noidung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

-------------------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH

Đề tài:

ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT THIẾT BỊ ĐIỆN TỪ XA

DÙNG SÓNG RF

GVHD : NGUYỄN NGÔ LÂM

SVTH : LƯƠNG VĂN GIANG

MSSV : 09119010

TP. HỒ CHÍ MINH – 01/2013

Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM

Khoa Ñieän – Ñieän Töû

Boä Moân Ñieän Töû Vieãn Thoâng

COÄNG HOØA XAÕ HOÄI CHUÛ NGHÓA VIEÄT NAM

Ñoäc Laäp – Töï Do – Haïnh Phuùc

Ngaøy……thaùng …… naêm 201…

PHIEÁU CHAÁM ÑOÀ AÙN MOÂN HOÏC…..

(Daønh cho ngöôøi höôùng daãn)

1. Hoï teân sinh vieân : ………………………………………………………………………………MSSV:……………………

2.Teân ñeà taøi ………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3.Ngöôøi höôùng daãn : …………………………………………………………………………………………………………………………………

4.Nhöõng öu ñieåm cuûa Ñoà aùn :

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

5.Nhöõng thieáu soùt cuûa Ñoà aùn:

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………

6.Ñeà nghò : Ñöôïc baûo veä: Boå sung ñeå ñöôïc baûo veä: Khoâng ñöôïc baûo veä:

7.Caùc caâu hoûi sinh vieân phaûi traû lôøi tröôùc toå chaám ÑAMH:

a) ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………

b) …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

c) ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………

8.Ñaùnh giaù Ñieåm (Soá vaø chöõ):………………………………..

CHÖÕ KYÙ vaø HOÏ TEÂN

Trang i

LỜI CẢM ƠN

Người thực hiện đề tài xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy cô trong khoa Điện – Điện Tử, và nhất là quý Thầy cô thuộc bộ môn Điện Tử Viễn Thông đã giảng dạy và truyền đạt kiến thức chuyên ngành cho người thực hiện đồ án trong thời gian vừa qua.

Đặc biệt người thực hiện xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Nguyễn Ngô Lâm vì sự tận tình hướng dẫn cũng như đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất cho người thực hiện đồ án để co thể thực hiện và hoàn thành tốt đề tài này.

Người thực hiện đồ án cũng không quên cảm ơn các bạn trong lớp đã trao đổi, gop ý để người thực hiện hoàn thành đề tài này một cách tốt đẹp và đúng thời gian.

Mặc dù đã co nhiều cố gắng và nỗ lực thực hiện, nhưng do kiến thức cũng như khả năng bản thân còn nhiều hạn chế nên trong quá trình thực hiện đề tài không thể tránh khỏi những sai phạm, thiếu sot…Rất mong nhận được sự gop ý, chỉ dẫn từ nơi quý thầy cô và các bạn sinh viên.

Người thưc hiên đê tai

Lương Văn Giang

Trang ii

LỜI NÓI ĐẦU

Xuất phát từ nhu cầu thực tế qua những ứng dụng tiện ích và hiệu quả mà công nghệ điều khiển từ xa mang lại, người thực hiện đã quyết định chọn đề tài “Điêu khiên va giam sat thiêt bi điên từ xa dùng sóng RF”. Đề tài tập trung nghiên cứu và thiết kế mạch co các chức năng như bật, tắt thiết bị từ xa thông qua công nghệ song RF, thao tác đong, ngắt băng tay qua nút nhấn, đồng thời hiển thị trạng thái thiết bị trên LCD 16x2, …

Tuy đã cố gắng thực hiện đồ án trong sự nghiêm túc và trách nhiệm nhất, nhưng do khả năng nghiên cứu cũng như kiến thức bản thân còn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi những sai phạm và thiếu sot. Rất mong nhận được những ý kiến đong gop tích cực từ quý thầy cô và các bạn.

Trang iii

MỤC LỤC

Trang

Trang bìa................................................................................................................

Trang chấm ĐAMH của GVHD....................................................................

LỜI CẢM ƠN.......................................................................................................i

LỜI NÓI ĐẦU.....................................................................................................ii

MỤC LỤC..........................................................................................................iii

LIỆT KÊ BẢNG.................................................................................................iv

LIỆT KÊ HÌNH...................................................................................................v

Chương 1 GIƠI THIỆU.......................................................................................1

1.1 Mục tiêu đề tài..........................................................................................1

1.2 Nhiệm vụ đề tài........................................................................................1

1.3 Giới thiệu tổng quan nội dung các chương..............................................1

Chương 2 CƠ SƠ LY THUYÊT..........................................................................3

2.1 Song RF....................................................................................................3

2.2 Cặp IC PT2262/PT2272...........................................................................7

2.3 Khảo sát vi điều khiển AT89S52............................................................10

2.4 LCD 16x2...............................................................................................14

Chương 3 TÍNH TOÁN VÀ THIÊT KÊ HỆ THỐNG......................................17

3.1 Sơ đồ khối...............................................................................................17

3.2 Chức năng cac khối................................................................................17

3.3 Thiết kế các khối....................................................................................18

Trang iv

3.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống.......................................................................19

