MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ .3 DANH MỤC BẢNG BIỂU LỜI MỞ ĐẦU .6 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 1.1 Tổng quan vi điều khiển STM32 1.1.1 Giới thiệu chung ARM Cortex .7 1.1.2 Kiến trúc chung STM32 1.1.3 Mô tả pinout STM32 11 1.1.4 Các giao tiếp STM32 .12 1.2 Tổng quan GSM 14 1.3 Tổng quan Ethernet 15 1.3.1 Giới thiệu chung .15 1.3.2 Môi trường mạng kỹ thuật truyền dẫn .16 1.3.3 Cấu trúc gói tin truyền nhận Ethernet 20 1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 21 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG 22 2.1 Mơ hình khối ADC 22 2.1.1 Khối giám sát cháy, khói 22 2.1.2 Khối giám sát nhiệt độ, độ ẩm 23 2.1.3 Khối giám sát nguồn điện DC, AC 24 2.2 Mơ hình khối IO .26 2.2.1 Sơ đồ khối 26 2.2.2 Khối giám sát mức nhiên liệu 26 2.2.3 Khối giám sát áp suất dầu, ắc quy 27 2.2.4 Khối giám sát bật tắt thiết bị 27 2.2.5 Khai báo tham số .28 2.3 Mơ hình khối báo cố 28 2.3.1 Sơ đồ khối 28 2.3.2 Nguyên lí hoạt động 28 2.4 Khối thị - LED segment .29 2.5 Linh kiện sử dụng mạch 29 2.5.1 Cảm biến cháy, khói : MC145012 29 2.5.2 Cảm biến nhiệt độ lm35 29 2.5.3 Cảm biến độ ẩm HS1101 30 2.5.4 Cảm biến siêu âm SRF05 32 2.5.5 Cảm biến áp suất 38 2.5.6 Module SIM900 .42 2.5.7 Module Ethernet ENC28J60 44 2.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 46 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ CỦA HỆ THỐNG 47 3.1 Mạch nguyên lý .47 3.2 Phân tích nguyên lí hoạt động khối 47 3.2.1 Khối nguồn 47 3.2.2 Khối khai báo hiển thị tham số hệ thống .48 3.2.3 Khối sử dụng ADC 48 3.2.4 Khối đo sử dụng IO 49 3.2.5 Các khối chấp hành điều khiển IO 50 3.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1:Kiến trúc vi xử lí ARM Cortex-M3 .8 Hình 1.2: Kiến trúc STM32 nhánh Performance Access Hình 1.3 Đặc điểm bốn nhánh họ STM32 10 Hình 1.4 Cấu trúc chân vi điều khiển STM32F103 .11 Hình 1.5 – Mơ trường hợp nhiễu xuyên kênh (crosstalk) 17 Hình 1.6 – Tên gọi liệu tầng mô hình OSI 18 Hình 1.7 – Cấu trúc khung Ethernet 20 Hình 2.1: Mơ hình khối giám sát cháy, khói 22 Hình 2.2 Mơ hình khối giám sát nhiệt độ 23 Hình 2.3 Mơ hình hệ thống giám sát nguồn điện AC, DC 24 Hình 2.4: Sơ đồ mạch phân áp 24 Hình 2.5: Sơ đồ mạch chỉnh lưu AC 25 Hình 2.4 Mơ hình khối IO 26 Hình: 2.5 Mơ hình khối giám sát mức nhiên liệu .26 Hình 2.6: Mơ hình khối giám sát áp suất dầu, ắc quy 27 Hình 2.7: Mơ hình khối giám sát bật tắt thiết bị 27 Hình 2.8: Mơ hình khối khai báo tham số 28 Hình 2.9: Mơ hình khối báo cố 28 Hình 2.10: Mơ hình khối thị - LED đoạn 29 Hình 2.11: Sơ đồ chân LM35 29 Hình 2.12: Sơ Đồ Ghép Nối HS1101 với NE555 .31 Hình 2.13: Góc qt SRF05 33 Hình 2.16: Hình ảnh SRF05 33 Hình 2.17: Sơ đồ chân SRF05 .34 Hình 2.18: Giản đồ định thời SRF05 34 Hình 2.17: Chùm phát sóng SRF05 .36 Hình 2.19: Dạng sóng phát thu SRF05 37 