Đồ án Thiết kế và thi công khung ảnh điện tử
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
---------------------------------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
KHUNG ẢNH ĐIỆN TỬ
GVHD: TS TRƯƠNG NGỌC SƠN
SVTH: VÕ VĂN TÀI
15141274
15141128
TRẦN VÕ PHƯỚC ĐẠT
Tp. Hồ Chí Minh - 07/2019
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
---------------------------------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
KHUNG ẢNH ĐIỆN TỬ
GVHD: TS TRƯƠNG NGỌC SƠN
SVTH: VÕ VĂN TÀI
TRẦN VÕ PHƯỚC ĐẠT
15141274
15141128
Tp. Hồ Chí Minh - 07/2019
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
----o0o----
Tp. HCM, ngày 10 tháng 06 năm 2019
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Võ Văn Tài
Trần Võ Phước Đạt
MSSV: 15141274
MSSV: 15141128
Mã ngành: 41
Chuyên ngành:
Hệ đào tạo:
Khóa:
Điện tử công nghiệp
Đại học chính quy
2015
Mã hệ:
Lớp:
1
15141DT1A
I. TÊN ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG KHUNG ẢNH ĐIỆN TỬ
II. NHIỆM VỤ
1. Các số liệu ban đầu:
• Phan Văn Hoàn, “Giáo trình vi xử lý - ARM STM32”, Đại học Sư Phạm Kỹ
Thuật Tp.HCM 2015.
• Nguyễn Đình Phú, “Thực hành vi điều khiển - ARM STM32”, Đại học Sư
Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM 2014.
2. Nội dung thực hiện:
• Tìm hiểu và tham khảo các tài liệu, giáo trình, nghiên cứu các chủ đề,
các nội dung liên quan đến đề tài.
• Giao tiếp STM32F407VET6 với màn hình LCD 7inch TFT và thẻ nhớ micro SD để
hiển thị hình ảnh.
• Giao tiếp STM32F407VET6 với ESP8266 qua chuẩn giao tiếp truyền thông UART
để lấy dữ liệu từ internet.
• Thiết kế ứng dụng C# bằng Víual Studio để nạp ảnh vào thẻ nhớ ngoài.
• Thiết kế mô hình và lắp ráp các khối điều khiển.
• Chạy thử nghiệm mô hình, cân chỉnh hệ thống.
• Đánh giá kết quả thực hiện.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
18/02/2019
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/06/2019
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Trương Ngọc Sơn
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
ii
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
----o0o----
Tp. HCM, ngày 10 tháng 07 năm 2019
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên 1: Võ Văn Tài
Lớp: 1514DT1A............................................................MSSV: 15141274
Họ tên sinh viên 2: Trần Võ Phước Đạt
Lớp: 1514DT1A............................................................MSSV: 15141128
Tên đề tài:
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG KHUNG ẢNH ĐIỆN TỬ
Xác nhận
GVHD
Tuần/ngày
Tuần 1
Nội dung
Nhận đồ án, tìm hiểu đề tài.
(18-24/02/2019)
Tuần 2
(25-03/03/2019)
Tìm hiểu hướng làm đề tài, chọn vi xử lý điều
khiển, ngôn ngữ lập trình.
Tuần 3
Tiến hành viết đề cương tóm tắt nội dung đồ án.
(04-10/03/2019)
Tuần 4
(11-17/03/2019)
Tiến hành thiết kế sơ đồ khối, giải thích chức năng
các khối.
Lựa chọn linh kiện cho từng khối.
Tuần 5
Tìm hiểu cách giao tiếp giữa vi điều khiển với màn
hình LCD TFT 7inch cảm ứng điện dung.
(18-24/03/2019)
Tuần 6, 7, 8
(25-14/04/2019)
Tìm hiểu ESP 8266, lấy dữ liệu thời tiết từ internet,
truyền dữ liệu đến vi điều khiển trung tâm.
Tuần 9, 10, 11, Lập trình và tổng hợp các module còn lại trong hệ
12 thống.
(15-12/05/2019) Viết ứng dụng trên máy tính bằng Visual Studio.
Tuần 13, 14, 15 Tiến hành thiết kế mạch, lắp ráp hệ thống và chạy
thử nghiệm.
(13-02/06/2019)
Thiết kế vỏ hộp cho sản phẩm.
