su dung cam bien adxl202 de xay dung thiet bi tro thay chuot may tinh

7/24/2019 Su Dung Cam Bien ADXL202 de Xay Dung Thiet Bi Tro Thay Chuot May Tinh

1/50

I HC QUC GIA H NI

TR NG I HC CNG NGH

Hong Trung Thnh

S DNG CM BIN GIA TC ADXL202 XYD NG THIT B TR THAY CHO CHUT MY TNH

KHO LUN TT NGHIP I HC H CHNH QUYNgnh: in t - Vin thng

Cn b h ng dn: TS. L V Hng h ng dn:CN. Phm Duy H ng

H NI 2005


2/50

L i cm n

Tr c tin ti xin chn thnh cm n Th y gio TS. L V H, cng Ng i ng h ng dn c nhn Ph m Duy H ng thu c Khoa in T- Vi nThng tn tnh h ng dn ti tm hi u v nghin c u kha lu n ny.

Ti c ng t lng bi t n t i cc Th y, c gio trong Tr ng i HcCng Ngh - i Hc Quc Gia H N i c cng o to, quan tm, gip ti trong su t qu trnh h c t p v hon thnh kha lu n ny. ng th i emcng chn c m n cc cn b trong phng Robot to mi iu kin cho emlm tt phn thc nghi m ca mnh

Cui cng, ti mu n cm n t i tt c bn b, gia nh v ng i thn ng vin v gip ti trong qu trnh h c t p v hon thnh kha lu n ny.

H ni, ngy 1 thng 6 n m 2005

Sinh vin


3/50

TM TT NI DUNG

Ngy nay v i s pht tri n mnh m ca cng ngh in t, vic phtminh ra cc linh ki n m i c kch th c v cng nh v i tnh n ng ng dngcao. Cc linh ki n c tch h p theo quy trnh s n xu t theo cng ngh caogp ph n thu g n cc s n ph m in t. Cng ngh vi c in t c phttrin mnh nhiu n c v n c ng c u t pht tri n v trong t ng laicng ngh ny s gp ph n vo vi c pht tri n ngnh cng ngh in t v inhng u im ca n.

Kho lu n ny trnh by v vn s dng c m bi n gia t c kiu t ch to theo cng ngh MEMS, s dng c m bi n gia t c ADXL202 xy d ngthit b tr chut bng tay. Xy d ng h thng iu khin chut da vo vi cthay i s xung vo hai knh X v Y c a cm bin ADXL202. Tn hi u gi chut c thc hin bng ph n mm nhng vo vi iu khin Basic Stamp(BS2sx). Tm hi u chu n PS/2 v cch nh d ng gi d liu ca n. ng th ikho lu n cng tm hi u c d nh dng chu n PS/2 chu t. cng nh cc g id liu t i PC c a n.


4/50

MC LC

Ch ng 1:Gi i thiu1Ch ng 2: Gi i thiu tng quan v cng ngh MEMS..4

2.1. Gi i thiu chung nh ng c im ca cng ngh MEMS.4

2.2. Xu h ng pht tri n cng ngh trong t ng lai.........5

Ch ng 3: Cm bin gia tc kiu t ch to theo cng ngh MEMS7

3.1 Nguyn t c hot ng ca cm bin gia t c MEMS ki u t........7

3.2 C m bin gia t c MEMS ki u tADXL202.9

3.2.1 c tnh c a cm bin gia t c ADXL202..9

3.2.2 C u trc c a cm bin ADXL20210

3.3 c tuy n ca cm bin..16

Ch ng 4: Viiu khin Basic Stamp.........................................................184.1 Gi i thiu v Basic Stamp .18

4.2 Ngn ng l p trnh cho Basic Stamp .23

Ch ng 5: ng dng cm bin ADXL202 xy d ng h thng tr chutmy tnh..25

5.1 Khi qut chu t my tnh25

5.2 Chu n PS/2..30

5.3 M hnh h thng.35

K t lun40

Ph lc..41

Ti liu tham kho


5/50

Ti liu tham kho[1] Analog devices, Inc.

[2] Ann. Rev. Fluid Mech Microeclectromechical Systems .

[3] Colinfahey Basic Stamp and PS/2 mouse.

[4] Grigore C. Burdea Haptic feedback for Vitual Reality

[5] Parallax Inc. www.parallaxinc.com .

[6] Phm Duy H ng, Tr n Thu H ng, ng Cao S n, Nguy n Th ng Long,Tr n

Quang Vinh v Nguy n Ph Thu ng d ng cm bi n gia t c MEMS o cc gc nghing k yu hi ngh ton qu c v kh c bay c iu khin.

[7] Scott Edwards programming and Customizing the Basic Stamp omputer .


6/50

Kha lun tt nghi p Xy dng thit b tr chut my tnh

CH NG 1

GI I THIU

Cc nghin cu trong giao ti p ng i - my nhm t i mc tiu gip cho ng is dng giao ti p v i my d dng, thun tin h n v t nhin h n. Mt trong nhngch nghin cu ca l nh vc giao ti p ng i my l cc giao din haptic. Giaodin haptic s dng cm bin thu nhn cc c ng ca bn tay v cc ngn tay v

dng cc thng tin cho vic iu khin cc ch ng trnh my tnh.

Cc giao din haptic c th ng dng trong nhiu l nh vc, c bit l trong cctr ch i 3-D v cc ch ng trnh thc ti o, ng i s dng th ng phi thchin cc thao tc phc t p nh trong th gi i thc.

Hnh d i y m t m hnh giao din haptics dng cc cm bin c gnvo u cc ngn tay thu nhn cc c ng, thng tin nhn c t cc c ng

s truyn n my tnh iu khin

Hnh1.1: Cc cm bi n c g n vo tay. Hnh 1.2: i u khi n th c t i o.

I HC CNG NGH - DHQG HN 1


7/50


Hnh 1.3: Vic g n cc cm bi n ln bn tay v ngn tay.

Sauy l nhng hnhnhng dng ca giao din haptic trong cc l nh vciu khin, y t

Hnh 1.4: i u khi n my tnh thng qua thng qua bn tay.