Hình 2.20: Vùng phát sóng SRF05 38 Hình 2.24: Bộ chuyển đổi kiểu cảm ứng 41 Hình 225: Sơ đồ cấu tạo nguyên lý biến đổi kiểu biến áp vi sai .42 Hình 2.26: Bộ chuyển đổi kiểu điện dung 42 Hình 2.29: Sơ đồ chân ENC28J60 .45 Hình 3.1: Sơ đồ mạch ngun lí 47 Hình 3.2: Sơ đồ mạch ổn áp STM32 48 Hình 3.3: Sơ đồ thuật toán khối sử dụng ADC 49 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Mô tả giao tiếp chức STM32F103 12 Bảng 2.1: Tính Giá Trị Độ Ẩm Qua Tần Số .32 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, điện thoại di động ngày khẳng định vai trò quan trọng xã hội phát triển Với gia tăng nhanh chóng số lượng khách hàng có nhu cầu dịch vụ di động, nhà cung cấp dịch vụ nhanh chóng bổ sung nhiều trạm BTS Bài tốn đặt quản lí, theo dõi trạm BTS cho hợp lí hiệu Vì vậy, việc có hệ thống điều khiển, quản lí cảnh báo thiết bị trạm BTS từ xa cần thiết quan trọng Với mong muốn tìm hiều hệ thống điện tử mạch thiết bị cảnh báo trạm BTS em chọn nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu hệ thống giám sát trạm BTS tự động” Nội dung đề tài bao gồm chương: - Chương 1:Cơ sở lí thuyết - Chương 2: Phân tích, xây dựng mơ hình hệ thống - Chương 3: Lưu đồ thuật toán phân tích sơ đồ Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Lê Xuân Thành tận tình hướng dẫn em trình thực báo cáo CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ THUYẾT Hiện nay, có nhiều vi điều khiển phát triển mạnh mẽ có nhiều ứng dụng khoa học kỹ thuật, ứng dụng vào sản xuất thiết bị công nghệ cao phục vụ nhu cầu đời sống người Ví dụ vi điều khiển PIC, AVR, ARM,… Nội dung chương tập trung tìm hiểu vi điều khiển ARM thiết bị ngoại vi.Từ làm sở để tìm hiểu chi tiết hoạt động mạch cảnh báo trạm BTS 1.1 Tổng quan vi điều khiển STM32 1.1.1 Giới thiệu chung ARM Cortex Trong vài năm trở lại đâu, xu hướng chủ yếu thiết với vi điều khiển sử dụng chip ARM7 ARM9 vi điều khiển đa dụng Ngày nhà sản suất IC đưa thị trường 240 dòng vi điều khiển sử dụng lõi ARM Dòng ARM cortex vi xử lí hệ đưa kiến trúc chuẩn cho nhu cầu đa dạng công nghệ Không giống chip ARM khác dòng Cortex lõi xử lí hồn thiện, đưa chuẩn CPU kiến trúc hệ thống chung Dòng Cortex-M3 thiết kế đặc biệt để nâng cao hiệu suất hệ thống, kết hợp với tiêu thụ lượng thấp, Cortex-M3 thiết kế kiến trúc chi phí sản suất đủ thấp để cạnh tranh với dòng vi điều khiển 8-bit 16-bit truyền thống Các chip ARM7 ARM9 nhà sản suất bán dẫn thiết kế với giải pháp riêng mình, đặc biệt phần xử lí ngắt đặc biệt (exception ) ngắt thông thường ( interrupt ) Cortex-M3 đưa lõi vi điều khiển chuẩn nhằm cung caaos phần tổng quát, quan trọng vi điều khiển, bao gồm hệ thống ngắt ( interrupt system ), SysTick timer, hệ thống kểm lỗi ( debug system ) memory map Không gian địa 4Gbyte Cortex M3 chia thành vùng cho mã chương trình, SRAM ,ngoại vi ngoại vi