báo cáo đồ án điều khiển từ xa bằng hồng ngoại uFEMR

Thiết kế chế tạo mạch điều khiển từ xa bằng sóng hồng ngoại

Phần B: Nội Dung Chính Của Đồ Án

Chương 1: Mở Đầu

Chương này trình bày vắn tắt quá trình thực hiện đề tài và toàn bộ nội dung của đề tài Nội dung chương bao gồm những phần chính như sau : lý do chọn đề tài; mục tiêu của đồ án; nội dung thực hiện; giới hạn đồ án và phương pháp nghiên cứu

1.1 – Khái Quát Vấn Đề

Ngày nay, con người cùng với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến của thế giới, chúng ta đang ngày một thay đổi, văn minh vàh hiện đại hơn Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bậc như độ chính xác cao, tốc

độ nhanh, gọn nhẹ,… là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả ngày càng cao hơn

Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ Điện tử đã đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng của các ngành, lĩnh vực khác nhau cho đến nhu cầu thiết yếu cảu con người trong cuộc sống hằng ngày Một trong những ứng dụng quan trọng của ngành công nghệ điện tử là kỹ thuật điều khiển từ xa bằng hồng ngoại Sử dụng hồng ngoại được ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp và các lĩnh vực khác trong cuộc sống với những thiết bị điều khiển từ xa rất tinh vi và đạt được năng suất, kinh tế thật cao

Xuất phát từ những ứng dụng đó, em đã thiết kế và thi công một mạch ứng dụng nhỏ trong thu phát hồng ngoại: “Bộ điều khiển từ xa bằng hồng ngoại” Đề tài này giúp em hiểu rõ hơn về nguyên lý thu phát và ứng dụng những lý thuyết được học vào thực tế Đồng thời tìm hiểu thêm những điều chưa được học và nâng cao kỹ năng thực hành cũng như là những ứng dụng của mạch trong thực tế

Vì thời gian thực hiện còn hạn chế, và những gì đã học và tìm hiểu được cũng có giới hạn nên đề tài còn nhiều hạn chế Kính mong nhận được sự chỉ dẫn và góp ý tận tình của cô các bạn

1.2 – Mục Tiêu Yêu Cầu Của Đề Tài

Đề tài này sử dụng một cặp IC thu (PT2249) phát (PT2248) kết hợp với vi điều khiển 89S52 để tạo thành mạch điều khiển, định thời IC phát (PT2248) có nhiệm vụ kiểm tra phím được nhấn và truyền mã phím đó đi dưới dạng xung thông qua led phát hồng ngoại IC thu (PT2249) có nhiệm vụ kiểm tra tín hiệu nhận được và thay đổi mức logic của các ngõ ra theo xung nhận được Tín hiệu ngõ ra của IC thu được đưa đến vi xử lý và bắt đầu giải mã tín hiệu này theo chương trình được viết sẵn

Từ đây có thể suy ra mục đích yêu cầu của đề tài như sau:

 Có thể điều khiển thiết bị từ xa thông qua cặp IC thu phát

 Có thể cài đặt thời gian, khởi động hoặc dừng thiết bị bằng 6 phím nhấn

 Khi thời gian cài cặt đã hết sẽ tự động ngắt nguồn thiết bị

 Giá thành sản phẩm không quá đắt

 Chạy ổn định, chính xác, nhỏ gọn, dễ sử dụng, sửa chữa

1.3 – Nội Dung Đề Tài

 Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của mạch

 Tính toán , thiết kế, thi công mạch

1.4 – Giới Hạn Đề Tài Nghiên Cứu

Đề tài chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu nguyên lý thu phát và ứng dụng bộ thu phát hồng ngoại để điều khiển thiết bị

1.5 – Phương Pháp Nghiên Cứu

Tham khảo các tài liệu trên mạng, sách trong thư viện

Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Liên Quan

2.1 Khái Niệm Về Ánh Ánh Sáng Hồng Ngoại (Tia Hồng Ngoại)

Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấy được bằng mắt thường, có bước sóng từ 0.86µm đến 0.98µm Tia hồng ngoại có vận tốc truyền bằng vận tốc ánh sáng

Tia hồng ngoại có thể truyền đi được nhiều kênh tín hiệu Nó được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp Lượng thông tin có thể đạt 3 mega bit/s Lượng thông tin được truyền đi với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với sóng điện từ mà người ta vẫn dùng

Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ, khả năng xuyên thấu kém Trong điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại, chùm tia hồng ngoại phát đi hẹp, có hướng, do đó phải thu đúng hướng

Sóng hồng ngoại có những đặc tính quan trọng giống như ánh sáng (sự hội tụ qua thấu kính, tiêu cự…) Ánh sáng thường và ánh sáng hồng ngoại khác nhau rất rõ trong sự xuyên suốt qua vật chất Ánh sáng hồng ngoại không bị yếu đi khi vượt qua các lớp bán dẫn để đi ra ngoài

2.2 Nguyên Lý Thu Phát Hồng Ngoại

Tia hồng ngoại được sử dụng rất phổ biến và không bị ảnh hưởng bởi từ trường, vì thế

nó được sử dụng tốt trong truyền thông và điều khiển Nhưng nó vẫn có một số khuyết điểm, một số vật phát hồng ngoại mạnh làm ảnh hưởng đến truyền thông và điều khiển như quang phổ mặt trời

Khó khăn khi sử dụng hồng ngoại là, REMOTE điều khiển TV/VCR hoặc những ứng dụng khác và linh kiện rất tốn kém

Việc thu hoặc phát bức xạ hồng ngoại bằng nhiều phương tiện khác nhau, có thể nhận tia hồng ngoại từ ánh sáng mặt trời Nhiều thứ có thể phát tia hồng ngoại như: lò bức xạ, lò điện, đèn, cơ thể người,…

Để truyền tia hồng ngoại tốt phải tránh xung nhiễu, bắt buộc phải dùng mã phát và nhận

ổn định để xác định xem đó là xung truyền hay nhiễu Tần số làm việc tốt nhất là từ 30KHz đến 60KHz, nhưng thường sử dụng khoảng 36KHz

Dùng tần số 36 KHz để truyền tín hiệu thì dễ, nhưng khó thu và giải mã, phải sử dụng bộ lọc để tín hiệu ngõ ra là xung vuông, nếu ngõ ra có xung nghĩa là đã nhận được tín hiệu ngõ vào

2.2.1 Phần Phát

 Sơ đồ khối chức năng:

Khối chọn chức năng và khối mã hóa: khi người sử dụng bấm vào các phím chức năng

để phát lệnh yêu cầu của mình, mỗi phím chức năng tương ứng với một số thập phân Mạch

mã hóa sẽ chuyển đổi thành số nhị phân tương ứng dưới dạng mã lệnh tín hiệu số gồm các bit

0 và 1 Số bit trong mã lệnh nhị phân có thể là 4 hay 8 bit… tùy theo số lượng phím chức năng nhiều hay ít

Khối dao động có điều kiện: khi nhấn một phím chức năng thì đồng thời khởi động mạch giao động tạo xung clock, tần số xung clock xác định thời gian chuẩn của mỗi bit

Khối chốt dữ liệu và khối chuyển đổi song song ra nối tiếp: mã nhị phân tại mạch mã hóa sẽ được chốt để đưa vào mạch chuyển đổi dữ liệu song song ra nối tiếp Mạch chuyển đổi

dữ liệu song song ra nối tiếp được điều khiển bởi xung clock và mạch định thời nhằm đảm bảo kết thúc đúng lúc việc chuyển đổi đủ số bit của một mã lệnh

Khối điều chế và phát FM: mã lệnh dưới dạng nối tiếp sẽ được đưa qua mạch điều chế

và phát FM để gép mã lệnh vào sóng mang có tần số từ 38Khz đến 100Khz, nhờ sóng mang cao tần tín hiệu được truyền đi xa hơn, nghĩa là tăng cự ly phát

Khối thiết bị phát: là một led hồng ngoại Khi mã lệnh có giá trị bit = „1‟ thì LED phát hồng ngoại trong khoảng thời gian T của bit đó Khi mã lệnh có giá trị bit = „0‟ thì LED không sáng Do đó, bên thu không nhận được tín hiệu xem như bit = „0‟

2.2.2 Phần Thu

Khối thiết bị thu: Tia hồng ngoại từ phần phát được tiếp nhận bởi LED thu hồng ngoại hay các linh kiện thu quang khác

Khối khuếch đại và tách sóng: trước tiên khuếch đại tín hiệu nhận rồi đưa qua mạch tách sóng nhằm triệt tiêu sóng mang và tách lấy dữ liệu cần thiết là mã lệnh

Khối chuyển đổi nối tiếp sang song song và khối giải mã: mã lệnh được đưa vào mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song và đưa tiếp qua khối giải mã ra thành số thập phân tương ứng dưới dạng một xung kích tại ngõ ra tương ứng để kích mở mạch điều khiển

Tần số sóng mang còn được dùng để so pha với tần số dao động bên phần thu giúp cho mạch thu phát hoạt động đồng bộ, đảm bảo cho mạch tách sóng và mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song được hoạt động chính xác

