thiết kế Mạch điều khiển bằng hồng ngoại

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang	22
Dung lượng	2,77 MB

Nội dung

Lời nói đầu Với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ, cuộc sống con người ngày càng trở nê tiện nghi và hiện đại hơn. Điều đó đem lại cho chúng ta nhiều giải pháp tốt hơn, đa dạng hơn trong việc xử lý những vấn đề tưởng chừng như rất phức tạp gặp phải trong cuộc sống. Việc ứng dụng các thành tựu khoa học kyc thuật hiện đại trong tất cả các lĩnh vực đã và đang rất phổ biến trong toàn thế giới, thay thế dần những phương thức thủ công, lạc hậu và ngày càng được cải tiến hiện đại hơn, hoàn mỹ hơn. Cùng với sự phát triển chung đó, nước ta cũng đang mạnh mẽ tiến hành công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước để theo kịp sự phát triển của các nước trong khu vực và trên thế giới. Trong đó có lĩnh vực điện tử đang ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh kế và đời sống con người. Sự phổ biến của nó đóng góp không nhỏ tới sự phát triển của tất cả các ngành sản xuất, giải trí,…trong những năm gần đây đặc biệt trong lĩnh vực cần đến độ chính xác cao trong thiết kế và sản xuất, các dụng cụ hỗ trợ đo hiện đại sẽ đem lại rất nhiều lợi ích cho các ngành công nghiệp như: tiết kiệm chi phí, thời gian, cháy nổ, an toàn,…nó đã có sự phát triển mạnh mẽ với nhiều hình thức, phương pháp tiếp cận, chia sẻ thông tin hiện đại và toàn diện hơn. Hồng ngoại ngày nay đã không còn xa lạ với chúng ta. Hồng ngoại được ứng dụng khá phổ biến. Từ các thiết bị gia đình, các mạch chống trộm, cho đến các nhà máy xí nghiệp hay các robot... Công nghệ hồng ngoại này cho phép ta điều khiển các thiết bị, trao đổi dữ liệu trong 1 khoảng cách nhất định hoặc dùng để định vị trong không gian... I. Mô tả đề tài Đề tài sẽ đi vào tìm hiểu về VĐK MSP430 và thực hiện xử lý tín hiệu thu được từ remote hồng ngoại để điều khiển các thiết bị thông qua relay đóng ngắt, có thể điều khiển được 8 thiết bị ngoại vi. Tìm hiểu các giao tiếp có sẵn trên vi điều khiển MSP430. Dòng vi điều khiển cụ thể là MSP430G2452 II. Yêu cầu 2.1 Yêu cầu kỹ năng Sau quá trình tìm hiểu và thực hành, cần rút ra các kinh nghiệm cần thiết khi bắt đầu tìm hiểu, khai thác 1 vấn đề. Đó là: Các kỹ năng đọc datasheet 1 cách hiệu quả, liên quan trực tiếp tới các vấn đề của project Lập trình cho dòng VĐK còn khá mới, cần biết tìm tài liệu từ nhiều nguồn Demo trên bo trước khi tiến hành vẽ mạch, làm mạch thật. Do tính đặc trưng của MSP430, và sử dụng 1 số linh kiện mới nên khả năng mô phỏng trên phần mềm Proteus bị hạn chế nhiều, debug chủ yếu ngay trên CCS đi kèm mạch cắm trên bo Hoàn thiện thêm khả năng vẽ mạch trên các phần mềm và làm phần cứng. 2.2 Chỉ tiêu kỹ thuật Sử dụng VĐK MSP430G2452 Sử dụng remote hồng ngoại có sẵn trên thị trường III. Nội dung cần tìm hiểu 1. Vi điều khiển MSP430 và kit launchpad a) Một số đặc tính của dòng MSP430 cần quan tâm: Điện áp nguồn: 1.8 – 3.6V Mức tiêu thụ năng lượng cực thấp • Chế độ hoạt động: 270 μA tại 1MHz, 2.2 V • Chế độ chờ: 0.7 μA • Chế độ tắt (RAM vẫn được duy trì): 0.1 μA Thời gian đánh thức từ chế độ Standby nhỏ hơn 1μs Cấu trúc RISC16 bit, thời gian một chu kỳ lệnh là 62.5 ns Cấu hình các module clock cơ bản • Tần số nội lên tới 16 MHz với 4 hiệu chỉnh tần số + 1% • Thạch anh 32 KHz • Tần số làm việc lên tới 16 MHz • Bộ cộng hưởng • Nguồn tạo xung nhịp bên ngoài • Điện trở bên ngoài Timer_A 16 