Điều khiển robot từ xa bằng sóng RF và nhận biết vật cản.

Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
K1

Lớp: ĐH Điện tử -

MỤC LỤC
Read-only memory..............................................................................................................................2
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................................................1
CHƯƠNG 1...................................................................................................................................................2
TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA............................................................................................................2
1.2.1 Lịch sử hình thành và phát triển của robot...............................................................................3
Bảng 1.1 Số lượng robot được sản xuất ở một số nước........................................................................4
1.3.1 Lịch sử của điều khiển từ xa......................................................................................................6
1.3.1.1 Điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại (IR)..............................................................................7
1.3.3.2 Điều khiển từ xa bằng tần số vô tuyến (RF)...........................................................................8
1.4.1 Sơ đồ khối đầy đủ......................................................................................................................9
Hình 1.1: Hệ thống điều khiển từ xa.........................................................................................................10
CHƯƠNG 2.................................................................................................................................................11
PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA...............................................................................................11
2.1 Khối Vi Điều Khiển...........................................................................................................................11
2.1.1 Lý do chọn chíp.........................................................................................................................11
2.1.1.1 Vi Điều Khiển 8051................................................................................................................11
2.1.1.2 Vi điều khiển Atmega 16.......................................................................................................12
2.1.1.3 Vi Điều Khiển PIC...................................................................................................................13
2.1.1.4 Vi Điều Khiển ARM................................................................................................................14
2.2 Cấu chúc của Atmega16..................................................................................................................16
2.2.1 Sơ đồ chân và hình ảnh thực tế của Atmega16......................................................................16
Hình 2.1 Vi Điều Khiển Atmega16.........................................................................................................17
2.2.1 Sơ đồ cấu trúc bên trong và các thanh ghi..............................................................................18
Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc của ATmega16...............................................................................................19
2.2 Khối thu phát RF..............................................................................................................................20

Đồ án tốt nghiệp


Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
K1

Lớp: ĐH Điện tử -

2.2.1 Giới thiệu về bộ thu phát RF DRF7020D13.............................................................................20
Hình 2.3 : Bộ thu phát RF DRF7020D13................................................................................................21
2.2.2 Cách sử dụng module..............................................................................................................21
Hình 2.4: Bộ chuyển đổi DAC02............................................................................................................22
Hình 2.5: Cài đặt thông số cho bộ thu phát.........................................................................................23
2.2.3 Sơ đồ chân và kết nối với Vi Điều Khiển..................................................................................23
2.2.3.1 Sơ đồ các chân của module..................................................................................................23
Bảng 2.1 Sơ đồ chân của DRF7020D13.................................................................................................23
2.2.3.1 Sơ đồ kết nối với VĐK...........................................................................................................24
Hình 2.6: Sơ đồ kết nối với VĐK............................................................................................................24
2.2.4 Giao tiếp UART với AVR...........................................................................................................24
2.2.4.1 Truyền thông nối tiếp không đồng bộ..................................................................................24
Thuật ngữ USART trong tiếng anh là viết tắt của cụm từ: Universal Synchronous & Asynchronous
serial Reveiver and Transmitter, nghĩa là bộ truyền nhận nối tiếp đồng bộ và không đồng bộ. Cần
chú ý rằng khái niệm USART (hay UART nếu chỉ nói đến bộ truyền nhận không đồng bộ) thường
để chỉ thiết bị phần cứng (device, hardware), không phải chỉ một chuẩn giao tiếp. USART hay
UART cần phải kết hợp với một thiết bị chuyển đổi mức điện áp để tạo ra một chuẩn giao tiếp
nào đó. Ví dụ, chuẩn RS232 (hay COM) trên các máy tính cá nhân là sự kết hợp của chip UART và
chip chuyển đổi mức điện áp. Tín hiệu từ chip UART thường theo mức TTL: mức logic high là 5,
mức low là 0V. Trong khi đó, tín hiệu theo chuẩn RS232 trên máy tính cá nhân thường là -12V
cho mức logic high và +12 cho mức low (Hình2.7). Chú ý là các giải thích trong tài liệu này theo

mức logic TTL của USART, không theo RS232..................................................................................24
Bảng 2.2: chọn kiểm tra parity..............................................................................................................30
Bảng 2.3: Độ dài dữ liệu truyền............................................................................................................30
Bảng 2.4: Tính tốc độ baud...................................................................................................................31
Bảng 2.5: một số tốc độ baud mẫu.(Error đơn vị %)............................................................................32
2.2.4.3 Sử dụng UART trong AVR......................................................................................................32
Hình 2.9 : Truyền UART.........................................................................................................................33
Hình 2.10: Nhận UART...........................................................................................................................37
2.3 Khối cảm biến..................................................................................................................................37
2.3.1 Giới thiệu về cảm biến siêu âm SRF05....................................................................................37

Đồ án tốt nghiệp


Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
K1

Lớp: ĐH Điện tử -

Hình 2.11: Cảm biến siêu âm SRRF05...................................................................................................38
Hình 2.12: Góc phát sóng của SRF05....................................................................................................39
Hình 2.13: Giản đồ xung các chân trong chế độ 1................................................................................39
Hình 2.14: Giản đồ xung trong chế độ 2...............................................................................................40
2.3.3 Cách tính khoảng cách.............................................................................................................40
2.3.4 Sơ đồ chân và giao tiếp với AVR..............................................................................................41
2.3.4.1 Sơ đồ chân.............................................................................................................................41
Hình 2.15: Sơ đồ chân của SRF05.........................................................................................................41
2.3.4.2 Kết nối với VĐK.....................................................................................................................41
Hình 2.16: Kết nối SRF05 với Vi Điều Khiển..........................................................................................42
Hình 2.17: Mô phỏng tính khoảng cách trên Proteus..........................................................................44

2.4 Bộ phận bàn phím và hiện thị.........................................................................................................44
2.4.1 Sơ đồ tổng quát........................................................................................................................44
Hình 2.18:Sơ đồ bàn phím và hiện thị..................................................................................................45
2.4.2 Giải thích các bộ phận..................................................................................................................45
Hình 2.20: LED mầu 3mm.....................................................................................................................45
2.5 Mạch dàn dò....................................................................................................................................45
2.5.1 Linh kiện sử dụng.....................................................................................................................45
Hình 2.21: LED siêu sáng và quang trở.................................................................................................45
...........................................................................................................................................................46
Hình 2.22: Mạch dàn dò....................................................................................................................46
2.6 Khối công suất.................................................................................................................................46
2.6.1 Giới thiệu về MOSFET IRF540..................................................................................................46
Hình 2.23: Cấu tạo MOSFET kênh N.....................................................................................................47
Hình 2.24: MOSFET IRF540...................................................................................................................47
2.6.2 Giới thiệu về Role.....................................................................................................................47
Hình 2.25: Role 12V 8 chân...................................................................................................................48