2.3 Tổng Quan Về Linh Kiện Chính Sử Dụng Trong Mạch

2.3.1 IC Phát Tín Hiệu Hồng Ngoại PT2248

Đây là một bộ truyền phát tia hồng ngoại ứng dụng bởi công nghệ CMOS PT2249 kết hợp với PT2248 tạo ra 10 phím chức năng Với cách tổ hợp phím như vậy, có thể dùng cho nhiều loại thiết bị từ xa

Đặc tính:

 Được sản xuất theo công nghệ CMOS

 Tiêu thụ công suất thấp

Chân 1 (Vss): là chân mass được nối với cực âm của nguồn điện

Chân 2 và 3: là hai đầu để nối với thạch anh bên ngoài cho bộ tạo dao động ở bên trong IC Chân 4-9 (K1 – K6): là đầu của bàn phím kiểu ma trận, các chân từ K1 đến K6 kết hợp với các chân 10 đến 12 (T1 – T3) để tạo thành ma trận 18 phím

Chân 13(CODE): là chân mã số dùng để kết hợp với các chân khác để tạo ra tổ hợp mã hệ thống giữa phần phát và phần thu

Chân 14 (TEST): là chân dùng để kiểm tra mã của phần tử phát, khi không sử dụng có thể bỏ trống

Chân 15 (Txout): là đầu ra của tín hiệu đã được điều chế FM

Chân 16 (Vcc): là chân cấp nguồn dương

Bộ tạo dao động và bộ phân tần: để có thể phát được xa, ta cần có xung có tần số 38Khz

thạch anh là 455Khz cho bộ tạo dao động, tần số đó sẽ được đưa qua bộ phân tần để chia nó ra thành 12 lần

Mạch điện phím vào: có tổng cộng 18 phím được nối tới các chân K1 – K6 và 3 chân T1 – T3 để tạo ra bàn phím ma trận (6x3)

 Phím 1 – 6: là những phím cho ra tín hiệu liên tục khi ấn giữ

 Phím 7 – 18: là những phím cho ra tín hiệu không liên tục Tín hiệu sẽ mất ngay khi ấn vào cho dù có giữ phím

Mạch hoạt động tín hiệu thời gian – Mạch phát sinh tín hiệu:

 Lệnh truyền: gồm một từ lệnh được tạo bởi 3 bit mã người dùng, 1 bit mã liên tục, 2 bit

mã không liên tục và 6 bit mã ngõ vào Vậy, nó có 12 bit mã Trong đó, 3 bit mã người dùng được tạo như sau:

Dữ liệu của 3 bit mã T1, T2, T3 sẽ là “1” nếu một diode được nối giữa chân CODE

và chân Tn (n=1,2,3); và là “0” khi không nối diode

Vì IC thu PT2249, chỉ có 2 bit mã (CODE 2, CODE 3), nên chân T1 của PT2248 sẽ luôn ở mức “1”

Thời gian của bit “a” phụ thuộc vào tần số dao động và được tính bởi công thức:

 Tín hiệu không liên tục:

Khi ấn bất kì 1 phím không liên tục, tín hiệu không liên tục chỉ truyền hai từ lệnh đến ngõ ra

 Tín hiệu liên tục:

Khi nhấn bất kì một phím liên tục, tín hiệu liên tục sẽ lặp lại chu kì s khi truyền 2 từ lệnh và

thời gian dừng cho đến khi phím không được nhấn nữa

2.3.2 IC Thu Và Mã Hóa Tín Hiệu Hồng Ngoại PT2249

 Tiêu tán công suất thấp

 Khả năng chống nhiễu rất cao

 Nhận được đồng thời 5 chức năng từ IC phát PT2248

 Cung cấp bộ tạo dao động RC

 Bộ lọc số và bộ kiểm tra mã ngăn ngừa sự tác động từ những nguồn sáng khác nhau như đèn PL Do đó không ảnh hưởng đến độ nhạy của mắt thu

Sơ đồ chân của PT2249:

 Chân 1 (Vss): là chân mass được nối với cực âm của nguồn điện

 Chân 2 (R): là đầu vào tiếu hiệu thu

 Chân 3 – 7 (H1 – H5): là đầu ra tín hiệu liên tục Chỉ cần thu được tín hiệu tương ứng với đầu ra nào thì đầu ra đó luôn duy trì ở mức “1”

 Các chân 8 – 12 (S1 – S5): là đầu ra tín hiệu không liên tục Chỉ cần thu được tín hiệu tương ứng với đầu ra nào thì đầu ra đó sẽ luôn duy trì ở mức “1” trong khoảng thời gian là 107ms

 Chân 14 và 13 (CODE2 (C2) và CODE3 (C3)): để tạo ra các tổ hợp mã hệ thống giữa phần phát và phần thu Mã số của hai chân này phải giống tổ hợp mã hệ thống của phần phát thì mới thu được tín hiệu

 Chân 15 (OSC): dùng để nối với tụ điện và điện trở bên ngoài tạo ra dao động cho mạch

 Chân 16 (Vcc): là chân được nối với cực dương của nguồn cung cấp

Sơ đồ khối của IC thu hồng ngoại PT2249:

Giải thích sơ đồ khối: sau khi IC phát PT 2248 phát tín hiệu (2 chu kì) đi, tín hiệu sẽ được mắt thu(IC thu) tiếp nhận rồi đưa nó đến chân Rxin Chân Rxin có nhiệm vụ sẽ chỉnh lại dạng sóng của tín hiệu cho chuẩn Sau đó, tín hiệu được đưa đến bộ lọc số Bộ lọc có nhiệm vụ lọc lấy các dữ liệu rồi đưa đến thanh ghi Dữ liệu đầu tiên được đưa vào thanh ghi 12 bit Tiếp đến, dữ liệu thứ hai sẽ được nạp vào thanh ghi Dữ liệu đầu tiên sẽ được đưa qua bộ đệm ngõ

ra nếu mã của nó khớp với mã của phần phát Trường hợp, mã của dữ liệu không khớp với mã của phần phát thì quá trình sẽ được lặp lại

2.3.3 Module Hay LED Thu Tín Hiệu Hồng Ngoại PIC – 1018SCL

PIC – 1018SCL là IC thu tín hiệu hồng ngoại với những đặc điểm sau:

Giải thích sơ đồ khối: Tín hiệu hồng ngoại từ nguồn phát qua bộ truyền đến mạch thu được led hồng ngoại nhận rồi đưa qua ba tầng khuếch đại Sau đó tín hiệu này được qua mạch lọc băng thông để chọn dãy băng thông thích hợp Ở ngõ ra tín hiệu này được qua mạch khuếch đại (AGC) để tăng độ khuếch đại nếu cần thiết Xung này được qua mạch so sánh và phân tích trước khi vào mạch Schmitt Trigger

Mạch Schmitt Trigger là mạch so sánh só phản hồi như hình sau:

Lúc này do Vin so sánh với tín hiệu ngõ vào V+ là điện thế trên mạch phân áp R4 – R2, nên theo sự biến thiên giữa hai mức điện áp của Vout, mạch Schmitt Trigger cũng có hai ngưỡng so sánh là V và V :

Qua hình ta nhận thấy, mạch Schmitt Trigger là mạch so sánh Vin theo hai ngưỡng VH và

VL Khi điện áp Vin vượt qua VH thì giá trị Vout là 0V và khi Vin thấp hơn VL thì Vout sẽ ở mức +Vcc (nghĩa là có sự đảo pha)

Nhiệm vụ chủ yếu của mạch Schmitt Trigger là đổi tín hiệu liên tục thành tín hiệu vuông với khả năng chống nhiễm cao

Tín hiệu ngõ ra của mạch Schmitt Trigger qua mạch đảo sẽ cho tín hiệu ở ngõ ra của PIC – 1018SCL là tín hiệu đảo

2.3.4 Led Quang – LED Phát Tín Hiệu Hồng Ngoại

Ở quang trở, diode quang, transistor quang, năng lượng của ánh sáng chiếu vào chất bán dẫn và cấp năng lượng cho các điện tử vượt dải cấm Ngược lại, khi một điện tử từ dải dẫn điện rớt xuống dãi hóa trị thì sẽ phát ra một năng lượng: E=h.f

Dải dẫn điện Dải hóa trị Dải cấm hf Khi phân cực thuận một mối nối P-N, điện tử tự do

từ vùng N xuyên qua vùng P và tái hợp với lỗ trống (về phương diện năng lượng ta nói các điện tử trong dải dẫn điện - có năng lượng cao - rơi xuống dãi hóa trị - có năng lượng thấp - và kết hợp với lỗ trống), khi tái hợp thì chúng sinh ra năng lượng

Đối với diode Ge, Si thì năng lượng phát ra dưới dạng nhiệt Nhưng đối với diode cấu tạo bằng GaAs (Gallium Arsenide) năng lượng phát ra là ánh sáng hồng ngoại (không thấy bằng mắt thường được) dùng trong các mạch báo động, điều khiển từ xa,… Với GaAsP (Gallium Arsenide phosphor) năng lượng phát ra là ánh sáng vàng hay đỏ Với GaP (Gallium phosphor), năng lượng phát ra là màu vàng hoặc xanh lá cây Các LED phát ra ánh sáng thấy được dùng để làm đèn báo, trang trí… Phần ngoài của LED có một thấu kính để tập trung ánh sáng phát ra ngoài

