ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT THIẾT bị điện từ XA DÙNG SÓNG RF

Ơ VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN Độc lập - Tự – Hạnh phúc ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ tên sinh viên:Nguyễn Đăng Tuyên Lớp:k13B Khoá: 2010 - 2014 Ngành đào tạo: Điện tử Viễn thông Hệ đào tạo: Chính Quy 1/ Tên đồ án tốt nghiệp: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT THIẾT BỊ ĐIỆN TỪ XA DÙNG SÓNG RF 2/ Nội dung đồ án: Chương Giới thiệu: trình bày tổng quan nội dung chính đề tài – những vấn đề sẽ được đề cập đến toàn bộ bài viết Chương Cơ sở lý thuyết: chương này sẽ sâu về lý thuyết thu, phát sóng vô tuyến, chế mã hóa giải mã cặp IC PT2262/PT2272, lý thuyết LCD 16x2, đồng thời trình bày sơ lược vi điều khiển AT89S52 Chương Tính toán thiết kế hệ thống: đề cập đến những tính toán cụ thể để thiết kế phần cứng cho hệ thống bao gồm các thông tin sơ đồ khối, chức năng, hoạt động các khối, đồng thời tập trung nghiên cứu lưu đồ giải thuật và viết code phần mềm cho chương trình vi điều khiển Chương Kết và hướng phát triển: bao gồm kết quả thi công hệ thống, ưu, nhược điểm và hướng phát triển của đồ án 3/ Cơ sở liệu ban đầu Xuất phát từ nhu cầu thực tế qua ứng dụng tiện ích hiệu mà công nghệ điều khiển từ xa mang lại, Em đã định chọn đề tài “Điều khiển và giám sát thiết bị điện từ xa dùng sóng RF” Đề tài tập trung nghiên cứu thiết kế mạch có 1 1 1 chức bật, tắt thiết bị từ xa thông qua công nghệ sóng RF, thao tác đóng, ngắt bằng tay qua nút nhấn, đồng thời hiển thị trạng thái thiết bị LCD 16x2, … 4/ Ngày giao đồ án: / /20 5/ Ngày nộp đồ án : / /20… GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) MỞ ĐẦU Xuất phát từ nhu cầu thực tế qua ứng dụng tiện ích hiệu mà công nghệ điều khiển từ xa mang lại, Em đã định chọn đề tài “Điều khiển và giám sát thiết bị điện từ xa dùng sóng RF” Đề tài tập trung nghiên cứu thiết kế mạch có chức bật, tắt thiết bị từ xa thông qua công nghệ sóng RF, thao tác đóng, ngắt bằng tay qua nút nhấn, đồng thời hiển thị trạng thái thiết bị LCD 16x2, … Tuy cố gắng thực hiện đồ án sự nghiêm túc và trách nhiệm nhất, khả nghiên cứu kiến thức thân còn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi sai phạm và thiếu sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp tích cực từ thầy cô bạn 2 2 2 3 3 3 LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy cô khoa Điện Tử Viễn Thông giảng dạy truyền đạt kiến thức chuyên ngành cho em bốn năm vừa qua Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy Hoàng Trọng Minh tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho người thực đồ án để có thể thực hoàn thành tốt đề tài Em cũng không quên cảm ơn bạn lớp trao đổi, góp ý để người thực hoàn thành đề tài cách tốt đẹp thời gian Mặc dù có nhiều cố gắng nỗ lực thực hiện, kiến thức khả thân nhiều hạn chế nên trình thực đề tài tránh khỏi sai pham, thiếu sót…Rất mong nhận góp ý, dẫn từ thầy cô bạn Người thực hiện đề tài NGUYỄN ĐĂNG TUYÊN 4 4 4 MỤC LỤC Trang 5 5 5 LIỆT KÊ BẢNG 6 6 6 LIỆT KÊ HÌNH 7 7 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP thiệu CHƯƠNG Giớ CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Đứng trước những thách thức lớn việc tiết kiệm lượng điện, vấn đề mang ý nghĩa quốc gia, đồng thời nâng cao tiện lợi lĩnh vực điều khiển - một những nhân tố quyết định sự phát triển của đất nước, người thực đề tài “Điều khiển và giám sát thiết bị điện từ xa dùng sóng RF” với mục đích thực hành ứng dụng quan trọng ngành công nghiệp điều khiển thiết bị Để thực hiện được điều đó, người thực hiện đã đưa một số mục tiêu : - 1.2 Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của module thu phát RF Nghiên cứu hoạt động mã hóa giải mã cặp IC PT2262/PT2272 Ứng dụng thực tế chip vi điều khiển AT89S52 và phần mềm Keil C Xây dựng thuật toán điều khiển giám sát thiết bị điện Viết chương trình điều khiển giám sát thiết bị điện Tính toán, thiết kế thi công mạch điều khiển giám sát thiết bị điện NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Thiết kế và thi công mạch thực hiện các chức năng: - 1.3 Điều khiển từ xa: Bật tắt thiết bị từ xa thông qua module thu phát RF Điều khiển thủ công: Bật tắt thiết bị bằng tay thông qua nút nhấn được gắn board Màn hình LCD board mạch hiển thị trạng thái hoạt động thiết bị GIỚI THIỆU LINH KIỆN a.Điện trở - Điện trở linh kiện có tính cản trở dòng điện làm số chức khác tùy vào vị trí điện trở mạch điện - Cấu tạo: điện trở cấu tạo từ vật liệu có điện trở suất cao làm than, magie kim loại Ni-O2, oxit kim loại, dây quấn Để biểu thị giá trị điện trở Người ta dùng vòng màu để biểu thị giá trị điện trở - Ký hiệu: - Hình dạng thực tế: Hình 1.1 Điện trở ký hiệu thực tế GVHD:HOÀNG TRỌNG MINH SVTH:NGUYỄN ĐĂNG TUYÊN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP thiệu CHƯƠNG Giớ - Cách đọc trị số điện trở vòng màu: Giá trị điện trở thường thể qua vạch màu thân điện trở, màu đại diện cho số Màu đen: số 0, màu nâu: số 1, màu đỏ: số 2, màu cam: số 3, màu vàng: số 4, màu lục: số 5, màu lam số 6, màu tím số 7, màu xám: số 8, màu trắng: số - Nhìn thân điện trở, tìm bên có vạch màu nằm sát nhất, vạch màu vạch màu thứ hai, kế dùng để xác định trị số màu - Vạch thứ ba vạch để xác định nhân tử lũy thừa: 10 (giá trị màu) Giá trị điện trở tính cách lấy trị số nhân với nhân tử lũy thừa Giá trị điện trở = trị số x nhân tử lũy thừa) Hình 1.2 Đọc trị số điện trở - Phần cuối cùng: (không cần quan tâm nhiều) làvạch màu nằm tách biệt với ba vạch màutrước, thường có màu hoàng kim màubạc, dùng để xác định sai số giá trị điệntrở, hoàng kim 5%, bạc 10% b.Tụ điện -Tụ điện linh kiện có khả tích điện Tụ điện cách điện với dòng điện chiều cho dòng điện xoay chiều truyền qua -Tụ điện chia làm hai loại chính: loại không phân cực loại có phân cực -Loại có phân cực thường có giá trị lớn loại không phân cực, hai chân loại phân cực có phân biệt chân nối âm, nối dương rõ ràng, gắn tụ có phân cực vào mạch điện, gắn ngược chiều âm dương, tụ phân cực bị hư hoạt động sai Ngoài người ta gọi tên tụ điện theo vật liệu làm tụ, ví dụ: tụ gốm, tụ giấy, tụ hóa GVHD:HOÀNG TRỌNG MINH SVTH:NGUYỄN ĐĂNG TUYÊN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP thiệu CHƯƠNG Giớ -Hình