Luận văn Hệ thống quản lý Cảng trung chuyển Container

nóc - mở bên cạnh, mở trên nóc - mở bên cạnh - mở ở đầu; những container có hai nửa (half-heigh container), những container có lỗ thông hơi….. Nhóm 2: Container chở hàng rời (Dry Bulk/Bulker freight container) Là loại container dùng để chở hàng rời (ví dụ như thóc hạt, xà phòng bột, các loại hạt nhỏ….). Đôi khi loại container này có thể được sử dụng để chuyên chở hàng hóa có miệng trên mái để xếp hàng và có cửa container để dỡ hàng ra. Tiện lợi của kiểu container này là tiết kiệm sức lao động khi xếp hàng vào và dỡ hàng ra, nhưng nó cũng có điểm bất lợi là trọng lượng vỏ nặng, số cửa và nắp có thể gây khó khăn trong việc giữ an toàn và kín nước cho container vì nếu nắp nhồi hàng vào nhỏ quá thì sẽ gây khó khăn trong việc xếp hàng có thứ tự. Nhóm 3: Container bảo ôn/nóng/lạnh (Thermal insulated/Heated/ Refrigerat- -ed / Reefer container) Loại container này có sườn, sàn mái và cửa ốp chất cách nhiệt để hạn chế sự di chuyển nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài container, nhiều container loại này có thiết bị làm lạnh hoặc làm nóng được đặt ở một đầu hay bên thành của container hay việc làm lạnh dựa vào những chiếc máy kẹp được gắn phía trước container hoặc bởi hệ thống làm lạnh trực tiếp của tàu hay bãi container. Nhiều container lại dựa vào sự làm lạnh hỗn hợp (khống chế nhiệt độ). Đây là loại container dùng để chứa hàng mau hỏng (hàng rau quả ….) và các loại container hàng hóa bị ảnh hưởng do sự thay đổi nhiệt độ. Tuy nhiên, vì chỉ có lớp cách điện và nếu có thể tăng thêm đồng thời lớp cách điện và máy làm lạnh này cũng giảm dung tích chứa hàng của container, sự bảo quản máy móc cũng yêu cầu đòi hỏi cao hơn nếu các thiết bị máy được đặt ở trong container. Nhóm 4: Container thùng chứa (Tank container) Dùng để chở hàng hóa nguy hiểm và hàng đóng rời (thực phẩm lỏng như dầu ăn, hóa chất, chở hoá chất…..) Những thùng chứa bằng thép được chế tạo phù hợp với kích thước của ISO dung tích là 20ft hình dáng như một khung sắt hình chữ nhật chứa khoảng 400 galon (15410 lít) tuỳ theo yêu cầu loại container này có thể được lắp thêm thiết bị làm lạnh hay nóng, đây là loại container được chế tạo cho những hàng hóa đặc biệt, nó có ưu điểm là sức lao động yêu cầu để đổ đầy và hút hết (rỗng) là nhỏ nhất và có thể được sử dụng như là kho chứa tạm thời. Tuy nhiên, nó cũng có những khuyết tật, chẳng hạn:giá thành ban đầu cao,giá thành bảo dưỡng cao. Các hàng hóa khi cho vào đòi hỏi phải làm sạch thùng chứa(mỗi lần cho hàng vào là một lần làm sạch thùng chứa) Khó khăn cho vận chuyển nên hàng bị rơi nhiều (hao phí do bay hơi, rò rỉ….) Trọng lượng vỏ cao. Nhóm 5: Các container đặc biệt ( Special container), container chở súc vật sống (Cattle Container). Những container của ISO được lắp đặt cố định những ngăn chuồng cho súc vật sống và có thể hoặc không thể chuyển đổi thành container phù hợp cho mục đích chuyên chở hàng hóa bách hóa. Loại container này dùng để chuyên chở súc vật sống do vậy nhược điểm chính của nó là vấn đề làm sạch giữa các loại hàng hóa. Trong nhiều quốc gia đó chính là vấn đề kiểm dịch khi các container rỗng dùng để chở súc vật sống quay trở lại dùng để tiếp tục bốc hàng. Xác dịnh và kiểm tra thông số kỹ thuật container. Các thông số kỹ thuật của container được ghi trên vỏ hoặc trên biển chứng nhận an toàn. Thông số kỹ thuật của container bao gồm: Trọng lượng tối đa hay trọng tải toàn phần của container (Maximum Gross Weight) khi container chứa đầy hàng đến giới hạn an toàn cho phép. Nó bao gồm trọng lượng tối đa cho phép cộng với trọng lượng vỏ container. Trọng tải tịnh của container (Maximum Payload) là trọng lượng hàng hóa tới mức tối đa cho phép trong container. Nó bao gồm: trọng lượng hàng hóa, bao bì, palet, các vật liệu dùng để chèn lót, chống đỡ hàng trong container. Trọng lượng vỏ container (Tare Weight) phụ thuộc vào vật liệu dùng để chế tạo container. Dung tích container (Container internal capacity) tức là sức chứa hàng tối đa của container. Chứng từ vận chuyển hàng hóa bằng container Vận đơn container theo cách gửi FCL/FCL Chứng từ vận chuyển hàng hóa bằng container gọi là vận đơn container (Container Bill of Lading), do người chuyên chở hoặc đại diệm của họ ký phát cho người gửi hàng sau khi nhận container chứa hàng đã được niêm phong kẹp chì để chuyên chở. Thông thường vận đơn container được ký phát trước khi container được xếp lên tàu, cho dú thuộc dạng vận đơn nhận hàng để xếp (Received for Bill of Lading). Nhìn chung đối với loại vận đơn này (nếu thanh toán bằng tín dụng chứng từ - L/C) thường ngân hàng không chấp nhận thanh toán trừ khi trong tín dụng thư có ghi “chấp nhận vận đơn nhận hàng để xếp” (Received for Bill Lading Acceptable). Vì vậy, khi container đã được bốc lên tàu, người gửi hàng nên yêu cầu người chuyên chở ghi chú thêm trên vận đơn : “container đã được bốc lên tàu ngày ….” (Shipped on board, on…) và có ký xác nhận. Lúc này vận đơn trở thành “vận đơn đã xếp hàng” (Shipped on board Bill of Lading) và được ngân hàng chấp nhận làm chứng từ thanh toán. Vận đơn container theo cách gửi LCL/LCL. Trong chuyên chở hàng lẻ, nếu do người chuyên chở thực đảm nhiệm, họ sẽ ký phát cho người gửi hàng vận đơn container hàng lẻ (LCL/LCL). Vận đơn này có chức năng tương tự như vận đơn container theo cách gửi nguyên (FCL/FCL). Nếu ngưởi gửi hàng lẻ do người gom hàng đứng ra tổ chức nhận hàng và chuyên chở thì sẽ có hai loại vận đơn được ký phát: + Vận đơn của người gom hàng (House Bill of Lading) Người gom hàng trên danh nghĩa là người chuyên chở sẽ ký phát cho người chủ hàng lẻ của mình. Trong vận đơn này cũng có đầy đủ các thông tin chi tiết cần thiết về người gửi hàng (người xuất khẩu), người nhận hàng (Người nhập khẩu). Người nhận hàng lẻ sẽ xuất trình vận đơn của người gom hàng lẻ cho đại diện hoặc đại lý của người gom hàng tại cảng đích để được nhận hàng. Vận đơn người gom hàng vẫn có thể dùng trong thanh toán, mua bán và giao dịch. Song để tránh trường hợp ngân hàng không chấp nhận vận đơn của người gom hàng là chứng từ thanh toán, người xuất khẩu nên yêu cầu người nhập khẩu ghi trong tín dụng chứng từ “vận đơn người gom hàng được chấp nhận” (House Bill of Lading Acceptable). + Vận đơn thực của người chuyên