Đây là đồ án của mình khi tốt nghiệp cho ngành tự động hóa điều khiển.Đồ án về bãi đỗ xe tự động sử dụng RFID để quản lý xe thông qua màn hình giám sát sử dụng C và mysql để lưu dữ liệu.Đồ án sử dụng chip Pic16f877aPhần phụ lục có đầy đủ code liên quan
Trang 1MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG BIỂU iv
DANH MỤC HÌNH ẢNH iv
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG 3
1.1 Tình trạng bãi đỗ xe trong thực tế 3
1.2 Bãi đỗ xe dạng xếp hình 5
1.3 Bãi đỗ xe xoay vòng đứng 6
1.4 Bãi đỗ xe xoay vòng ngang 7
1.5 Hệ thống đỗ xe kiểu thang máy 8
1.6 Hệ thống đỗ xe dạng tháp 9
1.7 Hệ thống đỗ xe kiểu thang nâng di chuyển 11
1.8 Hệ thống đỗ xe kiểu tầng nâng di chuyển 12
1.9 Hệ thống đỗ xe kiểu xoay vòng trục đứng 13
1.10 Phân tích ưu, nhược điểm của hệ thống bãi đỗ xe tự động 14
1.10.1 Ưu điểm của các hệ thống đỗ xe tự động 14
1.10.2 Nhược điểm tại các bãi đỗ xe tự động 15
1.11 Khảo sát bãi đỗ xe xoay vòng đứng 16
1.11.1 Mô hình bãi đỗ xe xoay vòng đứng 16
1.11.2 Những ưu điểm của hệ thống đỗ xe quay vòng đứng 16
1.11.3 Nhược điểm hệ thống bãi đỗ xe xoay vòng đứng 17
1.11.4 Nguyên lý hoạt động 17
1.11.5 Lựa chọn phương án thiết kế cho mô hình đồ án 18
1.12 Kết luận chương I 22
CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG 23
2.1 Quy trình hoạt động của bãi đỗ 23
2.2 Lựa chọn thiết bị 26
2.2.1 Vi điều khiển: PIC16F877A 26
a Phương thức truyền thông UART trong PIC16F877A 30
b Phương thức truyền thông SPI trong PIC16F877A 36
Trang 22.2.2 Công nghệ RFID và module RFID RC522 40
2.2.3 LCD 16x2 45
2.2.4 Module relay 2 kênh 5V10A RL2-0510 48
2.2.5 USB to COM PL2303 49
2.2.6 Cảm biến quang E18-D80NK 80CM NPN 5V 51
2.2.7 Động cơ giảm tốc 24VDC 52
2.2.8 Đèn và còi báo 53
2.2.9 Nút nhấn 53
2.3 Các công cụ phần mềm được sử dụng 54
2.3.1 Phần mềm MPLAB – XC8 54
2.3.2 Giới thiệu về ngôn ngữ C# 61
2.3.3 Cơ sở dữ liệu SQL Server 62
2.4 Kết luận chương II 65
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MÔ HÌNH CHO HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG 67
3.1 Thuật toán điều khiển cơ bản 67
3.2 Thiết kế và thi công mô hình 70
3.3 Thiết kế giao diện quản lý, giám sát 83
3.3.1 Giao diện đăng nhập 83
3.3.2 Giao diện giám sát bãi đỗ 83
3.3.3 Giao diện quản lý thông tin cá nhân 84
3.3.4 Giao diện quản lý nhân viên 85
3.3.5 Giao diện quản lý thẻ xe 86
3.3.6 Giao diện quản lý lịch sử vào ra 87
3.4 Kết luận chương III 88
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 89
4.1 Kết quả đạt được 89
4.2 Kết luận 89
4.3 Những hạn chế của đề tài 89
TÀI LIỆU THAM KHẢO 91
PHỤ LỤC 92
Trang 3CODE C CHO PHẦN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG 92 CODE SQL KHỞI TẠO SERVER 113 CODE C# CHO GIAO DIỆN QUẢN LÝ, GIÁM SÁT 116
Trang 4DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Các loại thẻ tag phân loại theo tần số 43
Bảng 2.2 Bảng mô tả chân của LCD 47
DANH MỤC HÌNH ẢN Hình 1.1 Tình trạng dừng đỗ xe trên vỉa hè và lòng đường 3
Hình 1.2 Bãi đỗ xe trong thực tế 5
Hình 1.3 Hệ thống bãi đỗ xe dạng xếp hình 6
Hình 1.4 Mô hình hệ thống đỗ xe tự động dạng xếp hình 6
Hình 1.5 Hệ thống bãi đỗ xe xoay vòng đứng 7
Hình 1.6 Hệ thống bãi đỗ xe xoay vòng ngang 8
Hình 1.7 Mô hình hệ thống đỗ xe tự động kiểu thang máy 9
Hình 1.8 Hệ thống bãi đỗ xe dạng tháp 10
Hình 1.9 Đỗ xe tự động hệ thống thang nâng di chuyển 11
Hình 1.10 Đỗ xe tự động hệ thống tầng nâng di chuyển 12
Hình 1.11 Hệ thống đỗ xe tự động - dạng xoay vòng trục đứng 13
Hình 1.12 Cấu trúc bãi đỗ xe thực tế 18
Hình 1.13 Toàn cảnh bãi đỗ xe ô tô 32 Nguyễn Công Trứ 19
Hình 1.14 Cửa ra vào dành cho loại xe 7 chỗ ngồi ( SUV) 19
Hình 1.15 Cửa còn lại dành cho xe ô tô 4 chỗ ngồi (Sedan) 20
Hình 1.16 Bảng điều khiển bên cạnh mỗi cửa xe ra vào 20
Hình 1.17 Hệ thống rèm che mưa nắng xung quanh bãi đỗ xe 21
Hình 1.18 Bánh răng cơ khí làm nhiệm vụ cuộn, đưa ô tô lên các tầng cao 21
Hình 1.19 Động cơ của hệ thống 22
Hình 2.1 Lưu đồ thuật toán điều khiển chung của hệ thống 25
Trang 5Hình 2.2 Sơ đồ khối hệ thống 26
Hình 2.3 Sơ đồ chân PIC16F877A 28
Hình 2.4 Sơ đồ các khối làm việc của PIC 28
Hình 2.5 Sơ đồ các thiết bị ngoại vi của PIC 29
Hình 2.6 Sơ đồ khối truyền dữ liệu 30
Hình 2.7 Sơ đồ khối nhận dữ liệu 33
Hình 2.8 Sơ đồ kết nối của chuẩn giao tiếp SPI 38
Hình 2.9 Giản đồ xung SPI ở chế độ Master mode 39
Hình 2.10 Giản đồ xung chuẩn giao tiếp SPI (Slave mode) 40
Hình 2.11 Cấu tạo thẻ RFID 42
Hình 2.12 Nguyên lý hoạt động của RFID 43
Hình 2.13 Module RFID – RC522 44
Hình 2.14 Thẻ RFID 13.56Mhz 45
Hình 2.15 Sơ đồ chân LCD 46
Hình 2.16 Hình ảnh thực tế của LCD 16x2 46
Hình 2.17 Module Relay 2 Kênh 5V10A RL2-0510 48
Hình 2.18 USB To COM PL2303 50
Hình 2.19 Nguyên lý hoạt động của cảm biến 51
Hình 2.20 Động cơ giảm tốc 24VDC 53
Hình 2.21 Đèn kết hợp còi báo 53
Hình 2.22 Nút nhấn đề 54
Hình 2.23 Phần mềm MPLAB X IDE 54
