1
MỤC LỤC
 
NỘI DUNG TRANG
MỤC LỤC 1
LỜI MỞ ĐẦU 3
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 4
CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1 Giới thiệu về vi xử lý PIC 16F877A 5
1.2 Giới thiệu về SRF05 10
1.2.1 Các chế độ hoạt động của SRF05 11
1.2.2 Tính toán khoảng cách sử dụng SRF05 13
CHƯƠNG 2 SƠ ĐỒ MẠCH VÀ GIẢI THUẬT
2.1 Sơ đồ mạch nguyên lý 15
2.1.1 Các khối chức năng trong sơ đồ mạch nguyên lý 15
2.1.1.1 Khối nguồn 15
2.1.1.2 Khối điều khiển 16
2.1.1.3 Khối hiển thị 16
2.1.1.4 Khối giao tiếp máy tính 17
2.2 Sơ đồ giải thuật 18
2.3 Giải thích nguyên tắc hoạt động của mạch 19
2.4 Một số hàm sử dụng trong Matlab 19
2
CHƯƠNG 3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
Kết luận- Định hướng phát triển đề tài 21
3
LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây theo sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công cuộc công nghiệp
hóa hiện đại hóa đất nước đang diễn ra khá tốt đẹp. Trước tình hình đó đã có khá nhiều yêu cầu
cấp bách và cũng là những thách thức được đặt ra cho giới trí thức.
Là sinh viên của một ngôi trường năng động, là công dân của thành phố năng động bậc nhất

để có thể phát triển lên những đề tài lớn hơn, có tính ứng dụng cao hơn trong cuộc sống.
Sau một thời gian tìm tòi, nghiên cứu và thực hiện, chúng tôi đã hoàn thành sản phẩm. Đó
là mô hình dùng để định vị khoảng cách một thiết bị. Tuy còn nhiều điểm hạn chế nhưng chúng
tôi nghĩ nếu đầu tư thêm về kỹ thuật và kiến thức chuyên môn thì sản phẩm của chúng tôi có tính
ứng dụng thực tế rất cao trong thực tế cuộc sống.
Đề tài nghiên cứu được chia ra thành 3 chương như sau:
Chương 1: Cơ sở lý thuyết.
Chương 2: Sơ đồ mạch và giải thuật.
Chương 3: Hướng phát triển đề tài.
5
CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1 GIỚI THIỆU VỀ VI XỬ LÝ PIC 16F877A
PIC 16F877A là dòng PIC phổ biến nhất hiện nay (đủ mạnh về tính năng, 40 chân, bộ
nhớ đủ cho hầu hết các ứng dụng thông thường). Cấu trúc tổng quát của PIC 16F877A
như sau:
8 K Flash ROM.
368 Bytes RAM.
256 Bytes EEPROM.
5 ports (A, B, C, D, E) vào ra với tín hiệu điều khiển độc lập.
2 bộ định thời 8 bits (Timer 0 và Timer 2).
Một bộ định thời 16 bits (Timer 1) có thể hoạt động trong chế độ tiết kiệm năng
lượng (SLEEP MODE) với nguồn xung Clock ngoài.
2 bộ CCP( Capture / Compare/ PWM).
2 bộ biến đổi ADC 10 bits, 8 bits ngõ vào.
2 bộ so sánh tương tự (Compartor).
1 bộ định thời giám sát (WatchDog Timer).
Một cổng song song 8 bits với các tín hiệu điều khiển.
Một cổng nối tiếp.
15 nguồn ngắt.

8
Hình 1.4: Các bank của Pic 16F877A
Các thanh ghi đa mục đích (General Purpose Register)
Các thanh ghi này được truy cập bằng cả hai cách trực tiếp hoặc gián tiếp qua thanh ghi
FSR,tổng cộng có 368 byte.
Các thanh ghi chức năng đặc biệt
Các thanh ghi này được dùng bởi CPU và các khối ngoại vi để điều khiển sự hoạt động
theo yêu cầu của thiết bị. Các thanh ghi này có thể được phân loại vào hai bộ phận trung tâm
(CPU) và ngoại vi.
Sau đây là một số thanh ghi đặc biệt quan trọng
Các thanh ghi trạng thái STATUS
Có 4 thanh ghi trạng thái trên 4 dãy, tại các địa chỉ 03h, 83h, 103h, 183h. Các thanh ghi
này cho biết trạng thái của phần tử lôgic toán học ALU, trạng thái RESET, trạng thái của các
9
bit lựa chọn dãy thanh ghi cho bộ nhớ dữ liệu. Thanh ghi trạng thái có thể là kết quả của một
số lệnh như là với một số thanh ghi khác. Nếu thanh ghi trạng thái là kết quả bởi một lệnh
mà tác động đến các bit Z, DC, C thì việc ghi vào các bit này là không thể.
Các thanh ghi lựa chọn OPTION_REG
Có hai thanh ghi lựa chọn tại các địa chỉ 81h và 181h, các thanh ghi này có thể đọc hoặc
ghi, nó chứa đựng nhiều bit điều khiển khác nhau để xác định hệ số định trước TMR0/hệ số
định sau WDT, ngắt ngoài INT, TMR0, các điện áp treo trên cổng B
Các thanh ghi INTCON
Có 4 thanh ghi INTCON tại các địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh. Các thanh ghi này có thể
đọc và ghi, nó chứa đựng nhiều sự cho phép và các bit cờ cho việc tràn thanh ghi TMR0, các
ngắt thay đổi cổng RB và chân các ngắt ngoàI RB0/INT.
Thanh ghi PIE1
Tại địa chỉ 8Ch, chứa đựng các bit cho phép riêng lẻ cho các ngắt ngoại vi.
Thanh ghi PIR1
Tại địa chỉ 0Ch, chứa đựng các bit cờ riêng lẻ cho các ngắt ngoại vi.
Thanh ghi PIE2

SRF05- Ultra-Sonic Rangger – định khoảng cách bằng sóng siêu âm là một kỹ thuật mới
được phát triển từ SRF04, và SRF05 được thiết kế để tăng tính linh hoạt, tăng phạm vi, giảm
chi phí so với SRF04, phạm vi này được tăng từ 3 mét đến 4 mét. Ở SRF05 có một chế độ
điều hành mới đó là buộc các chế độ chân nối đất, do đó cho phép SRF05 sử dụng một chân
duy nhất cho cả việc kích hoạt và phản xạ sóng siêu âm nên sẽ tiết kiệm số chân làm việc.
Khi chân bên trái của SRF05 chưa được kết nối, các chân SRF05 sẽ hoạt động riêng biệt chế
độ kích hoạt và phản xạ. SRF05 cũng có một độ trễ nhỏ do sóng phản xạ dội ngược về. Sau
đây là hình giới thiệu về SRF05:
Hình 1.5: Giới thiệu về SRF05
Các đặc điểm kỹ thuật của SRF05:
Điện áp: 5V.
Dòng: từ 30 mA – 50 mA.
Tần số : 40khz.
Khoảng cách tối đa: 3 m.
Khoảng cách tối thiểu: 3 cm.
Độ nhạy : Đường kính quét từ 3 cm đến lớn hơn 3m.
Đầu vào kích hoạt: 10 uS nhỏ nhất. Thời gian sống mức xung.
11
Xung phản hồi: tích cực thời gian sống tín hiệu, tỷ lệ thuận với chiều rộng phạm vi.
Kích thước nhỏ: 43mm x 20mm x 17mm chiều cao.
1.2.1 Các chế độ hoạt động của SRF05
SRF05 hoạt động ở 2 chế độ:
Chế độ 1: Tương thích SRF04- Kích hoạt và phản xạ riêng biệt.
Chế độ này được sử dụng riêng biệt cho chân kích hoạt và chân phản xạ, đây là chế độ
đơn giản và dễ sử dụng nhất. Để sử dụng chế độ này thì ta chỉ để lại các chân ở chế độ
chưa được kết nối – trong SRF05 có một bộ điện trở nội để kéo điện trở chân lên. Đây là
hình sơ đồ các chân:
Hình 1.6: Sơ đồ chân của SRF05
Biểu đồ thời gian của SRF05:
12

