(Đồ án hcmute) thiết kế bo mạch điều khiển cho các sản phẩm nhà thông minh kawasan

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG THIẾT KẾ BO MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHO CÁC SẢN PHẨM NHÀ THƠNG MINH KAWASAN GVHD: NGUYỄN THANH BÌNH SVTH: MAI THANH ĐỊNH MSSV: 13141059 SVTH: ĐINH VŨ BẢO LỘC MSSV: 13141172 SKL 0 6 Tp Hồ Chí Minh, 2018 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BO MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHO CÁC SẢN PHẨM NHÀ THƠNG MINH KAWASAN Ngành Cơng Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Truyền Thông Sinh viên: MAI THANH ĐỊNH MSSV: 13141059 ĐINH VŨ BẢO LỘC MSSV: 13141172 Hướng dẫn: ThS NGUYỄN THANH BÌNH i an PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thông tin sinh viên Họ tên: Mai Thanh Định MSSV:13141059 Tel: 0974647810 Email: thanhdinhspk@gmail.com Họ tên: Đinh Vũ Bảo Lộc MSSV:13141172 Tel: 01683057797 Email: baolocspkt@gmail.com Thông tin đề tài Tên đề tài: Thiết kế bo mạch điều khiển cho sản phẩm nhà thơng minh Kawasan Mục đích đề tài: Tìm hiểu nguyên lý hoạt động sản phẩm nhà thơng minh Kawasan, từ thiết kế lại thiết kế bo điều khiển Nhằm tránh tình trạng phải nhập khẩu, phụ thuộc vào cơng ty nước ngồi Đồ án tốt nghiệp thực tại: Bộ môn Điện Tử Công Nghiệp-Y Sinh, Khoa Điện Điện Tử, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Thời gian thực hiện: Từ ngày 25/09/2017 đến 15/01/2018 Các nhiệm vụ cụ thể đề tài - Tìm hiểu chức năng, cách sử dụng nguyên lý hoạt động số sản phẩm nhà thông minh thị trường - Vẽ lại sơ đồ nguyên lý sản phẩm nhà thông minh Kawasan - Lập trình lại chức tương tự cho sản phẩm bo mạch sản phẩm nhà thông minh Kawasan - Thiết kế bo mạch điều khiển - Lập trình chức tương tự phát triển thêm chức - Thi công số bo mạch điều khiển mẫu - Kiểm tra hiệu chỉnh bo mạch thiết kế - Viết báo cáo đồ án tốt nghiệp ii an TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Tp HCM, ngày tháng năm 2018 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Mai Thanh Định Lớp:13941DT MSSV:13141059 Họ tên sinh viên 2: Đinh Vũ Bảo Lộc Lớp:13941DT MSSV:13141172 Tên đề tài: Thiết kế bo mạch điều khiển cho sản phẩm nhà thông minh KAWASAN Tuần/ngày 1-3 Xác nhận Nội dung GVHD Tìm hiểu nguyên lý hoạt động chức sản phẩm mẫu 4-5 Thiết kế lập trình bo mạch điều khiển thử nghiệm với chức tương tự sản phẩm mẫu 6-7 Thiết kế lập trình bo mạch điều khiển thử nghiệm với chức 8-9 Thiết kế bo mạch điều khiển mẫu 10-11 Vẽ PCB tiến hành đặt mạch 12-13 Viết báo cáo 14-16 Hiệu chỉnh bo mạch điều khiển sản phẩm mẫu 17 Lắp đặt bo sản phẩm mẫu vào mơ hình 18 Hồn thành báo cáo GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) iii an LỜI CAM ĐOAN Chúng – Mai Thanh Định Đinh Vũ Bảo Lộc cam đoan ĐATN cơng trình nghiên cứu thân chúng tơi hướng dẫn Thạc sỹ Nguyễn Thanh Bình Các kết công bố ĐATN trung thực khơng chép từ cơng trình khác Tp.HCM, ngày tháng 01 năm 2018 SV thực đồ án Mai Thanh Định Đinh Vũ Bảo Lộc iv an LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô mơn Điện Tử Cơng Nghiệp – Y Sinh nói riêng thầy cô Khoa Điện – Điện tử nói chung