Đồ án Hệ thống quản lý Cảng trung chuyển Container

ập khẩu ghi trong tín dụng chứng từ “vận đơn người gom hàng được chấp nhận” (House Bill of Lading Acceptable). + Vận đơn thực của người chuyên chở. Người chuyên chở thực sau khi nhận container hàng hóa ủa người gom hàng sẽ ký phát vận đơn cho người gom hàng theo cách gửi hàng nguyên container (FCL/FCL). Trên vận đơn, người gửi hàng là người gom hàng, người nhận hàng là đại diện hoặc đại lý của ngưòi gom hàng ở cảng đích. Trách nhiệm của người chuyên chở container đối với hàng hóa. Phạm vi trách nhiệm của người chuyên chở. Người chuyên chở container có trách nhiệm “từ bãi container đến bãi container”, điều này có thể phù hợp với trách nhiệm của người chuyên chở trong quy tắc Hamburg năm 1978. Ðối với Hague, trách nhiệm của người chuyên chở bắt đầu từ khi cẩu móc hàng ở cảng đi và kết thúc khi cẩu rời hàng ở cảng đến”. ở đây, trách nhiệm của người chuyên chở container có rộng hơn. 3.1.4.3. Xếp hàng trên boong. Người chuyên chở tự cho mình quyền xếp hàng chứa trong container trên boong mà không bị coi là vi phạm hợp đồng vận tải. Ðiều kiện này được quốc tế chấp nhận vì tàu container được thiết kế thích hợp để chở container cả trên boong nhờ có các kết cấu giá đỡ, chất xếp chằng buộc thích hợp đặc biệt nên tàu vẫn hoạt động an toàn. Theo quy tắc Hague- Visby “Hàng thông thường phải xếp trong hầm tàu trừ khi loại hàng đặc biệt và có sự thoả thuận giữa người chuyên chở và người gửi hàng”. Giới hạn trách nhiệm bồi thường. Giới hạn bồi thường tối đa của ngưòi chuyên chở được quy định trong các công ước có sự khác nhau: Quy tắc Hague - 1924 ( Hague Rulls - 1924) Hàng có kê khai giá trị trên vận đơn, bồi thường theo giá trị kê khai Hàng không kê khai giá trị thì mức bồi thường không quá 100 F cho một đơn vị hàng hóa hoặc một kiện hàng. Hàng vận chuyển bằng container chưa đề cập. Quy tắc Visby ( Visby Rulls - 1968) Hàng hóa có kê khai giá trị mức bồi thường theo giá trị kê khai. Hàng hóa không kê khai giá trị, mức bồi thương là: +10.000 fr cho một đơn vị hàng hóa hay một kiện hàng. + 30 fr cho một kg hàng hóa cả bì. Hàng vận chuyển bằng container. Kiện hàng đóng trong container hay palet … có kê khai trên vận đơn sẽ được coi là một đơn vị hàng hóa đòi bồi thường. Không kê khai trên vận đơn thì một container được coi là một đơn vị hàng hóa đòi bồi thường. Nghị định thư SDR 1979 (SDR protocol 1979) Hàng có kê khai giá trị bồi thường theo giá trị kê khai. Hàng không kê khai giá trị thì mức bồi thường là: + 666,67 SDR cho một đơn vị hàng hóa hoặc một kiện hàng + 2 SDR cho 1kg hàng hóa cả bì. Quy tắc Hambuge 1978 ( Hambuge Rulls 1978) Hàng hóa có kê khai giá trị, bồi thương theo giá trị kê khai. Hàng không kê khai giá trị thì mức bồi thuờng là: + 835 SDR cho một đơn vị hàng hóa hoặc một kiện hàng. + 2,5 SDR cho một kg hàng hóa cả bì. Chậm giao hàng bồi thường một khoản tiền tương đương với 2,5 lần tiền cước số hàng giao chậm nhưng không vượt quá tổng tiền cước chủ hợp đồng chuyên chở. Hàng vận chuyển bằng container quy định giống như Visby Rulls. Bộ luật hàng hải Việt Nam – 1990 Giới hạn bồi thường quy định giống