Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo KIT phát triển phục vụ cho đào tạo ngành điện tử viễn thông

- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN QUỐC BẢO NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KIT PHÁT TRIỂN PHỤC VỤ CHO ĐÀO TẠO NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Hà Nội – 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN QUỐC BẢO NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KIT PHÁT TRIỂN PHỤC VỤ CHO ĐÀO TẠO NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS.
- Nguyễn Hoàng Dũng Hà Nội – 2016 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên tác giả luận văn: Nguyễn Quốc Bảo Đề tài luận văn: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo kit phát triển phục vụ cho đào tạo ngành điện tử viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số SV: CB140231 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 22/4/2016 với các nội dung sau: (Không có các nội dung cần sửa chữa, bổ sung).
- Giới thiệu chung về các kit phát triển trên thế giới và Việt Nam.
- Lựa chọn đề xuất và giải pháp xây dựng kit phát triển.
- Quy trình chế tạo kit phát triển.
- Thiết kế nguyên lý và mô phỏng.
- 13CHƯƠNG 2: CÁC KHỐI CHỨC NĂNG CỦA KIT PHÁT TRIỂN.
- Các khối chức năng của kit phát triển.
- 25 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật iii 2.3.
- 10Bảng 2-2: Gán chân LED đơn.
- 16Bảng 2-3: Gán chân LED 7 thanh 4.
- 20Bảng 2-6: Gán chân LED Matrix.
- 24Bảng 2-8: Gán chân LCD.
- 26Bảng 2-9: Sơ đồ chức năng từng chân text LCD.
- 6Hình 1-5: Kit phát triển và giáo dục DE-SG8V1.
- 7Hình 1-6: Quy trình chế tạo kit phát triển.
- 11Hình 2-8: Sơ đồ khối kit phát triển.
- 14Hình 2-9: Sơ đồ khối LED đơn.
- 15Hình 2-10: Sơ đồ khối LED 7 thanh 4.
- 17Hình 2-11: Sơ đồ cấu tạo LED 7 thanh đơn.
- 18Hình 2-12: Sơ đồ cấu tạo LED 7 thanh 4.
- 19Hình 2-13: Kết quả hiển thị LED 7 thanh 4.
- 20Hình 2-14: Sơ đồ khối LED Matrix.
- 21Hình 2-15: Sơ đồ cấu tạo LED Matrix 8x8.
- 23Hình 2-16: Kết quả hiển thị thị LED Matrix 8x8.
- 24Hình 2-17: Sơ đồ khối LCD.
- 25Hình 2-18: Hình ảnh LCD 20x4.
- 26Hình 2-19: Sơ đồ trình tự giao tiếp Text LCD.
- 30Hình 2-20: Sơ đồ khối Button, Keypad và Switch.
- 33Hình 2-21: Sơ đồ cấu tạo bàn phím KEYPAD.
- 34Hình 2-22: Sơ đồ khối PS/2.
- 38Hình 2-23: Sơ đồ cấu tạo PS/2.
- 38Hình 2-24: Khung truyền dữ liệu từ device đến host.
- 42Hình 2-25: Khung truyền dữ liệu từ host đến device.
- 43Hình 2-26: Định dạng khung truyền UART.
- 44Hình 2-27: Sơ đồ khối USB.
- 45Hình 2-28: Sơ đồ khối SIM 900A.
- 46 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật vii Hình 2-29: Start and Stop condition.
- 47Hình 2-30: Sơ đồ khối RTC.
- 48Hình 2-31: Sơ đồ khối EEPROM.
- 49Hình 2-32: Sơ đồ khối SD Card.
- 50Hình 2-33: Sơ đồ khối giao tiếp mạng LAN.
- 50Hình 2-34: Sơ đồ khối VGA.
- 51Hình 2-35: Giản đồ thời gian chu kỳ quét dòng.
- 52Hình 2-36: Giản đồ thời gian chu kỳ quét mành.