8/50


Hnh 1.5: p d ng trong l nh v c c kh.

Mc tiu ca kho lun ny l xy dng mt m hnh n gin cho giao dinhaptic,s dng cm bin gia tc thu nhn thn tin v v tr c ng ca bn tay vcc ngn tay. Dng cc thng tin iu khin con tr trn mn hnh my tnh.



9/50


CH NG 2

GI I THIU TNG QUAN V CNG NGH MEMS

2.1 Gi i thiu chung nh ng c im ca cng ngh MEMS.

H thng vi c in t MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) l s h pthnh ca cc yu t c v in. Cc linh kin MEMS lcu ch l nhng sn phmtrong l nh vc c lm ccu o p sut v bin dng thay cho ccu o truynthng. S pht trin ca khoa hc k thut, c bit l ca cng ngh vi in t gipcho cng ngh MEMS c nhng b c pht trin mnh m, m ra nhiu cc k thutsn xut m i: cng ngh vi c dng khi (bulk-micromachining), v cng ngh vi c b mt (surface-micromachining) v i vt liu ch yu l n tinh th silic. Cc thnhtu t c cho thy, cng ngh MEMS khng ch b h p trong cc loi cm bin c ,m c th pht trin ng dng trong r t nhiu l nh vc cm bin khc: cm bin nhit,cm bin t, cm bin quang, cm bin ho, cm bin sinh hc. Khng ch n thntrong l nh vc cm bin m trong cc h ch p hnh v trong cc h iu khin t ng.

C th ni r ng cng ngh MEMS l cng ngh ca thin nin k m i, cng ngh cat ng lai.

Cc sn phm ca MEMS c ng dng r t r ng ric bit trongiu khint ng. Nhng sn phm c tch h p r t nh t cc thnh phn c v in, kchth c t vi m (micro met) vi mm (milimet). Do s tch h p cao nh vy nntrn mt h thng MEMS c th cn hng triu linh kin in t. Bng cch k t h pcng ngh in t v cng ngh vi c c kh nng tch h p hng triu linh kinh

trn mt chp. Nhng thnh phn in c cu to bng cch s dng cng ngh camch tch h p (IC). Nhng thnh phn c hc li c cu to t cng ngh vi c (micromachining) trn Silic hoc thm vo nhng l p cu trc m i hnh thnhnn nhng thit b c v c in t.



10/50


Hnh 2.1:C u trc b cm bi n b ch p hnh i u khi n h th ng vi c

Trong nhiu ng dng, MEMS to ra c b c chuyn dch t nhngnghin cu trong phng th nghim t i nhng sn phm th ng mi v i th tr ngr ng. Trong t ng lai nhng ng dng MEMS khng nhng cho php thu nhn thng

tin, truyn thng m cn cho php cm bin, iu khin mi tr ng t xa v i gi thnhth p, tin cy cao, n nh cao. V i s k t h p nhng kh nng trn, MEMS s ng mt vai tr quan tr ng trong nn kinh t, bao gm cc l nh vc nh chm sc sckho, giao thng, qun s, khng gian, xy dng, sn xut, kin trc v h thngtruyn thng. Nhng ng dng c p dng: trong y hc ,cng ngh hng khng,trong cng ngh thng tin

2.2 Xu h ng pht trin cng ngh MEMS:

Trong t ng lai MEMS s c p dng v i nhng chc nng l n h n, p dngr ng di h n. Cc thit b vi c c th lm vic c l p hoc c th lm vic phi h pcng nhau. Thit b vi c c kch th c nh cho nn n c th p dng trong cc l nhvc m cc linh kin khc khngpng c do yu cu v kch th c hay chnhxc. Tuy nhin vt liu ch to MEMS th m i tr ng thi kh i u, v vy vic tm ranhng vt liu m i ph h p r t thun l i cho vic pht trin cng ngh MEMS. Trongt ng lai th nhng sn phm MEMS s phc v trong nhiu l nh vc ca i sng

h n do nhng u vit ca n. S u t ca cc cng ty l n vo MEMS em licho n nhng thnh cng v ngy cng xut hin nhiu sn phm th ng hiu ha .V i nhng c im nh gn, x l thng minh th ngy nay cc sn phm p dngcng ngh MEMS c pht trin nhiu n c v r t c quan tm.

Hin nay ti Tr ng i Hc Quc Gia Th MEMS cng r t c quan tm, vu t pht trin. Tr ng thnh l p mt phng nghin cu v MEMS gm cc thygio v cc sinh vin v quan tm nghin cu v cng ngh ny. Thng qua qu trnh

tm hiu nghin cu c mt s k t qu b c u. c r t nhiu ti nghin cu



11/50


khoa hc c gi tr . Nhng nghin cu ny mc ch l p dng cc linh kin MEMSvo l nh vc cng ngh in t v vin thng .



12/50


CH NG 3

CM BIN GIA TC KIU T THEO CNG NGH MEMS

Cm bin gia tc l mt thit b c th cm nhn s thayi ca gia tc v o c s thayi . Cm bin gia tc ch to theo cng ngh vi c in t c hai loil cm bin kiu t v cm bin kiu p tr . Trong ccng dng th vic la chn s dng cm bin no tu thuc vo yu cu v c im ca ng dng . Cm binkiu p tr c u im l cng ngh cu to r t n gin. Tuy nhin nh c im can l hot ng ph thuc nhiu vo s thayi nhit v c nhy km h n cm bin kiu t. Cc cm bin kiu t c nhy cao h n, t b ph thuc vo nhit , t b nhiu v mt mt nng l ng. Tuy nhin chng c nh c im l mch in t phct p h n. Hin nay cm bin gia tc kiu t c ng dng r ng ri h n .Trong khalun ny s dng cm bin gia tc ADXL202 kiu t ch to theo cng ngh vi c int MEMS.

3.1. Nguyn tc hot ng ca cm bin gia tc MEMS kiu t:

Hnh 2.1a ra nguyn tc o gia tc xt t ng t nh h daong l xo gm:vt c khi l ng m, l xo c cng k.

