Đề thi THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG

ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ 1, 2017-2018 - ĐÁP ÁN
Lớp Chính quy – Ngày 10/10/2017
Môn thi: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG - Thời gian: 60 phút
(Sinh viên được phép tham khảo tài liệu;
Sinh viên không được phép sử dụng máy vi tính, laptop)
Bài 1: Xét một hệ thống nhúng điều khiển hệ thống bơm xăng tự động được mô tả như sau. Khi cò bơm được kích hoạt,
hệ thống chạy máy bơm xăng cho người dùng. Hệ thống đo lưu lượng xăng bằng cảm biến lưu lượng có độ chính xác
0,5%, thông tin khối lượng xăng được hiển thị trên màn hình led 7 đoạn 6 số. Người sử dụng có thể sử dụng bàn phím để
cài đặt trước số lit xăng được bơm.
1. Hãy phân tích các vấn đề sau:
a) Phân tích constraint: liệt kê ít nhất 3 constraints, với các thông số giả định tự cho.
Các thông số ràng buộc (giả định):
 Giá thành không quá 1 triệu
 Độ chính xác 0,5%
 Tuổi thọ bền 5 năm
b) Phân tích functions: cho biết các vấn đề có thể phát sinh về chức năng, và cách khắc phục
Hệ thống bơm có thể bị lỗi sinh nhiệt gây cháy nổ, cần có cảm biến nhiệt độ để phát hiện lỗi động cơ.
Cảm biến lưu lượng xăng có thể bị lỗi gây ra thiệt hại cho người dùng. Cần có cơ chế kiểm tra và phát hiện nếu cảm biến
bị lỗi.
c) Phân tích realtime: cho biết hệ thống thuộc none/hard/soft realtime, độ trễ tối đa cho phép ?
Hệ thống thuộc loại soft real-time, độ trễ điều khiển 1 ms.
d) Phân tích concurrent: cho biết các tác vụ cần xử lý đồng thời
Các tác vụ cần xử lý đồng thời bao gồm:
 Đọc cảm biến lưu lượng
 Hiển thị LED 7 đoạn
 Điều khiển bơm xăng
 Đọc trạng thái bàn phím, cò bơm
e) Phân tích reactive: cho biết hệ thống thuộc loại phản ứng nào, có chu kỳ hay không có chu kỳ, tại sao?
Hệ thống thuộc loại hoạt động không liên tục (power on demand)
Các sự kiện xử lý có không có tính chu kỳ bao gồm: cò bơm, trạng thái bàn phím, điều khiển bơm.
2. (1.0đ) Hãy viết đặc tả sản phẩm của hệ thống trên.

Đặc tả sản phẩm: (mô tả sản phẩm ở góc độ người dùng)
- Chức năng: hệ thống điều khiển bơm xăng có chức năng bơm xăng cho người dùng và đo lưu lượng xăng được bơm.
Người sử dụng có thể sử dụng bàn phím để cài đặt trước số lit xăng được bơm.
- Giao tiếp người dùng: màn hình LED 7 đoạn 6 số và bàn phím
- Các thông số: độ chính xác 0,5%, máy bơm 900W

3. (1.5đ) Viết đặc tả kỹ thuật của hệ thống trên và vẽ sơ đồ khối.
Đặc tả kỹ thuật: (mô tả sản phẩm ở góc độ người thiết kế)
Nguyên lý hoạt động: Khi người dùng bật cò bơm, hệ thống điều khiển bơm xăng hoạt động, và ghi nhận dung lượng xăng
được bằng bằng cảm biến, đồng thời hiển thị lên LED 7 đoạn 6 con số. Khi người dùng nhập số lượng lit xăng và cho


phép bơm, hệ thống điều khiển bơm xăng đúng dung lượng đã cài đặt trên bàn phím.
Yêu cầu phần cứng: hệ thống cần 1 vi xử lý, 1 động cơ bơm 900W, 1 cảm biến lưu lượng chính xác 0,5%, LED 7 đoạn 6
số
Yêu cầu phần mềm: hệ thống cần chương trình sau
- Chương trình điều khiển động cơ
- Chương trình đọc cảm biến lưu lượng,
- Chương trình điều khiển hiển thị LED 7 đoạn 6 số
- Chương trình chính điều khiển hoạt động của hệ thống
Sơ đồ khối:
LED 7 đoạn