- 53Hình 3-37: Sơ đồ khối hệ thống.
- 54Hình 3-38: Sơ đồ nguyên lí hệ thống.
- 56Hình 3-39: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn.
- 57Hình 3-40: Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển rơ le.
- 57Hình 3-41: Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển loa báo.
- 58Hình 3-42: Sơ đồ nguyên lý khối LED 7 thanh.
- 58Hình 3-43: Sơ đồ nguyên lý khối LCD 20x4.
- 59Hình 3-44: Sơ đồ nguyên lý khối LED đơn.
- 59Hình 3-45: Sơ đồ nguyên lý khối LED ma trận 8x8.
- 60Hình 3-46: Sơ đồ nguyên lý khối VGA.
- 60Hình 3-47: Sơ đồ nguyên lý khối PS/2.
- 61Hình 3-48: Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp I2C sử dụng EEPROM.
- 61Hình 3-49: Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp thẻ nhớ micro SD.
- 61Hình 3-50: Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp mạng LAN.
- 62Hình 3-51: Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp GSM/GPRS.
- 62Hình 3-52: Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp USB – UART.
- 63Hình 3-53: Sơ đồ nguyên lý khối tạo xung vuông và ADC.
- 63Hình 3-54: Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển động cơ DC.
- 64Hình 3-55: Sơ đồ nguyên lý khối bàn phím ma trận và công tắc gạt.
- 64Hình 3-56: Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp đồng hồ thời gian thực.
- 65Hình 3-57: Sơ đồ nguyên lý khối chuyển mạch nạp chương trình.
- 65 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật viii Hình 3-58: Sơ đồ nguyên lý khối mạch nạp PIC – AVR.
- 66Hình 3-59: Sơ đồ nguyên lý khối mạch nạp FPGA.
- 66Hình 3-60: Sơ đồ nguyên lý khối mạch nạp ARM.
- 67Hình 3-61: Sơ đồ nguyên lý khối mở rộng I/O.
- 67Hình 3-62: Sơ đồ nguyên lý khối socket nhân chip.
- 68Hình 3-63: Sơ đồ nguyên lý nhân chip AVR.
- 68Hình 3-64: Sơ đồ nguyên lý nhân chip ARM.
- 69Hình 3-65: Sơ đồ nguyên lý nhân chip FPGA cyclone II.
- 69Hình 3-66: Sơ đồ layout toàn hệ thống.
- 70Hình 3-67: Sơ đồ chức năng các khối.
- 71Hình 3-68: Thành phẩm hoàn chỉnh.
- 71Hình 3-69: Vali đựng kit.
- Các hãng này đều xây dựng các kit phát triển cho các dòng chip riêng biệt phục vụ cho việc nghiên cứu, đào tạo.
- Hiện nay các kit phát triển FPGA/CPLD của các hãng Altera và Xilinx đang được sử dụng làm các giáo vụ trực quan trong giảng dạy đồng thời cũng là các thiết bị không thể thiếu trong việc thực hành các môn học như Lập trình vi mạch, Thiết kế hệ thống số, Điện tử số, Thiết kế hệ thống nhúng.
- Tuy nhiên chi phí để sử dụng một kit phát triển của hãng Altera hay hãng Xillinx bao gồm cả chi phí cho các thủ tục vận chuyển về Việt Nam còn khá cao.
- Bài toán đầu tư xây dựng phòng thí nghiệm với số lượng lớn kit phát triển sẽ gặp khó khăn và chiếm một khoản kinh phí không hề nhỏ.
- Đề tài luận văn tập trung vào nghiên cứu, thiết kế và chế tạo kit phát triển phục vụ cho đào tạo có chức năng tương đương với các kit của các hãng sản xuất chuyên nghiệp nhưng với giá thành thấp hơn mang thương hiệu Việt Nam.