Hoàn thành nhiệm vụ đồ án
03/06/2019
GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)
iii
LỜI CAM ĐOAN
Chúng tôi cam đoan ĐATN này là công trình nghiên cứu của bản thân chúng tôi dưới
sự hướng dẫn của Tiến sĩ Trương Ngọc Sơn.
Các kết quả công bố trong đề tài “Thiết kế và thi công khung ảnh điện tử” là trung thực
và không sao chép hoàn toàn từ công trình nào khác.
Người thực hiện đề tài
Võ Văn Tài
Trần Võ Phước Đạt
iv
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, chúng em đã nhận được rất nhiều sự ủng hộ,
giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn bè.
Nhóm chúng em xin chân thành cám ơn thầy Trương Ngọc Sơn đã tận tình hướng dẫn
và tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em hoàn thành tốt đồ án này.
Nhóm cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật
TP.HCM nói chung, các thầy cô trong Bộ môn Điện tử Công nghiệp nói riêng đã giảng dạy
và cung cấp những kiến thức bổ ích tạo tiền đề quan trọng cho nhóm thực hiện đồ án này.
Chúng em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp 15141DT1A đã chia sẽ trao
đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài.
Cảm ơn đến cha mẹ đã tạo điều kiện thuận lợi, nguồn kinh phí trợ giúp chúng em
thực hiện tốt đề tài.
Nhóm em xin chân thành cảm ơn!
Người thực hiện đề tài
Võ Văn Tài
Trần Võ Phước Đạt
v
Mꢀc lꢀc
Trang
TRANG BÌA ....................................................................................................................... i
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP................................................................................... ii
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................. iv
MỤC LỤC.......................................................................................................................... vi
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN................................................................................................1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................................................... 1
1.2 MỤC TIÊU ................................................................................................................ 1
1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU...................................................................................... 2
1.4 GIỚI HẠN ................................................................................................................. 2
1.5 BỐ CỤC..................................................................................................................... 2
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT..................................................................................4
2.1 VI ĐIỀU KHIỂN ARM............................................................................................. 4
2.1.1 Tổng quan về ARM............................................................................................. 4
2.1.2 Vi điều khiển STM32F407VET6........................................................................ 5
2.3 CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG PIR .......................................................................... 9
2.5 TỔNG QUAN VỀ INTERNET............................................................................... 13
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ..........................................................................20
3.1 GIỚI THIỆU............................................................................................................ 20
3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống............................................................................. 20
3.2.2 Tính toán thiết kế mạch..................................................................................... 22
vi
3.2.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch ............................................................................... 32
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG .........................................................................34
4.1 GIỚI THIỆU............................................................................................................ 34
4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG......................................................................................... 34
4.2.1 Thi công board mạch......................................................................................... 34
4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra............................................................................................ 37
4.3 ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ................................................................ 39
4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ....................................................................................... 39
4.4.1 Lưu đồ giải thuật STM32F4.............................................................................. 39
4.4.2 Lưu đồ giải thuật Node MCU ........................................................................... 47
4.4.3 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển............................................................... 48
4.4.3 Phần mềm lập trình ứng dụng trên máy tính..................................................... 56
4.5.1 Tài liệu hướng dẫn sử dụng............................................................................... 60
4.5.2 Quy trình thao tác.............................................................................................. 62
5.1 TỔNG QUAN KẾT QUẢ ....................................................................................... 66