3.5 Sơ đồ mạch in.........................................................................................21

3.6 Linh kiện sử dụng trong mạch................................................................23

3.7 Phân tích chương trình cho vi điều khiển...............................................23

Chương 4 KÊT QUẢ VÀ HƯƠNG PHÁT TRIỂN...........................................25

4.1 Kết quả thi công......................................................................................25

4.2 Kết quả đạt được.....................................................................................28

4.3 Hạn chế và hướng phát triển...................................................................28

PHỤ LỤC..............................................................................................................29

TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................35

LIỆT KÊ BẢNG

Bảng 2.1 Phân loại tần số............................................................................................3Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật module thu RF...............................................................5Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật module phát RF..............................................................6Bảng 2.4 Chức năng các chân của Port 3..................................................................13Bảng 2.5 Chức năng chân LCD 16x2.......................................................................15Bảng 2.6 Tập lệnh LCD 16x2...................................................................................16Bảng 3.1 Danh sách linh kiện sử dụng trong mạch...................................................23

Trang v

LIỆT KÊ HÌNH

1.1

Hình 2.1 Cách tạo và xác định tần số song RF...........................................................4

Hình 2.2 Module thu RF.............................................................................................5

Hình 2.3 Mạch thu RF dùng IC PT2272 giải mã........................................................6

Hình 2.4 Module phát RF............................................................................................6

Hình 2.5 Mạch phát RF dùng IC PT2262 mã hoa.......................................................7

Hình 2.6 Sơ đồ chân IC PT2262.................................................................................8

Hình 2.7 Sơ đồ chân IC PT2272.................................................................................9

Hình 2.8 Sơ đồ khối AT89S52..................................................................................11

Hình 2.9 Sơ đồ các chân AT89S52...........................................................................12

Hình 2.10 Mạch Reset vi điều khiển.........................................................................14

Hình 2.11 Mạch kết nối thạch anh cho vi điều khiển................................................14

Hình 2.12 Hình dạng và sơ đồ chân LCD 16x2........................................................15

Hình 3.1 Sơ đồ khối..................................................................................................17

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý khối chính........................................................................19

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý khối chấp hành................................................................20

HÌnh 3.4 Sơ đồ mạch in khối chính..........................................................................21

Hình 3.5 Sơ đồ mạch in khối chấp hành...................................................................22

Hình 3.6 Lưu đồ giải thuật chương trình chính.........................................................24

Hình 4.1 Mạch khối chính thực tế khi hoàn thành....................................................25

Hình 4.2 Mạch Relay thực tế....................................................................................26

Hình 4.3 Sản phẩm đề tài thực tế khi hoạt động ......................................................27

Trang vi

Điều khiển và giám sát thiết bị điện từ xa dùng song RF Trang 1

Chương 2GIƠI THIỆU

2.1 Muc tiêu đề tài

Đứng trước những thách thức lớn trong việc tiết kiệm năng lượng điện, vấn đề mang ý nghia quốc gia, đồng thời nâng cao sự tiện lợi trong linh vực điều khiển - một trong những nhân tố quyết định sự phát triển của đất nước, người thực hiện đề tài “Điều khiển và giám sát thiết bị điện từ xa dùng song RF” với mục đích thực hành một trong những ứng dụng quan trọng của ngành công nghiệp điều khiển thiết bị. Để thực hiện được điều đo, người thực hiện đã đưa ra một số mục tiêu :

- Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của module thu phát RF.- Nghiên cứu hoạt động mã hoa và giải mã của cặp IC PT2262/PT2272.- Ứng dụng thực tế chip vi điều khiển AT89S52 và phần mềm Keil C.- Xây dựng thuật toán điều khiển và giám sát thiết bị điện.- Viết chương trình điều khiển và giám sát thiết bị điện.- Tính toán, thiết kế và thi công mạch điều khiển và giám sát thiết bị điện.

2.2 Nhiêm vu đề tài

Thiết kế và thi công mạch thực hiện các chức năng:

- Điều khiển từ xa: Bật tắt thiết bị từ xa thông qua module thu phát RF.- Điều khiển thủ công: Bật tắt thiết bị băng tay thông qua nút nhấn được gắn

trên board.- Màn hình LCD trên board mạch hiển thị trạng thái hoạt động của thiết bị.

2.3 Giơi thiêu tổng quan nội dung các chương

Nội dung đề tài được chia thành 4 chương và được sắp xếp như sau:

Chương 1 Giới thiệu: trình bày tổng quan nội dung chính trong đề tài – những vấn đề se được đề cập đến trong toàn bộ bài viết.

Chương 2 Cơ sơ lý thuyết: chương này se đi sâu về lý thuyết thu, phát song vô tuyến, cơ chế mã hoa và giải mã của cặp IC PT2262/PT2272, lý thuyết LCD 16x2, đồng thời trình bày sơ lược về vi điều khiển AT89S52.

Chương 1 Giới thiệu


Chương 3 Tính toán và 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 về 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 4 Kết quả và hướng phát triển: bao gồm kết quả thi công hệ thống, những ưu, nhược điểm và hướng phát triển của đồ án.