Đồ án tốt nghiệp


Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
K1

Lớp: ĐH Điện tử -

2.7 Khối chấp hành................................................................................................................................48
2.7.1 Cấu tạo của độngc cở điện một chiều.....................................................................................48
Hình 2.26: Cấu tạo động cơ DC.............................................................................................................49
2.7.2 Nguyên lý làm việc của động cơ một chiều.............................................................................51
Khi đặt lên dây quấn kích từ một điện áp kích từ uk nào đó thì trong dây quấn kích từ sẽ có dòng

điện ik dẫn đến mạch từ của máy sẽ có từ thông Φ. Tiếp đó đặt một giá trị điện áp U lên mạch
phần ứng thì trong dây quấn phần ứng có dòng điện I chạy qua. Tương tác giữa dòng điện phần
ứng và từ thông kích từ tạo thành mômen điện từ. Giá trị mômen điện từ:.................................51
CHƯƠNG 3.................................................................................................................................................51
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ROBOT ĐIỀU KHIỂN TỪ XA..................................................................................51
3.1.1 Khối xử lý trung tâm.................................................................................................................52
Hình 3.1 Khối xử lý trung tâm...............................................................................................................52
3.1.2 Khối nguồn...............................................................................................................................53
Hình 3.2 Khối nguồn..................................................................................................................................53
3.1.3 Bộ cách ly quang......................................................................................................................53
Hình 3.3 Bộ cách ly quang.........................................................................................................................54
3.1.4 Khối điều khiển động cơ..........................................................................................................54
Hình 3.4 Khối công suất khiển động cơ....................................................................................................54
3.1.5 Mạch in hoàn chỉnh.................................................................................................................55
Hình 3.5 Sơ đồ mạch in của robot............................................................................................................55
Hình 3.6 Sơ đồ mạch in của bộ điều khiển...............................................................................................55
Hình 3.7: Lưu đồ thuật toán phần robot..................................................................................................57
Hình 3.8: Ngắt nhận tín hiệu UART...........................................................................................................58
Hình 3.9: Lưu đồ thuật toán phần điều khiển..........................................................................................59
3.3 Code Hoàn chỉnh của sản phẩm.....................................................................................................59
3.3.1 Phần robot................................................................................................................................59
3.2.2 Phần điều khiển.......................................................................................................................85
3.4 Sản phẩm hoàn thiện......................................................................................................................91

Đồ án tốt nghiệp


Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
K1

Lớp: ĐH Điện tử -

Hình 3.10: Phần robot...............................................................................................................................92
Hình 3.11: Phần điều khiển.......................................................................................................................92
KẾT LUẬN...................................................................................................................................................92
LỜI CẢM ƠN...............................................................................................................................................93
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................................................94

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Hệ thống điều khiển từ xa.................Error: Reference source not found
Hình 2.1 Vi Điều Khiển Atmega16.....................Error: Reference source not found
Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc của ATmega16..........Error: Reference source not found
Hình 2.3 : Bộ thu phát RF DRF7020D13..........Error: Reference source not found
Hình 2.4: Bộ chuyển đổi DAC02.......................Error: Reference source not found
Hình 2.5: Cài đặt thông số cho bộ thu phát.......Error: Reference source not found
Hình 2.6: Sơ đồ kết nối với VĐK........................ Error: Reference source not found
Hình 2.7: Tín hiệu tương đương của UART và RS232Error: Reference source not
found
Hình 2.8: Truyền 8 bit theo phương pháp song song và nối tiếp..Error: Reference
source not found
Hình 2.9 : Truyền UART.................................... Error: Reference source not found
Hình 2.10: Nhận UART..................................... Error: Reference source not found
Hình 2.11: Cảm biến siêu âm SRRF05..............Error: Reference source not found
Hình 2.12: Góc phát sóng của SRF05...............Error: Reference source not found

Đồ án tốt nghiệp


Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
Lớp: ĐH Điện tử K1

Hình 2.13: Giản đồ xung các chân trong chế độ 1.....Error: Reference source not
found
Hình 2.14: Giản đồ xung trong chế độ 2...........Error: Reference source not found
Hình 2.15: Sơ đồ chân của SRF05....................Error: Reference source not found
Hình 2.16: Kết nối SRF05 với Vi Điều Khiển....Error: Reference source not found
Hình 2.17: Mô phỏng tính khoảng cách trên Proteus Error: Reference source not
found
Hình 2.18: Sơ đồ bàn phím và hiện thị..............Error: Reference source not found
Hình 2.19: Nút nhấn.......................................... Error: Reference source not found
Hình 2.20: LED mầu 3mm................................. Error: Reference source not found
Hình 2.21: LED siêu sáng và quang trở...........Error: Reference source not found
Hình 2.22: Mạch dàn dò..................................... Error: Reference source not found
Hình 2.23: Cấu tạo MOSFET kênh N...............Error: Reference source not found
Hình 2.24: MOSFET IRF540...............................Error: Reference source not found
Hình 2.25: Role 12V 8 chân.................................. Error: Reference source not found
Hình 2.26: Cấu tạo động cơ DC............................Error: Reference source not found
Hình 3.1 Khối xử lý trung tâm..............................Error: Reference source not found
Hình 3.2 Khối nguồn............................................. Error: Reference source not found
Hình 3.3 Bộ cách ly quang.................................... Error: Reference source not found
Hình 3.4 Khối công suất khiển động cơ................Error: Reference source not found
Hình 3.5 Sơ đồ mạch in của robot.........................Error: Reference source not found
Hình 3.6 Sơ đồ mạch in của bộ điều khiển...........Error: Reference source not found
Hình 3.7: Lưu đồ thuật toán phần robot...............Error: Reference source not found
Hình 3.8: Ngắt nhận tín hiệu UART.....................Error: Reference source not found
Hình 3.9: Lưu đồ thuật toán phần điều khiển......Error: Reference source not found
Hình 3.10: Phần robot........................................... Error: Reference source not found
Hình 3.11: Phần điều khiển................................... Error: Reference source not found

Đồ án tốt nghiệp

Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
K1

Đồ án tốt nghiệp

Lớp: ĐH Điện tử -


Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
K1

Lớp: ĐH Điện tử -

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Số lượng robot được sản xuất ở một số nước..Error: Reference source not
found
Bảng 2.1 Sơ đồ chân của DRF7020D13...............Error: Reference source not found
Bảng 2.2: Chọn kiểm tra parity.............................. Error: Reference source not found
Bảng 2.3: Độ dài dữ liệu truyền............................. Error: Reference source not found
Bảng 2.4: Tính tốc độ baud.................................... Error: Reference source not found
Bảng 2.5: Một số tốc độ baud mẫu.(Error đơn vị %)......Error: Reference source not
found