Hình 2.24 Cửa sổ hiển thị việc bắt đầu cài đặt 56
Hình 2.25 Cửa sổ điều khoản và thỏa thuận 56
Hình 2.26 Cửa sổ chọn thư mục cài đặt 57
Hình 2.27 Cửa sổ chọn phần mềm cài đặt tích hợp 57
Hình 2.28 Cửa sổ hiển thị quá trình cài đặt đã sẵn sàng 58
Hình 2.29 Cửa sổ hiển thị quá trình cài đặt 58
Trang 6Hình 2.30 Cửa sổ hiển thị cấp phép cài đặt thiết bị USB 59
Hình 2.31 Cửa sổ thông báo việc cài đặt hoàn thành 59
Hình 2.32 Ngôn ngữ C# 61
Hình 2.33 Phần mềm SQL Server 63
Hình 3.1 Thuật toán điều khiển cơ bản của chương trình 67
Hình 3.2 Lưu đồ thuật toán chi tiết của hệ thống phần 1 69
Hình 3.3 Lưu đồ thuật toán chi tiết của hệ thống phần 2 70
Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 5V và 3.3V 71
Hình 3.5 Mạch khối xử lý trung tâm 72
Hình 3.6 Mạch nguyên lý khối tín hiệu vào và dữ liệu vào(RFID) 73
Hình 3.7 Mạch nguyên lý phần chuyển chế độ điều khiển và phần điều khiển bằng tay 73
Hình 3.8 Mạch nguyên lý điều khiển động cơ 74
Hình 3.9 Mạch nguyên lý khối điều khiển đèn báo, còi báo 74
Hình 3.10 Khối hiển thị LCD 16x2 75
Hình 3.11 Mạch xử lý trung tâm 76
Hình 3.12 Module relay điều khiển động cơ 77
Hình 3.13 Mô phỏng kết cấu mô hình 77
Hình 3.14 Thiết kế tổng thể của mô hình nhìn từ trên xuống 78
Hình 3.15 Hình ảnh mô hình nhìn từ mặt bên trái 79
Hình 3.16 Hệ thống nhông xích truyền động và các ô chứa xe 80
Hình 3.17 Mặt trước phía dưới của mô hình 81
Hình 3.18 Mặt trước phòng điều khiển 82
Hình 3.19 Thẻ gửi xe của hệ thống 82
Hình 3.20 Màn hình đăng nhập 83
Hình 3.21 Màn hình quản lý & giám sát 84
Hình 3.22 Màn hình quản lý tài khoản cá nhân 85
Trang 7Hình 3.23 Màn hình quản lý nhân viên 86 Hình 3.24 Màn hình quản lý thẻ xe 87 Hình 3.25 Màn hình quản lý lịch sử xe ra vào bãi và quản lý phí 88
Trang 8LỜI MỞ ĐẦU
Kinh tế ngày một lớn mạnh, xã hội ngày một phát triển kèm theo đó lànhu cầu nâng cao chất lượng đời sống ngày càng cao Phương tiện đi lại ngàycàng nhiều, nhất là xe ô tô ở các nước phát triển, nhưng diện tích xây dựng cácbãi đỗ xe lại ít Trước tình hình đó, hệ thống bãi đỗ xe dùng thang máy đưa xelên cao và người lái tự lái xe ra bãi đỗ là phương án kết hợp đỗ xe nhiều tầng với
hệ thống cơ khí đơn giản nhất xuất hiện từ Mỹ năm 1918 sau đó lan truyềnnhanh chóng sang châu Âu Mãi đến năm 1982, hệ thống bãi đỗ xe ô tô tự độnghoàn toàn không người lái xe được phát minh đầu tiên ở Đức, sau đó được NhậtBản phát triển công nghệ này và ứng dụng rộng rãi từ năm 1985 Hiện nay nhiềunước trên thế giới đã bắt đầu ứng dụng công nghệ này, trong đó có Việt Nam,tuy nhiên Nhật Bản và Hàn Quốc là hai quốc gia có số lượng bãi đỗ xe ô tô tựđộng nhiều nhất trên thế giới.[1]
Với những lợi ích mà bãi đỗ xe ô tô tự động mang lại như giải quyết đượcvấn đề tiếng ồn và ô nhiễm trong bãi đỗ xe, tiết kiệm không gian, khắc phụcđược tình trạng mất cắp phụ tùng hay đồ đạc trong xe, tiết kiệm thời gian gửixe… nhờ hệ thống hoàn toàn tự động từ khâu gửi xe đến lấy xe, bãi đỗ xe ô tô tựđộng là một phương án giải quyết tối ưu nhất cho tình trạng thiếu bãi đỗ xe trênthế giới hiện nay
Ở Việt Nam, cũng như nhiều nước trên thế giới, cùng với sự phát triểnmạnh về kinh tế, sự đô thị hóa, đời sống nhân dân được nâng cao nên các côngtrình, tòa nhà văn phòng, trung tâm mua sắm, khu vui chơi giải trí, siêu thị…ngày càng nhiều nên nhu cầu gửi xe ô tô là không nhỏ Tuy nhiên, hiện tại quỹđất của các thành phố ở Việt Nam dành cho việc xây dựng các bãi đỗ xe là cóhạn Nhiều chủ phương tiện không có nơi đỗ xe đành đỗ xe trên các con đườnggây tình trạng tắc nghẽn giao thông.Vì vậy, cần có những công trình vừa đápứng nhu cầu sinh hoạt của con người vừa giải quyết được nơi đỗ xe cho họ.Trước tình hình đó các nhà lãnh đạo đang cố gắng tìm ra nhiều phương án giảiquyết Và bãi đỗ xe ô tô tự động là phương án khả thi nhất giải quyết vấn đề đó
Hiện nay, trên địa bàn Thành Phố Hồ Chí Minh và Thành phố Hà Nội đã
có một vài công ty nghiên cứu và chuyển giao công nghệ về bãi đỗ xe tự động.Trong đó có Công ty TNHH SX Cơ Khí & Cầu Trục NMC đang đảm nhiệm vaitrò nghiên cứu và chuyển giao công nghệ bãi đỗ xe ô tô tự động của Hàn Quốc.Tại Hà Nội cũng vừa diễn ra sự kiện Công ty IUK (Nhật Bản) và Công ty CFTD(một công ty chuyên về khoa học, kỹ thuật công nghệ cao tại Việt Nam) ký kết
Trang 9hợp đồng chuyển giao công nghệ "Hệ thống đỗ xe tự động" Đó là dấu hiệuchứng tỏ rằng sự phát triển của hệ thống này tại Việt Nam sẽ phát triển mạnh mẽtrong những năm tới đây.[2]
Với bài toán này, có rất nhiều phương án được đưa ra, tùy theo diện tíchđất, lối ra vào, mục đích sử dụng mà nhà cung cấp sẽ tư vấn hệ thống thích hợp.Mỗi nhà cung cấp sẽ đặt tên khác nhau cho từng hệ thống, tuy nhiên có thể xếploại các bãi đỗ xe theo nguyên lý vận hành như sau:
