điều khiển từ xa thiết bị điện dân dụng ứng dụng công nghệ không dây

LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian ngắn thực hiện đề tài “Điều khiển từ xa thiết bị điện dân dụng bằng sóng vô tuyến” chúng em đã nhận được nhiều ý kiến đóng góp cũng như những lời động viê

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN

ĐIỀU KHIỂN TỪ XA THIẾT BỊ ĐIỆN DÂN DỤNG

S KC 0 0 1 2 9 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN TỬ

TÊN ĐỀ TÀI:

ĐIỀU KHIỂN TỪ XA THIẾT BỊ

ĐIỆN DÂN DỤNG ỨNG DỤNG CÔNG

NGHỆ KHÔNG DÂY

GVHD : TRƯƠNG NGỌC ANH SVTH : NGUYỄN VĂN NGA MSSV : 02101078

SVTH : LÊ THỊ KIM NGÂN MSSV : 02101079

Tp HCM, ngày 31 tháng 3 năm 2006

Ngày …… Tháng…… Năm 2006 Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Ngày …… Tháng…… Năm 2006 Giáo viên phản biện

PHẦN A:

GIỚI THIỆU

LỜI NÓI ĐẦU

Y×Z

Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật và công nghệ đã góp phần thúc đẩy quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước Các ngành nghề phát triển nhanh chóng và hiện đại trong đó Công nghệ thông tin là ngành mũi nhọn và là ngành hiện đại nhất, bên cạnh đó ngành Điện Tử trong Điều khiển tự động phát triển không kém Trong đó có Điều khiển từ xa

Điều khiển từ xa đã góp phần không nhỏ vào quá trình điều khiển các thiết bị điện, điện tử nâng cao hiệu quả trong lao động sản xuất Đặc biệt giúp con người tránh khỏi những tai nạn không mong muốn trong lao động sản xuất ở những nơi độc hại và nguy hiểm

Hơn nữa, con người ngày càng năng động thì nhu cầu về những tiện ích trong sử dụng các thiết bị dân dụng càng lớn Vì vậy, nắm bắt những nhu cầu đó nhóm sinh viên

thực hiện nghiên cứu đề tài “Điều khiển từ xa thiết bị điện dân dụng ứng dụng công

nghệ không dây”

Do thời gian và kiến thức có hạn nên chỉ thiết kế mạch, và còn nhiều sai, thiếu sót

Rất mong nhận được sự giúp đỡ của Thầy cô và bạn bè

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian ngắn thực hiện đề tài “Điều khiển từ xa thiết bị điện dân dụng bằng sóng vô tuyến” chúng em đã nhận được nhiều ý kiến đóng góp cũng như những lời động viên khích lệ từ phía Thầy cô và bạn bè Để có thể hoàn thành đồ án đúng thời hạn và đạt được một số kết quả nghiên cứu ban đầu trong lĩnh vực này, chúng

em xin chân thành cảm ơn:

¾ Thầy: Trương Ngọc Anh

¾ Qúi Thầy cô Khoa điện tử Trường ĐHSPKT

¾ Các anh chị và bạn sinh viên lớp 021012, 021011

Nhóm sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

Phần A : GIỚI THIỆU

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

Nhận xét của giáo viên phản biện

Lời nói đầu

Lời cảm ơn Phần B : NỘI DUNG

Chương I: DẪN NHẬP .1

1.1 Đặt vấn đề .1

1.2 Tầm quan trọng của vấn đề .1

1.3 Giới hạn đề tài .1

1.4 Mục đích nghiên cứu .1

1.5 Thể thứ nghiên cứu .2

Chương II: CƠ SỞ LÝ LUẬN .3

2.1 Giới thiệu tổng quan về truyền dữ liệu bằng sóng RF .3

2.2 Lựa chọn phương án thiết kế .3

2.2.1 Hệ thống điều khiển từ xa dùng hồng ngoại .3

2.2.2 Hệ thống điều khiển từ xa dùng điện thoại .4

2.2.3 Hệ thống điều khiển từ xa dùng sóng vô tuyến .4

2.2.4 Lý do chọn đề tài .4

Chương III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG .5

3.1 Các yếu cầu phần cứng .5

3.2 Sơ đồ khối chi tiết .5

3.2.1 Phần phát .6

3.2.2 Phần thu .6

3.3 Thiết kế từng khối .7

3.3.1 Khối phát .7

3.3.2 Khối thu, tách sóng và giải mã tín hiệu .7

3.3.3 Khối điều khiển trung tâm 8

3.3.4 Khối giải mã và hiển thị .8

3.3.5 Khối điều khiển công suất 9

3.3.6 Khối nguồn .10

3.4 Sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống 11

3.4.1 Sơ đồ nguyên lý mạch phát .11

3.4.2 Sơ đồ nguyên lý mạch thu .11

3.4.3 Sơ đồ nguyên lý mạch công suất 11

3.4.4 Nguyên lý hoạt động toàn mạch .12

3.5 Thi công 12

3.5.1 Trình tự thi công 12

3.5.2 Sơ đồ mạch in 13

™ Khối hiển thị 15

™ Khối công suất .15

Chương IV: YÊU CẦU VÀ THIẾT KẾ PHẦN MỀM .16

4.1 Các yêu cầu phần mềm 16

4.2 Các lưu đồ của phần mềm .16

4.2.1 Lưu đồ phần mềm của phần phát .17

4.2.2 Lưu đồ phần mềm của phần thu .18

Chương V: KẾT LUẬN 18

5.1 Tóm tắt đề tài 18

5.2 Kết luận .18

5.3 Hướng phát triển đề tài .18

Phần C: PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC A GIỚI THIỆU IC HT12E/ HT12D .19

I HT12E .19

1 Đặc điểm .19

2 Ứng dụng .19

3 Sơ đồ khối 19

4 Sơ đồ chân .20

5 Bảng thông số kỹ thuật .21

6 Nguyên lý làm việc .21

II HT12D .25

1 Đặc điểm .25

2 Ứng dụng .25

3 Sơ đồ khối 26

4 Sơ đồ chân .26

5 Bảng thông số kỹ thuật .27

6 Nguyên lý làm việc .27

PHỤ LỤC B GIỚI THIỆU MODULE THU PHÁT TLP – 434 / RLP – 434 .31

I TLP – 434 31

II RLP – 434 .33

PHỤ LỤC C MÃ NGUỒN CHƯƠNG TRÌNH .35

I Chương trình mạch phát .35

II Chương trình mạch thu .36

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

CHƯƠNG I: DẪN NHẬP

1.1 Đặt vấn đề

Năm 1873 Maxwell- nhà vật lý người Anh đã đưa ra lý luận về sóng điện từ đánh dấu bước ngoặc cho sự ra đời của vô tuyến điện Kế thừa phát minh đó cùng với sự phát triển như vũ bão của KHKT, ngành Điện tử nói chung và vô tuyến điện tử nói riêng được ứng dụng một cách dễ dàng trong nhiều lĩnh vực

Càng tiến đến đỉnh cao của sự phát triển thì con người ngày càng có những đòi hỏi về việc điều khiển thiết bị sao cho tiện ích nhất đồng thời đảm bảo an toàn Vì vậy, điều khiển từ xa đã được nghiên cứu và ứng dụng rất nhiều trên thế giới gồm có: điều khiển xa bằng hồng ngoại, sóng siêu âm… Và hiện nay, điều khiển xa bằng sóng RF rất được ưa chuộng vì nó khắc phục được những nhược điểm của các hệ thống trước đó chẳng hạn khả năng chống nhiễu, khoảng cách điều khiển, khả năng xuyên thấu các vật che chắn

Tuy trên thế giới, điều khiển từ xa bằng sóng RF đã được nghiên cứu và ứng dụng khá rộng rãi nhưng tại Việt Nam lĩnh vực này còn khá mới mẻ Hiện nay, tạiViệt Nam đã có một số thiết bị điều khiển từ xa bằng sóng vô tuyến nhưng chỉ điều khiển được ít thiết, ít chức năng, khoảng cách Hơn nữa, do những ưu điểm cũng như nhu cầu

trong đời sống hàng ngày nên nhóm sinh viên quyết định nghiên cứu đề tài “Điều

khiển từ xa thiết bị điện dân dụng ứng dụng công nghệ không dây”

1.2 Tầm quan trọng của đề tài

Ngày nay, việc điều khiển từ xa các thiết bị điện dân dụng là nhu cầu cấp thiết Nó giúp cho người sử dụng có thể thuận tiện trong việc điều khiển chúng Đã có một số thiết bị đã có chức năng điều khiển từ xa nhưng chỉ mang tính cá thể không điều khiển nhiều thiết bị cùng một lúc gây bất tiện cũng như tốn kém