Để có ánh sáng liên tục, người ta phân cực thuận LED Tùy thoe mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau sẽ quyết định màu sắc của LED Thông thường, LED có điện thế phân cực thuận cao hơn diode thông thường, torng khoảng 1,5 – 2,8V tùy thoe màu sắc phát ra, màu đỏ: 1,4 – 1,8V, vàng 2 – 2,5V, xanh lá cây: 2 – 2,8V, và dòng điện qua LED khoảng vài mA

2.3.5 Vi Điều Khiển AT89S52

- Tổng quan về 89S52

AT89S52 là họ vi điều khiển do hãng Intel sản xuất Các sản phẩm AT89S52 thích hợp cho những ứng dụng điều khiển Việc xử lý trên byte và các tính toán số học ở cấu trúc dữ liệu nhỏ được thực hiện bằng nhiều chế độ truy xuất dữ liệu nhanh trên RAM nội Tập lệnh cung cấp một bảng tiện dụng của những lệnh số học 8 bit gồm cả lệnh nhân và lệnh chia Nó cung cấp những hỗ trợ mở rộng trên chip dành cho những biến một bit như là kiểu dữ liệu riêng biệt cho phép quản lý và kiểm tra bit trực tiếp trong hệ thống điều khiển

AT89S52 cung cấp những đặc tính chuẩn như: 8 Kbyte bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa và lập trình nhanh (EPROM), 128 Byte RAM, 32 đường I/O, 3 TIMER/COUNTER 16 Bit, 5 vector ngắt, 1 mạch dao động tạo xung Clock và bộ dao động ON-CHIP

Các đặc điểm của chip AT89S52 được tóm tắt như sau:

 8 Kbyte bộ nhớ có thể lập trình nhanh

 Tần số hoạt động từ 0Hz đến 24MHz

 3 mức khóa bộ nhớ chương trình

 3 bộ TIMER/COUNTER 16 Bit

 128 Byte RAM nội

 4 Port xuất/nhập 8 bit

 Giao tiếp nối tiếp

 64 KB vùng nhớ mã ngoài

 64KB vùng nhớ dữ liệu ngoài

 4µs cho hoạt động nhân hoặc chia

Sơ đồ khối:

- Sơ đồ chân 89S52:

Mặc dù các thành viên của họ 8051

(ví dụ 7851, 89S52, 89C51,DS5000) đều

có các kiểu đóng vỏ khác nhau, chẳng hạn

như hai hàng chân DIP (Dual In-Line

Pakage), dạng vỏ dẹt vuông QPF (Quad

Flat Pakage) và dạng chip không có chân

đỡ LLC ( Leadless Chip Carrier) thì chúng

đều có 40 chân cho các chức năng khác

nhau như vào ra I/O, đọc ̅̅̅̅, ghi ̅̅̅̅̅, địa

chỉ, dữ liệu và ngắt Cần phải lưu ý một số

hãng cung cấp một phiên bản 8051 có 20

chân với số cổng vào ra ít hơn cho các ứng

dụng yêu cầu ít hơn Tuy nhiên vì hầu hết

các nhà phát triển sử dụng chip đóng vỏ 40

chân với hai hàng chân DIP nên ta chỉ tập

trung mô tả phiên bản này

- Chức năng của các chân 89S52

Port 0: từ chân 32 đến chân 39 (P0.0_P0.7) Port 0 có hai chức năng: trong các thiết kế

cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường I/O, đối với các thiết kế lớn có bộ nhớ mở rộng nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu

Port 1: từ chân 1 đến chân 9 (P1.0_P1.7) Port 1 là Port I/O dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên ngoài nếu cần

Port 2: từ chân 21 đến chân 28 (P2.0_P2.7) Port 2 là một port có tác dụng kép dùng như các đường xuất/nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ nhớ mở rộng

Port 3: từ chân 10 đến chân 17 (P3.0_P3.7) Port 3 là Port có tác dụng kép Các chân của Port này có nhiều chức năng, có công dụng chuyển đổi có liên hệ đến các đặc tính đặc biệt của 89S52 như ở bảng sau:

Bit Tên Chức năng chuyển đổi

WR

RD

Ngõ vào dữ liệu nối tiếp

Ngõ xuất dữ liệu nối tiêp

Ngắt ngoài Timer0

Ngắt ngoài T1

Ngõ vào TIMER/COUNTER thứ 0

Ngõ vào TIMER/COUNTER thứ 1

Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài

Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

PSEN (Program store enable):

PSEN là tín hiệu ngõ ra có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE của EPROM cho phép đọc các byte mã lệnh

PSEN ở mức thấp trong thới gian 89S52 lấy mã lệnh Các mã lệnh của chương trình được đọc từ EPROM qua bus dữ liệu, được chốt vào thanh ghi lệnh bên trong 89S52 để giải

mã lệnh Khi 89S52 thi hành xong chương trình trong ROM nội, PSEN ở mức cao

ALE (Address Latch Enable):