- Loại hệ thống vừa lắp được trên mặt đất, vừa lắp được dưới mặt đất,hoặc một phần trên mặt đất, một phần dưới mặt đất: hệ thống thápnâng dùng thang máy, hệ thống thang nâng di chuyển, hệ thống xếphình Trong đó, hệ thống tầng di chuyển được lắp đặt phổ biến nhất tạiNhật Bản và Hàn Quốc
- Loại hệ thống chỉ lắp ngầm: hệ thống xoay vòng ngang, hệ thống xoayvòng tầng
- Loại hệ thống chỉ lắp nổi: hệ thống xoay vòng đứng
Trong đồ án này, tác giả sẽ nghiên cứu về hệ thống bãi đỗ xe tự động, và
chọn để tài “Nghiên cứu và thiết kế hệ thống bãi đỗ xe tự động, quản lý xe trên cơ sở công nghệ RFID” Hy vọng đồ án sẽ đưa ra được hướng giải quyết
mới và phù hợp, giải quyết được tình trạng bãi đỗ xe hiện nay
Để xây dựng và thiết kế được mô hình bãi đỗ xe tự động, quản lý xe dựatrên cơ sở công nghệ RFID, trong đồ án sẽ trình bày quá trình thực hiện qua cácchương sau:
Chương I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG
Chương II: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG
Chương III: THIẾT KẾ MÔ HÌNH CHO HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE
TỰ ĐỘNG
Chương IV: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Trang 10CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG 1.1 Tình trạng bãi đỗ xe trong thực tế
Trong những năm gần đây với sự phát triển kinh tế xã hội của Việt Nam,lượng phương tiện giao thông đã tăng một cách nhanh chóng Phương tiện cánhân tăng lên, đòi hỏi diện tích đất dành cho bãi đỗ xe cũng phải tăng theo.Tuy nhiên, tại các thành phố lớn như Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Cần Thơviệc đáp ứng yêu cầu quỹ đất này ngày càng tỏ ra không khả thi do giá trị đấtđang tăng nhanh, và nhu cầu đất cho các mục đích quan trọng khác cũng đangthiếu
Hiện nay tại các khu vực trung tâm thành phố lớn, số ô tô phần lớn dừng
đỗ trên vỉa hè, lòng đường gây cản trở giao thông (Hình 1.1)
Hình 1.1 Tình trạng dừng đỗ xe trên vỉa hè và lòng đường
Để giải quyết vấn đề chỗ đỗ xe trong đô thị, nhiều nước trên thế giới sửdụng hệ thống nhà đỗ xe nhiều tầng tự động, phổ biến như Nhật Bản, HànQuốc, Ấn Độ, Singapore, Trung Quốc, Mỹ và các nước Châu Âu Tại các nướcnày đã có nhiều công ty chủ yếu kinh doanh bãi đỗ ô tô nhiều loại, trong đó hệthống đỗ nhiều tầng tự động được sử dụng rất phổ biến Các công ty sản xuất
hệ thống đỗ xe tự động là các nhà chế tạo, không trực tiếp kinh doanh bãi đỗ xe
mà chỉ cung cấp và lắp đặt thiết bị cho các nhà đầu tư Ngoài ra, còn các hệthống các công ty sản xuất các thiết bị phụ trợ như: hệ thống lấy vé tự động đọcthẻ, trả tiền tự động
So với các bãi đỗ xe kiểu truyền thống, những lợi ích của một bãi đỗ xe tựđộng không chỉ là nhanh chóng và tiện lợi Bạn sẽ không còn phải lo lắng chiếc
xe của mình bị xô xát, va đụng, trầy xước bởi nơi đỗ xe được cách ly hoàn toànvới bên ngoài
Trang 11Hệ thống đỗ xe tự động là loại thiết bị mang tính kỹ thuật cao, áp dụnghòa hợp các nguyên lý chung của hệ thống thang máy & hệ thống xếp dỡ tựđộng và hệ thống lưu kho tự động mà hàng hóa là ôtô và có độ chính xác nhấtđịnh.Trong hệ thống này xe được lưu giữ ở các ô ( Block parkings) dưới mặt đấthoặc trên cao Để thực hiện việc lưu giữ này hệ thống sử dụng các thiết bị nângchuyển Đây là thiết bị có thể có chuyển động theo các phương sau: phươngngang, phương đứng, phương chuyển động xoay với độ chính xác và an toàncao Hoạt động của các máy nâng chuyển được điều khiển bởi máy tính Máytính quản lý toàn bộ hoạt động của hệ thống như: số lượng xe hiện đang gửi, sốchỗ trống còn lại, trạng thái tại các ô lưu trữ, ….
Sự tiện lợi của hệ thống đỗ xe tự động:
- Tăng hiệu quả sử dụng không gian lên 60%, so với bãi đỗ xe dùngđường dẫn truyền thống
- Giảm 40% diện tích mặt bằng xây dựng, giảm 50% khối tích xâydựng
- Tận dụng tối đa các cấu trúc có sẵn bên dưới hoặc ở trên mặt đất
- Giảm chi phí quản lý thông qua kiểm soát chính xác và tiêu thụ điệnnăng và chi phí vệ sinh công trình
Ngày 16/7/2012, Tổng công ty Vận tải Hà Nội sẽ đưa gara đỗ ôtô tự độngcao 5 tầng trị giá 13 tỷ đồng vào khai thác tại 32 Nguyễn Công Trứ, Hà Nội Vớidiện tích 126m2, cao 5 tầng, 4 dãy chứa 30 xe, bãi đỗ xe bằng giàn thép lắpghép tự động (nhập khẩu từ Hàn Quốc) tại số 32 Nguyễn Công Trứ (Q.Hai BàTrưng, Hà Nội) được đánh giá là bãi đỗ xe hiện đại nhất Hà Nội hiện nay.[3]
Đây là bãi đỗ xe cơ động, thời gian lắp đặt và tháo dỡ thiết bị tối đa 15ngày, đặc biệt công trình có thể lắp đặt trên mọi địa hình Sau hai ngày đi vàohoạt động, bãi đỗ xe số 32 Nguyễn Công Trứ đã nhận được sự đón nhận tích cực
từ phía người dân
Thực tế, mỗi lái xe chỉ mất 2-3 phút để đưa xe di chuyển vào trong cũngnhư ra ngoài bãi đỗ Tuy nhiên, dù được đánh giá là là một bãi đậu xe hiện đại
và "thông minh" nhất Hà Nội, nhưng theo một số người dân có xe gửi tại đây,diện tích mặt sàn để đỗ xe hơi nhỏ nên một số loại xe 7 chỗ có kích thước khálớn thường gặp khó khăn khi di chuyển vào khu vực để xe
Dưới đây là hình ảnh thực tế của bãi đỗ xe:
Trang 12Hình 1.2 Bãi đỗ xe trong thực tế.