dạng: tụ điện có nhiều hình dạng khác Kí hiệu: kí hiệu C Hình 1.3 Tụ điên thực tế Biểu tượng mạch điện: Hình 1.4 Ký hiệu tụ điện mạch *Đơn vị tụ điện - Đơn vị tụ điện Fara, Fara có trị số lớn thực tế người ta thường dùng đơn vị nhỏ + P(Pico Fara) Pico = 1/1000.000.000.000 Fara (viết gọn 1pF) + N(Nano Fara) Nano = 1/1000.000.000 Fara (viết gọn 1nF) + MicroFarra Micro = 1/1000.000 Fara (viết gọn 1µF) => 1µF = 1000nF = 1.000.000 Pf *Cách đọc giá trị tụ điện: - Đọc trực tiếp thân điện trở, ví dụ 100µF (100 micro Fara) Nếu số dạng 103J, 223K, 471J vv đơn vị pico, hai số đầu giữ nguyên , số thứ tương ứng số lượng số thêm vào sau( chữ J K cuối kà ký hiệu cho sai số) -Ví dụ 1:103J 10000 pF (thêm vào số sau số 10) = 10 nF GVHD:HOÀNG TRỌNG MINH 10 SVTH:NGUYỄN ĐĂNG TUYÊN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP hệ thống 3.4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG CHƯƠNG 3:Tính toán thiết kế Từ sơ đồ khối linh kiện chọn, người thực đề tài tiến hành thiết kế sơ đồ nguyên lý GVHD:HOÀNG TRỌNG MINH 43 SVTH:NGUYỄN ĐĂNG TUYÊN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP hệ thống CHƯƠNG 3:Tính toán thiết kế Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý khối chính Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý khối chấp hành GVHD:HOÀNG TRỌNG MINH 44 SVTH:NGUYỄN ĐĂNG TUYÊN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP hệ thống 3.4 CHƯƠNG 3:Tính toán thiết kế SƠ ĐỒ MẠCH IN Từ sơ đồ nguyên lý thiết kế, người thực đề tài tiến hành vẽ sơ đồ mạch in Hình 3.4 Sơ đồ mạch in khối GVHD:HOÀNG TRỌNG MINH 45 SVTH:NGUYỄN ĐĂNG TUYÊN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP hệ thống CHƯƠNG 3:Tính toán thiết kế Hình 3.5 Sơ đồ mạch in khối chấp hành 3.5 LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH Bảng Danh sách linh kiện sử dụng mạch Số thứ tự 3.6 Tên linh kiện Số lượng Vi điều khiển AT89S52 Module phát RF nút nhấn có IC mã hóa Module thu RF IC PT 2272M4 LCD 16x2 Relay Transistor C1815 10 Led đơn Thạch anh 11.059MHz 10 Tụ điện 10uF 11 Diode 1N4001 12 Tụ điện 33p 13 Nút nhấn chân 14 Biến trở tinh chỉnh 5K 15 Điện trở 3K9 16 Điện trở 10K 17 Điện trở 330 18 Điện trở 470K 19 Ic 7805 PHÂN TÍCH CHƯƠNG TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN * Yêu cầu chương trình vi điều khiển: • • • Nhận tín hiệu điều khiển từ khối thu RF và nút nhấn Xuất tín hiệu điều khiển thiết bị tương ứng thông qua mạch Relay Cập nhật hiển thị trạng thái thiết bị LCD * Giải (lưu đồ): GVHD:HOÀNG TRỌNG MINH 46 SVTH:NGUYỄN ĐĂNG TUYÊN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP hệ thống CHƯƠNG 3:Tính toán thiết kế Begin Initialize LCD lamp1,lamp2,lamp3 count1,count2,count3 lamp1=off ;lamp2=off ;lamp3=off count1=0;count2=0;c ount3=0; sign1,sign2,sign3,sign4 no ( sign1=0, sign2=0, sign3=0, sign4=0 ) ? yes no sig n1=1? s ig n2=1? yes no sig n3=1? no count2=0 ? yes sig n4=1? yes yes count1=0 ? no no count3=0 ? yes no yes yes Turn lamp1 on count1=count1+1 Turn lamp1 off count1=count1-1 Turn lamp2 on count2=count2+1 Turn lamp2 off count2=count2-1 Turn lamp3 on count3=count3+1 Turn la mp3 off