5.2 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC.......................................................................................... 66
5.3 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ.................................................................................. 70
5.3.1 Nhận xét kết quả đạt được................................................................................. 70
5.3.2 Đánh giá kết quả................................................................................................ 70
6.1 KẾT LUẬN ............................................................................................................. 71
6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN .......................................................................................... 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................................73
PHỤ LỤC..........................................................................................................................74
vii
LIỆT KÊ HÌNH VẼ
Trang
Hình 2.2 Các lớp màn hình LCD TFT .................................................................................7
Hình 2.3 Các lớp màn hình cảm ứng điện dung ..................................................................8
Hình 2.5 Mô tả cảm biến chuyển động PIR.......................................................................10
Hình 2.6 Hoạt động cảm biến chuyển động PIR................................................................11
Hình 2.7 Cảm biến chuyển động PIR mini ........................................................................11
Hình 2.8 ESP8266 Node MCU..........................................................................................13
Hình 2.9 Cách hoạt động của giao thức http......................................................................15
Hình 3.1 Sơ đồ khối của hệ thống......................................................................................21
Hình 3.2 Thạch anh ngoài nối với vi điều khiển................................................................22
Hình 3.3 Sơ đồ mạch nguyên lý của khối điều khiển trung tâm........................................23
Hình 3.4 Sơ đồ mạch nguyên lý của khối hiển thị.............................................................27
Hình 3.5 Sơ đồ mạch nguyên lý của khối cảm biến ..........................................................27
Hình 3.8 Sơ đồ chân thẻ nhớ micro SD .............................................................................28
Hình 3.9 Sơ đồ mạch nguyên lý của khối micro SD..........................................................29
Hình 3.10 Sơ đồ mạch nguyên lý của khối ESP 8266 .......................................................30
Hình 3.11 Sơ đồ chân của IC LM1117 ..............................................................................31
Hình 3.12 Sơ đồ mạch nguyên lý của khối nguồn .............................................................32
Hình 3.13 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch...............................................................................33
Hình 4.1 Sơ đồ bố trí linh kiện trong mạch........................................................................35
Hình 4.2 Mạch in lớp dưới.................................................................................................35
Hình 4.2 Mạch in lớp trên..................................................................................................36
Hình 4.4 Hình 3D của mạch...............................................................................................36
viii
Hình 4.5 Mạch sau khi lắp ráp hoàn chỉnh ........................................................................38
Hình 4.6 Mặt trước sản phẩm sau khi đóng gói.................................................................39
Hình 4.7 Lưu đồ chương trình chính..................................................................................40
Hình 4.8 Lưu đồ chương trình con cảm biến PIR..............................................................41
Hình 4.9 Lưu đồ chương trình con Scan cảm ứng.............................................................42
Hình 4.10 Lưu đồ chương trình con trình chiếu hình ảnh .................................................43
Hình 4.11 Chương trình con hiển thị thời gian..................................................................44
Hình 4.12 Chương trình con hiển thị thời tiết....................................................................45
Hình 4.13 Lưu đồ chương trình con hiển thị thời tiết........................................................46
Hình 4.13 Lưu đồ chương trình chính cho Node MCU.....................................................47
Hình 4.15 Lưu đồ chương trình con UART ESP...............................................................48
Hình 4.13 Biểu tượng phần mềm STM32CubeMX...........................................................49
Hình 4.14 Biểu tượng phần mềm Keil...............................................................................49
Hình 4.15 Tạo project mới trên STM32CubeMx ..............................................................50
Hình 4.16 Cấu hình chip trên STM32CubeMx..................................................................50
Hình 4.17 Cấu hình xung nhịp trên STM32CubeMX........................................................51
Hình 4.18 Cấu hình ngoại vi trên STM32CubeMX...........................................................51
Hình 4.19 Tạo code trên STM32CubeMX.........................................................................52
Hình 4.20 Giao diện phần mềm lập trình Keil C ...............................................................52
Hình 4.20 Thiết lập cấu hình cho Keil C ...........................................................................53