Khi 89S52 truy xuất bộ nhớ ngoài, Port 0 có chức năng là bus địa chỉ và dữ liệu do đó phải tách các đường địa chỉ và dữ liệu Tín hiệu ra ALE ở chân thứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt

Tín hiệu ALE là một xung trong khoảng thời gian Port 0 đóng vai trò là địa chỉ thấp nên chốt địa chỉ thấp hoàn toàn tự động

EA (External Access):

Tín hiệu vào chân EA ( chân 31) thường được nối lên mức 1 hoặc mức 0 Nếu ở mức 1, thì 89S52 thi hành chương trình từ ROM nội Nếu ở mức 0, 89S52 thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng Chân EA được lấy alm2 chân cấp nguồn 21V khi lập trình cho Eprom trong 89S52

RST (Reset): Khi ngõ vào tín hiệu này đưa lên mức cao ít nhất 2 chu kì máy, các thanh

ghi bên trong được nạp những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống Khi cấp điện mạch phải

tự động reset

Các ngõ vào bộ dao động X1,X2:

Bộ tạo dao động được tích hợp bên trong 89S52 Khi sử dụng 89S52, người ta chỉ cần nối thêm thạch anh và các tụ Tần số thạch anh tùy thuộc vào mục đích của người sử dụng, giá trị tụ thường được chọn là 33p

Bản đồ bộ nhớ DATA bên trong Chip 89S52 được tổ chức như sau:

RAM bên trong 89S52 được phân chia như sau:

 Các bank thanh ghi có địa chỉ từ 00H đến 1FH

 RAM truy xuất từng bit 20H đến 2FH

 RAM đa dụng từ 30H đến 7FH

 Các thanh ghi có chức năng đặc biệt từ 80H đến FFH

 RAM đa dụng

RAM đa dụng có địa chỉ từ 30H – 7FH có thể truy xuất mỗi lần 8 bit bằng cách dùng chế

độ định địa chỉ trực tiếp hay gián tiếp

Các vùng địa chỉ thấp từ 00H đến 2FH cũng có thể sử dụng cho mục đích như trên, ngoài các ra còn có những chức năng đặc biệt được đề cập ở phần sau

 RAM có thể định địa chỉ bit

Vùng địa chỉ từ 20H – 2FH gồm 16 byte có thể thực hiện như vùng RAM đa dụng (truy xuất mỗi lần 8 bit) hay thực hiện truy xuất mỗi lần 1 bit bằng các lệnh xử lý bit

 Các bank thanh ghi

Vùng địa chỉ 00H – 1FH được chia thành 4 bank thanh ghi: bank 0 từ 00H – 07H, bank 1

từ 08h – 0FH, bank 2 từ 10H – 17H và bank 3 từ 18H – 1FH Các bank thanh ghi này được đại diện bằng các thanh ghi từ R0 đến R7 Sau khi khởi động thì hệ thống bank 0 được chọn sử dụng

Do có 4 bank thanh ghi nên tồn tại một thời điểm chỉ có một bank thanh ghi được truy xuất bởi các thank ghi R0 – R7 Việc thay đổi bank thanh ghi được thực hiện thông qua thanh ghi từ trạng thái chương trình (PSW)

 Các thank ghi có chức năng đặc biệt

Các thanh ghi trong Chip được định dạng như một phần của RAM trên Chip vì vậy mỗi thanh ghi sẽ có một địa chỉ (ngoại trừ thanh ghi bộ đếm chương trình và thanh ghi lệnh vì các thanh ghi này hiếm khi bị tác động trực tiếp) Cũng như R0 đến R7, 89S52 có 21 thanh ghi có chức năng đặc biệt (SFR: Special Funcion Register) ở vùng trên của RAM nội từ địa chỉ 80H đến 0FFH

Sau đây là một vài thanh ghi đăc biệt thường được sử dụng:

 Thanh ghi trạng thái chương trình (PSW: Program Status Word)

BIT SYSBOL ADDRESS DESCRITION

PSW.6 AC D6H Auxiliary Cary Flag

PSW.5 F0 D5H Flag 0 còn gọi là cờ zero kí hiệu là Z

PSW.4 RS1 D4H Register Bank select 1: bit lực chọn bank thanh ghi PSW.3 RS0 D3H Register Bank select 0: bit lựa chọn bank thanh ghi

00=Bank 0; address 00H÷07H gán cho R0-R7 01=Bank 1; address 08H÷0FH gán cho R0-R7 10=Bank 2; address 10H÷17H gán cho R0-R7 11=Bank 3; address 18H÷1FH gán cho R0-R7 PSW.2 OV D2H Over Flag: cờ tràn số nhị phân có dấu

