Sơ đồ khối và mạch nguyên lý

CHƯƠNG 5 : SƠ ĐỒ KHỐI VÀ MẠCH NGUYÊN LÝ 5.1 Sơ đồ khối của mạch. 5.1.1 Sơ đồ khối chức năng: Khối xử lý trung tâm ARM CORTEX – M3 Cảm biến khoảng cách GP2D12 Khối giao tiếp MMC/SD card VS1011e Loa phát âm thanh Hình 5.1 Sơ đồ khối của mạch 5.2 Nguyên lý hoạt động: 5.2.1 Khối xử lý trung tâm: Khối xử lý trung tâm điều khiển toàn bộ hoạt động của mạch: nhận dữ liệu từ cảm biến hồng ngoại GP2D12, tùy vào khoảng cách của vật chắn mà vi xử lí phát ra file âm thanh tương ứng được lưu trong SD card. Khối xử lý trung tâm là vi điều khiển ARM Cortex – M3, với 3 cổng vào ra là Port A(PA0÷PA15), Port B(PB0÷PB15), Port C(PC0÷PC15). Chân PA1 được dùng để nối trực tiếp với chân VOUT của cảm biến khoảng cách GP2D12.Các cổng của PortB (từ PB0 đến PB1 và PB13 đến PB15) và các cổng của PortC(PC4 , PC5)nối đến chip giải mã âm thanh VS1011e. Các cổng của PortA (từ PA5 đến PA7) và chân PB2 được nối đến MMC/SD card để thực hiện việc lấy dữ liệu từ MMC/SD card vào bộ xử lý để kết quả sau cùng là xuất ra tín hiệu âm thanh mà ta có thể nghe được. Sơ đồ chi tiết là: Hình 5.2 STM32F103RD 5.2.2 Cảm biến hồng ngoại Sharp GP2D12: a)Khái niệm về cảm biến hồng ngoại : Là cảm biến quang sử dụng thu phát ánh sáng gần vùng hồng ngoại.Bước sóng ánh sáng sử dụng trong cảm biến này cỡ 880nm.Cảm biến hồng ngoại có thể sử dụng để phát hiện màu đen/trắng hoặc phát hiện vật cản. b)Cách đo khoảng cách: Phương pháp đo khoảng cách sử dụng một nguồn phát sáng phát ra một chùm tia hẹp tới đập vào bề mặt vật thể.Do phản xạ, tia sáng chuyển hướng tới bộ thu được đặt cách bộ phát một khoảng B, góc phát tia sáng so với phương ngang là α. D là khoảng cách từ đối tượng tới bộ thu. Hình 5.3 Cách đo khoảng cách của cảm biến GP2D12 Khoảng cách được tính như sau: D = B.tgα Trong đề tài này, ta dùng cảm biến GP2D12 của Sharp để xác định khoảng cách của vật cản.GP2D12 là cảm biến được thiết kế sẵn nên phù hợp những người không có kinh nghiệm về cảm biến.Cảm biến có thể đọc liên tục khoảng cách và trả về điện áp analog tương ứng, với một loạt khoảng cách từ 10 cm đến 80 cm.Đầu nối giao tiếp 3 dây VOUT,VCC,GND. Hình 5.4 Mặt cắt ngang của GP2D12 Sơ đồ khối: Hình 5.5 Sơ đồ khối cấu tạo của GP2D12 Bảng 5.1 Bảng mối quan hệ giữa khoảng cách và điện áp ra 5.2.3 Khối giao tiếp MMC/SD card: Hình 5.6 Sơ đồ giao tiếp với SD card Thẻ nhớ SD card có chức năng lưu giữ các file âm thanh. Nó được kết nối với ARM Cortex – M3 theo chuẩn SPI,ở đây ta sử dụng SPI1.Muốn thay đổi tiếng nói phát qua loa ta chỉ việc thay đổi file trong SD card. 5.2.4 Cảm biến hồng ngoại VS1011e: VS1011e có chức năng giải mã file âm thanh được truyền từ SD card, qua giao tiếp SPI(ở đây ta dùng SPI2) để xuất tiếng nói qua loa.Các chân SO ,SI ,SCLK ,XCS ,BSYNC ,DREQ ,XRESET lần lượt được nối vào chân PB14, PB15, PB13 ,PC5 ,PC4 ,PB0 ,PB1. Chân LEFT ,RIGHT ,GBUF sẽ nối với jack cắm để phát tiếng nói qua loa. Hình 5.7 Sơ đồ giao tiếp của VS1011e với ARM Cortex – M3