Trong thực tế, tại các nước hiện đại, có rất nhiều loại bãi đỗ xe tự động được ápdụng vào thực tiễn, giải quyết những vấn đề bất cập ở trên
1.2 Bãi đỗ xe dạng xếp hình
Bãi đỗ xe hai tầng kiểu xếp hình Việc lắp đặt cũng dễ dàng do hệ thống
đỗ xe tự động dạng xếp hình được thiết kế là những block riêng biệt, nếu muốntăng số lượng xe chỉ cần lắp ghép các block lại với nhau
Hệ thống đỗ xe tự động - dạng xếp hình là loại giải pháp kỹ thuật trong đó
xe được đặt trên các bàn nâng chuyển (pallet), các pallet này di chuyển nâng hạtheo trục thẳng đứng và di chuyển ngang để đưa các xe vào hoặc ra Hệ thốngđược lập trình để chọn cách thức di chuyển xe sao cho có thể lấy xe ra nhanhnhất Đây là loại thiết bị rất hiệu quả cho các diện tích nhỏ và trung bình trênmặt đất hoặc ngầm dưới đất, có thể lắp được tối đa 5 tầng.[4]
Những đặc điểm nổi bật của hệ thống này gồm:
- Tận dụng chỗ trống trên mặt đất để đỗ xe, tuy nhiên phải chừa trốngmột cột để xếp hình (ngoại trừ vị trí cao nhất)
- Điểm xe vào từ dưới tầng thấp nhất
- Tùy thuộc vào mặt bằng cho phép lắp đặt tối đa tầng để tăng tối đadiện tích đỗ xe, có thể lắp theo chiều ngang hoặc xếp theo chiều dàitùy thuộc diện tích thực tế cho phép
- Có thể sử dụng nguyên lý xếp hình để lắp hệ thống nhỏ cho các nhàbiệt thự, gia đình từ 5 - 8 xe, bằng cách sử dụng thêm 1 tầng ngầm
- Tiết kiệm chi phí xây dựng do không phải xây thêm sàn cho các tầng
xe, tuy nhiên vẫn cần đường dẫn cho xe vào vị trí đỗ xe
- Thời gian lấy xe lâu (bình quân 2.5 phút) cho hệ thống trên 30 xe nênkhông phù hợp cho các hệ thống số lượng xe > 30 xe
Trang 13- Luôn luôn phải thiết kế chừa 1 cột trống để xếp hình (tức 1 vị trí trốngcho mỗi tầng).
Hình 1.3 Hệ thống bãi đỗ xe dạng xếp hình
Hình 1.4 Mô hình hệ thống đỗ xe tự động dạng xếp hình.
1.3 Bãi đỗ xe xoay vòng đứng
Ở dạng này, xe được xếp vào bàn nâng (pallet) xoay khép kín và nặng
nề, mỗi lần muốn đưa xe vào hay đưa xe ra, hệ thống bàn nâng phải xoay vàkéo theo tất cả xe chứa trên nó.[4]
Đặc điểm:
Trang 14- Cơ động, tiết kiệm diện tích (30 m^2).
- Có thể xoay thuận chiều hoặc ngược chiều kim đồng hồ (hoặc 1chiều)
- Dễ tháo lắp
- Không thích hợp cho loại xe có kích thước trung – lớn
- Do giá thành cao nên sử dụng không phổ biến, phần lớn lắp đặt ởcác khu đất tạm sử dụng (sau đó tháo dỡ đi)
- Hệ thống đỗ xe tự động xoay vòng đứng chỉ phù hợp với xe kíchthước nhỏ (xe 4 chỗ) không thích hợp cho xe kích thước lớn
Hình 1.5 Hệ thống bãi đỗ xe xoay vòng đứng
1.4 Bãi đỗ xe xoay vòng ngang
Hệ thống đỗ xe dạng xoay vòng ngang là loại thiết bị rất hiệu quả chocác diện tích có hình vuông, hình chữ nhật có nhiều tầng, nhiều hàng ngầmdưới mặt đất Xe được đưa vào và lấy ra khỏi hệ thống bằng thiết bị nâng dichuyển theo hai trục đứng và ngang theo một trật tự lập trình trước
Hệ thống đỗ xe tự động - dạng xoay vòng ngang là loại thiết bị rất hiệuquả cho các diện tích có hình vuông, hình chữ nhật có nhiều tầng, nhiều hàngngầm dưới mặt đất Xe được đưa vào và lấy ra khỏi hệ thống bằng thiết bịnâng di chuyển theo hai trục đứng và ngang theo một trật tự lập trình trước.[4]
Những đặc điểm nổi bật của hệ thống này gồm:
- Thời gian đưa xe vào/lấy xe ra có thể giảm tối thiểu nhờ sự vậnhành đồng thời theo trục đứng và ngang của hệ thống thang nâng
Trang 15- Tăng diện tích sử dụng nhờ thiết kế lắp đặt dạng nhiều hàng vànhiều tầng.
- Việc điều hành hệ thống rất thuận lợi nhờ hệ thống tương thích vitính điều khiển trung tâm
Hình 1.6 Hệ thống bãi đỗ xe xoay vòng ngang.
1.5 Hệ thống đỗ xe kiểu thang máy
Với hệ thống đỗ xe tự động dùng thang máy, lái xe sẽ đưa xe vào buồngthang máy, thang nâng xe đến tầng đỗ xe, lái xe đưa xe ra khỏi thang máy và lái
xe vào vị trí đỗ xe.[4]
Trang 16Hình 1.7 Mô hình hệ thống đỗ xe tự động kiểu thang máy.
Đặc điểm đỗ xe tự động kiểu thang máy:
- Tiết kiệm diện tích đường di chuyển nội bộ của xe khi lên xuống giữacác tầng bên trong bãi đỗ xe, tuy nhiên vẫn tốn diện tích di chuyển cho
Trang 17Hình 1.8 Hệ thống bãi đỗ xe dạng tháp
Đặc điểm:
- Là hệ thống đỗ xe tự động dạng tháp nhiều tầng
- Có thể là tháp độc lập hoặc nằm bên trong tòa nhà
- Tốc độ tiêu chuẩn 90 m/ph, tối đa có thể đạt 140m/p, vận hành êm và
an toàn
- Điều khiển đơn giản với màn hình cảm ứng
- Hệ thống đỗ xe tự động sky parking truyền thống là có 2 cột xe đốixứng, nhưng tùy theo diện tích đất, để tăng số lượng xe chúng ta cóthể có 3- 5 – 5 – 6 cột xe
- Thời gian lấy xe trung bình sẽ tăng lên theo số lượng xe
- Loại tháp đỗ mỗi bên thang 1 xe là loại hệ thống có thể lấy xe cựcnhanh kể cả số lượng xe nhiều (thời gian lấy xe tối đa cho hệ thống 60
xe là 1.5 phút, bình quân 1 phút / 1 xe)
- Hệ thống đỗ xe tự động sky parking tiết kiệm diện tích đất hẹp, phíasau hoặc bên hông nhà cao tầng
- Giá thành cao hơn các loại khác nhưng vận hành êm, ít gây tiếng ồn
- Lắp đặt nhanh chóng và có thể tháo dỡ di chuyển khi cần
Trang 181.7 Hệ thống đỗ xe kiểu thang nâng di chuyển
Hình 1.9 Đỗ xe tự động hệ thống thang nâng di chuyển.
