TIỂU LUẬN ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỪ XA BẰNG TÍN HIỆU HỒNG NGOẠI VỚI REMOTE TV

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ CẦN THƠ KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ – VIỄN THÔNG HỌC PHẦN ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐỀ TÀI ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỪ XA BẰNG TÍN HIỆU HỒNG NGOẠI VỚI REMOTE TV Giảng viên hướng dẫn: Lớp: Huỳnh Nguyễn Xuân Cần Công nghệ kỹ thuật điều khiển tự động hóa 2014 Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Thị Thu Ngân – MSSV: 1400449 Lý Gia Minh – MSSV: 1400241 Ngơ Đức Tồn – MSSV: 1400247 Cần Thơ, Ngày 13 tháng năm 2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ CẦN THƠ KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ – VIỄN THÔNG HỌC PHẦN ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐỀ TÀI ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỪ XA BẰNG TÍN HIỆU HỒNG NGOẠI VỚI REMOTE TV Giảng viên hướng dẫn: Lớp: Huỳnh Nguyễn Xuân Cần Công nghệ kỹ thuật điều khiển tự động hóa 2014 Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Thị Thu Ngân – MSSV: 1400449 Lý Gia Minh – MSSV: 1400241 Ngơ Đức Tồn – MSSV: 1400247 Cần Thơ, Ngày 13 tháng năm 2017 Lời cảm ơn Trong thời gian làm đồ án, em nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cô bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Huỳnh Nguyễn Xuân Cần, giảng viên khoa Điện – Điện Tử – Viễn Thông trường Đại học Kỹ Thuật – Công Nghệ Cần Thơ tận tình hướng dẫn, bảo em suốt trình làm đồ án Trong thời gian làm việc với thầy, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà cịn học tập tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, điều cần thiết cho em q trình học tập cơng tác sau Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giảng viên trường Đại học Kỹ Thuật – Cơng Nghệ Cần Thơ nói chung, thầy Bộ mơn Tự Đơng Hóa nói riêng dạy dỗ cho em kiến thức môn đại cương mơn chun ngành, giúp em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình làm đồ án Cần Thơ, Ngày 13 tháng năm 2017 Nhóm sinh viên thực hiện, Lê Thị Thu Ngân Lý Gia Minh Ngô Đức Toàn MỤC LỤC Mục lục Lời cảm ơn Mục lục i Danh sách hình ảnh iii MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Nội dung đề tài Mục đích, yêu cầu đề tài Phương pháp nghiên cứu Chương 1.1 1.2 Linh kiện sử dụng 1.1.1 Vi điều khiển Arduino UNO 1.1.2 IR LED (LED hồng ngoại) 1.1.3 IR receiver 1.1.4 Remote TV – Sony RM-969 1.1.5 Nút bấm 1.1.6 Các linh kiện dụng cụ khác Lý thuyết điều khiển từ xa 1.2.1 Giới thiệu hệ thống điều khiển từ xa 1.2.2 Điều khiển từ xa dùng tín hiệu hồng ngoại 1.2.2.1 Khái niệm tia hồng ngoại 1.2.2.2 Sơ đồ nguyên lý mạch thu phát tín hiệu hồng ngoại Chương 2.1 GIỚI THIỆU LINH KIỆN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT SƠ ĐỒ MẠCH VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Sơ đồ nguyên lý sơ đồ mạch in Đồ án Điều khiển tự động 11 11 i MỤC LỤC 2.2 2.1.1 Sơ đồ mạch Breadboard 11 2.1.2 Sơ đồ mạch nguyên lý 12 2.1.3 Sơ đồ mạch in PCB 13 2.1.4 Nguyên lý hoạt động 14 Mô tả hoạt động cách sử dụng điều khiển 16 