THIẾT kế MẠCH GIẢI mã LED 7 đoạn QUA SÓNG RF

LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay với những ứng dụng của khoa học kĩ thuật trên tiên tiến,thế giới chúng ta đã và đang ngày một thay đổi,văn minh và hiện đại hơn.Sự phát triển của kĩ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao,tốc độ nhanh,gọn nhẹ là những yếu tố rất cần thiết cho hoạt động của con người đạt hiệu quả cao. Điện tử đang trở thành một ngành công nghiệp đa nhiệm vụ.Điện tử đã đáp ứng những đòi hỏi không ngừng từ các lĩnh vực công nông lâm ngư nghiệp cho đến các nhu cầu thiết bị trong đời sống hàng ngày Một trong những ứng dụng quan trọng trong công nghệ điện tử là kỹ thuật truyền nhận dữ liệu điều qua sóng RF.Nó đã góp phần rất lớn trong việc truyền tải dữ liệu từ xa trong các thiết bị điện tử. Xuất phát từ ứng dụng quan trọng trên , nhóm chúng em đã thiết kế và thi công mạch truyền nhận dữ liệu qua sóng RF giữa hai mạch, giao tiếp chuẩn UART.Tiến hành kết nối vi điều khiển với bộ thu phát sóng RF để truyền nhận dữ liệu Để tìm hiểu ứng dụng này về vi điều khiển, sóng RF và tìm hiểu tác dụng của nó,người thực hiện xin thực hiện đề tài gồm 3 phần sau: Phần A Giới thiệu các vấn đề liên quan về sóng RF Phần B Tiến hành thi công mạch Phần C Phụ lục và tài liệu tham khảo PHẦN A:GIỚI THIỆU CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN SÓNG RF 1.TỔNG QUAN VỀ SÓNG RF 1.1Tín hiệu RF là gì? Chúng ta đã nghe nói đến rất nhiều về sóng RF nhưng có thể khó hiểu rõ về bản chất của loại sóng này sau đây là định nghĩa ngắn gọn về sóng RF: Sóng RF (radio frequence) là tín hiệu dòng xoay chiều (AC= alternating Current) có tần số cao được truền dọc theo dây dẫn bằng đồng sau đó được phát ra vào không khí thông qua một anten.Anten sẽ chuyển đổi tín hiệu có dây sang tín hiệu không dây và ngược lại. Khi một tín hiệu AC tần số cao được phát ra vào không khí ,chúng có dạng sóng radio.Các sóng radio này lan truyền từ anten trên đường thẳng theo mọi hương cùng lúc Ta đã biết bản chất của dữ liệu là bao gồm các bit 0 và 1, bên phát dữ liệu cần có một cách thức để gửi các bit 0 và 1 để gửi cho bên nhận. Một tín hiệu xoay chiều hay một chiều tự nó sẽ không thực hiện tác vụ này. Tuy nhiên, nếu một tín hiệu có thay đổi và dao động, dù chỉ một ít, sự thay đổi này sẽ giúp phân biệt bit 0 và bit 1. Lúc đó, dữ liệu cần truyền sẽ có thể gửi và nhận thành công dựa vào chính sự thay đổi của tín hiệu. Dạng tín hiệu đã điều chế này còn được gọi là sóng mang (carrier signal). Có ba thành phần của dạng sóng có thể thay đổi để tạo ra sóng mang, đó là biên độ, tần số và pha. Tất cả các dạng truyền thông dùng sóng vô tuyến đều dùng vài dạng điều chế để truyền dữ liệu. Để mã hóa dữ liệu vào trong một tín hiệu gửi qua sóng AMFM, điện thoại di động, truyền hình vệ tinh, ta phải thực hiện một vài kiểu điều chế trong sóng vô tuyến đang truyền. 1.1.1 Biên độ và bước sóng: Truyền thông vô tuyến bắt đầu khi các sóng vô tuyến được tạo ra từ một máy phát và gửi đến máy nhận ở một vị trí khác. Sóng vô tuyến tương tự như các cơn sóng mà bạn hay gặp ở biển, hồ, sông, suối. Sóng có hai thành phần chính: biên độ và bước sóng. Biên độ là chiều cao, độ mạnh hoặc công suất của sóng Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm tương tự trên hai đỉnh sóng liên tiếp. Biên độ và tần số cả hai đều là các thuộc tính của sóng.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA VẬT LÝ –VẬT LÝ KỸ THUẬT

BỘ MÔN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO CUỐI HỌC KÌ THỰC

TẬP CHUYÊN ĐỀ 3

ĐỀ TÀI THIẾT KẾ MẠCH GIẢI

MÃ LED 7 ĐOẠN QUA SÓNG

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với những ứng dụng của khoa học kĩ thuật trên tiên tiến,thế giới chúng ta đã và đang ngày một thay đổi,văn minh và hiện đại hơn.Sự phát triển của kĩ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao,tốc độ nhanh,gọn nhẹ là những yếu tố rất cần thiếtcho hoạt động của con người đạt hiệu quả cao

