Sử dụng remote tivi điều khiển quạt bằng atmega32 30

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG VI ĐIỀU KHIỂN Đề tài: Sử dụng Remote tivi điều khiển quạt GVHD: SVTH : MSSV : LỚP : TRẦN VĂN HÙNG VÕ NGỌC TRẦN THÁI DƯƠNG 4913033012 49CTU Nha Trang, 19 tháng 06 năm 2010 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí LƠÌ NÓI ĐẦU Cơ điện tử nghành học nước ta, ngày khẳng định vai trị giai đoạn cơng nghiệp hóa đại hóa ngày phát triển đất nước tương lai Đây nghành có hội tụ đúc kết ba chuyên nghành khí, tin học điện tử mà sản phẩm cuối hệ thống tự động hóa góp phần giải phóng sức lao động người Kỹ thuật vi điều khiển môn học củ nghành điện tử Nó ứng dụng nhiều lĩnh vực sản xuất cơng nghiệp, tự động hóa cịn nhiều lĩnh vực khác nửa So với kỉ thuật số kỉ thuật vi điều khiển nhỏ gọn nhiều tích hợp cách tinh vi có khả lập trình nên việc thay đổi giải thuật điều khiển dễ dàng Với tính ưu việt vi điều khiển, đề tài mà em thực sử dụng vi điều khiển remote tivi để điều khiển số thiết bị dân dụng Sau thời gian học tập rèn luyện, với giạy bảo tận tình thầy giáo trợ giúp bạn tài liệu có liên quan Em hoàn thành xong đề tài Em xin chân thành cám ơn thầy Trần Văn Hùng hướng dẫn em hoàn thành đề tài Đồ án hồn thành xong khơng thể tránh nhiều thiếu sót xin thầy giáo thông cảm cho em bảo thêm để đề tài ứng dụng rộng rải thực tế Sinh Viên Thực Võ Ngọc Trần Thái Dương Trang Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí MỤC LỤC Trang LƠÌ NÓI ĐẦU .2 MỤC LỤC CHƯƠNG DẪN NHẬP CHƯƠNG 1: NHIỆM VỤ VÀ PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ 1.1 NỘI DUNG ĐƯỢC GIAO: 1.2 PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ ĐƯỢC GIAO: CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA: 2.1.1 Một số vấn đề hệ thống điều khiển từ xa: 2.1.1.1 Kết cấu tin tức: 2.1.1.2 Về kết cấu hệ thống: 2.1.2 Các phương pháp mã hóa điều khiển từ xa: 2.2 ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DÙNG TIA HỒNG NGOẠI: 2.2.1Khái niệm tia hồng ngoại: 2.2.2 Nguồn phát sáng hồng ngoại phổ nó: CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG .11 3.1 Tổng quan đề tài : 11 3.2 Thiết kế thiết bị: 11 3.3 Mô tả hoạt động phần mềm: 12 CHƯƠNG 4:THIẾT KẾ THIẾT BỊ VÀ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 13 4.1 Thiết bị phát hồng ngoại: 13 4.1 Khối thu hồng ngoại: 15 4.2 Khối vi điều khiển at melga 32l: 15 4.3 Khối hiển thị: 18 4.4 Khối công suất: .19 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ PHẦN MỀM 23 5.1.Lưu Đồ Chương Trình: 23 Trang Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí 5.2.Giải thuật chương trình chính: 24 5.3 Giải thuật chương trình phục vụ ngắt INT0: 24 KẾT LUẬN 26 Tài liệu tham khảo 27 Phụ Lục 1: Mã số phím remote sony 28 Phụ Lục 2: Chương trình phục vụ ngắt 29 Trang Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí CHƯƠNG DẪN NHẬP Điều khiển từ xa việc điều khiển mơ hình khoảng cách mà người không thiết trực tiếp đến nơi đặt hệ thống Khoảng cách tuỳ thuộc vào hệ thống có mức phức tạp khác nhau, chẳng hạn để điều khiển từ xa phi thuyền ta cần phải có hệ thống phát thu mạnh, ngược laị, để điều khiển trò chơi điện tử từ xa ta cần hệ thống phát thu yếu hơn… Những đơí tượng điều khiển không gian, đáy