chở. Người chuyên chở thực sau khi nhận container hàng hóa ủa người gom hàng sẽ ký phát vận đơn cho người gom hàng theo cách gửi hàng nguyên container (FCL/FCL). Trên vận đơn, người gửi hàng là người gom hàng, người nhận hàng là đại diện hoặc đại lý của ngưòi gom hàng ở cảng đích. Trách nhiệm của người chuyên chở container đối với hàng hóa. Phạm vi trách nhiệm của người chuyên chở. Người chuyên chở container có trách nhiệm “từ bãi container đến bãi container”, điều này có thể phù hợp với trách nhiệm của người chuyên chở trong quy tắc Hamburg năm 1978. Ðối với Hague, trách nhiệm của người chuyên chở bắt đầu từ khi cẩu móc hàng ở cảng đi và kết thúc khi cẩu rời hàng ở cảng đến”. ở đây, trách nhiệm của người chuyên chở container có rộng hơn. 3.1.4.3. Xếp hàng trên boong. Người chuyên chở tự cho mình quyền xếp hàng chứa trong container trên boong mà không bị coi là vi phạm hợp đồng vận tải. Ðiều kiện này được quốc tế chấp nhận vì tàu container được thiết kế thích hợp để chở container cả trên boong nhờ có các kết cấu giá đỡ, chất xếp chằng buộc thích hợp đặc biệt nên tàu vẫn hoạt động an toàn. Theo quy tắc Hague- Visby “Hàng thông thường phải xếp trong hầm tàu trừ khi loại hàng đặc biệt và có sự thoả thuận giữa người chuyên chở và người gửi hàng”. Giới hạn trách nhiệm bồi thường. Giới hạn bồi thường tối đa của ngưòi chuyên chở được quy định trong các công ước có sự khác nhau: Quy tắc Hague - 1924 ( Hague Rulls - 1924) Hàng có kê khai giá trị trên vận đơn, bồi thường theo giá trị kê khai Hàng không kê khai giá trị thì mức bồi thường không quá 100 F cho một đơn vị hàng hóa hoặc một kiện hàng. Hàng vận chuyển bằng container chưa đề cập. Quy tắc Visby ( Visby Rulls - 1968) Hàng hóa có kê khai giá trị mức bồi thường theo giá trị kê khai. Hàng hóa không kê khai giá trị, mức bồi thương là: +10.000 fr cho một đơn vị hàng hóa hay một kiện hàng. + 30 fr cho một kg hàng hóa cả bì. Hàng vận chuyển bằng container. Kiện hàng đóng trong container hay palet … có kê khai trên vận đơn sẽ được coi là một đơn vị hàng hóa đòi bồi thường. Không kê khai trên vận đơn thì một container được coi là một đơn vị hàng hóa đòi bồi thường. Nghị định thư SDR 1979 (SDR protocol 1979) Hàng có kê khai giá trị bồi thường theo giá trị kê khai. Hàng không kê khai giá trị thì mức bồi thường là: + 666,67 SDR cho một đơn vị hàng hóa hoặc một kiện hàng + 2 SDR cho 1kg hàng hóa cả bì. Quy tắc Hambuge 1978 ( Hambuge Rulls 1978) Hàng hóa có kê khai giá trị, bồi thương theo giá trị kê khai. Hàng không kê khai giá trị thì mức bồi thuờng là: + 835 SDR cho một đơn vị hàng hóa hoặc một kiện hàng. + 2,5 SDR cho một kg hàng hóa cả bì. Chậm giao hàng bồi thường một khoản tiền tương đương với 2,5 lần tiền cước số hàng giao chậm nhưng không vượt quá tổng tiền cước chủ hợp đồng chuyên chở. Hàng vận chuyển bằng container quy định giống như Visby Rulls. Bộ luật hàng hải Việt Nam – 1990 Giới hạn bồi thường quy định giống như Visby Rulls. Hàng vận chuyển bằng container chưa đề cập. Cước phí trong chuyên chở hàng hóa bằng container Trong chuyên chở hàng hóa bằng container, cước phí container được ấn định thành biểu cước như biểu cước của tàu chợ. Cước phí vận chuyển container thường bao gồm; chi phí vận tải nội địa; chi phí chuyên chở container ở chặng đường chính.; chi phí bến, bãi container ở cảng xếp, dỡ; chi phí khác… Mức cước phí container phụ thuộc vào những yếu tố sau: Loại, cỡ container (lớn hay nhỏ, chuyên dụng hay không chuyên dụng). Loại hàng hóa xếp trong container, nghĩa là căn cứ vào cấp hạng hàng hóa. Mức độ sử dụng trọng tải container. Chiều dài và đặc điểm của tuyến đường chuyên chở. Vận chuyển container ra đời đã nhanh chóng làm thay đổi nhiều mặt trong vận tải nội địa cũng như vận tải quốc tế. Từ điều kiện giao nhận, trang thiết bị bốc dỡ, đến phương thức vận chuyển đều thay đổi. Ðể phù hợp với phương pháp vận chuyển tiên tiến này, các công ty vận tải container đã đưa ra biểu cước của mình để phục vụ khách hàng, cước container gồm 3 loại: Cước vận chuyển container tính theo mặt hàng (CBR: Commodity Box Rate). Ðây là mức cước khoán gộp cho việc chuyên chở một container chứa một mặt hàng riêng biệt. Người chuyên chở căn cứ vào khả năng sử dụng trung bình của container mà tính toán dể ấn định mức cước (ví dụ: 14 tấn container loại 20 feet). Với cách tính này nếu chủ hàng đóng thêm được hàng sẽ có lợi. thường chủ hàng lớn thích loại cước này còn chủ hàng nhỏ lại không thích. Ðối với người chuyên chở, cách tính cước tròn container đơn giản hơn và giảm được những chi phí hành chính. Cước phí container tính chung cho mọi loại hàng (FAK: Freight all kinds Rate) Theo cách tính này, mọi mặt hàng đều phải đóng một giá cước cho cùng một chuyến container mà không cần tính đến giá trị của hàng hóa trong container. Người chuyên chở về cơ bản căn cứ vào tổng chi phí dự tính của chuyến đi chia cho số container dự tính vận chuyển. o vơi cước phí loại CBR, cước phí FAK hợp lý hơn vì đơn vị xếp, dỡ hàng và chiếm chỗ trên tàu là container. Ðối với người chuyên chở áp dụng loại cước này sẽ đơn giảm trong việc tính toán. Nhưng ở loại cước này lại cũng có những bất cập ở chỗ chủ hàng có hàng hóa giá trị cao hơn thì lợi, còn chủ hàng có giá trị thấp lại bất lợi. Cước phí hàng chở lẻ. Cước phí hàng chở lẻ, cũng giống như tàu chợ, loại cước này được tính theo trọng lượng, thể tích hoặc giá trị của hàng hóa đó (tuỳ theo sự lựa chọn của người chuyên chở), cộng với các loại dịch vụ làm hàng lẻ như phí bên bãi container (container freight station charges), phí nhồi, rút hàng ra khỏi container (Less than container load charges). Chính vì thế nên mức cước container hàng lẻ bao giờ cũng cao hơn các loại cước khác. Tóm lại, vận chuyển hàng hóa bằng container giữ vị trí quan trọng trong hệ thống vận tải phục vụ nền kinh tế quốc dân. Ðây là phương thức vận tải tiên tiến đã đang mang lại hiệu quả cao trong chuyên chở đặc biệt là vận chuyển bằng đường biển. Chính vì vậy, so với lịch sử phát triển của vận tải đường biển, vận tải container mới ra đời song tốc độ phát triển khá nhanh. Ðể tạo khả năng áp dụng phương thức chuyên chở hiện đại này, nhiều nước trên thế giới đã xây dựng đội tàu chuyên dụng có trọng tải lớn để chuyên chở container. Xây dựng các cảng container với các trang thiết