hệ thống Không giống với ARM7 thiết kế dựa theo kiến trúc Von Neumann ( nhờ chương trình nhớ liệu chung ) , Cortex-M3 thiết kế theo kiến trúc Harvard ( nhớ chương trình nhớ liệu tách biệt ) có nhiều bus cho phép thực thao tác song song nhau, làm tăng đáng kể hiệu suất chip Không giống với kiến trúc ARM trước đó, dòng Cortex cho phép truy cập liệu không xếp hàng Đặc điểm cho phép sử dụng hiệu SRAM nội Dòng Corex hỗ trợ việc đặt xóa bit bên hai vùng 1Mbyte nhớ phương pháp gọi bit banding Đặc điểm cho phép truy cập hiệu tới ghi ngoại vi cờ dung nhớ SRAM mà khơng cần xử lí luận lí ( Boolean processor ) Hình 1.1:Kiến trúc vi xử lí ARM Cortex-M3 1.1.2 Kiến trúc chung STM32 Bộ xử lí Cortex-M3 vi điều khển tiêu chuẩn hóa gồm CPU 32bit, cấu trúc bus, đơn vị xử lí ngắt có hỗ trợ tính lồng ngắt vào (nested structure unit), hệ thống kiểm tra lỗi tiêu chuẩn bố trí nhớ Một thành phần lõi Cortex-M3 NVIC ( Nested Vector Interrupt) NVIC cung cấp cấu trúc ngắt chuẩn cho tất ngoại vi điều khiển thiết kế dựa lỡi Cortex cách cử lí ngắt đặc biệt NVIC cung cấp vector ngắt chuyên dụng lên tới 240 nguồn ngắt từ ngoại vi nguồn ngắt ưu tiên hóa với mức riêng biệt NVIC thiết kế để xử lí ngắt đòi hỏi thời gian đáp ứng nhanh Mặc dù Cortex-M3 thiết kế lõi chi phí thấp CPU 32bit hỗ trợ hau chế độ hoạt động, điều cho phép thiết kế phần mềm phức tạp hỗ trợ hệ điều hành thời gian thực Lõi Cortex có hỗ trợ timer 24bit tự nạp lại giá trị, cung cấp ngắt timer đặn cho RTOS (Real time operating system) ST đưa thị trường dòng vi điều khiển dựa ARM7 ARM9, STM32 bước tiến quan trọng đường cong chi phí hiệu suất (price/performance), giá gần Euro với số lượng lớn, STM32 thách thức thật với vi điều khiển 16-bit truyền thống STM32 gồm 14 biến thể khác nhau, phân thành hai dòng: dòng Performance có tần số hoạt động CPU lên tới 72Mhz dòng Access có tần số hoạt động lên tới 36Mhz Các biến thể STM32 hai nhóm tương thích hồn tồn cách bố trí chân (pin) phần mềm, đồng thời kích thước nhớ FLASH ROM lên tới 512K 64K SRAM Hình 1.2: Kiến trúc STM32 nhánh Performance Access Dòng STM32 có hai nhánh, nhánh Performance hoạt động với xung nhịp lên đến 72Mhz có đầy đủ ngoại vi, nhánh Access hoạt động với xung nhịp tối đa 36Mhz có ngoại vi so với nhánh Performance Ngồi hai dòng Performance Access đầu tiên, ST đưa thị trường thêm hai dòng USB Access Connectivity hình sau Hình 1.3 Đặc điểm bốn nhánh họ STM32  Sự tinh vi Thoạt nhìn ngoại vi STM32 giống với ngoại vi vi điều khác hai chuyển đổi ADC, timer, I2C, SPI, CAN, USB, RTC Tuy nhiên ngoại vi có nhiều điểm thú vị ADC 12bit có tích hợp cảm biến nhiệt độ để tự động hiệu chỉnh nhiệt độ thay đổi Mỗi timer có bốn khối capture compare, khối timer liên kết với khối khác để tạo mảng timer tinh vi Một timer cao cấp hỗ trợ điều khiển động với đầu PWM Ngoại vi nối tiếp SPI có