Đồ án tốt nghiệp


Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
K1

Lớp: ĐH Điện tử -

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Tên tiếng anh

Ý nghĩa

ADC

Analog Digital Convert

Chuyển đổi tương tự số

UART

Universal Asynchronous serial Reveiver
and Transmitter

Transmitter Thu phát
không đồng bộ

RF

Radio Frequency

Tần số vô tuyến

RXD

Reveived Data

Nhận dữ liệu

TXD

Transmitted Data

Nhận dữ liệu

OSC

Oscillator

Bộ dao động

IC

Integrated circuit

Vi mạch tích hợp

ROM

Read-only memory

Bộ nhớ chỉ đọc

ALU

Arithmetic and logic unit

Đơn vị số học logic

RAM

Random Access Memory

Bộ nhớ truy nhập ngẫu
nhiên

Đồ án tốt nghiệp


Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
K1

Lớp: ĐH Điện tử -

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới của
chúng ta đã và đang một ngày thay đổi, văn minh và hiện đại hơn. Sự phát triển của kỹ
thuật điện tử đã tạo ra hàng lọat những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính
xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho họat động
của con người đạt hiệu quả cao.
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 trong họat động đời sống hằng ngày.Một trong những ứng dụng
rất quan trọng của công nghệ điện tử là kỹ thuật điều khiển từ xa. Nó đã góp phần rất

lớn trong việc điều khiển các thiết bị từ xa, đặc biệt hữu ích cho con người trong các
công việc nặng nhọc hay nguy hiểm.
Xuất phát từ các ứng dụng quan trọng trên, em đã nghiên cứu và thiết kế robot
điều khiển từ xa bằng sóng vô tuyến RF.
Nội dung đồ án gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về điều khiển từ xa
Chương 2: Phân tích hệ thống điều khiển từ xa
Chương 3: Thiết kế và thi công robot điều khiển từ xa
Mặc dù đã hoàn thành nhưng do thời gian, tài liệu và kỹ năng bản thân còn hạn
chế nên cuốn luận án chắc chắn không thể tránh những thiếu sót. Kính mong sự chỉ
dẫn và góp ý của tất cả thầy cô và các bạn.

Đồ án tốt nghiệp

1


Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
K1

Lớp: ĐH Điện tử -

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA
1.1
Lý do chọn đề tài
1.1.1 Cơ sở lý thuyết
Truyền dữ liệu không dây là một mảng lớn trong điện tử truyền thông tin, dữ
liệu được truyền đi có thể là tương tự cũng có thể là số. Trong truyền dữ liệu không
dây, hiệu quả nhất là truyền bằng sóng điện từ hay song radio, bởi những ưu điểm là

truyền ở khoảng cách xa, đa hướng và có tần số hoạt động cao.
Truyền dữ liệu số được ứng dụng rất rộng rãi, nhất là trong lĩnh vực điều khiển,
thông tin số. Hiện nay có rất nhiều các vi mạch hỗ trợ xử lý tín hiệu không dây được
sử dụng như PT2248, PT2249, PT9148, PT9248, PT2262, PT 2272, HT604, HT648…
Vấn đề đặt ra là các vi mạch này truyền dữ liệu chỉ dành cho mục đích riêng là điều
khiển thiết bị, thong tin được truyền đã được mã hóa sẵn, số bít dữ liệu truyền đi thấp,
và số lệnh điều khiển còn trong một giới hạn nhỏ, không thể đáp ứng nhu cầu truyền
dữ liệu điều khiển hàng loạt nhiều thiết bị độc lập.
1.1.2 Cơ sở thực tiễn
Chúng ta hiện nay đang sống trong một xã hội đang phát triển về mọi mặt: kinh
tế, đời sống xã hội, văn hóa …chính vì vậy, chúng ta muốn thích nghi được thì phải
không ngừng học tập và nghiên cứu. Sinh viên chúng em cũng vậy phải luôn học tập
và hoàn thiện mình hơn. Khi kinh tế phát triển nhu cầu cuộc sống của con người cũng
tăng theo. Nhận thấy được điều đó, nên ngành điện tử không ngừng phát triển để phục
vụ con người tốt hơn, phát triển hơn là ngành điều khiển tự động.
Chạy theo nhu cầu cuộc sống ngày càng hiện đại, nên em đã tham khảo nhiều
tài liệu cũng như dựa vào năng lực và sự yêu thích đam mê và cuối cùng em đã chọn
đề tài về “điều khiền không dây”. Nhằm giúp ích cho con người trong việc điều khển
các thiết bị trong nhà nói riêng, cũng như các thiết bị trong công nghiệp nói chung mà
gây nguy hiểm, độc hại hoặc con người không thể làm việc trực tiếp được.
1.2

Giới thiệu về robot

Đồ án tốt nghiệp

2


Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông

K1
1.2.1 Lịch sử hình thành và phát triển của robot

Lớp: ĐH Điện tử -

Thuật ngữ “Robot” xuất phát từ tiếng Sec (Czech) “Robota” có nghĩa là công
việc tạm dịch trong vở kịch Rossum’s Universal Robots của Karel Cappek, vào năm
1921. Trong vở kịch này, Rossum và con trai của ông đã chế tạo ra những chiếc máy
gần giống với con người để phục vụ con người. Có lẽ đó là một gợi ý ban đầu cho các
nhà sáng chế kỹ thuật về những cơ cấu, máy móc bắt chước các hoạt động cơ bắp của
con người.
Đầu thập kỷ 60, công ty Mỹ AMF (American Machine and Foundry Company)
quảng cáo một loại máy tự động vạn năng gọi là “Người máy công nghiệp” (Industrial
Robot). Ngày nay người ta đặt tên người máy công nghiệp(hay robot công nghiệp) cho
những loại thiết bị có dáng dấp và một vài chức năng như tay người được điều khiển
tự động để thực hiện một số thao tác sản xuất.
Về mặt kỹ thuật, những robot công nghiệp ngày nay, có nguồn gốc từ hai lĩnh
vực kỹ thuật ra đời sớm hơn đó là các cơ cấu điều khiển từ xa(Teleoperators) và các
máy công cụ điều khiển số (NC – Numerically Controlled machine tool).
Các cơ cấu điều khiển từ xa (hay các thiết bị kiểu chủ- tớ) đã phát triển mạnh
trong chiến tranh thế giới lần thứ hai nhằm nghiên cứu các vật liệu phóng xạ. Người
thao tác được tách biệt khỏi khu vựu phóng xạ bởi một bức tường có một hoặc vài cửa
quan sát để có thể nhìn thấy được công việc bên trong. Các cơ cấu điều khiển từ xa
thay thế cho cánh tay con người thao tác: nó gồm bộ phận chấp hành ở bên trong là
con robot (tớ) và bộ điều khiển do tay người cầm ở bên ngoài (chủ). Hai bộ phận này
được kết nối với nhau bởi một đường truyền dữ liệu bằng song vô tuyến.
Có thể nói, Robot là sự tổ hợp khả năng hoạt động linh hoạt của các cơ cấu điều
khiển từ xa với mức độ “tri thức” ngày càng phong phú của hệ thống điều khiển theo
chương trình số cũng như ký thuật chế tạo các bộ cảm biến, công nghệ lập trình và các
phát triển của chí khôn nhân tạo, hệ chuyên gia …