như Visby Rulls. Hàng vận chuyển bằng container chưa đề cập. Cước phí trong chuyên chở hàng hóa bằng container Trong chuyên chở hàng hóa bằng container, cước phí container được ấn định thành biểu cước như biểu cước của tàu chợ. Cước phí vận chuyển container thường bao gồm; chi phí vận tải nội địa; chi phí chuyên chở container ở chặng đường chính.; chi phí bến, bãi container ở cảng xếp, dỡ; chi phí khác… Mức cước phí container phụ thuộc vào những yếu tố sau: Loại, cỡ container (lớn hay nhỏ, chuyên dụng hay không chuyên dụng). Loại hàng hóa xếp trong container, nghĩa là căn cứ vào cấp hạng hàng hóa. Mức độ sử dụng trọng tải container. Chiều dài và đặc điểm của tuyến đường chuyên chở. Vận chuyển container ra đời đã nhanh chóng làm thay đổi nhiều mặt trong vận tải nội địa cũng như vận tải quốc tế. Từ điều kiện giao nhận, trang thiết bị bốc dỡ, đến phương thức vận chuyển đều thay đổi. Ðể phù hợp với phương pháp vận chuyển tiên tiến này, các công ty vận tải container đã đưa ra biểu cước của mình để phục vụ khách hàng, cước container gồm 3 loại: Cước vận chuyển container tính theo mặt hàng (CBR: Commodity Box Rate). Ðây là mức cước khoán gộp cho việc chuyên chở một container chứa một mặt hàng riêng biệt. Người chuyên chở căn cứ vào khả năng sử dụng trung bình của container mà tính toán dể ấn định mức cước (ví dụ: 14 tấn container loại 20 feet). Với cách tính này nếu chủ hàng đóng thêm được hàng sẽ có lợi. thường chủ hàng lớn thích loại cước này còn chủ hàng nhỏ lại không thích. Ðối với người chuyên chở, cách tính cước tròn container đơn giản hơn và giảm được những chi phí hành chính. Cước phí container tính chung cho mọi loại hàng (FAK: Freight all kinds Rate) Theo cách tính này, mọi mặt hàng đều phải đóng một giá cước cho cùng một chuyến container mà không cần tính đến giá trị của hàng hóa trong container. Người chuyên chở về cơ bản căn cứ vào tổng chi phí dự tính của chuyến đi chia cho số container dự tính vận chuyển. o vơi cước phí loại CBR, cước phí FAK hợp lý hơn vì đơn vị xếp, dỡ hàng và chiếm chỗ trên tàu là container. Ðối với người chuyên chở áp dụng loại cước này sẽ đơn giảm trong việc tính toán. Nhưng ở loại cước này lại cũng có những bất cập ở chỗ chủ hàng có hàng hóa giá trị cao hơn thì lợi, còn chủ hàng có giá trị thấp lại bất lợi. Cước phí hàng chở lẻ. Cước phí hàng chở lẻ, cũng giống như tàu chợ, loại cước này được tính theo trọng lượng, thể tích hoặc giá trị của hàng hóa đó (tuỳ theo sự lựa chọn của người chuyên chở), cộng với các loại dịch vụ làm hàng lẻ như phí bên bãi container (container freight station charges), phí nhồi, rút hàng ra khỏi container (Less than container load charges). Chính vì thế nên mức cước container hàng lẻ bao giờ cũng cao hơn các loại cước khác. Tóm lại, vận chuyển hàng hóa bằng container giữ vị trí quan trọng trong hệ thống vận tải phục vụ nền kinh tế quốc dân. Ðây là phương thức vận tải tiên tiến đã đang mang lại hiệu quả cao trong chuyên chở đặc biệt là vận chuyển bằng đường biển. Chính vì vậy, so với lịch sử phát triển của vận tải đường biển, vận tải container mới ra đời song tốc độ phát triển khá nhanh. Ðể tạo