Thiết kế công cụ phân tích khuôn dạng số trong điều khiển từ xa của tivi

Đồ án tốt nghiệp Lời mở đầu Ngày khoa học kó thuật ngày phát triển ,đặc biệt phát triển nhảy vọt công nghệ điện tử , công nghệ thông tin, tự động điều khiển vvv Nhu cầu áp dụng thành khoa học công nghệ vào công nghiệp , thiết bị gia dụng phục vụ sống Ýù thức xu hướng phát triển khoa học kó thuật , yêu cầu với kó sư điện tử thời đại ngày Em chọn đề tài “Thiết kế công cụ phân tích khuôn dạng số điều khiển từ xa ti vi” Việc thực đề tài giúp cho em có điều kiện áp dụng kiến thức đào tạo nhà trường vào đề tài mang tính thực tiễn Nó giúp cho em kó bước đầu kó thuật phát triển hệ thống ,đặc biệt la økó thuật lập trình với họ vi điều khiển 8051 sử dụng rộng rãi nhiều lónh vực khác SV: Nguyễn Quốc Hùng Đồ án tốt nghiệp Lời cảm ơn ! Em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Điện Tử Viễn Thông trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, truyền đạt cho em nhiều kiến thức quý báu năm học vừa qua Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Kiều Viễn Tất Thành, trực tiếp hướng dẫn giúp em hoàn thành Đồ án tốt nghiệp Để hoàn thành Đồ án em bảo, hướng đẫn nhiều từ cán kỹ sư phòng nghiên cứu công ty điện tử Hà Nội Đặc biệt anh Lê Anh Tú tận tình giúp đỡ em trình thực tập tốt nghiệp làm đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn anh anh chị phòng giúp đỡ em nhiệt tình để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Chương1 :Tổng quan đề tài tốt nghiệp SV: Nguyễn Quốc Hùng Đồ án tốt nghiệp 1.1 Nội dung đề tài thiết kế Thiết kế công cụ dùng cho việc nhận dạng, phân tích … dạng số liệu phím điều khiển từ xa Tivi 1.2 Yêu cầu thiết kế - Mạch phải thích ứng chế độ nhận dạng theo số tiêu chuẩn điều chế mã hóa phổ biến tín hiệu hồng ngoại dùng điều khiển từ xa - Tùy theo tiêu chuẩn mà ta chọn chế độ nhận dạng, giải mã thích hợp, truyền PC định dạng chuẩn liệu giải mã theo chuẩn - Trong trình hoạt động, mạch thay đổi chế độ giải mã có yêu cầu từ người - sử dụng, sau thay đổi chế độ giải mã Mạch chuyển sang chế độ giải mã mới,để đáp ứng loại điều khiển từ xa 1.3 Hướng thiết kế cho đề tài - Nguồn phát tín hiệu hồng ngoại: Sử dụng loại điều khiển từ xa tương ứng với chuẩn RC5, REC NEC… Trong thiết kế thời gian hạn hẹp em thử với loại điều khiển từ xa PHILIPS,SONY tương ứng với chuẩn RC5 - Để thu tín hiệu hồng ngoại: Ta cần chọn khối thu tín hiệu hồng ngoại Yêu cầu với thu phải tương thích,tối ưu với chuẩn RC5,REC NEC Trong thiết kế ta em làm DEMO với chuẩn RC5 ta cần chọn mắt tương thích với chuẩn RC5 - Để chọn mode giải mã sử dụng ta cần khối chọn Mode Trong thiết kế em thời gian hạn hẹp lên làm với chuẩn RC5 không cần khối chọn mode mặc định chế độ giải mã RC5 giải mã điều khiển từ xa chuẩn RC5 Và phần cứng mô đề tài giải mã cho chuẩn RC5 ta không cần khối chọn mode Trong