Trong những năm sau này, việc nâng cao tính năng hoạt động của robot không
ngừng phát triển. Các robot được trang bị thêm các loại cảm biến khác nhau để nhận
biết môi trường xung quanh, cùng với những thành tựu to lớn trong lĩnh vực Tin học –
Điện tử đã tạo ra thế hệ robot với nhiều tính năng đặc biệt. Số lượng robot ngày càng
gia tang, giá thành ngày càng giảm. Nhờ vậy, robot ngày càng có vị trí quan trọng
trong các xưởng sản xuất và vận chuyển hàng hóa.

Đồ án tốt nghiệp

3


Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
Lớp: ĐH Điện tử K1
Một vài số liệu về số lượng robot được sản xuất ở một vài nước công nghiệp
phát triển như sau:

Bảng 1.1 Số lượng robot được sản xuất ở một số nước
Nước SX

Năm 1990

Năm 1994

Năm 1998

Nhật

60.118

29.756

67.000

Mỹ

4.327

7.634

11.100

Đức

5.845

5.125

8.600

Ý

2.500

2.048

4.000

Pháp

1.488

1.197

2.000

Anh

510

1.086

1.500

Hàn Quốc

1.000

1.200

1.400

Mỹ là nước đầu tiên phát minh ra robot, nhưng nước phát triển mạnh nhất trong
lĩnh vực nghiên cứu chết tạo và sử dụng robot lại là Nhật.
1.2.2 Ứng dụng của Robot
Từ khi mới ra đời robot đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực dưới góc độ
thay thế sức người. Nhờ vậy các dây truyền sản xuất được tổ chức lại, năng suất và
hiệu quả tang lên rõ rệt.
Mục tiêu ứng dụng của robot nhằm góp phần nâng cao năng suất dây chuyền
công nghệ, giảm giá thành, nâng cao chất lượng và khả năng cạnh tranh của sản phẩm

đồng thời cũng tiết kiệm thời gian và cải thiện điều kiện lao động. Đạt được các mục
tiêu trên là nhờ vào khả năng to lớn của robot như: làm việc không biết mệt mỏi, rất
dễ dàng chuyển nghề một cách thành thạo, chịu được phóng xạ và các môi trường làm
việc đôc hại, nhiệt đọ cao “cảm thấy” được cả từ trường và “nghe” được cả siêu âm…
Robot được dung thay thế con người trong các trường hợp trên hoặc thực hiện các
công việc tuy không nặng nhọc nhưng dơn điệu, dễ gây mệt mỏi, nhầm lẫn.

Đồ án tốt nghiệp

4


Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
Lớp: ĐH Điện tử K1
Một trong những công việc kém năng suất nhất của con người là rèn kim loại ở
nhiệt độ cao. Các công việc này đòi hỏi công nhân di chuyển phôi có khối lượng lớn
với nhiệt độ cao khắp nơi trong xưởng. Việc tuyển dụng công nhân làm việc trong môi
trường nhiệt độ cao như vậy là một vấn đề khó khăn đối với ngành công nghiệp này,
và robot ban đầu đã được sử dụng để thay thế công nhân làm việc trong điều kiện môi
trường ngặt nghèo như trong lò đúc, xưởng rèn, và xưởng hàn. Đối với robot thì nhiệt
độ cao lại không đáng sợ.
Ngoài các phân xưởng, nhà máy, kỹ thuật robot cũng được sử dụng trong việc
khai thác thềm lục địa và đại dương, trong y học, sử dụng trong quốc phòng, trong
chinh phục vũ trụ, trong công nghiệp nguyên tử, trong các lĩnh vực xã hội…
Rõ ràng là khả năng làm việc của robot trong một số điều kiện vượt hơn khả
năng của con người; do đó nó là phương tiện hữu hiệu để tự động hóa, nâng cao năng
suất lao động, giảm nhẹ cho con người những công việc nặng nhọc và độc hại. Nhưng
nhược điểm lớn nhất của robot là chưa linh hoạt như con người, trong dây chuyền tự
động, nếu có một robot bị hỏng có thể làm ngừng hoạt động của cả dây chuyền, cho
nên robot vẫn luôn hoạt động dưới sự giám sát của con người.

1.2.3 Định nghĩa về Robot
Viện Nghiên cứu robot Hoa Kỳ đưa ra một định nghĩa về robot như sau: “Robot
là một tay máy nhiều chức năng, thay đổi được chương trình hoạt động, được dùng để
di chuyển vật liệu, chi tiết máy, dụng cụ hoặc dùng cho những côngviệc đặc biệt thông
qua những chuyển động khác nhau đã được lập trình nhằm mục đích hoàn thành
những nhiệm vụ đa dạng” (Schlussel, 1985).
Định nghĩa robot còn được Mikell P.Groover, một nhà nghiên cứu hàng đầu
trong lĩnh vực robot, mở rộng hơn như sau: “Robot công nghiệp là những máy, thiết bị
tổng hợp hoạt động theo chương trình có những đặc điểm nhất định tương tự như ở
con người”.
Định nghĩa của M.P.Groover về robot không dừng lại ở tay máy mà mở rộng
ra cho nhiều đối tượng khác có những đặc tính tương tự như con người như là suy
nghĩ, có khả năng đưa ra quy định và có thể nhìn thấy hoặc cảm nhận được đặc điểm
của vật hay đối tượng mà nó phải thao tác hoặc xử lý.
Từ các định nghĩa trên ta có một định nghĩa chung như sau:
Rôbốt hay người máy là một loại máy có thể thực hiện những công việc một cách tự
động bằng sự điều khiển của máy tính hoặc các vi mạch điện tử được lập trình.
Đồ án tốt nghiệp

5


Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
Lớp: ĐH Điện tử K1
Rôbốt là một tác nhân cơ khí, nhân tạo, ảo, thường là một hệ thống cơ khí-điện
tử. Với sự xuất hiện và chuyển động của mình, robot gây cho người ta cảm giác rằng
nó giác quan giống như con người. Từ "robot" (người máy) thường được hiểu với hai
nghĩa: robot cơ khí và phần mềm tự hoạt động.

Các tiêu chuẩn để được gọi là robot:

Ngày nay, người ta vẫn còn đang tranh cãi về vấn đề: “Một loại máy như thế
nào thì đủ tiêu chuẩn để được gọi là một rôbốt?” Một cách gần chính xác, rôbốt phải
có một vài (không nhất thiết phải đầy đủ) các đặc điểm sau đây:
•

Không phải là tự nhiên, tức là do con người sáng tạo ra.

•

Có khả năng nhận biết môi trường xung quanh.

•

Có thể tương tác với những vật thể trong môi trường.

•

Có sự thông minh, có khả năng đưa ra các lựa chọn dựa trên môi trường và
được điều khiển một cách tự động theo những trình tự đã được lập trình trước.

•

Có khả năng điều khiển được bằng các lệnh để có thể thay đổi tùy theo yêu cầu
của người sử dụng.

•

Có thể di chuyển quay hoặc tịnh tiến theo một hay nhiều chiều.

•

Có sự khéo léo trong vận động.

1.3

Giới thiệu về điều khiển từ xa

1.3.1 Lịch sử của điều khiển từ xa
Điều khiển từ xa ra đời lần đầu tiên vào chiến tranh thế giớithứ 2 1937-1939.
Ít người biết rằng những chiếc điều khiển từ xa đầu tiên trên thế giới được ra
đời nhằm mục đích phụ vụ cho chiến tranh. Các loại điều khiển từ xa bằng tần số vô
tuyến xuất hiện vào Thế chiến I nhằm hướng dẫn các tàu hải quân Đức đâm vào
thuyền của quân Đồng Minh.
Đến Thế chiến II, điều khiển từ xa dùng để kích nổ những quả bom. Sau chiến
tranh, công nghệ tuyệt vời của chúng tiếp tục được cải tiến để phục vụ đắc lực trong
đời sống con người. Và đến nay, có thể nói, gần như ai cũng đã từng sử dụng điều
khiển từ xa để điều khiển một thiết bị nào đó.

Đồ án tốt nghiệp

6


Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
Lớp: ĐH Điện tử K1
Ban đầu, người ta dùng điều khiển từ xa sử dụng công nghệ 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. Như vậy, sự khác biệt trong cấu tạo, tính năng và hạn chế của
từng loại ra sao?

1.3.2 Khái niệm về điều khiển từ xa
Điều khiển từ xa là việc điều khiển một mô hình ở một khoảng cách nào đó mà
con người không nhất thiết trực tiếp đến nơi đặt hệ thống. Khoảng cách đó tuỳ thuộc
vào từng hệ thống có mức phức tạp khác nhau, chẳng hạn như để điều khiển từ xa một
phi thuyền ta cần phải có hệ thống phát và thu mạnh, ngược laị, để điều khiển một trò
chơi điện tử từ xa ta chỉ cần một hệ thống phát và thu yêú hơn những đôí tượng được
điều khiển có thể ở trên không gian, ở dưới đáy biển sâu hay ở một vùng xa xôi hẻo
lánh nào đó trên mặt điạ cầu .
Thế giới càng phát triển thì lĩnh vực điều khiển cần phải được mở rộng hơn.
Việc ứng dụng điều khiển từ xa vào thông tin liên lạc đã mang lại nhiều thuận lợi cho
xa hộiloài người, thông tin được cập nhật hơn nhờ sự chính xác và nhanh chóng của
quá trình điều khiển từ xa trong đo lường từ xa. Ngoài ra điều khiển từ xa còn được
ứng dụng trong kỹ thuật đo lường. Trước đây, muốn đo độ phóng xạ của lò hạt nhân
thì hết sức khó khăn và phức tạp nhưng giờ đây con người có thể ở một nơi hết sức an
toàn nào đó cũng có thể đo được độ phóng xạ của lò hạt nhân nhờ vào kỹ thuật điều
khiển từ xa. Như vậy, hệ thống điều khiển từ xa đã hạn chế được mức độ phức tạp của
công việc và đảm bảo an tòan cho con người.
1.3.3 Phân loại
`
Trong thời đại ngày nay, chúng ta không thể thiếu những thiết bị điều khiển từ
xa để điều khiển các thiết bị gia đình như ti vi, máy điều hòa, đầu đĩa, các loại đồ
chơi… vậy điều khiển từ xa có các loại cơ bản nào và chúng hoạt động ra sao để điều
khiển được các vật dụng ở đằng xa một cách chính xác?
1.3.1.1 Điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại (IR)
Ngày nay, đây là loại điều khiển từ xa có vai trò “thống trị” trong hầu hết các
thiết bị gia đình. Một chiếc điều khiển IR sẽ gồm các bộ phận cơ bản nằm trong một
hộp nối cáp kỹ thuật số như sau: Các nút bấm; một bảng mạch tích hợp; các núm tiếp
Đồ án tốt nghiệp