Điện tử đang trở thành một ngành công nghiệp đa nhiệm vụ.Điện tử đã đáp ứng những đòi hỏi không ngừng từ các lĩnh vực công nông lâm ngư nghiệp cho đến các nhu cầu thiết bị trong đời sống hàng ngày

Một trong những ứng dụng quan trọng trong công nghệ điện tử là kỹ thuật truyền nhận dữ liệu điều qua sóng RF.Nó đã góp phần rất lớn trong việc truyền tải dữ liệu từ xa trong các thiết bị điện tử

Xuất phát từ ứng dụng quan trọng trên , nhóm chúng em đã thiết kế và thi công mạch truyền nhận dữ liệu qua sóng RF giữa hai mạch, giao tiếp chuẩn UART.Tiến hành kết nối vi điều khiển với bộ thu phát sóng RF để truyền nhận dữ liệu

Để tìm hiểu ứng dụng này về vi điều khiển, sóng RF và tìm hiểu tác dụng của nó,người thực hiện xin thực hiện đề tài gồm 3 phần sau:

Phần A Giới thiệu các vấn đề liên quan về sóng RF

Phần B Tiến hành thi công mạch

Phần C Phụ lục và tài liệu tham khảo

Khi một tín hiệu AC tần số cao được phát ra vào không khí ,chúng có dạng sóng radio.Các sóng radionày lan truyền từ anten trên đường thẳng theo mọi hương cùng lúc

Ta đã biết bản chất của dữ liệu là bao gồm các bit 0 và 1, bên phát dữ liệu cần có một cách thức để gửi các bit 0 và 1 để gửi cho bên nhận Một tín hiệu xoay chiều hay một chiều tự nó sẽ không thực hiện tác vụ này Tuy nhiên, nếu một tín hiệu có thay đổi và dao động, dù chỉ một ít, sự thay đổi này sẽ giúp phân biệt bit 0 và bit 1 Lúc đó, dữ liệu cần truyền sẽ có thể gửi và nhận thành công dựa vào chính sự thay đổi của tín hiệu Dạng tín hiệu đã điều chế này còn được gọi là sóng mang (carrier signal)

Có ba thành phần của dạng sóng có thể thay đổi để tạo ra sóng mang, đó là biên độ, tần số và pha Tất

cả các dạng truyền thông dùng sóng vô tuyến đều dùng vài dạng điều chế để truyền dữ liệu Để mã hóa

dữ liệu vào trong một tín hiệu gửi qua sóng AM/FM, điện thoại di động, truyền hình vệ tinh, ta phải thựchiện một vài kiểu điều chế trong sóng vô tuyến đang truyền

1.1.1 Biên độ và bước sóng:

Truyền thông vô tuyến bắt đầu khi các sóng vô tuyến được tạo ra từ một máy phát và gửi đến máy nhận ở một vị trí khác Sóng vô tuyến tương tự như các cơn sóng mà bạn hay gặp ở biển, hồ, sông, suối Sóng có hai thành phần chính: biên độ và bước sóng

Biên độ là chiều cao, độ mạnh hoặc công suất của sóng

Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm tương tự trên hai đỉnh sóng liên tiếp

Biên độ và tần số cả hai đều là các thuộc tính của sóng

1.1.2 Bức xạ điện từ :

Đầu tiên ta xét đến sóng điện từ Bức xạ điện từ bao gồm sóng radio, vi ba, hồng

ngoại, ánh sáng khả kiến, tia cực tím, tia X, và tia gamma Tất cả chúng đều truyền đi với

vận tốc ánh sáng là c = 3x108 m/s và tạo ra phổ điện từ Sự khác nhau giữa các loại sóng

điện từ này phụ thuộc vào bước sóng của mỗi thứ và chính cái gọi là bước sóng này liên

quan trực tiếp đến năng lượng của sóng (bước sóng càng nhỏ thì năng lượng càng cao)

Việc tạo mã để có tín hiệu trên các hệ thống số có thể thực hiện một cách đơn giản

là gán một giá trị điện thế cho một trạng thái logic và một giá trị khác cho mức logic còn lại Tuy nhiên để sử dụng mã một cách có hiệu quả, việc tạo mã phải dựa vào một số tính chất sau.(Phổ tần của tín hiệu, sự đồng bộ, khả năng dò sai, tính miễn nhiễu và giao thoa, mức độ phức tạp và giá thành của hệ thống).