khả năng áp dụng phương thức chuyên chở hiện đại này, nhiều nước trên thế giới đã xây dựng đội tàu chuyên dụng có trọng tải lớn để chuyên chở container. Xây dựng các cảng container với các trang thiết bị xếp dỡ hiện đại, tự động hóa cùng với hệ thống kho tàng, bến bãi đầy đủ tiện nghi nhằm khai thác triệt để ưu thế của vận chuyển hàng hóa trong container bằng đường biển. THIẾT KẾ VÀ MÔ TẢ HỆ THỐNG Sơ đồ khối hệ thống Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống Giải thích Chương trình xây dựng trên mô hình Client/Server: Thực hiện giải quyết vấn đề cơ sở dữ liệu lớn Máy tính chủ (Server):WindowNT40/2000,SQL Server 2005 Các máy tính trạm (Windows 9x/ME/XP/2000) nằm rãi rác bao gồm ba loại : Bộ phận quản lý nhập tàu Bộ phận quản lý bãi Bộ phận quản lý thông tin nội bộ Hoạt động Hệ thống bao gồm một Server chạy WindowNT 40/2000 CSDL SQL Server2005. Server đảm nhận việc quản lý kết nối từ các máy trạm và lưu trữ toàn bộ CSDL của hệ thống từ các thông tin quản lý nội bộ đến thông tin về container xuất nhập bãi. Các máy trạm quản lý nhập tàu thực hiện cập nhật thông tin về tàu chuẩn bị cập bến. Các máy trạm này thực hiện công tác nhập liệu thông tin về chuyến và container sẽ nhập bãi trên tàu. Các máy trạm quản lý bãi nằm rãi rác ở các bãi khác nhau. Chức năng chính của bộ phận này thêm các thông tin về ngày giờ nhập bãi và sắp xếp cập nhật thông tin vị trí của từng container. Ngoài ra các máy trạm này thực hiện kết nối phần cứng thực hiện xác định tự động vị trí của từng container trong quá trính xuất nhập cũng như luân chuyển nội bộ. Đồng thời đưa ra giải pháp sắp xếp cho từng container trong từng bãi Hai loại máy trạm này tùy vào từng điều kiện cụ thể của từng cảng có nhiều bãi hay số lượng nhân viên mà bố trí cho phù hợp. Mỗi bãi trong cảng sẽ có một máy trạm cho việc quản lý thông tin chi tiết của từng container nhập bãi. Máy trạm quản lý thông tin nội bộ thuộc bộ phận hành chính nhằm cung cấp các thông tin báo cáo cũng như thông tin về nhân viên và hệ thống cần cẩu trong bãi Cơ sở dữ liệu Cơ sở dữ liệu được tập trung trên Server và được cập nhật thường xuyên từ các máy trạm. Mỗi loại máy trạm chuyên cập nhật về các thông tin khác nhau trong hệ thống. Các máy quản lý nhập tàu sẽ cung cấp các thông tin cho công tác nhập cảng của tàu bao gồm các thông tin. Thông tin về hãng tàu giúp cho việc xác định nguồn gốc xuất xứ của tàu Thông tin về cảng dùng cho việc xác định hành trình của tàu. Thông tin hành trình của tàu và container. Thông tin về số hiệu chuyến và tàu. Thông tin về chủ khai thác cho từng container trên tàu. Thông tin từng container trên tàu Các máy trạm quản lý thông tin bãi Thực hiện cập nhật thêm thông tin của container bao gồm thông tin ngày giờ vị trí xuất nhập của từng container. Lưu lại thông tin luân chuyển của từng container trong bãi và cập nhật lại thông tin về vị trí của từng container đó lên Server. Các máy trạm quản lý thông tin nội bộ Bảng đội, tổ, nhân viên cung câp thông tin về nhân viên tham gia hoạt động điều khiển hệ thống cần cẩu. Bảng cần cầu lưu lại thông tin về số cần cẩu hiện có trong bãi. Cập nhật thông tin