7


Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
Lớp: ĐH Điện tử K1
điểm; đi - ốt phát quang (đèn LED). Nguyên lý cơ bản của loại điều khiển từ xa này là
sử dụng ánh sáng hồng ngoại của quang phổ điện từ mà mắt thường không thấy được
để chuyển tín hiệu đến thiết bị cần điều khiển. Nó đóng vai trò như một bộ phát tín
hiệu, sẽ phát ra các xung ánh sáng hồng ngoại mang một mã số nhị phân cụ thể. Khi ta
ấn một nút phía bên ngoài thì sẽ vận hành một chuỗi các hoạt động khiến các thiết bị
cần điều khiển sẽ thực hiện lệnh của nút bấm đó.
Quy trình này cụ thể như sau: Đầu tiên, khi ta nhấn vào một nút như “Tăng âm
lượng” chẳng hạn, nó sẽ chạm vào núm tiếp điểm bên dưới và nối kín một mạch tăng
âm lượng trên bản mạch. Các mạch tích hợp có thể tự dò tìm ra từng mạch cụ thể cho
từng nút bấm. Tiếp đó các mạch này sẽ gửi tín hiệu đến đèn LED nằm phía trước. Từ
đây, đèn LED sẽ phát ra một chuỗi các xung ánh sáng chứa các mã nhị phân (gồm
những dãy số 1 và 0) tương ứng với lệnh “tăng âm lượng”. Mã lệnh này gồm nhiều
mã con như khởi động, tăng âm lượng, mã địa chỉ thiết bị và ngừng lại khi ta thả nút
ra.
Về phía bộ phận cần điều khiển, nó sẽ gồm một bộ thu tín hiệu hồng ngoại nằm
ở mặt trước để có thể dễ dàng nhận được tín hiệu từ điều khiển từ xa. Sau khi đã xác
minh mã địa chỉ này xuất phát đúng từ chiếc điều khiển của mình, chúng sẽ giải mã
các xung ánh sáng thành các dữ liệu nhị phân để bộ vi xử lý của thiết bị có thể hiểu
được và thực hiện các lệnh tương ứng.
Hiện nay, ta sử dụng thiết bị điều khiển IR cho hầu hết các vật dụng trong nhà
như tivi, máy stereo, điều hòa nhiệt độ…. Chúng rất bền, tuy nhiên lại có hạn chế liên
quan đến bản chất chỉ truyền theo đường thẳng của ánh sáng. Do đó, loại điều khiển IR
có tầm hoạt động chỉ có khoảng 10 mét và cũng không thể truyền qua các bức tường
hoặc vòng qua các góc. Chúng chỉ hoạt động tốt khi ta trỏ thẳng hay gần vị trí bộ thu
của vật dụng cần điều khiển.

Ngoài ra, nguồn ánh sáng hồng ngoại có ở khắp nơi như ánh sáng mặt trời,
bóng đèn huỳnh quang, từ cơ thể con người… nên có thể làm cho điều khiển IR bị
nhiễu sóng. Để tránh hiện tượng này, người ta phải cài đặt cho bộ lọc của các bộ phận
thu chỉ thu nhận những bước sóng đặc biệt hoặc tần số riêng biệt của ánh sáng hồng
ngoại phù hợp với nó và chặn ánh sáng ở bước sóng khác để hạn chế sự nhiễu sóng
một cách tối đa.
1.3.3.2 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 và phổ biến trong đời sống. Nếu điều khiển IR chỉ dùng trong nhà thì điều khiển
Đồ án tốt nghiệp

8


Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
Lớp: ĐH Điện tử K1
RF lại dùng cho nhiều vật dụng bên ngoài như các thiết bị mở cửa gara xe, hệ thống
báo hiệu cho xem các loại đồ chơi điện tử từ xa thậm chí kiểm soát vệ tinh và các hệ
thống máy tính xách tay và điện thoại thông minh…
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. So với loại điều khiển IR, lợi thế lớn nhất của
nó chính là phạm vi truyền tải rộng, có thể sử dụng cách thiết bị cần điều khiển đến
hơn 30 mét đồng thời có thể điều khiển xuyên tường, kính…Tuy nhiên, nó cũng có
hạn chế đó là tín hiệu vô tuyến cũng có mặt khắp nơi trong không gian do hàng trăm
loại máy móc thiết bị dùng các tín hiệu vô tuyến tại các tần số khác nhau. Do đó,
người ta tránh nhiễu sóng bằng cách truyền ở các tần số đặc biệt và nhúng mã kỹ thuật
số địa chỉ của thiết bị nhận trong các tín hiệu vô tuyến. Điều này giúp bộ thu vô tuyến
trên thiết bị hồi đáp tín hiệu tương ứng một cách chính xác.

Hiện nay, cả hai loại điều khiển này đều được ứng dụng hết sức rộng rãi trong
đời sống. Người ta còn tích hợp cả hai lại để tạo thành những loại điều khiển từ xa vạn
năng có thể điều khiển nhiều loại thiết bị cùng lúc hay chỉ cần bấm một nút sẽ tự động
thực hiện một chuỗi lệnh tuần tự. Ngoài ra, con người còn cải tiến các bộ mở rộng
nhằm chuyển đổi tín hiệu vô tuyến thành các xung hồng ngoại nhằm mở rộng phạm vi
điều khiển hoạt động của các thiết bị trong gia đình…
1.4

Sơ đồ khối của hệ thống
Anten
Khối
Khối
1.4.1 Sơ đồ khối đầy đủ
Thu
Giao
RF
tiếp
Phát
Phần điều khiển
RF
UART

Khối
Thu
Phát RF

Khối Vi Điều
Khiển

Bàn

phím

Khối hiện
thị

Nguồn 5V

Khối
Khối
Giao tiếp
Cảm
Phần
chấp
hành
UART
biến

Khối Vi Điều Khiển

Giàn dò

Đồ án tốt nghiệp

Công
suất

Khối chấp
hành

Nguồn 24V

9


Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
K1

Lớp: ĐH Điện tử -

Nguồn 5V
Hình 1.1: Hệ thống điều khiển từ xa

1.4.2 Giải thích sơ đồ
Phần điều khiển
Khối bàn phím: Tạo ra các tín hiệu điều khiển khác nhau để đưa vào Vi xử lý.
Vi xử lý có chức năng: Nhận các lệnh từ bàn phím so sánh với các lệnh đã được lập
trình sẵn, nếu đúng là lệnh đó thì truyền các dữ liệu tương ứng tới module thu phát.
Module thu phát có nhiệm vụ: Nhận các chuỗi dữ liệu từ Vi xử lý điều chế, khuếch đại
đưa tới anten.
Khối giao tiếp UART: Nhận các khung dữ liệu từ vi xử lý sau đó truyền theo kiểu nối
tiếp không đồng bộ vào module thu phát.
Anten có nhiệm vụ: Bức xạ sóng điện từ vào không gian.
Nguồn 5: Cấp cho toàn mạch
Phần chấp hành
Anten : thu các bức xạ điện từ đưa tới module thu phát.
Module thu phát: xử lý tín hiệu cao tần, giải điều chế đưa tới Vi xử lý.
Khối giao tiếp UART: Nhận các khung dữ liệu từ module thu phát sau đó truyền theo
kiểu nối tiếp không đồng bộ vào vi xử lý.
Vi xử lý: Nhận các chuỗi tín hiệu từ module thu phát và so sánh với các chuỗi dữ liệu
đã được lập trình sẵn nếu bằng nhau thì sẽ thực hiện các lệnh tương ứng được gán với

chuỗi đó. Các lệnh đó sẽ được đưa tới phần thực thi đó là khối công suất và đông cơ.
Khối cảm biến: là cảm biến siêu âm có nhiệm vụ nhận biết vật cản.
Khối giàn dò: có nhiệm vụ nhận dạng đường đi để điều khiển robot đi theo đường đó
Đồ án tốt nghiệp

10


Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
K1
Công suất: khuếch đại tín hiệu đủ lớn để điều khiển động cơ.