thiết kế phần mềm , sử dụng PC làm khối chọn mode tức sử dụng lệnh từ PC để yêu cầu khối xử lí trung tâm thay đổi chế độ giải mã - Khối xử lý trung tâm: Nhiệm vụ khối  Tiếp nhận chế độ giải mã  Giải mã theo chế độ giải mã SV: Nguyễn Quốc Hùng Đồ án tốt nghiệp      Truyền PC liệu phân tích Cập nhật mode giải mã Thay đổi chế độ nhận dạng, giải mã theo mode Quản lý giao diện giao tiếp với PC Để đáp ứng nhiệm vụ ta chọn vi điều khiển thuộc họ 8051 cụ thể điều khiển AT 89C52 ATMEL - Khối lưu xử lý hiển thị khuôn dạng từ mã + Khối PC với nhiệm vụ là:  Mở giao diện RS232 liên tục đọc cổng, ghi liệu vào File Dữ liệu định dạng cho chuẩn giải mã byte từ mã điều khiển từ xa  Hiển thị khuôn dạng tư ø mã: Mở File ghi, kiểm tra định dạng cho loại File dùng để giải mã Hiển thị từ mã phù hợp chuẩn Sơ đồ khối tổng quát sau: Chọn mode giải mã XỬ LÝ TRUNG TÂM Lưu, hiển thị từ mã Khối thu tín hiệu hồng ngoại 1.4.Nguyên lý hoạt động mạch -Mắt nhận tín hiệu hồng ngoại nhận tín hiệu từ điều khiển từ xa, mắt nhận xảy trình giải điều chế khôi phục lại dòng tín hiệu số theo chuẩn mã hoá khác -Dòng tín hiệu chưa giải mã đưa vào chân nhận dạng khối sử lý trung tâm (chân ngắt vi điều khiển) Khối xử lý trung tâm với phần mềm nhúng chíp nhận dạng giải mã dòng số truyền PC liệu giải mã Với phím điều khiển từ xa nhấn có từ mã tương ứng Khi phím nhận dạng khối xử lý trung tâm truyền số byte tùy theo điều khiển tữ xa thuộc chuẩn Với SV: Nguyễn Quốc Hùng Đồ án tốt nghiệp chuẩn RC5,REC truyền byte phím nhấn ,còn với chuẩn NEC truyền byte phím nhấn -PC với chương trình phần mềm mở cổng RS232 trình thu byte số liệu sau giải mã, ghi vào file Các file sử dụng cho chương trình giải mã khác phân tích khuôn dạng từ mã điều khiển theo tiêu chuẩn khác 1.5 Hướng mở rộng cho đề tài      Tích hợp đa chuẩn điều chế sóng hồng ngoại làm cho thiết bị trở lên đa với nhiều loại tín hiệu từ điều khiển từ xa khác Thực cách nâng cấp phần mềm chíp, PC Thay đổi nguồn phát sóng,khối thu sóng ta chế tạo thiết bị nhận dạng cho loại tín hiệu khác ví dụ sóng vô tuyến, tín hiệu số đường truyền số Có thể thiết kế công cụ tương tự với loại tín hiệu số có tốc độ cao Ta phải đáp ứng yêu cầu phần cứng nghóa phải chọn loại chíp xử lý tốc độ cao Để thích ứng với loại tín hiệu có tốc độ cao Phải tích hợp thêm chế mã hoá lỗi, điều khiển luồng, kiểm soát lỗi, chế bắt tay hai bên thu phát Tích hợp nhiều chuẩn điều chế, nhiều loại tín hiệu khác mạch thiết bị Tạo thiết bị đa để phân tích khuôn dạng nhiều loại tín hiệu theo nhiều chuẩn điều chế khác Nâng cấp phần mềm chíp PC Cụ thể: Với phần thu PC ta tạo option chọn tốc độ truyền thông với khối xử lý trung tâm Phát thông tin cho khối xử lý trung tâm biết khởi tạo lại cho tốc độ mong muốn Với phần giải mã hiển thị PC Nâng cấp giao diện cho chương trình Thay đổi thuạât toán đồ hoạ làm cho dòng