bị xếp dỡ hiện đại, tự động hóa cùng với hệ thống kho tàng, bến bãi đầy đủ tiện nghi nhằm khai thác triệt để ưu thế của vận chuyển hàng hóa trong container bằng đường biển. THIẾT KẾ VÀ MÔ TẢ HỆ THỐNG Sơ đồ khối hệ thống Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống Giải thích Chương trình xây dựng trên mô hình Client/Server: Thực hiện giải quyết vấn đề cơ sở dữ liệu lớn Máy tính chủ (Server):WindowNT40/2000,SQL Server 2005 Các máy tính trạm (Windows 9x/ME/XP/2000) nằm rãi rác bao gồm ba loại : Bộ phận quản lý nhập tàu Bộ phận quản lý bãi Bộ phận quản lý thông tin nội bộ Hoạt động Hệ thống bao gồm một Server chạy WindowNT 40/2000 CSDL SQL Server2005. Server đảm nhận việc quản lý kết nối từ các máy trạm và lưu trữ toàn bộ CSDL của hệ thống từ các thông tin quản lý nội bộ đến thông tin về container xuất nhập bãi. Các máy trạm quản lý nhập tàu thực hiện cập nhật thông tin về tàu chuẩn bị cập bến. Các máy trạm này thực hiện công tác nhập liệu thông tin về chuyến và container sẽ nhập bãi trên tàu. Các máy trạm quản lý bãi nằm rãi rác ở các bãi khác nhau. Chức năng chính của bộ phận này thêm các thông tin về ngày giờ nhập bãi và sắp xếp cập nhật thông tin vị trí của từng container. Ngoài ra các máy trạm này thực hiện kết nối phần cứng thực hiện xác định tự động vị trí của từng container trong quá trính xuất nhập cũng như luân chuyển nội bộ. Đồng thời đưa ra giải pháp sắp xếp cho từng container trong từng bãi Hai loại máy trạm này tùy vào từng điều kiện cụ thể của từng cảng có nhiều bãi hay số lượng nhân viên mà bố trí cho phù hợp. Mỗi bãi trong cảng sẽ có một máy trạm cho việc quản lý thông tin chi tiết của từng container nhập bãi. Máy trạm quản lý thông tin nội bộ thuộc bộ phận hành chính nhằm cung cấp các thông tin báo cáo cũng như thông tin về nhân viên và hệ thống cần cẩu trong bãi Cơ sở dữ liệu Cơ sở dữ liệu được tập trung trên Server và được cập nhật thường xuyên từ các máy trạm. Mỗi loại máy trạm chuyên cập nhật về các thông tin khác nhau trong hệ thống. Các máy quản lý nhập tàu sẽ cung cấp các thông tin cho công tác nhập cảng của tàu bao gồm các thông tin. Thông tin về hãng tàu giúp cho việc xác định nguồn gốc xuất xứ của tàu Thông tin về cảng dùng cho việc xác định hành trình của tàu. Thông tin hành trình của tàu và container. Thông tin về số hiệu chuyến và tàu. Thông tin về chủ khai thác cho từng container trên tàu. Thông tin từng container trên tàu Các máy trạm quản lý thông tin bãi Thực hiện cập nhật thêm thông tin của container bao gồm thông tin ngày giờ vị trí xuất nhập của từng container. Lưu lại thông tin luân chuyển của từng container trong bãi và cập nhật lại thông tin về vị trí của từng container đó lên Server. Các máy trạm quản lý thông tin nội bộ Bảng đội, tổ, nhân viên cung câp thông tin về nhân viên tham gia hoạt động điều khiển hệ thống cần cẩu. Bảng cần cầu lưu lại thông tin về số cần cẩu hiện có trong bãi. Cập nhật thông tin về từng nhân viên và cần cẩu mà họ điều khiển. Phần mềm Do hệ thống xây dựng trên mô hình Client/Server với các máy tính trạm nằm rãi rác nên dựa vào chức năng hệ thông được chia thành 4 khối module chính. Module Server thực hiện quản lý kết nối từ các máy tính trạm. Server chịu trách nhiệm lưu và xuất thông tin từ cơ sở dữ liệu theo yêu cầu của từng máy tính trạm. Module quản lý thông tin nhập tàu chuyên quản lý (thêm mới cập nhật sửa xóa ) các thông tin về tàu chuẩn bị cập cảng. Module này cho phép trích xuất các báo cáo thống kê về lượng tàu cũng như số lượng container nhập bãi trong ngày nhằm chuẩn bị cho công tác bốc dỡ trong ngày. Module quản lý bãi bao gồm bộ phân phần cứng nhằm lưu lại thông tin vị trí, trạng thái của từng cần cẩu trong bãi từ đó xác định được vị trí của từng container trong bãi. Bộ phận phần mềm chịu trách nhiệm lưu lại thông tin ngày giờ nhập xuất bãi, cập nhật thông tin chuyển bãi nội bộ. Ngoài ra module này cho phép đưa ra giải pháp sắp xếp vị trí của container, trích xuất các báo cáo thống kê về sản lượng container xuất nhập bãi, báo cáo thống kê sản lượng, số lần nâng, hạ của từng nhân viên, tổ, đội. Giao thức mạng Hệ thốn sử dụng mạng LAN IEEE 802.3 ghép nối giữa máy chủ và các máy tính trạm. Các hệ thống phần cứng chuyên thu thập thông tin vị trí trạng thái của từng cần cẩu kết nối với các máy trạm quản lý bãi thông qua cổng COM. Giao thức truyền nhận được tự xây dựng riêng cho việc kết truyền nhận thông tin này. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ENCODER Giới thiệu chung Hình 3.1 Encoder Dùng dể ghép nối đo lường dịch chuyển cơ học: chiều dài, vận tốc (chuyển động thẳng và quay), gia tốc, định vị, robot. Công nghệ vật liệu từ - nam châm vĩnh cửu hoặc quang - hồng ngoại/ laser, hisolution A DC Độ phân ly cao: dãi rông: 256 à 500 kc/t (counts/turn), chịu sock (lên đến 10s g) Tốc độ lên đến 10k rpm, mô men cản thấp hơn 10-3 Nm Đầu ra là các xung lệch 900 Tín hiệu ra TTL hoặc vi sai (truyền xa hoặc (byte, BCD, GrayCode formatted) Có rất nhiều hãng sản xuất encoder như: Tamagawa Seiki, Epson, Hewlett-Packard… Output phase Tùy vào từng loại encoder mà có nhiều đầu ra khác nhau. Nhưng tất cả đều phải có 3 đầu ra cơ bản A phase Output B phase Output C phase Output T b c d Hình 3.2 Output phase A,b,c,d = T/4 +- T/8; e= T +-T/2 Trong đó phase A đặc trưng cho encoder , phase B đặc trưng cho chiều của động cơ. Mỗi một encoder có một tốc độ phát xung nhất đinh theo vòng quay. Vì vậy thực hiện đọc số xung của phase A và phase B chúng ta có thể tính toán dược tốc độ quay của đông cơ. Để tính toán tốc độ của động cơ ta dùng biến đếm count. Khi phase A và phase B chuyển qua các trạng thái 10, 11, 01,00 count tăng thêm 1, nếu chuyển qua các trạng thái 01, 11, 10, 00 biến đếm lùi đi 1. Thực hiện tính toán count trong 1s chúng ta có số xung phát ra của encoder trong 1s từ đó quy đổi ra vân tốc quay của động cơ: count/ số xung (vòng/s). Trong đó số xung là một chỉ số của encoder xác định số xung phát ra trên một vòng quay. TÌM HIỂU VỀ AVR Pin configution Hình 3.3 Sơ đồ cấu hình chân tín hiệu ATmega8 của họ AVR Hinh 3.4 Sơ đồ nguyên lý tương đương của chân vào ra Cấu trúc chân của AVR có thể phân biệt rõ chức năng (vào ra) trạng thái (0 1) từ đó ta có 4 kiểu vào ra cho một chân của avr.Khác với 89 là chỉ có 2 trạng thái