14
Chúng ta không thể thay đổi được mô hình và chiều rộng của chùm tia bởi vì các mô hình
chùm SRF05 là hình nón với chiều rộng của chùm tia và diện tích đầu dò là cố định, được
quy định bởi nhà sản xuất được thể hiện như hình:
Hình 1.10: Sơ đồ chùm tia sóng siêu âm.
15
CHƯƠNG 2
SƠ ĐỒ MẠCH VÀ GIẢI THUẬT
2.1 Sơ đồ mạch nguyên lý
2.1.1 Các khối chức năng trong sơ đồ mạch nguyên lý:
2.1.1.1 Khối nguồn
16
Sử dụng áp 5V (DC) và linh kiện 7805 để ổn áp cho mạch hoạt động, led được sử dụng
để kiểm tra nguồn khi hoạt động.
2.1.1.2 Khối điều khiển
PIC 16F877A được sử dụng cho khối điều khiển, thạch anh 20MHz được sử dụng cho
dao động của mạch. (Tính năng của PIC 16F877A đã được giới thiệu ở chương II).
2.1.1.3 Khối hiển thị
17
Trong mạch thiết kế, 4 leds 7 đoạn dùng để hiển thị giá trị về tọa độ 2 chiều của vật.
Trong đó, 2 leds đầu dùng để hiển thị về chiều dọc, còn 2 leds sau hiển thị giá trị chiều
ngang.
2.1.1.4 Khối giao tiếp máy tính
Giao tiếp giữa mạch thực tế và máy tính được kết nối thông qua giao tiếp cổng COM.
Trong kết nối này, linh kiện MAX 232 đóng vai trò quan trọng trong việc truyền dữ liệu
từ thiết bị lên máy tính để mô phỏng thực tế trên máy tính.
2.2 Sơ đồ giải thuật
NHẬN DỮ
LIỆU GỬI VỀ
NHẬN DỮ

âm liên tục trong phạm vi cho phép, từ đó nhận giá trị về khoảng cách của vật theo 2 trục
tọa độ, nhằm xác định vị trí hiện thời hoặc quỹ đạo di chuyển của vật.
Bước 3:
Giá trị khoảng cách nhận được sẽ được gửi lên máy tính thông qua giao tiếp cổng COM.
Giá trị này đang ở dạng chuỗi ký tự, nên sẽ được xử lý chuyển sang giá trị số (digital), từ
đó đưa lên mô phỏng bằng Matlab và xuất giá trị lên khối hiển thị (led 7 đoạn).
Bước 4:
Vị trí tương đối của vật sẽ được mô phỏng trên giao diện GUI của Matlab, theo 2 trục tọa
độ tương ứng, vị trí vật sẽ được cập nhật liên tục bằng những điểm O (màu đỏ) trên giao
diện. Đồng thời, giá trị khoảng cách sẽ được hiển thị lên 4 leds 7 đoạn gắn trên board mạch.
2.4 Một số hàm sử dụng trong Matlab:
Hàm strcat
Cú pháp:
Strcat(data1, data2)
Chức năng:
Dùng để ghép 2 chuỗi dữ liệu riêng biệt chứa trong data1 và data2 thành một
chuỗi dữ liệu lớn hơn.
Hàm str2num
Cú pháp:
Str2num (text)
Chức năng:
Chuyển giá trị từ dạng chuỗi (text) sang giá trị số để sử dụng cho việc tính toán,
xử lý giá trị.
Hàm circle
Cú pháp:
Circle (I, r, N)
Chức năng:
Vẽ đường tròn trong Matlab với tọa độ tâm I, bán kính r và số điểm trên đường
tròn.
20

đúng tiến độ. Tuy hơi vất vả nhưng chúng tôi thấy rất bổ ích cho bản thân. Qua việc nghiên cứu,
chúng tôi đã có thêm kiến thức sử dụng các phần mềm (Orcad, Proteus, Matlab…), nắm được các
công đoạn thực hiện một board mạch thủ công.
Mục đích phát triển đề tài trong tương lai:
- Có thể ứng dụng vào thực tiễn để định vị khoảng cách trong phạm vi lớn hơn, định vị
theo không gian 3 chiều để xác định chính xác hình ảnh, vị trí của vật thể trong không
gian.
- Nếu cải tiến thêm thì sản phẩm sẽ trở nên nhỏ gọn, dể vận chuyển, có tính ứng dụng
rất cao.
22
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Cảm biến vị trí và dịch chuyển.
[2] Đo khoảng cách và xác định vị trí vật thể bằng phương pháp siêu âm- Trần Thị Thủy, Nguyễn
Quang Thắng, Đinh Sơn Thạch, Khoa Khoa Học Ứng Dụng Trường ĐH Bách Khoa- DHQG
TP.HCM.
[3] Đồ họa với matlab - Biên soạn Nguyễn Thị Hồng Thúy.
[4] Data sheet Pic 16F877A
[5] Ultrasonic Rangefinder - Carnegie Mellon Robotics Academy / For use with VEX
®
Robotics
Systems