Các thầy tận tình giảng dạy suốt thời gian học tập Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Những kiến thức học tạo tảng cho chúng tơi hồn thành đề tài tốt nghiệp Tiếp theo, xin đặc biệt cảm ơn giảng viên hướng dẫn ThS Nguyễn Thanh Bình, người thầy đồng hành, hướng dẫn giúp đỡ chúng tơi suốt q trình thực đề tài Nhờ thầy mà đề tài hoàn thiện cách tốt Cuối cùng, xin cảm ơn bạn giúp đỡ, hỗ trợ chúng tơi q trình thực hoàn thành đề tài Trân trọng cảm ơn! Mai Thanh Định Đinh Vũ Bảo Lộc v an MỤC LỤC Trang bìa i Phiếu giao nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp ii Lịch trình thực đồ án tốt nghiệp iii Lời cam đoan .iv Lời cảm ơn v Mục lục vi Danh mục hình .ix Danh mục bảng xiv Tóm tắt đề tài .xv Bảng phân công công việc xvi Các từ viết tắt xviii Chương Tổng quan đề tài .1 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Giới hạn đề tài .2 1.4 Cấu trúc đồ án .2 Chương Cơ sở lý thuyết 2.1 Ngun lý điều khiển từ xa sóng vơ tuyến 2.2 Sự khác fix code learning code hệ thống báo động .5 2.3 Nguyên lý mã hóa điều khiển dùng IC EV1527 .6 2.4 Nguyên lý giải mã tín hiệu điều khiển 2.5 Nguyên lý hoạt động nút nhấn cảm ứng điện dung Chương Thiết kế .10 3.1 Ổ cắm điều khiển từ xa hai lỗ cố định 11 3.1.1 Yêu cầu thiết kế .11 3.1.2 Giải pháp thiết kế 11 3.1.3 Thiết kế phần cứng 11 3.1.4 Thiết kế phần mềm 18 3.2 Ổ cắm điều khiển từ xa lỗ cố định 25 3.2.1 Yêu cầu thiết kế .26 3.2.2 Giải pháp thiết kế 26 3.2.3 Thiết kế phần cứng 26 vi an 3.2.4 Thiết kế phần mềm 26 3.3 Ổ cắm điều khiển từ xa mang 27 3.3.1 Yêu cầu thiết kế .27 3.3.2 Giải pháp thiết kế 27 3.3.3 Thiết kế phần cứng 27 3.3.4 Thiết kế phần mềm 32 3.4 Công tắc cảm ứng chạm điều khiển từ xa ba nút 32 3.4.1 Yêu cầu thiết kế .32 3.4.2 Giải pháp thiết kế 33 3.4.3 Thiết kế phần cứng 33 3.4.4 Thiết kế phần mềm 40 3.5 Công tắc cảm ứng chạm điều khiển từ xa hai nút 45 3.5.1 Yêu cầu thiết kế .45 3.5.2 Giải pháp thiết kế 45 3.5.3 Thiết kế phần cứng 45 3.5.4 Thiết kế phần mềm 45 3.6 Công tắc cảm ứng chạm điều khiển từ xa nút .45 3.6.1 Yêu cầu thiết kế .45 3.6.2 Giải pháp thiết kế 46 3.6.3 Thiết kế phần cứng 46 3.6.4 Thiết kế phần mềm 46 3.7 Công tắc cảm ứng chạm ba nút .47 3.7.1 Yêu cầu thiết kế .47 3.7.2 Giải pháp thiết kế 47 3.7.3 Thiết kế phần cứng 47 3.7.4 Thiết kế phần mềm 48 3.8 Công tắc cảm ứng chạm hai nút 49 3.8.1 Yêu cầu thiết kế .49 3.8.2 Giải pháp thiết kế 49 3.8.3 Thiết kế phần cứng 49 3.8.4 Thiết kế phần mềm 49 3.9 Công tắc cảm ứng chạm nút 49 3.9.1 Yêu cầu thiết kế .49 vii an 3.9.2 Giải pháp thiết kế 50 3.9.3 Thiết kế phần cứng 50 3.9.4 Thiết kế phần mềm 50 3.10 Công tắc cảm ứng chạm kết hợp ổ cắm lỗ điều khiển từ xa 50 3.10.1 Yêu cầu thiết kế 50 3.10.2 Giải pháp thiết kế .50 3.10.3 Thiết kế phần cứng 51 3.10.4 Thiết kế phần mềm 53 3.11 Mạch điều khiển quạt 54 3.11.1 Yêu cầu thiết kế 54 3.11.2 Giải pháp thiết kế .54 3.11.3 Thiết kế phần cứng 54 3.11.4 Thiết kế phần mềm 57 3.12 Mạch điều khiển ba mươi nút nhấn cảm ứng điện dung .62 3.12.1 Yêu cầu thiết kế 62 3.12.2 Giải pháp thiết kế .62 3.12.3 Thiết kế phần cứng 62 3.12.4 Thiết kế phần mềm 66 Chương Kết thực nghiệm 68 4.1 Ổ cắm điều khiển từ xa hai lỗ cố định 69 4.2 Ổ cắm điều khiển từ xa di chuyển .69 4.3 Công tắc cảm ứng chạm điều khiển từ xa ba nút 70 4.4 Công tắc cảm ứng chạm ba nút .70 4.5 Công tắc cảm ứng kết hợp ổ cảm lỗ điều khiển từ xa 71 4.6 Mạch điều khiển quạt 72 4.7 Mạch điều khiển ba mươi nút nhấn cảm ứng điện dung .73 Chương Kết luận phương hướng phát triển 74 5.1 Kết luận 75 5.2 Phương hướng phát triển 75 Tài liệu tham khảo .76 Phụ lục 77 viii an DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Ngun lý điều khiển thiết bị sóng vơ tuyến Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý điều khiển dùng IC EV1527 Hình 2.3: Khung truyền tín hiệu mã hóa dùng IC EV1527 Hình 2.4: Cấu tạo nút nhấn cảm ứng điện dung Hình 2.5: Nút nhấn cảm ứng điện dung có người chạm vào Hình 2.6: Đồ thị khác có nhấn khơng nhấn phím cảm ứng theo phương pháp CVD .9 Hình 3.1: Sơ đồ khối mạch ổ cắm điều khiển từ xa hai lỗ cố định 11 Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý khối chấp hành mạch ổ cắm điều khiển từ xa hai lỗ cố định 11 Hình 3.3: Relay 12V 30A Songle 12 Hình 3.4: Diode 1N4007 13 Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển mạch ổ cắm điều khiển từ xa hai lỗ cố định 13 Hình 3.6: Vi điều khiển PIC16F1574 14 Hình 3.7: Transistor C1815 14 Hình 3.8: Sơ đồ mạch điều khiển relay transistor mạch ổ cắm điều khiển từ xa hai lỗ cố định 15 Hình 3.9: Module thu sóng RF tần số 433MHz 16 Hình 3.10: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn mạch ổ cắm điều khiển từ xa hai lỗ cố định 16 Hình 3.11: Module nguồn AC-DC 12V 450mA 17 Hình 3.12: Tụ chống sét .17 Hình 3.13: Lưu đồ giải thuật chương trình mạch ổ cắm điều khiển từ xa hai lỗ cố định 18 Hình 3.14: Lưu đồ giải thuật chương trình ngắt ổ cắm điều khiển từ xa hai lỗ cố định 19 Hình 3.15: Lưu đồ giải thuật chương trình khởi tạo chức chân mạch ổ cắm điều khiển từ xa hai lỗ cố định .19 Hình 3.16: Lưu đồ giải thuật chương trình khởi tạo timer để đếm micro giây mili giây mạch ổ cắm điều khiển từ xa hai lỗ cố định 20 Hình 3.17: Lưu đồ giải thuật chương trình khởi tạo nhận liệu sóng RF (mã hóa EV1527) mạch ổ cắm điều khiển từ xa hai lỗ cố định 20 Hình 3.18: Lưu đồ giải thuật chương trình khởi tạo nhớ liệu RF mạch ổ cắm điều khiển từ xa hai lỗ cố định 20 Hình 3.19: Lưu đồ giải thuật chương trình chống dội nút nhấn ix an Hình 4.6: Bo mạch công tắc cảm ứng chạm ba nút phần nguồn chấp hành 4.5 Công tắc cảm ứng kết hợp ổ cảm lỗ điều khiển từ xa Đây sản phẩm nghiên cứu mà công ty chưa đưa vào thương mại Hình 4.7: Bo mạch cơng tắc cảm ứng kết hợp ổ cảm lỗ điều khiển từ xa phần điều khiển Hình 4.8: Bo mạch cơng tắc cảm ứng kết hợp ổ cảm lỗ điều khiển từ xa phần nguồn chấp hành 71 an 4.6 Mạch điều khiển quạt Đây sản phẩm nghiên cứu mà công ty chưa đưa vào thương mại Hình 4.9: Bo mạch bảng điều khiển quạt 72 an 4.7 Mạch điều khiển ba mươi nút nhấn cảm ứng điện dung Đây sản phẩm nghiên cứu mà công ty chưa đưa vào thương mại Hình 4.10: Bo mạch điều khiển ba mươi nút nhấn cảm ứng điện dung 73 an CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN 74 an 5.1 Kết luận Thơng qua đề