LUẬN VĂN ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ QUẠT SẠC ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG SÓNG RF

ĐỒ ÁN 2 GVHD:TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN LỜI CẢM ƠN  Em xin chân thành cám ơn sự chỉ bảo và góp ý của quý thầy cô trong khoa đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đồ án. Em xin chân thành cám ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của Thầy Trần Ngun Bảo Trân hướng dẫn trong quá trình làm đồ án 2. Xin cám ơn các bạn sinh viên trong và ngoài khoa đã giúp đỡ nhóm chúng tôi rất nhiều mặt: như phương tiện, tài liệu, những góp ý chân tình nhất. Sinh viên thực hiện: -TRẦN VĂN NGỌC ANH - MSSV:06029621 SVTH:TRẦN VĂN NGỌC ANH - 1 - ĐỒ ÁN 2 GVHD:TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……. 000 …… Tp.HCM, Ngày ….Tháng… Năm 2009 Giáo Viên Hướng Dẫn SVTH:TRẦN VĂN NGỌC ANH - 2 - ĐỒ ÁN 2 GVHD:TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ……. 000 …… Tp.HCM, Ngày ….Tháng… Năm 2009 Giáo Viên Phản Biện SVTH:TRẦN VĂN NGỌC ANH - 3 - ĐỒ ÁN 2 GVHD:TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN LỜI MỞ ĐẦU o0o Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, tự động hoá đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp, quản lý, cung cấp thông tin…, là chìa khóa đi vào công nghệ hiện đại. Đối với sinh viên chuyên ngành điện tử tự động , đây là một lónh vực mới, hứa hẹn và mở ra nhiều triển vọng. Các thiết bị điện tử phục vụ sinh hoạt hằng ngày theo đó cũng phát triển mạnh mẽ với độ tích hợp và tính năng ngày càng ưu việt hơn. Một thiết bị tinh vi có thể giải phóng sức lao động và tạo ra hiệu suất lao động cao chưa từng có. Cùng với viêc học tập, tìm hiểu ứng dụng các thiết bị điện tử, vi điều khiển ở trường và mục đích nghiên cứu đề tài ứng dụng thực tế em chọn đề tài : THIẾT KẾ QUẠT SẠC ĐIỀU KIỂN TỪ XA BẰNG SĨNG RF. Đề tài này trước hết phục vụ mục đích học hỏi tìm hiểu ứng dụng của họ vi điều khiển 8051 trong thực tế, đồng thời phục vụ u cầu đồ án mơn học với việc thiết kế một mạch điện tử có khả năng sử dụng trong cuộc sống hằng ngày. Đề tài này nghiên cứu một lĩnh vực thực sự cần thiết trong cuộc sống là điều khiển quạt từ xa và mất nguồn quạt chạy bằng acquy.Ngồi ra đề tài cũng giúp sinh viên củng cố kiến thức đã học về vi điều khiển, lắp ráp thi cơng mạch, kiểm tra mạch… SVTH:TRẦN VĂN NGỌC ANH - 4 - ĐỒ ÁN 2 GVHD:TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN NHIỆM VỤ, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU : Nhiệm Vụ : Nội dung là thiết kế quạt sạc điều khiển từ xa bằng sóng RF Khách quan : Do u cầu hồn thành đồ án mơn học. Chủ quan : Nhu cầu học hỏi, ứng dụng kiến thức đã học vào thực tế và cập nhật kiến thức khoa học kỹ thuật tiên tiến vào hoạt động sinh hoạt hằng ngày Nhiệm vụ thực hiện đề tài này nhằm đạt được các mục đích sau : Khảo sát, củng cố kiến thức. Rèn luyện kỹ thuật thiết kế, thi cơng mạch. Phương Pháp, Phương Tiện Nghiên Cứu Thực Hiện Đề Tài : Đề tài sử dụng các phương pháp sau đây : Tham khảo tài liệu : Thu thập tài liệu và kiến thức liên quan đến đề tài. Phương pháp đàm thoại : Trao đổi và tiếp thu ý kiến của các bạn học. Tham khảo ý kiến : của các thầy cơ trong lĩnh vực liên quan. Quan sát thực tế thực hành lắp ráp mạch bằng phương pháp thủ cơng. SVTH:TRẦN VĂN NGỌC ANH - 5 - ĐỒ ÁN 2 GVHD:TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN PHẦN A NỘI DUNG  I: KHẢO SÁT VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51 Vi xử lý AT89C51 được chế tạo bởi hãng ATMEL,về cơ bản nó có cấu trúc bên trong ,sơ đồ chân cũng như sử dụng tập lệnh tương thích với họ MCS_51 của hãng INTEL. 1.1. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA AT89C51 OTHER REGISTER 128 byte RAM 128 byte RAM 8051\8052 ROM 4K: 8031 4K: 8051 EPROM 4K: 8951 INTERRUPT CONTROL SERIAL PORT TIMER 0 TIMER 1 TIME 2 CPU OSCILATOR BUS CONTROL I/O PORT SERIAL PORT EA\ RST ALE\ PSEN\ P 0 P 1 P 2 P 3 Address\Data TXD RXD TIMER 2 TIMER1 TIMER1 INT0 INT1 Các đặc điểm của AT89C51 được tóm tắt như sau : 8 KB EPROM bên trong. 128 Byte RAM nội. 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit. Giao tiếp nối tiếp. 64 KB vùng nhớ mã ngoài 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoại. Xử lí Boolean (hoạt động trên bit đơn). 210 vò trí nhớ có thể đònh vò bit. SVTH:TRẦN VĂN NGỌC ANH - 6 - ĐỒ ÁN 2 GVHD:TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN 4 µs cho hoạt động nhân hoặc chia. 1.2. KHẢO SÁT SƠ ĐỒ CHÂN AT89C51 1.2.1 Sơ đồ chân AT89C51: 1.2.2 Chức năng các chân của AT89C51: - 89c51 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập. Trong đó có 24 chân có tác dụng kép (có nghóa 1 chân có 2 chức năng), mỗi đường có thể hoạt động như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc là thành phần của các bus dữ liệu và bus đòa chỉ. a. Các Port:  Port 0 : - Port 0 là port có 2 chức năng ở các chân 32 – 39 của 89c51. Trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường IO. Đối với các thiết kế cỡ lớn có bộ nhớ mở rộng, nó được kết hợp giữa bus đòa chỉ và bus dữ liệu.  Port 1: - Port 1 là port IO trên các chân 1-8. Các chân được ký hiệu P1.0, P1.1, P1.2, … có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bò ngoài nếu cần. Port 1 không có chức năng khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp với các thiết bò bên ngoài.  Port 2: SVTH:TRẦN VĂN NGỌC ANH - 7 - ĐỒ ÁN 2 GVHD:TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN - Port 2 là 1 port có tác dụng kép trên các chân 21 - 28 được dùng như các đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus đòa chỉ đối với các thiết bò dùng bộ nhớ mở rộng.  Port 3: - Port 3 là port có tác dụng kép trên các chân 10 - 17. Các chân của port này có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tính đặc biệt của 8951 như ở bảng sau: Bit Tên Chức năng chuyển đổi P3.0 RXT Ngõ vào dữ liệu nối tiếp. P3.1 TXD Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp. P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 INT0\ INT1\ T0 T1 WR\ RD\ Ngõ vào ngắt cứng thứ 0. Ngõ vào ngắt cứng thứ 1. Ngõ vào của TIMER/COUNTER thứ 0. Ngõ vào của TIMER/COUNTER thứ 1. Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài. Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài. b. Các ngõ tín hiệu điều khiển:  Ngõ tín hiệu PSEN (Program store enable): - PSEN là tín hiệu ngõ ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng thường được nói đến chân 0E\ (output enable) của Eprom cho phép đọc các byte mã lệnh.  Ngõ tín hiệu điều khiển ALE (Address Latch Enable ) : - Khi 89c51 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, port 0 có chức năng là bus đòa chỉ và bus dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và đòa chỉ. Tín hiệu ra ALE ở chân thứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường đòa chỉ và dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt.  Ngõ tín hiệu EA\(External Access): - Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 thường được mắc lên mức 1 hoặc mức 0. Nếu ở mức 1, 89c51 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng đòa chỉ thấp 8 Kbyte. Nếu ở mức 0, 8951 sẽ thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng. Chân EA\ được lấy làm chân cấp nguồn 21V khi lập trình cho Eprom trong 89c51.  Ngõ tín hiệu RST (Reset) : -Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào Reset của 89c51. Khi ngõ vào tín hiệu này đưa lên cao ít nhất là 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong được nạp những giá trò thích hợp để khởi động hệ thống. Khi cấp điện mạch tự động Reset.  Các ngõ vào bộ dao động X1, X2: SVTH:TRẦN VĂN NGỌC ANH - 8 - ĐỒ ÁN 2 GVHD:TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN - Bộ dao động được tích hợp bên trong 89c51, khi sử dụng 89c51 người thiết kế chỉ cần kết nối thêm thạch anh và các tụ như hình vẽ trong sơ đồ. Tần số thạch anh thường sử dụng cho 89c51 là 12Mhz.  Chân 40 (Vcc) được nối lên nguồn 5V. II. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ DC 2. Động cơ DC: 2.1 Cấu tạo: Động cơ DC là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều. Động cơ điện DC ứng dụng rộng rãi trong đời sống cũng như cơng nghiệp bởi lý do dễ điều khiển, hiệu suất cao, “momen” lớn. Trong cơng nghiệp, động cơ điện một chiều được sử dụng ở những nơi u cầu “momen” mở máy lớn hoặc u cầu thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng. Hình 2.1: Động cơ DC Một động cơ DC có 6 phần cơ bản: 1. Phần ứng hay Rotor (Armature). 2. Cổ góp (Commutat). 3. Nam châm tạo từ trường hay Stator (field magnet). 4. Chổi than (Brushes). 5. Trục motor (Axle). 6. Bộ phận cung cấp dòng điện DC. 2.2 Ngun tắc hoạt động: Hình dưới mơ tả ngun tắc hoạt động của động cơ DC. Dòng điện chạy qua khung dây sinh ra từ trường. Theo ngun tắc bàn tay trái lực từ làm cho khung dây quay SVTH:TRẦN VĂN NGỌC ANH - 9 - ĐỒ ÁN 2 GVHD:TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN một góc 90 0 . Khi roto quay được một góc 90 0 thì lực từ khơng còn tác dụng là “momen” quay nữa, nhưng do qn tính làm cho roto quay thêm một góc nhỏ nữa. Roto liên tục và đúng chiều là do bộ cổ góp điện sẽ làm chuyển mạch dòng điện sau mỗi vị trí ứng với 1/2 chu kỳ. Trong các máy điện một chiều lớn, người ta có nhiều cuộn dây nối ra nhiều phiến góp khác nhau trên cổ góp. Nhờ vậy dòng điện và lực quay được liên tục và hầu như khơng bị thay đổi theo các vị trí khác nhau của Roto. Hình 2.2: Ngun lý hoạt động của đơng cơ DC 2.3 Các phương pháp điều khiển: Có nhiều cách để điều khiển tốc độ động cơ DC như bằng phương pháp thay đổi điện áp, thay đổi từ thơng hoặc phương pháp điều chỉnh độ rộng xung (PWM). Trong điều khiển quặt thì em chọn phương pháp điều khiển bằng cách thay đổi độ rộng xung. Chọn phương pháp này vì chúng dễ thực hiện, mạch cấu tạo đơn giản. SVTH:TRẦN VĂN NGỌC ANH - 10 - V hi V lo ba t [...]... : - Relay điện là thiết bị điện tự động dùng để điều khiển đóng ngắt chuyển đổi mạch sang acquy a Thơng số cơ bản : - Điện áp cung cấp: 12VDC - NO: 10A – 250V - NC: 6A – 250V - Cơng suất tiêu tán : 450mW 4.1 TRANSISTOR CƠNG SUẤT H1061 : Điện áp VCEO = 100VDC Điện áp VCB = 100VDC Điện áp VEB = 5VDC Dòng IC = 5 - 8 A Dòng IB = 100mA Là transictor cơng suất đóng ngắt nguồn cho động cơ dùng để điều xung... 2.3: Điều khiển động cơ bằng PWM Vavg = Vhi a + Vlo b a+b Khi tỷ lệ thời gian "on" trên thời gian "off" thay đổi sẽ làm thay đổi điện áp trung bình (VAVG) Tỷ lệ phần trăm thời gian "on" trong một chu kỳ chuyển mạch nhân với điện áp cấp nguồn sẽ cho điện áp trung bình đặt vào động cơ Như vậy với điện áp nguồn cung cấp là 100V, và tỷ lệ thời gian ON là 25% thì điện áp trung bình là 25V VAV thay đổi từ. .. q dễ dàng và đơn giản: 1 Có thể dùng vi điều khiển 2 Bằng một số các diode (VD: 1N 4148 hay tương đương) VD: Ở PT2262: Trạng thái 0000: dùng 4 con điện trở 10K nối lần lượt từ D0, D1, D2, D3 với GND == > đã có trạng thái 0000 Lấy 1 con diode 4148 đầu K nối vào chân D3, đầu A còn lại nối vào phím bấm Đầu phím bấm nối vào dương nguồn ==> khi bấm phím: Điện áp từ dương nguồn đi qua diode vào D3 (tạo ra... IB = 100mA Là transictor cơng suất đóng ngắt nguồn cho động cơ dùng để điều xung (PWM) Thứ tự chân nhìn từ mặt trước : chân 1 : Base, chân 2 : collector, chân 3: emitter 4.2 OPTO EL817 : Điện áp điều khiển : 5VDC Opto cách ly quang giữa mạch điều khiển và mạch cơng suất Dòng tải cực anode : 50mA Điện áp ngõ ra dùng đóng ngắt Típ122 V KHÁI NIỆM ACQUY 5 KHÁI NIỆM Ắcquy lµ mét lo¹i ngn ®iƯn ho¸ häc ,biÕn... khi đầy (dưới 10 phút) Khi điện áp ắc quy xuống còn 11,8 VDC hay 11,9 VDC thì lại nạp + Nguồn nạp : Nguồn nạp phải có điện áp cao hơn điện áp đầy của ắc quy Tốt nhất là nạp bằng nguồn chỉnh lưu, chỉ nắn mà khơng lọc (khơng lọc bằng tụ) Tóm lại, nếu dùng biến áp thì nên mua biến áp ngã ra 12 VAC, dòng bằng 1/2 dung lượng ắc quy để có thể dùng nhiều chế độ nạp Khi nắn ra ta có điện thế đỉnh Vpp = 12 x... Đầu……………………………………………………………… 4 Nhiệm vụ đề tài…………………………………………………………… 5 I KHẢO XÁC VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51………… …………………6 II TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ DC… ……………………………… 9 2 Động cơ DC 2.1 Cấu tạo 2.2 Ngun tắc hoạt động 2.3 Các phương pháp điều khiển III MẠCH THU PHÁT SĨNG RF …………… 11 3 Thu cao tần –IC PT2272 3.1 Giới thiệu 3.2 Hoạt động của IC PT2272 3.3 Thu phát RF 4 kênh sừ dụng PT2262 và PT2272 IV CÁC LINH KIỆN CHÍNH SỬ DỤNG... do có điện trở là 10K nối GND nên đều là 000 ==> Như vậy ta được phím bấm số 1 (trạng thái 0001) ==> Cứ như vậy ta làm được rất nhiều nút Dưới đây là hình minh họa: với nút số 1 và số 3: SVTH:TRẦN VĂN NGỌC ANH - 16 - ĐỒ ÁN 2 GVHD:TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN + Khi bấm nút 1 (SW 1, điện áp đi qua nút bấm, vào đi ốt D1 tạo logic 1 cho chân D3 của PT2262 đồng thời điện áp cũng đi qua D2 cấp nguồn cho mạch RF hoạt... giây (nếu bộ RF truyền chính xác 100%) Như vậy chỉ cần truyền 1KB dữ liệu = 1024 bytes, 1 byte = 8 bits sẽ mất thời gian: 1024x8/24 = 341, 33333333333333333333 giây, tương đương khoảng hơn 5 phút rưỡi Trong thực tế 1KB (kilobyte) dữ liệu là q bé, rất bé nên ta khơng dùng bộ này để truyền dữ liệu mà chỉ điều khiển như nút nhấn, cơng tắc IV: CÁC LINH KIỆN CHÍNH SỬ DỤNG TRONG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 4 Cấu tạo... cầu điện áp và cường độ nạp VI SƠ ĐỒ NGUN LÝ MẠCH NẠP SVTH:TRẦN VĂN NGỌC ANH - 19 - ĐỒ ÁN 2 GVHD:TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN D4 2N3055 30V 4007 TR1 DEN 12VDC D1 R3 Q1 1k H2 ACQUY TRAN-2P2S ZENER 13V5 D5 Khi dòng xoay chiều qua biến áp hạ thế ra 30VAC qua didoe nắn nửa chu kì tạo ra 15V một chiểu có dạng nhấp nhơ,dòng điện sụt áp khi qua bóng đèn Zene 13,5V tạo thành mạch nạp tự động khi ắcquy hết điện thì điện. .. SVTH:TRẦN VĂN NGỌC ANH - 22 - ĐỒ ÁN 2 GVHD:TRẦN NGUYÊN BẢO TRÂN Khi mạch hoạt động hiển thị số 0,lúc này độ rộng xung là 0% làm cho opto ngưng dẫn quạt đứng n Khi nhấn nút1 lúc này độ rộng xung là 33% làm opto dẫn yếu tốc độ quạt chạy chậm Khi nhấn nút 2 lúc này độ rộng xung là 66% làm opto dẫn mạnh dần tốc độ quạt chạy nhanh hơn Khi nhấn nút 3 lúc này độ rộng xung là 100% làm opto dẫn mạnh lên tốc độ quạt . tìm hiểu ứng dụng các thiết bị điện tử, vi điều khiển ở trường và mục đích nghiên cứu đề tài ứng dụng thực tế em chọn đề tài : THIẾT KẾ QUẠT SẠC ĐIỀU KIỂN TỪ XA BẰNG SĨNG RF. Đề tài này trước. NGUYÊN BẢO TRÂN NHIỆM VỤ, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU : Nhiệm Vụ : Nội dung là thiết kế quạt sạc điều khiển từ xa bằng sóng RF Khách quan : Do u cầu hồn thành đồ án mơn học. Chủ quan : Nhu cầu học. lĩnh vực thực sự cần thiết trong cuộc sống là điều khiển quạt từ xa và mất nguồn quạt chạy bằng acquy.Ngồi ra đề tài cũng giúp sinh viên củng cố kiến thức đã học về vi điều khiển, lắp ráp thi