Hình 3.1: Hình dáng cặp thu phát hồng ngoại
+PT2248 là con điều khiển phát tín hiệu hồng ngoại với đầu ra có 18 chức năng. Nên nó phát được 18 kênh mã hóa khác nhau. PT2248 làm việc được với điện áp(2.2V-5V) và được ứng dụng nhiều trong các thiết bị điều khiển từ xa với khoảng cách ngắn.
+Chọn tần số dao động: tần số sóng mang mang mã truyền là tần số thu được do vi mạch mã hóa sau khi tiến hành chia 12 lần đối với tần số dao động của bộ cộng hưởng của thạch anh. Cho nên mức độ ổn định của tần số này phụ thuộc vào chất lượng của thạch anh. Tần số dao động của mạch phát thường là 400-500Khz. Nên cần chọn thạch anh là 455Khz.(Tần số sóng mang=Tần số dao động /12 = 455 /12 = 38Khz )
+Do đầu ra của IC có dòng rất bé nên ta phải sử dụng thêm bộ khuếch đại tín hiệu của nó, nên dùng Transistor A1013.
3.2.1.3 Led thu hồng ngoại
+ Đối với module mắt thu trên thì trường có 2 loại module mắt thu tín hiệu hồng ngoại . Một loại vỏ sắt và 1 loại vỏ bằng nhựa. Dùng loại module này chống được nhiễu bên ngoài và thu được tín hiệu xung quang nó. Các xác định chân rất đơn giản là
Hình 3.2: Hình dáng led thu hồng ngoại
- Chân 1 là chân tín hiệu out - Chân 2 là chân GND - Chân 3 là chân VCC
3.2.2 Rơle
Hình 3.3: Hình dáng và sơ đồ của Rơle
Rơle là mô ̣t loa ̣i thiết bi ̣ điê ̣n tự đô ̣ng mà tín hiê ̣u đầu ra thay đổi nhảy cấp khi tín hiê ̣u đầu vào đa ̣t những giá tri ̣ xác đi ̣nh. Rơle là thiết bi ̣ điê ̣n dùng để đóng cắt ma ̣ch điê ̣n điều khiển, bảo vê ̣ và điều khiển sự làm viê ̣c của ma ̣ch điê ̣n đô ̣ng lực. + Cơ cấu tiếp thu( khối tiếp thu)Có nhiê ̣m vu ̣ tiếp nhâ ̣n những tín hiê ̣u đầu vào và biến đổi nó thành đa ̣i lượng cần thiết cung cấp tín hiê ̣u phù hợp cho khối trung gian.
+ Cơ cấu trung gian( khối trung gian)Làm nhiê ̣m vu ̣ tiếp nhâ ̣n những tín hiê ̣u đưa đến từ khối tiếp thu và biến đổi nó thành đa ̣i lượng cần thiết cho rơle tác đô ̣ng. + Cơ cấu chấp hành (khối chấp hành)Làm nhiê ̣m vu ̣ phát tín hiê ̣u cho ma ̣ch điều khiển.
Hình 3.4: Hình minh họa sơ đồ khối của role điện từ
-Cơ cấu tiếp thu ở đây là cuô ̣n dây.
-Cơ cấu trung gian là ma ̣ch từ nam châm điê ̣n. -Cơ cấu chấp hành là hê ̣ thống tiếp điểm 3.2.3 LM 35
Hình 3.8: Cảm biến LM 35
Đây là cảm biến nhiệt độ LM35 có 3 chân : 2 chân cấp nguồn và 1 chân xuất điện áp ra tùy theo nhiệt độ
3.3 Sơ đồ khối toàn hệ thống
Hình 3.5: Sơ đồ tổng quát hệ thống bật tắt đèn thông minh
• Chức năng của từng khối:
+ Khối nguồn: Có nhiệm vụ cấp nguồn cho các mạch hoạt động, cụ thể là nguồn
DC 5V, 12V
+ Khối Cảm biến: Sử dụng sensor hồng ngoại dùng để thu nhận tín hiệu người vào ra phòng, đưa tín hiệu thu được vào chân Pic để xử lý. Để nhận biết người đi vào hay đi ra ta dùng 2 bộ thu phát hồng ngoại mắc gần nhau.
+ Khối Xử lý: Dùng VDK Pic 16F877A để lấy tín hiệu từ cảm biến, tính toán, lưu trữ và đưa ra khối hiển thị và khối chấp hành.
+ Khối Hiển thị: Lấy tín hiệu ra từ chân Pic để hiển thị số lượng người hiện đang ở trong phòng trên Led 7 thanh.Khối Chấp hành: Nhận tín hiệu từ khối xử lý để thực hiện đóng cắt tiếp điểm mạch động lực.
3.4 Tính toán và thiết kế cho từng khối
3.4.1 Khối xử lý Khối xử lý Khối chấp hành Khối hiển thị Khối cảm biến Khối nguồn
Hình 3.7: Sơ đồ mạch in của khối điều khiển • Chọn điện trở kéo lên:
VOH = 2.4V, IOH= 0.8mA, IIH = 0.65mA VOL = 0.45V, IOL= 1.6 mA, IIL= 0.05mA RPmin= = Ω − − 2.87K 05 . 0 6 . 1 45 . 0 5 RPmax= = Ω − − K 3 . 17 65 . 0 8 . 0 24 . 0 5
Vậy chọn các điện trở kéo lên RP=10 K.
• Mạch tạo dao động:
Bao gồm thạch anh Y1 và hai tụ C1, C2.Chip PIC 16F877A hoạt động với tốc độ xung đồng hồ 12MHz,nên chọn thạch anh Y1 =12M, chọn C1=C2=22pF.
• Mạch reset:
Để reset ta phải giữ chân RST ở mức cao(thông thường là mức 1) tối đa trong 2 chu kì máy rồi mới trở lại mức thấp(mức 0). Việc reset được thực hiện bằng tay qua công tắt, hoặc tự động reset khi bị mất nguồn.
3.4.2Khối cảm biến
Hình3.9: Sơ đồ nguyên lý của cảm biến LM35
Hình 3.11: Sơ đồ layout mạch cảm biến đo nhiệt độ LM35 Nhiệt độ tăng 1C thì điện áp xuất ra ở chân out của lm35 tăng 10mV. Mô phỏng bằng Proteus:
Nhiệt độ là 27C, điện áp xuất ra là V=0.27176 chứng tỏ sự tăng 10mV /C là khá chính xác.
3.4.2.2 Khối cảm biến hồng ngoại:
Bộ phận cảm biến của hệ thống sử dụng mạch thu phát hồng ngoại. Led phát hồng ngoại nối với nguồn 1 chiều qua điện trở R1, R2: phát ra ánh sáng hồng ngoại truyền tới Led thu. Led thu hồng ngoại có 3 chân: chân 3 và 1 nối với nguồn qua R3, R4 và đất, chân 2 lấy tín hiệu ra đưa vào chân Vi xử lý. Ở trạng thái bình thường, tín hiệu hồng ngoại truyền từ khối phát được Led thu thu nhận, trên đầu ra 2 tín hiệu ở mức cao (mức 1); khi có người đi cắt qua khiến Led thu mất tín hiệu, đầu ra 2 cho tín hiệu ở mức thấp (mức 0). Để có thể phân biệt được là người đi vào hay đi ra ta mắc 2 bộ Thu- Phát song song và đặt cạnh nhau. Tín hiệu thu được từ đầu ra của 2 Led thu được đưa vào 2 chân Vi xử lý để thực hiện quá trình tính toán, kiểm tra, lưu trữ…
3.4.3 Khối hiển thị:
3.4.3.1 Khối hiển thị dùng led 7 đoạn:
Hình 3.14: Sơ đồ chân LED 7 đoạn đôi
Hình 3.16: Sơ đồ layout khối hiển thị LED 7 đoạn đôi
LED 7 đoạn dùng để hiển thị số người trong phòng. Bộ cảm biến hồng ngoại gởi dữ liệu về vi điều khiển xử lý và hiển thị ra LED.
3.4.3.2 Khối hiển thị dùng LCD:
Hình 3.17: Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị LCD
Hình 3.18: Sơ đồ layout khối hiển thị LCD Đây là LCD 2 hàng, mỗi hàng 16 ký tự
Các hàm thông dụng sử dụng để lập trình:
lcd_init() : là hàm phải có để báo rằng sẽ sử dụng LCD lcd_putc( char c) : hàm để xuất ký tự ra LCD
lcd_gotoxy( BYTE x, BYTE y) : hàm cho phép con trỏ nhảy tới vị trí (x,y) trên LCD
3.4.4 Bộ điều khiển bằng tay dùng RF
3.4.4.1 Giới thiệu
Dùng bộ thu phát RF để điều khiển các thiết bị trong trường hợp cần thiết.Bộ thu phát RF hoạt động dựa vào việc thu và phát sóng FM.Bộ thu phát RF có 2 loại: + Bộ thu phát RF có IC giải mã
+ Bộ thu phát RF không có IC giải mã Ở đây chúng ta dùng bộ thu phát RF có IC giải mã.
3.4.4.2 Sơ đồ nguyên lý của bộ thu phát RF
* Sơ đồ mạch phát dung IC PT2262
Hình 3.19: Sơ đồ mạch phát dùng IC PT 2262
Các chân A0 đến A7 là các chân mã hóa. Nếu các chân này ở mạch PT2262 được dung như thế nào thì PT2272 cũng được dung như vậy. Khi đó thì các mạch phát và mạch thu sẽ hiểu nhau, còn mấy mạch phát khác sẽ không nhận ra.
Các chân 10 đến 13 là các chân data khi truyền. Như vậy IC này có thể truyền song song 4 bit. Chân 15 và 16 dùng để gắn điện trở tạo thành tần số truyền như mong muốn.Giá trị điện trở ở chân 15 và 16 ở IC PT 2272 nhỏ hơn 10 lần so với PT2262. Chân 17 dùng để truyền dữ liệu và khi truyền sẽ ở mức 0v.
* Sơ đồ mạch thu dung IC PT2272
Hình 3.20 Sơ đồ mạch thu dùng IC PT 2272
Chân 17 PT 2272 sẽ lên mức 1 khi nhận được dữ liệu đúng. Các chân 10 đến 13 sẽ nhận data và thể hiện mức logic tương ứng khi nhận.
3.4.5 Bộ điều khiển bằng tay dùng IR
Hình 3.21 Sơ đồ nguyên lý của mạch phát hồng ngoại