Khi cò bơm được kích hoạt, hệ thống chạy máy bơm xăng cho người dùng.. Hệ thống đo lưu lượng xăng bằng cảm biến lưu lượng có độ chính xác 0,5%, thông tin khối lượng xăng được hiển thị tr
Trang 1ĐỀ KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ 1, 2017-2018 - ĐÁP ÁN
Lớp Chính quy – Ngày 10/10/2017
Môn thi: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG - Thời gian: 60 phút
(Sinh viên được phép tham khảo tài liệu;
Sinh viên không được phép sử dụng máy vi tính, laptop)
Bài 1: Xét một hệ thống nhúng điều khiển hệ thống bơm xăng tự động được mô tả như sau Khi cò bơm được kích hoạt,
hệ thống chạy máy bơm xăng cho người dùng Hệ thống đo lưu lượng xăng bằng cảm biến lưu lượng có độ chính xác 0,5%, thông tin khối lượng xăng được hiển thị trên màn hình led 7 đoạn 6 số Người sử dụng có thể sử dụng bàn phím để cài đặt trước số lit xăng được bơm
1 Hãy phân tích các vấn đề sau:
a) Phân tích constraint: liệt kê ít nhất 3 constraints, với các thông số giả định tự cho
Các thông số ràng buộc (giả định):
Giá thành không quá 1 triệu
Độ chính xác 0,5%
Tuổi thọ bền 5 năm
b) Phân tích functions: cho biết các vấn đề có thể phát sinh về chức năng, và cách khắc phục
Hệ thống bơm có thể bị lỗi sinh nhiệt gây cháy nổ, cần có cảm biến nhiệt độ để phát hiện lỗi động cơ
Cảm biến lưu lượng xăng có thể bị lỗi gây ra thiệt hại cho người dùng Cần có cơ chế kiểm tra và phát hiện nếu cảm biến
bị lỗi
c) Phân tích realtime: cho biết hệ thống thuộc none/hard/soft realtime, độ trễ tối đa cho phép ?
Hệ thống thuộc loại soft real-time, độ trễ điều khiển 1 ms
d) Phân tích concurrent: cho biết các tác vụ cần xử lý đồng thời
Các tác vụ cần xử lý đồng thời bao gồm:
Đọc cảm biến lưu lượng
Hiển thị LED 7 đoạn
Điều khiển bơm xăng
Đọc trạng thái bàn phím, cò bơm
e) Phân tích reactive: cho biết hệ thống thuộc loại phản ứng nào, có chu kỳ hay không có chu kỳ, tại sao?
Hệ thống thuộc loại hoạt động không liên tục (power on demand)
Các sự kiện xử lý có không có tính chu kỳ bao gồm: cò bơm, trạng thái bàn phím, điều khiển bơm
2 (1.0đ) Hãy viết đặc tả sản phẩm của hệ thống trên
Đặc tả sản phẩm: (mô tả sản phẩm ở góc độ người dùng)
- Chức năng: hệ thống điều khiển bơm xăng có chức năng bơm xăng cho người dùng và đo lưu lượng xăng được bơm Người sử dụng có thể sử dụng bàn phím để cài đặt trước số lit xăng được bơm
- Giao tiếp người dùng: màn hình LED 7 đoạn 6 số và bàn phím
- Các thông số: độ chính xác 0,5%, máy bơm 900W
3 (1.5đ) Viết đặc tả kỹ thuật của hệ thống trên và vẽ sơ đồ khối
Đặc tả kỹ thuật: (mô tả sản phẩm ở góc độ người thiết kế)
Nguyên lý hoạt động: Khi người dùng bật cò bơm, hệ thống điều khiển bơm xăng hoạt động, và ghi nhận dung lượng xăng được bằng bằng cảm biến, đồng thời hiển thị lên LED 7 đoạn 6 con số Khi người dùng nhập số lượng lit xăng và cho phép bơm, hệ thống điều khiển bơm xăng đúng dung lượng đã cài đặt trên bàn phím
Trang 2Yêu cầu phần cứng: hệ thống cần 1 vi xử lý, 1 động cơ bơm 900W, 1 cảm biến lưu lượng chính xác 0,5%, LED 7 đoạn 6 số