Lớp: ĐH Điện tử -

Động cơ : sẽ đưa robot chuyển động theo những bước đã lập trình sẵn.
Nguồn 5: Cấp cho toàn mạch
Nguồn 24V: Cấp cho khối công suất và khối chấp hành(các động cơ).

CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA
Ở chương 1 em đã nêu lên các khối cơ bản trong hệ thống điều khiển từ xa mà
em làm, sau đây ở chương 2 em sẽ đi tìm hiểu và phân tích chi tiết từng khối về (chức
năng, cấu tạo, cách sử dụng).
2.1 Khối Vi Điều Khiển
Khối Vi Điều Khiển gồm có một chíp để xử lý các tín hiệu vì vậy việc chọn
chíp cho phù hợp là khâu rất quan trọng. Sau đây là lý do chọn chíp và những điều cơ
bản về chíp sử dụng.
2.1.1 Lý do chọn chíp
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại Vi Điều Khiển(VĐK) nhưng em xin
so sánh bốn loại VĐK phổ biến và gần gũi nhất với sinh viên đó là VĐK 8051, VĐK

AVR (Atmega 16), VĐK PIC và VĐK ARM để đưa ra quyết định chon chip.
2.1.1.1 Vi Điều Khiển 8051
Intel 8051 - là vi điều khiển đơn tinh thể kiến trúc Harvard, lần đầu tiên được
sản xuất bởi Intel năm 1980, để dùng trong các hệ thống nhúng. Trong những năm
1980 và đầu những năm 1990 đã rất nổi tiếng. Tuy nhiên hiện tại đã cũ và được thay
thế bằng các thiết bị hiện đại hơn, với các lõi phối hợp 8051, được sản xuất bởi hơn 20
nhà sản xuất độc lập như Atmel, Maxim IC (công ty con của Dallas Semiconductor),
NXP Semiconductors (Philips Semiconductor trước đây), Winbond, Silicon
Laboratories, Texas Instruments và Cypress Semiconductor. Tên gọi chính thức của họ
vi điều khiển Intel 8051 - MCS 51.Những vi điều khiển Intel 8051 được sản xuất với
Đồ án tốt nghiệp

11


Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
Lớp: ĐH Điện tử K1
việc dùng công nghệ MOSFET, những những bản sau, chứa kí hiệu “C” trong tên, như
80C51, dùng công nghệ CMOS và yêu cầu công suất thấp, hơn những cái MOSFET
trước (điều này cho phép trang bị cho các thiết bị với nguồn là pin).
Các thông số kỹ thuật:
8 bit ALU, 8 bit thanh ghi. 8 bit dữ liệu bus
16 bit địa chỉ bus vì vậy không gian bộ nhớ tối đa cho ROM và RAM lên tới 64 kb
Bộ nhớ dữ liệu SRAM 128 bytes
Bộ nhớ chương trình ROM 4 kb.
32 chân vào/ra đa hướng.
Giao tiếp nối tiếp UART.
Hai bộ timer/counter 16 bit.
Hai ngắt ngoài.
2.1.1.2 Vi điều khiển Atmega 16

Là vi điều khiển 8 bit với tiêu thụ điện năng thấp dựa trên kiến trúc RISC
(Reduced Instruction Set Computer). Vào ra Analog – digital và ngược lại. Với công
nghệ này cho phép các lệnh thực thi chỉ trong một chu kì xung nhịp, vì thế tốc độ xử lý
dữ liệu có thể đạt đến 1 triệu lệnh trên giây ở tần số 1Mhz. Vi điều khiển này cho phép
người thiết kế có thể tối ưu hoá chế độ tiêu thụ năng lượng mà vẫn đảm bảo tốc độ xử
lý.Tốc độ xử lý nhanh gấp 10 lần vi điều khiển dạng CISC (Complex Instruction Set
Computer) thông thường.
Atmega 16 được hỗ trợ đầy đủ phần mềm và công cụ phát triển hệ thống bao
gồm: Trình dịch Assembly như AVR studio của Atmel, Trình dịch C như win AVR,
CodeVisionAVR C, ICCAVR. C - CMPPILER của GNU… Trình dịch C đã được
nhiều người dùng và đánh giá tương đối mạnh, dễ tiếp cận đối với những người bắt
đầu tìm hiểu AVR, đó là trình dịch CodeVisionAVR C. Phần mềm này hỗ trợ nhiều
ứng dụng và có nhiều hàm có sẵn nên việc lập trình tốt hơn.
Bộ lệnh gồm 131 lệnh, hầu hết đều thực thi chỉ trong một chu kỳ xung nhịp.
32 thanh ghi làm việc đa năng.
Tốc độ xử lý dữ liệu có thể đạt đến 16 triệu lệnh/s ở tần số 16Mhz.
16Kb FlashROM lập trình ngay được trên hệ thống:
Giao tiếp nối tiếp cho phép lập trình ngay trên hệ thống.
Đồ án tốt nghiệp

12


Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
K1
Cho phép 10000 lần ghi/xoá.

Lớp: ĐH Điện tử -

Bộ EEPROM 512 bytes cho phép 100000 lần ghi/xoá.

Bộ nhớ SRAM 1Kb.
Bộ biến đổi ADC 8 kênh, 10 bits.
32 cổng I/O lập trìnhđược.
Bộ chuyển đổi nối tiếp đồng hồ vạn năng.
2 bộ Timer/Counter 8 bits và 1 bộ Timer/Counter 16 bits với các chế độ làm việc: so
sánh, chia tần tách biệt và bắt mẫu.
4 kênh điều chế bề rộng xung PWM.
3 bộ ngắt ngoài phục vụ hữu ích cho xử lý tín hiệu
Bộ đếm thời gian thực với bộ tạo dao động riêng.
Hỗ trợ bộ truyền nhận UART lập trìnhđược.
Hỗ trợ giao diện truyền thông SPI chủ/tớ.
Hỗ trợ bộ định thời Watchdog với bộ tạo dao động riêng, cho phép lập
tự động reset khi treo máy.

trình được và

Điện áp hoạt động từ 2,7-5,5V cho Atmega 16A.
2.1.1.3 Vi Điều Khiển PIC
PIC là một họ vi điều khiển RISC được sản xuất bởi công ty Microchip
Technology. Dòng PIC đầu tiên là PIC1650 được phát triển bởi Microelectronics
Division thuộc General Instrument . PIC bắt nguồn là chữ viết tắt của "Programmable
Intelligent Computer" (Máy tính khả trình thông minh). Là vi điều khiển với kiến trúc
RISC thực thi một lệnh với một chu kỳ máy (bằng bốn chu kỳ của bộ dao động). Ngày
nay có nhiều dòng PIC được sản xuất với hàng loạt các mô đun ngoại vi tích hợp sẵn
như ADC, PWM, USART, SPI…với bộ nhớ chương trình từ 512 word đến 32 Kword
Các họ vi điều khiển PIC:
- Họ 8 bit: PIC 10/ PIC 12/ PIC 16/ PIC
- Họ 16 bit: PIC 24F/ PIC 24H/ dsPIC 30/ dsPIC 33
- Họ 32 bit: PIC 32.
Một vài đặc tính:

Đồ án tốt nghiệp

13


Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
K1
Chân vào/ra I/O có thể lập trình được.