duy nhất (0 1) . Đặc biệt nguồn từ chân của AVR đủ khoẻ để điều khiển Led trực tiếp (mA) còn 89 chỉ là vài uA Để điều khiển các chân này chúng ta có 2 thanh ghi ->PORTx :giá trị tại từng chân (0 – 1) có thể truy cập tới từng bit PORTx.n->DDRx : thanh ghi chỉ trạng thái của từng chân , vào hoặc là ra .Giá trị 1 là ra và 0 là vào Để đọc giá trị từ chân AVR chúng ta có một thanh ghi PINx Timer Đặc tính: Bao gồm các bộ timer 8bit 16 bit, thường có từ 3 – 4 bộ Timer Có các kênh PWM (từ 4 đến 8 kênh tuỳ loại ) Bao gồm nhiều chế độ ngắt và PWM … Có thể là một kênh đếm riêng biệt Tự động xoá Timer trong chế độ so sánh(tự động nạp lại) Có chế độ PWM Tạo ra tần số Đếm các dự kiện ngắt ngoài Tạo ra các ngắt tràn và ngắt so sánh Các chế độ hoạt động của timer: Chế Độ Thông Thường: Đây là chế độ hoạt động đơn giản nhất của Timer .Bộ đếm sẽ liên tục đếm tăng lên cho đến khi vượt quá giá trị lớn nhất TOP và sau đó sẽ được khởi động lại tại giá trị Bottom.Trong các hoạt động thông thường thì cờ tràn sẽ được thiết lập khi giá trị trong Timer đạt giá trị không và không bị xoá đi.Tuy nhiên nếu mà ngắt tràn được chấp nhận thì cờ ngắt sẽ tự động bị xoá khi ngắt được thực hiện.Giá trị trong Timer có thể được viết vào bất cứ lúc nào Chế Độ So Sánh (CTC): Đấy là chế độ mà giá trị trong Timer luôn được so sánh với giá trị trong thanh ghi ORC .Khi giá trị trong Timer bằng giá trị trong thanh ghi ORC thì giá trị trong Timer sẽ bị xoá đi.Giá trị trong ORC đóng vai trò là giá trị TOP cho bộ đếm.Chế độ này cũng cho phép tạo ra tần số so sánh ở đầu ra.Tuy nhiên trong chế độ này nếu giá trị mới ghi vào thanh ghi ORC mà nhỏ hơn giá trị tức thời của bộ đếm thì thì 1 so sánh sẽ bị lỡ, khi đó bộ đếm sẽ đếm đến giá trị lớn nhất sau đó rơi xuống giá trị 0 trước khi so sánh tiếp theo xuất hiện Hình 3.5 Biểu đồ thời gian của chế độ CTC Chế Độ Fast PWM: Cho phép tạo ra sóng với tần số cao.Sự khác biệt cơ bản giữa Fast PWM với các loại PWM khác là nó chỉ sử dụng 1 sườn dốc.Bộ đếm sẽ đếm từ Bottom đến Max sau đó khởi động lại từ bottom. Trong chế độ không đảo đầu ra của chân so sánh OCx sẽ bi xoá khi có phép toán so sánh giữa TCNTx và thanh ghi ORC là bằng nhau. Và sẽ được sét lên 1 khi giá trị đạt Bottom. Trong chế độ đảo ,đầu ra đảo sẽ được set lên 1 khi sự so sánh giữa thanh ghi ORC và giá trị trong Timer bằng nhau và sẽ bị xoá khi giá trị đạt Bottom.Trong cả hai trường hơp này tần số của chế đô Fast PWM đều gấp đôi so với chế độ phase correct PWM sử dụng hai sườn dốc Với tần số cao này chế độ độ Fast PWM rất tốt cho các ứng dụng như ADC hay chỉnh lưu.Ngoài ra với tần số cao giúp làm giảm kích thước của thiết bị ngoài như cuộn dây tụ từ đó giúp làm giảm toàn bộ chi phí cho hệ thống Sơ đồ dưới đây mô tả chu kỳ thời gian của chế độ: Hình 3.6 Biều đồ thời gian chế độ Fast PWM Chế độ Phase correct PWM Chế độ này hoạt động dựa trên hai sườn lên xuống.Bộ đếm sẽ đếm liên tục từ giá trị BOTTOM đến giá trị MAX và sau đó từ giá trị MAX đến giá trị BOTTOM.Trong chế độ so sánh không đảo chân so sánh (OCx) sẽ bị xóa khi giá trị TCNTx bằng giá trị OCRx trong quá trình đếm lên và sẽ được set bằng 1 khi giá trị so sánh xuất hiện trong quá trình đếm xuống.Chế độ so sánh đảo thì các giá trị là ngược lại.Với hoạt động hai sườn xung này thì chế độ này không tạo ra được tần số nhỏ như chế độ một sườn xung .Nhưng do tính cân đối của hai sườn xung thì nó tốt hơn cho điều khiển động cơ Chế độ phase correct PWM hoạt động cố định là 8 bít.Trong chế độ này bộ đếm sẽ tăng cho đến khi đạt giá trị MAX ,khi đó nó sẽ đổi chiều đếm.Biểu đồ thời gian đây mô tả hoạt động của toàn bộ quá trình: Hình 3.7 Biểu đồ thời gian của chế độ phase correct PWM Từ biểu đồ thời gian ta nhận thấy việc thay đổi tần số trong hoạt động của phase correct PWM có thể thay thế bằng hai giá trị là MAX và BOTTOM. Nó linh hoạt hơn so với chế độ Fast PWM. Tần số có thể tính theo công thức như sau:f=fc/N*510. Trong đó N tạo ra bởi bộ chia nó có các giá trị là:1,8,64,256 hoặc 1024 Các thanh ghi trong bộ Timer/ Counter Thanh ghi điều khiển TCCRx: Hình 3.8 Thanh ghi điều khiển TCCRx Bít 3,6 –WG00-WG01: Đây là các bít chọn chế độ trong Timer.Các giá trị được mô tả trong bảng sau. Bảng chọn chế độ Timer: Hình 3.9 Bảng chọn chế độ Timer Bít 5-4 : COM00-COM01: Quy định giá trị đầu ra trong các phép so sánhBít 2: 0 – CS2:0 :Đây là các bít quy định xung cấp cho hoạt động của Timer.Bảng dưới đây mô tả toàn bộ các giá trị Chọn chế độ cho xung Clock Hình 3.10 Bảng chọn chế độ xung Clock Thanh ghi cờ ngắt-TIFR: Hình 3.11 Thanh ghi cờ ngắt TIFR Bít 1-OCFx : Khi hai giá trị bằng nhau bít này được set lên bằng 1Bít 1-TVOx : Khi bộ đếm vượt quá giá trị Top thì bít này được set bằng 1 Thanh ghi mặt nạ ngắt-TIMSK: Hình 3.12 Thanh ghi mặt nạ ngắt TIMSK Bít 1 – OCIEx: khi bít này được set lên bằng 1 thì cho phép ngắt so sánhBít 0 –TOIEX : Khi bít này được set lên bằng 1 thì cho phép ngắt tràn Analog to Digital Converter Chức năng • Độ phân dải: 10-bit • Số nguyên phi tuyến tối thiểu 0,5 (0.5 LSB Integral Non-linearity) • Độ chính xác tuyệt đối (±2 LSB Absolute Accuracy) • Thời gian chuyển đổi: 65 - 260 µs • Năng suất phân dải lớn nhất lên tới (Up to 15 kSPS at Maximum Resolution) • 8 kênh được ghép từ các kênh đơn vào. • 7 kênh vào vi sai. • 2 kênh vào vi sai với lựa chọn 10x hay 200x (1) • tùy chọn bỏ đi sự điều chỉnh cho kết quả đọc ra của ADC. • phạm vi điện áp vào ADC: 0 – VCC • điện áp chuẩn ADC có thế chọn: 2.56V • chế độ không tải hoặc kiểu chuyển đổi đơn • ADC bắt đầu chuyển đổi bởi tự động khởi động trên ngắt nguồn • Ngắt khi ADC hoàn thành chuyển đổi. • chế độ ngủ loại bỏ nhiễu Note: 1. Những kênh vào vi sai không kiểm tra thiết bị trong gói PDIP. Chức năng này chỉ đảm bảo khi làm việc với đóng gói TQFP và MLF Atmega 16 có chức năng xấp xỉ liên tiếp 10 bit ADC.ADC kết nối đến 8 kênh bộ đa hợp Analog, điều này cho phép 8 đầu đơn điện áp vào nhận được từ các chân cổng A. một đầu điện áp đơn vào được tham chiếu đến 0V (GND). Thiết bị cũng hỗ trợ kết hợp điện thế vào 16 vi sai. Hai trong số đầu vào vi sai (ADC1, ADC0 và ADC2, ADC2) được trang bị với mức độ lập trình được, cung cấp bước khuyếch đại của 0 dB (1x), 20 dB (10x) hoặc 46 dB (200x) trên điện thế vào vi sai trước khi chuyển đổi A/D. 7 kênh vào analog vi