Yêu cầu phần mềm: hệ thống cần chương trình sau
- Chương trình điều khiển động cơ
- Chương trình đọc cảm biến lưu lượng,
- Chương trình điều khiển hiển thị LED 7 đoạn 6 số
- Chương trình chính điều khiển hoạt động của hệ thống
Sơ đồ khối:
Bài 3: (5 điểm) Cho một hệ thống quang báo điều khiển LED chào mừng kỷ niệm 60 năm Bách Khoa như sau:
Vi điều khiển: PIC16F877, thạch anh 20MHz
Ngoại vi:
o Bảng LED ma trận 8x32: giao tiếp qua GPIO 16 bit
o 2 nút nhấn: RESET và MODE
o 1 công tắc switch: CONTROL
o Module SIM900 để điều khiển từ xa qua tin nhắn, giao tiếp với vi xử lý qua UART
Hoạt động: Sau khi hệ thống RESET, hệ thống hiển thị câu chào trên bảng LED Nếu công tắc CONTROL = 1, hệ thống cho phép cập nhật thông báo qua SIM900, ngược lại CONTROL =1, hệ thống không cho phép cập nhật thông báo qua SIM900 Khi người dùng nhấn nút MODE hệ thống sẽ chuyển sang hiệu ứng chạy chữ; nếu nhấn nút lần nữa, chữ sẽ đứng yên
a) (2đ) Hãy viết đặc tả phần cứng cho hệ thống trên và vẽ sơ đồ khối phần cứng
Đặc tả phần cứng hệ thống:
Phần cứng của hệ thống bao gồm:
Vi điều khiển: PIC16F877, thạch anh 20MHz
Ngoại vi:
o Bảng LED ma trận 8x32: giao tiếp qua GPIO 16 bit
o 2 nút nhấn: RESET và MODE
o 1 công tắc switch: CONTROL
o Module SIM900 để điều khiển từ xa qua tin nhắn, giao tiếp với vi xử lý qua UART
Nguyên lý hoạt động: Sau khi hệ thống RESET, hệ thống hiển thị câu chào trên bảng LED Nếu công tắc CONTROL = 1, hệ thống cho phép cập nhật thông báo qua SIM900, ngược lại CONTROL =0, hệ thống không cho phép cập nhật thông báo qua SIM900 Khi người dùng nhấn nút MODE hệ thống sẽ chuyển sang hiệu ứng chạy chữ, nếu nhấn nút lần nữa, chữ sẽ đứng yên
Sơ đồ khối phần cứng:
Vi xử lý
LED 7 đoạn
Cảm biến lưu lượng
Máy bơm Bàn phím
Trang 3b) (2đ) Vẽ sơ đồ mạch chi tiết cho hệ thống.
MODE CONTROL
TX RX
LED0 LED1 LED2 LED3 LED4 LED5 LED6 LED7
LED10 LED11 LED12 LED13 LED14 LED15
LED8 LED9
RA0/AN0 2 RA1/AN1 3 RA2/AN2/VREF-4
RA4/T0CKI 6
RA5/AN4/SS 7
RE0/AN5/RD 8
RE1/AN6/WR 9
RE2/AN7/CS 10
OSC1/CLKIN 13
OSC2/CLKOUT 14
RC1/T1OSI/CCP2 16 RC2/CCP1 17 RC3/SCK/SCL 18
RD0/PSP0 19 RD1/PSP1 20
RB7/PGD 40 RB6/PGC 39 RB5 38 RB4 37 RB3/PGMRB2 36
35 RB1 34 RB0/INT 33
RD7/PSP7 30 RD6/PSP6 29 RD5/PSP5 28 RD4/PSP4 27 RD3/PSP3 22 RD2/PSP2 21
RC7/RX/DT 26 RC6/TX/CKRC5/SDO 25
24 RC4/SDI/SDA 23
RA3/AN3/VREF+
5
RC0/T1OSO/T1CKI 15
MCLR/Vpp/THV 1
U1
PIC16F877
RESET
MODE
X1 20MHz
C1 22p C2 22p
R1 10k
R2 10k
R3 10k
SIM900
LED MATRIX 8x32
LED15 LED0
CONTROL
c) (1đ) Hãy viết đặc tả kiểm tra cho hệ thống (nêu rõ thiết bị dụng cụ cần cho kiểm tra, mô tả quá trình kiểm tra)
Thiết bị, dụng cụ cần thiết: máy đo VOM, máy hiển thị sóng
Quy trình kiểm tra:
Kiểm tra hoạt động của vi xử lý
Kiểm tra hoạt động của bảng LED
Kiểm tra module SIM900
Kiểm tra các nút nhấn
Kiểm tra chức năng hoạt động của hệ thống
Người ra đề:
TS Trương Quang Vinh
PIC16F877 Bảng LED
SIM900 RESET
MODE
CONTROL