Hnh 3.1:H kh i l ng l xo o gia t c



13/50


Ta thy theonh lut Hooke th lc tc dng t l v i bin dng ca l so:F= kx. M theonh lut II Newtoni v i h quy chiu qun tnh ta li c : F= ma.

T ta c: a =mkx, o c gia tc ta ch cn tnh dch chuyn do cc gi tr

cng k v khi l ng vt bit, ng i ta c th s dng thuc tnhin ca t in c hai bn cc song song khong cch gia hai bn t c th thayi c.

Hnh 3.2:M hnh hai t n i ti p nhau.

in dung ca t in n l C=0 x

k , v i k l hng s ph thuc vo thuc tnh

ca mi tr ng nm gia hai bn t. Nu bit k, in dung ca t in C ta c th tnh c x0. Cng trong hnh 3, nu bn t nm gia CA v CB dch chuyn mt khong lx th

0 x x

k C A+

= ,0 x x

k C B

= (1)

hay c th vit li l:

x x xC C A +

=0

0 , x x

xC C B =

0

0 (2)

do

+==

x x x xCxC C C B A

000

11 (3)

V i khong x dch chuyn nh, ph ng trnh trn c th rt gn thnh:



14/50


0

2 x xC C (4)

Nh vy, nu gn khi l ng m ca cm bin vo bn t nm gia h hai t in ni

ti p th c th xcnh c dch chuyn ca n d i tc dng ca lc F, tc l xcnh c gia tc thng qua vic xcnh gi tr C.

3.2. Cm bin gia tc MEMS kiu t ADXL202:

ADXL202 l cm bin gia tc kiu t ch to theo cng ngh MEMS ca hng AnalogDevices.

3.2.1c tnh ca cm bin gia tc ADXL202:Kch th c ca cm bin r t ADXL202 r t nh: r t thun l i cho nhng thit b tr iu khin gn tay.

Hnh 3.3:Hnhnh cm bi n trn tay

Cm bin gia tc gc 2 knh cho li ra v i xung t l v i gia tc. C hai loi li

ra: l li ra t ng t v li ra s.

- Li ra t ng t (mc in p t ng t t l gia tc)

- Li ra s ( r ng xung t l v i gia tc)

Ta c th s dng cm bin o c gia tc t nh (gia tc tr ng tr ng khong 2g) vgia tc ng (nh rung, nghing).i v i gia tc t nh th n chnh l hnh chiutrn ph ng gia tc tr ng tr ng.



15/50


Hnh 3.4:Vc t gia t c trn ph ng vc t gia t c tr ng tr ng

3.2.2 Cu trc ca cm bin gia tc ADXL202:

Hnh 2.3 d i miu t s khi ca ADXL202:

Hnh 3.5: S kh i ca cm bi n ADXL202

Cm bin gia tc hai chiu kiu t cho php xcnh mt cchc l p cc giatc theo cc ph ng tr c to X v Y. Theo s khi ta thy cm bin ny c hailoi li ra l li ra s trn cc knh Xout v Yout ( r ng xung t l v i gia tc) vli ra t ng t trn cc knh Yfilt v Xfilt (mc in p t ng t t l v i gia tc). Cm bin c th c s dng o c gia tc t nh v gia tc ng.



16/50


B mt ca cm bin l c cu to t nhiu l p silc, trn b mt c cu to lnhng l xo cung c p in tr km hm gia tc. Mi s chuyn ng ca nhngkhi khng cn xng cc t khc nhau k t qu l s xut hin mt xung vung li rav i bin t l v i gia tc. Trn mi tr c s c di iu bin chnh sa tn hiu vxc nh r h ng ca gia tc. Li ra ny cung c p t i b iu bin chu k xung(DCM) l s k t h p cht ch nhng t bn ngoi t di thng trn mi tr c.Tn hiu t ng t c lc v chuyn i t i chu k xung li ra b i DCM. Sau khiqua b DCM tn hiu thu c s l tn hiu s. in tr R set t r ng xung PWM(T2). Cn tn hiu t ng t thu c cc knh Xfilt v Yfilt thng qua cc t lc Cx vCy. Mt in tr ngoit khong th i gian ca chu k cng sut li ra.A(g)= 0 (g) giatc to ra 50% chu k xung sut li ra. Chi ph th p, tt c l s, vi iu khin c th

c s dng o gia tc b i s nh th i c hai chu k xung v khong th i giantrn mi tr c.

Cu hnh chn ca cm bin ADXL202:

Hnh 3.6: S chn ca cm bi n ADXL202



17/50


Chn Tn M t ch c nng

1 NC Khng k t ni2 TP V Test point

3 ST Self Test

4 COM Chn chung

5 T2 Ni v i Rset t T2

6 NC Khng k t ni

7 COM Chn chung

8 NC Khng k t ni

9 Yout Li ra s knh Y

10 Xout Li ra s knh X

11 Yfilt Li ra t ng t knh Y

12 Xfilt Li ra t ng t knh X

13 D DV +3Vn +5.25V

14 D DV +3Vn +5.25V

Dng xung li ra s ca cm bin ADXL202:



18/50


Li ra s ca ADXL202 l b iu bin chu k cng sut. Gia tc t l v i t s T1/T2.nh mc li ra ca ADXL202 l:

0 g = 50% chu k cng sut

Scale factor l 12.5% chu k cng sut thayi trn g

Chn di thng s dng CX v CY:

ADXL202 cung c p gi i hn di cho cc chn Xfiltv Yfilt. Cc t phi thm ti nhngchn thc hin b lc thng th p trnh hin t ng chng ph v gim nhiu. Cngthc tnh 3 db di thng:

F-3 db = )).(*)32(2( y xC k 1

Hay n gin h n:

F-3 db = ),( y xC 5 F

Dung sai ca in tr ni (R filt) c th thay i nhiu khong 25% v i gi tr nhmc l 32K , vy di thng s thayi theo. Dung khng ti thiu trong mi tr ngh p yu cu l 1000 pF cho C(X,Y).

La chn t lc, CX v CY:

Di thng Gi tr ca t

10Hz 0.47F

50Hz 0.10F

100Hz 0.05F



19/50


200Hz 0.027F

500Hz 0.01F

5kHz 0.001F

Chu k li ra ca DCM c t cho c hai knh b i mt in tr n t R SET t i t.

cng thc tnh ton chu k : T2 =

M Rset 125

)(

Gi tr in tr cho T2:

T2 R SET

1ms 125k

2ms 250k

5ms 625k

10ms 1.25M

Tnh gia tc li ra: theo s nghin cu v thc nghim th gia tc ca cm binADXL202 c tnh theo cng thc sau:

Acceleration (in g) = g per cycle Duty

g Zeroat Cycle DutyCycle Duty



20/50


Theo nhng c im chnh ca data sheet, thnh mc chu k cng sut li raca ADXL202 l 50% ti Zero g v 12.5% chu k cng sut thayi per g. B i vycng thc tnh chu k cng sut nh sau:

Acceleration (in g) =%5.12

%50)2/1( T T

H

Ng i thit k cn nm vng nhng khi nim sau:

Resolution( phn gii): s thayi tn hiu nh nht cn pht hin ra.

Bandwidth(bng thng): tn s cao nht cn c pht hin ra.

Acquisition Time(th i gian nhn): l th i c th nhn tn hiu trn mi tr c.

Nhng khi nim trn s gip xcnh r di thng ca gia tc k , tc ngh ca viiu khin v chiu di ca chu k T2.

S la chn di thng ca gia tc k s c xcnh r bng o c phndi (di thng nh nht c th pht hin ra gia tc). b lc c th c s dng lmgim nhiu nn v ci thin phn gii ca gia tc k . phn gii ph thuc vo c

di thng b lc tn hiu t ng t ti Xfiltv Yfilt v tc ca b m viiu khin.

Li ra ca t ng t ca ADXL202 cc tr ng di thng khong 5kHz, caoh n nhiu so v i tr ng thi ca chu k cng sut c kh nng chuyn i. Ng i s dng phi lc tn hiu ti nhng th i im gi i hn hin t ng chng ph. lmgim ti thiu li DCM di thng tn hiu t ng t cn nh h n 1/10 tn s DCM.

Di thng ca tn hiu t ng t c th gim h n na lm gim nhiu v ci

thin phn gii. Nhiu ca ADXL202 c th xcnh thng qua cng thc sau:

Noise(rms) = (500 g/ z)*( ).5.1* BW

Ti 100Hz gi tr ca nhiu s l:

) =6.12 mg Noise(rms) = (500 g/Hz)*( )5.1(*100



21/50


Th ng th gi tr nh ca nhiu l gi tr mong mun. nhiu nh nh c cl ng bng ph ng php thng k.

Bandwith CX,CY Rms noise Peak to peak noise

10Hz 0.47F 1.9 mg 7.6 mg

50Hz 0.10F 4.3 mg 17.2 mg

100Hz 0.05F 6.1 mg 24.4 mg

200Hz 0.027F 8.7 mg 35.8 mg

500Hz 0.01F 13.7 mg 54.8 mg

3.3.c tuyn ra ca ADXL202:Kho st h h giaong l so ta thy mi quan h gia s xung thu c t b

m v gc nghing ca cm bin so v i ph ng ca tr ng tr ng ta thu c tn hiuhnh siniu ho nh hnh v 2.7.

Ph ng trnh ca dng xung li ra :

P(t) = Asin(t + ) + offset

Theo hnh v 2.7 ta c:

- Bin ca c tuyn:

A =2

minmax P P

- dch offset:



22/50


Offset = A + Pmin = 2minmax P P +

Hnh 3.7: M i quan h

gi a gc v xung l

i ra

T cc ph ng trnh trn ta c c s tnh ton gc nghing da vo li ra s cacm bin gia tc:

Xung = Asin(gc) + offset Gc = arcsin[(xung - offset)/A]

Pitch = arcsin[(xung - offset)/A] Pitch = arcsin[(xung - offset)/A]

Tn hiu li ra l chu k hnh sin bin i t 0 360o, hai knh X v Y lnh pha 90

o v

hon tonc l p v i nhau.

S d c tuyn ca ADXL202 c dng Siniu ha, do cu to ca n l dngt, thayi gia tc th nhng bn t phi thayi khong cch s thayi lmcho s xung pht ra thayi trn hai knh X v Y da vo phn mm nhng vo BasicStamp v dng c o ta thy s xung ra quan h v i ra tc gc theo ph ng trnh giaong iu ha cho nnc tuyn li ra l giaong iu ha dng sin.



23/50


CH NG 4

GI I THIU V VI IU KHIN BASIC STAMP

4.1. Gi i thiu v Basic Stamp

Basic Stamp l viiu khin c pht trin b i Paralax, n r l p trnh s dng ngn ng l p trnh Basic Stamp. N c gi l Stamp v n c kch th ctrung bnh ca mt tem th.

Hin ti c hai h Stamp c bit n l Basic Stamp I, Basic Stamp II. Trong Basic Stamp II li c chia ra theo tiu chun v chc nng thc hin cao l hailoi (- SX v - E). V hin nay th Basic Stamp II c s dng r ng ri h n v inhng tin b ca n.

C hai h Stampu c nhng c im chung:

- Kch th c nh.

- S dng ngun mt chiu t 5V 15V, ph thuc vong dng.

- Ch ng trnh Basic c lu tr trong b nh c nh EEPROMS nnkhng b mt khi ngun b mt. Bt c khi no ngun c ni, Stamp s chy ch ng trnh Basic trong b nh . Stamp c th l p trnh li v n p li bt c khi no n c k t ni v i PC. Son tho mt ch ng trnh m i, nmt phm chy ch ng trnh, v ch ng trnh s c n p vo trong Stamp.

