Đang tải... (xem toàn văn)
Trình bày quá trình thiết kế KIT học tập sử dụng vi điều khiển hãng TI msp430g2553, sử dụng LED 7 thanh, màn hình hiển thị LCD 16x2, Module TimerCounter , Module ADC, Module I2C , Module UART . Thiết kế PCB
Mục Lục I Tổng quan đề tài II Mô tả Module MSP430G2553 tích hợp KIT Tổng quan vi điều khiển MSP430 Module GPIO 10 2.1 Khái niệm GPIO 10 2.2 Module GPIO vi điều khiển MSP430 10 a Module GPIO điều khiển led 10 b Module GPIO với led đoạn 11 c Module GPIO với LCD 16x2 14 Module Timer – Counter 16 3.1 Giới thiệu 16 3.2 Tổng quan Module Timer vi điều khiển MSP430 17 3.3 Ứng dụng Timer – Counter KIT 19 Module ADC 20 4.1 Giới thiệu 20 4.2 Cấu trúc ADC 21 4.3 Hoạt động ADC 22 4.4 Module ADC KIT 23 Module I2C 25 5.1 Giới thiệu chung I2C 25 5.2 Đặc điểm giao tiếp I2C 25 5.3 Định dạng truyền liệu 27 5.4 I2C vi điều khiển MSP430 28 5.5 Giao tiếp I2C MSP430 với BQ32000 30 Module UART 31 6.1 Truyền thông nối tiếp 31 6.2 Truyền thông nối tiếp đồng 32 6.3 Truyền thông nối tiếp không đồng UART 33 6.4 Truyền thông không đồng nối tiếp với MSP430 35 6.5 Module UART KIT MSP430 36 Thực nghiệm 38 7.1 Test module 38 7.2 Thiết kế mạch nguyên lý KIT 38 7.3 Thiết kế PCB 39 7.4 Hoàn thiện mạch 41 7.5 Test mạch xây dựng code mẫu 41 Danh mục hình ảnh Figure 1: Tổng quan MSP430 Figure 2: Mạch nguyên lý module GPIO với led KIT Figure : Cấu tạo led Figure 4: Led Anode chung Figure 5: Bảng thật led Anode chung Figure 6: Mạch nguyên lý Module GPIO với led bits KIT Figure : Cấu tạo led bits Figure : LCD16x2 sơ đồ khối IC HD44780 Figure : Mạch nguyên lý Module GPIO với LCD KIT Figure 10 : Sơ đồ khối module Timer A Figure 11 : Sơ đồ khối module Timer B Figure 12 : Mạch nguyên lý Module Timer/Counter với Loa KIT Figure 13 : Sơ đồ khối module ADC Figure 14 : ADC nhanh bits Figure 15 : Sơ đồ khối mạch nguyên lý Module ADC KIT Figure 16 : Bus I2C thiết bị ngoại vi Figure 17 : Đặc điểm giao tiếp I2C Figure 18 : Truyền liệu Master Slave giao thức I2C Figure 19 : Điều kiện START STOP bus I2C Figure 20 : Dữ liệu truyền bus I2C Figure 21 : Quá trình truyền bit liệu Figure 22 : Sơ đồ khối module I2C Figure 23 : Sơ đồ khối BQ32000 Figure 24 : Mạch nguyên lý Module Real Time Clock với BQ32000 KIT Figure 25 : Các mức điện áp truyền thông UART Figure 26 : So sánh truyền bits theo phương pháp song song nối tiếp Figure 27 : Vị trí bit khung truyền Figure 28 : Sơ đồ khối module USCI – UART Figure 29 : Sơ đồ khối module UART KIT Figure 30 : Kết nối PL2303 với thiết bị ngoại vi Figure 31 : Mạch nguyên lý KIT MSP430 Lời nói đầu Ngày nay, nhân loại đứng trước nguy thiếu hụt lượng nghiêm trọng Vì vậy, thiết bị tiết kiệm lượng ngày ưa chuộng sử dụng rộng rãi, đặc biệt lĩnh vực công nghệ Texas Instrument (TI) tập đoàn linh kiện