Đề tài: Điều khiển thiết bị điện trong hộ gia đình qua điều khiển tivi dùng vi điều khiển Người hướng dẫn:TS. Phạm Xuân Bách Thời gian thực hiện: từ 07/01/2019 đến 19/05/2019 Sinh viên thực hiện: 1.Trịnh Văn Quân, Khóa 10, Kỹ thuật điện tử, Hệ ĐHCQ 2.Vũ Tiến Dũng, Khóa 10, Kỹ thuật điện tử, Hệ ĐHCQ Loại đề tài:........................................... Tóm tắt nội dung đề tài:............................... Các yêu cầu chính:..................................... Các yêu cầu khác:...................................... Kết quả dự kiến:....................................... Nam định,ngày...tháng...năm... Sinh viên (ký tên) 1 Mục Lục PHẦN 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT I, VI ĐIỀU KHIỂN 1.1. Tóm tắt phần cứng........................................................................... 1.2. Sơ đồ khối, sơ đồ chân, chức năng các chân.................................. 1.2.1. Sơ đồ khối............................................................................... 1.2.2. Sơ đồ chân .............................................................................. 1.2.3. Chức năng các chân................................................................ 1.2.4. Các Port .................................................................................. 1.2.5. Các chân tín hiệu điều khiển .................................................. 1.3. Tổ chức bộ nhớ............................................................................... 1.3.1. Bộ nhớ trong........................................................................... 1.3.2. Bộ nhớ ngoài .......................................................................... 1.3.3. Hoạt động Reset ..................................................................... II,THIẾT BỊ THU PHÁT 2.1 Hồng ngoại là gì? 2.2 Hồng ngoại trong điện tử 2.3 Thiết bị phát ...2.3.1 Điều khiển ti vi sony 2.4 Thiết bị thu 2.4.2 Đặc điểm của 7805 CƠ CẤU CHẤP HÀNH 3.1 Relay là gì? 3.2 Cấu tạo của relay
TRƯỜNG ĐH SPKT NAM ĐỊNH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ PHIẾU ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI MÔN HỌC Đề tài: Điều khiển thiết bị điện hộ gia đình qua điều khiển tivi dùng vi điều khiển Người hướng dẫn:TS Phạm Xuân Bách Thời gian thực hiện: từ 07/01/2019 đến 19/05/2019 Sinh viên thực hiện: Trịnh Văn Quân, Khóa 10, Kỹ thuật điện tử, Hệ ĐHCQ Vũ Tiến Dũng, Khóa 10, Kỹ thuật điện tử, Hệ ĐHCQ Loại đề tài: Tóm tắt nội dung đề tài: Các yêu cầu chính: Các yêu cầu khác: Kết dự kiến: Nam định,ngày tháng năm Sinh viên (ký tên) Mục Lục PHẦN 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT I, VI ĐIỀU KHIỂN 1.1 Tóm tắt phần cứng 1.2 Sơ đồ khối, sơ đồ chân, chức chân 1.2.1 Sơ đồ khối 1.2.2 Sơ đồ chân 1.2.3 Chức chân 1.2.4 Các Port 1.2.5 Các chân tín hiệu điều khiển 1.3 Tổ chức nhớ 1.3.1 Bộ nhớ 1.3.2 Bộ nhớ 1.3.3 Hoạt động Reset II,THIẾT BỊ THU PHÁT 2.1 Hồng ngoại gì? 2.2 Hồng ngoại điện tử 2.3 Thiết bị phát 2.3.1 Điều khiển ti vi sony 2.4 Thiết bị thu 2.4.2 Đặc điểm 7805 CƠ CẤU CHẤP HÀNH 3.1 Relay gì? 3.2 Cấu tạo relay Chương : XÂY DỰNG TÍNH TỐN PHẦN CỨNG I, SƠ ĐỒ KHỐI II, CHỨC NĂNG VÀ NHIỆM VỤ TỪNG KHỐI 2.1 Khối nguồn 2.2 Khối điều khiển 2.3 Khối thu phát tín hiệu Chương 3: THI CƠNG THIẾT KẾ VÀ VIẾT CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN Sơ đồ nguyên lý Nguyên lý hoạt động Sơ đồ lắp ráp mạch in Lưu đồ thuật tốn chương trình Mã chương trình điều khiển PHẦN 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT I;Vi điều khiển 1.1.Tóm tắt phần cứng MCS-51 họ IC vi điều khiển hãng INTEL sản xuất Các IC tiêu biểu cho họ 8031, 8051, 8951… Những đặc điểm nguyên tắc hoạt động vi điều khiển khác không nhiều Khi sử dụng thành thạo vi điều khiển ta nhanh chóng vận dụng kinh nghiệm để làm quen làm chủ ứng dụng vi điều khiển khác Vì để có hiểu biết cụ thể vi điều khiển để phục vụ cho đề tài ta bắt đầu tìm hiểu vi điều khiển thơng dụng nhất, họ MCS-51 1.2 Sơ đồ khối, sơ đồ chân, chức chân: 1.2.1 Sơ đồ khối: 1.2.2.Sơ đồ chân: 1.2.3.Chức chân: 89V51RB2 có 40 chân 32 chân có cơng dụng xuất/ nhập Trong 32 chân có 24 chân có tác dụng kép (nghĩa chân có chức năng), đường hoạt động xuất/ nhập, hoạt động đường điều khiển hoạt động đường địa chỉ/ liệu bus địa chỉ/ liệu đa hợp 1.2.4 Các port: Port 0: - Port (P0.0 – P0.7) có số chân từ 32 – 39 - Port có chức xuất nhập liệu (P0.0 – P0.7) thiết kế cỡ nhỏ khơng sử dụng nhớ ngồi - Port có chức bus địa byte thấp bus liệu đa hợp (AD0 – AD7) thiết kế cỡ lớn có sử dụng nhớ Port 1: - Port (P1.0 – P1.7) có số chân từ – - Port port xuất nhập liệu (P1.0 – P1.7) sử dụng khơng sử dụng nhớ ngồi Port 2: - Port (P2.0 – P2.7) có số chân từ 21 – 28 - Port có chức port xuất nhập liệu (P2.0 – P2.7) khơng sử dụng nhớ ngồi - Port có chức bus địa byte cao (A8 - A15) sử dụng nhớ Port 3: - Port (P3.0 – P3.7) có số chân từ 10 – 17 - Port có chức xuất nhập liệu (P3.0 – P3.7) không sử dụng nhớ chức đặc biệt - Port có chức tín hiệu điều khiển sử dụng nhớ chức đặc biệt - Chức chân port 3: Bit Tên Địa bit Chức P3.0 RxD B0H Chân nhận liệu port nối tiếp P3.1 TxD B1H Chân phát liệu port nối tiếp P3.2 INT0\ B2H Ngõ vào ngắt P3.3 INT1\ B3H Ngõ vào ngắt P3.4 T0 B4H Ngõ vào định thời/ đếm P3.5 T1 B5H Ngõ vào định thời/ đếm P3.6 WR\ B6H Điều khiển ghi vào RAM P3.7 RD\ B7H Điều khiển đọc từ RAM ngồi Bảng tóm tắt chức chân Port 1.2.5 Các chân tín hiệu điều khiển Chân PSEN: - PSEN (Program Store Enable): cho phép nhớ chương trình, chân số 29 - Chân PSEN\ có chức tín hiệu cho phép truy xuất (đọc) nhớ chương trình (ROM) ngồi tín hiệu truy xuất, tích cực mức thấp - PSEN mức thấp thời gian CPU tìm - nạp