khối riêng kiểm tổng CRC phần cứng cho 16 worrd hỗ trợ cho giao tiếp thẻ nhớ SD, MMC STM 32 có hỗi trợ them kênh DMA (Direct Memory Access) Mỗi kênh dung để chuyền liệu đến ghi ngoại vi với kích thước từ word liệu truyền 8/16 32bit STM32 vi điều khiển tiêu thụ lượng thấp đạt hiệu suất cao Nó hoạt động điện áp tới 2V chạy tần số 72Mhz với dòng tiêu thụ với 36mA với tất khối bên vi điều khiển hoạt động Kết hợp với chế độ tiết kiệm lượng Cortex, STM32 tiêu thụ 32uA chế động standby Nhờ dao động nội RC cho phép chip nhanh chóng khỏi chế độ tiết kiệm lượng dao động khởi động Khả nhanh vào thoát khỏi chế độ tiết kiệm lượn làm giảm thiểu nhiều tiêu thụ lượng tổng thể  Sự an toàn Ngày ứng dụng đại thường phải hoạt động mơi trường khắc nghiệt, đòi hỏi tính an tồn cao đòi hỏi sức mạnh xử lí nhiều thiết bị ngoại vi cách tốt Để đáp ứng yêu cầu STM32 cung cấp số tính phần cứng hỗ trợ cho ứng dụng cách tốt Chúng bao gồm phát 10 Hình 2.19: Dạng sóng phát thu SRF05  Một số đặc điểm khác cảm biến siêu âm SRF05 Mức độ sóng âm hồi tiếp phụ thuộc vào cấu tạo đối tượng góc phản xạ Hình 2.19: Dạng sóng phát thu có chướng ngại vật SRF05 Một đối tượng mềm cho tín hiệu phản hồi yếu khơng có phản hồi Một đối tượng góc cân đối chuyển thành tín hiệu phản chiếu chiều cho cảm biến nhận  Vùng phát SRF05  Nếu ngưỡng để phát đối tượng đặt gần với cảm biến, đối tượng đường bị va chạm điểm mù Nếu ngưỡng đặt khoảng cách lớn từ cảm biến đối tượng phát mà khơng phải đường va chạm Hình 2.20: Vùng phát sóng SRF05  Một kỹ thuật phổ biến để làm giảm điểm mù đạt phát chiều rộng lớn cự ly gần thêm cải tiến cách thêm đơn vị SRF05 bổ sung gắn kết hai đơn vị hướng phía trước Thiết lập có khu vực mà hai khu vực phát chồng chéo lên 37 Hình 2.21: Dạng sóng phát thu khác SRF05 2.5.5 Cảm biến áp suất Nguyên lý chung cảm biến áp suất dựa sở biến dạng đàn hồi phần tử nhạy cảm với tác dụng áp suất Các phần tử biến dạng thường dùng ống trụ, lò xo ống, xi phông màng mỏng  Các phần tử biến dạng cảm biến áp suất  Ống trụ Sơ đồ cấu tạo phần tử biến dạng hình ống trụ trình bày hình 20.5 ống có dạng hình trụ, thành mỏng, đầu bịt kín, chế tạo kim loại a) Sơ đồ cấu tạo b) Vị trí gắn cảm biến Hình 2.22: Cấu tạo cảm biến áp suất Để chuyển tín hiệu (biến dạng) thành tín hiệu điện người ta dùng chuyển đổi điện (thí dụ cảm biến lực)  Lò xo ống 38 Lò xo ống kim loại uốn cong, đầu giữ cố định đầu để tự Khi đưa chất lưu vào ống, áp suất tác dụng lên thành ống làm cho ống bị biến dạng đầu tự dịch chuyển Trên hình sơ đồ lò xo ống vòng, tiết diện ngang ống hình trái xoan Dưới tác dụng áp suất dư ống, lò xo giãn ra, tác dụng áp suất thấp co lại Lò xo ống vòng có góc quay nhỏ, để tăng góc quay người ta dùng lò xo ống nhiều vòng Đối với lò xo ống dạng vòng thường phải sử dụng thêm cấu truyền động để tăng góc quay Để tạo góc quay