Chương 1 Giới thiệu


Chương 3CƠ SƠ LY THUYẾT

3.1 Sóng RF

3.1.1 Khái niệm sóng RF

Những dao động điện từ co tần số hàng chục và hàng trăm Hz bức xạ rất yếu. Song điện từ của chúng không co khả năng truyền đi xa. Trong thông tin vô tuyến, người ta sử dụng những song co tần số từ hàng nghìn Hz trơ lên, gọi là song vô tuyến. Song RF (tần số vô tuyến) là song điện từ co dải tần số năm trong khoảng 3 KHz tới 300 GHz.

Bảng 2.1 Phân loại tần số

Tần số Bươc sóng Tên gọi Tên gọi Công dung

30 – 300 Hz 10^4 km-10^3 km

Tần số cực kỳ thấp

ELF Chứa tần số điện mạng xoay chiều, các tín hiệu đo lường từ xa tần thấp.

300 – 3000 Hz 10^3 km-100 km

Tần số thoại VF Chứa các tần số kênh thoại tiêu chuẩn.

3 – 30 kHz 100 km-10 km

Tần số rất thấp VLF Chứa phần trên của dải nghe được của tiếng noi. Dùng cho hệ thống an ninh, quân sự,chuyên dụng, thông tin dưới nước (tàu ngầm).

30 – 300 kHz 10 km-1 km Tần số thấp LF Dùng cho dẫn đường hàng hải và hàng không.

300 kHz - 3 MHz 1 km-100m Tần số trung bình MF Dùng cho phát thanh thương mại song trung (535 – 1605 kHz). Cũng được dùng cho dẫn đường hàng hải và hàng không.

3 - 30 MHz 100m-10m Tần số cao HF Dùng trong thông tin vô tuyến 2 chiều với mục đích thông tin ơ cự ly xa xuyên lục địa, liên lạc hàng hải, hàng không, nghiệp dư, phát thanh quảng bá...

30 - 300 MHz 10m-1m Tần số rất cao VHF Dùng cho vô tuyến di động, thông tin hàng hải và hàng không, phát thanh FM thương mại (88 đến 108 MHz), truyền hình thương mại

Chương 2 Cơ sơ lý thuyết


(kênh 2 đến 12 tần số từ 54 - 216 MHz).

300 MHz - 3 GHz 1m-10 cm Tần số cực cao UHF Dùng cho các kênh truyền hình thương mại từ kênh 14 đến kênh 83, các dịch vụ thông tin di động mặt đất, di động tế bào, một số hệ thống radar và dẫn đường, hệ thống vi ba và vệ tinh.

3 – 30 GHz 10 cm-1 cm Tần số siêu cao SHF Dùng cho các kênh truyền hình thương mại từ kênh 14 đến kênh 83, các dịch vụ thông tin di động mặt đất, di động tế bào, một số hệ thống radar và dẫn đường, hệ thống vi ba và vệ tinh.

30 – 300 GHz 1 cm-1mm Tần số cực kỳ cao EHF Ít sử dụng trong thông tin vô tuyến.

3.1.2 Cách tạo ra sóng RF

Để co song RF dùng trong điều khiển vô tuyến, khơi đầu người ta dùng mạch dao động cộng hương LC được kết nối bơi một cuộn dây và một tụ điện. Khi mạch LC bị kích thích, trong cuộn dây se xuất hiện từ trường và trong tụ điện se xuất hiện điện trường. Khi vào trạng thái cộng hương, từ trường trong cuộn dây L và điện trường trong tụ C se kết hợp tạo ra dạng song điện từ trường. Dùng dây anten phù hợp cho phát song trong mạch LC vào không gian, đến đây song RF dùng cho công việc điều khiển vô tuyến đã được tạo ra.

Hình 2.1 Cách tạo và xác định tần số song RF



Dùng mạch cộng hương LC tạo song mang co tần số lớn, sau đo tạo ra các mã lệnh điều khiển, gắn các mã lệnh điều khiển này vào song mang băng các phương pháp điều chế rồi phát chúng vào không gian.

3.1.3 Sơ lược về một vài module và mạch thu phát RF

Trên thị thường co rất nhiều dòng module thu phát co IC giải mã khác nhau. Đề tài này trình bày về cặp IC thu phát giải mã thông dụng là IC PT2262/PT2272.

2.1.3.1 Module và mạch thu RF

Hình 2.2 Module thu RF

Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật module thu RF

Điện áp hoạt động DC 3 ~ 8V

Dòng làm việc ≤ 3 mA (DC 5V)

Tần số hoạt động 315/433MHz

Chế độ điều chế ASK / OOK

Độ nhạy -105 dBm (50 Ω)

Tốc độ <5 bps K (ơ 315 MHz, -95 dBm)



Nhiệt độ hoạt động -20 ° C ~ 70 ° C

Chiều dài antenna 24 cm (315 MHz), 18 cm (433,92 MHz)

Kích thước 30 * 14 * 7 mm

Hình 2.3 Mạch thu RF dùng IC PT2272 giải mã

2.1.3.2 Module và mạch phát RF

Hình 2.4 Module phát RF

Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật module phát RF

Điện áp hoạt động DC12V (23A/12V pin)

Tần số 315MHz



Khoảng cách truyền 150 mét (mơ)

Mã hoa Mã cố định hàn ghép nối

Kích thước 63mm'39mm'11 0,5 mm

Dao động kháng 4.7 M

Hình 2.5 Mạch phát RF dùng IC PT2262 mã hoa

3.2 Cặp IC PT2262/PT2272

PT2262 và PT2272 là sản phẩm của Princeton Technology được phát triển và ra đời sau dòng mã hoa 12E/D của hãng Holtek.