về từng nhân viên và cần cẩu mà họ điều khiển. Phần mềm Do hệ thống xây dựng trên mô hình Client/Server với các máy tính trạm nằm rãi rác nên dựa vào chức năng hệ thông được chia thành 4 khối module chính. Module Server thực hiện quản lý kết nối từ các máy tính trạm. Server chịu trách nhiệm lưu và xuất thông tin từ cơ sở dữ liệu theo yêu cầu của từng máy tính trạm. Module quản lý thông tin nhập tàu chuyên quản lý (thêm mới cập nhật sửa xóa ) các thông tin về tàu chuẩn bị cập cảng. Module này cho phép trích xuất các báo cáo thống kê về lượng tàu cũng như số lượng container nhập bãi trong ngày nhằm chuẩn bị cho công tác bốc dỡ trong ngày. Module quản lý bãi bao gồm bộ phân phần cứng nhằm lưu lại thông tin vị trí, trạng thái của từng cần cẩu trong bãi từ đó xác định được vị trí của từng container trong bãi. Bộ phận phần mềm chịu trách nhiệm lưu lại thông tin ngày giờ nhập xuất bãi, cập nhật thông tin chuyển bãi nội bộ. Ngoài ra module này cho phép đưa ra giải pháp sắp xếp vị trí của container, trích xuất các báo cáo thống kê về sản lượng container xuất nhập bãi, báo cáo thống kê sản lượng, số lần nâng, hạ của từng nhân viên, tổ, đội. Giao thức mạng Hệ thốn sử dụng mạng LAN IEEE 802.3 ghép nối giữa máy chủ và các máy tính trạm. Các hệ thống phần cứng chuyên thu thập thông tin vị trí trạng thái của từng cần cẩu kết nối với các máy trạm quản lý bãi thông qua cổng COM. Giao thức truyền nhận được tự xây dựng riêng cho việc kết truyền nhận thông tin này. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ENCODER Giới thiệu chung Hình 3.1 Encoder Dùng dể ghép nối đo lường dịch chuyển cơ học: chiều dài, vận tốc (chuyển động thẳng và quay), gia tốc, định vị, robot. Công nghệ vật liệu từ - nam châm vĩnh cửu hoặc quang - hồng ngoại/ laser, hisolution A DC Độ phân ly cao: dãi rông: 256 à 500 kc/t (counts/turn), chịu sock (lên đến 10s g) Tốc độ lên đến 10k rpm, mô men cản thấp hơn 10-3 Nm Đầu ra là các xung lệch 900 Tín hiệu ra TTL hoặc vi sai (truyền xa hoặc (byte, BCD, GrayCode formatted) Có rất nhiều hãng sản xuất encoder như: Tamagawa Seiki, Epson, Hewlett-Packard… Output phase Tùy vào từng loại encoder mà có nhiều đầu ra khác nhau. Nhưng tất cả đều phải có 3 đầu ra cơ bản A phase Output B phase Output C phase Output T b c d Hình 3.2 Output phase A,b,c,d = T/4 +- T/8; e= T +-T/2 Trong đó phase A đặc trưng cho encoder , phase B đặc trưng cho chiều của động cơ. Mỗi một encoder có một tốc độ phát xung nhất đinh theo vòng quay. Vì vậy thực hiện đọc số xung của phase A và phase B chúng ta có thể tính toán dược tốc độ quay của đông cơ. Để tính toán tốc độ của động cơ ta dùng biến đếm count. Khi phase A và phase B chuyển qua các trạng thái 10, 11, 01,00 count tăng thêm 1, nếu chuyển qua các trạng thái 01, 11, 10, 00 biến đếm lùi đi 1. Thực hiện tính toán count trong 1s chúng ta có số xung phát ra của encoder trong 1s từ đó quy đổi ra vân tốc quay của động cơ: count/ số xung (vòng/s). Trong đó số xung là một chỉ số của encoder xác định số xung phát ra trên một vòng quay. TÌM HIỂU VỀ AVR Pin configution Hình 3.3 Sơ đồ cấu hình chân tín hiệu ATmega8 của họ AVR Hinh 3.4 