lớn người ta dùng lò xo xoắn có tiết diện van hình khía góc quay thường từ 40 - 60o, kim thị gắn trực tiếp đầu tự lò xo Lò xo ống chế tạo đồng thau đo áp suất MPa, hợp kim nhẹ thép 1.000 MPa, 1.000 MPa phải dùng thép gió 39  Xiphơng Hình 2.23: Cấu tạo Xiphong Ống xiphơng ống hình trụ xếp nếp có khả biến dạng đáng kể tác dụng áp suất Trong giới hạn tuyến tính, tỉ số lực tác dụng biến dạng xiphông không đổi gọi độ cứng xiphông Để tăng độ cứng thường người ta đặt thêm vào ống lò xo Vật liệu chế tạo đồng, thép cacbon, thép hợp kim Đường kính xiphơng từ - 100mm, chiều dày thành 0,1 - 0,3 mm  Màng dùng để đo áp suất chia màng đàn hồi màng dẻo Màng đàn hồi có dạng tròn phẳng có uốn nếp chế tạo thép Khi áp suất tác dụng lên hai mặt màng khác gây lực tác động lên màng làm cho biến dạng Biến dạng màng hàm phi tuyến áp suất khác tuỳ thuộc điểm khảo sát Với màng phẳng, độ phi tuyến lớn độ võng lớn, thường sử dụng phạm vi hẹp độ dịch chuyển màng Khi đo áp suất nhỏ người ta dùng màng dẻo hình tròn phẳng uốn nếp, chế tạo từ vải cao su Trong số trường hợp người ta dùng màng dẻo có tâm cứng, tâm màng kẹp cứng hai kim loại 40 Hình 20.9: Sơ đồ cấu tạo màng dẻo có tâm cứng  Các chuyển đổi điện Khi sử dụng cảm biến đo áp suất phần tử biến dạng, để chuyển đổi tín hiệu trung gian thành tín hiệu điện người ta dùng chuyển đổi Theo cách chuyển đổi người ta chia chuyển đổi thành hai loại: - Biến đổi dịch chuyển phần tử biến dạng thành tín hiệu đo Các chuyển đổi loại thường dùng là: cuộn cảm, biến áp vi sai, điện dung, điện trở - Biến đổi ứng suất thành tín hiệu đo Các chuyển đổi phần tử áp điệnhoặc áp trở Bộ biến đổi đo áp suất kiểu điện cảm Cấu tạo chuyển đổi kiểu điện cảm biểu diễn hình Bộ chuyển đổi gồm sắt từ động gắn màng (1) nam châm điện có lõi sắt (2) cuộn dây (3) Hình 2.24: Bộ chuyển đổi kiểu cảm ứng 1) Tấm sắt từ 2) Lõi sắt từ 3) Cuộn dây Để đo độ tự cảm L người ta dùng cầu đo xoay chiều mạch cộng hưởng LC  Bộ biến đổi kiểu biến áp vi sai Bộ biến đổi áp suất kiểu biến áp vi sai (hình 20.11) gồm lò xo vòng (1) phần tử biến đổi (2) Phần tử biến đổi gồm khung cách điện quấn cuộn sơ cấp (7) Cuộn thứ cấp gồm hai cuộn dây (4) (5) quấn ngược chiều Lõi thép di động nối với lò xo (1) Đầu cuộn thứ cấp nối với điện trở R1, cho phép điều chỉnh giới hạn đo phạm vi ±25% 41 Hình 225: Sơ đồ cấu tạo nguyên lý biến đổi kiểu biến áp vi sai 1) Lò xo vòng 2) Phần tử biến đổi 3&4) Cuộn thứ cấp 5) Lõi thép 6) Cuộn sơ cấp Nguyên lý làm việc: dòng điện I1 chạy cuộn sơ cấp sinh từ thông biến thiên hai nửa cuộn thứ cấp, làm xuất hai nửa cuộn dây suất điện động cảm ứng Sơ đồ cảm biến kiểu điện dung trình bày hình Hình 2.26: Bộ chuyển đổi kiểu điện dung 1) Bản cực động 2&3) Bản cực tĩnh 4) Cách diện 4) Dầu silicon Để biến đổi biến thiên điện dung C thành tín hiệu đo lường, thường dùng mạch cầu