- Cc chn vo ra (I/O) c th c k t ni v i thit b s khc,i v i BasicStamp I th dng tiu th khi ang tr ng thi chy l 2mA v khi tr ngthi ngh l 20A. Cni v i Basic Stamp II th dng tiu th khi ang tr ng thi chy l 8mA v khi tr ng thi ngh l 100A.

- Gi thnh khng cao song da vo b vi x l PIC c th cho php vn hnh5 triu lnh ngn ng my trn giy.



24/50


Mch Basic Stamp l viiu khin (my tnh thu nh) dng thit k s dngtrong nhng ng dng r ng di. Nhiu d n i hi gn vo h thng x l thngminh c th s dng Basic Stamp iu khin.

Mi Basic Stamp trn mt chp Basic, b nh trong (RAM v EEPROM)iuchnh hiu in th nui l 5V. Chng ta xcnh r pht trin PBASIC cho BasicStamp v n r t n gin, d hc hc ngn ng l p trnh thch, thch h p v i v i cngvic thit k v iu khin. N bao gm nhiu lnh c chng trong nhng dng khcnhau ca Basic (GOTO, FORNEXT, IFTHENELSE) v mt s lnh c bit(SERIN, SEROUT, PWM, COUNT).

Basic Stamp s dng trong phn thc nghim l BS2sx

Hnh 4.1: Vi i u khi n BS2sx

Ccc tnh ca n c trnh by trong bng sauy:

Tn chp BS2Sx

Mi tr ng 0 n 70

Vi iu khin Microchip Pic 16C57c

Tc x l 50MHz

Tc thc hin ch ng trnh 10.000 lnh/s

Kch th c RAM 32Bytes

Kch th c EPOM

S chn vo ra I/O

16K Bytes

16

Giao ti p my tnh PC Ni ti p (9600 Baud)



25/50


Vi iu khin BS2sx c 24 chn, bao gm cc chn vo ra chn ngun, t. v i kchth c khong 16 mm.

Hnh 4.2: S chn vi i u khi n BS2sx

S chn Tn M t

1 SOUT Serial out: c ni v i chn Rx ca cngtruyn ni ti p DB9.

2 SIN Serial in: c ni v i chn Tx ca cng truynni ti p DB9

3 ATN c ni v i chn DTR ca cng truyn niti p

4 VSS Ni v i chn GND ca cng truyn ni ti p

5-20 P0-P15 Chn vo/ra mc ch chung c chia lm hainhm mi nhm 8 chn

21 VDD c ni v i ngun DC 5V

22 RES Reset

23 VSS c ni v i dyt ca ngun

24 VIN



26/50


Khi chng ta s dng Basic Stamp, hay bt c mt chp IC no th nn lm theo nhngnguyn tc d i y:

1. t h thng v tr cn bng v khng c s phng tchin. Basic Stamp,

hoc ging nh nhng IC khc, c th b ph hy b i hin t ng phngint nh th ng xy ra khi chm vo b mt ca vt dn in khc.iu kin mitr ng (thayi m, gi, dc b mt).nh h ng n b mt ca linhkin nn cn ch khi chm vo b mt ca linh kin.

2. Kim tra ngun c tt tr c khi ni hoc ngt k t ni.

3. Kim tra s nh h ng ca Basic Stamp tr c khi k t ni v i bn mch hoc

cc mch in t khc.

Ta nn kim tra cc loi Basic Stamp tr c khi k t ni, v c r t nhiu loi BasicStamp nn trnh nhng hng hc mch c th xy ra ta cn kim tra k tr ckhi k t ni.

Ch ng trnh k t ni Basic Stamp

Chng ta cn cn thn xem st cc s mt cch t m, b i v c th xut hinnhng li r t bnh th ng khi k t ni gia ch ng trnh v i bn mch. V i nhngch ng trnh k t ni cho tt c loi BS2, n c th o ln mt c p dy dn v vnly k t qu d ng s dng mt trong nhng k t ni kim tra cng ngh. Th ngxuyn kim tra k t ni bng ng h in v kim tra s chn trnh nhm ln.

i v i BS2: ta thy PC k t ni v i BS2 thng qua cng ni ti p DB9 chn,ch ng trnh l p trnh s c n p t PCn BS2 thng qua cng ni ti p ny.



27/50


28/50


2. Nu ang s dng bn mch ca Parallax, th c th k t ni v i my tnh theos d i y. Cn nu s dng mt bn mch ring nn ch k t ni ch ngtrnh.

Hnh d i y miu t k t ni ch ng trnh ca BS2:

1) K t ni Basic Stamp vo khe cm, cn ch h ng ni.

2) Ni chn chn ci vo cng DB9(cng COM)c ca my tnh.

3) Cm vo ngun t 6-9V (300mA) cung c p vo trong l tr ng.

4) C p ngun mt chiu 9V cho mch.

Hnh 4.5: M hnh ghp n i ca BS2

4.2 Ngn ng lp trnh Basic StampCit ch ng trnh phin bn phn mm Basic Stamp, son tha ch ng trnh,

sau chy th. Kim tra xem PC k t ni v i Basic Stamp: v qua cng COM myv chy ch ng trnh son tho. khi m cc phn ca thit b c k t ni, nh cng com, cng chut, ngun nui cho Basic Stamp:



29/50


Hnh 4.6: Ch ng trnh son tho trn Basic Stamp

vic l p trnhi hi phi c kin thc v ngn ng Basic Stamp, n l ngn ng khng c cu trc. Tuy n gin song chng ta phi lm sao xy dng c lu gii quyt vn ca bi ton ra.



30/50


31/50


Cng vic u tin l pht hin s chuyn ng. C hai s chuyn ng c bn c s dng trong thit b: s chuyn ng ca con tr xc nh phm vi chuynng v sau xcnh ch chnh xc. Hai s chuyn ng ny c lut tri ng c,vy nn ng i ta gii quyt vn ny b i s phnnh s chuyn ng ca chutv s thayi c tr ng CPI (counts per inch). Khi chut di chuyn chm chm tc khong 100 CPI v khi chut chuyn ng nhanh th tc khong 400 CPI.Ph ng php ny dng hiu chnh CPI da trn s dng b iu khin trongWindows chuyn i s dch chuyn ca chut thnh s dch chuyn con tr trnmn hnh.