Sơ đồ nguyên lý tương đương của chân vào ra Cấu trúc chân của AVR có thể phân biệt rõ chức năng (vào ra) trạng thái (0 1) từ đó ta có 4 kiểu vào ra cho một chân của avr.Khác với 89 là chỉ có 2 trạng thái duy nhất (0 1) . Đặc biệt nguồn từ chân của AVR đủ khoẻ để điều khiển Led trực tiếp (mA) còn 89 chỉ là vài uA Để điều khiển các chân này chúng ta có 2 thanh ghi ->PORTx :giá trị tại từng chân (0 – 1) có thể truy cập tới từng bit PORTx.n->DDRx : thanh ghi chỉ trạng thái của từng chân , vào hoặc là ra .Giá trị 1 là ra và 0 là vào Để đọc giá trị từ chân AVR chúng ta có một thanh ghi PINx Timer Đặc tính: Bao gồm các bộ timer 8bit 16 bit, thường có từ 3 – 4 bộ Timer Có các kênh PWM (từ 4 đến 8 kênh tuỳ loại ) Bao gồm nhiều chế độ ngắt và PWM … Có thể là một kênh đếm riêng biệt Tự động xoá Timer trong chế độ so sánh(tự động nạp lại) Có chế độ PWM Tạo ra tần số Đếm các dự kiện ngắt ngoài Tạo ra các ngắt tràn và ngắt so sánh Các chế độ hoạt động của timer: Chế Độ Thông Thường: Đây là chế độ hoạt động đơn giản nhất của Timer .Bộ đếm sẽ liên tục đếm tăng lên cho đến khi vượt quá giá trị lớn nhất TOP và sau đó sẽ được khởi động lại tại giá trị Bottom.Trong các hoạt động thông thường thì cờ tràn sẽ được thiết lập khi giá trị trong Timer đạt giá trị không và không bị xoá đi.Tuy nhiên nếu mà ngắt tràn được chấp nhận thì cờ ngắt sẽ tự động bị xoá khi ngắt được thực hiện.Giá trị trong Timer có thể được viết vào bất cứ lúc nào Chế Độ So Sánh (CTC): Đấy là chế độ mà giá trị trong Timer luôn được so sánh với giá trị trong thanh ghi ORC .Khi giá trị trong Timer bằng giá trị trong thanh ghi ORC thì giá trị trong Timer sẽ bị xoá đi.Giá trị trong ORC đóng vai trò là giá trị TOP cho bộ đếm.Chế độ này cũng cho phép tạo ra tần số so sánh ở đầu ra.Tuy nhiên trong chế độ này nếu giá trị mới ghi vào thanh ghi ORC mà nhỏ hơn giá trị tức thời của bộ đếm thì thì 1 so sánh sẽ bị lỡ, khi đó bộ đếm sẽ đếm đến giá trị lớn nhất sau đó rơi xuống giá trị 0 trước khi so sánh tiếp theo xuất hiện Hình 3.5 Biểu đồ thời gian của chế độ CTC Chế Độ Fast PWM: Cho phép tạo ra sóng với tần số cao.Sự khác biệt cơ bản giữa Fast PWM với các loại PWM khác là nó chỉ sử dụng 1 sườn dốc.Bộ đếm sẽ đếm từ Bottom đến Max sau đó khởi động lại từ bottom. Trong chế độ không đảo đầu ra của chân so sánh OCx sẽ bi xoá khi có phép toán so sánh giữa TCNTx và thanh ghi ORC là bằng nhau. Và sẽ được sét lên 1 khi giá trị đạt Bottom. Trong chế độ đảo ,đầu ra đảo sẽ được set lên 1 khi sự so sánh giữa thanh ghi ORC và giá trị trong Timer bằng nhau và sẽ bị xoá khi giá trị đạt Bottom.Trong cả hai trường hơp này tần số của chế đô Fast PWM đều gấp đôi so với chế độ phase correct PWM sử dụng hai sườn dốc Với tần số cao này chế độ độ Fast PWM rất tốt cho các ứng dụng như ADC hay chỉnh lưu.Ngoài ra với tần số cao giúp làm giảm kích thước của thiết bị ngoài như cuộn dây tụ từ đó giúp làm giảm toàn bộ chi phí cho hệ thống Sơ đồ dưới đây mô tả chu kỳ thời gian của chế độ: Hình 3.6 Biều đồ thời gian chế độ Fast PWM Chế độ Phase correct PWM Chế độ này hoạt động dựa trên hai sườn lên xuống.Bộ đếm sẽ đếm liên tục từ giá trị BOTTOM đến