xoay chiều mạch vòng cộng hưởng LC Bộ cảm biến kiểu điện dung đo áp suất đến 120 MPa, sai số ± (0,2 - 5)% 2.5.6 Module SIM900 SIMCom giới thiệu Module Sim900 module GSM/GPRS nhỏ gọn, thiết kế cho thị trường toàn cầu Sim900 hoạt động băng tần GSM 850MHz, EGSM 900MHz, DCS 1800MHz PCS 1900MHz loại thiết bị đầu cuối với Chip xử lý đơn nhân đầy sức mạnh, tăng cường tính quan trọng dựa vi xử lý ARM926EJ-S, cho bạn nhiều lợi ích từ kích thước nhỏ gọn (24x24 mm), đáp ứng yêu cầu không gian ứng dụng M2M GSM Module Sim900 sản phẩm AT-COM phát triển nhằm giúp người sử dụng khai thác tính Sim900 cách dễ dàng Board hỗ trợ đầy ngõ Module Sim900 (RS232, Audio, ADC, VRTC, PWM, I2C ) Dễ kết nối kết nối với dòng vi điều khiển PIC, AVR, ARM, Arduino để phát triển ứng dụng điều khiển, giám sát qua môi trường mạng GSM, GPRS Ngõ RS232 giúp giao tiếp máy tính lập trình cho Module Sim900 thông qua tập lệnh AT COMMAND Đặt điểm kĩ thuật GSM Module Sim900  Quad-Band 850/900/1800/1900MHz 42  GPRS multi-slot class 10  Control via AT commands  Điện áp hoạt động: Nguồn xung dùng IC LM2596 cho dòng tải 3A, tần số đáp ứng 150Khz  Điện áp ngõ vào: 7-12V DC  Giao tiếp máy tính: Cổng USB 2.0 kiểu B cho phép SIM900 giao tiếp máy tính Sử dụng IC FT232RL chuyển đổi USB TO UART Hình 2.27: Hình ảnh Module Sim900 43 2.5.7 Module Ethernet ENC28J60  ENC28J60 IC giao tiếp mạng Ethernet lớp vật lý tương ứng mơ hình OSI Nó hỗ trợ tuyền song cơng kênh truyền có băng thông từ 10-20Mbps Đồng thời nhằm tránh xung đột kênh truyền, ENC28J60 làm việc protocol CSMA/CD để phát tối thiểu hóa xung đột ENC28J60 giao tiếp với thiết bị khác theo chuẩn SPI  ENC28J60 sử dụng chip ENC28J60 MicroChip • Hỗ trợ TCP/IP stack miễn phí từ Microchip • Hỗ trợ mạng Ethernet 10Mbps • Tương thích chuẩn cơng nghiệp Ethernet 10BaseT với đầu nối RJ45 • Có hai led thị trạng thái mạng (có thể lập trình hiển thị trạng thái kết nối, Tx, Rx full/half-duplex) • Bộ đệm truyền/nhận lên tới 8KB • Hỗ trợ điện áp cung cấp 5V 3V3 • Giao tiếp thơng qua chuẩn SPI • I/O tương thích TTL • Nhiệt độ hoạt động: 0°C tới +70°C • Lý tưởng cho ứng dụng điều khiển/giám sát từ xa qua mạng internet  Cách sử dụng Module Serial Ethernet ESPI1 điều khiển port CN1 từ vi xử lý hay hệ thống số khác theo chuẩn SPI Module ESPI1 hoạt động trực tiếp với hệ vi xử lý hoạt động 5V, cách cấp nguồn 5V vào chân CN1.0 CN1.9 ESPI1 chấp nhận mức logic 5V giao tiếp SPI  Cách kết nối tới CN1 44 Hình 2.28: Sơ đồ khối ENC28J60 Hình 2.29: Sơ đồ chân ENC28J60 45 Hình 2.30: Sơ đồ ghép nối ENC28J60 kết nối với MCU qua chuẩn SPI 2.