Đây là loại thiết kế hữa hiệu sử dụng nguyên lý cần trục xếp dỡ, cùng lúcvận hành chiều lên xuống và chiều ngang để đưa xe vào vị trí đỗ Thời gian lấy
xe ra vào nhanh, có thể tận dụng diện tích ngầm dưới lòng đất của toà nhà Loại
hệ thống này thích hợp cho diện tích đỗ xe cỡ trung và lớn.[4]
Đặc điểm của hệ thống đỗ xe tự động tháp nâng di chuyển
- Điều khiển đơn giản với màn hình cảm ứng
- Hệ thống lắp ngầm hoặc nổi
- Do 1 hệ thống cơ khí vừa có chức năng nâng hạ, vừa có chức năng dichuyển nên rất nhanh hỏng, phải đầu tư chi phí bảo dưỡng & thay thếthường xuyên, thời gian lấy xe ra khá lâu do phải xử lý từng lệnh rahoặc vào
- Hệ thống đỗ xe tự động này thích hợp với bãi xe từ 100 – 500 xe
Hệ thống sàn bê tông dùng robot:
- Robot phải luôn luôn hoạt động nên rất nhanh hỏng
- Sử dụng robot để lấy xe ra vào vị trí, robot nâng 2 bánh nên khôngphù hợp với loại xe số tự động
- Sàn đỗ xe là sàn bê tông với yêu cầu cao về độ chính xác của mặtphẳng nên rất khó thi công
Trang 19- Loại robot nâng 4 bánh xe vừa được nghiên cứu tại Hàn Quốc nhưnghiện nay mới trong giai đoạn thử nghiệm nên chưa được sử dụng phổbiến ở Hàn Quốc.
Hệ thống sàn kết cấu dùng thép dùng pallet:
- Vận hành pallet đơn giản hơn và giảm bớt 1 thao tác đưa robot vào vịtrí nên giảm thời gian nhận & trả xe
- Có thể tháo lắp di chuyển dễ dàng so với sàn bê tông
- Phải bảo dưỡng kết cấu thép định kỳ
- Tăng tối đa diện tích sử dụng, 108 xe có thể đỗ trên diện tích đất dànhcho 18 xe, nhờ sử dụng thang xếp xe nhỏ
- Thời gian đưa xe vào/lấy xe ra có thể giảm tối thiểu nhờ sự vận hànhlên xuống/qua lại đồng thời của hệ thống thang xếp
- Vận hành điều khiển rất đơn giản cho mọi người
- Rất thích hợp cho diện tích đỗ xe lớn với các kiểu lắp đặt khác nhau,ngầm dưới lòng đất
- Loại thiết bị rất kinh tế so với các thiết bị khác, do thiết kế đơn giản và
Trang 20Đặc điểm hệ thống đỗ xe tự động hệ thống tầng nâng di chuyển:
- Sử dụng pallet hoặc robot
- Bảo dưỡng dễ dàng hơn (do mỗi tầng có 1 trolley hoạt động riêngbiệt)
- Thời gian nhận & trả xe có thể giảm tùy theo số lượng thang nângđược lắp đặt
- Giá thành cao hơn loại thang nâng di chuyển
- Đây là hệ thống đỗ xe tự động tối ưu cho tầng hầm quy mô lớn, có thểkết hợp nhiều hệ thống trong 1 hầm Rất thích hợp cho diện tích đỗ xelớn với các kiểu lắp đặt khác nhau, ngầm dưới lòng đất
- Tăng tối đa diện tích sử dụng, 108 xe có thể đỗ trên diện tích đất 18
Trang 21Hệ thống được lập trình để chọn cách thức di chuyển xe sao cho có thể lấy xe ranhanh nhất.[5]
Những đặc điểm nổi bật của hệ thống này gồm:
- Tận dụng chỗ trống trên mặt đất để đỗ xe, có thể lắp nhiều hệ thốngliên tiếp nhau
- Điểm xe vào từ dưới mặt đất
- Có thể lắp đặt độc lập hoặc lắp bên trong toà nhà cao tầng
1.10 Phân tích ưu, nhược điểm của hệ thống bãi đỗ xe tự động
1.10.1 Ưu điểm của các hệ thống đỗ xe tự động
- Tiết kiệm diện tích: Hệ thống tận dụng toàn bộ thể tích không giannhờ vào khai thác chiều cao của không gian Bằng việc lưu giữ xe ở
độ cao nhất định so với mặt đất, số lượng xe mà một trạm giữ xe tựđộng có thể chứa gấp hàng chục lần so với một bãi giữ ôtô thôngthường Ví dụ như với diện tích trên mặt đất có thể chứa tối đa là 8 xe.Nhưng khi xây dựng bãi đỗ xe tự động trên diện tích này chúng ta cóthể chứa khoản 100 chiếc xe ôtô
- Tiết kiệm thời gian: Thay vì khách hàng phải tự tìm chỗ để xe trongcác bãi xe thông thường và rất khó khăn nhất tại giờ cao điểm, với bãigiữ xe tự động thì khách hàng chỉ cần đưa ôtô vào trạm đầu và nhậpliệu là có thể an tâm ra khỏi xe và đi làm việc khác Mà không cầnquan tâm vị trí để xe Công việc này do hệ thống đảm nhận Như vậythời gian được tiết kiệm cho khách hàng
- Tối ưu việc sử dụng năng lượng: Đầu tiên chúng ta không phải tốnnhiên liệu cho việc di chuyển xe, tìm chỗ trong bãi Và năng lượnghoạt động cho hệ thống được quản lý bằng máy tính, máy tính có thểtối ưu hóa năng lượng sử dụng
- Không ô nhiễm môi trường: Do hệ thống hoạt động hoàn toàn nhờ vàođiện năng nên không có khí thải trong quá trình vận hành hệ thống Vàhạn chế tối đa ô nhiễm tiếng ồn Vì tất cả các động cơ đều sử dụngđộng cơ điện
- Không gây hư hai cho phương tiện: Không gây va quẹt giữa các xevới nhau và hệ thống cũng hoàn toàn không gây hư hại cho xe gửi vì
hệ thống hoàn toàn tự động
- Chi phí hoạt động thấp: Do không có các nhân viên trông xe, bán vé,
… Toàn hệ thống chỉ cần vài người giám sát hoạt động, điều khiển
Trang 22Chì cần vài người điều khiển vì toàn bộ hệ thống được quản lý bằngmàn hình máy tính theo dõi từ xa.