count3=count3-1 LCD shows: 1:ON Dela y 350ms LCD shows: 1:OF Delay 350ms LCD shows: 2:ON Delay 350ms LCD shows: 2:OF D elay 350ms LCD shows: 3:ON Delay 350ms LCD shows: 3:OF Dela y 350ms yes sign1=1? no yes yes no Turn lamp1 off, count1=0 Turn la mp2 off, count2=0 Turn la mp3 off, count3=0 LCD shows: 1:OF 2:OF 3:OF yes sig n3=1? s ig n2=1? no sig n4=1? no End Hình 3.6 Lưu đồ giải thuật chương trình GVHD:HOÀNG TRỌNG MINH no 47 SVTH:NGUYỄN ĐĂNG TUYÊN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP hướng phát triển CHƯƠNG 4:Kết CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 3.7 KẾT QUẢ THI CÔNG Hình 4.1 Mạch khối thực tế hoàn thành GVHD:HOÀNG TRỌNG MINH 48 SVTH:NGUYỄN ĐĂNG TUYÊN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP hướng phát triển CHƯƠNG 4:Kết Hình 4.2 Mạch Relay thực tế GVHD:HOÀNG TRỌNG MINH 49 SVTH:NGUYỄN ĐĂNG TUYÊN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP hướng phát triển CHƯƠNG 4:Kết Hình 4.3 Sản phẩm đề tài thực tế hoạt động 3.8 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Quá trình tìm hiểu nghiên cứu để hoàn thành đồ án giúp người thực củng cố lại kiến thức học mở rộng thêm nhiều kiến thức mới, đồng thời có dịp cọ sát với thực tế rút nhiều kinh nghiệm bổ ích Dưới hướng dẫn Thầy Hoàng Trọng Minh giúp em hoàn thiện đề tài “Điều khiển giám sát thiết bị điện từ xa dùng sóng RF” cách hoàn chỉnh Sau nhiều tuần tích cực tìm hiểu nỗ lực thực hiện, người thực đề tài hoàn thành đồ án theo yêu cầu thời gian quy định Dưới kết đạt ưu điểm mạch đồ án: • • • Điều khiển đóng, ngắt thiết bị điện từ xa thông qua sóng RF LCD gắn board hiển thị trạng thái thiết bị một cách trực quan Có chế độ điều khiển trực tiếp bằng tay board rất tiện lợi và dễ dàng sử dụng GVHD:HOÀNG TRỌNG MINH 50 SVTH:NGUYỄN ĐĂNG TUYÊN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP hướng phát triển • 3.9 CHƯƠNG 4:Kết Board mạch được thiết kế gọn xếp hợp lý, dễ dàng sử dụng và mang tính thẩm mĩ khá cao HẠN CHẾ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN * Hạn chế: Một số hạn chế còn tồn tại mạch: - Chưa có biện pháp chống nhiễu cụ thể - Số lượng thiết bị điều khiển còn hạn chế - Chưa có tính báo động có sự cố thiết bị điều khiển - Mạch hoạt động chưa thực ổn định nhiễu * Hướng phát triển - Có thể phát triển để điều khiển nhiều thiết bị Ứng dụng điều khiển thiết bị tự động hóa công nghiệp Xây dựng sản phẩm hoàn thiện phần cứng phầm mềm Phát triển lên quy mô điều khiển lớn hơn, ứng dụng nhà thông minh GVHD:HOÀNG TRỌNG MINH 51 SVTH:NGUYỄN ĐĂNG TUYÊN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Phụ lục PHỤ LỤC MÃ NGUỒN CHƯƠNG TRÌNH Code cho vi điều khiển: // Code file lcd 16x2.c #define RS P3_5 //RW=0 => ghi //RW=1 => doc #define RW P3_6 //RS=0 => code //RS=1 => data #define EN P3_7 #define LCD_PORT P1 //========================== void delay_time(unsigned int time) // Thoi gian time ms { while (time ) //trong (time=time-1) (!=0) { TH1=0xFC; TL1=0x17; TF1=0;//Xoa co tran TR1=1;// Starting count while(!TF1); TR1=0;//Ngung timer } } //================================ void delay_5ms() { int i,j; for(i=0;i