Hình 4.21 Thiết lập cấu hình cho Keil C ...........................................................................53
Hình 4.22 Buid và nạp code lên chip.................................................................................54
Hình 4.23 Biểu tượng phần mềm lập trình IDE Arduino ..................................................54
Hình 4.25 Chọn Board trên IDE Arduino..........................................................................55
Hình 4.26 Chọn Port trên IDE Arduino .............................................................................56
ix
Hình 4.27 Biên dịch và nạp code .......................................................................................56
Hình 4.28 Biểu tượng phần mềm Visual Studio................................................................57
Hình 4.29 Ứng dụng sau Visual Studio khi khởi động......................................................58
Hình 4.30 Tạo dự án mới với Visual Studio......................................................................58
Hình 4.31 Cấu hình cho dự án ...........................................................................................59
Hình 4.32 Giao diện thiết kế của Visual Studio.................................................................59
Hình 4.33 Giao diện lập trình của Visual Studio...............................................................60
Hình 4.34 Ứng dụng sau khi được khởi động....................................................................61
Hình 4.35 Chọn ảnh từ máy tính........................................................................................61
Hình 4.36 Lưu ảnh vào thẻ nhớ ngoài................................................................................62
Hình 4.37 Quy trình thao tác của sản phẩm.......................................................................62
Hình 4.38 Màn hình hiển thị báo hiệu sản phẩm đã hoạt động .........................................63
Hình 4.39 Chế độ trình chiếu hình ảnh ..............................................................................63
Hình 4.40 Chế độ hiển thị thời gian thực...........................................................................64
Hình 4.41 Chế độ hiển thị thời tiết.....................................................................................64
Hình 4.42 Chọn khu vực hiển thị thời tiết .........................................................................65
Hình 5.1 Sản phẩm hoạt động ở chế độ hiển thị hình ảnh .................................................67
Hình 5.2 Sản phẩm hoạt động ở chế độ hiển thị thời gian.................................................67
Hình 5.3 Sản phẩm hoạt động ở chế độ hiển thị thời tiết...................................................68
Hình 5.4 Chọn khu vực thời tiết.........................................................................................68
Hình 5.5 Kết quả ứng dụng trên máy tính..........................................................................69
Hình 5.6 Hình ảnh mới được đưa vào qua ứng dụng máy tính..........................................69
x
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
MCU: Microcontroller Unit
LCD: Liquid crystal Display
SD: Secure Digital
IC: Integrated Circuit
GPIO: General-purpose input/output
I2C: Inter-integrated Circuit
SPI: Serial Peripheral Interface
ADC: Analog-to-Digital Converter
USB: Universal Serial Bus
RTC: Real Time Clock
DMA: Direct Memory Access
UART: Universal Asynchronous Receiver/Transmitter
CAN: Controller Area Network
TFT: Thin-Film Transistor
PIR: Passive Infrared Sensor
TCP/IP: Transmission Control Protocol/ Internet Protocol
IDE: Integrated Development Environment
FSMC: Flexible Static Memory Controller
PCB: Printed Circuit Board
3D: 3-Dimensional
VOM: Volt-Ohm-Milliammeter
CMD: Command
HTTP: HyperText Transfer Protocol
TÓM TẮT
Tranh ảnh là vật trang trí thường được vận dụng trong các thủ pháp trang trí tường
nhà nội thất, đặc biệt là tường phòng khách, phòng ngủ, phòng làm việc. Sự xuất hiện
của những bức hình làm giảm bớt sự đơn điệu trong kiến trúc, tăng thêm chiều sâu
cho không gian và làm nổi bật cá tính cũng như gu thẩm mỹ của chủ nhà. Hơn nữa
nó còn được trang trí ở những sự kiện đặc biệt như sinh nhật, đám cưới, lễ kỉ
niệm …hoặc là hình ảnh quảng cáo sản phẩm cho một cửa hàng, quán ăn, shop thời
trang … khi có sản phẩm mới hoặc có chương trình khuyến mãi nào đó.
Từ những nhu cầu thực tế đó chúng em đã thực hiện đề tài: “Thiết kế và thi công
khung ảnh điện tử” để những hình ảnh mà người sử dụng muốn hiển thị sẽ được trình
chiếu trên màn hình 7 inch. Ứng dụng trên máy tính sẽ giúp người dùng thêm ảnh mà
người dùng muốn thêm vào hệ thống, ngoài chức năng trình chiếu hình ảnh sản phẩm
còn có chức năng xem thời gian và thời tiết tại một số khu vực.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Trước đây sau khi những bức ảnh chụp được sau một chuyến du lịch, một kỳ nghỉ
hay một lễ kỷ niệm nào đó ta thường in ảnh ra để nhìn lại, trưng bày tại phòng khách,
phòng ngủ, góc học tập, góc làm việc… Việc đó rất tốn kém nếu số lượng ảnh nhiều
và số lượng bức ảnh trưng bày cũng có hạn.
Ngày nay chúng ta đang sống ở một thời đại rất phát triển đặc biệt là công nghệ,
máy ảnh kỹ thuật số ngày càng phổ biến, smartphone ngày càng rẻ và tiện dụng để
lưu lại những khoảnh khắc nên nhu cầu chụp ảnh ngày càng nhiều. Việc trưng bày
ảnh mà có thể thay đổi một cách liên tục những bức ảnh yêu thích là một sự cần thiết.
Trên thị trường hiện nay cũng có nhà sản xuất làm một thiết bi có thể trình chiếu
những bức ảnh, ví dụ như “Khung Ảnh Điện Tử Thông Minh W-M3” của WeChat, …
và cũng có một dự án nhỏ mang tên “Tự làm "khung tranh thông minh" với Raspberry
Pi” trên diễn đàn tinhte.vn.