giá trị MAX và sau đó từ giá trị MAX đến giá trị BOTTOM.Trong chế độ so sánh không đảo chân so sánh (OCx) sẽ bị xóa khi giá trị TCNTx bằng giá trị OCRx trong quá trình đếm lên và sẽ được set bằng 1 khi giá trị so sánh xuất hiện trong quá trình đếm xuống.Chế độ so sánh đảo thì các giá trị là ngược lại.Với hoạt động hai sườn xung này thì chế độ này không tạo ra được tần số nhỏ như chế độ một sườn xung .Nhưng do tính cân đối của hai sườn xung thì nó tốt hơn cho điều khiển động cơ Chế độ phase correct PWM hoạt động cố định là 8 bít.Trong chế độ này bộ đếm sẽ tăng cho đến khi đạt giá trị MAX ,khi đó nó sẽ đổi chiều đếm.Biểu đồ thời gian đây mô tả hoạt động của toàn bộ quá trình: Hình 3.7 Biểu đồ thời gian của chế độ phase correct PWM Từ biểu đồ thời gian ta nhận thấy việc thay đổi tần số trong hoạt động của phase correct PWM có thể thay thế bằng hai giá trị là MAX và BOTTOM. Nó linh hoạt hơn so với chế độ Fast PWM. Tần số có thể tính theo công thức như sau:f=fc/N*510. Trong đó N tạo ra bởi bộ chia nó có các giá trị là:1,8,64,256 hoặc 1024 Các thanh ghi trong bộ Timer/ Counter Thanh ghi điều khiển TCCRx: Hình 3.8 Thanh ghi điều khiển TCCRx Bít 3,6 –WG00-WG01: Đây là các bít chọn chế độ trong Timer.Các giá trị được mô tả trong bảng sau. Bảng chọn chế độ Timer: Hình 3.9 Bảng chọn chế độ Timer Bít 5-4 : COM00-COM01: Quy định giá trị đầu ra trong các phép so sánhBít 2: 0 – CS2:0 :Đây là các bít quy định xung cấp cho hoạt động của Timer.Bảng dưới đây mô tả toàn bộ các giá trị Chọn chế độ cho xung Clock Hình 3.10 Bảng chọn chế độ xung Clock Thanh ghi cờ ngắt-TIFR: Hình 3.11 Thanh ghi cờ ngắt TIFR Bít 1-OCFx : Khi hai giá trị bằng nhau bít này được set lên bằng 1Bít 1-TVOx : Khi bộ đếm vượt quá giá trị Top thì bít này được set bằng 1 Thanh ghi mặt nạ ngắt-TIMSK: Hình 3.12 Thanh ghi mặt nạ ngắt TIMSK Bít 1 – OCIEx: khi bít này được set lên bằng 1 thì cho phép ngắt so sánhBít 0 –TOIEX : Khi bít này được set lên bằng 1 thì cho phép ngắt tràn Analog to Digital Converter Chức năng • Độ phân dải: 10-bit • Số nguyên phi tuyến tối thiểu 0,5 (0.5 LSB Integral Non-linearity) • Độ chính xác tuyệt đối (±2 LSB Absolute Accuracy) • Thời gian chuyển đổi: 65 - 260 µs • Năng suất phân dải lớn nhất lên tới (Up to 15 kSPS at Maximum Resolution) • 8 kênh được ghép từ các kênh đơn vào. • 7 kênh vào vi sai. • 2 kênh vào vi sai với lựa chọn 10x hay 200x (1) • tùy chọn bỏ đi sự điều chỉnh cho kết quả đọc ra của ADC. • phạm vi điện áp vào ADC: 0 – VCC • điện áp chuẩn ADC có thế chọn: 2.56V • chế độ không tải hoặc kiểu chuyển đổi đơn • ADC bắt đầu chuyển đổi bởi tự động khởi động trên ngắt nguồn • Ngắt khi ADC hoàn thành chuyển đổi. • chế độ ngủ loại bỏ nhiễu Note: 1. Những kênh vào vi sai không kiểm tra thiết bị trong gói PDIP. Chức năng này chỉ đảm bảo khi làm việc với đóng gói TQFP và MLF Atmega 16 có chức năng xấp xỉ liên tiếp 10 bit ADC.ADC kết nối đến 8 kênh bộ đa hợp Analog, điều này cho phép 8 đầu đơn điện áp vào nhận được từ các chân cổng A. một đầu điện áp đơn vào được tham chiếu đến 0V (GND). Thiết bị cũng hỗ trợ kết hợp điện thế vào 16 vi sai. Hai trong số đầu vào vi sai (ADC1, ADC0 