Đồ án Chương trình thu nhận, xử lý dữ liệu, cảnh báo sự cố trên nút mạng cảm nhận không dây, hiển thị bằng màn hình tinh thể lỏng - Lcd

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY (Wireless sensor Network - WSN) 6

1.1. Mạng cảm nhận không dây 6

1.2. Mô tả hệ thống 9

1.2.1. Các nút cảm nhận và truyền dữ liệu: 9

1.2.2. Nút mạng di động( Nhận và hiển thị ) 11

1.3. Kết luận 12

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MÀN HÌNH TINH THỂ LỎNG – LCD VÀ VI ĐIỀU KHIỂN 13

2.1. Giới thiệu về Vi điều khiển 13

2.2. Vi điều khiển. 13

2.2.1. Vi điều khiển là gì ? 13

2.2.2. Kiến trúc của Vi điều khiển 13

2.2.3. Tập lệnh 14

2.3. Lập trình cho Vi điều khiển 14

2.4. Màn hình tinh thể lỏng-LCD 15

2.5. Kết luận 15

CHƯƠNG 3: MÀN HÌNH LCD 1620A VÀ VI ĐIỀU KHIỂN CC1010 16

3.1. Màn hình tinh thể lỏng LCD 1602A 16

3.2. Cơ chế hoạt động và điều khiển hiển thị trên LCD 17

3.3. Vi điều khiển CC1010 19

3.3.1. Bộ nhớ Flash: 20

3.3.2. Các cổng vào – ra chung: 21

3.3.3. Các bộ định thời: 22

3.3.4. Các cổng nối tiếp 23

3.3.5. Các bộ biến đổi ADC: 23

3.4. Kết luận 25

CHƯƠNG 4: PHẦN MỀM NHÚNG CHO HỆ ĐO NHIỆT ĐỘ TỰ ĐỘNG 26

4.1. Tổng quan về phần mềm nhúng 26

4.2. Các bước để xây dựng một phần mềm nhúng 26

4.3. Phần mềm nhúng viết cho vi điều khiển CC1010 27

4.3.1. Trường hợp truyền đơn bước 27

4.3.2. Trường hợp truyền đa bước 27

4.3.3. Thiết kế phần mềm nhúng 29

4.3.3.1. Phần mềm cho hệ truyền đơn bước ( single hop) 29

4.3.3.2. Phần mềm cho hệ truyền nối tiếp nhiều bước (multi hop ) 35

4.4. Kết luận 40

CHƯƠNG 5: CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM TRÊN HỆ THỐNG, CÁC KẾT QUẢ ĐÃ ĐẠT ĐƯỢC 41

5.1. Thử nghiệm truyền đơn bước (single hop) 42

5.2. Thử nghiệm truyền đa bước (multi hop) 49

5.3. Thực nghiệm đo hiệu suất truyền / nhận của mạng cảm nhận (gồm 2 nút mạng, 1 nút truyền và 1 nút nhận ) 54

Kết Luận 66

Các Tài Liệu Tham Khảo 68

 

 

