Lời Nói Đầu BÀI THI CUỐI KHÓA REMOTE CONTROLLER ĐAI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ ĐỘC LẬP TỰ DO HẠNH PHÚC KHOA ĐIỆN BÀI THI CUỐI KHÓA Họ và tên sinh viên Lớp 02ĐT2[.]
BÀI THI CUỐI KHÓA REMOTE CONTROLLER ĐAI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC KHOA ĐIỆN BÀI THI CUỐI KHÓA Họ tên sinh viên Lớp : Chuyên nghành : : 02ĐT2 ĐIỆN TỬ Đề tài : Điều khiển từ xa remote Tivi SONY ( Bằng tia hồng ngoại ) Nội dung phần thuyết minh : - Phần lý thuyết : Tổng quan lý thuyết - Phần thiết kế : Sơ đồ nguyên lý hoạt đông mạch - Phần thi công : Các bước tiến hành thi cơng hồn thiện mạch Các vẽ : Cán hướng dẫn : NGUYỄN DUY NHẬT VIỄN Ngày nhận đồ án : Ngày tháng năm 2005 Ngày nộp đồ án : Ngày tháng năm 2005 Thông qua Khoa Ngày .tháng năm 2005 Chủ nhiệm khoa (ký ghi rõ họ tên) Cán hướng dẫn (ký ghi rõ họ tên) Đà Nẵng, ngày tháng năm 2004 Chủ tịch Hội đồng Kết điểm đánh giá : GVHD : Nguyễn Duy Nhật Viễn BÀI THI CUỐI KHÓA ĐAI HỌC ĐÀ NẴNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHỆ KHOA REMOTE CONTROLLER CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC ĐIỆN NHẬN XÉT & ĐÁNH GIÁ BÀI THI CUỐI KHÓA Họ tên sinh viên : Lớp : Chuyên nghành : NGUYỄN VĂN MINH 02ĐT2 ĐIỆN TỬ Đề tài : Điều khiển từ xa remote Tivi SONY ( Bằng tia hồng ngoại ) Họ tên cán hướng dẫn : NGUYỄN DUY NHẬT VIỄN Nhận xét cán hướng dẫn : Kết điểm đánh giá : _ Cán hướng dẫn (ký tên) Nhận xét cán phản biện : Cán phản biện (ký tên) GVHD : Nguyễn Duy Nhật Viễn BÀI THI CUỐI KHÓA REMOTE CONTROLLER Lời Nói Đầu oOo-=o= == o[]\/[][][]\[][]-[]o ==-o-==-oOo Trong thời đại ngày công nghệ điện tử phát triển mạnh mẻ Sự đời vi mạch tổng hợp có khả lập trình cao đem lại nhiều thuận tiện cho việc thiết kế mạch điều khiển địi hỏi xác phức tạp cao Ngành công nghiệp điện tử dẫn đầu lĩnh vực Tất ngành điện cơ, y khoa, khí, giải trí dựa vào thành tựu điện tử để ứng dụng riêng cho ngành Nhu cầu sinh hoạt người ngày cao, có trước tưởng chừng với phát triển công nghệ điện tử, hầu hết ước mơ dần trở thành thực Một hôm ngồi xem phim, bổng đứa cháu gái em nắm điều khiển từ xa ti vi khắp nơi vừa nhấn nút vừa nói mở cửa, đóng cửa, bật quạt tắt quạt, bật đèn tắt đèn sau xị mặt xuống nhìn em: “ cậu ơi, ước thứ điều khiển từ xa hay cậu ha! “ em tự hỏi lại khơng làm cho ước mơ cháu thành thực nhỉ? Nó nằm khả mà ! lý mà em chọn đề tài tốt nghiệp lần điều khiển thiết bị điện từ xa remote ti vi Nội dung đồ án trình bày bước để tiến hành thiết kế mạch thu giải mã tín hiệu phát từ remote tivi Sony từ ứng dụng vào điều khiển từ xa thiết bị điện quạt máy, đèn ngủ, máy bơm, cửa điện, remote tivi Sony Nội dung đồ án gồm phần Phần I : Chương I : Chương II : Chương III : Phần II : Chương IV : Chương V : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Giới thiệu vi điều khiển AT89C51 Giới thiệu thu phát hồng ngoại Giới thiệu giao thức remote Sony TIẾN HÀNH THIẾT KẾ MẠCH THỰC TẾ Ứng dụng sơ lý thuyết vào thiết kế mạch điều khiển từ xa Hướng dẫn sử dụng mạch GVHD : Nguyễn Duy Nhật Viễn BÀI THI CUỐI KHÓA REMOTE CONTROLLER Trong thời gian thực đề tài, em nhận giúp đỡ tận tình bạn sinh viên, q thầy cô thuộc Bộ môn điện tử trường Cao Đẳng Công Nghệ Em muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu săc đến bạn, đến q thầy Đặc biệt, chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Duy Nhật Viễn tận tình giải đáp khuất mắc em lúc làm đề tài Mặc dầu cố gắng q trình hồn thành thi trình độ cịn hạn chế thời gian hạn hẹp, đề tài tránh khỏi thiếu sót Kính mong thơng cảm đóng góp ý kiến q thầy bạn sinh viên Đà Nẵng, ngày tháng năm 2005 GVHD : Nguyễn Duy Nhật Viễn BÀI THI CUỐI KHÓA REMOTE CONTROLLER MỤC LỤC Lời nói đầu .3 PHẦN I CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51 I.1.Mở đầu I.2.Mô tả I.2.1.Thông số kỹ thuật I.2.2 Chức chân uC AT89C51 I.3.Input/Output 13 I.4.TIMER .15 I.4.1.Timer modes ( TMOD ) register 15 I.4.2.TCON 18 I.4.3.Làm để sử dụng Timer? 18 I.5.Các ngắt AT89C51 .19 I.5.1 Cách viết hàm ngắt C 19 I.5.2 Timer interrupt ( ngắt thời gian ) .20 I.5.3 External Interrupt ( ngắt ) .21 I.6 Kết thúc chương .21 CHƯƠNG II GIỚI THIỆU VỀ BỘ THU PHÁT HỒNG NGOẠI II.1.Mở đầu .23 II.2.Hồng ngoại (InfraRED) gì? 23 II.3.Ứng dụng hồng ngoại điện tử 23 II.4.Kết thúc chương .26 CHƯƠNG III GIỚI THIỆU VỀ GIAO THỨC CỦA REMOTE TIVI SONY III.1.Mở đầu 28 III.2.Kỹ thuật điều khiển từ xa đặc biệt SONY 28 III.3.Thuật toán giải mã tín hiệu hồng ngoại phát từ remote SONY 29 III.4.Kết thúc chương 31 PHẦN II CHƯƠNG IV TIẾN HÀNH THIẾT KẾ MẠCH THỰC TẾ ỨNG DỤNG VÀO THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỪ XA IV.1.Mở đầu 34 IV.2.Phần cứng 34 IV.2.1.Mạch ứng dụng uC AT89C51 34 IV.2.2.Mạch điều khiển Rơle 34 IV.2.3.Kết nối mắt nhận hồng ngoại với uC AT89C51 .37 IV.3.Phần mềm 37 IV.4.Kết thúc chương 42 GVHD : Nguyễn Duy Nhật Viễn BÀI THI CUỐI KHÓA REMOTE CONTROLLER CHƯƠNG V HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MẠCH V.1.Mở đầu 44 V.2.Các chức mạch 44 V.3.Cách sử dụng 44 V.4.Kết thúc chương .44 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI .45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 GVHD : Nguyễn Duy Nhật Viễn BÀI THI CUỐI KHÓA REMOTE CONTROLLER PHẦN I CƠ SỞ LÝ THUYẾT GVHD : Nguyễn Duy Nhật Viễn BÀI THI CUỐI KHÓA REMOTE CONTROLLER CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51 GVHD : Nguyễn Duy Nhật Viễn BÀI THI CUỐI KHÓA REMOTE CONTROLLER CHƯƠNG I GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51 I.1 MỞ ĐẦU: Trong chương viết đặc trưng phần cứng vi điều khiển AT89C51, để từ có nhìn khái qt phần cứng vi điều khiển, từ làm sở để lập trình ứng dụng cho Lưu ý: Các ví dụ sử dụng chương viết ngôn ngữ C I.2 Mô tả: I.2.1.Thông số kỹ thuật : - Tương thích với dịng sản phẩm MCS-51TM - 4K byte nhớ Flash lập trình lại (Khoảng chừng 1000 lần) - Fully Static Operation: Hz to 24MHz - mức khóa nhớ chương trình - 128 x 8bit RAM - 32 đường xuất nhập lập trình - Hai định thời / đếm 16 – bit, - nguồn ngắt - Kênh nối tiếp lập trình - Có chế độ tiết kiệm lượng I.2.2.Chức chân uC AT89C51: VCC Cung cấp điện áp GND Nối đất Port Là cổng nhập/xuất 8-bit, khơng có điện trở pullup Đối với thiết kế cỡ lớn ( có sử dụng nhớ mở rộng ) kết hợp kênh bus Các chân cổng ký hiệu P0.0, P0.1 P0.7 GVHD : Nguyễn Duy Nhật Viễn BÀI THI CUỐI KHÓA REMOTE CONTROLLER Port1 Port cổng nhập/xuất 8-bit có điện trở pullup bên Các chân cổng ký hiệu P1.0, P1.1, P1.2 … P1.7 dùng cho thiết bị ngồi cần Port khơng có chức khác, dùng giao tiếp với thiết bị Port2 Port cổng nhập/xuất 8-bit có điện trở pullup bên trong, dùng đường xuất nhập byte cao bus địa thiết kế có dùng nhớ mở rộng Port3 Port cổng xuất/nhập 8-bit Bảng I.1 – Một số chức chân Port Port cịn nhận số tín hiệu điều khiển dành cho lập trình Flash kiểm tra chương trình Flash GVHD : Nguyễn Duy Nhật Viễn 10 BÀI THI CUỐI KHÓA REMOTE CONTROLLER RST Khởi động lại mạch uC89C51 cách giữ mức cao chân hai vịng máy sau chuyển lại mức thấp Hình - Mạch Reset hệ thống ALE/PROG ( Address Latch Enable/Program pulse input) Tạo xung để chốt địa byte thấp địa suốt q trình truy cập nhớ ngồi Chân chân nhận xung lập trình trình lập trình Flash Các xung tín hiệu ALE có tốc độ 1/6 lần tần số dao động chip dùng nguồn xung nhịp cho hệ thống Nếu xung 8951 12MHz ALE có tần số 2MHz Chỉ ngoại trừ thi hành lệnh MOVX, xung ALE bị Chân làm ngõ vào cho xung lập trình cho EPROM 89C51 PSEN ( Program Store Enable) PSEN tín hiệu chân 29 Nó tín hiệu điều khiển phép nhớ chương trình mở rộng thường nối đến chân OE (Output Enable) EPROM phép đọc bytes mã lệnh GVHD : Nguyễn Duy Nhật Viễn 11 BÀI THI CUỐI KHÓA REMOTE CONTROLLER PSEN mức thấp thời gian lấy lệnh Các mã nhị phân chương trình đọc từ EPROM qua bus chốt vào ghi lệnh 8951 để giải mã lệnh Khi thi hành chương trình ROM nội (8951) PSEN mức thụ động (mức cao) EA/V PP ( External Access Enable) Tín hiệu vào EA chân 31 thường mắc lên mức cao (+5V) mức thấp (GND) Nếu mức cao, 89C51 thi hành chương trình từ ROM nội khoảng địa thấp (4K/8K) Nếu mức thấp, chương trình thi hành từ nhớ mở rộng Nếu EA nối mức thấp nhớ bên chương trình 89C51 bị cấm chương trình thi hành từ EPROM mở rộng Người ta dùng chân EA làm chân cấp điện áp 12V lập trình cho EPROM 89C51 XTAL1 Ngõ vào đảo dao động thạch anh đến định thời bên để mạch hoạt động XTAL2 Ngõ đảo khuếch đại dao động thạch anh Cách kết nối dao động thạch anh với uC 89C51 Ghi chú: C1, C2 GVHD : Nguyễn Duy Nhật Viễn = 30 pF ± 10 pF 12 BÀI THI CUỐI KHÓA REMOTE CONTROLLER I.3 Input / Output: Để điều khiển cổng uC89C51 bạn cần phải xem xét mức logic TTL Logic TTL có mức : Mức cao (1) mức thấp (0) Áp dòng hai mức sau: Mức Cao Thấp Áp Trên 2,4 V Dưới 0,9V Dòng Thực tế khơng có dịng chảy qua 1,6mA chảy mass (tùy thuộc vào cách mắc) Input: Một số mạch để trì dịng áp để Pin cổng chế độ INPUT làm việc được: Luôn tốt mắc công tắc với mass điện trở hạn dịng mạch “Good”(tốt) Khi cơng tắt hở, điện trở 10K cung cấp dòng nhỏ đủ cho trì mức logic Khi đóng cơng tắc, pin (chân) cổng nối tắt với mass, điện áp pin lúc 0V chuyển sang mức logic Ở mạch “Fair” (tạm được), cần đến điện trở bé dập mass Nếu không pin tăng lên 0,9V Khi đóng cơng tắt, mạch lãng phí lượng dịng lớn khơng cịn dịng qua pin Mạch mang lại thuận lợi đóng cơng tắc mang lại mức logic GVHD : Nguyễn Duy Nhật Viễn 13 BÀI THI CUỐI KHÓA REMOTE CONTROLLER Ở mạch “Poor” (kém), mức logic ổn định đóng cơng tắc Nhưng công tắc hở, mạch vào bị nhiễu lơ lững trạng thái mức cao mức thấp Một chân TTL hở thường mức logic dễ bị nhiễu Kết luận, để điều khiển đầu vào TTL nên ln cân nhắc xem xét dòng chảy vào (ghim đầu vào 0V) Output Đối với đầu TTL chúng tốt cho việc hạn dòng, việc thực chức cung cấp nguồn Một TTL thơng thường dâng lên 1,6mA đầu mức thấp thực chức nguồn cung cấp (đầu mức cao) 250uA Pin cổng uC89C51 dâng lên 1,6mA (3,2mA Port 0) đầu mức thấp đầu mức cao 60uA Vì vậy, điều khiển bạn nên chọn mức tích cực đầu mức thấp Để rõ ràng ta nên chọn mức logic làm mức tích cực ta xem ví dụ sau: LED Khơng diode, Led (diode quang) từ lâu điện áp sử dụng phân thành loại từ 1,7 đến 2,5 Volts hầu hết chúng hoạt động dòng 20mA GVHD : Nguyễn Duy Nhật Viễn 14 BÀI THI CUỐI KHĨA REMOTE CONTROLLER Trong mạch “Poor” (kém), đầu TTL khơng thể tạo dịng 1mA, LED sáng mờ Trong mạch “Fair” (tạm được), điện áp Led khoảng 2V cịn lại 3V rơi vào mạch TTL, điều dẫn đến lượng lớn nguồn bị hao phí TTL Led hỏng Trong mạch “Good” (tốt), mạch có điện trở hạn dịng Điện trở hạn dịng tính dựa vào điện áp rơi Led 2,5V ngõ TTL 0,9V Điện trở hạn dòng khơng nên bé 100 Ohm khơng Led hỏng I.4.TIMER( Bộ định thời ) Trong uC89C51 trang bị định thời 16 bit, hai điều khiển, thiết lập, đọc, đặt chế độ riêng lẽ Các giá trị nhị phân định thời lưu trữ ghi THx TLx , x tương ứng với định thời ( Timer ) định thời ( Timer ), THx chứa giá trị bit cao, TLx chứa giá trị bit thấp, ví dụ giá trị định thời 0x1234 THx giữ giá trị 0x12 TLx giữ giá trị 0x34 Timer đếm nào? Rất đơn giản, câu trả lời timer ln ln đếm lên mà không cần biết timer dùng đo thời gian, đếm kiện, hay để tạo tốc độ baud: Timer ln ln tăng lên vi điều khiển I.4.1.Timer modes ( TMOD ) register ( định thời ) Thanh ghi chế độ Bộ định thời có ứng dụng chung là: Đo thời gian Đếm kiện khoảng thời gian Tạo tốc độ Baud cho cổng nối tiếp Thiết lập chế độ làm việc định thời: Tùy theo giá trị ghi TMOD mà định thời hoạt động chế độ khác Cụ thể, để thiết lập chế độ làm việc định thời ta dựa vào bảng sau GVHD : Nguyễn Duy Nhật Viễn 15 BÀI THI CUỐI KHÓA Bit Name Gate C/T M1 M0 Gate C/T M1 M0 REMOTE CONTROLLER Timer Mô tả Gate Bit : Timer chạy biến TR0 (TR1) thiết lập 1 : Timer chạy INTx mức cao TRx thiết lập 1 : Chế độ đồng hồ Đếm lên xung nhịp thạch anh : Chế độ đếm Đếm lên xung vào chân TXx Chú ý mức thấp hay cao xung vào phải 1ms, tần số lớn 500KHz Mode bit (xem bảng tiếp theo) Mode bit (xem bảng tiếp theo) Bit Gate Timer 0 Bit C/T Timer 0 Bit M1 Timer 0 Bit M0 Timer Sau sơ đồ khối thể hoạt động Bit Gate Bit C/T GVHD : Nguyễn Duy Nhật Viễn 16 BÀI THI CUỐI KHĨA REMOTE CONTROLLER Ngồi chế độ định thời hay đếm định rõ Bit C/T bảng sau: M0 0 1 M1 1 Mode Mô tả Chế độ Timer 13 bit Chế độ Timer 16 bit Chế độ Timer bit tự động nạp lại Chế độ tách thời gian Timer : TL0 timer bit điều khiển TR0 TH0 Timer : Dừng GVHD : Nguyễn Duy Nhật Viễn 17 BÀI THI CUỐI KHÓA REMOTE CONTROLLER I.4.2.TCON ghi chứa đựng biến tình trạng Timer x : Symb ol TF1 TR1 TF0 TR0 Mô tả Cờ tràn timer Thiết lập phần cứng tràn Được xóa phần cứng phần mềm vi điều khiển nhảy đến ngắt Bit điều khiển cho Timer chạy Thiết lập (=1) xóa(=0) để điều khiển timer chạy ngưng Cờ tràn timer Bit điều khiển cho Timer chạy Khi đếm Timer đầy? Bộ đếm định thời đầy sau số lượng vòng máy định tùy thuộc vào chế độ làm việc timer Mode : Timer đầy sau 213 = 8192 vòng lệnh Mode : Timer đầy sau 216 = 65536 vòng lệnh Mode : Timer đầy sau 28 = 256 vòng lệnh Chú ý : Thực tế vòng lệnh thực 12 xung thạch anh I.4.3.Làm để sử dụng Timer? Các bước sau: Thiết lập chế độ làm việc định thời (TMOD) Thiết lập số đếm ban đầu (THx TLx) Thiết lập Bit điều khiển định thời chạy(TRx) Sau thiết lập ( gán TRx = 1) định thời chạy đếm lên tràn Sau định thời bị tràn, biến TFx thiết lập (TFx =1) Nó nên xóa ( gán TFx = ) cho lần sử dụng GVHD : Nguyễn Duy Nhật Viễn 18 BÀI THI CUỐI KHĨA REMOTE CONTROLLER Ví dụ: Chương trình đèn nháy 5ms sau (ứng với thạch anh 12MHz) #include #define LED P0_1 main() { TMOD = 0x00; // TIMER0 Mode while (1) { TH0 = (8192 - 5000) / 32; // 5ms TL0 = (8192 - 5000) % 32; TR0 = 1; // Khởi động định thời while (!TF0) ; // Chờ định thời tràn TR0 = 0; TF0 = 0; // stop timer // clear timer overlow flag LED = !LED; } } I.5.Các ngắt AT89C51: AT89C51 có ngắt: - Serial interrupt - Timer interrupt - External interrupt - Timer interrupt - External interrupt I.5.1 Cách viết hàm ngắt C : Void function_name () interrupt [using register bank] { } // Hàm gọi có ngắt số GVHD : Nguyễn Duy Nhật Viễn 19 BÀI THI CUỐI KHĨA REMOTE CONTROLLER Interrupt Number Mơ tả ngắt Name EXTERNAL INT TIMER/COUNTER EXTERNAL INT TIMER/COUNTER SERIAL PORT EX0 ET0 EX1 ET1 ES Lưu ý: Để hàm ngắt gọi hàm main phải gán biến cho phép ngắt ( EA = 1) đồng thời gán biến có tên ngắt tương ứng Ví dụ phép ngắt timer0 phải gán EA = ET0 = I.5.2 Timer interrupt ( ngắt thời gian ) Ngắt thời gian xảy cờ tràn thiết lập (biến TFx=1) Sau thực ngắt cờ tràn tự động xóa (TFx = 0) Ví dụ : Chương trình sử dụng ngắt thời gian sau làm đảo bit Port đếm thời gian timer đầy #include void timer0_interrupt() interrupt { P1_0 = ! P1_0; } void main() { EA = 1; ET0 = 1; while(1) { } } GVHD : Nguyễn Duy Nhật Viễn 20 ... nghiệp lần điều khiển thi? ??t bị điện từ xa remote ti vi Nội dung đồ án trình bày bước để tiến hành thi? ??t kế mạch thu giải mã tín hiệu phát từ remote tivi Sony từ ứng dụng vào điều khiển từ xa thi? ??t... III GIỚI THI? ??U VỀ GIAO THỨC CỦA REMOTE TIVI SONY III.1.Mở đầu 28 III.2.Kỹ thuật điều khiển từ xa đặc biệt SONY 28 III.3.Thuật tốn giải mã tín hiệu hồng ngoại phát từ remote SONY ... Giới thi? ??u giao thức remote Sony TIẾN HÀNH THI? ??T KẾ MẠCH THỰC TẾ Ứng dụng sơ lý thuyết vào thi? ??t kế mạch điều khiển từ xa Hướng dẫn sử dụng mạch GVHD : Nguyễn Duy Nhật Viễn BÀI THI CUỐI KHÓA REMOTE