hình LCD. Nội dung con trỏ tăng một đơn vị, con trỏ dịch
tới vị trí tiếp theo ( bên phải hoặc bên trái ). Theo sơ đồ thiết kế LCD làm việc

ở chế độ 4 bit, kết nối với CC1010EM qua cổng P2.
Một số các thông số điều khiển hướng dịch chuyển hiển thị của con
trỏ trên màn hình:
- ID : chỉ số tăng của con trỏ sau mỗi một bytes được hiển thị.
- S : dịch chuyển màn hình hiển thị sau mỗi bytes được hiển thị.
Cho phép hiển thị mà hình / con trỏ:
- D : On(1) / Off(0) màn hình.
- C : On(1) / Off(0) con trỏ.
- B : On(1) / Off(0) nhấp nháy con trỏ.
Di chuyển con trỏ trên mà hình hiển thị:
- SC : On(1) / Off(0) Sự dịch chuyển màn hình hiển thị.
- RL : Hướng dịch chuyển Phải(1) / Trái (0).
- DL : Thiết lập độ dài dữ liệu 8bit(1) / 4bit(0).
- N : Số dòng hiển thị 1dòng (0) / 2dòng (1).
- F : Font ký tự 5x10 (1) / 5x7 (0).

Sinh viên: Đoàn Duy Hà – CT701

Trang 18


Đồ án tốt nghiệp

Thăm dò cờ báo bận BUSY FLAG:
- BF : Sét module đang trong quá trình sử lý
Dịch chuyển con trỏ tới vùng CGRAM để hiển thị A-Address đọc viết
mã ASCII để hiển thị D-DATA.

3.3. Vi điều khiển CC1010
Vấn đề lựa chọn vi điều khiển để xây dựng nút mạng là một vấn đề rất

quan trọng. Việc lựa chọn vi điều khiển hợp lý sẽ làm cho quá trình xây dựng
hệ thống được rút ngắn, hệ thống có thể hoạt động ổn định, độ tin cậy cao và
có thể đạt các chỉ tiêu đề ra như sau:
 Tiêu thụ năng lượng thấp.
 Bộ nhớ chương trình cũng như bộ nhớ dữ liệu có kích thước hợp lý.
 Kích thước vật lý nhỏ.
 Giá thành rẻ, dễ sử dụng, quen thuộc với người sử dụng....
Như đã giới thiệu ở chương 2 thì trên thế giới hiện nay có rất nhiều loại
vi điều khiển khác nhau và các loại vi điều khiển đó đều thỏa mãn được các
chỉ tiêu đề ra. Tuy nhiên 2 loại PIC và Motorola khơng có tích hợp truyền
nhận khơng dây hoặc khi sử dụng chúng ta phải thiết kế thêm nhiều các thành
phần phụ trợ rắc rối khác vì thế khi thiết kế hệ thống có thể gặp nhiều khó
khăn, phức tạp. Vi điều khiển CC1010 được lựa chọn để làm nút mạng là
thích hợp hơn tất cả các loại khác mà em từng được biết vì nó đã thỏa mãn
được những u cầu đã đặt ra.
Vi điều khiển CC1010 được cung cấp bởi hãng điện tử nổi tiếng
Chipcon, có lõi tương thích với vi điều khiển 8051 .Vi điều khiển CC1010 là
dòng vi điều khiển mạnh ,kích thước nhỏ ,tiêu thụ năng lượng ít ,có thời gian
sống dài ,có đủ tài nguyên phần cứng để đáp ứng chức năng mạng và chức
năng cảm ứng thích hợp cho các ứng dụng truyền nhận khơng dây, CC1010
được tích hợp nhiều các tính năng phục vụ cho các ứng dụng không dây như
bộ truyền nhận vô tuyến, bộ biến đổi ADC, bộ nhớ lập trình Flash...Vì vậy
CC1010 chỉ cần đến rất ít các thành phần phụ khác để có thể trở thành một
nút mạng cảm nhận khơng dây.

Sinh viên: Đoàn Duy Hà – CT701

Trang 19

Đồ án tốt nghiệp

Đặc điểm chung của vi điều khiển CC1010
- Vi điều khiển CC1010 có lõi là vi điều khiển 8051.
- Tốc độ xử lý được nâng cấp nhanh hơn 2.5 lần so với 8051 chuẩn.
- Có 32kb flash, 2048 + 128 Byte SRAM.
- Có 4 bộ định thời.
- Có 2 cổng UART, RTC.
- Có 3 kênh ADC 10 Bit.
- Giao diện lập trình SPI.
- Bộ mã hóa DES tích hợp bên trong.
- Có 26 chân vào ra chung.
- Cần rất ít thành phần bên ngồi.
- Độ nhạy cao (-107 dBm).
- Nguồn ni từ 2,7 – 3,6 V.
- Có bộ thu phát sóng vơ tuyến 300 – 1000 MHz.
- Tiêu thụ dòng thấp ( 9.1 mA trong chế độ thu ).
- Cơng suất phát có thể lập trình được ( lên đến +10 dBm ).
- Tốc độ thu phát dữ liệu lên đến 76.8 kbit/s.
3.3.1. Bộ nhớ Flash:
CC1010 có tích hợp 32-kbyte bộ nhớ lập trình flash. Nó được chia thành
256 trang, mỗi trang dài 128 byte. Nó có thể được lập trình hoặc xố dữ liệu
thơng qua giao diện nối tiếp SPI hoặc thông qua vi nhân 8051. Tuổi thọ của
bộ nhớ Flash thường là 20.000 lần ghi/xoá. Bộ nhớ Flash có thể được khố để
khơng đọc/ghi được bằng cách thiết lập bít tương ứng thơng qua giao diện nối
tiếp. Việc xố chíp phải được thực hiện trên bộ nhớ khơng bị khố. Ðiều này
cho phép ngăn chặn phần mềm khơng bị copy trái phép.

Sinh viên: Đồn Duy Hà – CT701

Trang 20