Mỹ, đầu lĩnh vực chế tạo dòng vi xử lý tiết kiệm lượng MSP430 dòng vi điều khiển tiêu biểu cho ưu điểm tiết kiệm lượng TI bước đầu sử dụng Việt Nam Hiện nay, môn Đồ Án Thiết Kế chọn MSP430 chủ đề cho sinh viên viện Điện Tử Viễn Thông nghiên cứu Và để đáp ứng nhu cầu nghiên cứu dòng vi điều khiển MSP430 sinh viên, chúng em định nghiên cứu thiết kế KIT học tập MSP430 sử dụng MSP430G2553 Bộ KIT bao gồm module GPIO, ADC, Timer/Counter, I2C, UART, SPI Học viên sử dụng KIT học cách điều khiển LED lệnh vào bản, cách điều khiển led thanh, LCD 16x2, biết cách lập trình cho Timer, PWM, ADC đồng thời giao tiếp với máy tính cảm biến khác I Tổng quan đề tài Mục tiêu • Nâng cao kiến thức MSP430 • Thiết kế KIT MSP430G2553 có đầy đủ module bản, phục vụ cho việc học tập • Củng cố kinh nghiệm cách xây dựng hoàn thành đề tài • Nâng cao khả thiết kế mạch cách chuyên nghiệp Nền tảng • Làm việc cách chuyên nghiệp • Có khả tìm đọc tài liệu mạng • Biết thiết kế mạch hoàn chỉnh từ sơ đồ nguyên lý đến PCB a Yêu cầu hệ thống i Yêu cầu chức Thiết kế module phục vụ việc học tập MSP430 ii Yêu cầu phi chức • KIT trang bị đầy đủ module • Sắp xếp khoa học, hợp lý đơn giản • KIT chạy bền ổn định thời gian dài • Tiêu thụ lượng tiết kiệm diện tích II Mô tả module vi điều khiển MSP430 tích hợp KIT Tổng quan vi điều khiển MSP430 Figure Bên sơ đồ tổng quan vi điều khiển MSP430G2553 Dòng vi điều khiển MSP430 TI có số đặc điểm bật sau: • Cấu trúc 16 bits RISC, thiết kế theo cấu trúc Von Neumann • Nguồn cung cấp 1.8 – 3.6 V • Công suất tiêu tán thấp • Tốc độ CPU tối đa 25 MHz tùy Chip • Có nhiều xung Clock để lựa chọn • Chế độ tiết kiệm lượng • 12 Bits ADC 200kbps với nguồn tham chiếu nội, Sample, Hold, Autoscan • Wake up nhanh từ chế độ Stand by (thời gian [...]... trong MSP430 luôn là mức cao (3.3V) 30 Figure 27 6.4 Truyền thông không đồng bộ nối tiếp với MSP430 Sơ đồ khối hệ thống module UART trên MSP430 được trình bày ở hình dưới Hệ thống bao gồm: - Bộ các thanh ghi nhận - Bộ các thanh ghi nhận - Bộ tạo tốc độ Baud Bộ các thanh ghi nhận Bộ tạo tốc độ Baud Bộ thanh ghi truyền Figure 28 6.5 Module UART trên KIT MSP430 6.5.1 Phần cứng Module UART trên KIT MSP430. .. nguyên lý của KIT Dựa vào mạch nguyên lý của các module vừa chuẩn hóa, chúng em đã tổng hợp lại một cách hợp lý các module để đưa ra sơ đồ nguyên lý của KIT MSP430 32 Figure 31 7.3 Thiết kế PCB Sử dụng phần mềm Altium Designer 2013 để thiết kế PCB, qua nhiều phiên bản, chúng em đã khắc phục được các lỗi và nâng cao chất lượng cũng như tính thẩm mỹ của PCB Đây là một số hình ảnh sau khi thiết kế xong PCB:... từng thiết bị và chuẩn giao tiếp thường dao động trong khoảng 1K đến 4K Trở lại với Figure 16 ta thấy có rất nhiều thiết bị cũng được kết nối vào một bus I2C,tuy nhiên