biển sâu hay vùng xa xơi hẻo lánh mặt điạ cầu Thế giới phát triển lĩnh vực điều khiển cần phải mở rộng Việc ứng dụng điều khiển từ xa vào thông tin liên lạc mang lại nhiều thuận lợi cho xa hội lồi người, thơng tin cập nhật nhờ xác nhanh chóng q trình điều khiển từ xa đo lường từ xa Ngoài điều khiển từ xa ứng dụng kỹ thuật đo lường 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 công việc đảm bảo an tòan cho người Trong sinh họat ngày người trị chơi giải trí (robot, xe điều khiển từ pa …) ứng dụng gần gũi với người cải tiến cho phù hợp với việc sử dụng đạt mức tiện lợi Điều khiển từ xa thâm nhập vào vấn đề cho loại tivi điều khiển từ xa, đầu video, VCD, CD,… đến quạt bàn tất điều khiển từ xa Xuất phát từ ý tưởng nên em chọn đề tài điều khiển từ xa remote Sony, 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 quạt remote Sony Trang Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí CHƯƠNG 1: NHIỆM VỤ VÀ PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ 1.1 Nội dung giao Thiết kế mạch điều khiển thiết bị dùng remote sony 1.2 Phân tích nhiệm vụ giao Tham khảo tài liệu vi điều khiển AVR thầy Trần Văn Hùng, Ngô Diên Tập, Datasheet nhà sản xuất, trang web liên quan internet - Hệ thống gồm: + Phần cứng có khối nhận tín hiệu, khối vi điều khiển, khối công suất, khối hiển thị + Phần mềm chương trình điều khiển - Thiết bị thực là: + Một mắt thu hồng ngoại (loại có võ bọc kim loại) phụ thuộc vào thị trường, giá rẽ, tín hiệu thu chuẩn + Một Vi điều khiển Atmelga 32L họ AVR + Gồm có triac điều khiển thiết bị bên + Thiết bị gồm quạt điện, đèn… + Các linh kiện điện tử khác - Chương trình điều khiển gồm phần nhận tín hiệu phần điều khiển thiết bị viết ngơn ngữ lập trình C viết phần mềm chuyên dụng CodeVisionAVR Trang Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu hệ thống điều khiển từ xa Hệ thống điều khiển từ xa hệ thống cho phép ta điều khiển thiết bị từ khoảng cách xa Ví dụ hệ thống điều khiển vô tuyến, hệ thống điều khiển từ xa tia hồng ngoại, hệ thống điều khiển từ xa cáp quang dây dẫn * Sơ đồ kết cấu hệ thống điều khiển từ xa bao gồm - Thiết bị phát: biến đổi lệnh điều khiển thành tin tức tín hiệu phát - Đường truyền: đưa tín hiệu điều khiển từ thiết bị phát đến thiết bị thu - Thiết bị thu: nhận tín hiệu điều khiển từ đường truyền, qua trình biến đổi, biến dịch để tái lại lệnh điều khiển đưa đến thiết bị thi hành thiết bị phát đường truyền thiết bị thu * Nhiệm vụ hệ thống điều khiển từ xa - Phát tín hiệu điều khiển - Sản sinh xung hình thành xung cần thiết - Tổ hợp xung thành mã - Phát tổ hợp mã đến điểm chấp hành - Ở điểm chấp hành (thiết bị thu) sau nhận mã phải biến đổi mã nhận thành lệnh điều khiển đưa đến thiết bị, đồng thời kiểm tra xác mã nhận 2.1.1 Một số vấn đề hệ thống điều khiển từ xa Do hệ thống điêù khiển từ xa có đường truyền dẫn xa nên ta cần phải nghiên cứu kết cấu hệ thống để đảm bảo tín hiệu truyền xác nhanh chóng theo u cầu sau: 2.1.1.1 Kết cấu tin tức Trong hệ thống điều khiển từ xa độ tin cậy truyền dẫn tin tức có quan hệ nhiều đến kết cấu tin tức Nội dung kết cấu tin tức có hai phần: lượng Trang Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí chất Về lượng có cách biến lượng điều khiển lượng điều khiển