Xuất phát từ những nhu cầu đó nhóm sinh viên thực hiện quyết định chọn

nghiên cứu đề tài: “Điều khiển từ xa thiết bị điện dân dụng ứng dụng công nghệ

không dây”

1.3 Giới hạn đề tài

Do khả năng về kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tế và thời gian có hạn nên nhóm sinh viên chỉ nghiên cứu:

• Điều khiển một chiều, không có hồi tiếp

• Điều khiển tắt mở, hẹn giờ tắt mở 8 thiết bị

1.4 Mục đích nghiên cứu

Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài này nhằm giúp người học: – Tăng khả năng tự nghiên cứu cũng như tự học

– Bước đầu tiếp xúc với thực tế

– Vận dụng những kiến thức đã có đồng thời tìm tòi những kiến thức mới để hiểu sâu sắc hơn trong lĩnh vực này

Với đề tài này có thể được ứng dụng trong việc điều khiển các thiết bị trong nhà một cách linh hoạt Với mục đích đó nhóm sinh viên cố gắng nghiên cứu nhằm tạo ra một sản phẩm tương đối hoàn thiện

1.5 Thể thức nghiên cứu

1.5.1 Để thực hiện đề tài này nhóm sinh viên đã kết hợp sử dụng nhiều phương pháp

và phương tiện hỗ trợ gồm có:

– Tham khảo tài liệu – Quan sát

– Thực nghiệm – Tổng kết kinh nghiệm – Phương tiện: máy vi tính, internet, thư viện

1.5.2 Cấu trúc đề tài:

Đề tài gồm có 3phần:

Phần I : Giới thiệu Phần II : Nội dung – Chương I : Dẫn nhập – Chương II : Cơsở lý luận – Chương III : Thiết kế và thi công – Chương IV : Kết luận

Phần III: Tài liệu tham và Phụ lục

1.5.3 Kế hoạch thời gian thực hiện

– Tuần 1 đến 3 : Chọn đề tài – Tuần 4 đến 7 : Soạn đề cương – Tuần 8 đến 13 : thực hiện đề tài – Tuần 14 đến 15: kiểm tra đánh giá kết quả

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ LUẬN

2.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN DỮ LIỆU BẰNG SÓNG RF

Tín hiệu số có thể được truyền hữu tuyến hoặc vô tuyến Tuỳ theo mục đích và yêu cầu mà người ta sẽ sử dụng phương pháp truyền hữu tuyến hoặc vô tuyến Trong đề tài này nhóm sinh viên thực hiện chỉ quan tâm truyền dữ liệu bằng sóng vô tuyến Hệ thống vô tuyến là hệ thống truyền tín hiệu từ nơi này sang nơi khác bằng sóng điện từ Tín hiệu thông tín hiệu thông tin được truyền đi từ nơi phát được chuyển thành tín hiệu điện, sau đó được mã hoá để truyền đi; tại nơi thu, tín hiệu điện sẽ được giải mã, tái tạo lại thông tin ban đầu

Truyền tín hiệu là quá trình đặt tín hiệu thông tin vào sóng mang có tần số cao hơn để truyền đi, đây là quá trình điều chế tín hiệu điện Tại máy thu tín hiệu sẽ loại bỏ thành phần sóng mang, chỉ nhận và xử lý tái tạo lại tín hiệu thông tin Đây là quá trình giải mã điều chế

Một tín hiệu số được truyền trong không khí cần phải được mã hoá thành một dạng sóng sau đó được trộn với sóng mang cao tần bằng phương pháp điều biên hoặc điều tần để truyền đi Sóng radio còn được gọi là vô tuyến, có dạng hình sin và có tính chu kỳ dùng làm sóng mang để truyền tín hiệu

2.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Trong các thiết bị hệ thống để điều khiển từ xa người ta có thể dùng nhiều cách khác nhau tuỳ theo mục đích sử dụng, khoảng cách, giá thành … Có một số phương pháp điều khiện như sau: điều khiển từ xa dùng hồng ngoại, dùng sóng vô tuyến, dùng sóng siêu âm, dùng mạng điện thoại…

Trong mỗi phương pháp điều có những ưu và nhược điểm riêng Tuy nhiên, dể đáp ứng cho một nhu cầu riêng biệt nào đó thì cần phải xác định phương pháp nào là ưu việc nhất cho mục đích đó

2.2.1 Hệ thống điều khiển từ xa dùng hồng ngoại

– Không dây dẫn – Led thu phát nhỏ, gọn dễ thiết kế lắp đặt và có độ tin cậy cao – Áp cung cấp thấp, công suất tiêu tán nhỏ