3.2.1 IC PT2262PT2262 là một IC mã hoa sử dụng trong điều khiển từ xa kết hợp với IC giải mã

PT2272. Hai IC này được sản xuất trên công nghệ CMOS. No mã hoa dữ liệu và địa chỉ dạng song song thành tín hiệu nối tiếp phù hợp cho điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại hoặc song vô tuyến dựa trên các phương pháp điều chế. IC PT2262 co



tối đa 12 chân địa chỉ nên se co 531441 (3^12) mã địa chỉ, do đo giảm đáng kể khả năng trùng lặp mã và giải mã trái phép.

Hình 2.6 Sơ đồ chân IC PT2262Chức năng các chân IC PT2262

- Trên chân OSC1(15) và OSC2(16) dùng gắn điện trơ R để định tần cho xung nhịp, dùng tạo ra các dãy xung mã lệnh. Tần số xung nhịp phải lấy tương thích giữa bên phát và bên nhận.

- Các chân A0 - A5(1-6) dùng nhập mã địa chỉ, trên mỗi chân co thể co 3 trạng thái, cho nối masse là bit ‘0’, cho nối vào nguồn dương là bit ‘1’ và bỏ trống là bit ‘F’.

- Chân A6/D5 - A11/D0 co thể dùng như các chân địa chỉ từ A6 đến A11, nhưng khi dùng như chân nhập dữ liệu thì chỉ xác lập theo mức 0 và mức 1, chỉ co 2 trạng thái ‘0’ hoặc ‘1’.

- Chân TE\(14) dùng cho xuất nhom xung mã lệnh, no co tác dụng ơ mức áp thấp. Nghia là khi chân này ơ mức áp thấp, no se cho xuất ra xung mã lệnh trên chân Dout.

- Chân Dout(17), là chân ngõ ra của nhom tín hiệu mã lệnh, các tín hiệu mã lệnh đều ơ dạng xung, nghia là lúc ơ mức áp thấp, lúc ơ mức áp cao.

- Chân VCC(18) nối với nguồn.- Chân Vss(9) nối mass.Như đã đề cập, thường thì các chân từ A0 đến A7 được sử dụng như là các chân

mã hoa. Nếu các chân này ơ mạch PT2262 được dùng như thế nào thì ơ mạch PT2272 cũng được dùng như vậy. Khi đo thì các mạch phát và mạch thu se hiểu nhau, còn các mạch phát khác se không nhận ra.

Các chân 10 đến 13 là các chân data khi truyền. Như vậy IC này co thể truyền song song 4 bit. Chân 15 và 16 dùng để gắn điện trơ tạo thành tần số truyền như



mong muốn.Giá trị điện trơ chân 15 và 16 ơ IC PT 2272 nhỏ hơn 10 lần so với PT2262.

3.2.2 IC PT2272

PT2272 là IC giải mã điều khiển từ xa kết hợp với IC mã hoa PT2262. Số chân địa chỉ cũng giống như PT2262 là co tới 12 chân địa chỉ và 531411 mã địa chỉ. PT 2272 co sẵn nhiều lựa chọn để phù hợp với nhu cầu ứng dụng: thay đổi số lượng các chân dữ liệu đầu ra, chốt (L) ngõ ra hoặc tạm thời (M) ơ đầu ra.

Hình 2.7 Sơ đồ chân IC PT2272

Chức năng của các chân:

- Các chân A0 – A7 (1-8) dùng nhập mã địa chỉ, trên mỗi chân co thể co 3 trạng thái, cho nối masse là bit ‘0’, cho nối vào nguồn dương là bit ‘1’ và bỏ trống là bit ‘F’.

- Chân Vss (9) nối mass.- Chân D3 – D0 (10-13) co thể dùng như các chân địa chỉ, nhưng khi dùng

như chân nhập dữ liệu thì chỉ xác lập theo mức 0 và mức 1.- Chân DIN (14): Tín hiệu nhận được sau khi loại bỏ song mang thành tín hiệu

điều khiển se được đưa vào chân này.- Chân OSC1 (15) và OSC2 (16) dùng gắn điện trơ để định tần cho xung nhịp,

xung nhịp này cần thiết cho hoạt động của IC.- Chân VT (17): khi chân này ơ mức cao thì tín hiệu nhận được là hợp lệ.- Chân VCC (18) nối với nguồn.



Như vậy chân 17 PT 2272 se lên mức 1 khi nhận được dữ liệu đúng. Các chân 10 đến 13 se nhận data và thể hiện mức logic tương ứng khi nhận.