sẽ không xảy ra chuyện nhầm lẫn giữa các thiết bị, bởi mỗi thiết bị sẽ được nhận ra bởi một địa chỉ duy nhất chủ/tớ tồn tại trong suốt thời gian kết nối.Mỗi thiết bị có thể hoạt động như thiết bị nhận hoặc truyền dữ liệu tùy thuộc vào thiết. .. dụng ( trong module này ta sử dụng mức điện áp 3.3v) Sử dụng xung clock từ thạch anh ngoại 12Mhz Dưới đây là sơ đồ khối PL2303 và các thiết bị ngoại vi 6.5.3 Kết nối PL2303 với vi điều khiển và các thiết bị ngoại vi Figure 30 7 Thực nghiệm 7.1 Test từng module Dựa vào mạch nguyên lý của các Module, chúng em đã test từng module và chuẩn hóa để đưa ra mạch nguyên lý cuối cùng 7.2 Thiết kế toàn bộ mạch... chính người dùng kích hoạt 15 Figure 11 3.3 Ứng dụng của Module Timer – Counter trên KIT MSP430 Trong phạm vi ban đầu, chúng em đã quyết định thiết kế loa (còi chíp) được điều khiển bằng xung PWM Để điều khiển được loa này, học viên cần điều chế được xung PWM ở các tần số thích hợp khác nhau Từ đó tạo ra các âm thanh ưng ý 16 Figure 12 Module này bao gồm 2 phần chính: Phần 1: Khuếch đại dòng điện, cấp cho... thực hiện PCB: 35 7.5 Test mạch, xây dựng code mẫu Với từng module, chúng em đã test mạch và hoàn thiện Đồng thời xây dựng code mẫu để chạy Kết Luận – Nhận xét – Đánh giá Qua gần 2 tháng làm việc chăm chỉ và nghiêm túc, các thành viên trong nhóm ESBK chúng em thực sự đã thu lại được rất nhiều điều bổ ích Chúng em đã thiết kế được KIT học tập MSP430 đáp ứng các yêu cầu đề ra ban đầu Tuy nhiên, sản phẩm... đường từ DB4 tới DB7, bit MSB là DB7 15 - Nguồn dương cho đèn nền 16 - GND cho đèn nền Dựa vào đây, chúng em đã thiết kế module LCD 16x2 dưới chế độ 4 bits như sau: 12 Figure 9 3 Module Timer/Counter 3.1 Giới thiệu Timer – Counter là một module có chức năng chính là định thời và đếm sự kiện Module Timer – Counter có các chức năng như sau: • Chế độ định thời • Chế độ đếm sự kiện • Chế độ tạo xung điều... số nhược điểm như kích thước còn lớn, sắp xếp các module còn chưa được đẹp Thông qua đề tài này chúng em đã có được các kiến thức cơ bản về MSP430, nâng cao khả năng Layout với các mạch điện tử Trong tương lai không xa, chúng em sẽ tiến tới các module cao và phức tạp hơn như Ethernet, USB hay giao tiếp với các cảm biến và module khác như module sim, module blutooth, wifi, GPS, camera, Để từ đó có nền... 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... đồng bộ UART Truyền thông không đồng bộ nối tiếp cần duy nhất 1 đường truyền để thực hiện 1 chức năng truyền và nhận tại một thời điểm.”Khung dữ liệu” đã được chuẩn hóa bởi các thiết bị nên không cần thiết đường xung nhịp báo trước dữ liệu đến Ví dụ 2 thiết bị đang giao tiếp với nhau theo phương pháp này, chúng đã được thỏa thuận với nhau là cứ 1ms sẽ có 1 bit dữ liệu truyền đến, nghĩa là thiết bị