thiết kế thi công mạch thu phát sóng rf ứng dụng module thu phát,điều khiển qua máy tính

PHẦN A GIỚI THIỆUMục tiêu của đồ án môn học 1 giúp cho sinh viên có những khả năng sau: -Tự sắp xếp kế hoạch làm việc -Tự tìm tòi tra cứu tham khảo tài liệu -Biết tính toán thiết kế cách

Trang 1

PHẦN A GIỚI THIỆU

Mục tiêu của đồ án môn học 1 giúp cho sinh viên có những khả năng sau:

-Tự sắp xếp kế hoạch làm việc

-Tự tìm tòi tra cứu tham khảo tài liệu

-Biết tính toán thiết kế cách mạch ứng dụng dựa và các môn cơ sở ngành

-Thi công một số sản phẩm đơn giản

Vì vậy cùng với sự hướng dẫn của thầy Đậu Trọng Hiển,người thực hiện đề tài đã chọn

đồ án môn học 1 là “thiết kế thi công mạch thu phát sóng RF ứng dụng module thu phát,điều khiển qua máy tính”.Đồ án vận dụng các kiến thức đã học về vi điều

khiển ,thu phát sóng RF,… Và là cơ hội để người thực hiện đề tài có thêm nhiều kiến thức kinh nghiệm kiểm tra sự khác nhau giữa lý thuyết so với trên thực tế

Trang 2

Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật

Khoa Điện – Điện Tử CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆTNAM

Trang 3

Bộ Môn Điện Tử Viễn Thông

Ngày……tháng …… năm 2011

PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1

(Dành cho người hướng dẫn)

1 Họ tên sinh viên : TỐNG TRỌNG CHÍNH MSSV: 08119007

2. Tên đề tài : MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA SÓNG RF-GIAO TIẾP MÁY TÍNH 3 Người hướng dẫn : Thầy ĐẬU TRỌNG HIỂN 4 Những ưu điểm của Đồ án : ………

………

5 Những thiếu sót của Đồ án : ………

………

6 Đề nghị : Được bảo vệ:  Bổ sung để được bảo vệ:  Không được bảo vệ: 

Trang 4

7 Các câu hỏi sinh viên phải trả lời trước Tổ chấm ĐAMH:

a) ………

………

b) ………

………

c) ………

…….………

………

8 Đánh giá Điểm (Số và chữ):………

CHỮ KÝ và HỌ TÊN

LỜI CẢM ƠN

Trang 5

Cám ơn thầy Đậu Trọng Hiển đã tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành tốt đề tài này Em xin chân thành cám ơn quý thầy cô trong khoa điện tử cùng các bạn sinh viên trong lớp và khoa đã đóng góp ý kiến và trao đổi kinh nghiệm trong quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài này.

Trong quá trình thực hiện đề tài không thể tránh khỏi sai sót,kính mong quý thầy cô góp ý và chỉ dẫn để người thực hiện hoàn thiện hơn trong đồ án môn học đầu tiên này

Người thực hiện

Tống Trọng Chính

LỜI NÓI ĐẦU

Trang 6

Ngày nay với những ứng dụng của khoa học kĩ thuật trên tiên tiến,thế giới chúng ta đã và đang ngày một thay đổi,văn minh và hiên đại hơn.Sự phát triển của kĩ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao,tốc độ nhanh,gọn nhẹ là những yếu tố rất cần thiết cho hoạt động của con người đạt hiệu quả cao.

Điện tử đang trở thành một ngành công nghiệp đa nhiệm vụ.Điện tử đã đáp ứng những đòi hỏi không ngừng từ các lĩnh vực công nông lâm ngư nghiệp cho đến các nhucầu thiết bị trong đời sống hàng ngày

Một trong những ứng dụng quan trọng trong công nghệ điện tử là kỹ thuật điều khiển từ xa.Nó đã góp phần rất lớn trong việc điều khiển các thiết bị từ xa hay những thiết bị mà con người không thể trực tiếp chạm vào để vận hành điều khiển

Xuất phát từ ứng dụng quan trọng trên,em đã thiết kế và thi công mạch điều khiển thiết bị điện trong nhà sử dụng module thu phát sóng vô tuyến

Để tìm hiểu ứng dụng này về vi điều khiển, sóng RF và tìm hiểu tác dụng của nó,ngườithực hiện xin thực hiện đề tài gồm 3 phần sau:

Trang 7

Phần A GIỚI THIỆU i

Trang bìa……… ii

Trang chấm ĐAMH của GVHD……… iii

Lời cảm ơn ……… v

Lời nói đầu ……… vi

Mục lục……… vii

Liệt kê hình……… ix

Phần B NỘI DUNG……… 1

Chương 1 Giới thiệu điều khiển từ xa……… 2

1.1 Điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại (IR)……… 2

1.1.1 Hoạt động……… 2

1.1.2 Ưu điểm……… 3

1.1.3 Khuyết điểm……… 3

1.1.4 Khắc phục khuyết điểm……… 3

1.1.5 Ứng dụng trong đời sống……… 3

1.2 Điều khiển từ xa bằng tần số vô tuyến (RF)……… 3

1.2.1 Hoạt động……… 3

1.2.2 Ưu điểm……… 4

1.2.3 Khuyết điểm……… 4

1.2.4 Khắc phục khuyết điểm……… 4

Chương 2 Giao tiếp máy tính qua Cổng Com……… 5

2.1 Giới thiệu……… 5

2.2 Truyền dữ liệu……… 5

Trang 8

Chương 3 Giới thiệu C# và cách lập trình cho cổng nối tiếp……… 8

3.1 Tạo giao diện……… 8

3.2 Thiết kế chương trình điều khiển……… 9

3.2.1 Lưu đồ……… 9

3.2.1 Code……….9

Chương 4 Module thu phát vô tuyến……… 12

4.1 Khối thu, phát RF không có IC giải mã 12

4.2 Mạch phát thu có IC giải mã……… 16

4.2.1 Tìm hiểu chung……… 16

4.2.2 Sơ đồ mạch phát dung IC PT2262……… 18

4.2.3 Sơ đồ mạch thu dùng IC PT2272……….18

Chương 5 Giới thiệu linh kiện……… 19

5.1 Giới thiệu mạch giao tiếp RS232……… 19

5.2 Giới thiệu IC đệm ULN2003……… 20

5.3 Giới thiệu IC 74HC74N……… 20

Chương 6 Thiết kế mạch…… ……… 20

6.1 Sơ đồ nguyên lý mạch thu………20

6.2 Sơ đồ Layout mạch thu……… 21

6.3 Sơ đồ nguyên lý mạch phát……… 23

6.4 Sơ đồ layout mạch phát………23

Phần C PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO……….25

Kết quả đạt được………25

Hướng phát triển………25

Trang 9

Phụ lục và tài liệu tham khảo………25

Liệt kê hình: Hình 1.1.1: Điều khiển bằng hồng ngoại……… 2

Hình 2.1.1: Các cổng sử dụng trong máy tính……… 5

Hình 2.2.1: Cổng DB25 và DB9……….6

Hình 2.2 Cáp chuyển từ USB sang COM……… 7

Hình 3.1.1: Giao diện điều khiển………8

Hình 3.2.1: Lưu đồ giải thuật……….9

Hình 4.1.1 : Module thu và mạch thu……….15

Hình 4.1.2: Module phát……….15

Hình 4.2.1.1: Module thu………16

Hình 4.2.1.2: Module phát……….16

Hình 4.2.3 Sơ đồ mạch thu dùng IC PT2272……… 18

Hình 5.1.1: Sơ đồ chân Max232……… 19

Hình 5.1.2 Sơ đồ kết nối chân Max232……… 19

Hình 5.2.1: Sơ đồ chân ULN2003……… 20

Hình 5.3.1 Sơ đồ chân IC 74HC74……… 20

Bảng 5.3 Bảng trạng thái IC 74hc74……… 21

Hình 6.1.1: Sơ đồ nguyên lý mạch thu sử dụng module thu……… 22

Hình 6.2.1: Sơ đồ layout mạch thu sử dụng module thu……… 23

Hình 6.3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch phát……… 23

Hình 6.4.1 Sơ đồ layout mạch phát……… 24

Trang 10

PHẦN BNỘI DUNG

Trang 11

CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU ĐIỀU KHIỂN TỪ XA

Ít người biết rằng những chiếc điều khiển từ xa đầu tiên trên thế giới được

ra đời nhằm mục đích phục vụ cho chiến tranh Các loại điều khiển từ xa bằng tần số vô tuyến xuất hiện vào Thế chiến I nhằm hướng dẫn các tàu hải quân Đức đâm vào thuyền của quân Đồng Minh

Đến Thế chiến II, điều khiển từ xa dùng để kích nổ những quả bom Sau chiến tranh, công nghệ tuyệt vời của chúng tiếp tục được cải tiến để phục vụ đắc lực trong đời sống con người Và đến nay, có thể nói, gần như ai cũng đã từng sử dụng điều khiển từ xa để điều khiển một thiết bị nào đó

Ban đầu, người ta dùng điều khiển từ xa sử dụng công nghệ tần số vô tuyến RF (Radio Frequency) và sau đó bắt đầu ứng dụng công nghệ hồng ngoại

IR (Infrared Remote) vào điều khiển từ xa Hiện nay trong đời sống, chúng ta sử dụng cả hai loại điều khiển từ xa này

1.1 Điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại (IR)

Ngày nay, đây là loại điều khiển từ xa có vai trò quan trọng trong hầu hết các thiết bị gia đình Một chiếc điều khiển IR sẽ gồm các bộ phận cơ bản nằm trong một hộp nối cáp kỹ thuật số như sau: Các nút bấm; một bảng mạch tích hợp; các núm tiếp điểm; đi - ốt phát quang (đèn LED)

1.1.1 Hoạt động

Nguyên lý cơ bản của loại điều khiển từ xa này là sử dụng ánh sáng hồng ngoại của quang phổ điện từ mà mắt thường không thấy được để chuyển tín hiệu đến thiết bị cần điều khiển Nó đóng vai trò như một bộ phát tín hiệu, sẽ phát ra các xung ánh sáng hồng ngoại mang một mã số nhị phân cụ thể Khi ta ấn một nút phía bên ngoài thì sẽ vận hành một chuỗi các hoạt động khiến các thiết bị cần điều khiển sẽ thực hiện lệnh của nút bấm đó

Hình 1.1.1: Điều khiển bằng hồng ngoại

Quy trình này cụ thể như sau: Đầu tiên, khi ta nhấn vào một nút như “bật thiết

bị” chẳng hạn, nó sẽ chạm vào núm tiếp điểm bên dưới và nối kín một mạch bật

tắt thiết bị trên bản mạch Các mạch tích hợp có thể tự dò tìm ra từng mạch cụ thể cho từng nút bấm Tiếp đó các mạch này sẽ gửi tín hiệu đến đèn LED nằm

Trang 12

phía trước Từ đây, đèn LED sẽ phát ra một chuỗi các xung ánh sáng chứa các

mã nhị phân (gồm những dãy số 1 và 0) tương ứng với lệnh “bật thiết bị” Mã

lệnh này gồm nhiều mã con như khởi động, bật thiết bị, mã địa chỉ thiết bị và ngừng lại khi ta thả nút ra

Về phía bộ phận cần điều khiển, nó sẽ gồm một bộ thu tín hiệu hồng ngoại nằm ởmặt trước để có thể dễ dàng nhận được tín hiệu từ điều khiển từ xa Sau khi đã xác minh mã địa chỉ này xuất phát đúng từ chiếc điều khiển của mình, chúng sẽ giải mã các xung ánh sáng thành các dữ liệu nhị phân để bộ vi xử lý của thiết bị

có thể hiểu được và thực hiện các lệnh tương ứng

-Dễ bị nhiễu sóng do ảnh hưởng của ánh sáng mặt trời,bóng đèn huỳnh

quang,hay bức xạ của con người

1.1.4 Khắc phục khuyết điểm

-Sử dụng bộ lọc cho các thiết bị thu chỉ thu nhận các bước sóng đặc biệt hay tần

số riêng biệt do thiết bị phát phát ra

1.1.5 Ứng dụng đời sống

Hiện nay, ta sử dụng thiết bị điều khiển IR cho hầu hết các vật dụng trong nhà như tivi, máy stereo, điều hòa nhiệt độ…

1.2 Điều khiển từ xa bằng tần số vô tuyến (RF)

Là loại điều khiển từ xa xuất hiện đầu tiên và đến nay vẫn giữ một vai trò quan trọng và phổ biến trong đời sống Nếu điều khiển IR chỉ dùng trong nhà thì điều khiển RF lại dùng cho nhiều vật dụng bên ngoài như các thiết bị mở cửa gara xe,

hệ thống báo hiệu cho xem các loại đồ chơi điện tử từ xa thậm chí kiểm soát vệ tinh và các hệ thống máy tính xách tay và điện thoại thông minh…

1.2.1 Hoạt động

Với loại điều khiển này, nó cũng sử dụng nguyên lý tương tự như điều khiển bằng tia hồng ngoại nhưng thay vì gửi đi các tín hiệu ánh sáng, nó lại truyền sóng

Trang 13

vô tuyến tương ứng với các lệnh nhị phân Bộ phận thu sóng vô tuyến trên thiết

bị được điều khiển nhận tín hiệu và giải mã nó

1.2.2 Ưu điểm

-Truyền xa hơn IR với khoảng cách khoảng 30m hoặc có thể lên tới 100m

-Truyền xuyên tường,kính…

1.2.3Khuyết điểm

-Bị nhiễu sóng do bên ngoài có rất nhiều các thiết bị máy móc sử dụng các tần sốkhác nhau

1.2.4 Khắc phục khuyết điểm

- Tránh nhiễu sóng bằng cách truyền ở các tần số đặc biệt và nhúng mã kỹ thuật

số địa chỉ của thiết bị nhận trong các tín hiệu vô tuyến Điều này giúp bộ thu vô tuyến trên thiết bị hồi đáp tín hiệu tương ứng một cách chính xác

Trang 14

CHƯƠNG 2: GIAO TIẾP MÁY TÍNH QUA

CỔNG COM

2.1 Giới thiệu

Cổng nối tiếp RS232 là một giao diện phổ biến rộng rãi hay còn gọi là cổng COM1 còn cổng COM2 để tự do cho các ứng dụng khác.Giống như cổng song song máy in,cổng COM cũng được sử dụng một cách thuận tiện cho việc giao tiếp với thiết bị ngoại vi

Việc truyền dữ liệu qua cổng COM được tiến hành theo cách nối tiếp nghĩa là dữ liệu được truyền đi nối tiếp nhau trên một đường dẫn.Loại truyền này

có khả năng dùng cho các ứng dụng có yêu câu truyền ở khoảng cách lớn bởi cáckhả năng gây nhiễu là nhỏ đáng kể hơn khi dùng 1 cổng song song(cổng máy in).Cổng com có hai loại,một loại 9 chân và 1 loại 25 chân

Hình 2.1.1: Các cổng sử dụng trong máy tính

2.2 Truyền dữ liệu:

Cổng Com có tổng cộng 8 đường dẫn,chưa kể nối đất.Việc truyền dữ liệu xảy ra trên 2 đường dẫn.Qua chân cắm ra TXD máy tính gởi dữ liệu của nó đến KIT vi điều khiển Trong khi đó các dữ liệu mà máy tính nhân được lại được dẫn đến chân RXD các tín hiệu khác đóng vai trò tín hiệu hỗ trợ khi trao đổi thông tin, và

vì thế không phải trong mọi trường hợp ứng dụng đều dùng hết

Trang 15

Hình 2.2.1: Cổng DB25 và DB9Chúng ta đã biết,các vi điều khiển(cụ thể AT89C51)có các chân truyền nhận tín hiệu ở mức TTL,không phù hợp với chuẩn RS232,do vậy muốn kết nối với máy tính phải qua mạch chuyển đổi điện áp từ mức điện áp RS232 sang TTL và ngược lại.

Trang 16

Hình 2.2 Cáp chuyển từ USB sang COM

Trang 17

CHƯƠNG 3:GIỚI THIỆU C# VÀ CÁCH LẬP TRÌNH CHO

CỔNG NỐI TIẾP

3.1 Tạo giao diện

Tạo một project trong C# và thiết kế giao diện giống hình bên dưới:

Bước1: Chọn serialport trong toolbox kéo thả vào form

Bước2:Thiết lập các thông số cho Serialport

Baudrate: 4800

Databit: 8bit

Stopbit:1

PortName: COM6

Bước3: Tạo giao diện giống hình bên dưới với các công cụ trong ToolBox

Bước4: Nhập lệnh cho các Checkbox

Hình 3.1.1: Giao diện điều khiển

Trang 18

3.2 Thiết kế chương trình điều khiển

3.2.1 Lưu đồ

Hình 3.2.1: Lưu đồ giải thuật

3.2.1 Code giao diện

Trang 19

label2.Text = " Ngày " + DateTime.Now.Day.ToString() + " Tháng " +

DateTime.Now.Month.ToString() + " Năm " + DateTime.Now.Year.ToString(); }

privatevoid timer1_Tick(object sender, EventArgs e)

{

label3.Text = DateTime.Now.Hour.ToString() + ":" +

DateTime.Now.Minute.ToString() + ":" + DateTime.Now.Second.ToString(); }

privatevoid checkBox1_CheckedChanged(object sender, EventArgs e) {

Trang 20

button5.Text = "Connected to Devide";

MessageBox.Show("Port is Opened");

Trang 21

privatevoid button6_Click(object sender, EventArgs e) //ĐÓNG CỔNG COM

{

if(serialPort1.IsOpen==true)

{

serialPort1.Close();

button6.Text = "Disconnected to Devide";

button1.BackColor = Color.Red;

MessageBox.Show("Port is Closed");

}

privatevoid button7_Click(object sender, EventArgs e)

{

DialogResult result1 = MessageBox.Show("Do you want

exit?","Question",MessageBoxButtons.YesNoCancel,MessageBoxIcon.Question);

if (result1 == DialogResult.Yes)

Trang 22

3.2.2 Code vi điều khiển:

ORG 000H

MOV IE,#00000000B ; CAM NGAT

MOV TMOD,#20H ; CHON TIMER 1 CHE DO 2

LED4:

CJNE A,#34H,NEXT

SETB P1.3

Trang 23

CALL DELAY

CLR P1.3 LJMP INDEX

Trang 24

CHƯƠNG 4:MODULE THU PHÁT VÔ TUYẾN 4.1 Khối thu, phát RF không có IC giải mã

Hình 4.1.1 : Module thu và mạch thuThông số kỹ thuật:

Trang 26

Giới thiệu: PT2262 và PT2272 là sản phẩm của Princeton Technologyđược phát triển và ra đời sau dòng mã hóa 12E/D của hãng Holtek PT2262 có 2loại chính : loại có 8 địa chỉ mã hóa , 4 địa chỉ dữ liệu và loại có 6 địa chỉ mã hóa

và 6 địa chỉ dữ liệu Mã hóa 12 bit 1khung A0 >A7,D0 >D3 ( * các linhkiện PT2262 đưa vào việt Nam chỉ có loại PT2262 với 8 địa chỉ mã hóa và 4 địachỉ dữ liệu Tương tự với PT2262 có 2 kiểu thì PT2272 cũng có 2 kiểu :PT2272 có 8 địa chỉ giải mã và 4 dữ liệu đầu ra Thường được kí hiệu : PT2272 -L4 + một loại nữa là PT2272 có 6 địa chỉ giải mã và 6 giữ liệu ra : kí hiệuPT2272 - L6 ( loại L4 là thông dụng ở việt nam và ít có loại L6 ) PT2262 có "

3 mũ 12 " mã hóa tức là có thể mã hóa 531441 mã mới có thể trùng lặp lại Sovới thằng anh HT12E ra đời trước nó thì nó trội hơn hẳn về cái khoản mật mãnày ( HT12E chỉ có 2 mũ 12 mã hóa ) cách mã hóa PT2262 có thể làm đượcbằng cách nối ngắn mạch các chân " mã hóa địa chỉ " lên dương nguồn ( mã hóa+ ) và xuống âm nguồn ( mã hóa - ) hoặc có thể bỏ trống ( mã hóa 0 ) + Dữ liệu+ mã hóa được truyền trên một khung 12 bit gồm 8 bit đầu là mã hóa (A0 >A7 )

và 4 dữ liệu Bởi vậy bạn có thể truyền được song song 4 bit dữ liệu 0 hoặc 1.nếu để truyền dữ liệu thì nên để mặc định cho 4 chân dữ liệu này là 0 hoặc là 1bằng cách nối thêm điện trở " kéo lên " hoặc " đưa xuống GND) để tránh nhiễu.PT2262 dùng dao động ngoài : đơn giản là chỉ cần lắp thêm 1 điện trở dao độngvào chân 15 và chân 16 của PT2262 + Tín hiệu encoder được đưa ra ở chân 17của PT2262, chân này thường ở mức 1 khi tín hiệu nghỉ và mức 0 khi tín hiệuhoạt động Tín hiệu đưa ra gồm : sóng mang dao động < 700KHz + địa chỉ mãhóa + dữ liệu + Tần số Sóng mang dao động được quyết định bởi R chân 15 và

16 và được tính bằng : f = R/12 Ví dụ : mắc điện trở 470k vào chân 15 và 16đầu ra chân 17 sẽ có 470/12 = khoảng 39Khz ( cái này có thể làm điều khiểnhoặc truyền dữ liệu bằng hồng ngoại với con PT2262 đấy nhé ) ( PT2262 có điện

áp rộng : Có thể làm việc được từ 2,5V đến 15 V PT2272 là con giải mã củaPT2262 nó cũng có 8 địa chỉ giải mã tương ứng + 4 dữ liệu ra + 1 chân báo hiệu

mã đúng VT ( chân 17 ).Cách giải mã như sau : Chân 15 và 16 cũng cần một điệntrở để làm dao động giải mã Trong dải hồng ngoại hoặc dưới 100KHz có thểdùng R rất lớn hoặc không cần Nhưng từ khoảng 100KHz dao động trở lên -thì bắt buộc phải dùng R để tạo dao động cho PT2272 Giá trị R của PT2272 sẽbằng khoảng : ( Giá trị R của PT2262) chia cho 10 -> ví dụ : PT2262 mắc điệntrở 4,7 megaom thì PT2272 sẽ mắc 470k giải mã : các chân mã hóa của PT2262 (chân 1 đến chân 8 ),nối thế nào thì các chân giải mã của PT2272 cũng phải nốitương tự như vậy Chân nào nối dương, chân nào nối âm, chân nào bỏ trống v.vthì chân ( 1 đến 8 )của PT2272 hãy làm như thế Khi truyền một mã đúng và giải

Định dạng
Số trang	34
Dung lượng	1,66 MB