và ADC2, ADC2) được trang bị với mức độ lập trình được, cung cấp bước khuyếch đại của 0 dB (1x), 20 dB (10x) hoặc 46 dB (200x) trên điện thế vào vi sai trước khi chuyển đổi A/D. 7 kênh vào analog vi sai dùng chung thiết bị đầu cuối âm (ADC1), trong khi đầu vào ADC khác có thể được chọn như là thiết bị đầu cuối dương. Nếu 1x hoặc 10x độ khuyếch đại được dùng, độ phân dải 8 bit được dùng. Nếu 200x khuyếch đại được dùng, độ phân dải 7-bit được dùng. Bộ ADC chứa đựng một mẫu và mạch lưu trữ, cái này đảm bảo rằng điện áp vào ADC được giữ ở một hằng số trong khi chuyển đổi. sơ đồ khối của ADC trong hình 98. Hình 3.13 Sơ đồ khối chuyển đổi analog sang digital ADC có chân điện áp cung ứng riêng analog, AVCC. AVCC phải sai khác ±0.3 V so với VCC. Xem đoạn “ADC Noise Canceler” cho biết cách nối chân này như thế nào.. Điện áp chuẩn bên trong trên danh nghĩa 2.56V hoặc AVCC được cung cấp bên trong chip. Điện áp tham chiếu có thể được tách riêng bên ngoài ở chân AREF bới một tụ điện chống nhiễu tốt hơn. Thao tác (Operation) ADC chuyển đổi điện áp vào tương tự tới một giá trị số 10-bit thông qua xấp xỉ liên tiếp. Giá trị cực tiểu đại diện cho đất (GND) và giá trị cực đại cho là điện áp trên chân AREF trừ đi 1 LSB. Để chọn, AVCC hay một điện áp chuẩn 2.56V có thể được nối tới chân AREF bởi việc ghi các bit REFSn trong thanh ghi ADMUX. Vậy điện áp tham chiếu bên trong có thế được tách riêng ra bởi tụ bên ngoài ở chân AREF cải thiện sự chống nhiễu. Kênh vào analog và hệ số khuyếch đại vi phân được chọn và viết trong các bit MUX trong ADMUX. Bất kỳ chân vào nào ADC, và còn thêm GND và một điện áp tham chiếu cố định, có thể được chọn như là những đầu vào đơn kết thúc ở ADC. Một sự lựa chọn của đầu vào các chân ADC có thể được chọn như là đầu vào âm và dương tới máy khuyếch đại hệ số vi sai Nếu kênh vi sai được chọn, thì máy khuyếch đại hệ số vi sai khác nhau điện áp giữa cặp lựa chọn chân vào bởi hệ số khuyếch đại được chọn. Giá trị đại này sau đó trở thành tín hiệu vào analog tới ADC ADC được phép hoạt động bởi sự thiết lậo bít cho phép ADC, ADEN trong ADCSRA. Điện áp tham chiếu và kênh vào được chọn sẽ không cho hiệu quả nếu ADEN được đặt. ADC không tiêu phí năng lượng khi ADEN bị xóa, vì vậy khuyến cáo tắt ADC trước khi đi vào chế độ tiết kiệm năng lượng. Nói chúng ADC cho kết quả là 10-bit, nó được lưu trữ trong thanh ghi dữ liệu ADC: ADCH và ADCL. Mặc định, kết quả này được điều chỉnh bên phải nhưng có thể chọn điều chỉnh bên trái bới cài đặt bit ADLAR trong ADMUX. Nếu kết quả được chỉnh bên trái và không hơn chính xác 8 bít thì chỉ cần đọc ADCH là đủ. Nếu không thì ADCL phải được đọc trước, sau đó ADCH, để đảm bảo rằng nội dung thanh ghi dữ liệu thuộc về chuyển đổi giống như vậy. Một khi ADCL được đọc, ADC truy nhập thanh ghi dữ liệu bị nghẽn. Điều này nói lên rằng ADCL đọc xong và chuyển đổi hoàn thành trước khi ADCH được đọc, không một thanh ghi nào được cập nhật và kết quả từ việc chuyển đổi sẽ bị mất. Khi ADCH được đọc, ADC truy nhập ADCH và thanh ghi ADCL được cho phép trở lại ADC có ngắt của riêng mình khi mà chuyển đổi được hoàn thành. Khi ADC truy