doc68 trang | Chia sẻ: lynhelie | Ngày: 13/01/2016 | Lượt xem: 863 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Chương trình thu nhận, xử lý dữ liệu, cảnh báo sự cố trên nút mạng cảm nhận không dây, hiển thị bằng màn hình tinh thể lỏng - Lcd, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
LCD Khi (R/W) = 1 đọc thông tin từ LCD. Đường Register Select (RS) :Dựa vào đường (RS) LCD sẽ làm rõ kiểu của dữ liệu trên đường dữ liệu. Khi (RS) = 0 chọn thanh ghi mã lệnh, cho phép người dùng gửi lệnh lên LCD. Khi (RS) = 1 chọn thanh ghi dữ liệu cho phép người dùng gửi dữ liệu cần hiển thị lên LCD. Hai đường A, K là nguồn +5V dùng để điều khiển độ sáng tối của màn hình LCD, LCD 1602A có 8 đường dữ liệu từ DB0 đến DB7, hai đường Vss và Vee điều khiển độ tương phản của LCD. Cơ chế hoạt động và điều khiển hiển thị trên LCD Khi LCD được khởi động để sẵn sàng nhận dữ liệu hoặc lệnh cần thiết lập các đặc trưng của LCD như : độ dài giao diện, ghi mã lệnh (0x010) để tắt màn hình hiển thị, ghi mã lệnh (0x001) để xóa màn hình hiển thị, ghi mã lệnh hướng dịch chuyển của con trỏ, ghi mã lệnh cho phép hiển thị con trỏ ở trạng thái chờ, ghi mã lệnh (0x20) để cho phép chế độ 4bit làm việc.nếu nhận một ký tự nó sẽ ghi ký tự đó lên màn hình và di chuyển con trỏ sang phải một khoảng. Vùng con trỏ đánh dấu vùng tiếp theo là nơi ký tự tiếp theo được ghi lên. Khi muốn viết một chuỗi ký tự, đầu tiên chúng ta cần thiết lập địa chỉ ban đầu thường là 0 sau đó hiển thị lên màn hình. Dữ liệu được đưa đến hiển thị trên màn hình LCD có độ dài 8 bit theo hai chế độ là 4bit và 8 bit. Chế độ 4 bit chia byte thành hai phần 4bit cao gửi trước, 4 bit thấp gửi sau, đồng thời gửi xung kích hoạt chân (E).Sau khi LCD được khởi tạo ta có thể viết các lệnh hoặc dữ liệu lên mà hình LCD.Sau mỗi lần viết mã lệnh lên LCD thì lại phải đợi một khoảng thời gian nhất định để thực hiện lệnh (khoảng 5ms) trong suốt thời gian này vi điều khiển không thể truy cập vào LCD. Sau khi màn hình LCD được khởi tạo, có thể viết các lệnh hoặc dữ liệu lên LCD. Quá trình viết các kí tự giống như viết một byte điều khiển, chỉ khác về mức thế điều khiển trên RS. Nhờ việc lập bit RC qua lệnh di chuyển con trỏ / dịch chuyển màn hình trong quá trình khởi tạo, sau mỗi một kí tự được gửi đến màn hình LCD. Nội dung con trỏ tăng một đơn vị, con trỏ dịch tới vị trí tiếp theo ( bên phải hoặc bên trái ). Theo sơ đồ thiết kế LCD làm việc ở chế độ 4 bit, kết nối với CC1010EM qua cổng P2. Một số các thông số điều khiển hướng dịch chuyển hiển thị của con trỏ trên màn hình: ID : chỉ số tăng của con trỏ sau mỗi một bytes được hiển thị. S : dịch chuyển màn hình hiển thị sau mỗi bytes được hiển thị. Cho phép hiển thị mà hình / con trỏ: D : On(1) / Off(0) màn hình. C : On(1) / Off(0) con trỏ. B : On(1) / Off(0) nhấp nháy con trỏ. Di chuyển con trỏ trên mà hình hiển thị: SC : On(1) / Off(0) Sự dịch chuyển màn hình hiển thị. RL : Hướng dịch chuyển Phải(1) / Trái (0). DL : Thiết lập độ dài dữ liệu 8bit(1) / 4bit(0). N : Số dòng hiển thị 1dòng (0) / 2dòng (1). F : Font ký tự 5x10 (1) / 5x7 (0). Thăm dò cờ báo bận BUSY FLAG: BF : Sét module đang trong quá trình sử lý Dịch chuyển con trỏ tới vùng CGRAM để hiển thị A-Address đọc viết mã ASCII để hiển thị D-DATA. Vi điều khiển CC1010 Vấn đề lựa chọn vi điều khiển để xây dựng nút mạng là một vấn đề rất quan trọng. Việc lựa chọn vi điều khiển hợp lý sẽ làm cho quá trình xây dựng hệ thống được rút ngắn, hệ thống có thể hoạt động ổn định, độ tin cậy cao và có thể đạt các chỉ tiêu đề ra như sau: Tiêu thụ năng lượng thấp. Bộ nhớ chương trình cũng như bộ nhớ dữ liệu có kích thước hợp lý. Kích thước vật lý nhỏ. Giá thành rẻ, dễ sử dụng, quen thuộc với người sử dụng.... Như đã giới thiệu ở chương 2 thì trên thế giới hiện nay có rất nhiều loại vi điều khiển khác nhau và các loại vi điều khiển đó đều thỏa mãn được các chỉ tiêu đề ra. Tuy nhiên 2 loại PIC và Motorola không có tích hợp truyền nhận không dây hoặc khi sử dụng chúng ta phải thiết kế thêm nhiều các thành phần phụ trợ rắc rối khác vì thế khi thiết kế hệ thống có thể gặp nhiều khó khăn, phức tạp. Vi điều khiển CC1010 được lựa chọn để làm nút mạng là thích hợp hơn tất cả các loại khác mà em từng được biết vì nó đã thỏa mãn được những yêu cầu đã đặt ra. Vi điều khiển CC1010 được cung cấp bởi hãng điện tử nổi tiếng Chipcon, có lõi tương thích với vi điều khiển 8051 .Vi điều khiển CC1010 là dòng vi điều khiển mạnh ,kích thước nhỏ ,tiêu thụ năng lượng ít ,có thời gian sống dài ,có đủ tài nguyên phần cứng để đáp ứng chức năng mạng và chức năng cảm ứng thích hợp cho các ứng dụng truyền nhận không dây, CC1010 được tích hợp nhiều các tính năng phục vụ cho các ứng dụng không dây như bộ truyền nhận vô tuyến, bộ biến đổi ADC, bộ nhớ lập trình Flash...Vì vậy CC1010 chỉ cần đến rất ít các thành phần phụ khác để có thể trở thành một nút mạng cảm nhận không dây. Đặc điểm chung của vi điều khiển CC1010 Vi điều khiển CC1010 có lõi là vi điều khiển 8051. Tốc độ xử lý được nâng cấp nhanh hơn 2.5 lần so với 8051 chuẩn. Có 32kb flash, 2048 + 128 Byte SRAM. Có 4 bộ định thời. Có 2 cổng UART, RTC. Có 3 kênh ADC 10 Bit. Giao diện lập trình SPI. Bộ mã hóa DES tích hợp bên trong. Có 26 chân vào ra chung. Cần rất ít thành phần bên ngoài. Độ nhạy cao (-107 dBm). Nguồn nuôi từ 2,7 – 3,6 V. Có bộ thu phát sóng vô tuyến 300 – 1000 MHz. Tiêu thụ dòng thấp ( 9.1 mA trong chế độ thu ). Công suất phát có thể lập trình được ( lên đến +10 dBm ). Tốc độ thu phát dữ liệu lên đến 76.8 kbit/s. Bộ nhớ Flash: CC1010 có tích hợp 32-kbyte bộ nhớ lập trình flash. Nó được chia thành 256 trang, mỗi trang dài 128 byte. Nó có thể được lập trình hoặc xoá dữ liệu thông qua giao diện nối tiếp SPI hoặc thông qua vi nhân 8051. Tuổi thọ của bộ nhớ Flash thường là 20.000 lần ghi/xoá. Bộ nhớ Flash có thể được khoá để không đọc/ghi được bằng cách thiết lập bít tương ứng thông qua giao diện nối tiếp. Việc xoá chíp phải được thực hiện trên bộ nhớ không bị khoá. Ðiều này cho phép ngăn chặn phần mềm không bị copy trái phép. Các cổng vào – ra chung: Vi điều khiển CC1010 có tất cả 4 cổng vào - ra chung đó là: P0, P1, P2, P3. Mỗi cổng liên kết với 2 thanh ghi là:Thanh ghi cổng (P0, P1, P2, P3) và Thanh ghi hướng (P0dir, P1dir, P2dir, P3dir). Mỗi bit trên thanh ghi Px được liên kết với bit tương ứng trên thanh ghi hướng PxDIR. Việc thiết lập PxDIR.y sẽ làm cho chân Px.y trở thành đầu nhập dữ liệu và đưa vào bit Px (y). Tất cả các chân đều là chân nhập dữ liệu khi mà reset lại chip. Việc xóa bit hướng PxDir.y sẽ làm cho chân Px.y trở thành chân xuất dữ liệu từ thanh ghi Px(y). Một số cổng có những hàm chức năng thêm vào (ví dụ như giao diện SPI). Các chức năng này có thể được dùng thông qua các thanh ghi khác (như SPCR.SPE). Các chức năng thêm vào này có thể ghi đè lên bit hướng được thiết lập trong PxDIR hoặc là không. Khi đọc thanh ghi Px, dữ liệu sẽ lấy từ bộ đệm (Pad). Khi sử dụng các lệnh ghi - đọc dữ liệu thì giá trị của thanh ghi xuất dữ liệu sẽ bị thay đổi bất chấp việc thiết lập các bit hướng trong PxDIR.. Các cổng vào / ra chung Các bộ định thời: Vi điều khiển CC1010 có chứa 4 bộ định thời / bộ đếm của vi nhân 8051 chuẩn (Timer0 và Timer1), chúng có thể hoạt động như một bộ định thời với xung nhịp dựa trên đồng hồ hệ thống hoặc hoạt động như một bộ đếm với xung nhịp dựa trên T0 (p3.4 cho Time 0) hoặc T1 (p3.5 cho Time 1). Mỗi bộ định thời /bộ đếm có một thanh ghi 16 bit có thể ghi đọc được thông qua TL0 và TH0 cho Timer 0 và TL1 và TH1 cho Timer 1. Ngoài 2 bộ định thời trên CC1010 còn cung cấp thêm 2 bộ định thời Timer2 và Timer3 có khả năng điều chỉnh độ rộng xung. Chế độ hoạt động của 2 bộ định thời này có thể được thiết lập thông qua thanh ghi TCON2 có địa chỉ 0xA. Các thanh ghi của bộ định thời Các cổng nối tiếp CC1010 có tích hợp 2 cổng nối tiếp 0 và 1. Hai cổng này được điều khiển thông qua thanh ghi SCON0 và SCON1. Dữ liều vào ra trên hai cổng này sẽ được lưu tạm thời thông qua các thanh ghi đệm SBUF0 và SBUF1. Cổng nối tiếp 0 được sử dụng trong các giao tiếp chung. Trong khi đó cổng nối tiếp 1 được dùng chủ yếu cho mục đích gỡ rối. Các bộ biến đổi ADC: Bộ biến đổi ADC tích hợp trên chip được điều khiển bởi thanh ghi ADCON và ADCON2. Có 2 chân analog được dùng để lấy mẫu được điều khiển bởi ADCON.ADADR. Thanh ghi này được dùng để lựa chọn chân AD1 như là chân so sánh bên ngoài (khi đang dùng AD0). Ðiện thế so sánh được điều khiển bởi ADCON.ADCREF. Bit ADCON.AD_PD được lập khi ADC không được dùng để tiết kiệm điện năng. Bộ biến đổi ADC hoạt động 1 trong 4 chế độ được lựa chọn bởi bit ADCON.ADCM. Mỗi lần biến đổi thì mất 11 chu kì xung nhịp. Trong chế độ xung nhịp 1 khi POWER.PMODE được thiết lập thì đồng hồ 32 kHz được đưa trực tiếp vào bộ biến đổi ADC. Trong chế độ xung nhịp 0, xung nhịp đầu vào của ADC lấy từ bộ dao động chính bằng cách sử dụng bộ chia được lựa chọn bởi ADCON2.ADCDIV. Thanh ghi phải được thiết lập để tần số xung nhịp của ADC phải nhỏ hơn hoặc bằng 250 kHz. Trong chế độ chuyển đổi đơn mỗi lần chuyển đổi được thiết lập bằng việc đặt bít điều khiển ADCON.ADCRUN. Cờ ngắt EXIF.ADIF và ADCON2.ADCIF được đặt bởi phần cứng nếu 8 bit của giá trị mẫu sau cùng lớn hơn hoặc bằng giá trị được lưu trữ trong thanh ghi ADTRH. Một thủ tục ngắt sẽ được thực thi nếu các cờ ngắt này được thiết lập. Ðể luôn luôn nhận được một ngắt khi mà hoàn thành việc chuyển đổi thì ADTRH phải được đặt bằng 0. Khi việc chuyển đổi hoàn thành thì bit điều khiển ADCON.ADCRUN bị xóa bởi phần cứng. Trong chế độ đa chuyển đổi thi ADC bắt đầu với lần chuyển đổi mới sau mỗi 11 chu kì xung nhịp. Tất cả lần chuyển đổi sẽ ngừng lại khi xóa bit ADCON.ADCRUN sau đó ADC sẽ bỏ qua các tiến trình và ngừng hoạt động. Trong tất cả các chế độ hoạt động khi mà 8 bit của giá trị mẫu lớn hơn hoặc bằng giá trị được ghi ở trong thanh ghi ADTRH thì một hành động được diễn ra: Ða chuyển đổi - có nối tiếp: Khi việc so sánh ngưỡng có giá trị TRUE thì một ngắt được sinh ra và một thủ tục phục vụ ngắt tương ứng được thực hiện nếu các cờ ngắt EIE.ADIE và ADCON2.ADCIE được bật. ADC sẽ thực hiện tiếp tục các quá trình chuyển đổi mà không quan tâm tới kết quả của việc so sánh ngưỡng. Ðể luôn luôn nhận được ngắt khi quá trình biến đổi được hoàn thành thì ADTRH phải được đặt =0. Ða chuyển đổi - có dừng: Khi việc so sánh ngưỡng có giá trị TRUE thì một ngắt được sinh ra và một thủ tục phục vụ ngắt tương ứng được thực hiện nếu các cờ ngắt EIE.ADIE và ADCON2.ADCIE được bật. ADC sẽ dừng hoạt động và bit ADCON.ADCRUN được xóa. Ða chuyển đổi nạp lại: Khi đã vượt qua ngưỡng thì một quá trình khởi động lại hệ thống sẽ được sinh ra. Chế độ này thường được sử dụng cùng với chế độ Stop Mode của 8051 và bộ dao động 32 kHz để tiết kiệm điện năng trong khi giám sát tín hiệu. Giá trị được lưu trữ trong ADDATH và ADDATL không bị ảnh hưởng khi reset