PSW.0 P D0H Eevn Parity Flag: cờ chẵn lẻ

 Cờ Cary:

Cờ nhớ thường được sử dụng trong các lệnh toán học: C=1 nếu phép toán cộng có tràn hoặc phép trừ có mượn và ngược lại C= 0 nếu phép cộng không tràn và phép trừ không mượn

 Cờ AC (Auxiliary Cary Flag):

Khi công những giá trị BCD, cờ AC=1 nếu kết quả 4 bit thấp lớn hơn 09H, ngược lại AC=0 Cờ AC để hiệu chỉnh số BCD khi thực hiện lệnh cộng 2 số BCD

 Cờ Zero:

Cờ Z=1 khi khi kết quả xử lý bằng 0 và cờ Z=0 khi kết quả xử lý khác 0

 2 bit lựa chọn bank thanh ghi truy xuất:

Gồm bit RS1 và RS0, dùng để gán 8 thanh ghi R7-R0 cho 1 trong 4 bank thanh ghi RS1 RS0 sẽ bằng 0 sau khi reset vi điều khiển

Bit Parity thường được dùng trong sự kết hợp với những thủ tục của Port nối tiếp để tạo ra bit Parity trước khi truyền đi hoặc kiểm tra bit Parity sau khi thu

o Tạo tốc độ Baud cho port nối tiếp trong 89S52

Trong các ứng dụng định thời, người ta lập trình timer ở những khoảng đều đặn và đặt

cờ tràn timer Cờ tràn được sử dụng để đồng bộ hóa chương trình để thực hiện một tác động như kiểm tra trạng thái của các ngõ vào hoặc gửi sự kiện ra các ngõ ra Các ứng dụng khác có thể sử dụng việc tạo xung nhịp đều đặn của timer để đo thời gian trôi qua giữa hai sự kiện (ví dụ đo độ rộng xung)

 Thanh ghi ngắt (INTERRUPT)

Một ngắt là sự xảy ra một điều kiện, một sự kiện mà nó gây ra treo tạm thời chương trình chính trong khi điều kiện đó đang được phục vụ bởi một chương trình khác

Các ngắt đón một vai trò quan trọng trong thiết kế và cài đặt các ứng dụng vi điều khiển chúng cho phép hệ thống đáp ứng bất đồng bộ với một sự kiện và giải quyết sự kiện đó trong khi một chương trình khác đang thực thi

- Tổ chức ngắt của 89S52:

Có 5 nguồn ngắt ở 89S52: 2 ngắt ngoài, 2 ngắt từ timer và 1 ngắt port nối tiếp Tất cả các ngắt theo mặc nhiên đều bị cấm sau khi reset hệ thống và được cho phép từng cái một bằng phần mềm Mức độ ưu tiên của các ngắt được lưu trong thanh ghi IP (Interrupt Priority) hay nói cách khác thanh ghi IP cho phép chọn mức ưu tiên cho các ngắt (giá trị thanh ghi khi reset là 00h)

Bit Ký hiệu Địa chỉ bit Mô tả

IP.5 ET2 BDH Chọn mức ưu tiên cao (mức 1) hay thấp (mức 0)

tại timer 2 IP.4 ES BCH Chọn mức ưu tiên cao (mức 1) hay thấp (mức 0)

tại cổng nối tiếp

IP.3 ET1 BBH Chọn mức ưu tiên cao (mức 1) hay thấp (mức 0)

IP.0 EX0 B8H Chọn mức ưu tiên cao (mức 1) hay thấp (mức 0)

tại ngắt ngoài timer 0

 Nếu chương trình của một ngắt có mức ưu tiên thấp đang chạy mà có một ngắt xảy ra với cùng mức ưu tiên cao hơn thì chương trình đang chạy này tạm dừng

- Cho phép và cấm ngắt:

Mỗi nguồn ngắt được cho phép hoặc cấm ngắt qua một thanh ghi chức năng đặc biệt

có định địa chỉ IE (Interrupt Enable) ở địac chỉ A8H

Bit Ký hiệu Địa chỉ bit Mô tả

IE.7 EA AFH Cho phép/cấm toàn bộ

IE.5 ET2 ADH Cho phép/cấm ngắt timer 2

IE.4 ES ACH Cho phép/cấm ngắt truyền dữ liệu nối tiếp

IE.3 ET1 ABH Cho phép/cấm ngắt timer 1

IE.2 EX1 AAH Cho phép/cấm ngắt ngoài timer 1

IE.1 ET0 A9H Cho phép/cấm ngắt timer 0

IE.0 EX0 A8H Cho phép/cấm ngắt ngoài timer 0

Bên ngoài timer 1 IE1 0013H

Port nối tiếp TI và RI 00023H

Vector reset hệ thống (RST ở địa chỉ 0000H) đươc để trong bảng này vì theo nghĩ này,