sai dùng chung thiết bị đầu cuối âm (ADC1), trong khi đầu vào ADC khác có thể được chọn như là thiết bị đầu cuối dương. Nếu 1x hoặc 10x độ khuyếch đại được dùng, độ phân dải 8 bit được dùng. Nếu 200x khuyếch đại được dùng, độ phân dải 7-bit được dùng. Bộ ADC chứa đựng một mẫu và mạch lưu trữ, cái này đảm bảo rằng điện áp vào ADC được giữ ở một hằng số trong khi chuyển đổi. sơ đồ khối của ADC trong hình 98. Hình 3.13 Sơ đồ khối chuyển đổi analog sang digital ADC có chân điện áp cung ứng riêng analog, AVCC. AVCC phải sai khác ±0.3 V so với VCC. Xem đoạn “ADC Noise Canceler” cho biết cách nối chân này như thế nào.. Điện áp chuẩn bên trong trên danh nghĩa 2.56V hoặc AVCC được cung cấp bên trong chip. Điện áp tham chiếu có thể được tách riêng bên ngoài ở chân AREF bới một tụ điện chống nhiễu tốt hơn. Thao tác (Operation) ADC chuyển đổi điện áp vào tương tự tới một giá trị số 10-bit thông qua xấp xỉ liên tiếp. Giá trị cực tiểu đại diện cho đất (GND) và giá trị cực đại cho là điện áp trên chân AREF trừ đi 1 LSB. Để chọn, AVCC hay một điện áp chuẩn 2.56V có thể được nối tới chân AREF bởi việc ghi các bit REFSn trong thanh ghi ADMUX. Vậy điện áp tham chiếu bên trong có thế được tách riêng ra bởi tụ bên ngoài ở chân AREF cải thiện sự chống nhiễu. Kênh vào analog và hệ số khuyếch đại vi phân được chọn và viết trong các bit MUX trong ADMUX. Bất kỳ chân vào nào ADC, và còn thêm GND và một điện áp tham chiếu cố định, có thể được chọn như là những đầu vào đơn kết thúc ở ADC. Một sự lựa chọn của đầu vào các chân ADC có thể được chọn như là đầu vào âm và dương tới máy khuyếch đại hệ số vi sai Nếu kênh vi sai được chọn, thì máy khuyếch đại hệ số vi sai khác nhau điện áp giữa cặp lựa chọn chân vào bởi hệ số khuyếch đại được chọn. Giá trị đại này sau đó trở thành tín hiệu vào analog tới ADC ADC được phép hoạt động bởi sự thiết lậo bít cho phép ADC, ADEN trong ADCSRA. Điện áp tham chiếu và kênh vào được chọn sẽ không cho hiệu quả nếu ADEN được đặt. ADC không tiêu phí năng lượng khi ADEN bị xóa, vì vậy khuyến cáo tắt ADC trước khi đi vào chế độ tiết kiệm năng lượng. Nói chúng ADC cho kết quả là 10-bit, nó được lưu trữ trong thanh ghi dữ liệu ADC: ADCH và ADCL. Mặc định, kết quả này được điều chỉnh bên phải nhưng có thể chọn điều chỉnh bên trái bới cài đặt bit ADLAR trong ADMUX. Nếu kết quả được chỉnh bên trái và không hơn chính xác 8 bít thì chỉ cần đọc ADCH là đủ. Nếu không thì ADCL phải được đọc trước, sau đó ADCH, để đảm bảo rằng nội dung thanh ghi dữ liệu thuộc về chuyển đổi giống như vậy. Một khi ADCL được đọc, ADC truy nhập thanh ghi dữ liệu bị nghẽn. Điều này nói lên rằng ADCL đọc xong và chuyển đổi hoàn thành trước khi ADCH được đọc, không một thanh ghi nào được cập nhật và kết quả từ việc chuyển đổi sẽ bị mất. Khi ADCH được đọc, ADC truy nhập ADCH và thanh ghi ADCL được cho phép trở lại ADC có ngắt của riêng mình khi mà chuyển đổi được hoàn thành. Khi ADC truy nhập thanh ghi dữ liệu bị cấm giữa đọc ra của ADCH và ADCL, ngắt sẽ khởi động thậm chí kết quả bị mất Bắt đầu chuyển đồi: (Starting a Conversion) Một chuyển đổi đơn được bắt đầu bởi việc ghi một lôgíc mới vào ADC bắt đầu chuyển đổi bit, ADSC. Bít này ở trạng thái cao trong quá trình chuyển đổi và sẽ bị xóa bới phần cứng khi chuyển đổi hoàn thành. Nếu một kênh vi sai được chọn trong quá trình chuyển đổi, thì ADC sẽ hoàn thành chuyển đổi hiện thời trước khi thực hiện thay đổi kênh. Cách khác, một sự lựa chọn chuyển đổi có thế được khởi động tự động bởi nhiều nguồn khác nhau. Khởi động tự động được cho phép bởi đặt bít cho phép tự động khởi động ADC, ADATE trong ADCSRA. Nguồn khởi động được lựa chọn bởi đặt sự lựa chọn các bít khởi động ADC, ADTS trong SFIOR (thấy trong mô tả của các bít ADTS cho danh sách các nguồn khởi động), Khi mép sườn dương xuất hiện trong sự lựa chon tín hiệu trigger, bộ đếm gộp trước ADC được reset và một quá trình chuyển đổi bắt đầu. Điều này cung cấp một phương pháp của bắt đầu chuyển đổi tại một đoạn nhất định. Nếu tín hiệu trigger vẫn được đặt khi chuyển đổi được hoàn thành, một chuyển đổi mới sẽ không được bắt đầu. nếu một sườn dương khác xuất hiện trên tín hiệu trigger trong khi chuyển đổi, thì sườn đó bị bỏ qua. Ghi nhớ rằng cờ ngắt sẽ được đặt thậm chí nếu ngắt đặc biệt bị cấm hoặc bít cho phép ngắt toàn cục trong SREG bị xóa. Vì vậy một quá trình chuyển đổi được khởi động không gây ra một ngắt. Tuy nhiên, cờ ngắt phải bị xóa để thúc đẩy một sự chuyển đổi mới tại sự kiện ngắt tiếp theo. Hình 3.14 Sơ đồ khối logic tự động Trigger ADC Sử dụng cờ ngắt ADC như là một trigger nguồn tạo nên bắt đầu một sự chuyển đổi mới ngay khi quá trình chuyển đổi được hoàn thành. ADC vận hành trong chế độ tự do, lấy mẫu liên tục và cập nhật thanh ghi dữ liệu ADC. Quá trình chuyển đổi đầu tiên phải được bắt đầu bởi quá trình ghi lôgíc ‘1’ vào bit ADSC trong ADCSRA. Trong chế độ này ADC sẽ thực hiện liên tiếp chuyển đổi độc lập mà không phụ thuộc vào cờ ngắt ADC, ADIF bị xóa hay không. Nếu Auto Triggering được cấp phép, những quá trình chuyển đổi đơn có thể bắt đầu bởi quá trình ghi ADSC trong ADCSRA thành ‘1’. ADSC có thể cũng được dùng để quyết định nếu một quá trình chuyển đổi đang được xử lý. Bít ADSC sẽ được đọc như là “một” trong một quá trình chuyển đổi, không phụ thuộc vào sự chuyển đổi được bắt đầu Bộ đếm và thời gian chuyển đổi: (Prescaling and Conversion Timing) Hình 3.15 Bộ đếm ADC Theo mặc định, hệ mạch điện xấp xỉ liên tiếp đòi hỏi đầu vào tần số clock giữa 50 kHz và 200kHz để đạt được độ phân dải lớn nhất. nếu độ phân dải thấp hơn 10 bit cần thiết, đầu vào tần số đồng hồ tới ADC lớn hơn 200kHz để nhận được tốc độ giữ mẫu cao hơn. Mô đun ADC chứa một máy đếm, mà máy này phát sinh một tần số đồng hồ ADC chấp nhận từ bất kỳ tần số CPU trên 100kHz. Máy đếm là một tập bởi các bit ADPS trong ADCSRA. Máy đếm bắt đầu đếm ngay từ khi ADC được bật bởi đặt bit ADEN trong ADCSRA. Bộ đếm tiếp tục chạy miễn là bit ADEN được đặt, và tiếp tục reset khi ADEN ở mức thấp. Khi bắt đầu một sự chuyển đổi được kết thúc đơn bởi sự thiết đặt bit ADSC trong ADCSRA, sự chuyển đổi bắt đầu lúc sường dương của chu kỳ đồng hồ ADC. Bình thường chuyển đổi mất 13 chu kỳ đồng hồ ADC. Lần chuyển đổi đầu tiên sau khi ADC được bật (ADEN trong ADCSRA được bật) cần 25 chu kỳ đồng hồ ADC để khởi tạo mạch điện analog. Thực tế lưu giữ mẫu cần đặt 1.5 chu kỳ đồng hồ ADC sau bắt đầu chuyển đồi bình thường và 13.5 chu kỳ ADC sau khi bắt đầu chuyển đổi lần đầu tiên. Khi một chuyển đổi hoàn thành, kết quả được viết trong thanh ghi dữ liệu ADC, và ADIF được đặt. Trong chế độ chuyển đổi đơn, đồng thời ADSC bị xóa. Phần mềm có thể sau đó đặt ADSC trở lại, và một chuyển đổi mới sẽ được khởi tạo ngay sường dương đầu tiên của đồng hồ ADC. Khi kích hoạt tự động được dùng, bộ đếm khởi động lại khi sự kiện kích hoạt xuất hiện. Điều này đảm bảo một thời gian trễ nhất định để bắt đầu việc chuyển đổi. trong chế độ này, trích và giữ mẫu cần 2 chu kỳ đồng hồ sau tín hiệu nguồn của sườn dương kích hoạt. Cần 3 chu kỳ đồng hồ bổ sung được dùng để đồng bộ hóa lôgíc Khi dùng ở chế độ vi sai, cùng với kích hoạt tự động từ một nguồn khác với hoàn thành chuyển đổi ADC, mỗi lần chuyển đổi như thế cần 25 chu kỳ đồng hồ ADC. Đó là nguyên nhân ADC phải bị vô hiệu hóa và mở trở lại sau mỗi lần chuyển đổi Trong chế độ hoạt động tự do, một chuyển đổi mới sẽ được bắt đầu ngay tức khác sau khi chuyển đổi hoàn thành, trong khi ADSC lại ở mức cao. Tóm tắt thời gian chuyển đổi xem bảng 2.7 Bảng Thời gian chuyển đổi của bộ ADC Hình 3.16 Sơ đồ khối thời gian chuyển đổi đầu tiên của ADC (chế đố chuyển đổi đơn) Hình 3.17 Sơ đồ khối thời gian của bộ ADC, chuyển đổi đơn Hình 3.18 Biểu đồ thời gian ADC, chuyển đổi tự động Trigger Hình 3.19 Biểu đồ thời gian ADC, chuyển đổi tự do Điện áp tham chiếu: (ADC Voltage Reference) Điện áp tham chiếu ADC (VAREF) cho biết dải chuyển đổi cho ADC. Các kênh đơn kết thúc mà vượt quá VAREF sẽ cho kết quả trong mã đóng 0x3FF. VAREF có thể được lựa chọn như AVCC, điện áp 2,56V tham chiếu bên trong hoặc chân AREF bên ngoài AVCC được nối với ADC thông qua một chuyển đổi bị động. Điện áp tham chiếu bên trong 2,56V được phát ra từ tham chiếu bandgap bên trong (VBG) thông qua bộ khuyếch đại bên trong. Trong mọi trường hợp, chân ngoài AREF được kết nối trực tiếp tới ADC, và điện áp tham chiếu có thể làm giảm nhiều bởi kết nối với tụ giữa chân AREF và chân đất. VREF cũng có thể được đo tại chân AREF với vôn kế đoản mạch cao. Ghi nhớ rằng VREF là một nguồn đoản mạch cao, và chỉ có điện dung tải mới có thể kết nối hệ thống. Nếu người dùng có một điện áp cố định nối với chân AREF, người dùng có thể ko dùng điện áp tham chiếu tùy chọn khác trong ứng dụng, như thể chúng sẽ đoản mạch điện áp ngoài. Nếu không có điện áp ngoài được cung ứng cho chân AREF, người dùng có thể thay đổi giữa AVCC và 2.56V như là lựa chọn tham chiếu. Kết quả chuyển đồi ADC lần đầu tiên sau khi chuyển đổi nguồn điện áp tham chiếu có thể không đúng, và giá trị này không nên chấp nhận. Nếu các kênh vi sai được dùng, việc chọn lựa điện áp tham chiếu không được đóng đối với AVCC được chỉ ra trong bảng 3.20 Bảng 3.20 Đặc trưng của ADC Loại nhiễu ADC: (ADC Noise Canceler) Chức năng nổi bật của ADC là loại nhiễu, đó là cho phép quá trình chuyển đổi trong chế độ sleep để giảm bớt nhiễu gây ra từ CPU core và thiết bị vào ra khác. Sự loại nhiễu có thể được dùng với giảm nhiễu ADC và chế độ nhàn dỗi. Để sử dụng chức năng này, phải thực hiện các bước sau: 1. Phải đảm bảo rằng ADC được cấp phép và không đang trong quá trình biến đổi. Chế độ biến đổi đơn phải được lựa chọn và ngắt kết thúc quá trình chuyển đổi ADC phải được cấp phép. 2. Khi vào chế độ giảm tiếng ồn ADC (hoặc chế độ nhàn dỗi). ADC sẽ bắt đầu chuyển đổi một khi CPU đã được dừng. 3. Nếu không có ngắt nào xuất hiện trước khi chuyển đổi ADC hoàn thành, thì ngắt ADC sẽ đánh thức CPU và thực hiện thủ tục ngắt hoàn thành chuyển đổi ADC. Nếu có một ngắt khác đánh thức CPU trước khi chuyển đổi ADC hoàn thành, thì ngắt đó sẽ thực thi và một yêu cầu ngắt hoàn thành chuyển đổi ADC sẽ được phát ra khi hoàn thành chuyển đổi ADC. CPU sẽ vẫn trong chế độ hoạt động cho đến khi một lệnh sleep mới được thực thi Lưu ý rằng ADC sẽ không tự động tắt khi đi vào các chế độ sleep khác và chế độ nhàn dỗi và chế độ giảm nhiễu ADC. Lời khuyên cho người dùng là ghi ‘0’ vào ADEN trước khi đi vào chế độ sleep như vậy để tránh tiêu thụ năng lượng quá mức. Nếu ADC được cấp phép trong chế độ ngủ như vậy và người dùng muốn thực hiện quá trình chuyển đổi khác, nên tắt ADC và sau đó trên sự tỉnh giấc từ giấc ngủ để nhắc một chuyển đổi mở rộng để đạt được kết quả hợp lệ. Chuẩn giao tiếp RS232 Giới thiệu Ghép nối qua cổng nối tiếp RS-232 là một trong những kỹ thuật được sử dụng rộng rãi nhất để ghép nối các thiết bị ngoại vi với máy tính. Qua cổng nối tiếp có thể ghép nối chuột, modem, thậm chí cả máy in, bộ biến đổi AD, các thiết bị đo lường. Việc truyền dữ liệu xẩy ra trên 2 đường dẫn qua chân cắm ra TxD, gửi dữ liệu của nó đến thiết bị khác. trong khi đó dữ liệu mà máy tính nhận được dẫn đến chân RxD. các tín hiệu khác đóng vai trò như tín hiệu hỗ trợ khi trao đổi thông tin và vì thế không phải trong mọi ứng dụng đều dùng đến. Mức tín hiệu trên chân ra RxD tùy thuộc vào đường dẫn TxD và thông tin thường nằm trong khoảng – 12V.. + 12V các bit dữ liệu được đảo ngược lại. Mức điện áp ở mức cao nằm trong khoảng – 3V và – 12V và mức thấp nằm trong khoảng từ + 3Vvà +12V . Trạng thái tĩnh trên đường dẫn có mức điện áp – 12V.3.2.3.2 Lập trình Atmega8 hỗ trợ rất tốt cho truyền thông nối tiếp USART. Các đặc điểm nổi bật là: Hoạt động toàn phần Full-duplex. Hỗ trợ cả hoạt động đồng bộ và không đồng bộ. Định dạng khung có thể lập trình (với 5,6,7,8 hoặc 9 Data bits và 1 hoặc 2 Stop Bits), tự dò lỗi định dạng khung và lỗi Data Over Run. Hỗ trợ truyền thông điều khiển ngắt. Hỗ trợ truyền thông đa xử lý. Các đặc điểm của Bộ thu (Receiver): Dò trạng thái rỗi của đường truyền. Dò lỗi khung, nhiễu, và lỗi overrun. Báo trạng thái thanh ghi dữ liệu của bộ thu đầy. Các đặc điểm của bộ phát (Transmitter) : Báo trạng thái thanh ghi dữ liệu bộ phát rỗng. Báo hoàn thành quá trình truyền. Ngắt quá trình truyền. Phát trạng thái rỗi lên đường truyền. Thanh ghi Thanh ghi điều khiển và trạng thái A (UCSRA). Bit 7 – RXC: USART Receive Complete. Bit này được set khi có dữ liệu không đọc được vào bộ đệm nhận, hay bộ đệm nhận đã đầy và nó bị xoá khi bộ đệm nhận là rỗng. Cờ RXC có thể sử dụng để phát ra một ngắt báo Receive Complete. Bit 6 – TXC: USART Transmit Complete: Bit này được set nếu quá trình truyền hoàn thành, đó là tại lúc kết thúc một khung gửi đi. Cờ TXC có thể dùng phát ra một ngắt Transmit Complete. Bit 5 – UDRE: USART Data Register Empty. Bit này được set nếu thanh ghi dữ liệu phát (bộ đệm truyền) là rỗng và sẵn sàng nhận dữ liệu mới. Cờ này cũng có thể dùng đẻ phát ra một ngắt. Thanh ghi điều khiển và trạng thái B (UCSRB) Cho phép ngắt . Thanh ghi điều khiển và trạng thái C (UCSRC). Bit 7 – URSEL: Register Select. Bit này chọn việc truy nhập vào UCSRC hoặc UBRRH. Nếu URSEL = 1 thì sẽ chọn làm việc với UCSRC, URSEL phải được viết là 1 khi thực hiện viết UCSRC. Bit 6 – UMSEL: USART Mode Select. Bít này dùng để chọn giữa chế độ hoạt động đồng bộ (UMSEL = 1) hay không đồng bộ (UMSEL= 0). Thanh ghi tốc độ Baud (UBRRL và UBLLH). Bit 15 – URSEL: Register Select. URSEL = 0 ( làm việc với UBRRH. Bit 14:12 – Reserved Bits. Các bit này dành cho các ứng dụng tương lai. Bit 11:0 – UBRR11:0: USART Baud Rate Register. Đây là thanh ghi 12 bit chứa tốc độ baud của USART, UBRRH chứa 4 bit cao nhất và UBBRRL chứa 8 bit thấp còn lại.  THIẾT KẾ GIAO THỨC MẠNG VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU HỆ THỐNG GIAO THỨC MẠNG Việc ghép nối giữa các máy trạm và máy chủ thông qua mạng LAN IEEE 802.3 Mạng Lan IEEE802.3 Chuẩn ghép nối TCP/IP (Oriented – Connection) Giải địa chỉ IP : 192.168.1.2 - 192.168.1.244 Subnet mask : 255.255.255.0 Default gateway : 192,168.1.1 Tốc độ truyền trung bình 10Mbps Định dạng dữ liệu theo chuẩn gói tin IP Phương thức kiểm tra lỗi : checksum Số thiết bị ghép nối tối đa : 253 Việc ghép nối giữa bộ phận thu thập thông tin vị trí trạng thái cần cẩu với các máy tính trạm. Nếu cẩu chuyển động thì sau mỗi một giây sẽ chuyển thông tin lên máy tính theo quy luật: Gửi x + 2 byte về số xung encoder của động cơ chịu trách nhiệm dich chuyển cẩu đi ngang. Gửi y + 2 byte về số xung encoder của động cơ chịu trách nhiệm dịch chuyển cẩu tiến lùi. Gửi x + 2 byte về số xung encoder của dộng cơ chịu trách nhiệm dịch chuyển cẩu lên xuống. PHÂN TÍCH THIẾT KẾ CSDL HỆ THỐNG Cơ sở dữ liệu bao gồm các các thực thể sau Bãi {MÃ BÃI, TÊN BÃI} Cảng {MÃ CẢNG, TÊN CẢNG} Chuyến {MÃ CHUYẾN, MÃ TÀU, NGÀY ĐẾN, NGÀY ĐI} Container {MÃ CONTAINER,MÃ KHÁCH HÀNG, KÍCH CỠ, SỐ SEAL, TRỌNG LƯỢNG, LOẠI, TRẠNG THÁI, VỊ TRÍ, PHƯƠNG ÁN, CẢNG XUẤT PHÁT, CẢNG ĐẾN} Đội {MÃ ĐỘI, TÊN ĐỘI} Hãng tàu {MÃ HÃNG TÀU, TÊN HÃNG TÀU, ĐỊA CHỈ, ĐIỆN THOẠI, FAX} Hành trình {MÃ CẢNG, MÃ CHUYẾN, STT} Khách hàng hay là chủ khai thác {MÃ KHÁCH HÀNG, TÊN KHÁCH HÀNG, ĐỊA CHỈ, ĐIỆN THOẠI, FAX} Khu vực {MÃ KHU VỰC, TÊN KHU VỰC, SỨC CHỨA} Lệnh chuyển bãi (nội bộ) {MÃ LỆNH CHUYỂN BÃI, SỐ XE CẨU, NGÀY, GIỜ, MÃ CONTAINER, VỊ TRÍ MỚI, BÃI MỚI, STT} Lệnh nhập {MÃ LỆNH NHẬP, MÃ CHUYẾN, GIỜ NHẬP, NGÀY NHẬP, NGÀY PHÁT HÀNH CHỨNG TỪ, THỜI HẠN CHỨNG TỪ, MÃ SỐ CHỨNG TỪ} Lệnh nhập bãi cho từng container {MÃ CONTAINER, MÃ LỆNH NHẬP, SỐ XE CẨU, GIỜ NHẬP, NGÀY NHẬP, VỊ TRÍ} Lệnh xuất {MÃ LỆNH XUẤT, MÃ TÀU, SỐ XE, NGÀY XUẤT, GIỜ XUẤT} Lệnh xuất bãi cho từng container {MÃ CONTAINER, SỐ XE CẨU, GIỜ XUẤT, NGÀY XUẤT} Nhân viên {MÃ NHÂN VIÊN, HỌ TÊN NHÂN VIÊN, NGÀY SINH, QUÊ QUÁN, MÃ TỔ} Tàu {MÃ TÀU, TÊN TÀU, HÃNG TÀU} Tổ { MÃ TỔ, TÊN TỔ, MÃ ĐỘI} Xe cẩu {SỐ XE, LOẠI XE} Xe vận chuyển {SỐ XE, TRỌNG LƯỢNG, SỐ MOOC, TRỌNG LƯỢNG XE VÀ MOOC} Sau khi thực hiện phân tích ta có cảng bảng hoàn chỉnh sau Lưu lại thông tin về tên bãi trong cảng và cho biết bãi nằm trong khu vực nào. Lưu lại toàn bộ tên cảng liên quan đến hoạt động luân chuyển hàng hóa của cảng hiện tại Số hiệu chuyến và thời gian xuất nhập cảng của tàu Bảng này bao gồm tất cả thông tin về một Container. Trong đó STT1, STT2 là hai chỉ số cảng đến, cảng đích của Container đó trong hành trình của một chuyến tàu. Ba thuộc tính bai, vitri, phuongan chỉ được cập nhật trong quá trình nhập bãi hoặc luân chuyển nội bộ. Bảng danh sách các đội tham gia bốc dỡ Container của Cảng Bảng này chứa toàn bộ thông tin về các Hãng Tàu có tàu xuất nhập qua Cảng Lưu lại hành trình của một chuyến tàu. Trong đó SoThuTu ghi lại thứ tự Cảng trong một hành trình Danh sách khách hàng khai thác Container trong Cảng.. Danh sách các khu vực trực thuộc Cảng Là lệnh chuyển bãi nội bộ. Bảng này lưu lại đầy đủ thông tin về việc sắp xếp lại Container trong bãi. Bao gồm ngày giờ chuyển, xe cẩu vận chuyển và vị trí mới của Container Đây là lênh nhập của một Hãng Ttàu. Mỗi lệnh nhập này sẽ có nhiều lệnh nhập chi tiết cho từng Container nhập bãi. Lệnh nhập chi tiết đối với từng Container nhập bãi. Khi một Hãng Tàu gửi lệnh nhập đến cảng bao gồm rất nhiều thông tin về các Container trên tàu và khách hàng khai thác. Bảng này lưu lại thông tin về ngày giờ nhập bãi của Container theo từng chuyến. Bảng Lênh xuất lưu lại thông tin ngày giờ xuất của mỗi mỗi một lệnh xuất được phát ra từ các Hãng Tàu. Bảng lênh xuất chi tiết lưu lại thông tin về việc xuất từng Container trong lệnh xuất của Hãng tàu. Bao gồm thông tin về ngày giờ xuất, và số xe cẩu Bảng nhân viên lưu trữ thông tin các nhân viên trực tiếp điều khiển cẩu Bảng tên tàu lưu trữ thông tin tất cả các tàu đã từng cập cảng. Mỗi một đội bốc dỡ được phân thành nhiều tổ. Bảng tổ lưu lại thông tin về tổ trong từng đội Bảng xe cẩu lưu trữ thông tin nhân dạng tất cả số cần cẩu hiện có trong cảng. Bảng xe vận chuyển container khỏi bãi. SƠ ĐỒ THỰC THỂ QUAN HỆ Hình 4.1 Sơ đồ thực thể quan hệ THIẾT KẾ PHẦN CỨNG Do yêu cầu của việc báo cáo kiểm thử nên trong quá trình làm phần mềm em đã thực hiện thiết kế bộ mô phỏng tín hiệu từ hiện trường của 3 encoder 3 chiều. Bộ phận thu thập thông tin bao gồm có hai phần: bộ phận mô phỏng tín hiệu từ encoder và bộ phận thu nhận xữ lý tín hiệu gửi lên máy tính trạm. Cả hai bộ phận này đều dùng chip ATmega8. Sau đây em xin trình bày về hai phần này. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ Bộ thu thập tín hiệu Bộ phận này thực hiện đọc tín hiệu từ encoder xữ lý và chuyển thông tin vị trí của cần cẩu chuyển lên máy tính trạm đặt tại bãi. Khi có một lệnh nhập container vào bãi máy tính trạm sẽ đưa ra lệnh yêu cầu lấy vị trí của cẩu. Khi có lệnh yêu cầu lấy vị trí trạng thái tải được bật lên. Sau khi trạng thái tải được bật lên bộ phận thu thập bắt đầu đếm xung encoder. Cứ sau mỗi giây chúng thực hiện cập nhật lại vị trí của encoder chuyển lên máy tính trạm. Khi cần cẩu thực hiện thả container vào vị trí bộ phận thu thập yêu cầu máy tính trạm cập nhật vị trí của container mà cần cẩu cẩu vào cơ sở dữ liệu. Sau khi thả container vẫn tiếp tục ghi nhân lại vị trí của cẩu gửi lên máy tính trạm cho đến khi cẩn cẩu trở về ví trí o máy tính trạm sẽ gửi yêu cầu reset lại các thông số đảm bảo tránh sai số cộng dồn. Hình 5.1 Sơ đồ nguyên lý bộ thu thập tín hiệu Bộ mô phỏng tín hiệu Encoder Hình 5.2 Sơ đồ nguyên lý bộ mô phỏng tín hiệu Encoder Bộ phận mô phỏng thực hiện mô phỏng lại tín hiệu của 3 encoder gắn trên 3 động cơ của cần cẩu. Các nút bấm lên, xuông, trái, phải, tiến và lùi khi được nhấn cho ta biết chiều chuyển động của từng encoder. Sau khi các nút nhấn này được nhấn bộ mô phỏng sẽ thực hiện đọc các giá trị trên biến trở res11, res12, res13 để tính vận tốc của từng encoder để thực hiện phát xung. Xung sẽ được phát cho đến khi các nút nhấn được thả ra. MẠCH IN Để tránh cho thiết bị cồng kênh em thiết kế cả hai phần trên trên cùng một bảng mach. Sau đây em xin giới thiệu mạch in: Hình 5.3 Mạch in  THIẾT KẾ PHẦN MỀM Do điều kiện thực tế của cảng chính vì vậy phần mềm được phân thành các chương trình con cùng kết nối và thao tác CSDL đặt ở máy tính chủ. MÔ HÌNH PHÂN CẤP CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG Hình 6.1 Sơ đồ chức năng Hệ thống quản lý cầu cảng bao gồm 3 chức năng chính Quản lý nhập tàu Chức năng này chịu trách nhiệm thu thâp thông tin về các tàu sẽ cập cảng trong ngày tiếp theo. Quản lý nhập tàu gồm có nhiều chức năng con: Quản lý thông tin Cảng Quản lý thông tin Hãng Tàu Hai chức năng này cho phép lưu lai thông tin về các Cảng hay Hãng Tàu cho phép tiện lợi trong quá trình nhập liệu, quản lý nguồn gốc xuất xứ của Tàu cập Cảng. Quản lý thông tin Tàu bao gồm tất cả thông tin về hành trình, chuyến, và thông tin về container mà tàu chứa cũng như chủ khai thác các container này Cuối cùng là chức năng tìm kiếm đây là tiện ích cho phép tra cứu, sửa đổi thông tin về Container. Quản lý bãi Trong mỗi cảng có rất nhiều bãi, mỗi bãi sẽ có một máy trạm đặt tại đó làm nhiệm vụ quản lý bãi đó. Quản lý bãi bao gồm các chức năng con: Quản lý xuất bãi: Thực hiện xuất từng container khỏi bãi Quản lý nhập bãi: Thực hiện nhập từng container vào bãi Quản lý chuyển bãi nội bộ: Thực hiện sắp xếp lại vị trí từng container trong bãi cho các yêu cầu tối ưu trong quá trình lưu trữ và xuất container khỏi bãi. Báo cáo thống kê : đây là chức năng quan trong cho phép cán bộ quản lý cảng xem xét lại tình hình hoạt động của cảng nhằm đưa ra chiến lược phát triển cảng trong tương lai. Nó bao gồm nhiều loại báo cáo thống kê. Báo cáo sản lượng container xuất nhập bãi đưa ra số lượng container luân chuyển qua bãi trong một khoảng thời gian nào đó theo từng bãi hay toàn bộ cảng. Báo cáo sản lượng container xuất nhập tàu đưa ra số lượng container ra vào cảng. Báo cáo container tồn bãi: Báo cáo chi tiết từng container tồn bãi bao gồm cả thông tin chi tiết về container, chủ khai thác. Báo cáo tình hình bãi: đưa ra các con số về chổ còn trống trong các bãi cho phép cán bộ quản xem xét việc có lưu tiếp container vào bãi hay không. Thống kê container tồn bãi Thống kê container tồn bãi quá hạn Thống kê số lần nâng hạ trung chuyển container theo cẩu hay đội tổ. Quản lý nội bộ Chức năng này cho phép chúng ta quản lý toàn bộ thông tin bãi bao gồm: thông tin khu vực, bãi, đội , tổ , nhân viên (điều khiển cẩu) và số cẩu có trong cảng. PHÂN RÃ CHỨC NĂNG Do hệ thống hoạt động trên một vùng rộng vì vây chương trình được xây dựng trên mô hình Client/Server. Server chịu trách nhiêm truy xuất CSDL và kết nối với máy tính trạm. Dựa vào chức năng và các giao dịch của các đơn vị chúng ta chương trình Client thành 3 chương trình độc lập. Quản lý nhập tàu Quản lý bãi Quản lý nội bộ BIỂU ĐỒ LUÔNG Biểu đồ luồng Server Server DataBase Quản lý bãi Quản lý thông tin nội bộ Quản lý nhập tàu Hình 6.2 Biểu đồ luông Server Quản lý nhập tàu Quản lý Bãi Hãng Tàu Nhân viên Cập nhật thông tin tàu, cảng, chuyến ,hành trình, hãng tàu, chủ khai thác Tìm kiếm thông tin container Server Hình 6.3 Biểu đồ luồng mức khung cảnh quản lý bãi Quản lý thông tin nội bộ Quản lý thông tin nội bộ Nhân viên Cập nhật thông tin đội, tổ, nhân viên, xe cẩu, bãi, khu vực Server Hình 6.4 Biểu đồ luồng mức khung cảnh của quản lý nội bộ Quản lý Bãi Quản lý bãi Nhân viên Bộ phận kiểm tra Hải quan Thông tin kiểm định Xác nhậ hải quan Cập nhật TT nhập cảng cho Container Báo cáo thống kê Kế hoạch sắp xếp Bộ thu thập tín hiệu Vị trí Container Server Hình 6.5 Biểu đồ luồng mức khung cảnh của quản lý bãi GIAO DIỆN CHƯƠNG TRÌNH Hình 6.6 Giao diện quản lý bãi Hình 6.7 Giao diện quản lý nhập tàu Hình 6.8 Giao diện quản lý thông tin nội bộ Kết luận Hiện nay, yêu cầu áp dụng tin học vào đời sống là một yêu cầu rất lớn. Nền công nghệ thông tin nước ta trong mấy năm qua đã phát triển mạnh mẽ, tuy nhiên việc đáp ứng các nhu cầu sản xuất đời sống vẫn còn hạn chế. Đề tài xây dựng hệ CSDL quản lý Cảng trực tuyến dựa trên xác định vị trí Container theo không gian 3 chiều nhằm kết hợp với đề tài điều khiển tự động hệ thống cần cẩu nhằm đáp ứng nhu cầu tự động hóa cảng trung chuyển. Sau thời gian làm đồ án em đã hoàn thành một số thành công nhất định, xây dựng được bộ thu thập tín hiệu hiện trường và phần mềm quản lý Cảng. Do đây là một đề tài lớn, cần phải qua nhiều lần phát triển mới có thể ứng dụng được trong thực tế. Sau đây là một số công việc chúng em dự định thực hiện trong thời gian tới để đề tài hoàn thiện hơn, đầy đủ hơn. Xây dựng thêm module mô phỏng đồ họa hiện trường. Xây dựng chức năng xử lý và khai thác nguồn dữ liệu lớn. Xây dựng chức năng bảo mật. Mở rộng kết nối Internet cho phép cập nhật CSDL về container trực tuyến từ các hãng tàu. Một lần nữa em xin cảm ơn tất cả các thầy cô trong trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt là thầy giáo Phạm Đức Khánh đã tận tình chỉ bảo chúng em hoàn thành đồ án này. Hà nội, tháng 5 năm 2008 Nguyễn Thừa Thắng TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Quốc Anh, Thiết bị ngoại vi & kỹ thuật ghép nôi, bài giảng bộ môn KTMT Đỗ Văn Uy Giáo trình phân tích thiết kế hệ thống Microsoft.com Diendandientu.com