hệ thống. Kết luận Trong chương 3 đã giới thiệu một số các kiến thức cơ bản về vi điều khiển CC1010, các đặc điểm chính, các thành phần mà ta sẽ tiến hành làm việc trực tiếp đó là lập trình cho nó, một nội dung quan trọng nữa là các kiến thức về loại màn hình được chọn để hiển thị kế quả của nút gốc sau khi nhận được dữ liệu từ các nút cơ sở đó là loại màn hình tinh thể lỏng – LCD 1602A, cơ chế hiển thị và cách thức làm việc của nó. PHẦN MỀM NHÚNG CHO HỆ ĐO NHIỆT ĐỘ TỰ ĐỘNG Tổng quan về phần mềm nhúng Trong xu thế phát triển của khoa học ngày nay và trong lĩnh vực điều khiển tự động nói chung thì phần mềm nhúng đang có những bước đột phá mới, dần khẳng định được nó có vai trò quan trọng như thế nào trong lĩnh vực điều khiển tự động.Nó tạo ra các cuộc cách mạng triệt để trong tương lai. Lý do của sự phát triển vượt bực này xuất phát từ những nhu cầu bức thiết từ thực tế và những bước tiến mạng mẽ trong công nghệ phần cứng. Một phần mềm nhúng phải kết hợp chặt chẽ với môi trường của nó bao gồm phần cứng và các hệ thống liên quan. Nó có những ràng buộc về tốc độ xử lý, dung lượng bộ nhớ và mức tiêu thụ điện năngMột phần mềm nhúng tốt là phần mềm phải đảm bảo được các yếu tố trên và đó cũng là hướng phát triển quan trọng của các phần mềm nhúng. Điểm mấu chốt của các phần mềm nhúng ngày nay là việc lựa chọn các phương pháp thực thi của một chức năng giống như một thành phần “cứng” của phần mềm như các thành phần truyền thông khác. Các bước để xây dựng một phần mềm nhúng Phần mềm viết cho các họ vi xử lý có thể sử dụng các ngôn ngữ khác nhau như C/C++ hoặc Assembler. Tùy theo tiêu chí xây dựng hệ thống mà lựa chọn ngôn ngữ thích hợp. Từ đó cũng chọn ra chương trình dịch thích hợp. Ngày nay nhu cầu phát triển hệ thống nhanh, bảo trì dẽ dàng nên dùng ngôn ngữ được lựa chọn thường là ngôn ngữ cấp cao như C/C++. Quy trình xây dựng một phần mềm bất kỳ thường trải qua các bước như sau: Tìm hiểu bài toán Phân tích Thiết kế Viết chương trình Kiểm thử Việc xây dựng một phần mềm nhúng cũng tuân theo trình tự các bước như trên. Ngoài ra, phần mềm nhúng còn có đặc trưng là làm việc trực tiếp với phần cứng. Do đó để kiểm soát quá trình làm việc với các thành phần chấp hành có đúng đắn không là điều kiện rất quan trọng. Phần mềm nhúng viết cho vi điều khiển CC1010 Phần mềm nhúng viết cho vi điều khiển CC1010 được viết bằng ngôn ngữ C, sử dụng các thư viện cho CC1010 do hãng chipcon cung cấp, sử dụng chương trình dịch Keil uVersion 2.0. Chương trình dịch Keil uVersion 2.0 do hãng Keil Electronic GmbH xây dựng là một môi trường phát triển tích hợp (IDE) dùng để xây dựng các chương trình cho các họ vi điều khiển tương thích họ 8051 của Intel. Đây là bộ chương trình dịch cho phép người viết chương trình soạn thảo chương trình, dịch chương trình và gỡ lỗi trên cùng một môi trường. Chương trình dich hỗ trợ cả C và Assembly. Phần mềm nhúng cho hệ được thiết kế nhằm mục đích sử dụng hệ thống để cảnh báo sự kiện nguy hiểm ( vượt mức thông thường về nhiệt độ). Tức là nếu thông tin nhiệt độ mà nút mạng thu nhận được vượt quá ngưỡng nào đó thì nút gốc sẽ đưa ra cảnh báo. Phần mềm được thiết kế để hệ hoạt động trong 2 trường hợp: Trường hợp truyền đơn bước Các nút mạng cảm nhận được nhiệt độ và truyền không dây trực tiếp về nút gốc. Nút gốc tập hợp dữ liệu, hiển thị lên màn hình LCD. Sau đó nút gốc sẽ tiến hành kiểm tra nhiệt độ các nút mạng xem có nút nào vượt quá ngưỡng không, từ đó đưa ra các phán đoán và cảnh báo cần thiết. Trường hợp truyền đa bước Nút mạng cảm nhận nhiệt độ và truyền gián tiếp thông tin về nút gốc thông qua các nút trung gian. Bản thân các nút trung gian có thể mang dữ liệu hoặc không. Nút gốc nhận thông tin từ các nút mạng thông qua các nút trung gian, hiển thị lên màn hình LCD, và đưa ra các kết luận cần thiết. Trường hợp truyền đa bước chỉ mang tính chất thử nghiệm, tức là truyền nhận được dữ liệu thông qua nút trung gian, chưa tính toán đến vấn đề cản nhiễu hay xung đột. Thiết kế phần cứng chỉ thiết kế khối truyền (nút mạng) và khối nhận (nút gốc). Nút trung gian được tạo ra bằng cách dùng một phần mềm điều khiển khác nạp cho nút mạng bình thường để biến một nút cảm nhận đó thành một nút trung gian. Trường hợp truyền đa bước này là một khác biệt so với các nghiên cứu trước đây. Giới thiệu Bộ công cụ Development Enviroment IDE với thư viện hàm hỗ trợ: Bộ công cụ Development Enviroment IDE do hãng Chipcon cung cấp giúp ta lập trình và nạp cho chip CC1010. Chip có thể nạp trực tiếp khi kết nối bộ CC1010EM với bộ C1010EB mà không cần phải tháo Chip CC1010 khỏi bo mạch. Môi trường phát triển tích hợp (Integrated Development Enviroment dựa trên chip CC1010. IDE bao gồm giao diện đồ hoạ quản lý các dự án, một bộ soạn thảo chương trình nguồn, bộ mô phỏng cho hỗ trợ nhiều thiết bị khác nhau, và các bộ biên dịch, liên kết. CC1010IDE hoạt động dựa trên mVision2b là một công cụ phát triển phần mềm của hãng Keil Elektronik GmbH. Công cụ này hỗ trợ tốt các đặc tính của CC1010IDE và các vi điều khiển khác dựa trên kiến trúc của bộ vi xử lý 8051. CC1010IDE bao gồm nhiều các file nguồn để hỗ trợ và đơn giản hoá công việc lập trình phát triển chương trình. Bên cạnh thư viện C chuẩn, IDE còn có các file nguồn khác được chia thành 4 nhóm: Hardware Definition Files (HDF). Hardware Abstraction Library (HAL). Chipcon Utility Library (CUL). Application examples. Thư viện Chipcon Trong đó: Hardware Definition Files (HDF): chứa địa chỉ của các thanh ghi, bản đồ vector ngắt và các hằng số phần cứng khác đều được xác định trước. Nó bao gồm các macro dành cho CC1010EB và các định nghĩa chung khác hỗ trợ cả ngôn ngữ C và Assembly. Thư viện Chipcon Hardware Abstraction Library (HAL): Thư viện này bao gồm nhiều các macro và các hàm nhằm làm đơn giản hoá việc truy cập vào phần cứng của CC1010.Thông qua việc gọi các macro và hàm này người sử dụng có thể truy cập vào các thành phần vi điều khiển một cách dễ dàng mà không cần phải tìm hiểu một cách chi tiết về phần cứng. Thiết kế phần mềm nhúng Phần mềm cho hệ truyền đơn bước ( single hop) Trong hệ này giả sử ta chỉ truyền từ các nút mạng về trung tâm. Mỗi nút mạng này ta sẽ gắn 1 địa chỉ. Mỗi nút mạng khác nhau sẽ có một địa chỉ khác nhau. Muốn thu dữ liệu từ nút đơn nào ta chỉ việc kiểm tra địa chỉ nút đó, nếu đúng địa chỉ thì sẽ tiến hành xử lý dữ liệu để hiển thị. Phần mềm nhúng cho hệ đơn bước phải bao gồm 2 phần mềm: Phần mềm 1( software 1 single hop SW1-SH ): Cài đặt cho nút mạng (bộ truyền), đảm bảo rằng khi nút mạng nhận được tín hiệu từ cảm biến thì sẽ thực hiện số hóa tín hiệu, điều chế và đưa lên Anten phát. Phần mềm này cũng phải đảm bảo rằng nút mạng có khả năng hoạt động độc lập, có chế độ ngủ đông để tiết kiệm pin. Phần mềm 2 ( software 1 single hop SW2-SH ): Cài đặt cho nút gốc (bộ nhận ), đảm bảo rằng khi nút gốc nhận được tín hiệu vô tuyến của các nút mạng thì sẽ tiến hành phân tích, kiểm tra địa chỉ, sau đó lọc ra thông tin nhiệt độ, điều khiển hiển thị lên màn hình LCD. Phần mềm 2 này còn phải bao gồm cả việc điều khiển phân tích dữ liệu và đưa ra các phán đoán xử lý kịp thời, hay đơn giản là hiển thị dữ liệu cho quan sát viên ở trung tâm xử lý có thể nhận biết được. Trong khi viết các phần mềm