nó giống ngắt: nó ngắt chương trình chính và nạp cho PC giá trị mới

2.3.6 Relay

Vì phải giao tiếp với điện áp cao 220V, và tần số đóng cắt của thiết bị nhỏ, nên ta có thể

sử dụng relay để giao tiếp giữa vi điều khiển với thiết bị điều khiển

Vì ngõ ra của vi điều khiển có dòng rất nhỏ không đủ dòng để điều khiển trực tiếp đóng

mở relay, vì vậy để điều khiển relay ta cần một linh kiện gián tiếp giao tiếp với vi điều khiển

và relay Chân P1.7 của vi điều khiển được dùng để điều khiển đóng cắt 1 cặp transistor mắc darlington bù, cặp transistor này sẽ kích dẫn relay mỗi khi nó được vi điều khiển kích dẫn (mức 0), và ngắt khi vi điều khiển ngưng kích dẫn cặp transistor này (mức 1) Relay này có 2 ngõ ra: một ngõ ra thường mở và một ngõ ra thường đóng, nhưng ta chỉ dùng ngõ ra thường

mở để điều khiển thiết bị

2.4 Sơ Đồ Khối Của Mạch Và Giải Thích Sơ Đồ Khối

2.4.1 Sơ Đồ Khối Của Phần Thu Và Phần Phát

2.4.2 Giải Thích Sơ Đồ Khối Trên

Khối bàn phím: có nhiệm vụ tạo lệnh cho khối điều khiển phát tín hiệu tương ứng với một thiết bị cần điều khiển thông qua khối phát tín hiệu

Khối điều khiển: sẽ xử lý những thông tin từ khối bàn phím gởi đến để đưa ra lệnh điều khiển thích hợp cho khối phát, phát chuỗi tín hiệu theo dạng xung nhị phân

Khối tạo dao động: có nhiệm vụ tạo ra tần số xung nhịp cho các khối điều khiển làm việc

Khối phát: có nhiệm vụ nhận chuỗi tín hiệu từ khối điều khiển dưới dạng điện áp, sau đó chuyển chuổi tín hiệu điện này thành ánh sáng hồng ngoại và phát đi qua môi trường không gian đến khối thu (trên máy thu)

Khối nhận: có nhiệm vụ nhận tín hiệu (chuỗi ánh sáng hồng ngoại từ khối phát gửi đến, chuyển chuỗi tín hiệu này thành tín hiệu điện trở lại như ban đầu, rồi khuếch đại lên sau đó gửi đến khối giải mã

Khối giãi mã: sau khi đã nhận được chuỗi tín hiệu điện từ khối nhận gửi đến, khối này sẽ giải mã ra bằng cách so sánh với những chuỗi tín hiệu đã được quy định sẵn trong khối, và đưa

ra lệnh để điều khiển khối chấp hành (thông qua bộ đệm)

Bộ đệm: có nhiệm vụ là giữ mức điện ổn định cho khối chấp hành thực thi lệnh, khi có phím nào được nhấn thì tín hiệu ở ngõ ra chỉ được duy trì trong một khoảng thời gian nhất định (170ms đối với phím đơn), cho nên muốn tín hiệu được duy trì khi không còn tác động từ bàn phím thì cần phải có khối đệm

Khối chấp hành: chỉ có nhiệm vụ là nhận lệnh từ khối giải mã rồi thực thi lệnh đó (đóng hoặc ngắt một thiết bị nào đó)

Khối nguồn: cung cấp điện năng cho các khối trong mạch làm việc

2.5 Sơ Đồ Nguyên Lý

 Sơ đồ mạch phát

Thạch anh dao động của PT2248 là thạch anh dao động có tần số 455Khz

Khi một phím trên bàn phím được nhấn (VD phím số 1), thì chân 10 (T1) và chân (K1) thông mạch với nhau ( các chân T1, K1 trên IC PT2248), lúc này ra của IC PT2248 trên chân

15 (Txout) sẽ phát liên tục một chuỗi xung điện đi vào cực B của transistor Q2 (A1013) kích dẫn con transistor Q1 (D468) (hai transistor này mắc darlington bù nhằm tăng dòng cho led phát hồng ngoại, giúp led phát mạnh hơn( tăng khoảng cách thu phát )),nhằm điều khiển cho con led hồng ngoại D1 phát chuỗi xung điện này thành chuỗi ánh sáng hồng ngoại (tương ứng với chuỗi điện áp trên) thông qua không gian đến IC thu hồng ngoại trên mạch thu

Để IC PT2248 của mạch phát làm việc được cần phải có bộ tạo dao động gồm thạch anh 455Khz và hai tụ 121p C2 và C3

 Sơ đồ phần thu