Cảm biến lưu
lượng

Vi xử lý

Máy bơm

Bàn phím

Bài 3: (5 điểm) Cho một hệ thống quang báo điều khiển LED chào mừng kỷ niệm 60 năm Bách Khoa như sau:
 Vi điều khiển: PIC16F877, thạch anh 20MHz
 Ngoại vi:
o Bảng LED ma trận 8x32: giao tiếp qua GPIO 16 bit
o 2 nút nhấn: RESET và MODE
o 1 công tắc switch: CONTROL
o Module SIM900 để điều khiển từ xa qua tin nhắn, giao tiếp với vi xử lý qua UART
 Hoạt động: Sau khi hệ thống RESET, hệ thống hiển thị câu chào trên bảng LED. Nếu công tắc CONTROL = 1, hệ
thống cho phép cập nhật thông báo qua SIM900, ngược lại CONTROL =1, hệ thống không cho phép cập nhật
thông báo qua SIM900. Khi người dùng nhấn nút MODE hệ thống sẽ chuyển sang hiệu ứng chạy chữ; nếu nhấn
nút lần nữa, chữ sẽ đứng yên.
a)

(2đ) Hãy viết đặc tả phần cứng cho hệ thống trên và vẽ sơ đồ khối phần cứng
Đặc tả phần cứng hệ thống:
Phần cứng của hệ thống bao gồm:
 Vi điều khiển: PIC16F877, thạch anh 20MHz
 Ngoại vi:
o Bảng LED ma trận 8x32: giao tiếp qua GPIO 16 bit
o 2 nút nhấn: RESET và MODE
o 1 công tắc switch: CONTROL
o Module SIM900 để điều khiển từ xa qua tin nhắn, giao tiếp với vi xử lý qua UART
 Nguyên lý hoạt động: Sau khi hệ thống RESET, hệ thống hiển thị câu chào trên bảng LED. Nếu công tắc
CONTROL = 1, hệ thống cho phép cập nhật thông báo qua SIM900, ngược lại CONTROL =0, hệ thống
không cho phép cập nhật thông báo qua SIM900. Khi người dùng nhấn nút MODE hệ thống sẽ chuyển
sang hiệu ứng chạy chữ, nếu nhấn nút lần nữa, chữ sẽ đứng yên.
Sơ đồ khối phần cứng:

Bảng LED

RESET

PIC16F877
SIM900

MODE

CONTROL

b) (2đ) Vẽ sơ đồ mạch chi tiết cho hệ thống.
LED MATRIX 8x32

LED15

C1

13
14
1

X1
20MHz

C2

MODE
2

CONTROL 3
4
5
6
7

22p

R1
RESET

MODE

8
9
10

10k

R2
MODE

LED0

U1

22p

10k

.....

OSC1/CLKIN
OSC2/CLKOUT
MCLR/Vpp/THV

RA0/AN0
RA1/AN1
RA2/AN2/VREFRA3/AN3/VREF+
RA4/T0CKI
RA5/AN4/SS
RC0/T1OSO/T1CKI
RC1/T1OSI/CCP2
RE0/AN5/RD
RC2/CCP1
RE1/AN6/WR
RC3/SCK/SCL
RE2/AN7/CS
RC4/SDI/SDA
RC5/SDO
RC6/TX/CK
RC7/RX/DT
RD0/PSP0
RD1/PSP1
RD2/PSP2
RD3/PSP3
RD4/PSP4
RD5/PSP5
RD6/PSP6
RD7/PSP7

R3
CONTROL

10k

RB0/INT
RB1
RB2
RB3/PGM
RB4
RB5
RB6/PGC
RB7/PGD

33
34
35
36
37
38
39
40

LED0
LED1
LED2
LED3
LED4
LED5

LED6
LED7

15
16
17
18
23
24
25
26
19
20
21
22
27
28
29
30

TX
RX

SIM900

LED8
LED9
LED10
LED11
LED12

LED13
LED14
LED15

PIC16F877

CONTROL

c) (1đ) Hãy viết đặc tả kiểm tra cho hệ thống (nêu rõ thiết bị dụng cụ cần cho kiểm tra, mô tả quá trình kiểm tra)
Thiết bị, dụng cụ cần thiết: máy đo VOM, máy hiển thị sóng
Quy trình kiểm tra:
 Kiểm tra hoạt động của vi xử lý
 Kiểm tra hoạt động của bảng LED
 Kiểm tra module SIM900
 Kiểm tra các nút nhấn
 Kiểm tra chức năng hoạt động của hệ thống.
Người ra đề:

TS. Trương Quang Vinh