Chương 3.1 3.2 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH 18 Sơ đồ khối lưu đồ giải thuật 18 3.1.1 Sơ đồ khối 18 3.1.2 Lưu đồ giải thuật 19 Chương trình điều khiển 20 Chương KẾT LUẬN 35 4.1 Ưu điểm 35 4.2 Nhược điểm 35 4.3 Kết đạt 36 4.4 Hướng phát triển 37 Tài liệu tham khảo Đồ án Điều khiển tự động 38 ii DANH SÁCH HÌNH ẢNH Danh sách hình ảnh Hình 1.1 Vi điều khiển Arduino UNO Hình 1.2 LED hồng ngoại Hình 1.3 IR receiver Hình 1.4 Remote TV – Sony RM-969 Hình 1.5 Tín hiệu remote TV – Sony RM-969 Hình 1.6 Tín hiệu led hồng ngoại thu từ remote TV – Sony RM-969 Hình 1.7 Nút nhấn Hình 1.8 Các linh kiện dụng cụ khác Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý mạch phát tín hiệu hồng ngoại Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lý mạch thu tín hiệu hồng ngoại 10 Hình 2.1 Sơ đồ mạch Breadboard 11 Hình 2.2 Sơ đồ mạch nguyên lý 12 Hình 2.3 Sơ đồ mạch in PCB 13 Hình 3.1 Sơ đồ khối thiết kế điều khiển 18 Hình 3.2 Lưu đồ giải thuật viết chương trình điều khiển 19 Hình 4.1 Kết đạt 36 Đồ án Điều khiển tự động iii MỞ ĐẦU MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Điều khiển từ xa việc điều khiển mô hình khoảng cách mà người không thiết trực tiếp đến nơi đặt hệ thống Khoảng cách tuỳ thuộc vào hệ thống mà có mức phức tạp khác Chẳng hạn để điều khiển từ xa phi thuyền ta cần phải có hệ thống phát thu mạnh, ngược lại, để điều khiển trò chơi điện tử từ xa ta cần hệ thống phát thu yếu Ngồi điều khiển từ xa cịn ứng dụng kỹ thuật đo lường, thông tin liên lạc, Trước đây, muốn đo độ phóng xạ lị hạt nhân khó khăn phức tạp người nơi an tồn đo độ phóng xạ lị hạt nhân nhờ vào kỹ thuật điều khiển từ xa Như vậy, hệ thống điều khiển từ xa hạn chế mức độ phức tạp cơng việc đảm bảo an tịan cho người sinh hoạt ngày Từ trị chơi giải trí (robot, xe điều khiển, ) ứng dụng gần gũi với người cải tiến cho phù hợp với việc sử dụng tiện lợi Bằng chứng việc cho loại tivi, đầu video, VCD, CD, đến quạt bàn tất điều khiển từ xa Xuất phát từ ý tưởng nên nhóm em chọn đề tài: “Điều khiển thiết bị từ xa tín hiệu hồng ngoại với Remote TV” Đề tài giúp em hiểu rõ nguyên lý thu phát ứng dụng lý thuyết học vào thực tế Đồng thời tìm hiểu thêm điều chưa học nâng cao kỹ thực hành ứng dụng mạch thực tế Nhưng thời gian hạn hẹp, trình độ kỹ thuật vấn đề tài cịn nhiều hạn chế nên em thiết kế thi công mạch điều khiển từ xa remote Sony Mong nhận góp ý từ thầy bạn Nội dung đề tài • Tìm hiểu ngun lý hoạt động mạch điều khiển thiết bị Remote Sony • Tính tốn, thiết kế, thi cơng mạch • Đọc tín hiệu từ remote Đồ án Điều khiển tự động MỞ ĐẦU Mục đích, u cầu đề tài • Có thể điều khiển thiết bị từ xa tín hiệu hồng ngoại thơng qua remote TV • Giá thành sản phẩm khơng q đắt • Chạy ổn định, nhỏ gọn, dễ sử dụng, dễ sửa chữa Phương pháp nghiên cứu • Thiết kế điều khiển: – Sử dụng vi điều khiển Arduino UNO làm điều khiển trung tâm thu tín hiệu hồng ngoại điều khiển thiết bị – Viết chương trình điều khiển với ngơn ngữ lập trình Arduino sử dụng Arduino IDE – Sử dụng Remote TV làm điều khiển phát tín hiệu hồng ngoại – Thiết kế mạch nguyên lý mạch in với phần mềm Fritzing • Viết báo cáo đồ án với ngơn ngữ lập trình LATEX sử dụng chương trình soạn thảo online ShareLATEX Đồ án Điều khiển tự động CHƯƠNG GIỚI THIỆU LINH KIỆN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương GIỚI THIỆU LINH KIỆN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 1.1.1 Linh kiện sử dụng Vi điều khiển Arduino UNO Hình 1.1: Vi điều khiển Arduino UNO • Giới thiệu sơ lược phần cứng Arduino UNO: – Arduino UNO sử dụng vi điều khiển ATmega328 với IC nạp giao tiếp UART ATmega16U2 – Nguồn nuôi cho Arduino UNO: sử dụng nguồn VDC từ cổng USB cấp nguồn từ jack DC với nguồn cấp từ ÷ VDC – Arduino có 14 chân xử lý tín hiệu digital (trong có chân thực thêm chức PWM) chân xử lý tín hiệu analog – Dịng tối đa chân GPIO 40 mA Dòng tối đa chân cấp nguồn 3.3 VDC 150 mA – Dung lượng nhớ Flash 32 KB, SRAM KB EEPROM KB – Tần số dao động thạch anh 16 MHz Đồ án Điều khiển tự động CHƯƠNG GIỚI THIỆU LINH KIỆN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT • Ngơn ngữ lập trình cho Arduino: Sử dụng ngơn ngữ lập trình Arduino (nền tảng ngơn C) để viết chương trình điều khiển cho Arduino • Cơng cụ lập trình cho Arduino: Có thể sử dụng cộng cụ sau để viết nạp chương trình Arduino Arduino IDE Atom kết hợp với PlatformIO, 1.1.2 IR LED (LED hồng ngoại) Hình 1.2: LED hồng ngoại Nhìn bên ngồi IR LED (Hình 1.2) giống hệt LED thường, phát ánh sáng hồng ngoại nên khơng thể thấy ánh sáng mắt thường 1.1.3 IR receiver (a) IR receiver (b) Sơ đồ mạch kết nối Hình 1.3: IR receiver Đồ án Điều khiển tự động CHƯƠNG LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH // Mat khau dung de dieu khien Serial.print("Mat khau duoc dung de dieu khien: "); int lenpassword = EEPROM.read(AddressPass); // Do dai cua mat khau for (int i = 0; i < lenpassword; i++) { // Doc gia tri ma hong ngoai da duoc luu password[i] = ReadIR(AddressPass + 1, i); // Xuat gia tri Serial de kiem tra Serial.print(password[i], HEX); Serial.print(" "); } Serial.print("\n"); 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 // Doc state1 state2 state3 state4 150 151 152 153 154 thang thai truoc cua tai = EEPROM.read(AddressLoad + 0); = EEPROM.read(AddressLoad + 1); = EEPROM.read(AddressLoad + 2); = EEPROM.read(AddressLoad + 3); 155 // Kiem tra xem co tai dang ON hay khong? if ((state1 == false) || (state2 == false) || (state3 == false) || (state4 == false)) { reload = 1; // Danh dau co tai dang ON } else { reload = 0; // Danh dau khong co tai dang ON } 156 157 158 159 160 161 162 163 // Thong tin trang thai cua tai StatusLoad(); 164 165 166 } 167 168 169 170 171 172 void ModeConfig() { /* Funtion: Lua chon chuc nang nhan nut Config * + Neu nhan thoi gian hon 5s thi vao che cai dat * + Neu nhan thoi gian nho hon 5s thi vao che hoc lenh */ Đồ án Điều khiển tự động 25 CHƯƠNG LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH 173 if (digitalRead(but_config) == ON) { // Bat dau che cai dat mat khau hoac che hoc lenh digitalWrite(led_config, HIGH); bool kt = true; 174 175 176 177 178 // Tinh thoi gian nhan nut Config unsigned long start = millis(); while (((unsigned long) (millis() - start)