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG Chương tập trung tìm hiểu xây dựng sơ đồ khối thiết bị Đồng thời chương tìm hiểu linh kiện cẩn thiết sử dụng mạch Chương tiếp thiep em vào thiết kế sơ đồ hồn chỉnh phân tích hoạt động hệ thống 46 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ CỦA HỆ THỐNG Chương em tập trung tím hiểu nguyên lí hoạt động hệ thống giám sát BTS, từ phân tích hoạt động khối hệ thống 3.1 Mạch nguyên lý Hình 3.1: Sơ đồ mạch nguyên lí 3.2 Phân tích nguyên lí hoạt động khối 3.2.1 Khối nguồn Trong mạch điện nguồn cung cấp điện áp vấn đề quan tâm đầu tiên, với nguồn điện ổn định đem lại cho mạch điện hiệu suất hoạt động cao với STM32 dòng vi điều khiển điện áp thấp, sử dụng điện áp khoảng – 3.6V, dòng điện tiêu chuẩn khuyên dùng 3.3V Trong mạch ta sử dụng IC ổn áp 3.3V AMS1117, với giá trị điện áp vào lớn 3.6V không ổn định sau qua AMS1117 cho điện áp ổn định 3.3V 47 Hình 3.2: Sơ đồ mạch ổn áp STM32 Trong mạch nguồn cung cấp điện áp từ biến áp nguồn điện cung cấp từ acqui dự phòng trường hợp điện lưới để cảnh báo tới người quản lí khởi động máy nổ kịp thời giúp cho hệ thống hoạt động cách ổn định 3.2.2 Khối khai báo hiển thị tham số hệ thống Trong hệ thóng giám sát BTS, cần có nút bấm hình LCD người dùng thực khai báo xem tham số ngưỡng cảnh báo cần thiết để hệ thống phát đưa tín hiệu cảnh báo kịp thời tới người dùng Hệ thống bao gồm nút bấm điện trở kéo Bình thường khơng nhấn nút trạng thái thấp, vi điều khiển ghi nhận nút khơng nhấn Khi nút nhấn đầu vào vi điều khiển đưa lên mức cao Tùy theo người dùng lập trình mà vi điều khiển thực ghi nhận thay đổi nút bấm thay đổi giá trị cảnh báo thích hợp hiển thị lên hình LCD 3.2.3 Khối sử dụng ADC 3.2.3.1 Lưu đồ thuật tốn 48 Hình 3.3: Sơ đồ thuật tốn khối sử dụng ADC 3.2.3.2 Phân tích nguyên lí hoạt động Các tín hiệu điện áp AC, DC… đưa vào đầu vào ADC vi điều khiển, tín hiệu lượng tử hóa thành giá trị số, với STM32 ADC 12bit lên tín hiệu chia làm 4096 mức Từ giá trị trả ADC mà ta tính tốn giá trị cảm biến theo datasheet chúng 3.2.4 Khối đo sử dụng IO Các tín hiệu trả từ cảm biến có đầu số kết nối với đầu vào số STM32, tùy theo dạng tín hiệu I2C, SPI, UART… mà người dùng sử dụng module có sẵn STM32 lập trình IO cho STM32 để đọc xuất giá trị cảm biến để phát tín hiệu cảnh báo cần thiết 49 3.2.5 Các khối chấp hành điều khiển IO Do tín hiệu xuất STM32 nhỏ, trực tiếp điều khiển đóng cắt thiết bị Do khối ta cần sử dụng Relay để làm thiết bị đóng cắt thiết bị theo giá trị điều khiển vi điều khiển 3.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG Chương xây dựng sơ đồ khối hệ thống cảnh báo trạm BTS, đồng thời phân tích nguyên lí hoạt động khối nguồn, khối khai báo hiển thị tham số, khối sử dụng ADC, khối sử dụng IO, khối điều khiển thiết bị 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bài giảng Hệ thống nhúng – TS Nguyễn Ngọc Minh, ThS Nguyễn Kiêm Thanh, Học viên Công nghệ Bưu Viễn thơng, Hà nội 2010 http://www.dientuvietnam.net http://www.wikipedia.org http://www.youtube.com http://www.arm.vn http://www.google.com 51