Kiểm soát lượng nước trong bình hiển thị trên LCD

MỤC LỤC
PHẦN I : MỞ ĐẦU 2
ĐẶT VẤN ĐỀ 2


 !
PHẦN 2 : NỘI DUNG 4
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG
MẠCH 4
1.3 DDRAM 8
1.4 CGROM 8
1.5 CGRAM 9
1.6 Các chân điều khiển của LCD 10
1.7 Các mã lệnh của LCD 11
"#$%&'()*+
&,-./01-*234+5
3.1.1 Giới thiệu 16
6789:
2.2.1 Khối nguồn 28
Chương III: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 38
;7#9<=)
Trang 
PHẦN I : MỞ ĐẦU
ĐẶT VẤN ĐỀ
1.Tổng quan.
Có thể nói, hiện nay vi điều khiển đã rất phổ biến ở Việt Nam, và được
ứng dụng rất nhiều .Những sinh viên ngành Điện, Điện tử, Cơ điện tử, Tin Học,
Viễn thông Hầu như ai cũng biết cách để làm việc với vi điều khiển .Ngày
nay, những tiến bộ trong công nghệ bán dẫn đã thúc đẩy sự phát triển không
ngừng của ngành công nghiệp tự động, các quá trình điều khiển tự đông hoá và
điều khiển thời gian thực đã đặt ra yêu cầu rất lớn về việc trao đổi dữ liệu giữa

các hệ thống hay giữa các bộ phân trong cùng một hệ thống.
Trong đời sống của con người hiện nay,những nghiên cứu để tạo ra những sản
phẩm,dịch vụ tự động,nhằm giảm bớt sức người trong lao động,sản xuất là vấn
đề thiết yếu.Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật thì những sản phẩm
công nghệ càng trở nên phổ biến và gần gũi hơn với chúng ta.
Khi cuộc sống càng ngày càng được nâng cao cùng với sự phát triển của các
công nghệ thì chất lượng cuộc sống của con người cải thiện.Trong cuộc sống
con người sử dụng các bình kín đựng nước mà con người chúng ta không thể
biết là khi nào nước đầy khi nào nước hết để bơm thêm vào hoặc lấy bớt .
Chính vì điều này , trong đề tài nghiên cứu tốt nghiệp của chúng em lần này
chúng em đã lựa chọn đề tài “ Kiểm soát lượng nước trong bình hiển thị trên
LCD” để nhằm đáp ứng nhu cầu cần thiết trong cuộc sống của con người nhằm
nâng cao chất lượng cuộc sống.
Trang 
2.Tính cấp thiết của đề tài.
Kiểm soát lượng nước trong bình là một ứng dụng khoa học công nghệ mà
chúng ta chắc hẳn đã từng được nhìn hay quan sát,và không thể phủ nhận được
công dụng mà nó mang lại ,nó là một công việc tưởng chừng là đơn giản nhưng
lại vô cùng khó khăn .Không phải lúc nào chúng ta cũng có thể trèo vào trong
những chiếc bể bình kín để xem lượng dung dịch trong đó bây giờ là bao nhiêu
được điều đó sẽ làm mất rất nhiều thời gian và công sức của con người.
Đồ án được nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến
thức đã được học trong nhà trường để thiết kế, tạo ra một sản phẩm giúp con
người có thể giải quyết những vấn đề trên một cách dễ dàng hơn mà không hề
tốn nhiều thời gian và công sức . Không chỉ áp dụng cho các kiểm soát nước mà
nó còn kiểm soát lượng xăng dầu trong các phương tiện mà con người sử dụng
hàng ngày giúp con người chủ động hơn trong cuộc sống.
3.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
Quyển đồ án bao gồm nhiều phần nghiên cứu từ lý thuyết đến thực hành,
từ dễ đến khó sẽ dẫn dắt người đọc tìm hiểu và lập trình thiết kế hệ thống dễ