lệnh từ ROM ngồi Khi CPU sử dụng ROM trong, PSEN mức cao - Khi sử dụng nhớ chương trình bên ngồi, chân PSEN\ thường nối với chân OE\ ROM phép CPU đọc mã lệnh từ ROM Chân ALE: - ALE (Address Latch Enable): cho phép chốt địa chỉ, chân số 30 - Chân ALE có chức tín hiệu cho phép chốt địa để thực việc giải đa hợp cho bus địa byte thấp bus liệu đa hợp (AD0 – AD7) Ngồi chân ALE cịn tín hiệu xuất, tích cực mức cao - Các xung tín hiệu ALE có tốc độ 1/6 lần tần số dao động chíp dùng làm tín hiệu clock cho phần khác hệ thống Chân ALE dùng làm ngõ vào xung lập trình (PGM\) Chân EA\: - EA ( External Access): truy xuất ngồi, chân số 31 - Tín hiệu vào EA\ thường mắc lên mức mức Nếu mức 1, 89V51RB2 thi hành chương trình từ ROM nội Nếu mức 0, 89V51RB2 thi hành chương trình từ ROM ngồi - Khi lập trình cho ROM chip chân EA đóng vai trị ngõ vào điện áp lập trình (Vpp = 12V – 12,5V cho 89V51RB2) Chân RST: - RST (Reset): thiết lập lại, chân số - Khi ngõ vào RST đưa lên cao chu kỳ máy, 89V51RB2 thiết lập lại trạng thái ban đầu Khi ngõ vào RST mức thấp IC hoạt động bình thuờng Chân XTAL1, XTAL2: - XTAL (Crystal): tinh thể thạch anh, chân số 18 – 19 - XTAL1: ngõ vào mạch tạo xung clock chip - XTAL2: ngõ mạch tạo xung clock chip - Bộ dao động tích hợp bên 89V51RB2, sử dụng 89V51RB2 người thiết kế cần nối thêm thạch anh (tần số thạch anh thường sử dụng 12MHZ) tụ Chân Vcc, GND: Vcc: chân số 40, cung cấp nguồn điện cho chip hoạt động Vcc = 4,5 – 5,5V - GND: chân số 20 GND = 0V 1.3 Tổ chức nhớ PSEN\ FFFFH WR\ RD\ FFFH SFR 80H 7FH 00H 000H Bộ nhớ Bộ nhớ chương chương trình trình (mã) (mã) Bộ nhớ chip Bộ nhớ liệu 0000H Bộ nhớ ngồi chip Hình: Tóm tắt vùng nhớ 89V51RB2 Bảng tóm tắt nhớ liệu chip 89V51 ( Special Function Register: Thanh ghi chức đặc biệt ) 1.3.1 Bộ nhớ trong: Bộ nhớ 89V51RB2 bao gồm ROM RAM RAM 89V51RB2 bao gồm nhiều thành phần: RAM đa chức năng, RAM định địa bit dãy ghi 1.3.1.1 Bộ nhớ ROM ( Bộ nhớ chương trình): Bộ nhớ chương trình dùng để lưu trữ chương trình điều khiển cho chip hoạt động 1.3.1.2 Bộ nhớ RAM (Bộ nhớ liệu) Bộ nhớ liệu dùng để lưu trữ liệu tham số 1.3.1.3 RAM đa chức năng: - Trên hình vẽ cho thấy 80 byte RAM đa chức chiếm địa từ 30H đến 7FH - Mọi địa vùng RAM đa chức truy xuất tự dùng kiểu định địa trực tiếp gián tiếp 1.3.1.4 RAM định địa bit: - RAM định địa bit gồm 128 bit định địa chứa byte có địa từ 20H đến 2FH - RAM định địa bit có kiểu truy xuất liệu: trực tiếp, gián bit 1.3.1.5 Các dãy ghi: - 32 vị trí thấp nhớ nội chứa dãy ghi Các lệnh 89V51RB2 hỗ trợ ghi từ R0 – R7 Bộ nhớ liệu dùng để lưu trữ liệu tham số thuộc dãy theo mặc định sau Reset hệ thống ghi địa từ 00H đến 07H - Các lệnh dùng ghi R0 đến R7 ngắn nhanh so với lệnh có chức tương ứng dùng kiểu địa trực tiếp Các liệu dùng thường xuyên nên dùng ghi - Do có dãy ghi nên thời điểm có dãy ghi tích cực Dãy ghi tích cực thay đổi cách thay đổi bit chọn dãy từ trạng thái chương trình PSW 1.3.1.6 Các ghi chức đặc biệt: - Các ghi nội hầu hết vi xử lý truy xuất rõ ràng tập lệnh 10 THIẾT BỊ THU 7805 D4007 Thông số kỹ thuật: Model: plastic, DO-41 Điện áp làm việc: 50 – 1000V Dòng điện giới hạn: Imax= 1A Nhiệt độ hoạt động: -55oC ~ 150oC 2.4.2 Đặc điểm D4007 Diode 1N4007 diode silic chỉnh lưu phổ biến 1A thường sử dụng adapter AC cho thiết bị gia dụng thông thường Diode 1N4007 chịu điện áp tối đa lên đến 1000V Dòng điện cực đại qua diode 1N4007 1A, dịng cao gây nóng cháy diode Diode chỉnh lưu 1N4007 23 Tuy nhiên, Diode 1N4007 dịng diode có tốc độ chỉnh lưu thấp, hiệu điện đầu nhấp nhô Để giảm nhấp nhơ hiệu điện thể đầu nên gắn thêm tụ lọc song song với tải Khi ráp mạch cần ý, tránh dùng nguồn chỉnh lưu 1N4007 cung cấp cho thiết bị điện tử gây nhiễu, méo, sai lệch tín hiệu hỏng thiết bị, nguồn dùng chạy motor DC, đèn dây tóc, nạp acquy Diode chỉnh lưu 24 III, Relay 3.1 Relay ? Relay trung gian thiết bị rơ le điện từ với kích thước nhỏ, chúng có chức chuyển mạch tín hiệu điều khiển làm nhiệm vụ khuếch đại Trong sơ đồ điều khiển, relay trung gian thơng thường lắp đặt vị trí trung gian, nằm thiết bị điều khiển cơng suất nhỏ thiết bị điều khiển có cơng suất lớn 3.2 Cấu tạo relay – Cấu tạo rơ le trung gian Thiết bị nam châm điện có thiết kế gồm lõi thép động, lõi thép tĩnh cuộn dây Cuộn dây bên cuộn cường độ, cuộn điện áp, cuộn điện áp cuộn cường độ Lõi thép động găng lị xo định vị vít điều chỉnh Cơ chế tiếp điểm bao gồm tiếp điểm nghịch tiếp điểm nghịch 3.3.Nguyên lý hoạt động +Khi có dịng điện chạy qua rơ le, dịng điện chạy qua cuộn dây bên tạo từ trường hút Từ trường hút tác động lên địn bẩy bên làm đóng mở tiếp điểm điện làm thay đổi trạng thái rơ le Số tiếp điểm điện bị thay đổi nhiều, tùy vào thiết kế +Relay có mạch độc lập hoạt động Một mạch để điều khiển cuộn dây rơ le: Cho dòng chạy qua cuộn dây hay khơng, hay có nghĩa điều khiển rơ le trạng thái ON hay OFF Một mạch điều khiển dòng điện ta cần kiểm sốt có qua rơ le hay không dựa vào trạng thái ON hay OFF rơ le 3.3 transitor A1015 -Transistor A1015 transistor thuộc loại transistor PNP A1015 có Uc cực đại = -50V dòng Ic cực đại = -150mA Hệ số khuếch đại hFE transistor A1015 khoảng 70 đến 400 Thứ tự chân từ trái qua phải: E C B - Bảng thông số kĩ thuật : 25 Phần : THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN I, SƠ ĐỒ KHỐI 1.1 KHỐI TÍN HIỆU 1.1.1 Sơ đồ khối phần phát Khối Dao Động Khối Bàn Khối Điều Khối Phát Phím Khiển T/H Khối Nguồn 26 1.1.2 Sơ đồ khối phần thu Khối Dao Động Khối Nhận Khối Giải T/H Mã Khối Đệm Khối Chấp Hành Khối Nguồn 27 1.2 KHỐI NGUỒN 1.2.1 NGUỒN NUÔI MẠCH 1.2.2 NGUỒN NUÔI THIẾT BỊ ĐIỆN 1.3 KHỐI ĐIỀU KHIỂN 1.4 KHỐI CÔNG SUẤT 28 Phần 3:THI CƠNG THIẾT KẾ VÀ VIẾT CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN I Sơ đồ nguyên lý II Nguyên lý hoạt động Cấp nguồn DC 5V cho mạch, mắt hồng ngoại chân Out nối với P3.3 Vi xử lý Tín hiệu tới chân P3.3 lập trình giải mã đưa tín hiệu điều khiển cổng P2 Trong mạch sử dụng chân P2, từ P2.0 đến P2.7 để điều khiển thiết bị điện 220V tắt mở theo ý muốn nhờ RELAY 5V P2.7 Các chân từ P2.0 đến P2.7 nối với cực Base 29 tranzitor A1015, cực Emittor nối với đầu cuộn dây RELAY (đầu cuộn dây nối với Vcc), cực Collector nối với mass Khi P2 mức cao (+5V) tranzitor không dẫn, Relay ngắt mạch, P2 mức thấp (0V) tranzitor dẫn làm đóng Relay cho dịng 220V qua thiết bị III Lưu đồ thuật toán điều khiển ngõ P2 30 Begin Thu tín hiệu Y Bấm phin Đảo bit P2.0 Bấm phin Y Đảo bit P2.1 Bấm phin Y Đảo bit P2.6 Bấm phin VOL Y Đảo bit P2.7 Bấm phin Y SETB P2.0 P2.6 Bấm phin Y CLR bit P2.0 P2.6 N IV.Mã chương Trình 31 $MOD51 ORG 00H MOV P2,#01111111B ; cấp nguồn tắt tất thiết bị LCALL LONG_DELAY ; cho tín hiệu nhận khơng bị sai ; MAIN: SETB P3.3 MOV A,#01000000B RP1: JB P3.3,RP1 RP2: JNB P3.3,RP2 RP3: JB P3.3,RP3 LCALL DELAY MOV C,P3.3 JC BIT0 SETB C RRC A JC ENG_SINGNAL SJMP RP2 ; -BIT0: CLR C RRC A JC ENG_SINGNAL SJMP RP3 ; 32 ENG_SINGNAL: LCALL LONG_DELAY RR A MOV P1,A ; PHIM1: CJNE A,#00000000B,PHIM2 CPL P2.0 SJMP MAIN ; -PHIM2: CJNE A,#1,PHIM3 CPL P2.1 SJMP MAIN ; -PHIM3: CJNE A,#2,PHIM4 CPL P2.2 SJMP MAIN ; PHIM4: CJNE A,#3,PHIM5 CPL P2.3 SJMP MAIN ; PHIM5: CJNE A,#4,PHIM6 33 CPL P2.4 SJMP MAIN ; -PHIM6: CJNE A,#5,PHIM7 CPL P2.5 SJMP MAIN ; -PHIM7: CJNE A,#6,PHIM8 CPL P2.6 SJMP MAIN ; -PHIM8: CJNE A,#7,PHIM9 SETB P2.0 SETB P2.1 SETB P2.2 SETB P2.3 SETB P2.4 SETB P2.5 SETB P2.6 ; PHIM9: CJNE A,#8,PHIMVOL CLR P2.0 CLR P2.1 CLR P2.2 34 CLR P2.3 CLR P2.4 CLR P2.5 CLR P2.6 ; PHIMVOL: CJNE A,#10,OTHER CPL P2.7 SJMP MAIN SJMP MAIN ; -OTHER: LJMP MAIN ; DELAY: MOV R5,#165 LAP: NOP NOP NOP DJNZ R5,LAP RET ; -LONG_DELAY: MOV R5,#50 MP1: MOV R6,#255 MP2: DJNZ R6,MP2 35 DJNZ R5,MP1 RET ; END ; - Mã lệnh Remod TV Sony: Tín hiệu tới P3.3 Phím Mã lệnh (HEX) 00000000B 00000001B 00000010B 00000011B 00000100B 00000101B 00000110B 00000111B 00001000B 00001001B 10 36 V, Mạch in 37 ... lắp đặt vị trí trung gian, nằm thiết bị điều khiển công suất nhỏ thiết bị điều khiển có cơng suất lớn 3.2 Cấu tạo relay – Cấu tạo rơ le trung gian Thiết bị nam châm điện có thiết kế gồm lõi thép... động vi điều khiển khác không nhiều Khi sử dụng thành thạo vi điều khiển ta nhanh chóng vận dụng kinh nghiệm để làm quen làm chủ ứng dụng vi điều khiển khác Vì để có hiểu biết cụ thể vi điều khiển. .. Relay ? Relay trung gian thiết bị rơ le điện từ với kích thước nhỏ, chúng có chức chuyển mạch tín hiệu điều khiển làm nhiệm vụ khuếch đại Trong sơ đồ điều khiển, relay trung gian thông thường lắp