Lớp: ĐH Điện tử -

Flash và ROM có thể tuỳ chọn từ 256 byte đến 512 Kbyte
Bộ dao động bên trong.
8/16/32 bit Timers.
Bộ nhớ EEPROM nội
Chuẩn giao tiếp nối tiếp đồng bộ và không đồng bộ USART
MSSP Peripheral cho giao tiếp I2C và SPI
Các chế độ so sánh, bắt giữ và điều chế độ rộng xung PWM.
Bộ so sánh điện áp.
Bộ chuyển đổi ADC (tần số có thể lên tới 1 MHz).
Hộ trợ các giao thức USB, CAN, Ethernet.
Mô đun điều khiển động cơ, mô đun đọc encoder.
Hộ trợ bộ nhớ ngoài.
DSP những tính năng xử lý tín hiệu số (dsPIC)
Lập trình cho PIC:
Hãng Microchip cung cấp môi trường lập trình MPLAB nó bao gồm phần mềm mô
phỏng, trình dịch ASM, liên kết và gỡ rối. Ngoài ra hãng này cũng bán trình biên dịch
C cho các dòng PIC18 và dsPIC tích hợp trong MPLAB.
Ngoài ra còn một số công ty khác cung cấp trình biên dịch C, PASCAL, BASIC cho

PIC đó có thể là phần mềm thương mại hoặc phần mềm mã nguồn mở.
2.1.1.4 Vi Điều Khiển ARM
Cấu trúc ARM (viết tắt từ tên gốc là Acorn RISC Machine) là một loại cấu trúc
vi xử lý 32-bit kiểu RISC được sử dụng rộng rãi trong các thiết kế nhúng. Được phát
triển lần đầu trong một dự án của công ty máy tính Acorn. Do có đặc điểm tiết kiệm
năng lượng, các bộ CPU ARM chiếm ưu thế trong các sản phẩm điện tử di động, mà
với các sản phẩm này việc tiêu tán công suất thấp là một mục tiêu thiết kế quan trọng
hàng
đầu.
Ngày nay, hơn 75% CPU nhúng 32-bit là thuộc họ ARM, điều này khiến ARM trở
thành cấu trúc 32-bit được sản xuất nhiều nhất trên thế giới. CPU ARM được tìm thấy
khắp nơi trong các sản phẩm thương mại điện tử, từ thiết bị cầm tay (PDA, điện thoại
Đồ án tốt nghiệp

14


Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
Lớp: ĐH Điện tử K1
di động, máy đa phương tiện, máy trò chơi cầm tay, và máy tính cầm tay) cho đến các
thiết bị ngoại vi máy tính (ổ đĩa cứng, bộ định tuyến để bàn.). Một nhánh nổi tiếng của
họ ARM là các vi xử lý Xscale của Intel.
Giới thiệu về vi điều khiển LPC2148:
Là dòng vi điều khiển ARM được sản xuất bởi hãng Philips.
Tính năng:
-

Vi điều khiển 16/32-bit ARM7TDMI-S
40k RAM tĩnh (8k +32k), 512k flash
Tích hợp USB 2.0

Hộ trợ hai bộ ADC 10 bit
Một bộ DAC 10 bit
2 bộ timer 32 bit, 6 ngõ điều chế độ rộng xung
Đồng hồ thời gian thực hỗ trợ tần số 32kHz
Khả năng thiết lập chế độ ưu tiên và định địa chỉ cho ngắt
45 chân GPIO vào ra đa dụng
9 chân ngắt ngoài (tích cực cạnh hoặc tích cực mức)
CPU clock đạt tối đa 60MHz thông qua bộ PLL lập trình được
Xung PLCK hoạt động độc lập.
On-chip Flash Memory:
LPC 2148 có 512K bộ nhớ Flash có thể được dùng để lưu trữ code và dữ liệu.

Trong khi thực thi ứng dụng, vẫn có thể xóa hoặc lập trình Flash thông qua IAP (In
Application Programming). Khi đó trình loader trên chip được sử dụng, bộ nhớ trống
còn lại là 500K.
Bộ nhớ Flash có thể ghi xóa được ít nhất 100000 lần, lưu trữ dữ liệu đến 20 năm.
On-chip Static RAM:
LPC 2148 có 32K RAM tĩnh, có thể được truy xuất theo đơn vị byte, half word
& word. Bộ điều khiển SRAM sử dụng phương thức write-back buffer để ngăn chặn
tình trạng treo CPU khi có thao tác ghi. Bộ đệm luôn giữ dữ liệu cuối cùng từ chương
trình gửi tới bộ nhớ. Dữ liệu chỉ được ghi vào SRAM khi có 1 thao tác ghi khác từ
chương trình.
Lập trình cho ARM:
Ngôn ngữ lập trình chính cho ARM hiện nay là ngôn ngữ C. Các trình biên dịch cho
ARM thường được dùng:
-

Keil ARM.
IAR.
Đồ án tốt nghiệp

15


Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông
K1
- HTPICC for ARM.
- ImageCraft ICCV7 for ARM

Lớp: ĐH Điện tử -

 Từ các đặc điểm cơ bản của từng con chip như trên cuối cùng em rút ra kết luận để
chon chip Atmega16 là:
- Có đủ các công cụ và ứng dụng cho mạch của mình.
- Lập trình dễ dàng hơn trên phần mềm lập trình Codevision cho phép sử dụng các
công cụ của chip chỉ với vài thao tác đánh dấu tick.
- Phù hợp với năng lực và hiểu biết của bản thân.
- Giá của chip ở mức trung bình.
2.2 Cấu chúc của Atmega16
2.2.1 Sơ đồ chân và hình ảnh thực tế của Atmega16

Đồ án tốt nghiệp

16