4/Mạch phát RF

- Thường dùng là loại module phát OOK(On/Off keyring) và ASK(Điều biên) để

chuyển các tín hiệu dạng số1-0 thành trạng thái có hoặc không có tín hiệu ở phần mạch thu

III/BỘ THU PHÁT RF HMTR:

1 Giới thiệu

- Đây là sản phẩm của công ty Microelectric, được thiết kế cho những ứng dụng cần truyền nhận dữ liệu không dây Tốc độ cao, cự ly truyền nhận xa hơn, có khả năng thay đổi tần số, hình thức truyền theo chuẩn USART có khả năng thay đổi các thông số phù hợp với ứng dụng và thời nghỉ thấp là các tính năng tuyệt vời của bộ thu phát FM Giao thức giao tiếp theo chuẩn USART khung dữ liệu thì hoàn toàn phụ thuộc vào việc điều khiển, hoàn toàn phụ thuộc vào người dùng Đây là mođun có thể được nhúng vào trong những thiết kế đã có sẵn với giá thành rẻ và khả năng giao tiếp không dây mạnh mẽ Các đặc tính :

-Có khả năng thay đổi tần số, chống giao thoa tốt

-Truyền nhận 2 chiều theo phương thức haft-duplex.( Một định ước truyền thông không đồng bộ, trong đó kênh truyền thông ở mỗi thời điểm chỉ có thể truyền một tín hiệu Hai trạm công tác sẽ luân phiên nhau phát tín hiệu.)

-Thay đổi được tần số, cho phép sử dụng trong các ứng dụng FDMA

-Chuyển đổi từ RF (tín hiệu sóng FM) thành giao thức theo chuẩn USART một

-Không cần điều chỉnh RF trong ứng dụng

-Ứng dụng trong các lĩnh vực: Điều khiển từ xa, hệ thống đo lường từ xa, thu thập

dữ liệu, ứng dụng gia đình,…

2 Sơ đồ chân của bộ thu phát HM-TR

-Có hai phiên bản của sản phẩm là HM-TR/232 và HM-TR/TTL Trong đó phiên

bản HM-TR/232 là phiên bản HM-TR/TTL nhưng có thêm Max232 được tích hợp sẵn nên tương thích với điện thế của RS232, còn HM-TR/TTL thì tương thích với chuẩn TTL Ở đây, chúng tôi sử dụng là phiên bản HM-TR/TTL.

-Hai phiên bản có khác nhau nhưng các chân chức năng thì vẫn như vậy, không có gì thay đổi

Bảng 4.1 Tên gọi và chức năng của các chân trong modul HM-TR:

Bảng 4.2: Các thông số của bộ HM-TR

PHẦN B: TIẾN HÀNH THI CÔNG MẠCH ĐỀ TÀI:

I/YÊU CẦU ĐỀ TÀI:

Thiết kế mạch điều khiển giải mã led 7 đoạn qua sóng RF

Mô tả công việc:

- Sử dụng cặp thu phát RF, yêu cầu của mạch này chính là học cách sử dụng truyền nhận tín hiệu Mạchchỉ bao gồm 2 phần:

-1 mạch chính là mạch bao gồm VDK với 2 led 7 đoạn và 2 button tuợng trưng cho 2 bit, mạchnày có chức năng nhận tín hiệu từ mạch phụ và giải mã hiển thị lên 2 LED 7 đoạn, và 1 chức năng gữitín hiệu đi thông wa 3 button

-1 mạch phụ gồm 4 button để gữi tín hiệu wa RF, 1 led 7 đoạn để nhận tín hiệu từ VDK,1 VDK

để xử lý

** Mạch này chứng tỏ dữ liệu hoàn toàn có thể truyền đi và nhận lại thông qua RF Do đó chúng

ta sẽ gồm 2 VDK, truyền nhận giao tiếp dữ liệu qua lại

IV/MẠCH GIẢI MÃ LED 7 ĐOẠN DÙNG SÓNG RF:

PB3/AIN1/OC0 4

PB4/SS 5 PB5/MOSI 6 PB6/MISO 7 PB7/SCK 8

RESET 9

XTAL2

12 XTAL113

PD0/RXD 14PD1/TXD 15PD2/INT0 16PD3/INT1 17PD4/OC1B 18PD5/OC1A 19PD6/ICP1 20PD7/OC2 21

PC0/SCL 22PC1/SDA 23PC2/TCK 24PC3/TMS 25PC4/TDO 26PC5/TDI 27PC6/TOSC1 28PC7/TOSC2 29

AREF 32AVCC 30

U1

ATMEGA16

A C E F G

6

DSW1

DIPSW_4

VDD 1 DTX 2 GND 3 DRX 4 CONFIG 5 ENABLE 6

KHỐI MẠCH THU RF

1

A C E F G

RESET 9XTAL2 12XTAL1 13

PD0/RXD 14

PD1/TXD 15

PD2/INT0 16

PD3/INT1 17

PD4/OC1B 18

PD5/OC1A 19

PD6/ICP1 20

PD7/OC2 21

PC0/SCL 22

PC1/SDA 23

PC2/TCK 24

PC3/TMS 25

PC4/TDO 26

PC5/TDI 27 PC6/TOSC1 28

PC7/TOSC2 29

PA7/ADC7 33PA6/ADC6 34PA5/ADC5 35PA4/ADC4 36PA3/ADC3 37PA2/ADC2 38PA1/ADC1 39PA0/ADC0 40

AREF 32 AVCC 30

U2

ATMEGA16

OFF ON

1 3

8 6

DSW2

DIPSW_3

1 2

J2

CONN-SIL2

VDD 1DTX 2GND 3DRX 4CONFIG 5ENABLE 6

CODE UART CHO KHỐI PHÁT:

#define FRAMING_ERROR (1<<FE)

#define PARITY_ERROR (1<<UPE)

#define DATA_OVERRUN (1<<DOR)

#define DATA_REGISTER_EMPTY (1<<UDRE)

// USART Receiver interrupt service routine

interrupt [USART_RXC] void usart_rx_isr(void)

// USART Transmitter interrupt service routine

interrupt [USART_TXC] void usart_tx_isr(void)

{

if (tx_counter)

{

// Declare your local variables here

// Reset Source checking

else if (MCUCSR & 2)

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

PORTB=0x00;

DDRB=0x00;

// Port C initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

PORTC=0x00;

DDRC=0x00;

// Port D initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTD=0x00;

// USART Mode: Asynchronous

// USART Baud Rate: 19200

#define FRAMING_ERROR (1<<FE)

#define PARITY_ERROR (1<<UPE)

#define DATA_OVERRUN (1<<DOR)

#define DATA_REGISTER_EMPTY (1<<UDRE)

// USART Receiver interrupt service routine

interrupt [USART_RXC] void usart_rx_isr(void){

char status,data;

// USART Transmitter interrupt service routine

interrupt [USART_TXC] void usart_tx_isr(void)

// Declare your local variables here

// Reset Source checking

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

PORTB=0x00;

DDRB=0x00;

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

// USART Mode: Asynchronous

// USART Baud Rate: 19200

case 0:{PORTC=0xC0; break;}

case 1:{PORTC=0xF9; break;}

case 2:{PORTC=0xA4; break;}

case 3:{PORTC=0xB0; break;}

case 4:{PORTC=0x99; break;}

case 5:{PORTC=0x92; break;}

case 6:{PORTC=0x82; break;}

case 7:{PORTC=0xF8; break;}

case 8:{PORTC=0x80; break;}

case 9:{PORTC=0x90; break;}

Em cần bổ sung và chỉnh sữa những điểm sau.

1_ Khi trình bày cần có những câu dẫn và giới thiệu mạch lạc, nhất là viết thêm giải thích chi tiết hơn

về mạch Nhất là phần giới thiệu vể mạch và chức năng của mạch

2_Cần có hình mạch thực tế và làm rõ sơ đồ nguyên lý

3_ Cần chỉnh lại chút thẩm mỹ khi add hình vào còn nhiều khoảng trống và làm cho file không liên tục 4_ Thống nhất kích cở 12

5_ Làm phần mục lục cố số trang thứ tự.

6_ Bổ sung các lý thuyết về bộ RF và các nguyên lý truyền, cách coding trong codevision.

Bổ sung hoàn chỉnh và gửi Thầy hạn chót ngày 24-06-2012

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với những ứng dụng của khoa học kĩ thuật trên tiên tiến,thế giới chúng ta đã và đang ngày một thay đổi,văn minh và hiên đại hơn.Sự phát triển của kĩ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao,tốc độ nhanh,gọn nhẹ là những yếu tố rất cần thiếtcho hoạt động của con người đạt hiệu quả cao

Điện tử đang trở thành một ngành công nghiệp đa nhiệm vụ.Điện tử đã đáp ứng những đòi hỏi không ngừng từ các lĩnh vực công nông lâm ngư nghiệp cho đến các nhu cầu thiết bị trong đời sống hàng ngày

Một trong những ứng dụng quan trọng trong công nghệ điện tử là kỹ thuật điều khiển từ xa.Nó

đã góp phần rất lớn trong việc điều khiển các thiết bị từ xa hay những thiết bị mà con người không thể trực tiếp chạm vào để vận hành điều khiển

Xuất phát từ ứng dụng quan trọng trên,em đã thiết kế và thi công mạch điều khiển thiết bị điện trong nhà sử dụng module thu phát sóng vô tuyến

Để tìm hiểu ứng dụng này về vi điều khiển, sóng RF và tìm hiểu tác dụng của nó,người thực hiện xin thực hiện đề tài gồm 3 phần sau:

Phần A Giới thiệu

Phần B Nội dung

Phần C Phụ lục và tài liệu tham khảo