dàng hơn với những linh kiện điện tử cơ bản trên thị trường. Vì vậy nhóm thực
hiện đề tài hy vọng quyển đồ án này sẽ là nguồn tài liệu tham khảo lý thuyết và
thực hành trong ứng dụng của đồ án.
Trang 
PHẦN 2 : NỘI DUNG
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH
1.Giới thiệu về LCD.
- Text LCD là các loại màn hình tinh thể lỏng nhỏ dùng để hiển thị các
dòng chữ hoặc số trong bảng mã ASCII. Không giống các loại LCD lớn,
Text LCD được chia sẵn thành từng ô và ứng với mỗi ô chỉ có thể hiển thị
một ký tự ASCII. Cũng vì lý do chỉ hiện thị được ký tự ASCII nên loại
LCD này được gọi là Text LCD (để phân biệt với Graphic LCD có thể
hiển thị hình ảnh). Mỗi ô của Text LCD bao gồm các “chấm” tinh thể
lỏng, việc kết hợp “ẩn” và “hiện” các chấm này sẽ tạo thành một ký tự cần
hiển thị. Trong các Text LCD, các mẫu ký tự được định nghĩa sẵn. Kích
thước của Text LCD được định nghĩa bằng số ký tự có thể hiển thị trên 1
dòng và tổng số dòng mà LCD có. Ví dụ LCD 16x2 là loại có 2 dòng và
mỗi dòng có thể hiển thị tối đa 16 ký tự. Một số kích thước Text LCD
thông thường gồm 16x1, 16x2, 16x4, 20x2, 20x4….
Hình 1.1 Hình ảnh thực tế của LCD16x2
Trang >
- Text LCD có 2 cách giao tiếp cơ bản là nối tiếp (như I2C) và song song.
Trong phạm vi bài học này tôi chỉ giới thiệu loại giao tiếp song song, cụ
thể là LCD 16x2 điều khiển bởi chip HD44780U của hãng Hitachi. Đối
với các LCD khác bạn cần tham khảo datasheet riêng của từng loại. Tuy
nhiên, HD44780U cũng được coi là chuẩn chung cho các loại Text LCD,
vì thế bạn có thể dùng chương trình ví dụ trong bài này để test trên các
LCD khác với rất ít hoặc không cần chỉnh sửa.
HD44780U là bộ điều khiển cho các Text LCD dạng ma trận điểm
(dot-matrix), chip này có thể được dùng cho các LCD có 1 hoặc 2 dòng

hiển thị. HD44780U có 2 mode giao tiếp là 4 bit và 8 bit. Nó chứa sẵn
208 ký tự mẫu kích thước font 5x8 và 32 ký tự mẫu font 5x10 (tổng cộng
là 240 ký tự mẫu khác nhau).
1.1 Sơ đồ chân của LCD.
- Các Text LCD theo chuẩn HD44780U thường có 16 chân trong đó 14
chân kết nối với bộ điều khiển và 2 chân nguồn cho “đèn LED nền”. Thứ
tự các chân thường được sắp xếp như sau:
Bảng 1. Sơ đồ chân.
Chức năng Số thứ tự
chân
Tên Trạng thái
logic
Mô tả
Trang +
Ground 1 Vss(GND) - 0V
Nguồn
cho LCD
2 Vdd(VCC) - +5V
Tương
phản
3
Vee
0
1
0-Vdd
Điều
khiển
LCD
4
RS

0
1
D0 – D7 : lệnh
D0 – D7 : lệnh
5 R/W 0
1
Ghi
Đọc
6 E 0
1
Từ 1 xuống
Vô hiệu hóa LCD
LCD hoạt động
Bắt đầu ghi/đọc LCD
Dữ liệu /
lệnh
7 D0 0/1 Bit 0 LSB
8 D1 0/1 Bit 1
9 D2 0/1 Bit 2
10 D3 0/1 Bit 3
11 D4 0/1 Bit 4
12 D5 0/1 Bit 5
13 D6 0/1 Bit 6
14 D7 0/1 Bit 7
Bảng 1 Bảng sơ đồ chân của LCD
1.2 Kết nối LCD với vi điều khiển
- Trong một số LCD 2 chân LED nền được đánh số 15 và 16 nhưng trong
một số trường hợp 2 chân này được ghi là A (Anode) và K (Cathode).
Hình 2 mô tả cách kết nối LCD với nguồn và mạch điều khiển.
Trang 5