Nhng thng tin v phn cng ca chut: Chut ly tn hiu ra theo chun ni ti pRS_232C:

1 Microcontroller

2 Motion detection

3 Button detection

4 RS_232 signal generation

5 5VDC power supply unit

Chut gi d liu t i my tnh mc m chun RS_232C c th nhn v chip trongmy tnh c th hiu c mc vo ca RS_232C. li ra chut th ng khong 5V,thnh thong 12V, chut in t th ng s dng mc th l +5V.

Cit phn cng:

Chut ni ti p PC s dng ng c tr ng DTR v RTS to ra ngun +5V

cho mch viiu khin trong chut. vc tr ng ca chut c quang cng cn ngun



32/50


cho bn n led trong b d tm chuyn ng quang. Ph ng phpc tr ng l s dng diot ly dng t ng DTR v RTS v t cung c p thng quain tr t itt c cc n hng ngoi (infrared leds) trong b d tm chuyn ng. Tt c bn nhng ngoi c ni ni ti p v i nhau, v i th khong +5V qua tt c cc n (cim ca nhng led s dng trong chut). ngun +5V ny hon ton t ng thch v ingun ca vi iu khin chut. Mch truyn d liu ni ti p bao gm nhng mchtransistor ring r n gin to mch tiu th ngun th p. Ngun d ng cung c ply t ng RTS v DTR (sau cc diode v tr c nhng in tr t i n led). Ngunm cung c p cho truyn ly t chn TD.c tr ng ca cng chut ni ti p PC lydng 10mA trong tng dng v vn hnh v i mc th nm trong khong 6-15V. D liu c gi s dng chun ng b ni ti p RS_232C.

nh dng ca n nh sau:

Hinh 5.1: nh d ng d liu chut



33/50


S chn:

9 Pin 25 Pin Tn chn Ch thch

Shell 1 Chnt bo v

3 2 TD D liu ni ti p t PCn chut

2 3 RD D liu ni ti p t chut t i PC

7 4 RTS Mc th d ng t i chut

8 5 CTS

6 6 DSR

5 7 Tn hiu t

4 20 DTR Mc th d ng t i chut

RTS = yu cu truyn CTS = xa sch v truyn

DSR = d liu sn sng DTR = d liu u cui sn sng.

C chn RTS v DTR phi mc d ng.

Cc thng s d liu ni ti p:

Tc 1200bps, 7 bit d liu, 1 bit stop



34/50


inh dng d liu: gi d liu c chia thnh 3 byte, n c gi t i my tnh trongth i gian mi ln tr ng thi ca chut thayi (chut c di chuyn hoc phm cachut c nhn hoc b nhn).

nh dng d liu ca n nh sau:

Bt mt n s l 0 nu chut nhn 7 bit d liu v 2 bit stop. N cng c th s dng 8

bit d liu v 1 bit stop trong tr ng h p bit mt n bit x l 1. vnh dng tt nht l7 bit d liu v 2 bit stop. Bit D6 trong byte th nht s dng ng b phn mmt i gi d liu chut nu nh n khng c ng b.

LB l tr ng thi ca phm chut tri (1 c ngh a l c bm)

RB l tr ng thi ca phm chut phi (1 c ngh a l c bm)

X7 X0 chuyn ng theo h ng ca tr c X (signed byte)Y7 Y0 chuyn ng theo h ng ca tr c Y (signed byte)

Giao din miu t d liu cha ng nhng gi nh th no:

Hnh 5.2: Cc gi d liu



35/50


chut PC hin nay ngoi 2 nt c th nhn hoc nh n cn thm nt gia r vn bn hoc cc tnh nng thch h p khc.inh dng d liu ca n khng ch 3 byte namnh dng d liu ca n by gi l 5 byte. Tc 1200bps, 8 bit d liu, 1 bitstop.

D liu c gi trong 5 byte t chut t i PC my tnh:

LB tr ng thi ca phm tri ca chut (0 chut c bm, 1 chut thi bm)

CB tr ng thi ca phm trung tm ca chut (0 chut c bm, 1 chut thi bm)

RB tr ng thi ca phm phi ca chut (0 chut c bm, 1 chut thi bm)

X7 X0 chuyn ng theo h ng ca tr c X t gi cui cng ca nh dng signed

byte (-128.+127), h ng d ng bn phi.

Y7 Y0 chuyn ng theo h ng ca tr c Y t gi cui cng ca nh dng signed byte (-128.+127), h ng d ng bn trn.

X7 X0 chuyn ng theo h ng tr c X t khi gi gi d liu X7 X0 trongnhdng signed byte (-128.+127) h ng d ng bn phi.

Y7 Y0 chuyn ng theo h ng tr c Y t khi gi gi d liu Y7 Y0 trongnhdng signed byte (-128.+127) h ng d ng bn trn

Hai byte cui cng trong gi d liu (byte 4 v byte 5) cha ng thng tin v s thayi d liu chuyn ng din ra sau khi byte 2 v byte 3 c gi.

5.2. Chun PS/2:

D i y l m hnh k t ni mch Basic Stam thng qua mch cch ly quang c

tc dng khng nhiu t i chut PS2:



36/50


Hnh 5.3: M hnh k t n i PS/2 n Basic Stamp thng qua cch ly quang

Chut PS/2 c k t ni v i my tnh s dng 6 loi chn ni ging nhau nh bn phm PS/2. D liu c gi s dng giao thc ng b ni ti p s dng xungClock phtng th i v i d liu chut t ng t nh giao thc dng trong bn phmPS/2. Chut PS/2 ngy cng tr nn ph dng v nhiu my tnh m i c cng chut

PS/2 tch h p v n cng thch h p cho cc thit b khc dng.

