ĐỒÁN MÔNHỌC HỆ THỐNG NHÚNG
ĐAMH Hệ thống Nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ BỘ MÔN: TIN HỌC CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÔN HỌC HỆ THỐNG NHÚNG Đề Tài Điều khiển thiết bị điện(bóng đèn) sử dụng điện thoại di động SV: Ngô Thị Duyên MSSV: DTK1151030126 SV: Khúc Thị Kim Cương MSSV: DTK1151030007 1 ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh MỤC LỤC CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG 1.1 Ý tưởng 3 1.2 Sơ đồ khối của mạch 3 1.3 Nguyên lý hoạt động 4 1.3.1 Thực hiện bật tắt thiết bị điện .5 1.4 Thiết kế phần cứng 6 1.4.1 Thiết kế mạch nguyên lý 6 1.4.2 Khối xử lý trung tâm 6 1.4.3 Khối thu và giải mã DTMF 7 1.4.4 Khối nguồn nuôi 7 1.4.5 Khối điều khiển thiết bị điện 8 1.4.6 Khối tín hiệu phản hồi 9 1.4.7 Mạch in thực tế sau khi thiết kế 9 1.5 Thiết kế phần mềm 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO 13 2 ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh CHƯƠNG I: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG 1.1 Ý tưởng Thiết kế mạch điều khiển qua điện thoại di động có chức năng thực hiện điều khiển đóng ngắt thiết bị điện từ xa thông qua điện thoại di động Hệ thống được thiết kế gồm 5 khối: Khối điện thoại thu sử dụng điện thoại Nokia 1280 Khối thu và giải mã DTMF sử dụng IC MT8870 Khối xử lý trung tâm sử dụng PIC 16F887 Khối điều khiển thiết bị sử dụng Relay 5VDC để đóng/ cắt thiết bị Khối tín hiệu phản hồi sử dụng Speaker 5V Hệ thống điều khiển được thiết kế có thể đóng/ ngắt được 4 thiết bị điện và hoàn toàn có thể nâng cấp lên điều khiển được nhiều thiết bị hơn 1.2 Sơ đồ khối của mạch Điện thoại thu Khối điều khiển thiết bị Audio GND Khối xử lý trung tâm Khối thu và giải mã DTMF StD/Q1÷Q4 Tín hiệu phản hồi 3 ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh Hình 1.1: Sơ đồ khối của mạch Chức năng của từng khối: Khối xử lý trung tâm: vi điều khiển PIC 16F887 điều khiển toàn bộ hoạt động của mạch: nhận dữ liệu giải mã DTMF từ bộ giải mã DTMF(MT8870) sau đó đưa ra tín hiệu điều khiển bật /tắt thiết bị điện Khối thu và giải mã DTMF:Khối này có nhiệm vụ nhận tín hiệu DTMF từ điện thoại di động thu và sau đó giải mã thành mã nhị phân 4 bit đưa vào khối xử lý trung tâm Khối nguồn nuôi: Là khối cơ bản nhất nó cung cấp dòng nuôi cho toàn bộ linh kiện trong mạch Nó tạo ra điện áp ổn định thoả mãn các chỉ số về điện áp và dòng Khối bật tắt thiết bị điện: Là khối sử dụng Relay để đóng /ngắt mạch hoạt động của các thiết bị điện khối này nhận tín hiệu từ VĐK PIC 16F877A Khối tín hiệu phản hồi: Là khối báo hiệu các trạng thái điều khiển của mạch điều khiển Khi đăng nhập thành công hay thất bại, điều khiển bật/tắt thiết bị thì hệ thống đều đưa ra tín hiệu âm thanh để người điều khiển khẳng định được lệnh điều khiển là đúng hay sai và “việc điều khiển thiết bị có thực hiện được hay không ?” 1.3 Nguyên lý hoạt động Mạch điều khiển được ghép với đường Audio, GND của điện thoại di động thu với đề tài này em sử dụng điện thoại Nokia 1280 Mạch có chức năng sau: + Điều khiển bật /tắt các thiết bị điện Để điều khiển được các thiết bị điện thì đầu tiên người điều khiển phải gọi điện tới số máy nơi lắp đặt mạch điều khiển Điện thoại được gọi, được mắc với mạch điều 4 ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh khiển qua đường Audio và Gnd (thiết bị muốn điều khiển on/off được mắc vào mạch điều khiển) Sau một thời gian nhất định thì điện thoại tự động nhấc máy Sau đó người điều khiển sẽ nhấn đưa ra lệnh điều khiển các thiết bị thông qua các mã điều khiển bật/tắt thiết bị điện 1.3.1 Thực hiện bật tắt thiết bị điện Để bật /tắt được thiết bị thì trước tiên người điều khiển gọi đến thuê bao điện thoại nối với thiết bị khi điện thoại đó nhấc máy thì ta bấm các nút điều khiển Ví dụ như khi bật thiết bị 1 ta bấm phím 1 lần một Muốn tắt thiết bị 1 ta bấm phím 1 lần thứ 2 Nếu thiết bị được bật thì Speaker phản hồi lại bằng 2 tiếng Bip Nếu thiết bị được tắt thì Speaker phản hồi lại bằng 1 tiếng Bip 1.4 Thiết kế phần cứng 1.4.1 Thiết kế mạch nguyên lý Dựa trên sơ đồ khối mạch nguyên lý được thiết kế tổng thể trên 5 khối Hình 1.2: Sơ đồ mạch nguyên lý hệ thống 5 ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh 1.4.2 Khối xử lý trung tâm Khối xử lý trung tâm là vi điều khiển PIC16F877A, là IC có 40 chân, với 5 cổng vào ra là Port A(RA0÷RA5), Port B(RB0÷RB7), Port C(RC0÷RC7), Port D(RD0÷RD7), Port E(RE0÷RE2) Nó có 8K Flash ROM và 368 Byte RAM Sơđồ chi tiết như sau: Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý của PIC16F877A trong mạch Chân RESET là chân số 1 của PIC (chân MCLR) PIC sẽ reset khi chân này ở mức thấp Bộ dao động thạch anh (20 MHz) được nối với chân 13 và 14 của vi điều khiển, bộ dao động có thêm tụ 22p tăng sự ổn định cho nguồn xung nhịp của hệ thống PIC được cấp nguồn qua hai cặp chân VSS và VDD Hai cặp chân VSS là chân 12 và 31 nối đất còn hai cặp chân VDD là chân 11 và 32 nối lên nguồn +5V do bộ nguồn nuôi cung cấp 6 ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh Các cổng của PortD chân RD0 đầu ra của tín hiệu phản hồi nối với speaker Các cổng của PortA (từ RA0 đến RA3) là lối vào của tín hiệu DTMF đã được mã hoá thành mã nhị phân 4 bit Các cổng RB được nối với Board mạch điều khiển thiết bị điện 1.4.3 Khối thu và giải mã DTMF Giải mã DTMF được thực hiện bằng vi mạch chuyên dụng IC MT8870 nhờ thế mà việc giải mã trở nên đơn giản hơn Sơ đồ nguyên lý kết nối của IC MT8870 trong mạch được trình bày như hình dưới: Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý kết nối trong mạch của IC MT8870 1.4.4 Khối nguồn nuôi 7 ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh Dùng IC LM2756T để tạo nguồn +5V ổn định cấp toàn mạch cho mạch Sơ đồ nguyên lý như hình dưới: Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý nguồn nuôi của mạch 1.4.5 Khối điều khiển thiết bị điện Hình 1.7 : Sơ đồ nguyên lý khối đóng ngắt thiết bị điện 8 ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh Khối điều khiển thiết bị điện sử dụng Relay để đóng/ ngắt mạch điện khối công suất này nhận lệnh điều khiển từ VĐK PIC 16F877A 1.4.6 Khối tín hiệu phản hồi Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý khối tín hiệu phản hồi Khối tín hiệu phản hổi nhận tín hiệu từ VĐK khiển để đưa ra các âm thanh phản hồi ứng với trạng thái của hệ thống 1.4.7 Mạch in thực tế sau khi thiết kế Dựa trên sơ đồ nguyên lí mạch in được thiết kế 1 lớp có diện tích 7x15 cm 9 ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh Hình 1.9: Sơ đồ mạch in thực tế sau thiết kế 1.5 Thiết kế phần mềm Mã lập trình: #include int1 gt1, gt2, gt3, gt4; char num=0,val=0; char read_BCD() { if(input(PIN_A0))val |= 0x01; if(input(PIN_A1))val |= 0x02; if(input(PIN_A2))val |= 0x04; if(input(PIN_A3))val |= 0x08; return(val); } void kiemtra1(){ gt1 = INPUT(pin_c0); if(gt1==1) { output_high(pin_d0);delay_ms(200);output_low(pin_d0);delay_ms(50);output_high( pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);} if(gt1==0){ output_high(pin_d0);delay_ms(200);output_low(pin_d0);delay_ms(50);} } void kiemtra2(){ 10 ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh gt2 = INPUT(pin_c1); if(gt2==1) { output_high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);delay_ms(50);output_high( pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);} if(gt2==0){ output_high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);delay_ms(50);} } void kiemtra3(){ gt3 = INPUT(pin_c2); if(gt3==1) { output_high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);delay_ms(50);output_high( pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);} if(gt3==0){ output_high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);delay_ms(50);} } void kiemtra4(){ gt4 = INPUT(pin_c3); if(gt4==1) { output_high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);delay_ms(50);output_high( pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);} if(gt4==0){ output_high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);delay_ms(50);} } void main() { int1 m=1; set_tris_a(0xFF); set_tris_c(0xff); set_tris_d(0x00); set_tris_b(0b00000001); output_b(0x00); output_d(0x00); while(true) { if((input(PIN_B0))&&(m==1)){num=read_BCD();val=0;m=0;} if((input(PIN_B0))==0)m=1; switch(num) { case 0:break; case 1: { output_toggle(PIN_B1); num=0; break; } case 2: { 11 ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh output_toggle(PIN_B2); num=0; break; } case 3: { output_toggle(PIN_B3); num=0; break; } case 4: { output_toggle(PIN_B4); num=0; break; } case 5: { kiemtra1(); num=0; break; } case 6: { kiemtra2(); num=0; break; } case 7: { kiemtra3(); num=0; break; } case 8: { kiemtra4(); num=0; break; } }}} 12 ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh ĐÁNH GIÁ KẾT LUẬN: 1.Ưu điểm: - Dễ dàng điều khiển bật/tắt được các thiết bị trong gia đình khi ở xa theo mong muốn 2.Nhược điểm: - Do không có mật khẩu để bảo mật việc điều khiển thiết bị trong gia đình nên bất cứ một thuê bao nào cũng có thể điều khiển được các thiết bị 3 Kết luận: Với hoạt động như trên, từ mô phỏng trên phần mềm hoàn toàn có thể đưa ra làm mạch thật Đây là một đề tài rất có ứng dụng trong thực tế nên chúng em sẽ cố gắng để hoàn thiện đề tài,và phù hợp với nhu cầu thực tế TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Bộ môn tin học công nghiệp – Khoa điện tử - Trường ĐHKTCN-TN , bài giảng hệ thống nhúng, năm 2010 [2] Bài giảng Vi xử lý- Vi điều khiển – Bộ môn Kỹ thuật Máy tính – ĐH Kỹ thuật Công Nghiệp Thái Nguyên – 2009 [3] Tài liệu tham khảo trên các trang web : http://www.microchip.com http://www.picvietnam.com/ http://www.dientuvietnam.net/forums/ 13 ... Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh CHƯƠNG I: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG 1.1 Ý tưởng Thiết kế mạch điều khiển qua điện thoại di động có chức thực điều khiển đóng... trung tâm sử dụng PIC 16F887 Khối điều khiển thiết bị sử dụng Relay 5VDC để đóng/ cắt thiết bị Khối tín hiệu phản hồi sử dụng Speaker 5V Hệ thống điều khiển thiết kế đóng/ ngắt thiết bị điện hồn... /tắt thiết bị điện Để điều khiển thiết bị điện người điều khiển phải gọi điện tới số máy nơi lắp đặt mạch điều khiển Điện thoại gọi, mắc với mạch điều ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh khiển