Hình 1.2 .Sơ đồ kết nối LCD với vi điều khiển
- Chân 1 và chân 2 là các chân nguồn, được nối với GND và nguồn 5V.
Chân 3 là chân chỉnh độ tương phản (contrast), chân này cần được nối với
1 biến trở chia áp như trong hình 2.Trong khi hoạt động, chỉnh để thay đổi
giá trị biến trở để đạt được độ tương phản cần thiết, sau đó giữ mức biến
trở này. Các chân điều khiển RS, R/W, EN và các đường dữ liệu được nối
trực tiếp với vi điều khiển. Tùy theo chế độ hoạt động 4 bit hay 8 bit mà
các chân từ D0 đến D3 có thể bỏ qua hoặc nối với vi điều khiển, chúng ta
sẽ khảo sát kỹ càng hơn trong các phần sau.
- Thanh ghi và tổ chức bộ nhớ.
HD44780U có 2 thanh ghi 8 bits là INSTRUCTION REGISTER (IR) và
DATA REGISTER (DR). Thanh ghi IR chứa mã lệnh điều khiển LCD và là
thanh ghi “chỉ ghi” (chỉ có thể ghi vào thanh ghi này mà không đọc được nó).
Trang :
Thanh ghi DR chứa các các loại dữ liệu như ký tự cần hiển thị hoặc dữ liệu
đọc ra từ bộ nhớ LCD…Cả 2 thanh ghi đều được nối với các đường dữ liệu
D0:7 của Text LCD và được lựa chọn tùy theo các chân điều khiển RS, RW.
Thực tế để điều khiển Text LCD chúng ta không cần quan tâm đến cách thức
hoạt động của 2 thanh ghi này, vì thế cũng không cần khảo sát chi tiết chúng.
HD44780U có 3 loại bộ nhớ, đó là bộ nhớ RAM dữ liệu cần hiển thị
DDRAM (Didplay Data RAM), bộ nhớ chứa ROM chứa bộ font tạo ra ký tự
CGROM (Character Generator ROM) và bộ nhớ RAM chứa bộ font tạo ra
các symbol tùy chọn CGRAM (Character Generator RAM). Để điều khiển
hiển thị Text LCD chúng ta cần hiểu tổ chức và cách thức hoạt động của các
bộ nhớ này.
1.3 DDRAM
DDRAM là bộ nhớ tạm chứa các ký tự cần hiển thị lên LCD, bộ nhớ này
gồm có 80 ô được chia thành 2 hàng, mỗi ô có độ rộng 8 bit và được
đánh số từ 0 đến 39 cho dòng 1; từ 64 đến 103 cho dòng 2. Mỗi ô nhớ
tương ứng với 1 ô trên màn hình LCD. Như chúng ta biết LCD loại 16x2

có thể hiển thị tối đa 32 ký tự (có 32 ô hiển thị), vì thế có một số ô nhớ
của DDRAM không được sử dụng làm các ô hiển thị. Để hiểu rõ hơn
chúng 8hem8am khảo hình 3 bên dưới
Hình 1.3. Tổ chức của DDRAM
1.4 CGROM
CGROM là vùng nhớ cố định chứa định nghĩa font cho các ký tự. Chúng
ta không trực tiếp truy xuất vùng nhớ này mà chip HD44780U sẽ tự thực
hiện khi có yêu cầu đọc font để hiện thị. Một điều đáng lưu ý là địa chỉ
Trang (
font của mỗi ký tự vùng nhớ CGROM chính là mã ASCII của ký tự đó.
Ví dụ ký tự ‘a’ có mã ASCII là 97, tham khảo tổ chức của vùng nhớ
CGROM trong hình 4 bạn sẽ nhận thấy địa chỉ font của ‘a’ có 4 bit thấp
là 0001 và 4 bit cao là 0110, địa chỉ tổng hợp là 01100001 = 97.
CGROM và DDRAM được tự động phối hợp trong quá trình hiển thị
của LCD. Giả sử chúng ta muốn hiển thị ký tự ‘a’ tại vị trí đầu tiên, dòng
thứ 2 của LCD thì các bước thực hiện sẽ như sau: trước hết chúng ta biết
rằng vị trí đầu tiên của dòng 2 có địa chỉ là 64 trong bộ nhớ DDRAM
(xem hình 3), vì thế chúng ta sẽ ghi vào ô nhớ có địa chỉ 64 một giá trị là
97 (mã ASCII của ký tự ‘a’). Tiếp theo, chip HD44780U đọc giá trị 97
này và coi như là địa chỉ của vùng nhớ CGROM, nó sẽ tìm đến vùng nhớ
CGROM có địa chỉ 97 và đọc bảng font đã được định nghĩa sẵn ở đây,
sau đó xuất bản font này ra các “chấm” trên màn hình LCD tại vị trí đầu
tiên của dòng 2 trên LCD. Đây chính là cách mà 2 bộ nhớ DDRAM và
CGROM phối hợp với nhau để hiển thị các ký tự. Như mô tả, công việc
của người lập trình điều khiển LCD tương đối đơn giản, đó là viết mã
ASCII vào bộ nhớ DDRAM tại đúng vị trí được yêu cầu, bước tiếp theo
sẽ do HD44780U đảm nhiệm.
1.5 CGRAM
CGRAM là vùng nhớ chứa các symbol do người dùng tự định nghĩa,
mỗi symbol được có kích thước 5x8 và được dành cho 8 ô nhớ 8 bit. Các