Hnh 5.4: Tn hiu ng h v tn hiu d liu



37/50


phn gii chut v s t hiu chnh tc :

Chun chut PS/2 xcnh t i 160 CPI v c th chuyn t i 40, 80, 160 hoc 320 CPIv i phn mm. Tc t hiu chnh cc i cho chut PS/2 l 40 report/ second * 225

counts per repord = 10200 counts per second.

nh dng gi d liu:

L tr ng thi phm chut tri (1 nu n c nhn xung )

R tr ng thi phm chut phi (1 nu n c nhn xung )

X0 X7 chuyn ng theo h ng ca tr c X (gi i hn -128-> +127)

Y0 Y7 chuyn ng theo h ng ca tr c Y (gi i hn -128->+127)

XS,YS chuyn ng d liu nhng bit du (1 = ph nh)

XV,YV chuyn ng nhng bt trn (1 = nu hin t ng trn xy ra)

D i y l l v d vic gi d liu t i my tnh:

Chuyn ng sang tri mt n v: 0x18, 0xFF, 0x00

Chuyn ng sang phi mt n v: 0x08, 0x01, 0x00

Chuyn ng xung d i mt n v : 0x28, 0x00, 0xFF

Chuyn ng sang ln trn n v: 0x08, 0x00, 0x01

Nhn phm chut tri: 0x09, 0x00, 0x00

Th nhn phm chut tri: 0x08, 0x00, 0x00



38/50


Nhn phm chut phi: 0x0C, 0x00, 0x00

Th nhn phm chut phi: 0x08, 0x00, 0x00

K t ni vt l:

B k t ni chut PS/2 c p chn ra khi chng c k t ni v i my tnh. Chut k tni theo chun PS/2 c 6 chn.

Chc nng ca cc chn nh sau:

1 Data (chn d liu)

2 No connection (chn khng k t ni)

3 GND (chn ni t)

4 +5V (chn k t ni v i ngun d ng 5V)

5 CLK (li vo xung nh p)

6 No connection (chn khng k t ni)

S chn c s p x p theo hnh sau:

Hnh 5.5: S chn ca chut PS/2



39/50


S nh h ng truyn c iu khin b i ng CLK v Data c hai c nui b ithit b cc gp m . v i my tnh hoc chut c th t ng l 0, trong tr ngh p khng truyn c th t ng l 1. V d liu c th t l 0 hoc 1.

Nu thit b (bn phm hoc chut ) mun gi thng tin. N phi kim tra tn hiuclock n phi mc lgic cao. Trong tr ng h p tn hiu clock mc th p, iu cngh a l my tnh ngn cn vic truyn tn hiu v nh vy thit b phi ch cho ntn khi m my tnh gii phng tn hiu clock. Tn hiu clock phi ti p tc mc caoti thiu 50 micro giy tr c khi thit b bt u truyn d liu.

Thit b son tho tng bit ca ng Data khi tn hiu clock mc cao, v n cc b i my tnh khi tn hiu clock mc th p. My tnh c th ngn cn truyn tr cxung th 11. Nu vic truyn k t thc, thit b phi hy tr ng thi truyn hin hnhv chun bi d liu truyn li khi m my gii phng tn hiu clock.

S sau miu t c tr ng lin ti p ca s kin khi my tnh nhn d liu t mytnh:

Hnh 5.6: Vic g i tn hiu CLK v d liu lin ti p n host.

1. Thit b kim tra tn hiu clock. Nu ng tn hiu th p, vic truyn t thit b b ngn cn.

2. Thit b kim tra ng d liu. Nu ng ny l th p, b iu khin nhn tnhiu t my tnh.

3. Thit b kim tra tn hiu clock trong sut qu trnh truyn trong khong th igian khng qu 100 micro giy. Nu thit b thy my tnh d tn hiu clock



40/50


mc th p, vic truyn chm dt. My tnh c th chm dt vic truyn bt c th i gian no trong khong 10 chu k u.

4. Kim tra ln cui cho vic k t thc truyn c thc hin ti thiu trong 5

micro giy sau clock th 10.

5. My tnh c th d tn hiu clock mc th p ngn cn vic truyn k ti p

6. My tnh c th t ng d liu th p nu n c byte truyn t i thit b. ng d liu t l th p khi m bt start (lun l 0) c t vo ng d liu.

7. My tnh lm tng tn hiu clock cho php truyn.5.3 M hnh h thng:

Mc ch ca kho lun ny l xy dng h thng tr chut my tnh s dnggiao din haptic, giao din gia ng i v my. V i vic gn cc cm bin gia tckiu t ADXL202 ln ngn tay iu khin chut my tnh. Bng nhng chuynng thayi ca tay nh sang tri hoc sang phi th con tr chut trn mn hnhcng chuyn ng theo hoc khi ta chuyn ng tay ln trn hoc xung d i th contr cng phi chuyn ng t ng t. Phn gia tc ng xcnh tr ng thi ca ccngn tay hay xcnh cc ngn tay (phm ca chut) c nhn hay khng nhn con tr chut. Cc cm bin gn trn tay c tc dng thu nhn st thayi v tr, tr ngthi ca bn tay v cc ngn tay pht xungiu khin.

Trong qu trnh lm kho lun ny do th i gian cn hn ch cho nn v phn ogia tc ng ca cm bin gia tc thc hin vic nhn cc phm chut cha thc

hin c. Ti hy vng mt ngy noy c th ti p tc thc hin v hon thnh ti ca mnh.

Sauy l s khi cc h thng ca thc nghim: bao gm mt cm bin giatc kiu t ADXL202 s dng li ra s. Mt vi iu khin Basic Stam BS2sx, mtcng COM chn 9. kim tra thc nghim ta cn mt my PC l p ch ng trnh vn p phn mm nhng vo viiu khin Basic Stamp, ngun mt chiu nui viiukhin +12V, mt dy cng COM k t ni v i my tnh.



41/50


Hnh 5.7: Cc kh i k t n i

- Sensor s dng cm bin ADXL202 kiu t.

- P dng Basic stamp (BS2sx).

- K t ni my tnh thng qua cng chut PS/2. s dng chun PS/2 k t ni.