này, có thể sử dụng một vài hàm trong thư viện hàm mà nhà sản xuất cung cấp. Phần mềm 1 (software 1 single hop SW1-SH) Thuật toán Nút mạng thực hiện việc cảm nhận, số hóa và truyền tín hiệu nhiệt độ đã số hóa đến nút gốc. Theo cấu trúc phần cứng của CC1010, để tiết kiệm nguồn nuôi, sau mỗi lần phát tín hiệu, ta sẽ đặt nút mạng vào trạng thái Hibernate (ngủ đông). Sau đó lại cho tiếp tục phát. Chu trình hoạt động của nút mạng theo một vòng lặp như sau: Phát tín hiệu số hoá của nhiệt độ lấy từ chân AD1. Đợi một khoảng thời gian ngẫu nhiên từ 0 đến 250* 8ms (trong lúc này tiến hành ngủ đông cho nút mạng). Phát tín hiệu số hoá của nhiệt độ lấy từ chân AD1. Thuật toán cho nút truyền trường hợp single hop Chương trình Sử dụng thư viện hàm nhà sản xuất cung cấp, để có thể đọc và truyền thông tin nhiệt độ ta sử dụng các hàm và đoạn chương trình như sau: Đưa lối ra IC LM 61 tới chân AD1, ta dùng khai báo: // ADC setup halConfigADC(ADC_MODE_SINGLE | ADC_REFERENCE_INTERNAL_1_25, CC1010EB_CLKFREQ, 0); ADC_SELECT_INPUT(ADC_INPUT_AD1); ADC_POWER(TRUE); Địa chỉ được định: #define TBC_MY_SPP_ADDRESS 1 nodeIDs[0] = TBC_MY_SPP_ADDRESS; Hàm truyền nhiệt được viết như sau: void tbcTransmit (void) { word xdata temp; // Khoi dong ADC ADC_SAMPLE_SINGLE(); temp = ADC_GET_SAMPLE_10BIT(); // Cap nhat bang txDataBuffer[TBC_TEMP_OFFSET] = (temp >> 8) & 0xFF; txDataBuffer[TBC_TEMP_OFFSET + 1] = temp & 0xFF; nodeTemps[0] = temp; nodeLastT[0] = (int) sppGetTime(); // Truyen thong tin sppSend(&TXI); do { /*nothing*/ } while (sppStatus() != SPP_IDLE_MODE); } // tbcTransmit Hàm đợi ngẫu nhiên: // doi 1 khoang ngau nhien (0 to 255*8=2040) void tbcWaitRandom (void) { byte xdata time; byte xdata n; time = rand(); for (n = 0; n < waitMultiplier; n++) { halWait (time, CC1010EB_CLKFREQ); } } // tbcWaitRandom Đoạn lặp trong chương trình thể hiện thuật toán: while (TRUE) { tbcTransmit(); tbcWaitRandom(); } Phần mềm 2 (software 2 single hop SW2-SH ) Thuật toán Điểm quan trọng nhất của phần mềm này là viết hàm nhận dữ liệu và viết hàm để hiển thị lên màn hình LCD làm việc ở chế độ 4bit. Thuật toán cho nút gốc trường hợp truyền single hop Chương trình Để nhận dữ liệu : sppReceive(&RXI); do { /* khong lam gi ca */ } while (sppStatus() != SPP_IDLE_MODE); Đoạn kiểm tra tín hiệu tại địa chỉ x : for (n = 0; n <= TBC_MAX_NODE_COUNT; n++) { for(p=0;p<4;p++){ if(nodeIDs[n]==p){ // thực hiện hiển thị số liệu và kiểm tra ngưỡng .... //............................. } else{ // thông báo không có số liệu } } } Đoạn hiển thị lên LCD dùng một số hàm được viết ở trong file thư viện: lcd.h điều khiển LCD ở chế độ 4 bit: + Để in một xâu ra LCD cần thực hiện các động tác: lcd_init(); lcd_com(a); // a là đặt địa chỉ trên màn hình ta cần in lcd_puts("xâu cần in ");// phần trong dấu nháy kép là dòng cần in + Để in nhiệt ra LCD cần chuyển dữ liệu thành dạng chuỗi, ở đây dữ liệu trong biến fTemp được chuyển thành chuỗi bằng lệnh: Char so[15]; // khai báo chuỗi “so” sprintf(so,"%2.3f",fTemp); // chuyển giá trị biến ra chuỗi Ví dụ: Với khai báo: char so[15] // khai báo xâu tên nút mạng và: sprintf(not,"%2d",p); đoạn chương trình sau được đặt vào vòng lặp để kiểm tra tính an toàn của hệ thống: // Phan doan he thong: if (fTemp<70){ lcd_init(); // khởi tạo LCD lcd_com(15); // đặt con trỏ lên dòng đầu lcd_puts(" Nhiet not "); lcd_puts(not); // in tên nút mạng cần hiển thị lcd_com(0xC0); // đặt con trỏ đầu dòng 2 lcd_puts(" -- An toan -- "); // thông báo nút an toàn delayy(10000); // quan sát trong 10s } else{ lcd_init(); lcd_com(15); lcd_puts(" Nhiet Nut "); // in tên nút mạng cần hiển thị