– Điều khiển được nhiều thiết bị – Tính khả thi cao, linh kiện dễ tìm thấy và thi công dễ

Khuyết điểm:

– Tầm xa bị hạn chế – Dòng điện cao tức thời – Nhiễu hồng ngoại do các nguồn nhiệt xung quanh ta phát ra, nên gây ảnh hưởng và hạn chế tầm phát Do đó chỉ dùng trong phòng, hoặc kho hoặc nơi có nhiệt độ môi trường ảnh hưởng thấp

– Hạn chế khi bị vật cản nên không thể thu phát xa được

2.2.2 Hệ thống điều khiển từ xa dùng điện thoại

Ưu điểm:

– Mạng điện thoại tại VN đã phát triển và phủ sóng rộng rãi

– Điều khiển ở khoảng cách rất xa

– Tiện lợi khi sử dụng chung với điện thoại di động

Khuyết điểm:

– Tần số sóng mang bị giới hạn

– Tính bảo mật kém

– Gặp trở ngại giữa việc điều khiển với các cuộc gọi

– Nếu điều khiển nhiều thiết bị đòi hỏi băng thông lớn sẽ gay ảnh hưởng đến dãy tần số mạng điện thoại viễn thông

– Việc thi công phức tạp tốn kém hơn

– Tốn cước điện thoại

2.2.3 Hệ thống điều khiển từ xa dùng sóng vô tuyến

– Truyền đạt tín hiệu khoảng cách khá xa

– Tầm phát rộng nhiều hướng khác nhau nên có thể điều khiển cùng một lúc đối với thiết bị nhận kênh đồng thời

– Không bị ảnh hưởng nhiều đối với vật cản

Khuyết điểm:

– Khi hay thu điều cần anten

– Làm cho không gian bị bão hoà, gây nhiễu vô tuyến

– Hay bị ảnh hưởng nhiễu gây méo dạng hoặc sai tín hiệu nên không điều khiển được

– Để tránh ảnh hưởng các tần số phát sóng chuyên nghiệp nên phải tuân theo qui định của Cục quản lí tần số Do đó, vấn đề dồn kênh theo phương pháp phân đường thì tần số bị giới hạn vì dãy tần này rất hẹp, do vậy không thể nào điều khiển được nhiều kênh

– Vô tuyến bị nhiễu nên hệ thống mã hoá phức tạp hơn

2.2.4 Lý do chọn đề tài điều khiển xa dùng sóng vô tuyến

Dựa trên những cơ sở lý luận đã trình bày nhóm sinh viên quyết định chọn phương án thiết kế dùng sóng vô tuyến Tuy phương án này đã từng được nghiên cứu và thiết kế nhưng còn nhiều thiếu sót Trong đề tài nhóm sinh viên thiết kế bộ điều khiển từ xa hoàn thiệän, đa năng và tiện ích hơn bằng việc sử dụng các IC có khả năng tích hợp cao, các module chuyên dụng

Tuy nhiên khi chọn phương án thiết kế điều khiển xa dùng sóng vô tuyến Nhóm SV đã dự kiến sẽ gặp phải một số khó khăn trong việc thiết kế và thi công như:

– Không giám sát được thiết bị điều khiển đang ở trạng thái làm việc nào – Chọn, thiết kế và thi công trên một tần số sóng mang sao cho không ảnh hưởng đến các thiết bị thông tin liên lạc, kênh truyền hình…

– Các linh kiện bán dẫn RF có giá thành đắt và khó tìm trên thị trường

CHƯƠNG III:

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

3 1 CÁC YÊU CẦU PHẦN CỨNG

Với đặc trưng của việc truyền tín hiệu số như trên, điều khiển từ xa bằng sóng vô tuyến các yêu cầu được đặt ra như sau:

– Điều khiển sử dụng Remote kết hợp với điều khiển trực tiếp bằng phím tại khối điều khiển trung tâm

– Tín hiệu số từ vi điều khiển ở Remote sẽ được mã hoá thông qua mạch mã hoá và trộn với sóng cao tần để phát đi

– Tín hiệu cao tần thu được sẽ tách sóng, giải mã thành tín hiệu đưa đến vi điều khiển để điều khiển việc tác động các thiết bị đầu cuối và hiển thị báo giờ đồng thời hẹn tắt mở thiết bị

Ngày nay các mạch mã hoá, giải mã tín hiệu số, các mạch thu phát sóng cao tần đã được tích hợp trong các IC rất tiện lợi cho việc thiết kế Vì vậy, trong đề tài này nhóm SV thực hiện không đi sâu vào các mạch thu phát tín hiệu cao tần mà chỉ tập trung vào thiết kế mạch điều khiển, phần mềm, Remote …

3 2 SƠ KHỐI CHI TIẾT

3 2 1 phần phát (remote)

Hình 1: Sơ đồ khối phần phát

– Khối điều khiển: thực hiện quét phím tạo mã lệnh điều khiển để truyền đến bộ thu

– Khối mã hoá: thực hiện mã hoá dữ liệu 8 bit nhận được từ khối điều khiển – Khối điều chế và phát sóng: thực hiện trộn tần tín hiệu vừa được mã hoá với sóng cao tần rồi phát lên anten truyền đi

3 2 2 Phần thu

Hình 2: Sơ đồ khối phần thu – Khối thu và tách sóng: thực hiện việc thu sóng cao tần của remote sau đó tách sóng mang cao tần

– Khối giải mã dữ liệu: thực hiện giải mã tín hiệu đã được điều chế thành dữ liệu 8 bit

– Khối điều khiển trung tâm: thực hiện việc xử lý các tín hiệu nhận từ khối giải mã tín hiệu, khối giải mã hiển thị để thực hiện việc điều khiển khối công suất và hiển thị

– Khối giải mã và hiển thị: thực hiện xuất và nhập dữ liệu từ khối điều khiển trung tâm để giải mã và hiển thị trên led 7 đoạn

– Khối điều khiển công suất: nhận tín hiệu từ khối xử lý trung tâm điều khiển việc tắt mở thiết bị

3 3 THIẾT KẾ TỪNG KHỐI

Trong mạch điều khiển từ xa bằng sóng vô tuyến thì việc thiết kế mạch tạo dao động tạo sóng mang, điều chếvà mạch thu, tách sóng cao tần là phức tạp nhất Vì việc phát và thu sóng thành công thì khả năng mạch chạy là cao nhất Do đó, khi lựa chọn thiết kế mạch thu phát bằng các linh kiện rời gặp phải nhiều rắc rối như:

– Việc phối hợp trở kháng, độ chính xác của dây quấn trong mạch tạo dao động

do kích thước của dây quấn khác nhau, đường kích quấn khác nhau nên cảm kháng cũng khác nhau đòi hỏi phải có các thiết bị đo chuyên dụng

– Tính ổn định không cao

– Mạch cồng kềnh không thích hợp với việc thiết kế remote

– Khoảng cách gần

Do đó, nhóm sinh viên thực hiện đã chọn phương án sử dụng IC thu phát chuyên dụng đảm bảo:

Khối điều khiển

– Tính ổn định và độ chính xác cao

– Khoảng cách xa

– Mạch gọn nhe.ï

Vì vậy, trong phần tính toán thiết kế nhóm thực hiện không đề cập tới lĩnh vực này

3 3 1 khối phát

7 Chức năng: nhận dữ liệu 4 bít từ VĐK thực hiện mã hoá, điều chế và phát sóng

P3.4

U5 TLP 434

R2 1.1M

P3.3

U2

HT12E/DIP18

1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13

14 15

16

17 18

A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 GND

AD8 AD9 AD10 AD11

TE OSC2

OSC1 DOUT

– Phần mã hoá dữ liệu sử dụng IC mã hoá HT12E

Tần số dao động foscE =3 KHz theo datasheet RoscE =1 1M

Bốn đường dữ liệu từ AD8 đến AD11 kết nối với các chân của port 3 của VĐK 89c2051

Tám đường địa chỉ từ A0 đến A7 kết nối với Switch để thiết lập địa chỉ với các bộ nhận khác nhau

– Phần điều chế và tách sóng sử dụng IC chuyên dụng TLP434

3 3 2 Khối thu, tách sóng và giải mã tín hiệu

7 Chức năng: thu sóng cao tần, sau đó tách sóng để lấy tín hiệu đưa đến khối

giải mã tín hiệu Khối này giải mã tín hiệu thành dữ liệu 4 bit truyền đến khối điều khiển trung tâm để xử lý