- Dễ dàng bảo trì và sữa chữa: Do hệ thống cấu tạo từng phần độc lậpvới nhau về mặt cơ khí
- Khả năng linh hoạt cao: Tùy vào diện tích đất, mà chúng ta bố trí hệthống theo diện tích đất có sẵn Và tùy vào nhu cầu mà quy mô hệthống có thể thay đổi cho phù hợp
- Tính an toàn cao: Khả năng xe bị lấy cắp và phá hoại là hoàn toàn khó
có thể xảy ra Nhờ các thiết bị cảm biến và giám sát bằng camera
1.10.2 Nhược điểm tại các bãi đỗ xe tự động
Những ưu điểm của hệ thống giữ xe tự động đã được đề cập thông quacác giải pháp nhà giữ xe đã trình bày phía trên Ngoài những ưu điểm tích cựctrên thì khi thực thi mô hình ta cũng cần phải quan tâm đến các nhược điểm mà
hệ thống gặp phải nhằm đưa ra giải pháp khắc phục hiệu quả nhất Một số nhượcđiểm như sau:
- Cần xem xét đến thời gian lấy xe, thời gian lấy xe tùy thuộc vào từngloại hệ thống Đối với loại hệ thống 100 xe thông thường thì thời gianlấy xe lâu nhất khoảng gần 2 phút / xe, nhanh nhất 0,5 phút/xe, bìnhquân 1,5 phút /xe Đối với các công trình nhà ở, siêu thị, các bãi xecông cộng…thì thông thường người sử dụng ít khi gửi xe hoặc lấy xecùng một khoảng thời gian nên thời gian lấy trả xe 1,5 phút/xe không
là vấn đề, thậm chí còn nhanh hơn so với bãi xe tự lái Tuy nhiên đốivới các công trình văn phòng, rạp hát, hội nghị… thì việc mọi người ồ
ạt đến gửi xe trong vài phút trước giờ làm việc, giờ khai mạc, và ồ ạtlái xe trong khoảng vài phút sau giờ tan sở sẽ gây ra ùn tắt cục bộ, vàngười lái xe phải chờ thời gian khá dài để lái xe so với bãi xe tự lái
Do đó, với các công trình có đặc điểm này, nếu muốn lắp đặt hệ thống
tự động thì phải có nhiều cửa ra vào khác nhau với nhiều thang nâng
để giảm thiểu thời gian lấy xe
- Vấn đề sự cố về mất điện Đối với bãi xe thông thường, dù tòa nhàmất điện thì vẫn có thể lái xe ra khỏi bãi xe Tuy nhiên với hệ thông tựđộng, không xe nào có thể ra khỏi hệ thống khi mất điện Do đó, máyphát điện riêng cho hệ thống phải được trang bị
- Về phòng cháy chữa cháy: ngoài việc tuân thủ các tiêu chuẩn phòngcháy chữa cháy trong xây dựng chung cho nhà cao tầng và tầng hầm,cần thiết phải lắp đặt riêng hệ thống điều khiển báo và chữa cháy tự
Trang 23động cho khu vực đỗ xe Bề mặt kết cấu cần được sơn chống cháy đặcbiệt và phải định kì sơn lại hoặc thay lớp khác theo thời hạn sử dụng.Các hệ thống chữa cháy tự động các nước đang lắp đặt cho bãi đỗ xe
tự động đều là hệ thống chữa cháy bằng CO2 Ngoài ra, hệ thống cầnđược thiết kế để thoát khói thoát khí cháy
- Các hầm chứa xe cũng phải bố trí bơm nước tự động để thoát nước khixảy ra ngập Đối với các hệ thông tự động đặt trong các công trình nhà
ở, bệnh viện, việc tính toán các thiết kế cách âm và chống rung là rấtcần thiết để giảm thiểu tiếng ồn
- Khi xảy ra sự cố về hư hỏng thiết bị khi vận hành thì việc nhận và trả
xe cũng bị tạm hoãn trong thời gian khắc phục sự cố Vì thế cần có độingũ kỹ sư chuyên nghiệp khắc phục sự cố trong thời gian sớm nhất
Để giảm thiểu sự cố này thì khi thiết kế cần đầu tư chi phí để xâydựng và lắp ráp thiết bị hoạt động tốt nhất, độ tin cậy cao Tránh xảy
ra các sự cố đáng tiếc khi vận hành
- Các nhà đầu tư cũng không nên lựa chọn sử dụng các hệ thống vừamới được phát minh, đang trong quá trình thử nghiệm sử dụng… Hơnnữa, khi hệ thống bị sự cố dù là nhỏ nhất thì không có xe nào có thểlấy ra khỏi hệ thống vì thế việc lựa chọn nhà cung cấp có đại lý bảohành ủy quyền sẵn tại Việt Nam là cần thiết
1.11 Khảo sát bãi đỗ xe xoay vòng đứng
1.11.1 Mô hình bãi đỗ xe xoay vòng đứng
Là hệ thống mang lại hiệu quả cho các diện tích nhỏ và trung trên mặtđất Hệ thống đỗ xe dạng xoay vòng đứng là loại giải pháp kỹ thuật trong đó
xe được đặt trên các bàn nâng (pallet), các pallet này di chuyển xoayvòng quanh trục cố định, có thể đảo chiều xoay Hệ thống được lập trình đểchọn cách thức di chuyển xe sao cho có thể lấy xe ra nhanh nhất
1.11.2 Những ưu điểm của hệ thống đỗ xe quay vòng đứng
- Hệ thống bãi xe quay vòng đứng có thể lắp đặt được tại những nơi cókhông gian nhỏ có diện tích khoảng 30m, thích hợp với hầu hết cáccông sở, bãi đỗ xe truyền thống, các công ty khai thác điểm đỗ…
- Thời gian thi công nhanh chỉ từ 10-15 ngày là hoàn thành một hệthống bãi đỗ xe quay vòng đứng
- Tốc độ lấy xe khá ổn chỉ từ 2-3 phút
Trang 24- Cơ cấu quay vòng 2 chiều giúp cho việc lấy xe trở nên nhanh và thuậntiện
- Hệ thống điều khiển đơn giản dễ sử dụng, có thể di chuyển cả hệthống đỗ xe quay vòng từ nơi này qua nơi khác
- Các bàn nâng xe đều được trang bị khóa hãm an toàn, tránh được rủi
ro trong quá trình sử dụng
- Chi phí bảo trì bảo dưỡng cho hệ thống đỗ xe này không quá cao
- Hệ thống bãi đỗ xe xoay vòng đứng có thể gửi xe và lấy xe một cách
dễ dàng
1.11.3 Nhược điểm hệ thống bãi đỗ xe xoay vòng đứng
- Giá thành đầu tư một hệ thống khá cao so với nhu cầu sử dụng thực tếtại Việt Nam
- Chỗ đỗ xe còn hạn chế chỉ để được từ 10-14 xe, riêng đối với những
xe SUV lớn thì số lượng chỉ khoảng 6-8 xe để đảm bảo an toàn cho cả
xe vào gửi tại hệ thống Khi khách hàng muốn lấy xe thì nhân viên điều khiển sẽnhấn nút ứng với vị trí xe của khách hàng để đưa xe xuống Hệ thống sẽ tự độngnhận biết khoảng cách quay trái hay phải để đưa xe xuống tầng 1 nhanh nhất.Các cảm biến an toàn giúp phát hiện có người hay xe để không đúng vị trí giúp
hệ thống hoạt động một cách an toàn tránh được các sự cố nguy hiểm
Trang 25Hình 1.12 Cấu trúc bãi đỗ xe thực tế.
1.11.5 Lựa chọn phương án thiết kế cho mô hình đồ án
Dựa vào những phân tích về các đặc điểm, ưu nhược điểm của các loại bãi
đỗ và mục tiêu đặt ra cũng như tính khả thi trong việc nghiên cứu thiết kế Trong
đồ án sẽ nghiên cứu và thiết kế hệ thống bãi đỗ xe tự động kiểu xoay vòng đứng
Tác giả sẽ dựa trên cơ sở của hệ thống bãi đỗ xe xoay vòng đứng trongthực tế Từ đó, tác giả sẽ nghiên cứu thuật toán điều khiển tối ưu và áp dụngcông nghệ RFID để thiết kế mô hình bãi đỗ xe tự động trên cơ sở công RFID.Dưới đây là một số hình ảnh tham khảo của bãi đỗ xe tự động trong thực tế tại
số 32, Nguyễn Công Trứ, Hà Nội
Trang 26Hình 1.13 Toàn cảnh bãi đỗ xe ô tô 32 Nguyễn Công Trứ.
Hình 1.14 Cửa ra vào dành cho loại xe 7 chỗ ngồi ( SUV).
Trang 27Hình 1.15 Cửa còn lại dành cho xe ô tô 4 chỗ ngồi (Sedan).
Hình 1.16 Bảng điều khiển bên cạnh mỗi cửa xe ra vào.
Trang 28Hình 1.17 Hệ thống rèm che mưa nắng xung quanh bãi đỗ xe.
Hình 1.18 Bánh răng cơ khí làm nhiệm vụ cuộn, đưa ô tô lên các tầng cao.
Trang 30CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG 2.1 Quy trình hoạt động của bãi đỗ
Đầu tiên để lựa chọn thiết bị hợp lý và phù hợp với đề tài, tác giả sẽ đưa
ra phương án giải quyết và quy trình hoạt động của bãi đỗ để có thể có lựa chọnphù hợp nhất
Bãi đỗ xe có 2 quy trình chính là Gửi Xe và Lấy Xe:
Gửi xe:
o Khách hàng muốn gửi xe, quẹt thẻ RFID được nhân viên trựccấp
o Hệ thống sẽ tự động tính toán, kiểm tra các cảm biến an toàn, sau
đó đưa vị trí trống gần nhất (nếu có) xuống vị trí sát mặt đất Hệthống chuyển sang chế độ sẵn sàng và chờ cho xe vào
o Còi kêu và đèn báo nhắc hành khách đưa xe vào khi hệ thống sẵnsàng
o Sau khi xe được đưa vào chỗ, hành khách ra khỏi xe và nhấn nútxác nhận để tắt còi và đèn báo Lúc này hệ thống mới được lưu vàxác nhận rằng xe đang nằm trong bãi
o Hệ thống được lập trình để đưa xe vào vị trí gần mặt đất nhấtnhằm tối ưu hóa về mặt năng lượng và thời gian Lúc đó, hệthống sẽ lưu mã thẻ đã quét tương ứng với vị trí trong bãi trên cơ
sở dữ liệu
Lấy xe:
o Khách hàng quẹt thẻ RFID
o Sau khi quẹt thẻ, hệ thống tự động tìm đến vị trí tương ứng với
mã thẻ của xe đã lưu trong cơ sở dữ liệu
o Hệ thống sẽ kiểm tra các cảm biến an toàn, sau đó khung nângchứa xe tương ứng được di chuyển đến vị trí mặt đất theo chiềuquay gần nhất
o Khi xe đã được đưa xuống vị trí mặt đất, hệ thống chuyển sangchễ độ chờ lấy xe Còi báo và đèn nháy để báo khách hàng lấy xera
o Sau khi khách lấy ra ra khỏi chỗ, khách sẽ phải nhấn nút xác nhận
để hệ thống xác nhận rằng xe đã được đưa ra khỏi bãi và tắt còi,đèn báo
Trang 31Bắt đầu
Kiểm tra trạng thái
Trạng thái == Gửi xe Trạng thái == Lấy xe
Xác định vị trí có ô trống
Đưa ô trống xuống vị trí 0
Xác định ô xe cần lấyĐưa ô cần lấy xuống vị trí 0
Trang 32Bắt đầu
Kiểm tra trạng thái
Trạng thái == Gửi xe Trạng thái == Lấy xe
Xác định vị trí có ô trống
Đưa ô trống xuống vị trí 0
Xác định ô xe cần lấyĐưa ô cần lấy xuống vị trí 0
Hình 2.1 Lưu đồ thuật toán điều khiển chung của hệ thống.
Với những quy trình điều khiển như trên, tác giả đưa ra sơ đồ khối chung
về các khối hoạt động của hệ thống bao gồm:
- Khối xử lý trung tâm: vi điều khiển PIC16F877A là trung tâm điềukhiển của hệ thống, tiếp nhận tín hiệu vào, điều khiển tín hiệu ra vàtruyền nhận dữ liệu được lưu tại PC
- Khối chấp hành: là những thiết bị điện, thực hiện các lệnh điều khiển
từ vi xử lý Gồm có: Động cơ, đèn báo, còi báo
- Khối tín hiệu vào: bao gồm các cảm biến, nút nhấn
- Khối đọc dữ liệu: có module RFID đọc mã thẻ và gửi mã thẻ đến viđiều khiển
Trang 33- Khối hiển thị: LCD hiển thị thông tin bãi đỗ như số chỗ trống, kết nối,
- Khối điều khiển bằng tay: gồm có các nút nhấn hay công tắc, chuyểnmạch để điều khiển hệ thống trong chế độ thủ công
Sơ đồ khối hệ thống:
Khối Xử Lý Trung Tâm
Vi điều khiển UART Máy tính
Khối hiển thị
LCD 16x2
Khối Tín Hiệu Vào
Cảm biến Nút nhấn
Khối đọc dữ liệu
Module RFID
Khối Chấp Hành
Động cơ Đèn, còi báo
Khối Điều Khiển Bằng Tay
2.2.1 Vi điều khiển: PIC16F877A
Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độdài 14 bit Mỗi lệnh đều được thực thi trong một chu kì xung clock Tốc độ hoạtđộng tối đa cho phép là 20 MHz với một chu kì lệnh là 200ns Bộ nhớ chươngtrình 8Kx14 bit, bộ nhớ dữ liệu 368x8 byte RAM và bộ nhớ dữ liệu EEPROMvới dung lượng 256x8 byte Số PORT I/O là 5 với 33 pin I/O.[6]
Các đặc tính ngoại vi bao gồm các khối chức năng sau:
- Timer0: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số 8 bit
Trang 34- Timer1: bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số, có thể thực hiện chức năngđếm dựa vào xung clock ngoại vi ngay khi vi điều khiển hoạt động ởchế độ sleep
- Timer2: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số, bộ postcaler
- Hai bộ Capture/so sánh/điều chế độ rông xung
- Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP (Synchronous Serial Port), SPI vàI2C
- Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ
- Cổng giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với các chân điềukhiển RD, WR, CS ở bên ngoài
- Các đặc tính Analog 8 kênh chuyển đổi ADC 10 bit
- Hai bộ so sánh
- Bên cạnh đó là một vài đặc tính khác của vi điều khiển như:
- Bộ nhớ flash với khả năng ghi xóa được 100.000 lần
- Bộ nhớ EEPROM với khả năng ghi xóa được 1.000.000 lần
- Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thể lưu trữ trên 40 năm
- Khả năng tự nạp chương trình với sự điều khiển của phần mềm
- Nạp được chương trình ngay trên mạch điện ICSP (In Circuit SerialProgramming) thông qua 2 chân
- Watchdog Timer với bộ dao động trong
- Chức năng bảo mật mã chương trình
- Chế độ Sleep
- Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác nhau
Trang 35Hình 2.3 Sơ đồ chân PIC16F877A
Hình 2.4 Sơ đồ các khối làm việc của PIC
Trang 36Hình 2.5 Sơ đồ các thiết bị ngoại vi của PIC
Trang 37a Phương thức truyền thông UART trong PIC16F877A
Truyền dữ liệu:
Thành phần quan trọng nhất của khối truyền dữ liệu là thanh ghi dịch dữliệu TSR (Transmit Shift Register) Thanh ghi TSR sẽ lấy dữ liệu từ thanh ghiđệm dùng cho quá trình truyền dữ liệu TXREG Dữ liệu cần truyền phải đượcđưa trước vào thanh ghi TXREG Ngay say khi bit Stop của dữ liệu cần truyềntrước đó được truyền xong, dữ liệu từ thanh ghi TXREG sẽ được đưa vào thanhghi TSR, thanh ghi TXREG bị rỗng, ngắt xảy ra và cờ TXIF được set Ngắt nàyđiều khiển bởi bit TXIE Cờ hiệu TXIF vẫn được set bất chấp trạng thái bitTXIE hay tác động của chương trình (không thể xóa TXIF bằng chương trình)
mà chỉ reset về 0 khi có dữ liệu mới được đưa vào thanh ghi TXREG.[6]
Sơ đồ khối của việc truyền dữ liệu:
Hình 2.6 Sơ đồ khối truyền dữ liệu.