Hnh 5.8: M hnh h th ng



42/50


Xy dng h thng tr chut my tnh s cm bin kiu t ADXL202. vn chnh ca m hnh ny l vic to tn hiu gi nh tn hiu pht t chut PS/2 t i mytnh tn hiu phi hon tonng b v i tn hiu tht. ta gn chp cm binADXL202 kiu t ln ngn tay s thayi ca ngn tay s lm thayi s xung phtra t knh X v Knh Y ca cm bin thng qua ch ng trnh nhng trong BasicStamp s iu khin chut chy theo s thayi s xung pht ra.

c tnh ca cm bin l c hai knh v hai knh thayi theo gia tc gc.Vy xy dng c lu cho bi toniu khin chut bng cm bin ADXL202thng qua mch Basic Stamp ta cn phi da vo nhng c tnh ca ADXL202:

Hnh 5.9: H ng ca cc knh X v Y



43/50


Sauy l lu thut ton ca bi toniu khin chut PS/2:

gii thch s qua ch ng trnh:u tin th ta cn phi c d liu pht ra t cm binADXL202 bng lnh Pulsins chn, tr ng thi, bin s.

Trong :- S chn: chn no c ni v i mch Basic Stamp t cm bin kiu t

ADXL202.

- Tr ng thi: gi tr mc li ra tr ng thi cao hay th p (1 hoc 0).

- Bin s: gi tr ca xung li ra th ng dng (word).



44/50


Sau khi ly c s liu t cm bin thng qua li chn li ra xung caADXL202 ta tin hnh ly s liu hai ln lin ti p nhau xem s liu cc knhangtng hay gim tin hnh chn bt h ng cho to con tr chut trn mn hnh. Vs liu ly t cm bin dng word nn ta cn chuyn i n sang dng byte ph h pv i nh dng gi d liu ging nh chun PS/2. Ta tin hnh ghp d liu vo cc gid liu ca chun PS/2 chun b truyn, tn hiu s c nhn t host v ta chunho n nh tn hiu ca chut PS/2 nn n s di chuyn theo s thayi s xung phtra t cm bin.

Vn trnh by trong kha lun ny ch l mt ng dng nh ca cm binADXL202 v ca Basic Stamp. V hin nay nhng thit b ny c ng dng r tnhiu trong cc l nh vc khc nhau ca i sng, ca khoa hc.



45/50


K t lun

Sau qu trnh hc t p v nghin cu d i s gip , ch bo tn tnh ca ccthy h ng dn cng cc thy c trong khoa, em hon thnh c kho lun ttnghi p v i ti nghin cu xy dng h thng tr chut s dng cm binADXL202, k t h p v i mch Basic Stamp pht tn hiu iu khin chut my tnh. V i nhng k t qu bu c u nh trn trong th i gian t i em hy vng s ti p tc honthin ti h n na, theo h ng tng chnh xc v tin cy ca h thng. Quaem cng tm hiu c cu trc ca ADXL202,c tuyn li ra ca n. Mch BasicStamp v cch l p trnh v n p ch ng trnh,nh dng ca chun PS/2 v cch gi d liu t i PC thng qua cng PS/2. K t qu ca vic lm thc nghim cng phn nh c k t qu nghin cu l thuyt. Em hy vng t kha lun ny sau ny em c th tm hiu c nhng dng iu khin v i quy m l n h n phc v cho cuc sng.



46/50


Ph lc

Sauy l ch ng trnh vit trn ngn ng Stamp cho viiu khin BS2sxiukhin con tr chut trn mn hnh my tnh:

' ====================================================================

' {$STAMP BS2} ' STAMP di r ect i ve ( speci f i es a BS2)

DI R0 = %1 ' Set pi n 0 t o OUTPUT

DI R1 = %1 ' Set pi n 1 t o OUTPUT

OUT0 = %0 ' Set DATA l i ne hi gh ( pi n l ow)

OUT1 = %0 ' Set CLOCK l i ne hi gh ( pi n l ow)

t empDat a VAR BYTE

t empPar i t y VAR BYTE

' - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- -

Mai nLoop:

t empCount er VAR WORD

FOR t empCount er = 0 TO 10

t empDat a = $28

GOSUB Tr ansmi t Packet

t empDat a = $01


t empDat a = $f f


t empDat a = $00


PAUSE 100



47/50


NEXT

FOR t empCount er = 0 TO 10

t empDat a = $18


t empDat a = $f f


t empDat a = $01


t empDat a = $00


PAUSE 100

NEXT

GOTO Mai nLoop

STOP

' - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

- -

Tr ansmi t Packet :

GOSUB Comput ePar i t y ' Fi r st , comput e par i t y

t empDat a = ~t empDat a ' I nver t dat a bi t s

t empPar i t y = ~t empPar i t y ' I nver t par i t y bi t

' ==== St ar t Bi t ====

OUT0 = %1 ' Set dat a l i ne l ow ( out put hi gh)

PULSOUT 1, 25 ' Pul se l i ne 1 f or ( 25*2) = 50 usec

' ==== Dat a Bi t s ====

OUT0 = t empDat a. BI T0

PULSOUT 1, 25



48/50



PULSOUT 1, 25


PULSOUT 1, 25


PULSOUT 1, 25


PULSOUT 1, 25


PULSOUT 1, 25


PULSOUT 1, 25


PULSOUT 1, 25

' ==== Par i t y Bi t ====

OUT0 = t empPar i t y. BI T0

PULSOUT 1, 25

' ==== St op Bi t ( hi gh) ====

OUT0 = %0 ' pi n l ow i s DATA hi gh

PULSOUT 1, 25

PAUSE 1 ' Necessar y? Pr ovi des 1 msec gap bet ween packet s. . .

RETURN

' - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- -

Comput ePar i t y:



49/50


t empPar i t y = $01

t empPar i t y = t empPar i t y + t empDat a. BI T0








t empPar i t y = t empPar i t y & $01

RETURN

' ====================================================================



50/50


su dung cam bien adxl202 de xay dung thiet bi tro thay chuot may tinh

Documents