bit với 3 thanh ghi hình, 3 thanh ghi so sánh độ rộng 16 bit Timer_B 16 bit với 3 thanh ghi hình, 3 thanh ghi so sánh độ rộng 16 bit Giao diện truyền thông nối tiếp: • Hỗ trợ truyền thông nối tiếp nâng cao UART, tự động dò tìm tốc độ Baud • Bộ mã hóa và giải mã IrDA (Infrared Data Associatio) • Chuẩn giao tiếp đồng bộ SPI • Chuẩn giao tiếp I2C Bộ chuyển đổi ADC 10 bit, 200 Kbps với điện áp tham chiếu nội, lấy mẫu và chốt, tự động quét kênh, điều khiển chuyển đổi dữ liệu Trong phạm vi project này, chủ yếu đi vào tìm hiểu các chuẩn giao tiếp thông dụng là SPI và 1wire giữa VĐK và các khối cảm biến. b) Một số đặc điểm của MSP430G2452

g TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG BÁO CÁO Đề tài: Mạch điều khiển bằng hồng ngoại Giảng viên hướng dẫn: Ts Phạm Nguyễn Thanh Loan Hà Nội 06/2014 Mạch điều khiển thiết bị bằng hồng ngoại MỤC LỤC Lời nói đầu I Mô tả đề tài II Yêu cầu III Nội dung cần tìm hiểu IV Phân tích thiết kế 14 V Sơ đồ nguyên lý 15 VI Sơ đồ layout 16 VII Hình ảnh sản phẩm thật 18 VIII Kết Luận…………………………………… 20 Mạch điều khiển thiết bị bằng hồng ngoại Lời nói đầu Với phát triển không ngừng khoa học công nghệ, cuộc sống người ngày càng trở nê tiện nghi và đại Điều đó đem lại cho nhiều giải pháp tốt hơn, đa dạng việc xử lý vấn đề tưởng chừng phức tạp gặp phải cuộc sống Việc ứng dụng thành tựu khoa học kyc thuật đại tất cả lĩnh vực và phổ biến toàn thế giới, thay thế dần phương thức thủ công, lạc hậu và ngày càng cải tiến đại hơn, hoàn mỹ Cùng với phát triển chung đó, nước ta mạnh mẽ tiến hành công cuộc công nghiệp hóa đại hóa đất nước để theo kịp phát triển nước khu vực và thế giới Trong đó có lĩnh vực điện tử ngày càng đóng vai trò quan trọng việc phát triển kinh kế và đời sống người Sự phổ biến nó đóng góp không nhỏ tới phát triển tất cả ngành sản xuất, giải trí,…trong năm gần đặc biệt lĩnh vực cần đến độ chính xác cao thiết kế và sản xuất, dụng cụ hỗ trợ đo đại đem lại nhiều lợi ích cho ngành công nghiệp như: tiết kiệm chi phí, thời gian, cháy nổ, an toàn,…nó có phát triển mạnh mẽ với nhiều hình thức, phương pháp tiếp cận, chia sẻ thông tin đại và toàn diện Hờng ngoại ngày khơng cịn xa lạ với Hồng ngoại ứng dụng phổ biến Từ thiết bị gia đình, mạch chống trộm, cho đến nhà máy xí nghiệp hay robot Công nghệ hồng ngoại này cho phép ta điều khiển thiết bị, trao đổi liệu khoảng cách định dùng để định vị không gian Mạch điều khiển thiết bị bằng hồng ngoại I Mô tả đề tài Đề tài vào tìm hiểu về VĐK MSP430 và thực xử lý tín hiệu thu từ remote hồng ngoại để điều khiển thiết bị thông qua relay đóng ngắt, có thể điều khiển thiết bị ngoại vi Tìm hiểu giao tiếp có sẵn vi điều khiển MSP430 Dòng vi điều khiển cụ thể là MSP430G2452 II Yêu cầu 2.1 Yêu cầu kỹ Sau trình tìm hiểu và thực hành, cần rút kinh nghiệm cần thiết bắt đầu tìm hiểu, khai thác vấn đề Đó là: - Các kỹ đọc datasheet cách hiệu quả, liên quan trực tiếp tới vấn đề project - Lập trình cho dòng VĐK mới, cần biết tìm tài liệu từ nhiều nguồn - Demo bo trước tiến hành vẽ mạch, làm mạch thật Do tính đặc trưng MSP430, và sử dụng số linh kiện nên khả mô phần mềm Proteus bị hạn chế nhiều, debug chủ yếu CCS kèm mạch cắm bo - Hoàn thiện thêm khả vẽ mạch phần mềm và làm phần cứng 2.2 Chỉ tiêu kỹ thuật - Sử dụng VĐK MSP430G2452 - Sử dụng remote hồng ngoại có sẵn thị trường III Nội dung cần tìm hiểu Vi điều khiển MSP430 kit launchpad a) Một số đặc tính dịng MSP430 cần quan tâm: - Điện áp nguồn: 1.8 – 3.6V - Mức tiêu thụ lượng cực thấp  Chế độ hoạt động: 270 μA tại 1MHz, 2.2 V  Chế độ chờ: 0.7 μA  Chế độ tắt (RAM trì): 0.1 μA - Thời gian đánh thức từ chế độ Standby nhỏ 1μs Mạch điều khiển thiết bị bằng hồng ngoại - Cấu trúc RISC-16 bit, thời gian một chu kỳ lệnh là 62.5 ns - Cấu hình module clock bản  Tần số nội lên tới 16 MHz với hiệu chỉnh tần số +- 1%  Thạch anh 32 KHz  Tần số làm việc lên tới 16 MHz  Bộ cộng hưởng  Nguồn tạo xung nhịp bên ngoài  Điện trở bên ngoài - Timer_A 16 bit với ghi hình, ghi so sánh độ rộng 16 bit - Timer_B 16 bit với ghi hình, ghi so sánh độ rộng 16 bit - Giao diện truyền thông nối tiếp:  Hỗ trợ truyền thông nối tiếp nâng cao UART, tự đợng dị tìm tốc độ Baud  Bộ mã hóa và giải mã IrDA (Infrared Data Associatio)  Chuẩn giao tiếp đồng bộ SPI  Chuẩn giao tiếp I2C - Bộ chuyển đổi ADC 10 bit, 200 Kbps với điện áp tham chiếu nội, lấy mẫu và chốt, tự động quét kênh, điều khiển chuyển đổi liệu Trong phạm vi project này, chủ yếu vào tìm hiểu chuẩn giao tiếp thông dụng là SPI và 1-wire VĐK và khối cảm biến b) Một số đặc điểm MSP430G2452 Mạch điều khiển thiết bị bằng hồng ngoại Mạch điều khiển thiết bị bằng hồng ngoại Mạch điều khiển thiết bị bằng hồng ngoại Mạch điều khiển thiết bị bằng hồng ngoại Mạch điều khiển thiết bị bằng hồng ngoại Mạch điều khiển thiết bị bằng hồng ngoại Nguyên lý của remote hồng ngoại Trước tiên người vào trang này để xem code tất cả loại remote :Index of /remotes sau đó rút kết luận sau: có loại mã hóa khác tích hợp remote 1, Loại điều chế độ rộng xung Thấp là loại remote có bit và bit khác độ rộng xung thấp, điển hình là điều khiển sony: ( us là viết tắt micro giây) Sony CD player : RM-470 bits (số bit truyền : bít ) Xung thấp(us) Xung cao (us) header 2412 588 ( bít khởi động) one 612 588 ( bít 1) zero 1210 588 ( bít 0) ptrail 1210 ấn nút điều khiển thì có xung khởi động truyền với độ dài xung thấp 2412us và xung cao 588us (để đánh thức mcu), tiếp đó là bít liệu ,,bít có 612us xung thấp và 588us xung cao,bít có 1210us xung thấp và 588us xung cao Cuối là bít stop có 1210us xung thấp và xung cao dài, này chả cần quan tâm cần biết xung cao kéo dài 2000us thì là bít stop nếu giữ nút remote thì trình truyền mã lệnh lặp lại thế cho đến nhả nút Bit và bít có phần xung cao bằng (588us) để làm mốc đo phần xung thấp phân biệt bít và Sóng mang ( carrier) remote có tần số 38Khz 40Khz, sóng mang phát tương ứng với xung thấp ta đo mức logic chân ic nhận quang ( ic này có chân : out, GND, VCC = +5v hoăc +3.3v ) , sóng mang không phát thì tương ứng với xung cao, ta đo mức logic chân ic nhận quang không nhận tín hiệu gì thì chân ic nhận quang có mức logic một Trạng thái này gọi là trạng thái 10 Mạch điều khiển thiết bị bằng hồng ngoại rỗi 2, Loại điều chế độ rộng xung Cao là loại remote có bit và bit khác độ rộng xung Cao, điển hình là điều khiển samsung: ( là kiểu mã hóa phổ biến ) Samsung_00025G bits 16 (16 bit liệu) Xung thấp(us) Xung cao (us) header 8985 4387 ( khởi động) one 599 1626 (bit ) zero 599 506 (bit ) ptrail 599 (dừng ) Qua cách mô tả ta rút điểm riêng sau remote: - Số lượng bít liệu truyền khác nhau: có loại bit(sony),loại bít, 12 bít, 16 bít , 18 bít, 32 bít, 42 bít (AIWA) Cùng hãng điện tử ví dụ sony thì số bít có thể khác nhau, điều khiển tivi sony có bit, dàn âm sony là 16 bit Mỗi bít mã hóa trạng thái và 1, vậy n bít mã hóa 2^n trạng thái khác , có nghĩa là với