thành loại xung cho phù hợp, xung cần áp dụng phương pháp để hợp thành tin tức, để có dung lượng lớn tốc độ truyền dẫn nhanh 2.1.1.2 Về kết cấu hệ thống Để đảm bảo yêu cầu kết cấu tin tức, hệ thống điều khiển từ xa có yêu cầu sau: - Tốc độ làm việc nhanh - Thiết bị phải an tòan tin cậy - Kết cấu phải đơn giản Hệ thống điều khiển từ xa có hiệu cao hệ thống đạt tốc độ điều khiển cực đại đồng thời đảm bảo độ xác phạm vi cho phép 2.1.2 Các phương pháp mã hóa điều khiển từ xa Trong hệ thống truyền thông tin rời rạc truyền thông tin liên tục rời rạc hga tin tức thường phải biến đổi thông qua phép biến đổi thành số (thường số nhị phân) mã hóa phát từ máy phát Ở máy thu, tín hiệu phải thông qua phép biến đổi ngược lại với phép biến đổi trên: giải mã, liên tục hóa … Sự mã hóa tín hiệu điều khiển nhằm tăng tính hữu hiệu độ tin cậy hệ thốg điều khiển từ xa, nghĩa tăng tốc độ truyền khả chống nhiễu Trong điều khiển từ xa ta thường dùng mã nhị phân tương ứng với hệ, gồm có hai phần tử [0] [1] Do yêu cầu độ xác cao tín hiệu điều khiển truyền để chống nhiễu ta dùng loại mã phát sửa sai Mã phát sửa sai thuộc loại mã đồng bao gồm loại mã: mã phát sai, mã sửa sai, mã phát sửa sai Dạng sai nhầm cuả mã truyền tùy thuộc tính chất kênh truyền, chúng phân thành lọai: - Sai độc lập: Trong trình truyền, nhiều tác động, nhiều ký hiệu tổ hợp mã bị sai nhầm, sai nhầm khơng liên quan Trang Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí - Sai tương quan: Được gây nhiều nhiễu tương quan, chúng hay xảy chùm, cụm ký hiệu kế cận Sự lựa chọn cấu trúc mã chống nhiễu phải dựa tính chất phân bố xác suất sai nhầm kênh truyền Hiện lý thuyết mã hóa phát triển nhanh, nhiều loại mã phát sửa sai nghiên cứu như: mã Hamming, mã chu kỳ, mã nhiều cấp 2.2 Điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại 2.2.1Khái niệm tia hồng ngoại Anh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) ánh sáng khơng thể nhìn thấy mắt thường, có bước sóng khoảng 0,8m đến 0.9µm, tia hồng ngoại có vận tốc truyền vận tốc ánh sáng Tia hồng ngoại truyền nhiều kênh tín hiệu Nó ứng dụng rộng rãi cơng nghiệp Lượng thơng tin đạt 3Mbit/s… Trong kỹ thuật truyền tin sợi quang dẫn không cần trạm khuếch đại chừng, người ta truyền lúc 15000 điện thoại hay 12 kênh truyền hình qua sợi tơ quang với đường kính 0,13 mm với khoảng cách 10Km đến 20 Km Lượng thông tin truyền với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với sóng điện từ mà người ta dùng Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ, khả xuyên thấu Trong điều khiển từ xa chùm tia hồng ngoại phát hẹp, có hướng thu phải hướng 2.2.2 Nguồn phát sáng hồng ngoại phổ Các nguồn sáng nhân tạo thường chứa nhiều sống hồng ngọai Hình cho ta quang phổ nguồn phát sáng Hình Trang Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí \ IRED :Diode hồng ngoại LA : Laser bán dẫn LR : Đèn huỳnh quang Q : Đèn thủy tinh W :Bóng đèn điện với dây tiêm wolfram PT : Phototransistor Phổ mắt người phototransistor(PT) trình bày để so sánh Đèn thủq ngân gần không phát tia hồng ngoại Phổ đèn huỳnh quang bao gồm đặc tính loại khác Phổ transistor rộng Nó khơng nhạy vùng ánh sánh thấy được, cực đại đỉnh phổ LED hồng ngoại Sóng hồng ngoại có đặc tính quang học giống