bít trở lên động hơn, có nghóa ta quan sát dòng bít giải mã chạy hình Phần mềm chíp phải liên tục kiểm tra yêu cầu từ PC xem có thay đổi chế độ giải mã, thay đổi tốc độ truyền thông hay không Nếu có tức khắc đáp ứng yêu cầu thay đổi SV: Nguyễn Quốc Hùng Đồ án tốt nghiệp Chương2:Cơ sở lí thuyết 2.1 Tổng quan số hệ thống điều khiển từ xa: Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, ngày có nhiều hệ thống điều khiển như: hệ thống điều khiển tự động, hệ thống điều khiển từ xa chế tạo để đáp ứng cầu đời sống người Các phương thức thông tin liên lạc điện thoại, fax, thư tín… chiếm vai trò quan trọng Hiện có nhiều hệ thống điều khiển đưa vào hoạt động hiệu như: điều khiển hồng ngoại, điều khiển vô tuyến, điều khiển tín hiệu DTMF thông qua điện thoại… Mỗi hệ thống điều khiển có đặc điểm sử dụng riêng chẳng hạn như: Hệ thống điều khiển hồng ngoại: người điều khiển cần phải có mặt nơi sử dụng (bộ điều khiển từ xa Tivi, đầu máy video…) Hệ thống điều khiển vô tuyến: phạm vi sử dụng định, phụ thuộc vào công suất điều khiển Hệ thống điều khiển tín hiệu DTMF: thông qua điện thoại lại bị giới hạn việc người sử dụng phải có đường dây điện thoại ngược lại, hệ thống điều khiển từ xa, không bị giới hạn phạm vi sử dụng điều khiển từ nơi Hệ thống điều khiển hồng ngoại: Từ lâu, người ta dùng điều khiển dây nối vào thiết bị cần điều khiển để thực số thao tác điều chỉnh cho thiết bị khoảng SV: Nguyễn Quốc Hùng Đồ án tốt nghiệp cách vài mét Trong số môi trường làm việc mà có mặt người gây nguy hiểm môi trường có chất phóng xạ… Người ta dùng thiết bị máy móc điều khiển từ xa để làm việc thay người môi trường khác an toàn để vận hành thiết bị Tuy nhiên, cách nối dây vào thiết bị để điều khiển từ xa bị hạn chế dây dẫn nối từ thiết bị vướng, mặt khác, mà cần điều khiển nhiều thao tác cho thiết bị số lượng dây điều khiển tăng lên tương ứng Nhưng việc làm có thuận lợi định nên người ta thực suốt thời gian vừa qua Ngày nay, mà công nghệ chế tạo linh kiện điện-điện tử có bước phát triển vượt bậc với việc ứng dụng vi xử lý vào thiết bị , điều khiển từ xa thiết kế gọn nhẹ mà lại thực nhiều chức thoả mãn số yêu cầu cho người sử dụng mà không cần dây nối với thiết bị cần điều khiển Để thực điều này, phát triển công nghệ quang điện tử điều bỏ qua Chính dụng cụ quang điện tử ứng dụng cải tiến thiết bị dùng điều khiển từ xa Các dụng cụ có nhiều ứng dụng làm nguồn sáng, điều chế ánh sáng, thiết bị hiển thị, hệ thống truyền tin, phát hiện… Các dụng cụ hiển thị LED (light emitting diode: điốt phát quang) LCD (liquid crystal display: hiển thị tinh thể) liên tục mở rộng ảnh hưởng cải thiện chất lượng Các hiển thị làm với mạch logic có sẵn bên để giao tiếp với mạch tích hợp máy tính Các sợi SV: Nguyễn Quốc Hùng Đồ án tốt nghiệp quang trở thành phương tiện thực tế để truyền thông tin khoảng cách xa Chuyển