tài, nhóm sinh viên thực tìm hiểu phương pháp thiết kế nút nhấn cảm ứng điện dung Microchip Đồng thời, nhóm ứng dụng phương pháp điều khiển thiết bị sóng RF mã học learning code Trong q trình thiết kế bo mạch, nhóm học thêm tiêu chuẩn thiết kế mạch Bằng kiến thức nghiên cứu, nhóm thi cơng hoàn thiện số sản phẩm mẫu đề phương hướng phát triển cho đề tài 5.2 Phương hướng phát triển - Thiết kế mạch điều khiển với số lượng nút nhấn cảm ứng điện dung đa dạng - Thiết kế mạch giải mã lệnh gửi từ mạch điều khiển quạt, mạch 30 nút nhấn - Thiết kế điều khiển RF với số nút điều khiển nhiều - Phát triển điều khiển thiết bị wifi - Thiết kế điều khiển trung tâm 75 an TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Thu Hà (chủ biên) (2013), Giáo trình Điện tử bản, Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh [2] Nguyễn Đình Phú, Nguyễn Trường Duy (2013), Giáo trình kỹ thuật số, Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh [3] Nguyễn Đình Phú, Trương Ngọc Anh (2013), Giáo trình vi xử lý, Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh [4] Nguyễn Đình Phú (2015), Giáo trình thực hành vi điều khiển PIC, lưu hành nội trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật [5] www.vi.wikimedia.org (26/09/2015), Sóng vơ tuyến [6] Burke Davison (2013), mTouch™ Sensing Solution Acquisition Methods Capacitive Voltage Divider (AN1478) [7] Datasheet EV1527 OTP Encoder [8] Marc McComb (2008), Capacitive m Touch Sensing Solutions, Microchip Technology Web Seminar [9] www.hkvstar.com (24/06/2011), The difference between fixed code and learning code 76 an PHỤ LỤC GIỚI THIỆU SẢN PHẨM KAWASAN Cơng tắc cảm ứng chạm CT3B Hình 1:Sản phẩm công tắc cảm ứng chạm CT3B 1.1 Giới thiệu Đây công tắc cảm ứng chạm để bật/ tắt đèn dùng công nghệ cảm ứng đện dung Với bề mặt kính cường lực sang trọng, chống xước, chống va đập, kết hợp với vòng sáng LED bao quanh tạo nên tinh tế, hút công tắc cảm ứng chạm Mỗi nút cảm ứng bề mặt cơng tắc hiển thị trạng thái vịng viền màu xanh ,đỏ Kết hợp với tính mở rộng để điều khiển từ xa, bạn điều khiển bật tắt đèn từ xa qua remote hay điều khiển điện thông minh smart phone nơi đâu qua trung tâm kết nối điều khiển thông minh Kawasan 1.2 Ứng dụng - Thay cơng tắc truyền thống gia đình - Dùng lắp cho nhà xây với phong cách đại có tích hợp điều khiển từ xa qua remote,điều khiển thông minh qua smartphone 1.3 Thơng số kỹ thuật - Mặt kính cường lực, có đèn báo nguồn - Điện áp hoạt động: 220-240VAC/50-60Hz - Công suất tải Max:Led 100W,300W(compact) /1Out - Công suất tiêu thụ (tĩnh):0.7W - Tần số điều khiển RF:433Mhz - Tích hợp tối đa remote - Màu: Trắng, đen - Kích thước:120*72*35mm 77 an Ổ cắm điều khiển từ xa KW-TB02B 2000W Hình 2: Sản phẩm ổ cắm điều khiển từ xa KW-TB02B 2000W 2.1 Giới thiệu: - Đây ổ cắm điều khiển Bật / Tắt thiết bị điện từ xa remote RF xuyên vật cản 10 50m, Bật / Tắt tay chổ - Dùng công nghệ học mã remote giúp cài thêm remote đơn giản tiện lợi - Nguồn điện vào AC: 220 ~ 230 V, 50 MHz 2.2 Thông số kỹ thuật - Công suất tải: 2000W cho đèn sợi đốt, 700W dùng cho bóng đèn compact/ Quạt/Tivi , 350W cho đèn Led,