lcd_puts(not); lcd_com(0xC0); // đặt con trỏ đầu dòng 2 lcd_puts(" -- bao dong -- "); // thông báo nút báo động delayy(10000); } Phần mềm cho hệ truyền nối tiếp nhiều bước (multi hop ) Trường hợp này ta giả sử có hệ truyền 2 bước nối tiếp. Nút 1 truyền cho nút 2 ( nút trung gian), nút 2 truyền tiếp cho nút gốc, nút gốc nhận dữ liệu của nút 1 từ nút 2 và tiến hành hiển thị phân tích để đưa ra các cảnh báo về độ an toàn. Như vậy có 3 phần mềm cần được viết: Phần mềm cho nút 1 (software 1 multi hop SW1-MH): Cài đặt cho nút 1 SW1-MH = SW1- SH Về cơ bản phần mềm này chính là phần mềm SW1- SH ở trên với địa chỉ nút 1 đặt là 1. Phần mềm cho nút 2 ( software 2 multi hop SW2-MH): Cài đặt cho nút trung gian. Nhận tín hiệu, kiểm tra địa chỉ nếu, nếu tín hiệu thu được là của nút 1 thì sẽ tiến hành đem dữ liệu đó truyền tiếp. Về cơ bản nút trung gian có cấu trúc giống hệt nút 1 nhưng được cài đặt bằng phần mềm khác để chỉ đóng vai trò vận chuyển mà không có vai trò cảm nhận. Trong phần mềm sẽ không có đoạn kết nối LM61 với kênh AD1. Phần mềm cho nút gốc ( software 3 multi hop SW3-MH) : SW3-MH Phần mềm này đảm bảo cho nút 3 nhận dữ liệu liên tục, kiểm tra nếu đúng dữ liệu do nút 2 gửi đến thì cho phép hiển thị và tiến hành phân tích để xử lý hiển thị và đưa ra dạng cảnh báo. Phần mềm SW1-MH Thuật toán Thuật toán nút 1 trường hợp truyền nối tiếp ( multi hop) Chương trình Nút 1 được gắn địa chỉ bằng 1 và truyền đi: #define TBC_MY_SPP_ADDRESS 1 nodeIDs[0] = TBC_MY_SPP_ADDRESS; Phần mềm SW1- MH chính là phần mềm SW1-SH với giá trị gán địa chỉ là 1. Phần mềm SW2-MH Bản thân nút 2 sẽ không cảm nhận nhiệt độ. Nút 2 có địa chỉ là 2. Nút 2 nhận dữ liệu từ các nút khác nhau, sẽ tiến hành kiểm tra, nếu nhận được địa chỉ là địa chỉ nút 1 thì sẽ lấy dữ liệu của nút 1 để truyền tiếp Thuật toán Thuật toán nút trung gian trường hợp truyền nối tiếp ( multi hop) Chương trình Định địa chỉ nút 2: #define TBC_MY_SPP_ADDRESS 1 nodeIDs[0] = TBC_MY_SPP_ADDRESS; Loại bỏ phần cảm nhận của nút 2 bằng cách không gọi các chương trình khởi động ADC. (không cho phép kết nối LM61 với kênh AD1) Đoạn kiểm tra địa chỉ các nút nhận được, nếu đúng nút 1 thì nhận nhiệt và thoát: for (n = 0; n <= TBC_MAX_NODE_COUNT; n++) { if (nodeIDs[n] == TBC_UNUSED_NODE_ID) { continue; } if(nodeIDs[n]==1){ // Temperature: temp = nodeTemps[n]; break; } } Nếu nhận được đúng của nút 1 thì gọi hàm truyền như ở phần mềm SW2-SH: tbcTransmit(); tbcWaitRandom(); // đợi ngẫu nhiên, trạng thái ngủ đông Phần mềm nút gốc: SW3-MH Thuật toán Thuật toán nút gốc trường hợp truyền nối tiếp ( multi hop) Chương trình if(nodeIDs[n]==2){ // kiểm tra xem có đúng điạ chỉ truyền là 2 không? fTemp = nodeTemps[n]; fTemp -= 492; fTemp /= 8.192; sprintf(so,"%2.3f",fTemp); // chuyển giá trị nhiệt độ thành xâu if(fTemp<70){ // Phán đoán tình trạng nút 1: lcd_init(); lcd_com(15); lcd_puts("Nhiet tai nut 1:"); lcd_com(0xC0); lcd_puts(so); // in giá trị nhiệt độ lcd_puts(" C "); delayy(5000); lcd_init(); lcd_com(15); lcd_puts("Tinh trang nut 1"); // phán đoán lcd_com(0xC0); lcd_puts("-- An toan -- "); // nút 1 an toàn delayy(5000); } else{ lcd_init(); lcd_com(15); lcd_puts("Nhiet tai nut 1:"); lcd_com(0xC0); lcd_puts(so); lcd_puts(" C "); // nhiệt độ nút 1 delayy(5000); lcd_init(); lcd_com(15); lcd_puts("Tinh trang nut 1"); // phán đoán lcd_com(0xC0); lcd_puts(" -- Bao dong -- "); // nút 1 báo động delayy(5000); } Kết luận Các phần mềm đã viết xong. Chương 5 miêu tả cách tiến hành các thử

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docLuanvan_Ha_1_8.doc
  • pptBao cao tot nghiep_Nop.ppt
Tài liệu liên quan