giao thức (protocol) bít thì có thể có 2^7 = 128 lệnh tương ứng 128 nút remote,với giao thức (protocol) 32 bít thì có thể có 2^32 = 294 967 296 lệnh tương ứng 294 967 296 nút remote,với giao thức (protocol) 16 bít thì có thể có 2^16 = 65 536 lệnh tương ứng 65 536 nút remote Tất nhiên nếu sử dụng giao thức có số lượng bít nhiều thì khả bị trùng phím với điều khiển khác là ít không cần thiết lắm, điều này lại làm giảm tuổi thọ pin remote - Xung khởi động khác - Phương thức mã hóa khác : điều chế độ rộng xung thấp cao Giống nhau, dựa vào này mà giải mã tất cả remote: - Mỗi bít khởi động, dừng,0 ,1 đều có phần xung thấp, cao - Bit khởi động có phần xung thấp bao giờ > 2000us - bit có tổng độ dài xung thấp và cao < 1500us - bit có tổng độ dài xung thấp và cao > 1500us 11 Mạch điều khiển thiết bị bằng hồng ngoại - bit dừng có xung cao > 2000 us - Điều khiển nào có độ dài liệu > 16 bit thì phần liệu đầu tiên là giống nhau, 16 bit lại khác ( là bít có nghĩa) - Bít có giá trị cao truyền trước tiên, bít có giá trị thấp truyền sau cùng, ví dụ : Điều khiển tivi samsung bn59-00891a (21 inch CRT) thấp cao start 4604u 4431u bit 618u 544u bit 618u 1609u bits 32 bít phát đầu tiên | 16 bít cuối | Key 00011111 00011111 01110111 10001000 00011111 00011111 11011111 00100000 00011111 00011111 01011111 10100000 00011111 00011111 10011111 01100000 00011111 00011111 11101111 00010000 00011111 00011111 01101111 10010000 00011111 00011111 10101111 01010000 00011111 00011111 11001111 00110000 00011111 00011111 01001111 10110000 00011111 00011111 10001111 01110000 00011111 00011111 11101001 00010110 enter 00011111 00011111 01001011 10110100 exit 00011111 00011111 00000111 11111000 info 00011111 00011111 11110111 00001000 p00011111 00011111 10110111 01001000 p+ 00011111 00011111 10100111 01011000 menu 00011111 00011111 00001111 11110000 mute 00011111 00011111 10111111 01000000 power 00011111 00011111 00101111 11010000 vol00011111 00011111 00011111 11100000 vol+ 12 Mạch điều khiển thiết bị bằng hồng ngoại Sau tìm hiểu đc nguyên lý tín hiệu bit loại remote thì ta bắt đầu thiết lập chế độ học mã lệnh cho vi điều khiển Led thu hồng ngoại Led thu hồng ngoại sử dụng nguồn chiều 3,3V-5V Chân là cân data, chân là chân GND, chân là chân VCC Chip ULN2803 a Hình ảnh 13 Mạch điều khiển thiết bị bằng hồng ngoại b Logic 14 Mạch điều khiển thiết bị bằng hồng ngoại Chip ULN 2803 có tác dụng ổn định tín hiệu ngã VĐK Bộ đệm này giữ ổn định điện áp cho khối chấp hành thực thi lệnh, là việc đóng ngắt relay Khi có phím nào đc nhấn từ remote điều khiển thì có nhiệm vụ ổn định tín hiệu ngã cho đến có tác động trở lại từ VĐK IV Phân tích thiết kế 4.1 Chức khối IV.1.1Khối nguồn: Gồm biến áp nguồn xoay chiều 12V-1A thông qua bộ chỉnh lưu để cho dòng điện chiều Điện áp đưa vào vi điều khiển thông qua IC LM1117 để ổn định điện áp xuống 3.3V đưa vào vi điều khiển MSP430G2452 4.1.2 Khối cảm biến Tia hồng ngoại từ phần phát thu lại nhờ mắt thu hồng ngoại 4.1.3 Vi điều khiển Vi điều khiển sử dụng là MSP430 G2452 và chip ULN2803 để điều khiển trực tiếp relay đẩu 4.1.4 Khối hiển thị Các kênh sử dụng hiển thị đèn led 15 Mạch điều khiển thiết bị bằng hồng ngoại V Sơ đồ nguyên lý VI Sơ đồ layout 16 Mạch điều khiển thiết bị bằng hồng ngoại Sơ đồ dây Mặt Mặt 17 Mạch điều khiển thiết bị bằng hờng ngoại VII Hình ảnh sản phẩm 18 Mạch điều khiển thiết bị bằng hồng ngoại 19

Ngày đăng: 09/12/2023, 09:02