- Bên cạnh đó cũng thực hiện xây dựng các bài thí nghiệm và thực hành dựa trên kit phát Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 2 triển đã chế tạo cho một số môn học như Điện tử số, Kiến trúc máy tính, Kỹ thuật vi xử lý, Lập trình vi mạch, thiết kế hệ thống nhúng, ghép nối mạng máy tính và thông tin di động phù hợp với sinh viên bậc đại học, học viên bậc cao học.
- Chính vì những lý do trên, luận văn thực hiện đề tài nghiên cứu thiết kế kit phát triển đa năng có tính di động cho các phòng thí nghiệm và xây dựng các bài thực hành cho các môn học Điện tử số, Kỹ thuật vi xử lý, thiết kế hệ thống nhúng, thiết kế tổng hợp hệ thống số và IC số.
- Nội dung luận văn “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo kit phát triển phục vụ cho đào tạo ngành điện tử viễn thông” bao gồm: Chương 1: Nghiên cứu tổng quan.
- Chương này giới thiệu tổng quan về các kit phát triển trên thế giới và Việt Nam.
- Lựa chọn đề xuất và giải pháp xây dựng kit phát triển cũng như quy trình thiết kế chế tạo kit phát triển và quy trình xây dựng các bài thực hành.
- Chương 2: Các khối chức năng của kit phát triển Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 3 Chương 2 cung cấp cho người đọc chi tiết các khối chức năng cũng như nhiệm vụ của từng khối, đưa ra các thông số của linh kiện và sơ đồ kết nối chân các linh kiện phục vụ cho quá trình chế tạo kit.
- Từ quy trình chế tạo ở chương 1 và chi tiết các khối chức năng ở chương 2, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công 01 kit phát triển đa năng.
- Chương này trình bày cụ thể các kết quả đã đạt được, đồng thời cũng đưa ra những đánh giá về kết quả của quá trình thiết kế chế tạo kit phát triển.
- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 4 CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Chương 1 giới thiệu về các dòng kit phát triển của các hãng lớn như Altera, Xilinx, Lab-Volt… đang được sử dụng nhiều trong các phòng thí nghiệm của ngành điện tử viễn thông của các trường đại học trong khối kỹ thuật đồng thời đánh giá về ưu nhược điểm của các dòng kit này và đưa ra giải pháp thiết kế một kit phát triển đa năng để khai thác các tính năng của các dòng vi điều khiển phổ biến hiện nay.
- Ngoài ra, chương này cũng nghiên cứu và đưa ra quy trình chế tạo kit phát triển và xây dựng các bài thực hành.
- Giới thiệu chung về các kit phát triển trên thế giới và Việt Nam Thuật ngữ CPLD (Complex Programable Logic Device) và FPGA (Field Programable Gate Array) không còn xa lạ với những người làm kỹ thuật trong lĩnh vực Điện tử - Viễn thông tại Việt Nam.
- Các kit phát triển dựa trên nền tảng các công nghệ trên được sử dụng rộng rãi khắp mọi nơi với nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm cả các trường đại học có đào tạo về chuyên ngành Điện tử - Viễn thông.
- Hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt nam sử dụng chủ yếu các kit phát triển của hãng Altera, Xilinx, Lab-Volt.
- Có thể kể ra các kit phát triển của các hãng hiện nay như sau.
- Các kit phát triển của hãng Xilinx [8]: Spartan family, Artix family, Kintex family.
- Các kit phát triển của hãng Altera [7]: MAX II micro kit, DE0, DE1, DE2, DE3, DE4.
- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 5 Hình 1-1: Kit Xilinx Spartan-3 FPGA Starter Kit Board Hình 1-2: Kit Altera Cyclone III FPGA Starter Kit Đặc điểm chung của kit phát triển do các hãng nổi tiếng như Altera hay Xilinx sản xuất là sự thuận tiện trong sử dụng, hiện đại về mặt công nghệ nhưng trở ngại chính là chi phí khá cao nếu chỉ đáp ứng riêng cho nhu cầu học tập của sinh viên (bao gồm cả chi phí mua và chi phí vận chuyển về Việt Nam)

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt