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

Yẽu cầu cuỷa thieỏt keỏ.- Maùch phaỷi thớch ửựng ủửụùc caực cheỏ ủoọ nhaọn dáng theo moọt soỏ tiẽu chuaồnủiều cheỏ maừ hoựa phoồ bieỏn cuỷa tớn hieọu hồng ngoái duứng trong ủiều khieồntử

Lời mở đầu

Ngày nay khi khoa học kĩ thuật ngày càng phát triển ,đặc biệt là sự pháttriển nhảy vọt công nghệ điện tử , công nghệ thông tin, tự động điều khiểnvvv

Nhu cầu áp dụng những thành quả khoa học công nghệ vào trong côngnghiệp , trong các thiết bị gia dụng phục vụ cuộc sống Ýù thức được xuhướng phát triển của khoa học kĩ thuật , yêu cầu với một kĩ sư điện tửtrong thời đại ngày nay Em đã chọn đề tài “Thiết kế công cụ phân tíchkhuôn dạng số trong điều khiển từ xa của ti vi” Việc thực hiện đề tài đãgiúp cho em có điều kiện áp dụng các kiến thức đã được đào tạo trong nhàtrường vào một đề tài mang tính thực tiễn Nó cũng giúp cho em các kĩ năngbước đầu trong các kĩ thuật phát triển hệ thống ,đặc biệt la økĩ thuật lập trìnhvới họ vi điều khiển 8051 hiện đang sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vựckhác nhau

Lời cảm ơn !

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Điện Tử Viễn Thông trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, đã truyền đạt cho em nhiều kiến thức quý báu trong những 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 này.

Để hoàn thành Đồ án này em cũng được sự chỉ bảo, hướng đẫn rất nhiều từ các cán bộ kỹ sư phòng nghiên cứu công ty điện tử Hà Nội Đặc biệt là anh Lê Anh Tú đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình thực tập tốt nghiệp và làm đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn anh cùng các anh chị trong phòng đã giúp đỡ em nhiệt tình để em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Chương1 :Tổng quan về đề tài tốt nghiệp

1.1 Nội dung đề tài thiết kế

Thiết kế một công cụ dùng cho việc nhận dạng, phân tích … dạng số liệu cácphím trên điều khiển từ xa của Tivi

1.2 Yêu cầu của thiết kế.

- Mạch phải thích ứng được các chế độ nhận dạng theo một số tiêu chuẩnđiều chế mã hóa phổ biến của tín hiệu hồng ngoại dùng trong điều khiểntừ xa

- Tùy theo tiêu chuẩn mà ta có thể chọn chế độ nhận dạng, giải mã thíchhợp, truyền về PC định dạng của chuẩn và các dữ liệu đã giải mã đượctheo chuẩn đó

- Trong quá trình hoạt động, mạch có thể thay đổi chế độ giải mã khi cóyêu cầu từ người

- sử dụng, sau khi thay đổi chế độ giải mã Mạch sẽ chuyển sang chế độgiải mã mới,để đáp ứng loại điều khiển từ xa mới

1.3 Hướng thiết kế cho đề tài.

- Nguồn phát tín hiệu hồng ngoại: Sử dụng các loại điều khiển từ xa tươngứng với các chuẩn RC5, REC và NEC… Trong thiết kế do thời gian hạnhẹp em chỉ thử với loại điều khiển từ xa của PHILIPS,SONY tương ứngvới chuẩn RC5

- Để có thể thu được tín hiệu hồng ngoại: Ta cần chọn khối thu tín hiệuhồng ngoại Yêu cầu với bộ thu là phải tương thích,tối ưu với cả 3 chuẩnRC5,REC và NEC Trong thiết kế cơ bản này do ta em chỉ làm DEMOvới chuẩn RC5 ta cần chọn mắt ít nhất tương thích với chuẩn RC5

- Để có thể chọn được mode giải mã mới trong khi sử dụng ta cần khốichọn Mode Trong thiết kế của em do thời gian hạn hẹp lên chỉ làm vớichuẩn RC5 cho nên không cần khối chọn mode và mặc định luôn chế độgiải mã là RC5 và chỉ có thể giải mã được các điều khiển từ xa chuẩnRC5

Và phần cứng mô phỏng của đề tài là giải mã cho chuẩn RC5 ta khôngcần khối chọn mode Trong thiết kế phần mềm , sử dụng luôn PC làmkhối chọn mode tức là có thể sử dụng lệnh từ PC để yêu cầu khối xử lítrung tâm thay đổi chế độ giải mã

- Khối xử lý trung tâm: Nhiệm vụ của khối.

 Tiếp nhận chế độ giải mã

 Giải mã theo chế độ giải mã hiện tại

Chọn mode giải mã

Khối thu tín hiệu hồng ngoại

XỬ LÝ TRUNG TÂM

Lưu, hiển thị từ mã

 Truyền về PC dữ liệu phân tích được

 Cập nhật mode giải mã mới

 Thay đổi chế độ nhận dạng, giải mã theo mode mới

 Quản lý giao diện giao tiếp với PC

 Để có thể đáp ứng được nhiệm vụ này ta chọn vi điều khiển thuộc họ

8051 cụ thể là vì điều khiển AT 89C52 của ATMEL

- Khối lưu và xử lý hiển thị khuôn dạng từ mã

+ Khối này chính là PC với các nhiệm vụ chính là:

 Mở giao diện RS232 liên tục đọc cổng, ghi dữ liệu vào File Dữ liệu làđịnh dạng cho các chuẩn giải mã và các byte của các từ mã trên điềukhiển từ xa

 Hiển thị khuôn dạng tư ø mã:

Mở File đã ghi, kiểm tra định dạng cho loại File dùng để giải mã

Hiển thị lần lượt các từ mã phù hợp các chuẩn

Sơ đồ khối tổng quát như sau:

1.4.Nguyên lý hoạt động của mạch.

-Mắt nhận tín hiệu hồng ngoại nhận tín hiệu từ điều khiển từ xa, tại mắtnhận xảy ra quá trình giải điều chế khôi phục lại dòng tín hiệu số theo cácchuẩn mã hoá khác nhau

-Dòng tín hiệu chưa được giải mã được đưa vào chân nhận dạng của khối sửlý trung tâm (chân ngắt ngoài của vi điều khiển) Khối xử lý trung tâm vớiphần mềm nhúng trên chíp sẽ nhận dạng và giải mã dòng số và truyền về

PC dữ liệu giải mã được Với một phím trên điều khiển từ xa được nhấn sẽcó một từ mã tương ứng Khi một phím được nhận dạng thì khối xử lý trungtâm sẽ truyền về một số byte tùy theo điều khiển tữ xa thuộc chuẩn gì Với

chuẩn RC5,REC thì sẽ truyền về 2 byte khi một phím được nhấn ,còn vớichuẩn NEC thì sẽ truyền về 4 byte khi một phím được nhấn

-PC với chương trình phần mềm sẽ luôn mở cổng RS232 trong quá trình thucác byte số liệu sau giải mã, ghi vào file Các file này sẽ được sử dụng chomột chương trình giải mã khác phân tích khuôn dạng các từ mã của các điềukhiển theo các tiêu chuẩn khác nhau

1.5 Hướng mở rộng cho đề tài.

 Tích hợp đa chuẩn điều chế sóng hồng ngoại làm cho thiết bị trở lên đanăng với nhiều loại tín hiệu từ các điều khiển từ xa khác nhau Thực hiệnbằng cách nâng cấp phần mềm trên chíp, trên PC

 Thay đổi nguồn phát sóng,khối thu sóng khi đó ta có thể chế tạo mộtthiết bị nhận dạng cho các loại tín hiệu khác ví dụ sóng vô tuyến, tín hiệusố trên đường truyền số

 Có thể thiết kế công cụ tương tự nhưng với loại tín hiệu số có tốc độ caohơn Ta phải đáp ứng được yêu cầu về phần cứng nghĩa là phải chọn loạichíp xử lý tốc độ cao Để thích ứng được với loại tín hiệu có tốc độ caonày Phải tích hợp thêm cơ chế mã hoá lỗi, điều khiển luồng, kiểm soátlỗi, cơ chế bắt tay giữa hai bên thu phát

 Tích hợp nhiều chuẩn điều chế, nhiều loại tín hiệu khác nhau trên mộtmạch thiết bị duy nhất Tạo ra một thiết bị đa năng để phân tích khuôndạng nhiều loại tín hiệu theo nhiều chuẩn điều chế khác nhau

 Nâng cấp các phần mềm trên chíp và trên PC

Cụ thể:

Với phần thu của PC ta có thể tạo ra một option chọn tốc độ truyềnthông với khối xử lý trung tâm Phát thông tin cho khối xử lý trung tâmbiết và khởi tạo lại cho đúng tốc độ mong muốn

Với phần giải mã hiển thị trên PC Nâng cấp giao diện cho chương trình.Thay đổi thuạât toán đồ hoạ làm cho dòng bít trở lên động hơn, có nghĩalà ta có thể quan sát dòng bít giải mã chạy trên màn hình

Phần mềm trên chíp phải liên tục kiểm tra yêu cầu từ PC xem có thayđổi chế độ giải mã, thay đổi tốc độ truyền thông hay không Nếu có tứckhắc đáp ứng yêu cầu thay đổi này

Chương2:Cơ sở lí thuyết.

2.1 Tổng quan về một số hệ thống điều khiển từ xa:

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngày càng có nhiều các hệthống điều khiển như: hệ thống điều khiển tự động, hệ thống điều khiển từ xađược chế tạo ra để đáp ứng những như cầu trong đời sống con người Cácphương thức thông tin liên lạc như điện thoại, fax, thư tín… cũng chiếm vai tròquan trọng

Hiện nay có nhiều hệ thống điều khiển được đưa vào hoạt động rất hiệu quảnhư: điều khiển bằng hồng ngoại, điều khiển bằng vô tuyến, điều khiển bằngtín hiệu DTMF thông qua điện thoại… Mỗi hệ thống điều khiển đều có nhữngđặc điểm sử dụng riêng chẳng hạn như:

Hệ thống điều khiển bằng hồng ngoại: người điều khiển cần phải có mặttại nơi sử dụng (bộ điều khiển từ xa của Tivi, đầu máy video…)

Hệ thống điều khiển vô tuyến: phạm vi sử dụng nhất định, phụ thuộc vàocông suất của bộ điều khiển

Hệ thống điều khiển bằng tín hiệu DTMF: thông qua điện thoại lại bịgiới hạn bởi việc người sử dụng phải có đường dây điện thoại nhưng ngược lại,hệ thống này có thể điều khiển từ xa, không bị giới hạn bởi phạm vi sử dụng vàcó thể điều khiển từ bất cứ nơi nào

Hệ thống điều khiển bằng hồng ngoại:

Từ lâu, người ta đã dùng các bộ điều khiển bằng dây nối vào các thiết bịcần điều khiển để thực hiện một số thao tác điều chỉnh cho thiết bị ở khoảng

cách vài mét Trong một số môi trường làm việc mà sự có mặt của con ngườisẽ gây nguy hiểm như môi trường có chất phóng xạ…

Người ta đã dùng các thiết bị máy móc được điều khiển từ xa để làm việcthay và con người sẽ ở trong một môi trường khác an toàn hơn để vận hành cácthiết bị này Tuy nhiên, cách nối dây vào thiết bị để điều khiển từ xa bị hạnchế do các dây dẫn nối từ thiết bị ra rất vướng, mặt khác, khi mà cần điềukhiển nhiều thao tác cho thiết bị thì số lượng dây điều khiển sẽ tăng lên tươngứng Nhưng việc làm trên cũng có những thuận lợi nhất định nên người ta đãthực hiện nó trong suốt thời gian vừa qua

Ngày nay, khi mà công nghệ chế tạo linh kiện điện-điện tử có những bướcphát triển vượt bậc cùng với việc ứng dụng vi xử lý vào trong các thiết bị , cácbộ điều khiển từ xa được thiết kế cực kỳ gọn nhẹ mà lại thực hiện được nhiềuchức năng thoả mãn một số yêu cầu cho người sử dụng mà không cần dây nốivới thiết bị cần điều khiển

Để thực hiện được điều này, sự phát triển của công nghệ quang điện tử làđiều không thể bỏ qua Chính các dụng cụ quang điện tử và các ứng dụng củanó đã cải tiến các thiết bị dùng trong các bộ điều khiển từ xa Các dụng cụ nàycó nhiều ứng dụng như làm nguồn sáng, các bộ điều chế ánh sáng, các thiết bịhiển thị, các hệ thống truyền tin, các bộ phát hiện…

Các dụng cụ hiển thị như LED (light emitting diode: điốt phát quang) vàLCD (liquid crystal display: hiển thị tinh thể) đang liên tục mở rộng ảnh hưởngvà cải thiện chất lượng Các bộ hiển thị có thể được làm với các mạch logic cósẵn bên trong để có thể giao tiếp với mạch tích hợp hoặc máy tính Các sợi

Bộ nhớ Hiển thị hoặc phân tích

quang đã trở thành phương tiện thực tế để truyền thông tin trên những khoảngcách xa

Chuyển đổi tín hiệu quang sang tín hiệu điện và ngược lại từ tín hiệu điệnsang tín hiệu quang là nguyên tắc cơ bản để sử dụng công nghệ quang điện tử

Ở đây ta chỉ nói đến các ứng dụng của linh kiện quang điện tử có liên quan đếnviệc điều khiển từ xa như khả năng tạo ra, điều chế và phát hiện ánh sáng, cáclinh kiện dùng trong công nghệ thông tin quang, hiển thị, các dụng cụ dùng cho

đo lường và các cảm biến cho các mục đích điều khiển quá trình hay đo lường

Ta có sơ đồ khối của các thành phần khác nhau của một hệ thống quang điệntử

Sơ đồ khối hệ thống quang điện tử

Như vậy, phần quan trọng nhất để điều khiển các quá trình là bộ nhớ và bộ

vi xử lý các lệnh điều khiển nhận từ nơi điều khiển

Thông thường các bộ điều khiển từ xa gồm hai thành phần chính: Phần phátxung tín hiệu điều khiển và phần nhận, xử lý tín hiệu điều khiển đó Tuy nhiên,mỗi phần là khối kết hợp nhiều khối có các chức năng khác nhau để làm nên

bàn phím

điều khiển

Khối nhận phím nhấn & mã hoáKhối điều chếKhối truyền tín hiệu điều khiển

bộ điều khiển Bộ phát tín hiệu điều khiển từ xa dùng hồng ngoại theo thiết kếsẽ gồm có những khối:

 Bàn phím điều khiển

 Khối quét bàn phím để nhận biết các phím điều khiển có được ấn haykhông và mã hoá các tín hiệu điều khiển

 Khối điều chế

 Khối truyền tín hiệu điều khiển

Như vậy, ta có sơ đồ khối của bộ phát tín hiệu điều khiển như sau:

Sơ đồ khối của bộ phát tín hiệu điều khiển.

Bộ phận phát tín hiệu điều khiển dùng LED hồng ngoại để phát các xungđiều khiển nên đầu tiên ta cần phải có bộ phát hiện bức xạ hồng ngoại, hay nóicách khác là bộ phận xung điều khiển từ bức xạ được phát ra bởi LED hồngngoại

Do xung điều khiển nhận được từ cảm biến hông ngoại có biên độ rất nhỏnên ta phải khuếch đại lên trước khi đưa qua bộ giải điều chế để lấy lại giữliệu đã được điều chế trước đó Dữ liệu này được đưa vào IC vi điều khiển đểgiải mã và thực hiện các điều khiển theo quy định trước

Như vậy, sơ đồ khối của bộ nhận và xử lý các tín hiệu điều khiển từ bộ điềukhiển từ xa dùng hồng ngoại như sau:

Khối giải điều chế Khối giải mã & xử lý các tín hiệu điều khiển Khối hiển thị

Khối cảm biến hồng ngoại

Sơ đồ khối của bộ nhận và xử lý các tín hiệu điều khiển từ xa.

Trong thực tế, có nhiều loại bức xạ và bộ phát nhiệt khác nhau nhưng chỉđề cập đến loại bức xạ được ứng dụng rộng rãi trong các bộ điều khiển từ xa làbức xạ hồng ngoại

Thực chất của bộ bức xạ hồng ngoại là diode phát quang hay gọi với mộtthuật ngữ quen thuộc là LED (light emitting diode) nhưng ánh sáng do LEDphát ra có bước sóng nằm trong vùng hồng ngoại Bức xạ hồng ngoại có bướcsóng trải từ 0,7 đến 0,3 mm

Từ quan điểm của quang điện tử , nguồn phát xạ quan trọng nhất là tiếpxúc bán dẫn, thường được gọi là bán dẫn p-n Trong tiếp xúc p-n, bán dẫn loại

p và bán dẫn loại n được làm nóng chảy để hỗn hợp lại Tiếp xúc này có nhiềutính chất trong đó có khả năng phát xạ

Bước sóng của sự bức xạ phụ thuộc nhiều yếu tố: thứ nhất, khe lượng hoặcđiện áp rào chắn giữa các mức năng lượng p và n mà được xác định bằng vật liệubán dẫn Thứ hai là chế độ tái hợp, nó có thể là trực tiếp khi điện tử rơi trực tiếp từdải dẫn xuống dải hoá trị, hoặc gián tiếp khi ban đầu

2.2.Đại cương về quang điện tử:

Quang điện tử được diễn tả là những hiệu ứng hỗ tương giữa những bức xạánh sáng và điện tử, đó là các mạch điện tử với các linh kiện quang điện tử cóthể ứng dụng được trong kỹ thuật

Chuyển đổi các tín hiệu quang sang điện và ngược lại là nguyên tắc cơ bảnđể sử dụng công nghệ quang điện tử Chúng ta chủ yếu sử dụng các dụng cụquang điện tử có khả năng tạo ra, điều chế và phát hiện ánh sáng, cũng nhưcác phần tử để truyền ánh sáng, các bộ nhớ quang và xử lý tín hiệu quang.Phổ điện từ chạy từ các sóng vô tuyến rất dài đến các tia vũ trụ cực ngắn.Trong quang điện tử ta quan tâm đến bức xạ ánh sáng hồng ngoại (infrared =IR) ánh sáng thấy được và bức xạ tia cực tím (Ultraviolet =UV) có bước sóngtrải từ 1mm đến 1m

Bức xạ Rontgen (tiaX)

Bức xạ Gamma (tia )

Tia vũ trụ

100 Km300mm0,3mm0,7m0,4mmmmpmpm

1,2x106

 Độ dài và tần số ánh sáng nhìn thấy được:

Aùnh sáng thấy được

Linh kiện bán dẫn quang điện tử hoạt động với các hiệu ứng như:

Sự hấp thụ ánh sáng qua sự sinh các điện tích tự do trong bán dẫn (nhận bứcxạ)

Sự phát sáng qua sự phát hiện các điện tích tự do trong bán dẫn (phát bứcxạ)

Trong quá trình phát sáng và hấp thụ ánh sáng, định luật bảo toàn nănglượng và xung động có giá trị cho các hạt tham gia trong quá trình như: Proton,hạt điện tử

2.2.1.Led hồng ngoại:

LED hồng ngoại còn gọi là nguồn phát sáng hồng ngoại vật liệu dùng đểchế tạo nó là GAAs có vùng cấm độ rộng khoảng 1,43 ev ứng với bức xạkhoảng 900mm Led hồng ngoại có hiệu suất lượng tử cao hơn với loại Ledphát ra ánh sáng nhìn thấy được

Tính chất lưỡng tính của Silic vẫn giữ nguyên khi nó được pha tạp trongnguyên vật liệu (GAAl) As Trong trường hợp này độ rộng của vùng cấm cóthể thay đổi tuỳ theo lượng nhôm (Al), với cách này, người ta có thể tạo ra dãysóng giữa 850mm và 900mm và do đó có thể tạo sự điều hưởng sao cho LEDhồng ngoại phát ra bước sóng thích hợp nhất cho điểm cực đại của độ nhạy củacác Detector.

Sóng hồng ngoại có phổ tần của sóng điện từ chiếm một khoảng rộng nhất

so với các sóng khác Nhưng đến nay chưa được ứng dụng rộng rãi như cácsóng có tần số thấp hơn Với các Detector làm bằng vật liệu Atimon-Idium, cóthể dò được tia sóng cách xa hàng Km với độ chính xác 0,1oc Với cách này cóthể tìm thấy mọi vật vào ban đêm, các vệ tinh cho những không ảnh về thờitiết, cây cối, tài nguyên thiên nhiên

2.2.2.Hồng ngoại gần:

Hồng ngoại được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ thông tin hiện đại,trong sự tự động hóa công nghiệp Lượng thông tin có thể đạt đến 3Mbit/s…Trong kỹ thuật truyền thông tin được truyền đi trong sợi quang, không cần cáctrạm khuếch đại giữa chừng Có thể truyền cùng lúc 15000 điện thoại hay 12kênh truyền hình, với sợi quang có đường kính 0,13 mm, với khoảng cách 10

Km đến 20 Km Lượng thông tin được truyền đi với ánh sáng hồng ngoại lớngấp nhiều lần so với sóng điện từ mà ta vẫn dùng

2.2.3.Nguồn phát sáng hồng ngoại:

Các nguồn sáng nhân tạo thường chứa nhiều sóng hồng ngoại

IRED: Diode hồng ngoại

LA: Laser bán dẫn.

Lr: Đèn huỳnh quang

Q: Đèn thuỷ ngân

W: Bóng đèn điện với dây tóc Volfram

Sóng hồng ngoại có những đặc tính quang học giống như ánh sáng (như sựhội tụ qua thấu kính, tiêu cự…) Aùnh sáng và hồng ngoại khác nhau rất rõ trongsự xuyên suốt qua vật chất Có những vật mắt ta thấy “Phản chiếu ánh sáng”,nhưng đối với tia hồng ngoại nó là vật “phản chiếu tồi” Có những vật ta thấynó dưới một màu xám đục nhưng với ánh sáng hồng ngoại nó trở nên thôngsuốt Điều này giải thích tại sao LED hồng ngoại có hiệu suất cao hơn so vớiLED cho màu xánh lá cây, màu đỏ… Vì rằng vật liệu bán dẫn “trong suốt” đốivới sóng hồng ngoại, tia hồng ngoại không bị yếu đi khi nó phải vượt qua cáclớp bán dẫn để ra ngoài

Đời sống của LED hồng ngoại dài đến 100.000 giờ (hơn 11 năm) LEDhồng ngoại không phát sáng, đó là lợi điểm trong các thiết bị kiểm soát vìkhông gây sự chú ý

2.3.Moọt soỏ chuaồn ủieàu cheỏ maừ hoaừ duứng trong ủieàu khieồn tửứ xa cuỷa TI VI.

2.3.1 Chuaồn RC5

Mã hoá lỡng pha Trong tiêu chuẩn này mã hoá lỡng pha đợc sử dụng ,tần số sóng mang đợc giữ cố

định tại một tần số nào đó , một vài tiêu chuẩn truyền dẫn tơng tự tần số sóngmang từ 30 đến 56 khz tryền dẫn bằng một từ baọt đầu bằng hai bít start , tiếp sau làtoggle bit (bít bật tắt thay đổi giá trị sau mỗi lần phím bấm , vụựi sự thay đổi này cóthể phân biệt các word của nhiều phím khi chúng liên tục đơc nhấn

5 bit địa chỉ sẽ chỉ định thiết bị sẽ đợc diều khiển

6 data bit chứa thông tin điều khiển (các leọnh phím trên điều khiển tửứ xa )

Đối với chuẩn RC5 thì những họ mắt nhaọn sau là tối u: TSOP 12xx, TSOP 17xx,TSOP18xx …

đối với sóng mang 36 khz : một bít là một burts 32 xung liên tục với tần số 36 khz

2.3.2 Chuẩn REC

Độ rộng của một từ data là sấp sỉ 70 ms dài sấp sỉ gấp 3 lần một từ của RC5.REC sử dụng cách ủieàu chế khoảng cách xung (pulse-distance modulation )

Khuôn dạng theo chuẩn REC nhu hình vẽ trên đây

2bít bật tắt (toggle bit) 4bít địa chỉ , 6 bít lệnh (command bit)

Tần số sóng mang đợc sử dụng trong tiêu chuẩn REC phổ biến từ 30khz đến 56khz nh trong tiêu chuẩn RC5 Cũng có trờng hợp đặc biệt sóng mang có tần số lêntới 400 khz nhng trong các ứng dụng thông thờng ta chỉ quan tâm ủến phạm vi tần

số từ 30 đến 56 khz thông thửụứng khoảng cách xung cho bit 0 la 5ms còn cho bit 1

là 7.5 ms họ mắt nhaọn tối u cho chuẩn này là : TSOP 11xx và TSOP 18xx

2.3.3.Chuaồn NEC

NEC code mở đầu bằng cách sử dụng 1burts dài 9ms gọi là leader code sau đókhoảng 4.5ms là từ mã data word.

Khi 1 phím đợc nhấn leadercode đợc lặp lại và theo sau nó là data word

NEC code sử dụng điều chế khoảng cách xung nh chuaồn REC

ủũa chỉ (address), lệnh điều khiển (command)đợc truyền hai lần.Đầu tiên là byte(địa chỉ hay lệnh )bình thờng sau đó là byte(địa chỉ hay lệnh )đảo –tất cả các bit

đợc lấy bù (NOT)

Ví dụ ta truyền byte dịa chỉ nh sau 00110111 và byte lệnh nh sau 00011010 thìdòng bit đợc truyền đi sau leader code nh sau00110111’11001000’00011010’11100101’

Bít 0 đợc biểu diễn bằng khoảng cách xung là 1.125 ms , bít 1 đợc biểu diễn bằngkhoảng cách xung 2.5ms

Họ mắt nhận tối u với chuẩn NEC code này là TSOP 12xx, TSOP17xx ,TSOP18xx

Dõ dàng để có thể tối u hoá khi thu cả 3 tín hieọu hoàng ngoại theo 3 chuẩn trên sẽchọn họ mắt nhận TSOP 18xx,bởi vì TSOP18xx đợc sử dụng tốt nhất cho cả RC5 ,RECvà NEC code

2.3.4 Một số đặc tính kĩ thuật của TSOP18xx, và TSOP17xx

 Diod dò và bộ tiền khuyếch đại đặt trong 1 vỏ

 Bộ lọc bên trong cho các tần số PCM

 Có lớp vỏ bọc chống lại nhiễu điện trong môi trừơng xung quanh

 Khả năng tơng thích TTL và CMOS

 Tiêu tiêu thụ năng lợng ít

 Khả năng chịu ánh sáng xung quanh cao

 Tốc độ dòng bit cao liên tục cao có thể đật tới 1200 bit/sec

2.4.Giao tieỏp cuỷa PC vụựi ngoaùi vi

Thoõng thửụứng coự 3 caựch giao tieỏp cụ baỷn:

 Giao tieỏp qua Slot

 Giao tieỏp qua coồng COM

 Giao tieỏp qua Printer Port

Moói moọt caựch giao tieỏp noự mang moọt tớnh naờng rieõng vaứ moọt ửu ủieồm rieõng;cho neõn tuyứ theo nhu caàu sửỷ duùng cuù theồ maứ aựp duùng sao cho phuứ hụùp vaứ ủaùthieọu quaỷ cao nhaỏt Sau ủaõy xin giụựi thieọu tửứng loaùi nhử sau:

2.4.1Giao tieỏp qua Slot:

Trong maựy tớnh ủửụùc cheỏ taùo saỹn caực Slot cho pheựp ngửụứi sửỷ duùng gaộn theõmcaực maùch giao tieỏp vụựi caực thieỏt bũ ngoaùi vi khaực, moói Slot ủeàu coự caực ủửụứngData, ủửụứng ủũa chổ, ủửụứng nguoàn: +12v, -12v, +5v, -5v vaứ caực ủửụứng ủieàukhieồn Vỡ vaọy neỏu thieỏt keỏ maùch giao tieỏp Slot seừ giaỷm ủi nhieàu linh kieọn giaỷmbụựt boọ nguoàn beõn ngoaứi, deó ủieàu khieồn vaứ do ủoự giaỷm chi phớ thi coõng ẹaõy laứ

ửu ủieồm lụựn cuỷa caựch giao tieỏp naứy Tuy nhieõn coự moọt soỏ haùn cheỏ, phaỷi laứmCard ủeồ gaộn vaứo Slot, baỏt tieọn trong vieọc tieỏp nhaọn tớn hieọu, soỏ lieọu beõn ngoaứi.Noự coứn haùn cheỏ veà khoaỷng caựch truyeàn, ủoàng thụứi muoỏn laứm vieọc phaỷi mụỷ voỷmaựy, ủieàu naứy khaự baỏt tieọn vaứ moọt soỏ trửụứng hụùp khoõng cho pheựp

Sụ ủoà chaõn cuỷa Slot trong maựy PC IBM

A26 SA5 I/O B26 DACK 2 O

2 4.2.Giao tiếp qua cổng nối tiếp:

2.4.2.1.Truyền đồng bộ :

Dữ liệu được truyền theo từng mảng (khối) với một tốc độ xác định Mảng dữ liệu trước khi được truyền đi sẽ được gắn thêm ở đầu mảng và

ở cuối mảng các byte (hoặc một nhóm bít) đánh dấu đặc biệt

2.4.2.2.Truyền không đồng bộ:

Dữ liệu được truyền đi theo từng kí tự.Kí tự cần truyền được được gắnthêm một bit dấu ở đầu để báo bắt đầu kí tự (start)và một hoặc hai bitdấu ở cuối để báo kết thúc kí tự (stop).Ở phương pháp này mỗi kí tự đượcnhận dạng riêng biệt nên nó có thể được truyền đi vào bất cứ lúc nào,tứclà giữa các kí tự truyền đi có thể có các khoảng cách về thời gian

Dạng thức của dữ liệu truyền đi theo phương pháp truyền nối tiếp khôngđồng bộ có dạng như sau:

Chiều của dòng dữ liệu

Luôn ở mức cao Luôn ở mức cao

Start D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Parity Stop Stop

Mã ASCII của kí tự cần truyền

Tùy theo loại loại mã (Baudot,ASCII,…)được chọn trong quá trình truyền thì tasẽ có độ dài cho mã kí tự khác nhau có thể là 5,6,7,8 bit(trong đồ án này mãcủa kí tự được qui định là mã ASCII).Với từng hệ thống truyền tin khác nhauthì bên cạnh các bit mã dữ liệu ta còn có thể tùy chọn có hoặc không có bitParity để kiểm tra lỗi khi truyền hoặc ta có thể tùy chọn 1 hoặc 2 bítStop,nhưng trong mọi trường hợp thì bắt buộc phải có 1 bit Start

2.4.2.3 GIỚI THIỆU VỀ GIAO DIỆN NỐI TIẾP:

Có nhiều loại giao diện nối tiếp khi truyền nhận thông tin qua cổng COM, tuy nhiên khi bộ vi xử lí đặt ngay gần máy tính ta có thể sử dụng cổngnối tiếp RS-232 để ghép nối trực tiếp

Giao diện nối tiếp RS-232 hoặc có thể gọi là V.24 mô tả giao diện điệnáp thuần túy.Các mức Logich High hoặc Low đều là một mức điện áp từ+3V đến +12V hoặc –3V đến –12V so với đường dẫn mass nối chung

Ưu điểm của giao diện RS-232 là việc xử lí rất đơn giản (tìm lỗi rấtnhanh) nên được sử dụng rất rộng rãi và phổ biến nên khả năng giao tiếprất lớn,hầu hết ở các máy tính PC đều có cổng RS-232, vì vậy số thiết bịngoại vi ghép nối với máy tính PC qua giao diện RS-232 cũng nhiều Vềnhược điểm của loại giao diện này phải kể đến khoảng cách truyền rất bịhạn chế và tốc độ truyền chưa cao.Tuy nhiên trong việc thiết kế mạchngoại vi cho đề tài này để đơn giản về thiết kế cũng như nhằm đạt đượcyêu cầu của đề tài, mạch giao tiếp qua cổng COM của đồ án sẽ sử dụngloại giao diện RS-232.Khi cần mở rộng đề tài đòi hỏi khoảng cách truyền

xa hơn,tốc độ truyền nhanh hơn chẳng hạn chúng ta sẽ phải sử dụng loạigiao diện tiên tiến khác như RS-422,RS-485

2.4.2.4 Bảng thông số về tính năng kĩ thuật cuả giao diện

RS-232 / V 24 :

Chức năng Liên kết điểm với điểm

Loại giao diện Giao diện điện áp không đối xứng

Khả năng chống nhiễu Nhỏ

Bộ đệm cực đại 1

Bộ nhận cực đại 1

Độ dài đường truyền cực đại 15 mét

Tốc độ truyền cực đại 20 KBaud đến 100 Kbaud

Điện áp lối ra của bộ đệm:

-Không tải: -15V , +15V-Có tải : -5V , +5V

Điện trở lối ra của bộ đệm 3 KÔm đến 7 KÔm

Điện trở lối vào của bộ nhận 3 KÔm đến 7 KÔm

Độ nhạy của bộ nhận -3V hoặc +3v

2.4.2.5.Vài nét cơ bản về cổng nối tiếp:

Chân

(loại 9

chân)

Chân(loại 25 chân) Chức năng (tên gọi) Lối vào - ra

DCD-Data Carrier DetectRxD –Receive DataTxD –Transmit DataDTR –Data terminalReady

GND –Ground (nối đất)DSR – Data – Set –Ready

RTS – Request – to –Send

CTS – Clear – to – Send

RI – Ring Indicator

Lối vàoLối vàoLối raLối raChungLối raLối raLối vào

 Việc truyền dữ liệu xảy ra ở trên hai đường dẫn Qua chân cắm ra TxD(Transmit Data) máy tính gửi các dữ liệu của nó đến máy kia Trong khi đócác giữ liệu mà máy tính nhận được, lại được dẫn đến chân nối RxD (ReceiveData) Các tín hiệu khác đóng vai trò như là những tín hiệu hỗ trợ khi trao đổithông tin và vì thế không phải trong mọi ứng dụng đều dùng đến

 Mức tín hiệu trên chân ra RxD tuỳ thuộc vào đường dẫn TxD và thôngthường nằm trong khoảng -12V đến +12V Các bit dữ liệu được gửi đảo ngượclại Mức điện áp đối với mức High nằm giữa -3V và +12V Dòng dữ liệu trêncổng RS 232 với tốc độ 9.600 baud

 Ở trạng thái tĩnh trên đường dẫn có điện áp -12V Một bit khởi động(Start bit) sẽ mở đầu việc truyền dữ liệu Tiếp đó là các bit dữ liệu riêng lẻ sẽđến, trong đó những bit giá trị thấp sẽ được gửi đi trước tiên Con số của các bit

dữ liệu thay đổi giữa 5 và 8 Ở cuối của dòng dữ liệu còn có một bít dừng (Stopbit) để đặt trở lại trạng thái lối ra (-12V).

 Bằng tốc độ baud ta thiết lập tốc độ truyền dữ liệu Các giá trị thôngthường là 300; 600;1.200; 2.400; 4.800; 9600 và 19.200 baud Ký hiệu baudtương ứng với số bít được truyền trong một giây Chẳng hạn như khi tốc độbaud bằng 9.600 có nghĩa là có 9.600 bít dữ liệu được truyền trong mỗi giây.Từ đó ta suy ra rằng còn một bit bắt đầu và bit dừng được gửi kèm theo với mộtbyte dữ liệu Như vậy với một byte đã có 10 bit được gửi Nhờ vậy mà có thểước đoán một cách dễ dàng lượng dữ liệu cực đại đã được truyền Với tốc độ9.600 baud cho phép truyền nhiều nhất là 960 byte mỗi giây

 Qua cách ước tính đơn giản này ta cũng thấy được một nhược điểm khôngnhỏ của cổng truyền nối tiếp là tốc độ truyền dữ liệu bị hạn chế Khuôn mẫutruyền dữ liệu cần phải được thiết lập giống nhau cả ở bên gửi và như ở bênnhận

2.4.2.5.1.Sự trao đổi của đường dẫn tín hiệu:

 Cũng như ở cổng máy in, các đường dẫn tín hiệu riêng biệt cũng chophép trao đổi qua các địa chỉ trong máy tính PC Trong trường hợp này, người

ta thường sử dụng những vi mạch có mức độ tích hợp cao để có thể hợp nhấtnhiều chức năng trên một chíp Ở máy tính PC thường có một bộ phát/ nhậnkhông đồng bộ vạn năng (gọi tắt là UART: Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) để điều khiển sự trao đổi thông tinh giữa máy tính và thiết bịngoại vi Phổ biến nhất là vi mạch 8250 của hãng NSC hoặc các thế hệ tiếptheo, chẳng hạn như 16C550 Bộ UART này có 10 thanh ghi để điều khiển tấtcả chức năng của việc nhập và xuất ra dữ liệu theo cách nối tiếp Ta chỉ quantâm đến một số thanh ghi liên quan truyền dẫn dữ liệu:

Thanh ghi dữ liệu:(địa chỉ cơ bản)

Dữ liệu nhận được hay cần gửi đi đều chứa trong thanh ghi này, khi ghivào thanh ghi nó chứa dữ liệu truyền và khi đọc thanh ghi thì nó chứa dữliệu nhận

Thanh ghi cho phép ngắt (địa chỉ cơ bản +1)

Bit 7 – 4: không sử dụng, thiết lập về “0”

Bit 3 = 1: cho phép UART phát theo yêu cầu ngắt theo trạng tháiModem

Bit 2 =1: cho phép UART phát theo yêu cầu ngắt của trạng thái đườngtruyền

Bit 1 = 1: cho phép UART phát theo yêu cầu ngắt khi thanh ghi truyềnrỗng

Bít 0 =1: cho phép UART phát theo yêu cầu ngắt khi dữ liệu nhận đã sẵnsàng

Thanh ghi nhận diện ngắt (địa chỉ cơ bản +2)

Khi xảy ra ngắt thì đọc thanh ghi này xem xảy ra do sự kiện gì

Bit 7-3: thiết lập về 0

Bit 2,1 = 00: trạng thái Modem thay đổi

01: thanh ghi đợi truyền rỗng

10: dữ liệu nhận đã sẵn sàng

11: trạng thái truyền thay đổi

Bit 0 = 1 : không có yêu cầu ngắt nào cần xử lý

0: có yêu cầu ngắt cần xử lý

Thanh ghi điều khiển thanh truyền (địa chỉ cơ bản +3)

Bit 7: xác định mode làm việc của các cổng

= 0: bình thường

= 1: ở mode đặt tốc độ baud.

Bit 6 = 0: tắt tín hiệu Break (nếu trước đó đang gửi)

=1: gửi tính hiệu Break

Bit 5: không được Bios dùng đến

Bit 4 = 0: bit Parity là lẻ

=1: bit Parity là chẵn

Bit 3 = 0: không sử dụng phương pháp kiểm tra chẵn lẻ

1: có sử dụng phương pháp kiểm tra chẵn lẻ

Nếu bit này bằng 0 thì bit 4 không có tác dụng

Bit 2 = 0: sử dụng một bit stop

= 1: sử dụng 1.5 bit stop nếu 5 bit/ký tự

2 bit stop nếu 6-8 bit/ký tự

Bit 1,0 = 00: 5 bit/ký tự

01: 6 bit/ký tự

10: 7 bit/ký tự

11: 8 bit/ký tự

Thanh ghi điều khiển modem (địa chỉ cơ bản +4)

Bit 7-5: không sử dụng được thiết lập về 0

Bit 4 = 0: bình thường

1: kiểm tra Loop back

Bit 3 = 1: kích hoạt kết xuất OUT2

Bit 2 = 1: kích hoạt kết xuất OUT1

Line Status Register

Bit 7: không sử dụng được thiết lập về 0

Bit 6 = 1: thanh ghi dịch rỗng.

Bit 5 = 1: thanh ghi đợi truyền rỗng

Bit 4 = 1: nhận được tín hiệu Break

Bit 3 = 1: nhận được lỗi khung

Bit 2 = 1: nhận được lỗi chẵn lẻ

Bit 1 = 1: lỗi Overrun, xảy ra khi ký tự trước đó bị mất

Bit 0 =1: nhận được dữ liệu

Thanh ghi trạng thái Modem (địa chỉ cơ bản +6)

Modem Status Register

Bit 7 = 1: liên lạc với Modem đã được thiết lập

Bit 6 = 1: chỉ thị chuông

Bit 5 = 1: Modem gửi tín hiệu DSR về máy tính báo đã sẵn sàng nhận dữ liệu.Bit 4 = 1: Modem gửi tín hiệu CTSà máy tính báo đã sẵn sàng phát dữ liệu.Bit 3 = 1: bit 7 vừa chuyển trạng thái

Bit 2 = 1: Bit 6 vừa chuyển trạng thái

Bit 1 = 1: Bit 5 vừa chuyển trạng thái

Bit 0 = 1: bit 4 vừa chuyển trạng thái

Giống như ở cổng ghép nối với máy in, các thanh ghi được trao đổi qua ô nhớtrong vùng vào/ ra Địa chỉ đầu tiên có thể tới được của cổng nối tiếp được gọilà địa chỉ cơ bản Các địa chỉ ghi tiếp theo được đạt tới bằng việc cộng thêm sốthanh ghi đã gặp của bộ UART vào địa chỉ cơ bản

Địa chỉ cơ bản của cổng nối tiếp của máy tính PC có thể tóm tắt trong cácbảng địa chỉ sau:

COM 1(cổng nối tiếp thứ nhất) : Địa chỉ cơ bản = 3F8 (Hex)

COM 2 (cổng nối tiếp thứ hai) : Địa chỉ cơ bản = 2F8 (Hex)

COM 3 (cổng nối tiếp thứ ba) : Địa chỉ cơ bản = 3E8 (Hex).

COM 4 ( cổng nối tiếp thứ tư) : Địa chỉ cơ bản = 2E8 ( Hex)

2.4.3.Giao tiếp qua Printer Port:

 Đây là cách giao tiếp truyền dữ liệu song song giữa máy tính và máy inkhác với cách giao tiếp cổng COM, Data được truyền song song cùng một lúc 8bit nên tốc độ truyền có thể đạt đến 1000bps, Connector của cổng này có 25chân

 Tất cả các đường Data và tín hiệu điều khiển dù có mức Logíc tương thíchvới TTL: Người lập trình có điều khiển cho phép hoặc cấm các tín hiệuInterrupt từ ngõ vào Do đó việc giao tiếp khá thuận lợi, tuy nhiên hạn chế vềkhoảng cách truyền so với cách giao tiếp cổng COM/

2.4.3.1.Vài nét cơ bản về cổng ghép nối với máy in:

Cổng ghép nối với máy in hay thường gọi là giao diện Centronics Để giaotiếp ta nối máy in với máy tính được thực hiện qua ổ cắm 25 chân ở phía saumáy tính Nhưng đây không chỉ là chỗ nối máy in mà khi sử dụng máy tính vàomục đích đo lường và điều khiển thì việc ghép nối cũng thực hiện qua ổ cắmnày Qua cổng này dữ liệu được truyền đi song song và tốc độ truyền dữ liệucũng đạt đến mức lớn đáng kể Tất cả các đường dẫn của cổng này đều tươngthích TTL, nghĩalà chúng đều cung cấp một mức điện áp nằm giữa 0 và 5V Dođó ta còn cần phải lưu ý là ở các đường dẫn nối vào cổng này không được đặtcác mức điện áp quá lớn Sự sắp xếp các chân ra ở cổng máy in với tất cả cácđường dẫn được mô ta như hình:

 Data: chân số 2…9: Ngõ ra (ngõ ra máy in) Máy tính sẽ gửi thông tin qua

8 đường xuất data này

 ACK (Acknowledge): chân số 10: Ngõ vào (ngõ ra máy in) xung này xấp

xỉ 5 us Khi xung này xuống thấp sẽ

 BUSY: chân 11: Ngõ vào (ngõ ra của máy in) Tín hiệu này ở mức caosẽ báo rằng máy in đang bận, không thể nhận dữ liệu Nó có mức cao trongnhững trường hợp:

-Trong suốt thời gian dữ liệu vào

-Trong suốt thời gian máy in đang ở chế độ in

-Trong suốt thời gian máy in đang ở trạng thái báo lỗi

 Tín hiệu PE: chân số 12: Ngõ vào (Ngõ ra máy in) Tín hiệu này đang ởmức cao, để báo rằng máy in đang ở trạng thái hết giấy

 SLCT (select) : chân số 13: Ngõ vào (ngõ ra máy in) Tín hiệu này ởmức cao để báo rằng máy in đang ở trạng thái lựa chọn

 AUTO FEED: chân số 14: Ngõ ra (ngõ vào máy in) Tín hiệu này ở mứcthấp để báo rằng máy in tự động dịch giấy lên một dòng sau khi in

 ERROR: chân số 15: Ngõ vào ( ngõ ra máy in) Tín hiệu này xuống mứcthấp khi máy in đang trạng thái hết giấy, offline, error

 INT (Intialize Printer) : Chân số 16: Ngõ ra (ngõ vào máy in) Khi tínhiệu này xuống mức thấp, điều khiển máy in sẽ Reset máy và vùng đệm máy

in sẽ được xoá Tín hiệu này bình thường ở mức cao, độ rộng xung lớn hơn 50s

ở đầu thu

 SLCTIN (select input): chân số 17: Ngõ ra ( ngõ vào máy in) Dữ liệuđược đưa vào máy in khi tín hiệu này ở mức thấp

2.4.3.2.Trao đổi với các đường dẫn tín hiệu:

Tất cả các đường dẫn tín hiệu vừa được giới thiệu cho phep trao đổi qua cácđịa chỉ bộ nhớ của máy tính PC 17 đường dẫn của cổng máy in sắp xếp thành 3thanh ghi: ghi dữ liệu, ghi trạng thái và ghi điều khiển Mọi hoạt động xuâtnhập data dùng cổng song song đều được thực hiện thông qua 3 port 8 bit đượcmang tên: Data port, Control port và Sratus port Các địa chỉ được sắp xếp tuầntự

Các giá trị địa chỉ điển hình:

Printer Data Port Status Port Control

Control register:

Địa chỉ dùng cho thanh ghi điều khiển là 37AH ứng với cổng LPT1 (hoặc

27 AH ứng với cổng LPT2) Thông thường nó được PC dùng để điều khiển máy

in với bảng định nghĩa chức năng các bit trong thanh ghi như sau:

Vị trí bit Công dụng HướngBit 7 Not used

Bit 6 Not usedBit 5 DirectionBit 4 IRQ Enable RaBit 3 /Select Input Ra

Bit 1 /Auto Feed Ra

Status register:

Địa chỉ dùng cho thanh ghi trạng thái là 379H ứng với cổng LPT1 (hoặc 279

H ứng với cổng LPT2) Thanh ghi này được sử dụng để phản hồi trạng thái hoạtđộng của máy in về PC, do đó hướng truyền dữ liệu sẽ là từ thiết bị ngoại vi vào máy tính với bảng định nghĩa chức năng hoạt động như sau:

Vị trí bit Công dụng Hướng

Bit 1 reservedBit 0 Reserved

Địa chỉ đầu tiên đạt đến được của cổng máy in được xem như là địa chỉ cơbản Địa chỉ cơ bản đồng nhất với địa chỉ thanh ghi dữ liệu Thanh ghi trạngthái được đạt tới dưới “địa chỉ cơ bản +1” Ở đây cần chú ý rằng mức logic củaBUSY ( chân 11) được sắp xếp ngược với thanh ghi trạng thái Thanh ghi điềukhiển với 4 đường dẫn lối ra của nó đặt dưới địa chỉ “địa chỉ cơ bản +2”.

Ở đây lại cần chú ý tới sự đảo ngược của các tín hiệu Strobe, Auto Feed vàSelect Input

*Vùng địa chỉ vào/ra của máy tính PC/AC

Địa chỉ vào/ra Chức năng000-01F Bộ điều khiển DMA 1 (8232)020-03F Bộ điều khiển ngắt (8259)040-04F Bộ phát thời gian (8254)060-06F Bộ kiểm tra bàn phím (8232)070-07F Đồng hồ thời gian thực (MC 146818)080-09F Thanh ghi trạng thái DMA (LS 670)0A0-0AF Bộ điều khiển ngắt 2 (8259)

0C0-0CF Bộ điều khiển DMA2 (8237)0E0-0EF Dự trữ cho bảng mạch chính0F8-0FF Bộ đồng xử lý 80x70

1F0-1F8 Bộ điều khiển đĩa cứng200-20F Cổng game

380-38F Cổng nối tiếp đồng bộ 13A0-3AF Cổng nối tiếp đồng bộ 23B0-3B7 Màn hình đơn sắc

3.1.Thiết kế phần cứng

3.1.1 Khối nguồn cung cấp

3.1.1.1.Sơ đồ mạch nguồn.

Qua sơ đồ trên cho thấy các linh kiện trong mạch chỉ cần nguồn một chiều5volt ước tính dòng cung cấp cho toàn mạch dưới 200mA, công suất dưới1watt,độ biến đổi điện áp ra 0,5%

Thông thường để thiết kế bộ nguồn có công suất thấp, nhưng độ ổn định cao,người ta hay dùng IC ổn áp, chọn các IC 78xx là tiện lợi nhất.Trong khuôn khổđồ án này ta chọn IC 7805 để lấy ra điện áp ổn định 5 v

3.1.1.2 Các thông số của IC:

LM 7805 : 50mA < Io < 1A,Po < 15w

7v DC < Vin < 20v DC

3.1.1.3 Điện áp ra :

3.1.1.4.Đặc tính của IC :

 Dòng cung cấp dưới 1A

 Hoạt động độc lập không phụ thuộc vào bên ngoài

 Bảo vệ quá tải nhiệt bên trong

 Tự động ngắt mạch khi quá dòng

 Độ gia giảm áp ra 2 đến 4%

 Dải nhiệt độ cho phép hoạt động –55 C đến 150 C

3.1.2 Khối xử lý trung tâm.

Khối xử lí trung tâm chịu trách nhiệm giải mã dòng số phát ra từ điều khiển từ

xa của tivi Đứng ở trung tâm là vi điều khiển AT89C52 Sởõ dĩ dùng AT89C52mà không dùng các IC khác trong họ MCS-51TM là vì IC này có 3 timer 16-bit,phù hợp cho hoạt động điều khiển như : một timer cung cấp xung để tạo

baudrate cho truyền thông nối tiếp RS-232, một timer đếm dùng để giải mãchuẩn RC5 , một timer tạo ngắt để giải mã cho chuẩn REC và NEC.

Trong thiết kế DEMO cho chuẩn RC5 thì có thể chỉ cần sử dụng vi điều khiểnAT89C51 là đủ còn khi tích hợp đủ cả3 chuẩn trong một thiết kế duy nhất taphải sử dụng một vi điều khiển thuộc họ 8052 điển hình là AT89C52

 Bộ dao động gồm thạch anh X1 và 2 tụ C1, C2 được nối đến chânXTAL1 và XTAL2 Xung clock cho các hoạt động bên trong củaAT89C52 sẽ có tần số bằng tần số của thạch anh chia cho 12 Thôngthường, người ta hay dùng thạch anh 12MHz để tần số xung clock là1MHz, tương ứng với một chu kỳ máy tốn 1ms nên rất dễ tạo một timerthời gian thực chính xác Tuy nhiên trong mạch lại dùng thạch anh11,059MHz là để tạo baudrate chính xác Hoạt động tạo baudrate có thểgiải thích như sau : đối với họ MCS-51TM, người ta phải dùng một timer(thường là timer1) và tốc độ tràn của nó sẽ tạo ra baudrate Khi đó, ta cócông thức:

BAUDRATE = TỐC ĐỘ TRÀN TIMER1 ¸ 12

Ví dụ, giả sử ta muốn có tốc độ 1200 baud thì tính như sau :

1200 = tốc độ tràn timer1 ¸ 12

Þ tốc độ tràn timer1 = 1200x32 = 38,4KHzNếu thạch anh có tần số 12MHz thì timer1 được clock với tần số 1MHzhay 1000KHz Để có tốc độ tràn là 38,4KHz thì timer1 phải tràn sau mỗi

1000 ¸ 38,4 = 26,04 xung clock (làm tròn là 26) Do timer đếm lên và sẽtràn khi chuyển từ FFh sang 00h, cần phải nạp số -26 vào timer và thế làbaudrate được tạo ra

Như ta đã thấy, trong phép tính trên có làm tròn, điều này dẫn đến sai sốtrong baudrate tạo ra Từ đó ta cần phải tìm thạch anh có tần số sau chobaudrate tạo ra không có sai số để việc truyền thông đảm bảo chính xác.Qua các phép tính thì thạch anh 11,059MHz cho baudrate rất chính xác.Bảng sau sẽ cho thấy sự so sánh sai số khi dùng thạch anh 12MHz vàthạch anh 11,059MHz trong một số baudrate thông dụng :

BAUDRATE

TẦN SỐTHẠCH ANH SMOD GIÁ TRỊ NẠP

BAUDRAT

E THỰCSỰ SAI SỐ9600

1001000

-7(F9H)-13(F3H)-26(E6H)-3(FDH)-3(FDH)-12(F4H)-24(E8H)

89232404120219200960024001200

7%0,16

%0,16

%0000

(Nếu SMOD = 1 thì baudrate = tốc độ tràn timer1 ¸ 16)

 Mạch reset gồm C3, R2 cho tác vụ auto-reset (reset khi mới cấp nguồn).Ngoài ra còn có R1 và SW1 cho tác vụ manual-reset (reset bằng tay khiấn phím SW1 bất cứ khi nào)

 Chân P3.2 và P3.3 là ngõ ra của Port3 cũng đồng thời là ngõ vào củangắt ngoài.Chân ngắt ngoài INT0 dùng cho việc nhận dạng tín hiệu đi ratừ mắt nhận hồng ngoại đẻ khối xử lí trung tâm giải mã

3.1.3 Khối giao tiếp giữa PC và khối xử lý trung tâm

Khối này đảm nhận vai trò truyền thông giữa khôi xử lí trung tâm với máy vitính qua cổng nối tiếp (theo chuẩn RS-232).

Từ sơ đồ mạch trên, ta thấy rằng việc truyền thông diễn ra thông qua 3 dây :TXD, RXD, và GND, tức là không dùng chế độ bắt tay bằng phần cứng (cặpDSR/DTR hay CTS/RTS) Hình thức này diễn ra khá phổ biến bởi vì tốc độmáy vi tính hiện nay rất cao, bất kỳ lúc nào cũng có thể xử lý được Khôngphải như lúc trước : có lúc máy vi tính đang làm việc gì đó thì phải kiểm traxem máy vi tính làm xong chưa, nếu xong rồi thì thực hiện việc truyền thông.Đối với khối xử lí trung tâm tuy tốc độ chậm (cỡ vài MHz), nhưng do đượcthiết kế chuyên dụng (chỉ làm một công việc gì đó) nên dĩ nhiên là đáp ứng dễdàng Do đó, ta bỏ đi hai trong bốn đường truyền của MAX232 (bỏ R2 và T2)

7

R1IN

T2IN C1+

T2OUT

+

C1 10uF

+ C2 10uF

C4 10uF

SUB-D 9

5 9 4 8 3 7 2 6 1

29 30

31

1 2 3 4 5 6 7 8

21 22 23 24 25 26 27 28

10 11

12 13 14 15

16 17

39 38 37 36 35 34 33 32

RST XTAL2 XTAL1

PSEN ALE/PROG

EA/VPP

P1.0/T2 P1.1/T2-EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7

P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15

P3.0/RXDP3.1/TXD

P3.2/INTO P3.3/INT1 P3.4/TO P3.5/T1

P3.6/WRP3.7/RD

P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7

Nếu vì lý do gì đó mà cần phải bắt tay thì ta có thể dùng chế độ bắt tay bằngphần mềm thông qua cặp Xon/Xoff.

Đầu ra của khối xử lí trung tâm được thiết kế cùng loại với đầu ra của máy vitính (loại male, và giống chức năng chân) nên bắt buộc phải đấu chéo dây nhưtrên sơ đồ

Chọn cổng nối tiếp của vi điều khiển ở mode 1 (SM0 = 1, SM1 = 0) để truyền 8bit dữ liệu và không có bít chẳn lẽ, có baudrate thay đổi được

Trong thiết kế này ta chọn tốc độ truyền thông giữa khối xử lí trung tâm và

PC là 9600 baud Tốc độ này đáp ứng được việc truyền số liệu từ khối xử lítrung tâm về PC trong khuôn khổ đồ án này Bởi vì ta chọn tín hiệu đầu vàokhối xử lí trung tâm là tín hiệu hồng ngoại và ta giả sử rằng việc bấm các phímtrên nguồn phát sóng (các điều khiển từ xa là rời rạc ) Khuôn dạng số liệu khitruyền là 1 start bit ,1stop bit ,8 data bit,không kiểm tra chẵn lẻ Khuôn dạng sốliệu như vậy phù hợp với việc truyền thông giữa khối xử lí trung tâm (vi điềukhiển họ 8051 ) với cổng RS232 của PC

Trong giao tiếp giũa khối xử lí trung tâm và PC ta không tiến hành kiểm soátlỗi khi truyền bởi vì trong khuôn khổ đồ án này đường truyền của ta ngắn,tốcđộ truyền thông không cao và môi trường không chịu ảnh hưởng lớn từ cácnguồn nhiễu điện và từ

Nếu ta tích hợp thêm cơ chế kiểm soát lỗi là không cầøn thiết vì như vậy giảithuật sẽ phức tạp hơn Hiệu suất truyền cũng vì vậy mà giảm xuống Sau nàykhi nâng cấp thiết kế này với loại tín hiệu có tốc độ cao hơn việc truyền sốliệu yêu cầu chính xác hơn thì việc tích hợp thêm cơ chế kiểm soát lỗi là cầnthiết