đổi tín hiệu quang sang tín hiệu điện ngược lại từ tín hiệu điện sang tín hiệu quang nguyên tắc để sử dụng công nghệ quang điện tử Ở ta nói đến ứng dụng linh kiện quang điện tử có liên quan đến việc điều khiển từ xa khả tạo ra, điều chế phát ánh sáng, linh kiện dùng công nghệ thông tin quang, hiển thị, dụng cụ dùng cho đo lường cảm biến cho mục đích điều khiển trình hay đo lường Ta có sơ đồ khối thành phần khác hệ thống quang điện tử Nguồn sáng Bộ điều chế Bộ lái điện tử Bộ nhớ Truyền Phát & cảm nhận Hiển thị phân tích Sơ đồ khối hệ thống quang điện tử Như vậy, phần quan trọng để điều khiển trình nhớ vi xử lý lệnh điều khiển nhận từ nơi điều khiển Thông thường điều khiển từ xa gồm hai thành phần chính: Phần phát xung tín hiệu điều khiển phần nhận, xử lý tín hiệu điều khiển Tuy nhiên, phần khối kết hợp nhiều khối có chức khác để làm nên SV: Nguyễn Quốc Hùng Đồ án tốt nghiệp điều khiển Bộ phát tín hiệu điều khiển từ xa dùng hồng ngoại theo thiết kế gồm có khối:  Bàn phím điều khiển  Khối quét bàn phím để nhận biết phím điều khiển có ấn hay không mã hoá tín hiệu điều khiển  Khối điều chế  Khối truyền tín hiệu điều khiển Như vậy, ta có sơ đồ khối phát tín hiệu điều khiển sau: bàn phím Khối nhận phím nhấn & mã Khối hoá điều Khối chếtruyền tín hiệu điều khiển điều khiển Sơ đồ khối phát tín hiệu điều khiển Bộ phận phát tín hiệu điều khiển dùng LED hồng ngoại để phát xung điều khiển nên ta cần phải có phát xạ hồng ngoại, hay nói cách khác phận xung điều khiển từ xạ phát LED hồng ngoại Do xung điều khiển nhận từ cảm biến hông ngoại có biên độ nhỏ nên ta phải khuếch đại lên trước đưa qua giải điều chế để lấy lại giữ liệu điều chế trước Dữ liệu đưa vào IC vi điều khiển để giải mã thực điều khiển theo quy định trước Như vậy, sơ đồ khối nhận xử lý tín hiệu điều khiển từ điều khiển từ xa dùng hồng ngoại sau: SV: Nguyễn Quốc Hùng Đồ án tốt nghiệp Khối khuếch đại PHOTODIODE Khối giải Khốiđiều giảichế mã & xử lý tín hiệu điều Khối khiển hiển thị Khối cảm biến hồng ngoại Sơ đồ khối nhận xử lý tín hiệu điều khiển từ xa Trong thực tế, có nhiều loại xạ phát nhiệt khác đề cập đến loại xạ ứng dụng rộng rãi điều khiển từ xa xạ hồng ngoại Thực chất xạ hồng ngoại diode phát quang hay gọi với thuật ngữ quen thuộc LED (light emitting diode) ánh sáng LED phát có bước sóng nằm vùng hồng ngoại Bức xạ hồng ngoại có bước sóng trải từ 0,7 đến 0,3 mm Từ quan điểm quang điện tử , nguồn phát xạ quan trọng tiếp xúc bán dẫn, thường gọi bán dẫn p-n Trong tiếp xúc p-n, bán dẫn loại p bán dẫn loại n làm nóng chảy để hỗn hợp lại Tiếp xúc có nhiều tính chất có khả phát xạ Bước sóng xạ phụ thuộc nhiều yếu tố: thứ nhất, khe lượng điện áp rào chắn mức lượng p n mà xác định vật liệu bán dẫn Thứ hai chế độ tái hợp, trực tiếp điện tử rơi trực tiếp từ dải dẫn xuống dải hoá trị, gián tiếp ban đầu SV: Nguyễn Quốc Hùng