LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ vi cơ điện tử và công nghệ vi hệ thống với những mạch tích hợp cao xử lí thông minh dẫn đến mô hình mạng cảm nhận không dây đã và đang ngày cành phát triển mạnh mẽ và ứng dụng trong mọi lĩnh vực của đời sống xã hội (nông nghiệp, y tế, công nghiệp ...).

Mạng cảm nhận không dây (Wiress Sensor Network) với đặc điểm của loại mạng này vừa có chức năng mạng vừa có chức năng cảm nhận. Nó hoạt động trên nguyên lí là tại một nút mạng sẽ cảm nhận thông số của môi trường cần đo,đo đạc thông số và sau đó tiến hành truyền dữ liệu qua môi trường không dây về trạm gốc (nút gốc), để trên cơ sở đó nút gốc có thể đưa ra các lệnh xừ lý cần thiết.

Khoá luận này nghiên cứu việc ghép nối cảm biến với vi điều khiển AVR để từ đó ghép nối với nút mạng và xây dựng một mô hình đo nhiệt độ tự động và truyền nhận không dây sử dụng vi mạch tích hợp cao CC1010.

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ linh kiện điện tử và công nghệ thông tin đã tạo ra những sự thay đổi to lớn trong cuộc sống. Mô hình mạng cảm nhận không dây ra đời dựa trên cơ sở ứng dụng những thành tựu của công nghệ truyền thông không dây. Nó ra đời nhằm thỏa mãn nhiều yêu cầu trong thực tế trong đó việc đo một thông số môi trường là rất cần thiết và đang được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi bởi vì nó đem lại nhiều ứng dụng cần thiết cho con người. Đặc điểm của mạng cảm nhận không dây là vừa có chức năng mạng vửa có chức năng cảm nhận. Nó hoạt động trên nguyên lí là tại một nút mạng sẽ cảm nhận thông số của môt trường cần đo , đo đặc thông số và sau đó tiến hành truyền dữ liệu qua môt trường không dây về trạm gốc (nút gốc), để trên cơ sở đó nút gốc có thể đưa ra các lệnh xử lý cần thiết hoặc truyền số liệu vào máy tính. Bản thân nút gốc không nhất thiết phải là một máy vi tính mà cũng có thể được chế tạo với kích thước nhỏ,phù hợp với đặc thù của từng lĩnh vực ứng dụng cụ thể.

Mạng cảm nhận không dây do vây đã mở ra một hướng nghiên cứu mới,với một loạt các ứng dụng hấp dẫn đáp ứng được những đòi hỏi khắt khe trong nhiều lĩnh vực quân sự,công nghiệp,nông nghiệp,y tế..

với đề tài “Nghiên cứu ghép nối cảm biến có tín hiệu ra dạng số cho nút mạng cảm nhận không dây” là một trong những phần của nút mạng cảm nhận không dây và cụ thể trong đề tài này đã tiến hành nghiên cứu ghép nối cảm biến đo nhiệt độ và độ ẩm đầu ra số SHT71 với vi điều khiển AVR và sau đo ghép nối với vi điều khiển CC1010 của hãng Chipcon

Vi điều khiển CC1010 là một Module tích hợp vi điều khiển họ 8051 thông thường với bộ truyền nhận RF không dây trên cùng một chip,vì thế khi ghép nối với đầu đo ,không những có khả năng tạo thành các điểm đo thông số môi trường mà còn có thể xây dựng thành một nút mạng trong cấu hình mạng cảm nhận không dây,cả nút mạng và nút gốc đều được thiết kế với chip xử lý chính là vi điều khiển CC1010. Khóa luận này tiến hành nghiên cứu đê xây dựng các ghép nối tạo thành nút mạng “Đo tự động và truyền nhiệt độ và độ ẩm” về nút gốc “Nhận và hiển thị nhiệt độ và độ ẩm” qua LCD

từ việc nghiên cứu về môt hình mạng cảm nhận không dây thì các vấn đề cần phải giải quyết trong để tài này là:

- Thiết kế khối cảm nhận:thực hiện việc ghép nối giữa cảm nhận và vi điều khiển cụ thể là cảm biến nhiệt độ đầu ra số SHT71 và vi điều khiển AVR.