1 2 3 4 5 6 7 8 16

15

10 11 12 13

DIN VT

A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 OSC1

OSC2

D8 D9 D10 D11

Hình 4: Sơ đồ thiết kế khối thu

7 Thiết kế:

– Phần thu và tách sóng sử dụng IC thu chuyên dụng RLP434

– Phần giải mã tín hiệu sử dụng IC HT12D

Tần số dao động foscD = 50 foscE RoscD = 51k

Bốn đường dữ liệu đưa đến PA của IC mở rộng port thuộc khối điều khiển trung tâm để xử lý

Tám đường địa chỉ được nối với Switch để thiết lập địa chỉ với các bộ phát khác

3 3 3 Khối điều khiển trung tâm

7 Chức năng: nhận dữ liệu từ khối giải mã tin hiệu để xử lý việc điều khiển hiển

thị và tắt mở, hẹn giờ tắt mở thiết bị

– IC 74HC573 chốt địa chỉ các đường dữ liệu

– Dallas (real time): xuất và nhập dữ liệu điều khiển giải mã và hiển thị

– Bàn phím: điều khiển tắt mở, hẹn giờ tắt mở các thiết

3 3 4 Khối giải mã và hiển thị

7 Chức năng: nhận dữ liệu 4bit từ VĐK thực hiện giải mã và hiển thị trên led 7

= 225

Chọn: R = 220

P1.3

R1 P1.0

4 2 1

9 5

3

A B G

C D E

F DP

A1015

U8 7447

7 1 2 6 4 5 3

13 12 11 10 9 15 14 16

D0 D1 D2 D3 BI/RBO RBI LT

A B C D E F G VCC

P1.2

Hình 5: Sơ đồ thiết kế khối hiển thị

3 3 5 Khối điều khiển công suất

7 Chức năng: nhận tín hiệu điều khiển từ khối xử lý trung tâm điều khiển tắt mở

thiết bị, cách ly AC giữa khối công suất và khối điều khiển nhằm chống giật và bảo vệ các linh kiện điện tử, đảm bảo an toàn khi kiểm tra và sửa chữa

7 Thiết kế:

R2 ISO1

LOAD

C2 R1

Hình 6: Sơ đồ thiết kế khối công suất

– Photodiac MOC3020 có các thông số kỹ thuật sau:

= 10 K

VO: điện áp ngõ ra của 8255

IO : dòng điện lớn nhất ngõ ra 8255

• Tính toán điện trở hạn dòng cho MOC3020 khi cổng mở dòng điện tăng đột ngột Khi photodiac kích cổng triac mở dẫn điện xoay chiều chạy qua thì dòng điện qua nó sẽ tăng đột ngột Do đó, phải có điện trở hạn dòng không cho vượt quá giá trị định mức cho phép

• Tính toán RC trong mạch bảo vệ photodiac khi điện áp tăng

Khi triac được kích thì dòng và áp sẽ tăng đột ngột vượt qua giá trị định mức cho phép có thể gây hỏng các linh kiện Trong mạch trên R3, C1 sẽ giữ mức điện áp cho phép bảo vệ Couper (photodiac) đồng thời hạn chế hiện tượng tự kích khi dòng điện tăng Khi dòng điện tăng tụ sẽ nạp đầy, khi dòng điện giảm tụ sẽ xả qua Couper

Vì dv/ dt càng lớn thì hạn chế sự cố càng lớn nên ta chọn R3 = 470 Ω

• Tính toán RC trong mạch bảo vệ triac và tải khi điện áp tăng

Tưong tự như trên khi tụ xả

– Biến áp 1A dùng để cách ly và hạ áp lưới điện xuống khoảng 9VAC

– Cầu diode biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều

– Tụ lọc nguồn

– Đáp ứng 2 mức điện áp 9V và 5V do đó sử dụng IC ổn áp 7805

Hình 7: Sơ đồ thiết kế khối nguồn

3 4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TOÀN HỆ THỐNG

3 4 1 Sơ đồ nguyên lý mạch phát ( hình 8)

3 4 2 Sơ đồ nguyên lý mạch thu ( hình 9)

3 4 3 Sơ đồ nguyên lý mạch công suất (hình 10)

3 4 3 Nguyên lý hoạt động của toàn hệ thống

Tín hiệu điều khiển được nhập qua bàn phím Vi điều khiển sẽ thực hiện việc quét phím và tạo mã từng phím Các mã phím này chính là tín hiệu số điều khiển cần được truyền đến khối điều khiển trung tâm để được xử lý Tín hiệu này được truyu xuất

ra P3 đưa đến IC chuyên dụng HT12E để được mã hoá, tín hiệu sau khi được mã hoá được đưa đến Module phát chuyên dụng TLP314 để trộn tần và phát lên anten để truyền đi

Remote này có thể điều khiển nhiều bộ thu khác nhau bằng cách tạo ra các đường địa chỉ giữa bộ phát và bộ thu Khi muốn điều khiển bộ thu nào ta điều chỉnh công tắt để thiết lập đường địa chỉ trên IC HT12E của bộ phát giống với địa chỉ mà bộ thu cần điều khiển Tương tự bộ thu cũng có thể nhận tín hiệu từ nhiều bộ phát khác nhau

Khối xử lý trung tâm gồm IC 89c51, IC mở rộng port và dallas VĐK điều khiển việc truy xuất dữ liệu từ dallas qua chân ALE củaVĐK với chân AS của dallas Khi ALE = “0” thì dallas xuất dữ liệu, khi ALE = “1” thì dallas ghi dữ liệu Dữ liệu xuất ra từ dallas được VĐK xử lý chuyển từ số hex sang BCD đưa đến IC 7447 thực hiện giải mã và hiển thị trên led 7 đoạn

Đồng thời VĐK cũng nhận dữ liệu từ IC giải mã tín hiệu truyền tới sau khi được tách sóng và giải mã dạng sóng dữ liệu từ các chận từ AD0 đến AD7 của 8255 thông qua P0 của VĐK khi chân Read = “0” và xuất dữ liệu điều khiển thiết bị khi chân Write = “0” Ta thiết lập port xuất nhập của 8255 như sau:

– PA nhập dữ liệu từ khối giải mã tín hiệu

– PC xuất dữ liệu điều khiển khối công suất

Khi ngõ ra PC lên mức “1” photodiac dẫn sẽ kích triac dẫn làm kín mạch: đèn mở

Khi ngõ ra PC xuống mức “0” photodiac ngắt triac không dẫn điện làm mạch hở: đèn tắt

Đồng thời thiết bị cũng có thể điều khiển bằng bàn phím tại khối xử lý trung tâm

Để tiết kiệm port điều khiển nhóm sinh viên thực hiện việc điều khiển các chân

CS, ALE của 89c52, 8255, dallas đồng thời thực hiện việc chốt dữ liệu gửi từ VĐK đến

8255 bằng IC 74HC573

3.5 THI CÔNG

3.5.1 Trình tự thi công

− Vẽ sơ đồ nguyên lý và sơ đồ mạch in

− Thi công mạch in

− Ráp linh kiện và cân chỉnh mạch

− Viết chương trình chính và chương trình con

− Test mạch và hoàn thiện sản phẩm

3.5.2 Sơ đồ mạch in các khối

™ Khối phát

Khoái ñieàu khieån trung taâm

™ Khoái hieån thò

™ Khoái coâng suaát

CHƯƠNG IV:

THIẾT KẾ PHẦN MỀM

4.1 CÁC YÊU CẦU PHẦN MỀM

Một ưu điểm nổi trội của việc ứng dụng vi điều khiển trong thiết kế là việc thay đổi một số chức năng điều khiển nhưng không làm thay dổi kết cấu phần cứng Hơn nữa, chương trình phần mềm dùng trình biên dịch Assembly khá đơn giản Vì vậy, nhóm sinh viên quyết định điều khiển bằng phần mềm

− Thực hiện phét phím tạo mã điều khiển để truyền đến bộ thu

− Thực hiện các chương trình con: hiển thị, nhận mã phím để điều khiển chọn thiết bị tắt mở thiết bị, hẹn giờ tắt mở thiết bị

4.2 CÁC LƯU ĐỒ BIỂU DIỄN CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM

4.2.1 Chương trình quét phím

4.2.2 Chương trình bộ thu

Chọn mode = 0 Đọc dữ liệu

CHƯƠNG V:

KẾT LUẬN

5 1 Tóm tắt đề tài

Ngày nay việc thu phát bằng sóng RF được sử dụng hầu hết trong mọi lĩnh vực từ quân sự, hàng không cho đến các lĩnh vực thiết yếu trong đời sống của con người nhưng nhìn chung vấn đề này khó và khá mới mẻ đối với khả năng của sinh viên, tài liệu viết về vấn đề này khôngnhiều

Vì vậy, nhóm sinh viên chỉ tập trung vào việc nghiên cứu các ứng dụng của chúng vào trong thực tế sao cho khả thi và đạt hiệu quả nhất Nhìn chung đề tài phát triển từ các đề tài trước đó nhằm tăng tính thực tế và hiệu quả của sản phẩm: chống nhiễu tốt, độ chính xác và tính ổn định cao, đồng thời có nhiều chức năng hơn, thuận tiện trong việc điều khiển khi sử dụng Remote

5 2 Kết luận

Qua thời gian thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học, nhóm thực hiện đã hoàn thành đúng thời gian được giao Qua đề tài, nhóm thực hiện đã nắm vững hơn về những kiến thức đã được học ở trường, ở sách vở và tiếp cận được với thực tế Với sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của Thầy Trương Ngọc Anh, sự nỗ lực của bản thân, sự hổ trợ về

mặt tinh thần từ phía gia đình và các bạn, đề tài nghiên cứu khoa học: “Điều Khiển

Thiết Bị Điện Dân Dụng ứng dụng công nghệ không dây” được hoàn thành

5 3 Hướng phát triển đề tài

- Giao tiếp với máy tính qua cổng USB

- Điều khiển có hồi tiếp, giám sát thiết bị

- Cải tiến, hoàn chỉnh và mở rộng để ứng dụng ở nhiều lĩnh vực, nhiều nơi có nhu cầu vận hành nhiều thiết bị khác nhau

- Tạo điều kiện thuận lợi trong việc đưa đề tài vào ứng dụng thực tế một cách phổ biến

– Số word truyền đi nhỏ nhất là: 4 word – Mã hoá 212 bit thuộc họ CMOS ứng dụng trong điều khiển từ xa Có thể mã hoá thông tin gồm N bit địa chỉ và 12 – N bit dữ liệu Được truyền đi bằng sóng RF Chân cho phép truyền thông tin

2 Ứng dụng

– hệ thống chống trộm – hệ thống báo cháy và khói – điều khiển cửa

– hệ thống an ninh – bảo mật điện thoại – hệ thống điều khiển khác

3 Sơ đồ khối

TE

4 Sơ đồ chân

Hình 16: sơ đồ chân HT12E

– A0 ÷ A7 : ngõ vào các địa chỉ mức “1” có thể kéo lên Vcc hoặc bỏ trống

– AD8 ÷ AD11 : ngõ vào các chân dữ liệu – DOUT : ngõ ra dữ liệu truyền đi

– L/MB : chân chốt/lựa chọn phương thức truyền tức thời

– : chân cho phép truyền ,tích cực mức thấp – Osc1 : chân vào của mạch dao động

– Osc2 : chân ra của mạch dao động – X1 : ngõ vào thạch anh dao động 455KHz – X2 : ngõ ra thạch anh dao động 455KHz – VDD : nguồn cung cấp

5 Bảng thông số kỹ thuật

Bảng 1: Bảng thông số kỹ thuật HT12E

6 Nguyên lý làmviệc

Bộ mã hoá này bắt đầu truyền một chu kỳ gồm 4 word nếu chân cho phép truyền tích cực Chu kỳ này sẽ lặp lại ngay sau khi chân cho phép được giữ mức thấp Khi chân này lên mức cao thì ngõ ra bộ giải mã sẽ hoàn tất việc xuất chu kỳ cuối cùng và ngưng hẳn

Hình 17: Thời gian truyền dữ liệu

7 Word thông tin

Nếu chân L/MB =1: mode chốt, phải sử dụng tương thích với loại mode chốt củaIC giải mã Khi chân phép truyền dữ liệu được “removed”, ngõ ra chân DOUT sẽ xuất trọn vẹn một word cuối và sau đó ngừng xuất dữ liệu

Khi chân L/MB = 0: mode tức thời, phải sử dụng tương thích với loại mode tức thời của IC giải mã Khi chân cho phép truyền dữ liệu được “removed”, ngõ ra chân DOUT sẽ xuất trọn vẹn một word cuối và sau đó truyền thêm 7 word mã dữ liệu (tất cả đều là mức “1”

Mỗi một word thông tin gồm 4 chu kỳ được mô tả dưới đây:

Hình18: Cấu tạo của một tín hiệu

7 Dạng sóng của địa chỉ/ dữ liệu

Hình 19: Dạng sóng tín hiệu ra của HT12E

7 Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa Vcc và f oscE

Hình 20: Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa Vcc và foscE

7 Lưu đồ mô tả quá trình hoạt động của HT12E

Nguồn

Standby

Cho phép truyền

Truyền 4 word dữ liệu

Truyền tiếp 4 word dữ

liệuCho phép truyền

Hình 21: Lưu đồ mô tả quá trình hoạt động của HT12E