nhập thanh ghi dữ liệu bị cấm giữa đọc ra của ADCH và ADCL, ngắt sẽ khởi động thậm chí kết quả bị mất Bắt đầu chuyển đồi: (Starting a Conversion) Một chuyển đổi đơn được bắt đầu bởi việc ghi một lôgíc mới vào ADC bắt đầu chuyển đổi bit, ADSC. Bít này ở trạng thái cao trong quá trình chuyển đổi và sẽ bị xóa bới phần cứng khi chuyển đổi hoàn thành. Nếu một kênh vi sai được chọn trong quá trình chuyển đổi, thì ADC sẽ hoàn thành chuyển đổi hiện thời trước khi thực hiện thay đổi kênh. Cách khác, một sự lựa chọn chuyển đổi có thế được khởi động tự động bởi nhiều nguồn khác nhau. Khởi động tự động được cho phép bởi đặt bít cho phép tự động khởi động ADC, ADATE trong ADCSRA. Nguồn khởi động được lựa chọn bởi đặt sự lựa chọn các bít khởi động ADC, ADTS trong SFIOR (thấy trong mô tả của các bít ADTS cho danh sách các nguồn khởi động), Khi mép sườn dương xuất hiện trong sự lựa chon tín hiệu trigger, bộ đếm gộp trước ADC được reset và một quá trình chuyển đổi bắt đầu. Điều này cung cấp một phương pháp của bắt đầu chuyển đổi tại một đoạn nhất định. Nếu tín hiệu trigger vẫn được đặt khi chuyển đổi được hoàn thành, một chuyển đổi mới sẽ không được bắt đầu. nếu một sườn dương khác xuất hiện trên tín hiệu trigger trong khi chuyển đổi, thì sườn đó bị bỏ qua. Ghi nhớ rằng cờ ngắt sẽ được đặt thậm chí nếu ngắt đặc biệt bị cấm hoặc bít cho phép ngắt toàn cục trong SREG bị xóa. Vì vậy một quá trình chuyển đổi được khởi động không gây ra một ngắt. Tuy nhiên, cờ ngắt phải bị xóa để thúc đẩy một sự chuyển đổi mới tại sự kiện ngắt tiếp theo. Hình 3.14 Sơ đồ khối logic tự động Trigger ADC Sử dụng cờ ngắt ADC như là một trigger nguồn tạo nên bắt đầu một sự chuyển đổi mới ngay khi quá trình chuyển đổi được hoàn thành. ADC vận hành trong chế độ tự do, lấy mẫu liên tục và cập nhật thanh ghi dữ liệu ADC. Quá trình chuyển đổi đầu tiên phải được bắt đầu bởi quá trình ghi lôgíc ‘1’ vào bit ADSC trong ADCSRA. Trong chế độ này ADC sẽ thực hiện liên tiếp chuyển đổi độc lập mà không phụ thuộc vào cờ ngắt ADC, ADIF bị xóa hay không. Nếu Auto Triggering được cấp phép, những quá trình chuyển đổi đơn có thể bắt đầu bởi quá trình ghi ADSC trong ADCSRA thành ‘1’. ADSC có thể cũng được dùng để quyết định nếu một quá trình chuyển đổi đang được xử lý. Bít ADSC sẽ được đọc như là “một” trong một quá trình chuyển đổi, không phụ thuộc vào sự chuyển đổi được bắt đầu Bộ đếm và thời gian chuyển đổi: (Prescaling and Conversion Timing) Hình 3.15 Bộ đếm ADC Theo mặc định, hệ mạch điện xấp xỉ liên tiếp đòi hỏi đầu vào tần số clock giữa 50 kHz và 200kHz để đạt được độ phân dải lớn nhất. nếu độ phân dải thấp hơn 10 bit cần thiết, đầu vào tần số đồng hồ tới ADC lớn hơn 200kHz để nhận được tốc độ giữ mẫu cao hơn. Mô đun ADC chứa một máy đếm, mà máy này phát sinh một tần số đồng hồ ADC chấp nhận từ bất kỳ tần số CPU trên 100kHz. Máy đếm là một tập bởi các bit ADPS trong ADCSRA. Máy đếm bắt đầu đếm ngay từ khi ADC được bật bởi đặt bit ADEN trong ADCSRA. Bộ đếm tiếp tục chạy miễn là bit ADEN được đặt, và tiếp tục reset khi ADEN ở mức thấp. Khi bắt đầu một sự chuyển đổi được kết thúc đơn bởi sự thiết đặt bit ADSC tro