symbol thường được định nghĩa trước và được gọi hiển thị khi cần thiết.
Vùng này có tất cả 64 ô nhớ nên có tối đa 8 symbol có thể được định
nghĩa. Tài liệu này không đề cập đến sử dụng bộ nhớ CGRAM nên tôi sẽ
không đi chi tiết phần này, bạn có thể tham khảo datasheet của
HD44780U để biết 9hem.
Trang )
1.6 Các chân điều khiển của LCD
Các chân điều khiển việc đọc và ghi LCD bao gồm RS, R/W và EN.
RS (chân số 3): Chân lựa chọn thanh ghi (Select Register), chân
này cho phép lựa chọn 1 trong 2 thanh ghi IR hoặc DR để làm việc. Vì
cả 2 thanh ghi này đều được kết nối với các chân Data của LCD nên
cần 1 bit để lựa chọn giữa chúng. Nếu RS=0, thanh ghi IR được chọn
và nếu RS=1 thanh ghi DR được chọn. Chúng ta đều biết thanh ghi IR
là thanh ghi chứa mã lệnh cho LCD, vì thế nếu muốn gởi 1 mã lệnh
đến LCD thì chân RS phải được reset về 0. Ngược lại, khi muốn ghi
mã ASCII của ký tự cần hiển thị lên LCD thì chúng ta sẽ set RS=1 để
chọn thanh ghi DR. Hoạt động của chân RS được mô tả trong hình
1.4.
Hình 1.4. Hoạt động của chân RS
R/W (chân số 4): Chân lựa chọn giữa việc đọc và ghi. Nếu R/W=0 thì
dữ liệu sẽ được ghi từ bộ điều khiển ngoài (vi điều khiển AVR chẳng
hạn) vào LCD. Nếu R/W=1 thì dữ liệu sẽ được đọc từ LCD ra ngoài.
Tuy nhiên, chỉ có duy nhất 1 trường hợp mà dữ liệu có thể đọc từ
LCD ra, đó là đọc trạng thái LCD để biết LCD có đang bận hay không
(cờ Busy Flag – BF). Do LCD là một thiết bị hoạt động tương đối
chậm (so với vi điều khiển), vì thế một cờ BF được dùng để báo LCD
đang bận, nếu BF=1 thì chúng ta phải chờ cho LCD xử lí xong nhiệm
vụ hiện tại, đến khi nào BF=0 một thao tác mới sẽ được gán cho LCD.
Trang 4
Vì thế, khi làm việc với Text LCD chúng ta nhất thiết phải có một

chương trình con tạm gọi là wait_LCD để chờ cho đến khi LCD rảnh.
Có 2 cách để viết chương trình wait_LCD. Cách 1 là đọc bit BF về
kiểm tra và chờ BF=0, cách này đòi hỏi lệnh đọc từ LCD về bộ điều
khiển ngoài, do đó chân R/W cần được nối với bộ điều khiển ngoài.
Cách 2 là viết một hàm delay một khoảng thời gian cố định nào đó
(tốt nhất là trên 1ms). Ưu điểm của cách 2 là sự đơn giản vì không cần
đọc LCD, do đó chân R/W không cần sử dụng và luôn được nối với
GND. Tuy nhiên, nhược điểm của cách 2 là khoảng thời gian delay cố
định nếu quá lớn sẽ làm chậm quá trình thao tác LCD, nếu quá nhỏ sẽ
gây ra lỗi hiển thị. Trong bài này tôi hướng dẫn bạn cách tổng quát là
cách 1, để sử dụng cách 2 bạn chỉ cần một thay đổi nhỏ trong chương
trình wait_LCD (sẽ trình bày chi tiết sau) và kết nối chân R/W của
LCD xuống GND.
EN (chân số 5): Chân cho phép LCD hoạt động (Enable), chân
này cần được kết nối với bộ điều khiển để cho phép thao tác LCD. Để
đọc và ghi data từ LCD chúng ta cần tạo một “xung cạnh xuống” trên
chân EN, nói theo cách khác, muốn ghi dữ liệu vào LCD trước hết cần
đảm bảo rằng chân EN=0, tiếp đến xuất dữ liệu đến các chân D0:7,
sau đó set chân EN lên 1 và cuối cùng là xóa EN về 0 để tạo 1 xung
cạnh xuống.
1.7 Các mã lệnh của LCD
Mã(Hex) Lệnh đến thanh ghi của LCD
0x01 Xóa màn hình hiển thị
0x02 Trở về đầu dòng
Trang 
0x04 Giảm con trỏ ( dịch con trỏ sang trái)
0x06 Tăng con trỏ (dịch con trỏ sang phải)
0x05 Dịch hiển thị sang phải
0x07 Dịch hiển thị sang trái
0x08 Tắt con trỏ, tắt hiển thị

0x0A Tắt hiển thị, bật con trỏ
0x0C Bật hiển thị, tắt con trỏ
0x0E Bật hiển thị, nhấp nháy con trỏ
0x0F Tắt con trỏ, nhấp nháy con trỏ
0x10 Dịch con trỏ sang trái
0x14 Dịch con trỏ sang phải
0x18 Dịch toàn bộ hiển thị sang trái
0x1C Dịch toàn bộ hiển thị sang phải
0x80 Ép con trỏ về đầu dòng thứ nhất
0xC0 Ép con trỏ về đầu dòng thứ hai
0x38 Hai dòng ma trận
Bảng 2. Mã lệnh của LCD
Trang 
2 Giới thiệu về IC AT89S52
Hình 1.5 . Hình ảnh thực tế của IC AT89S52
2.1 Cấu trúc chung của IC AT89S52
IC AT89S52 có những đặc điểm sau :
 8KB ROM bên trong
 256 Byte ngoài
 4 Port xuất nhập dữ liệu I/O
 Giao tiếp nối tiếp
 64 KB vùng nhớ mã ngoài
 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoài
 Xử lý Boolean
2.2 Khảo sát sơ đồ chân của ICAT89S52
Trang 
Hình 1.6 . Sơ đồ chân của IC AT89S52
• Trên sơ đồ chân trên có các nhóm chân sau:
1 . Nhóm chân nguồn nuôi
+ nguồn nuôi 5V (chân 40)

+ nối đất (chân số 20)
2. Nhóm chân điều khiển
Nhóm này chia ra thành từng nhóm chân vào ,ra.
a. Nhóm tín hiệu điều khiển .
+ Xtal 1 ( chân số 18), Xtal 2 (chân số 19) : nối với thạch anh để phát xung
nhịp chu trình.
+ RST (chân số 9) : chân reset nối mạch để xóa về trạng thái ban đầu hoặc
khởi động lại.
+ EA/CPP (chân số 31): chọn nhớ ngoài (nối đất ) hay chọn nhớ trong ( nối
nguồn nuôi 5V).
Trang >
+T2 hay P1.0 (chân số 1): tín hiệu vào đếm cho Timer 2/ Counter 2 của
AT89S52.
+ T2EX (chân số 2 ) : tín hiệu vào ngắt ngoài 2 cho AT89S52.
+ INT0 hay P3.2 (chân số 12 ) : tín hiệu vào ngắt ngoài 0 cho AT89S52.
+ INT1 hay P3.3 (chân số 13): tín hiệu vào ngắt ngoài 1 cho AT89S52.
+ T0 hay P3.4 (chân số 14): tín hiệu vào đếm cho Timer0/ Counter 0.
+ T1 hay P3.5 (chân số 15) : tín hiệu vào đếm cho Timer1/ Counter 1.
b. Nhóm tín hiệu điều khiển .
+ ALE/ / PROG ( chân số 30) : dùng để đưa tín hiệu chốt địa chỉ (ALE) khí có
nhớ ngoài hay điều khiển ghi chương trình / PROG.
+ PSEN (chân số 29) : dùng để đưa tín hiệu điều khiển đọc bộ nhớ chương trình
ROM ngoài .
+ WR hay P3.6 (chân số 16): để đưa tín hiệu ghi dữ liệu vào bộ nhớ ngoài .
+ RD hay P3.7 (chân số 17): để đưa tín hiệu đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngoài.
c. Nhóm tín hiệu địa chỉ , dữ liệu .
+ cổng vào , ra địa chỉ / dữ liệu P0 hay P0.0-P0.7 (chân số 39-32): dùng để
trao đổi tin về dữ liệu D0-D7 , hoặc đưa ra các địa chỉ thấp (A0-A7 ) theo chế
đọ dồn kênh (kết hợp với tín hiệu chốt địa chỉ ALE).
+ Cổng vào địa chỉ / dữ liệu P2 hay P2.0-P2.7 (chân số 21- 28) dùng để trao

đổi tin song song về dữ liệu (D0-D7 ) hoặc đưa ra địa chỉ cao (A8 – A 15).
+ Cổng vào ra dữ liệu P1 hay P1.0- P1.7(chân số 18): dùng để trao đổi tin song
song dữ liệu(D0-D7).
Trang +
+ Cổng vào ra P3 hay P3.0-P3.7 (chân số 10-17 )
 P3.0(chân số 10): đưa tín hiệu nhận tín hiệu nhận tin nối tiếp RXD.
 P3.1(chân số 11): đưa ra tín hiệu truyền tin nối tiếp TXD.
 /INT0 hay P3.2 (chân số 12 ): tín hiệu vào gây ngắt 0 của VĐK.
 /INT1 hay P3.3 (chân số 13 ): tín hiệu vào gây ngắt 1 của VĐK.
 T0 hay P3.4 (chân số 14): tín hiệu đếm cho Timer 0/ Counter 0 cho VĐK
89S51/89S52.
 T1 hay P3.5 (chân số 15): tín hiệu đếm cho Timer 1/ Counter 1 cho VĐK
89S51/89S52.
 /WR hay P3.6 (chân số 16 ): để đưa tín hiệu ghi dữ liệu vào bộ nhớ ngoài.
 /RD hay P1.0 (chân số 17): để đưa tín hiệu đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngoài .
 T2 hay P1.0 (chân số 1): tín hiệu vào đếm cho Timer 2 / Counter 2 cho
VĐK AT89S52.
 T2EX(chân số 2) : tín hiệu vào gây ngắt 2 của VDK AT89S52.
Ngoài các tín hiệu chuyên dùng trên , cổng vào /ra P3 này còn dùng để
trao đổi tin về dữ liệu D7-D0.
3 Cảm biến siêu âm SRF05
3.1Đặc điểm kỹ thuật.
3.1.1 Giới thiệu
+ SRF05 là một bước phát triển từ SRF04, được thiết kế để làm tăng tính linh hoạt,
tăng phạm vi, ngoài ra còn giảm bớt chi phí. SRF05 là hoàn toàn tương thích với
SRF04. Khoảng cách được tăng từ 3 mét đến 4 mét.
+ 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 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.
Trang 5
Hình 1.7 Hình ảnh thực tế của cảm biến siêu âm SRF05
3.1.2 Các chế độ của SRF05.
3.1.2.1 Chế độ 1 :Tương ứng SRF04 –tách biệt kích hoạt vào 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 điển hình cho SRF04 sẽ làm
việc cho SRF05 ở chế độ này. Để sử dụng chế độ này, chỉ cần chân chế độ
không kết nối - SRF05 có một nội dừng trên chân này
Hình 1.8 Mô tả hoạt động của SRF05 ở chế độ 1
Trang :
Hình 1.9 .Giản đồ thời gian của SRF05 ở chế độ 1
 Chế độ 2 – dùng 1 chân cho cả kích hoạt vào phản hồi.
Chế độ này sử dụng một chân duy nhất cho cả tín hiệu kích hoạt và hồi
tiếp, và được thiết kế để lưu các 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.
Hình1.10 . Mô tả hoạt động của SRF05 ở chế độ 2
Để sử dụng chế độ 2 với các Stamps BS2 cơ bản, ta chỉ cần sử dụng PULSOUT
và PULSIN trên cùng một chân, như sau :
Trang (
SRF05 PIN 15 sử dụng pin cho cả hai và kích hoạt
echo
Range VAR Word xác định phạm vi biến 16 bit
SRF05 = 0 bắt đầu bằng pin thấp
PULSOUT SRF05, 5 đưa ra kích hoạt pulse 10uS (5 x 2uS)
PULSIN SRF05, 1, Range echo đo thời gian
Range = Range/29 để chuyển đổi sang cm(chia 74 cho inch
Hình 1.11 Giản đồ thời gian mô tả hoạt động của SRF05 ở chế độ 2

+Tính toán khoảng cách :
Giản đồ định thời SRF05 thể hiện trên đây cho mỗi chế độ. Bạn chỉ cần cung
cấp một đoạn xung ngắn 10uS kích hoạt đầu vào để bắt đầu đo khoảng cách.
Các SRF05 sẽ gửi cho ra một chu kỳ 8 burst của siêu âm ở 40khz và tăng cao
dòng phản hồi của nó (hoặc kích hoạt chế độ dòng 2). 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 là tỷ lệ với khoảng cách đến đối tượng. Bằng cách đo xung,
ta hoàn toàn có thể để tính toán khoảng cách ttheo inch / centimét hoặc bất cứ
điều gì khác. Nếu không phát hiện gì cả SRF05 giảm thấp hơn dòng phản hồi
của nó sau khoảng 30mS.
SRF04 cung cáp một xung phản hồi tỷ lệ với khoang cách. Nếu độ rộng của
pulse được đo trong hệ uS, sau đó chia cho 58 sẽ cho khoảng cách theo cm, hoặc
Trang )
chia cho 148 sẽ cho khoảng cách theo inch. uS/58 = cm hay uS/148 = inch.
SRF05 có thể được kích hoạt nhanh chóng với mọi 50mS, hoặc 20 lần mỗi giây.
Bạn nên chờ 50ms trước khi kích hoạt kế tiếp, ngay cả khi SRF05 phát hiện một
đối tượng gần và xung phản hồi ngắn hơn. Điều này là để đảm bảo các siêu âm
“beep” đã phai mờ và sẽ không gây ra sai phản hồi ở lần đo kế tiếp.
+Các thiết lập khác của chân 5
Chân 5 được đóng nhãn là "programming pins" được sử dụng một lần duy nhất
trong quá trình sản xuất để lập trình cho bộ nhớ Flash trên chip PIC16F630. Các
chương trình của PIC16F630 pins cũng được sử dụng cho các chức năng khác
trên SRF05, nên chắc chắn rằng không kết nối bất cứ cái gì với các chân này,
nếu không sẽ làm gián đoạn hoạt động mô-đun.
+ Thay đổi chùm tia và độ rộng chùm
Chùm tia của SRF05 có dạng hình nón với độ rộng của chùm là một hàm của
diện tích mặt của các cảm biến và là cố định. Chùm tia của cảm biến được sử
dụng trên SRF05 được biểu diễn bên dưới:
Trang 4
Hình 1.12. Biểu diễn chùm tia của cảm biến SRF05

3.1.3 Hoạt động phát và nhận phản hồi sóng âm cơ bản của SRF05.
+ Nguyên tắc cơ bản của sonar: là tạo ra một xung âm thanh điện tử và
sau đó lắng nghe tiếng vọng tạo ra khi các làn sóng âm thanh số truy cập
một đối tượng và được phản xạ trở lại. Để tính thời gian cho phản hồi trở
về, một ước tính chính xác có thể được làm bằng khoảng cách tới đối
tượng. Xung âm thanh tạo ra bởi SRF05 là siêu âm, nghĩa là nó là ở trên
phạm vi nhận xét của con người. Trong khi tần số thấp hơn có thể được
sử dụng trong các loại ứng dụng tần số cao hơn thực hiện tốt hơn cho
phạm vi ngắn, nhu cầu độ chính xác cao.
Trang 
Hình 1.12 Nguyên tắc thu phát của SRF05
+ 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.
Hình 1.13 Đặc điểm khác của SRF05
Một tín hiệu mềm có thể cho ta tín hiệu phản hồi yếu hoặc không có phản
hồi một đối tượng ở 1 góc cân đối thì mới có thể chuyển thành tín hiệu phản
chiếu một chiều cho cảm biến nhận.
+Vùng phát hiện của SRF05
Trang 
- Nếu ngưỡng để phát hiện đối tượng được đặt quá gần với cảm biến, các
đối tượng trên một đường có thể bị va chạm tại một điểm mù. Nếu ngưỡng
này được đặt ở một khoảng cách quá lớn từ các cảm biến thì các đối tượng
sẽ được phát hiện mà không phải là trên một đường va chạm.
Hình 1.14 Vùng phát hiện của SRF05
Các vùng phát hiện của SRF05 nằm trong khoảng 1 mét chiều rộng từ bên này
sang bên kia và không quá 4 mét chiều dài
- Một kỹ thuật phổ biến để làm giảm các điểm mù và đạt được phát hiện chiều
rộng lớn hơn ở cự ly gần là thêmmột cải tiến bằng cách thêm một đơn vị SRF05
bổ sung vàgắn kết của hai đơn vị hướng về phía trước. Thiết lập như vậy thì có

một khu vực mà hai khu vực phát hiện chồng chéo lên nhau.
Trang 
Hình 1.15 Vùng phát hiện của 2 cảm biến SRF05
Các vùng hoạt động của 2 cảm biến SRF05 tạo góc chung 30 độ . vùng chung
thì được phân bởi 2 phần tín hiệu trái phải và phần cản ở giữa
3.1.4 Giao tiếp AT89S52 với cảm biến SRF05
-Các cảm biến siêu âm SRF05 cần một mạch đơn giản: nguồn 5V, một
đầu vào tín hiệu kích hoạt và đầu ra phản hồi. Bộ cảm biến được kết nối với
một IC AT89S52 cho đầu vào, đầu ra và tính toán khoảng cách.
Danh sách phần cứng để kết nối:
+ Phạm vi tìm kiếm bằng siêu âm SRF05
+ IC AT89S52 Vi xử lý
+ Winford R-11 tiêu đề
+ Vi mạch MPLAB ICD 2
+ Vi mạch MPLAB IDE
+ Ardin 39,3216 MHz đồng hồ Crystal
+ Nguồn điện 5V
-Các đầu vào kích hoạt được kết nối với Pin20 của bộ vi xử lý và đầu ra
phản hồi được kết nối với Pin21.
Một xung chiều rộng 10 micro giây được gửi tới các đầu vào và sau đó kích
hoạt đầu vào được bật off.
Sau đó, dòng phản hồi kết quả được bật, khi đó nhận được tín hiệu phản hồi.
Thời gian phản hồi là 1 tín hiệu xác định thời gian thực hiện cho xung để trở
về sau khi nảy ra khỏi đối tượng. Đầu ra phản hồi được gửi đến một chuyển
đổi Analog và số trong bộ đếm HEX. Ngõ ra sau đó được chuyển thành
khoảng cách khi biết vận tốc và thời gian của tín hiệu . Thời điểm của mạch
được điều khiển bởi một đồng hồ được thiết lập đến 400 MHz. Winford R-
11 là tiêu đề trên được sử dụng cho chương trình vi xử lý.
+Sơ đồ nối dây giữa SRF05 với AT89S52
Trang >

Hình 1.16 Sơ đồ kết nối giữa LCD và vi điều khiển AT89S52
3.1.5 Những vấn đề đúc kết được về SRF05
+ Cảm biến siêu âm SRF05 là loại cảm biến được cấu thành từ hai bộ phận :
bộ phận phát sóng âm và bộ phận thu sóng âm. Ứng dụng của SRF05 được
sử dụng rộng rãi, dùng để nhận biết các vật trong khoảng cách từ 3cm đến
4m và đo khoảng cách của vật. Đặc tính vượt trội của SRF05 là ở chế độ 2.
+ Cảm biến siêu âm SRF05 có khả năng kết nối với vi điều khiển 8051 tạo
thành vi mạch điều khiển, ứng dụng của khả này được sử dụng trong một
robốt dò đường tránh chướng ngại vật và đo khoảng cách.
+ Trong công nghiệp các cảm biến siêu âm cũng có thể gặp phải nhiều sai
xót do môi trường ngoài tác động lên cảm biến, do vậy cần có những bộ
phận xử lý tín hiệu từ cảm biến.
+ Ngày nay, người ta vẫn tiếp tục nghiên cứu và phát triển việc chế tạo các
robot có gắn cảm biến siêu âm đồng thời với các cảm biến khác như laser,
camera… kết hợp với các công nghệ của viễn thông như GPS, GSM nhằm
Trang +