Chính vì thế với mong muốn góp phần vào ý tưởng đó nhóm đã nghĩ ra ý tưởng
một thiết bị có thể trình chiếu tự động các bức ảnh mà ta muốn lên màn hình thay vì
phải in ảnh ra, đề tài mang tên “Thiết kế và thi công khung ảnh điện tử”.
Khung ảnh điện tử sẽ là món quà mang ý nghĩa tinh thần cho gia đình (lưu giữ
những khoảnh khắc của các thành viên trong gia đình, gắn kết mọi người trong nhà
với nhau). Cũng được sử dụng trong cơ quan, công ty, nơi để trưng bày những cột
mốc phát triển của doanh nghiệp, sản phẩm nổi bật giúp khách hàng và đối tác tin
tưởng giúp gắn bó các thành viên trong công ty với nét văn hóa đặc trưng được thể
hiện trong từng tấm ảnh, hiển thị các ghi chú việc cần làm trong ngày…
1.2 MỤC TIÊU
• Trình chiếu hình ảnh được lưu trong thẻ nhớ micro SD lên màn hình 7 inch
TFT đầy đủ kích thước, trực quan và chính xác.
• Hiển thị được thời gian thực tế, các yếu tố thời tiết như: nhiệt độ, độ ẩm, áp
xuất, tốc độ gió từ internet.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
• Xây dựng ứng dụng trên máy tính để thêm ảnh mới vào khung ảnh.
• Phát hiện người xung quanh khu vực để cho phép hoặc không cho phép màn
hình hiển thị.
1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Trong quá trình thực hiện Đồ án tốt nghiệp với đề tài Thiết kế và thi công khung
ảnh điện tử, nhóm chúng em đã hoàn thành được những nội dung sau:
• Tìm hiểu và tham khảo các tài liệu, giáo trình, nghiên cứu các chủ đề,
các nội dung liên quan đến đề tài.
• Giao tiếp STM32F407VET6 với màn hình LCD 7 inch TFT và thẻ nhớ micro
SD để hiển thị hình ảnh.
• Giao tiếp STM32F407VET6 với ESP8266 qua chuẩn giao tiếp truyền thông
UART để lấy dữ liệu từ internet.
• Thiết kế ứng dụng chạy trên máy tính bằng phần mềm Visua Studio để nạp ảnh
vào thẻ nhớ.
• Thiết kế mô hình và lắp ráp các khối điều khiển.
• Chạy thử nghiệm mô hình, cân chỉnh hệ thống.
• Đánh giá kết quả thực hiện.
• Viết báo cáo
• Đánh giá kết quả thực hiện.
• Báo cáo đề tài tốt nghiệp.
1.4 GIỚI HẠN
• Sử dụng màn hình LCD kích thước 7inch để hiển thị hình ảnh và các thông tin
cần thiết.
• Dữ liệu thời tiết được lấy từ internet thông qua module ESP8266 Node MCU.
• Ứng dụng trên máy tính bằng phần mềm Visua Studio để nạp ảnh vào thẻ nhớ.
1.5 BỐ CỤC
• Chương 1: Tổng Quan
Chương này trình bày đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung
nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
• Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết.
Chương này giới thiệu các lý thuyết liên quan, các linh kiện, phần cứng sử dụng
trong thiết kế.
• Chương 3: Thiết Kế và Tính Toán
Chương này tính toán thiết kế hệ thống, thiết kế sơ đồ khối, chức năng từng khối
và nguyên lý hoạt động từng khối.
• Chương 4: Thi công hệ thống
Chương này trình bày lưu đồ giải thuật chính, lưu đồ giải thuật con và giải thích,
thi công mạch, sơ đồ mạch layout, lắp ráp, kiểm tra đóng gói sản phẩm, thi công
mô hình, lập trình code hệ thống.
• Chương 5: Kết quả, Nhận xét, Đánh giá
Chương này trình bày kết quả mô hình, ứng dụng máy tính từ đó đưa ra đánh giá,
nhận xét.
• Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển
Chương này nêu lên kết luận chung về những gì đã thực hiện, đồng thời đưa ra ưu
khuyết điểm để đưa ra hướng phát triển cho đề tài.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
3
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 VI ĐIỀU KHIỂN ARM
2.1.1 Tổng quan về ARM
Cấu trúc ARM (viết tắt từ tên gốc là Acorn RISC Machine) là một loại cấu trúc vi
xử lý 32bit kiểu RISC (thuộc kiến trúc Hardvard, có tập lệnh rút gọn) được sử dụng
rộng rãi trong các thiết kế nhúng. 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.
Việc thiết kế ARM được bắt đầu từ năm 1983 trong một dự án phát triển của công ty
máy tính Acorn. Nhóm thiết kế hoàn thành việc phát triển mẫu gọi là ARM1 vào năm
1985, và vào năm sau nhóm hoàn thành sản phẩm “thực’’ gọi là ARM2 với thiết kế
đơn giản chỉ gồm 30.000 transistor. ARM2 có tuyến dữ liệu 32 bit, không gian địa
chỉ 26bit tức cho phép quản lý đến 64 Mbyte địa chỉ và 16 thanh ghi 32 bit. Thế hệ
sau, ARM3, được tạo ra với 4KB cache và có chức năng được cải thiện tốt hơn nữa.
Trải qua nhiều thế hệ nhưng lõi ARM gần như không thay đổi kích thước. ARM2 có
30.000 transistors trong khi ARM6 chỉ tăng lên đến 35.000. Ý tưởng của nhà sản xuất
lõi ARM là sao cho người sử dụng có thể ghép lõi ARM với một số bộ phận tùy chọn
nào đó để tạo ra một CPU hoàn chỉnh, một loại CPU mà có thể tạo ra trên những nhà
máy sản xuất bán dẫn cũ và vẫn tiếp tục tạo ra được sản phẩm với nhiều tính năng
mà giá thành vẫn thấp. Ngày nay ARM được ứng dụng rộng rãi trên mọi lĩnh vưc của
đời sống: Robot, máy tính, điện thoại, xe hơi, máy giặt…
ARM Cortex được chia làm 3 dòng:
• Cortex-A: Bộ xử lý dành cho hệ điều hành và các ứng dụng phức tạp.
Hỗ trợ tập lệnh ARM, thumb, và thumb-2.
• Cortex-R: Bộ xử lý dành cho hệ thống đòi hỏi khắc khe về đáp ứng thời
gian thực. Hỗ trợ tập lệnh ARM, thumb và thumb-2.
• Cortex-M: Bộ xử lý dành cho dòng vi điều khiển, được thiết kế để tối
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
4
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
ưu về giá thành. Hỗ trợ tập lệnh Thumb-2.
Giá trị số nằm cuối tên của 1 dòng ARM cho biết về mưc độ hiệu suất tương đối của
dòng đó. Theo đó dòng ARM mang số 0 sẽ có hiệu suất thấp nhất. Tập đoàn ST
Microelectronic đã cho ra mắt dòng STM32, vi điều khiển đầu tiên dựa trên nền lõi
ARM Cortex-M3 thế hệ mới do hãng ARM thiết kế, lõi ARM Cortex-M3 là sự cải
tiến của lõi ARMv7-M 32bit truyền thống, từng mang lại sự thành công vang dội cho
công ty ARM. Dòng STM32 thiết lập các tiêu chuẩn mới về hiệu suất, chi phí, cũng
như khả năng đáp ứng các ứng dụng tiêu thụ năng lượng thấp và tính điều khiển thời
gian thực khắt khe.
2.1.2 Vi điều khiển STM32F407VET6
Dòng STM32 tiêu thụ năng lượng cực thấp trong khi đó hiệu suất cực cao và
việc lập trình cũng rất dễ dàng. Với sư đồ sộ về ngoại vi (GPIO, I2C, SPI, ADC,
USB, Ethernet, CAN....).
Hình 2.1 Chip STM32F407VET6
STM32F407VET6 sử dụng dòng ARM Cortex-M4 hoạt động với tần số lên đến
168Mhz với các thông số:
Lõi ARM 32-bit Cortex M4 với clock max là 168Mhz.
Bộ nhớ:
• 512 Kbytes bộ nhớ Flash.
• 192 Kbytes SRAM.
Clock, reset và quản lý nguồn.
• Điện áp hoạt động 1.8V -> 3.6V.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
5
Tải về để xem bản đầy đủ
89 trang
23160
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế và thi công khung ảnh điện tử", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- do_an_thiet_ke_va_thi_cong_khung_anh_dien_tu.pdf