ánh sánh (sự hội tụ qua thấu kính, tiêu cực…) Ánh sáng sóng hồng ngoại khác rõ xuyên suốt qua vật chất Có vật mắt ta thấy “phản chiếu sáng” tia hồng ngoại vật “phản chiếu tối” Có vật ta thấy màu xám đục với ánh sáng hồng ngoại trở nên suốt Điều giải thích LED hồng ngoại có hiệu suất cao so với LED cho màu xanh cây, màu đỏ… Vì rằng, vật liệu bán dẫn “trong suốt” ánh sáng hồng ngoại, tia hồng ngoại không bị yếu phải vượt qua lớp bán dẫn để Đời sống LED hồng ngoại dài đến 100000 (hơn 11 năm), LED hồng ngoại không phát sáng cho lợi điểm thiết bị kiểm sốt khơng gây ý Trang 10 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí + Chân tín hiệu OUT nối với chân ngắt ngồi vi điều khiển (Encoder) - Nguyên lý hoạt động: Khi Remote phát tín hiệu hồng ngoại mắt thu nhận được, tín hiệu thu nhờ tụ C21 trở R50 lọc nhiễu đưa tín hiệu chân ngắt INT0 vi diều khiển 4.2 Khối vi điều khiển at melga 32l * Nguồn nuôi vi điều khiển +5v ~+220v F1 ~ -2 v J55 ~ -2 0F vU S E ~+220v R 33 1M D1 D2 D3 /3 W C 10 D5 R 333 C A P A C IT O R N O N -P O L D IO D E R5 0 u f /1 v ,7 u f /1 61 v0 R D4 D 12 LED CON3 Hình Điện áp 220v sau qua điện trở R333 tụ C10,cùng với điốt zener số tụ lọc tạo điện áp cần thiết để nuôi vi điêu khiển * Khối vi điều khiển Trang 16 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí U PO R TB +5V R S_LC D R D _LC D EN _LC D R 41 503 +5V D B4_LC D M O SI M IS O SC K 10 J37 R S_LC D R D _LC D EN _LC D pwm D B4_LC D M O SI M IS O SC K d a t a _ in +5V J5 5V M O SI M IS O SC K R eset C 1u C 100n B B B B B B B B /X C K /T P A /A /T P A /A /IN T /A IN P A /A /O C /A IN P A /A /S S P A /A /M O S I P A /A /M IS O P A /A /S C K P A /A P P P P P P P P D D D D D D D D /R XD /T XD /IN T /IN T /O C B /O C A /IC P /O C 10 G N D VC C R 145 10K SW 1 1 1 1 2 11 +5V P ro g m P P P P P P P P D D D D D D D D C C C C C C C C 3 3 3 2 2 2 2 J6 LC D 6 XTA L2 XTA L1 + R ESET C u p p p p 1 1 C 12 27p 13 +5V AG N D S W K E Y -Y M s s s s Y 8M H z AVC C R eset P C /S C L P C /S D A P C /T C K P C /T M S P C /T D O P C /T D I P C /T O S C P C /T O S C AR EF 30 31 32 C 27p C 100n C 100n C 1u +5V ATM EG A32 Hình Atmega 32l vi điều khiển họ AVR, có 40 chân, có PORT:A, B, C, D Mỗi PORT có chân, khai báo đầu vào đầu tùy người sử dụng Các chân cịn lại chân nguồn, đất, reset(như hình), có chân gắn thạch anh để tạo tần số dao động cho PORTC chân vào bình thường PORTA kênh vào ADC, dùng để đọc tín hiệu điện áp, biến từ tín hiệu tương tự thành tín hiệu số PORTB nơi để kết nối LCD hiển thị bên ngồi PORTD có kênh PWM (2,3,4), chân(Mas_RXD, Mas_TXD)kết nối giao tiếp với máy tính qua RS232 + PORTD.2 chân ngắt nối với đầu mắt thu hồng ngoại + PORTC.0, PORTC.1, PORTC.2, PORTC.3, chân để kích triac điều khiển thiết bị bên Để biết rõ vi điều khiển melga32l ta tìm hiểu thêm Datasheet * Sơ lược ngắt timer Trang 17 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Hình + Bộ ngắt timer0, bít thiết lập hoạt động với tần số chia thạch anh đưa vào vi điều khiển Khi bắt đầu hoạt động ta thiết lập chế độ ngắt ngắt tràn ngắt so sánh +Ngắt tràn ngắt mà timer hoạt động đếm số xung cấp vào 255 xung dừng chương trình thực chương trình phục vụ ngắt Số lần ngắt 1s số xung cấp vào chia cho 255 +Ngắt so sánh