Những đặc tính của IC: - Điện năng tiêu thụ thấp.- Khả năng chống nhiễu cao.- Co 12 chân địa chỉ và mỗi chân co tới 3 trạng thái: (0) ,(1),(F)- Chân dữ liệu: Tối đa 6 chân- Phạm vi điện áp hoạt động rộng: 4V-15V- Sử dụng điện trơ dao động đơn- Chốt hoặc xoa đầu ra tức thời.

Ứng dụng: Cặp IC PT2262/PT2272 được ứng dụng điều khiển từ xa khá phổ biến và rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng:

- Hệ thống bảo vệ từ xa: chống trộm, báo động, …- Điều khiển thiết bị điện từ xa: đèn, quạt, relay, …- Công nghiệp đồ chơi điều khiển từ xa, …

3.3 Khảo sát vi điều khiển AT89S52

3.3.1 Giới thiệu Vi Đi u Khiêê n AT89S52

AT89S52 là họ IC vi điều khiển do hãng Atmel sản xuất. Các sản phẩm AT89S52 thích hợp cho những ứng dụng điều khiển. Việc xử lý trên byte và các toán số học ơ cấu trúc dữ liệu nhỏ được thực hiện băng 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. No cung cấp những hổ trợ mơ rộng trên chip dùng 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 co thể xoa và lập trình nhanh (EPROM), 128 Byte RAM, 32 đường I/O, 3TIMER/COUNTER 16 Bit, 5 vectơ ngắt co cấu trúc 2 mức ngắt, một Port nối tiếp bán song công, 1 mạch dao động tạo xung Clock và bộ dao động ON-CHIP.

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

8 KByte bộ nhớ co thể lập trình nhanh, co khả năng tới 1000 chu kỳ ghi/xoá

Tần số hoạt động từ: 0Hz đến 24 MHz

3 mức khoa bộ nhớ lập trình

3 bộ Timer/counter 16 Bit

128 Byte RAM nội.



4 Port xuất /nhập I/O 8 bit.

Giao tiếp nối tiếp.

64 KB vùng nhớ mã ngoài

64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoại.

4µs cho hoạt động nhân hoặc chia

2.1.2

Hình 2.8 Sơ đồ khối AT89S52

3.3.2 Mô tả AT89S52

2.3.2.1 Sơ đô chân AT89S52



Mặc dù các thành viên của họ 8051 (ví dụ 8751, 89S52, 89C51, DS5000) đều co các kiểu đong vỏ khác nhau, chăng hạn như hai hàng chân DIP (Dual In-Line Pakage), dạng vỏ dẹt vuông QPF (Quad Flat Pakage) và dạng chip không co chân đơ LLC (Leadless Chip Carrier) thì chúng đều co 40 chân cho các chức năng khác nhau như vào ra I/O, đọc RD\, ghi WR\, địa chỉ, dữ liệu và ngắt. Cần phải lưu ý một số hãng cung cấp một phiên bản 8051 co 20 chân với số cổng vào ra ít hơn cho các ứng dụng yêu cầu thấp hơn. Tuy nhiên vì hầu hết các nhà phát triển sử dụng chip đong vỏ 40 chân với hai hàng chân DIP nên người thực hiện đề tài chỉ tập trung mô tả phiên bản này.

Hình 2.9 Sơ đồ các chân AT89S52

2.3.2.2 Chức năng của các chân AT89S52

Port 0: Từ chân 32 đến chân 39 (P0.0_P0.7). Port 0 co 2 chức năng: trong các thiết kế cơ nhỏ không dùng bộ nhớ mơ rộng no co chức năng như các đường IO, đối với thiết kế lớn co bộ nhớ mơ rộng no 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 IO dùng cho giao tiếp với thiết bị bên ngoài nếu cần.



Port 2: Từ chân 21 đến chân 28 (P2.0 _P2.7). Port 2 là một port co 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 mơ rộng.

Port 3: Từ chân 10 đến chân 17 (P3.0 _ P3.7). Port 3 là port co tác dụng kép.Các chân của port này co nhiều chức năng, co công dụng chuyển đổi co liên hệ đến các đặc tính đặc biệt của 89S52 như ơ bảng 3.1:

Bảng 2.4 Chức năng các chân của Port 3

Chân Tên Chức năng

P3.0 RxD Ngõ vào Port nối tiếp

P3.1 TxD Ngõ ra Port nối tiếp

P3.2 INT0 Ngõ vào ngắt ngoài 0

P3.3 INT1 Ngõ vào ngắt ngoài 1

P3.4 T0 Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 1

P3.5 T1 Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 0

P3.6 WR Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài

P3.7 RD Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

PSEN (Program store enable): PSEN là tín hiệu ngõ ra co tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình mơ rộng và thường được nối đến chân OE của Eprom cho phép đọc các byte mã lệnh.PSEN ơ mức thấp trong thời gian 89S52 lấy 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 chương trình trong ROM nội, PSEN ơ mức cao.

ALE (Address Latch Enable): Khi 89S52 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, Port 0 co chức năng là bus địa chỉ vàdữ liệu do đo phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ. Tín hiệu ra ALE ơ 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 ơ chân ALE là một xung trong khoảng thời gian port 0 đong vai trò là địa chỉ thấp nên chốt địa chỉ hoàn toàn tự động.

EA (External Access): Tín hiệu vào EA (chân 31) thường được mắc lên mức 1 hoặc mức 0. Nếu ơ mức 1, 89S52 thi hành chương trình từ ROM nội. Nếu ơ mức 0, 89S52 thi hành chương trình từ bộ nhớ mơ rộng. Chân EA được lấy làm chân cấp nguồn 21V khi lập trình cho Eprom trong 89S52.



RST (Reset): Khi ngõ vào tín hiệu này đưa lênmức cao ít nhất 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong được nạp những giá trị thích hợp để khơi động hệ thống. Khi cấp điện mạch phải tự động reset.

Hình 2.10 Mạch Reset vi điều khiển

Cac ngõ vao 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.

Hình 2.11 Mạch kết nối thạch anh cho vi điều khiển

3.4 LCD 16x2

LCD là từ viết tắt của Liquid Crystal Display (màn hình tinh thể lỏng). Co

nhiều loại màn hình LCD với các kích cơ khác nhau, ví dụ như LCD 16x1 (16 cột

và 1 hàng), LCD 16x2 (16 cột và 2 hàng), LCD 20x2 (20 cột và 2 hàng)… Trong

đồ án này sử dụng loại LCD 16x2- loại bán phổ biến trên thị trường.



Hình 2.12 Hình dạng và sơ đồ chân LCD 16x2

Bảng 2.5 Chức năng chân LCD 16x2

Chân Kí hiêu I/O Chức năng

1 VSS - Nguồn (GND)

2 VCC - Nguồn (+5V)

3 VEE - Chỉnh độ tương phản

4 RS I 0=nhập lệnh

1= nhập dữ liệu

5 RW I 0=ghi dữ liệu

1= đọc dữ liệu

6 E I/O Tín hiệu cho phép

7 D0 I/O Bus dữ liệu 0








15 A - Nguồn đèn LCD (GND)

16 K - Nguồn đèn LCD (+5V)



Bảng 2.6 Tập lệnh LCD 16x2

Mã (HEX) Lênh thanh ghi LCD 16x2

1 Xoa màn hình hiển thị

2 Trơ về đầu dòng

4 Giảm con trỏ (dịch con trỏ sang trái)

6 Tăng con trỏ (dịch con trỏ sang phải)

5 Dịch hiển thị sang phải

7 Dịch hiển thị sang trái

8 Tắt con trỏ, tắt hiển thị

A Tắt hiển thị, bật con trỏ

C Bật hiển thị, tắt con trỏ

E Bật hiển thị, nhấp nháy con trỏ

F Tắt con trỏ, nhấp nháy con trỏ

10 Dịch vị trí con trỏ sang trái

14 Dịch vị trí con trỏ sang phải

18 Dịch toàn bộ hiển thị sang trái

1C Dịch toàn bộ hiển thị sang phải

80 Ép con trỏ về đầu dòng thứ nhất

C0 Ép con trỏ về đầu dòng thứ hai

38 Hai dòng và ma trận 5x7



Chương 4TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

4.1 Sơ đô kh iô

Hình 3.1 Sơ đồ khối

4.2 Chưc năng các k h iô

* Khối phát RF và mã hoa: Module phát RF phát song kèm dữ liệu mã hoa từ IC PT2262 thông qua hệ thống các nút nhấn.

Chương 3Tính toán và thiết kế hệ thống


* Khối thu RF và giải mã: Module thu RF nhận tín hiệu song mang và giải mã thông qua IC PT2272, sau đo xuất mức tín hiệu tương ứng đến khối điều khiển.

* Khối chấp hành: nhận tín hiệu điều khiển, thực hiện đong mơ các thiết bị điện thông qua Relay.

* Khối điều khiển:

– Là thành phần chính trong hệ thống, nhận tín hiệu từ khối thu RF.

– Xuất tín hiệu hiển thị trạng thái thiết bị đến khối hiển thị.

– Xuất tín hiệu điều khiển đến khối chấp hành điều khiển đong ngắt các relay.

* Khối hiển thị: nhận tín hiệu từ khối điều khiển và hiển thị các thông tin trạng thái thiết bị.

* Khối nguồn: cấp điện áp phù hợp cho từng linh kiện trong mạch để hệ thống hoạt động ổn định và liên tục.

4.3 Thiết kế các khối

* Module thu phát RF: Dùng bộ module thu phát RF 4 nút nhấn với tần số 315 MHz. Đây là bộ module khá thông dụng, dễ mua, đồng thời phạm vi hoạt động khá tốt, phù hợp với quy mô và yêu cầu đề tài.

* IC mã hoa và giải mã: Dùng cặp IC PT2262/PT2272. Đây là linh kiện được nhiều người dùng bơi tính chuyên dụng, giá thành rẻ, đồng thời dễ dàng sử dụng bơi no đã được đề cập đến trong nhiều nguồn tài liệu.

* Khối điều khiển: Các loại vi điều khiển PIC hay AVR co nhiều ưu điểm hơn so với 8051 như hỗ trợ kết nối ngoại vi tốt hơn, tốc độ xử lý nhanh hơn, lập trình đơn giản hơn. Tuy nhiên người thực hiện đồ án đã sử dụng vi điều khiển AT89S52-chíp lập trình chuyên dụng, phổ thông, phù hợp với yêu cầu đề tài. Đồng thời giúp người thực hiện đề tài ứng dụng một cách thiết thực kiến thức được học vào thực tế.

* Khối chấp hành: Trong phạm vi đồ án môn học này, người thực hiện đề tài đã sử dụng 3 relay để đảm nhận chức năng đong ngắt 3 thiết bị điện. Relay loại 6VDC với ưu điểm: dễ sử dụng, thông dụng trên thị trường, phù hợp với mức điện áp khối nguồn và co thể chịu được dòng làm việc lớn.

* Khối hiển thị: chọn LCD để hiển thị được nhiều thông tin, dễ kết nối với vi điều khiển. Trong hệ thống này sử dụng LCD 16x2.



* Khối nguồn: sử dụng IC ổn áp 7805 tạo điện áp 5VDC ổn định cấp cho vi điều khiển AT89S52, LCD, Relay, … hoạt động.

4.4 Sơ đô nguyên lý hê thống

Từ sơ đồ khối và các linh kiện đã chọn, người thực hiện đề tài tiến hành thiết kế sơ đồ nguyên lý .

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý khối chính.



Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý khối chấp hành



4.5 Sơ đô mạch in

Từ sơ đồ nguyên lý đã thiết kế, người thực hiện đề tài tiến hành ve sơ đồ mạch in

Hình 3.4 Sơ đồ mạch in khối chính



Hình 3.5 Sơ đồ mạch in khối chấp hành



4.6 Linh kiên sử dung trong mạch

Bảng 3.1 Danh sách linh kiện sử dụng trong mạch

Số thứ tự

Tên linh kiênSố

lượng

1 Vi điều khiển AT89S52 1

2 Module phát RF 4 nút nhấn co IC mã hoa 1

3 Module thu RF 1

4 IC PT 2272M4 1

5 LCD 16x2 1

6 Relay 3

7 Transistor C1815 6

8 Led đơn 3

9 Thạch anh 11.059MHz 1

10 Tụ điện 10uF 1

11 Diode 1N4007 3

12 Tụ điện 33p 2

13 Nút nhấn 2 chân 5

14 Biến trơ tinh chỉnh 5K 1

15 Điện trơ 3K9 6

16 Điện trơ 10K 1

17 Điện trơ 330 3

18 Điện trơ 470K 1

4.7 Phân tích chương trình cho vi điều khiển

* Yêu cầu chương trình đối vơi vi điều khiển:

Nhận tín hiệu điều khiển từ khối thu RF và các nút nhấn. Xuất tín hiệu điều khiển thiết bị tương ứng thông qua mạch Relay Cập nhật và hiển thị trạng thái thiết bị trên LCD.

* Giải quyết (lưu đô):



Hình 3.6 Lưu đồ giải thuật chương trình chính



Chương 5KẾT QUẢ VÀ HƯƠNG PHÁT TRIỂN

5.1 Kết quả thi công

Hình 4.1 Mạch khối chính thực tế khi hoàn thành

Chương 4 Kết quả và hướng phát triển


Hình 4.2 Mạch Relay thực tế



Hình 4.3 Sản phẩm đề tài thực tế khi hoạt động



5.2 Kết quả đạt được

Quá trình tìm hiểu và nghiên cứu để hoàn thành đồ án đã giúp người thực hiện củng cố lại kiến thức đã được học và mơ rộng thêm nhiều kiến thức mới, đồng thời co dịp cọ sát với thực tế và rút ra được nhiều kinh nghiệm bổ ích. Dưới sự hướng dẫn của Thầy Nguyễn Ngô Lâm đã giúp người thực hiện hoàn thiện đề tài “Điều khiển và giám sát thiết bị điện từ xa dùng song RF” một cách hoàn chỉnh.

Sau nhiều tuần tích cực tìm hiểu và nỗ lực thực hiện, người thực hiện đề tài đã hoàn thành đồ án đúng theo yêu cầu và thời gian quy định. Dưới đây là những kết quả đã đạt được cũng như ưu điểm của mạch đồ án:

Điều khiển đong, ngắt thiết bị điện từ xa thông qua song RF LCD gắn trên board hiển thị trạng thái thiết bị một cách trực quan. Co chế độ điều khiển trực tiếp băng tay trên board rất tiện lợi và dễ dàng sử

dụng. Board mạch được thiết kế gọn và sắp xếp hợp lý, dễ dàng sử dụng và mang

tính thẩm mi khá cao.

5.3 Hạn chế và hương phát triển

* Hạn chế:

Một số hạn chế còn tồn tại trong mạch:

- Chưa co biện pháp chống nhiễu cụ thể.

- Số lượng thiết bị điều khiển còn hạn chế.

- Chưa co tính năng báo động khi co sự cố thiết bị điều khiển.

- Mạch hoạt động chưa thực sự ổn định do nhiễu.

* Hướng phát triển

- Co thể phát triển để điều khiển nhiều thiết bị hơn .- Ứng dụng điều khiển thiết bị tự động hoa trong công nghiệp .- Xây dựng sản phẩm hoàn thiện hơn cả về phần cứng và phầm mềm.- Phát triển lên quy mô điều khiển lớn hơn, ứng dụng ngôi nhà thông minh.



PHỤ LỤC

Mã nguôn 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 khi (time=time-1) đúng (!=0)

{

TH1=0xFC;

TL1=0x17;

TF1=0;//Xoa co tran

TR1=1;// Starting count

while(!TF1);

TR1=0;//Ngung timer 1

}

}

//================================

void delay_5ms()

{

int i,j;

for(i=0;i<250;i++)

Phụ lục


for(j=0;j<4;j++){}

}

//===========================

void delay_15ms()

{

int i,j;

for(i=0;i<250;i++)

for(j=0;j<100;j++){}

}

//============================================================== LCD

//============================== GUI LENH CHO LCD

void LCD_CODE(unsigned char c)

{

RS=0;//code

RW=0;//ghi

LCD_PORT=c;

EN=1;

EN=0;

delay_5ms();

}

//=============================== KHOI TAO LCD

void LCD_INIT()

{

delay_15ms();

LCD_CODE(0x38); //che do 8bit,2 hang,kieu ky tu 5x8 diem anh.

LCD_CODE(0x38);

LCD_CODE(0x0C); //hien thi man hinh,co con tro, con tro nhâp' nháy.

LCD_CODE(0x01); // Xoa man hinh LCD

}

//============================== IN KY TU

Phụ lục


void LCD_DATA(unsigned char c)

{

RS=1;//data

RW=0;//ghi

LCD_PORT=c;

EN=1;

EN=0;

delay_5ms();

}

//=============================== IN CHUOI KY TU

void LCD_STRING(unsigned char *s)

{

while(*s) //den NULL thi thoi

{

LCD_DATA(*s);

s++;

}

}

//Code file main.c

#include <REGX51.H>

#include "LCD 16x2.c"

#define on 0

#define off 1

sbit sign1=P2^0;

sbit sign2=P2^1;

sbit sign3=P2^2;

sbit sign4=P2^3;

Phụ lục


sbit lamp1=P2^4;

sbit lamp2=P2^5;

sbit lamp3=P2^6;

int count1=0,count2=0,count3=0;

void main(void)

{

sign1=0;sign2=0;sign3=0;sign4=0;

lamp1=off;

lamp2=off;

lamp3=off;

TMOD=0x10;//Timer 1 che do 1

LCD_INIT();

LCD_CODE(0x80);

LCD_STRING(" DESIGN 1");

LCD_CODE(0xC0);

LCD_STRING(" DEVICE CONTROL");

LCD_CODE(0x80);

delay_time(2000);

LCD_CODE(0X01);

LCD_STRING(" DEVICE STATUS");

LCD_CODE(0xC0);

LCD_STRING("1:OF 2:OF 3:OF");

while(1)

{

while(sign1==0&&sign2==0&&sign3==0&&sign4==0);

if(sign1==1)

{

if(count1==0)

{

lamp1=on;count1=count1+1;

Phụ lục


LCD_CODE(0xc0);LCD_STRING("1:ON");delay_time(350);

}

else

{

lamp1=off;count1=count1-1;

LCD_CODE(0xc0);LCD_STRING("1:OF");delay_time(350);

}

while(sign1==1);

}

if(sign2==1)

{

if(count2==0)

{


LCD_CODE(0xC6);LCD_STRING("2:ON");delay_time(350);

}

else

{


LCD_CODE(0xC6);LCD_STRING("2:OF");delay_time(350);

}

while(sign2==1);

}

if(sign3==1)

{

if(count3==0)

{


LCD_CODE(0xCC);LCD_STRING("3:ON");delay_time(350);

}

else

Phụ lục


{


LCD_CODE(0xCC);LCD_STRING("3:OF");delay_time(350);

}

while(sign3==1);

}

if(sign4==1)

{

lamp1=off;lamp2=off;lamp3=off;

count1=0;count2=0;count3=0;

LCD_CODE(0xC0);LCD_STRING("1:OF 2:OF 3:OF");

while(sign4==1);

}

}

}

Phụ lục


TÀI LIỆU THAM KHẢO[1]. Datasheet PT2262

[2]. Datasheet PT2272

[3]. Datasheet module thu phát RF 315 MHz

[4]. Datasheet LCD 16x2

[5]. Tống Văn On, Họ Vi Điều Khiển 8051,NXB Lao động – Xã hội, 2005

[6]. Nguyên Tăng Cương - Phan Quốc Thăng, Cấu trúc và lập trình họ vi điều khiển 8051, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2004.

[7]. Tài liệu tham khảo từ Internet:

http://www.chonhattao.comhttp://www.phuclanshop.comhttp://www.dientu4u.com

Cùng một số từ khoa và tài liệu tham khảo khác qua công cụ tìm kiếm Google.

Tài liệu tham khảo

http://www.dientu4u.com/

http://www.phuclanshop.com/TraoDoiHocTap-ChiTiet.aspx?NewsId=138

http://www.chonhattao.com/

noidung

Documents