- Thiết kế khối truyền thông tin và hiển thị nhiệt độ và độ ẩm: Màn hình LCD1602A được ghép nối với vi điều khiển CC1010.Tín hiệu thu được từ Anten được phân tích để lọc ra thông tin nhiệt độ và độ ẩm.Thông tin nhiệt độ và độ ẩm được phân tích và đưa lên màn hình LCD

- Viết phần mền cho hệ thống,đảm bảo hệ thống ghi nhận thông số nhiệt độ,độ ẩm ,truyền ,nhận và hiển thị thông tin.

Tiêu chí được đặt ra là hệ thống chế tạo phải có độ ổn định cao,nút mạng tiêu thụ năng lượng thấp,có khả năng hoạt động độc lập liên tục dài ngày.

Phương pháp nghiên cứu được lựa chọn là kết hợp phương pháp truyền thống (nghiên cứu lý thuyết,tính toán xây dựng mô hình hệ thống ) với phương pháp hiện đại:Sử dụng phần mềm vẽ mạch Protel,mạch in nhiều lớp,bộ công cụ phát triển Keil uVision 2 ,các IC cảm biến và vi điều khiển có độ tích hợp cao...)

Nội dung để tài chia làm 3 chương:

Chương I: Tổng quan về mạng cảm nhận không dây.

Chương II: Các phương pháp ghép nối dạng đầu đo và chương trình thực hiện chức năng thu thập dữ liệu.

Chương III: Phần mềm nhúng.

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

MỞ ĐẦU 2

Chương I GIỚI THIỆU MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY 4

I. Mạng cảm nhận không dây 4

1.1 Thu thập dữ liệu môi trường 4

1.2 Giám sát an ninh 5

1.3 Theo dõi đối tượng 5

1.4 Giới thiệu Vi điều khiển CC1010 7

1.5 Bộ thu phát không dây (RF Transceiver) 12

1.6 Mạng cảm nhận không dây dựa trên vi điều khiển CC1010 14

1.7 Mô hình mạng: 15

Chương II GHÉP NỐI VI ĐIỀU KHIỂN AVR VỚI CẢM BIẾN 17

II. Những nét cơ bản của vi điều khiển AVR-Micro Atmega64L 17

2.1 Đặc điểm cấu tạo của AVR 17

2.1.1. Tính năng của Atmega64L 17

2.1.2 Khối của Atmega64L 20

2.1.3 Các chu trình truy nhập dữ liệu lên thanh ghi SRAM trên chip 5 của Atmega64L 25

2.1.4 Bộ truyền nhận nối tiếp USART 30

2.1.5 Cảm biến đầu ra tín hiệu số và cách ghép nối 31

2.1.6 Ghép nối đầu đo với vi điều khiển AVR 41

2.1.7 Phần mền nhúng cho VAR 41

Chương III PHẦN MỀM NHÚNG 48

III. Phần mềm nhúng 48

3.1 Tổng quan về phần mềm nhúng 48

3.2 Các bước cơ bản xây dựng một phần mềm nhúng 49

3.3 Phần mềm nhúng viết cho CC1010 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

MỞ ĐẦU 2

Chương I GIỚI THIỆU MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY 4

I. Mạng cảm nhận không dây 4

1.1 Thu thập dữ liệu môi trường 4

1.2 Giám sát an ninh 5

1.3 Theo dõi đối tượng 5

1.4 Giới thiệu Vi điều khiển CC1010 7

1.5 Bộ thu phát không dây (RF Transceiver) 12

1.6 Mạng cảm nhận không dây dựa trên vi điều khiển CC1010 14

1.7 Mô hình mạng: 15

Chương II GHÉP NỐI VI ĐIỀU KHIỂN AVR VỚI CẢM BIẾN 17

II. Những nét cơ bản của vi điều khiển AVR-Micro Atmega64L 17

2.1 Đặc điểm cấu tạo của AVR 17

2.1.1. Tính năng của Atmega64L 17

2.1.2 Khối của Atmega64L 20

2.1.3 Các chu trình truy nhập dữ liệu lên thanh ghi SRAM trên chip 5 của Atmega64L 25

2.1.4 Bộ truyền nhận nối tiếp USART 30

2.1.5 Cảm biến đầu ra tín hiệu số và cách ghép nối 31

2.1.6 Ghép nối đầu đo với vi điều khiển AVR 41

2.1.7 Phần mền nhúng cho VAR 41

Chương III PHẦN MỀM NHÚNG 48

III. Phần mềm nhúng 48

3.1 Tổng quan về phần mềm nhúng 48

3.2 Các bước cơ bản xây dựng một phần mềm nhúng 49

3.3 Phần mềm nhúng viết cho CC1010 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55