ngắt mà timer hoạt động đếm số xung cấp vào đến giá trị mà ta so sánh dừng chương trình thực chương trình phục vụ ngắt * Sơ lược ngắt Ngắt chương trình phục vụ ngắt ngồi thực có kiện sau xảy ra: + Khi phát sườn lên xung Trang 18 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí + Khi phát sườn xuống xung + Khi có thay đổi + Ở mức thấp (low level) 4.3 Khối hiển thị * Hình dạng thực tế LCD 20x2 dùng để hiển thị giá trị frame remote sony Hình 10 * Sơ đồ nối dây vi điều khiển U PO R TB +5V R 41 503 +5V R S_LC D R D _LC D EN _LC D 10 D B4_LC D M O SI M IS O SC K J37 R S_LC D R D _LC D EN _LC D pwm D B4_LC D M O SI M IS O SC K J6 d a t a _ in LC D C 1u C 100n +5V 1 1 1 2 11 10 P P P P P P P P B B B B B B B B /XC K /T P A /A /T P A /A /IN T /A IN P A /A /O C /A IN P A /A /S S P A /A /M O S I P A /A /M IS O P A /A /S C K P A /A P P P P P P P P D D D D D D D D /R XD /TXD /IN T /IN T /O C B /O C A /IC P /O C G N D VC C R 145 10K SW 1 R eset S W K E Y -Y M + D D D D D D D D C C C C C C C C P C /S C L P C /S D A P C /TC K P C /TM S P C /TD O P C /T D I P C /TO S C P C /TO S C XTA L2 XTA L1 3 3 3 2 2 2 2 s s s s R ESET C u AG N D AR EF A TM E G A 32 Hình 11 Trang 19 31 32 27p Y 8M H z 13 30 1 1 C 12 +5V AVC C p p p p C 27p C 100n C 100n C 1u +5V Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí 4.4 Khối cơng suất ~+220v D R 100 LED R Q M AC 97A s p 1 sp1 ~+220v D R Q M AC 97A s p J56 LED R sp2 sp4 sp3 sp2 sp1 C O N ~+220v D R Q M AC 97A s p LED R sp3 ~+220v D 10 R Q M AC 97A s p LED R sp4 Hình 12 Sơ lược Triac: Trang 20 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí * Kí hiệu: T T1 U1 T2 U1 Z Z Hình 13 * Cấu tạo: Triac có lớp bán dẫn ghép nối tiếp hình vẽ nối ba chân, hai chân MT1 MT2 chân điều khiển(G) Về ngun lý cấu tạo Triac coi transistor ghép song song ngược chiều hình vẽ Hình 14 Trang 21 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí * Nguyên lý hoạt động: + Khi cực G A2 âm so với A1 Triac mở.Cực A1 đóng vai trị anot,cịn A2 đóng vai trị catot Dịng điện từ A1 sang A2 Hình 15 + Khi cực G A2 dưong so với A1 Triac mở.Cực A2 đóng vai trị anot,cịn A1 đóng vai trị catot Dịng điện từ A2 sang A1 Hình 16 * Các trường hợp điều khiển triac: Theo nguyên lý hoạt động Triac nêu Triac kích mở cho dịng điện chạy qua điện áp MT2 G đồng dấu nghĩa là: + MT2 dương G dương so với MT1 +MT2 âm G âm so với MT1 Trang 22 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Trang 23 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Hình 18 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ PHẦN MỀM 5.1.Giải thuật chương trình START Trang 24 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Nhận frame remote sony So sánh giá trị data F T Điều khiển thiết bị START 5.2Giải thuật chương trình phục vụ ngắt INT0 * Ý tưởng giải thuât + Kiểm tra frame remote có bits + Đo giá trị thời gian lớn Kiểm tra giá trị i (if i=13) +Đo giá trị thời gian bé +Đo giá trị thời gian trung bình ===> ta có giá trị thời gian lớn > xác định bits Start ,có giá trị Reset lại cácbégiá trị trung bình ta xác định bits 0,hay bits Kiểm tra giá trị thời gian để xác (start, lcd,i * Sơ) đồ giải thuật định bits start if(tg>75) Kiểm tra thời gian để xác định bits hay lưu vào data if(tg