Việc truyền dữ liệu thông qua thanh ghi TXSTA:
Trang 38- Bit 7 CSRC: Clock Source Select Bit, bit này không có ứng dụng ởchế độ hoạt động không đồng bộ UART module.
CSRC0 = Master mode( xung clock được tạo ra trong nội bộ).CSRC = 1: Slaver mode( xung clock từ bên ngoài)
- Bit 6 TX9: Khi bit này được thiết lập nó cho phép truyền 9 bit, nếukhông, truyền 8 bit được sử dụng
TX9 = 1: Chọn chế độ 9 bit
TX9 = 0: Chọn chế độ 8 bit
- Bit 5 TXEN: bit cho phép truyền
TXEN = 1: Cho phép
TXEN = 0: Không cho phép
- Bit 4 SYNC: Đây là chế độ UART chọn bit Thiết lập bit này lựa chọnchế độ đồng bộ hay không đồng bộ
SYNC = 1: Đồng bộ
SYNC = 0: Không đồng bộ
- Bit 3 chưa thực hiện: bit này là chưa thực hiện và sẽ đọc là 0
- Bit 2 BRGH: bit chọn tốc độ baurate Chỉ dùng cho chế độ truyềnthông không đồng bộ
BRGH = 0: Tốc độ thấp
BRGH = 1: Tốc độ cao
- Bit 1 TRMT: Đây là Transmit Shift Register (TSR) bit trạng thái.Điều này có thể được sử dụng để kiểm tra xem các dữ liệu đượctruyền đi hay không Khi TRS là trống, bit này được thiết lập và khiTSR là đầy thì bit này sẽ là 0
- Bit 0 TX9D: Đây là bit thứ 9 trong chế độ truyền 9 bit Điều nàythường được sử dụng như là bit chẵn lẻ
Các bước để truyền dữ liệu:
- Khởi tạo baund rate: ở thanh ghi SPBRG
- Kích hoạt các cổng nối tiếp không đồng bộ bằng cách xóa bit SYNC
và thiết lập bit spen
- Nếu dùng ngắt, thiết lập cho phép TXIE
- Nếu dùng bit thứ 9 thì set TXIE
Trang 39- Cho phép quá trình truyền thông không đồng bộ bằng cách thiết lậpSPEN = 1; SYNC = 0.
- Cho phép truyền dữ liệu bằng cách thiết lập bit TXEN = 1
- Khi cần truyền dữ liệu thì cần set dữ liệu đó lên TXREG
Các thanh ghi liên quan đến quá trình truyền nhận dữ liệu bằngUART:
- Thanh ghi INTCON: Cho phép tất các các ngắt
- Thanh ghi PIR: chứa cờ hiệu TXIF
- Thanh ghi PIE1: chứa bit cho phép ngắt truyền TXIE
- Thanh ghi RCSTA: chứa bit cho phép cổng truyền dữliệu(RC6/TX/CK và RC7/RX/DT)
- Thanh ghi TXREG: chưa dữ liệu cần truyền
- Thanh ghi TXSTA: xác lập các thông số cho việc truyền nhận
- Thanh ghi SPBRG: xác định tốc độ band
Nhận dữ liệu:
Dữ liệu được đưa vào từ chân RC7/RX/DT sẽ kích hoạt khối phục hồi dữliệu Khối phục hồi dữ liệu thực chất là một bộ dịch dữ liệu ctốc độ cao va cótần số hoạt động gấp 16 lần hoặc 64 lần tần số baud Trong khi đó tốc độ dịchcủa thanh thanh ghi nhận dữ liệu sẽ bằng với tần số baud hoặc tần số củaoscillator
Bit điều khiển cho phép khối nhận dữ liệu là bit RCEN (RCSTA<4>).Thành phần quan trọng nhất của khối nhận dữ liệu là thsnh ghi nhận dữ liệuRSR (Receive Shift Register) Sau khi nhận diện bit Stop của dữ liệu truyền tới,
dữ liệu nhận được trong thanh ghi RSR sẽ được đưa vào thanh ghi RCGER, sau
đó cờ hiệu RCIF (PIR1<5>) sẽ được set và ngắt nhận được kích hoạt Ngắt nàyđược điều khiển bởi bit RCIE (PIE1<5>) Bit cờ hiệu RCIF là bit chỉ đọc vàkhông thể được tác động bởi chương trình RCIF chỉ reset về 0 khi dữ liệu nhậnvào ở thanh ghi RCREG đã được đọc và khi đó thanh ghi RCREG rỗng Thanhghi RCREG là thanh ghicó bộ đệm kép (double-buffered register) và hoạt độngtheo cơ chế FIFO (First In First Out) cho phép nhận 2 byte và byte thứ 3 tiếp tụcđược đưa vào thanh ghi RSR
Nếu sau khi nhận được bit Stop của byte dữ liệu thứ 3 mà thanh ghiRCREG vẫn còn đầy, cờ hiệu báo tràn dữ liệu (Overrun Error bit)OERR(RCSTA<1>) sẽ được set, dữ liệu trong thanh ghi RSR sẽ bị mất đi vàquá trình đưa dữ liệu từ thanh ghi RSR vào thanh ghi RCREG sẽ bị gián đoạn
Trang 40Trong trường hợp này cần lấy hết dữ liệu ở thanh ghi RSREG vào trước khi tiếptục nhận byte dữ liệu tiếp theo
Bit OERR phải được xóa bằng phần mềm và thực hiện bằng cách clear bitRCEN rồi set lại Bit FERR (RCSTA<2>) sẽ được set khi phát hiện bit Stop dủa
dữ liệu được nhận vào Bit dữ liệu thứ 9 sẽ được đưa vào bit RX9D(RCSTA<0>) Khi đọc dữ liệu từ thanh ghi RCREG, hai bit FERR và RX9D sẽnhận các giá trị mới Do đó cần đọc dữ liệu từ thanh ghi RCSTA trước khi đọc
dữ liệu từ thanh ghi RCREG để tránh bị mất dữ liệu
Sơ đồ khối cho việc nhận dữ liệu:
Hình 2.7 Sơ đồ khối nhận dữ liệu.
Được biểu diễn trên thanh ghi RCSTA: