điều khiển quạt bằng tần số rf

điều khiển quạt bằng tần số rf

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN QUẠT TỪ XA

1 Nhiệm vụ:

a Khách quan:

- Trong sinh họat hằng ngày của con người như những trò chơi giải trí (robot, xe điều khiển từ xa ) cho đến những ứng dụng gần gũi với conngười cũng được cải tiến cho phù hợp với việc sử dụng và đạt mức tiện lợi nhất

- việc điều khiển từ xa giúp con người giảm thiểu những động tác thừa,giúp con người không cần phải di chuyển để sử dụng thiết bị quạt

- phù hợp với xu hướng phát triển của thế giới, việc điều khiển từ xa giúp chung ta giám sát hoạt động của quạt một cách thuận lợi nhất

o Rèn luyện kỹ thuật thiết kế, thi công mạch

2 Những lợi ích của việc điều khiển quạt từ xa.

- sử dụng quạt mà không cần phải trực tiếp tác đông đến thiết bị

- dể dàng điều chỉnh tốc dộ quạt theo ý muốn

- tiếp thu khoa học ky thuật

3 Các phương pháp điều khiển quạt từ xa.

3.1 điều khiển bằng sóng rf:

Ưu điểm:

- truyền đạt tín hiệu với khoảng cách xa

- Không bị ảnh hưởng nhiều đối với vật cản

- tầm phát rộng nhiều hướng khác nhau nên có thể điều khiển cùng mộtlúc đối với nhiều thiết bị nhận kênh đồng thời

Khuyết điểm:

- Dễ bị ảnh hưởng nhiểu, khi phát hay thu đều có anten

- Muốn truyền đi xa cần thiết bị lớn

3.2 điều khiển bằng tia hồng ngoại:

Ưu điểm:

- Không dây dẫn

- Led phát và thu nhỏ, gon dễ thiết kế lắp đặt và có độ tin cậy cao

- Áp cung cấp thấp, công suất tiêu tán nhỏ

- Điều khiển được nhiều thiết bị

Khuyết điểm:

- tầm xa bị hạn chế

- dòng điện cao tức thời

- nhiễu hồng ngoại do cát nguồn xung quanh ta phát ra, gây hạn chế tấm phát

- sử dụng những nơi có ảnh hưởng môi trường thấp

4 Lý do chọn phương pháp điều khiển bằng sóng RF

- Mục tiêu chình là tìm hiểu về vi điều khiển PIC16F877A

- Thứ hai là: với môi trường khí hậu nhiệt đới nước ta nhiệt độ nóng lanh thất thường thì sóng rf ít bị nhiễu do nhiệt độ, còn sóng hồng ngoại dễ bị nhiễu nên hạn chế truyền tín hiệu, sóng rf ít bi ảnh hưởng bởi nhiều vật cản, điều khiển một lúc nhiều thiết bị nhận kênh

Mục tiêu đề tài:

- Yêu cầu hoàn thành đồ án môn học

- Tham khảo ý kiến của giáo viên hướng dẫn nhằm rằng luyện tư duy sángtạo

- Cải thiện khả năng thu thập học hỏi và áp dụng kiến thức vào cuộc sống hàng ngày

- Giúp tiếp cận khoa học kỹ thuật tới mọi nơi một cách đơn giản nhất

CHƯƠNG 2: ĐIỀU KHIỂN QUẠT BẰNG TẦN SỐ SÓNG RF

1 Vi điều khiển PIC 16F877A:

Đặc tính nổi bật:

- Sử dụng công nghệ RISC: (viết tắt

của Reduced Instructions Set Computer - Máy tính với tập lệnh đơn giản

hóa) là một phương pháp thiết kế các bộ vi xử lý theo hướng đơn giản

hóa tập lệnh, trong đó thời gian thực thi tất cả các lênh đều như nhau

- Tập lệnh gồm 35 lệnh đơn giản

- Tất cả các câu lệnh được thực hiện trong một chu kỳ máy, ngoại trừ một

số lệnh rẽ nhánh được thực hiện trong hai chu kỳ máy

- Xung clock vào là DC – 20MHz

- Bộ nhớ chương trình Flash 8K x 14 words

- Có 14 nguồn ngắt trong và ngắt ngoài

- Clock hoạt động tối đa 20MHz

- Có 8 kênh chuyển đổi ADC 10bit

- Có 3 chế độ: Bắt giữ (capture), so sánh (compare) và điều chế độ rộng xung (PWM)

- Công truyền thông nối tiếp SSP với SPI phương thức chủ và I2C (chủ/tớ)

- Bộ truyền nhận thông tin đồng bộ, bất đồng bộ USART

- Cổng phụ song song (PSP) với 8 bít mở rộng, với RD, WR và CS điều khiển

- Bộ nhớ EEPROM cho phép xóa và ghi 100.000 lần

- Có whatchdog Timer (WTD) với độ dao động RD tích hợp sẵn trên chíp

- Có mach điện gỡ rối ICD

SƠ ĐỒ CHÂN CỦA PIC 16F887A:

2 Relay thời gian

Relay điện là thiết bị điện tự động dùng để điều khiển đóng ngắt chuyển đổi mạch động cơ theo từng cấp tốc độ

3 LCD hiển thị ngày tháng, thời gian

Màn hình LCD (Liquid Crystal Display) là một mô-đun màn hình điện tử

và tìm thấy một loạt các ứng dụng Một màn hình LCD 16x2 là mô-đun rất cơ bản và rất thường được sử dụng trong các thiết bị khác nhau và mạch Các mô-đun được ưa thích hơn bảy phân đoạn và đèn LED phân khúc đa khác Lý do là: màn hình LCD là kinh tế, lập trình dễ dàng, không có giới hạn hiển thị đặc biệt và thậm chí cả nhân vật tùy chỉnh (không giống như trong bảy phân đoạn), hình ảnh động và như vậy

Một màn hình LCD 16x2 có nghĩa là nó có thể hiển thị 16 ký tự trên mỗi dòng

và có 2 dòng như vậy Trong màn hình LCD này mỗi ký tự được hiển thị trong

ma trận 5x7 pixel Hình LCD này có hai đăng ký, cụ thể là, lệnh và dữ liệu

sơ đồ chân

 Chân Vss: Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chânnày với GND của mạch điều khiển

 Chân Vcc: Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nốichân này với Vcc=5V của mạch điều khiển.

 Chân Vee: Chân này dung để điều chỉnh độ tương phản của LCD

 Chân RS: Chân chọn thanh ghi (Register select) Nối chân RS vớilogic “0” (GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn thanh ghi

• Mức 0: Bus D0 - D7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của LCD (ởchế độ ghi) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ của LCD (ở chế độ đọc)

• Mức 1: Bus D0 - D7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên trongLCD

 Chân RW: Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write) Nối chân R/W với mức 0 để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với mức 1

để LCD ở chế độ đọc

 Chân E: Chân cho phép (Enable) Sau khi các tín hiệu được đặt lên bus DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho phép của chân E

•Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển vào (chấpnhận) thanh ghi bên trong nó khi phát hiện một xung cạnh xuống củatín hiệu chân E

•Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra D0 - D7 khi pháthiện xung cạnh lên ở chân E và được LCD giữ ở bus đến khi nàochân E xuống mức thấp

 Chân D0 – D7: Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU Có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này:

•Chế độ 8 bit: Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit MSB

là bit D7

•Chế độ 4 bit: Dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới DB7,bit MSB là DB7.

Chân A, K: Hai chân cấp nguồn cho đèn nền màn hình LCD

Mức logic các chân điều khiển:

Khởi tạo LCD:

Khởi tạo là việc thiết lập các thông số làm việc ban đầu Đối với LCD,khởi tạo giúp ta thiết lập các giao thức làm việc giữa LCD và Vi điều khiển.Việc khởi tạo chỉ được thực hiện 1 lần duy nhất ở đầu chương trình điềukhiển LCD và bao gồm các thiết lập sau:

 Display clear: Xóa / không xóa toàn bộ nội dung hiển thị trướcđó

 Function set: Kiểu giao tiếp 8bit/4bit, số hàng hiển thị 1hàng /2hàng, kiểu kí tự 5x8 / 5x10

 Display on / off control: Hiển thị / tắt màn hình, hiển thị / tắt contrỏ, nhấp nháy / không nhấp nháy.

 Entry mode set: các thiết lập kiểu nhập kí tự như: Dịch / khôngdịch, tự tăng / giảm (Increment)

• SCL: Chân xung clock

• SQW/OUT: Xung vuông/ đầu ra driver

DS1307 là IC thời gian thực với nguôn cung cấp nhỏ, dùng để cập nhật thời gian và ngày tháng năm, có 56 bytes SRAM Địa chỉ và dữ liệu được truyền nối tiếp qua 2 đường bus 2 chiều Nó cung cấp thông tin về giờ, phút, giây, thứ, ngày, tháng, năm Ngày cuối tháng sẽ tự động điều chỉnh chođúng với các tháng nhỏ hơn 31 ngày Đồng hồ có thể hoạt động ở chế độ 24h và 12h với chỉ thị AM/PM DS1307 có một mạch cảm biến điện áp dùng

để dò các điện áp lỗi và tự động đóng ngắt với nguồn pin cung cấp

DS 1307 hoạt động với vai trò Slave (tớ) trên đường bus nối tiếp Việctruy cập được thi hành với chỉ thị START và mã thiết bị nhất định Tiếp theo

đó, các thanh ghi sẽ được truy cập liên tục đến khi chỉ thị STOP được thực thi

Các DS1307 đã tích hợp sẵn điện, khi mất điện sẽ tự động chuyển sang

cung cấp sao lưu

5 Mạch thu phát song vô tuyến

Mô tả Modules RF nhận:

- Hoạt động điện áp DC 3 ~ 5V

- Điều hành hiện tại ≤ 3mA (DV 5V)

- Hoạt động tần số 315MHz (điểm trên 20 tần số là tùy chọn giữa 260 ~ 440MHz)

- Chế độ điều chế ASK / OOK

Sơ đồ mạch:

5.2 Phát cao tần:

a Mạch phát RF:

i o d e :

6.1 Khái niệm:

Diode bán dẫn là các linh kiện điện tử thụ động và phi tuyến, cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lại, sử dụng các tính chất của các chất bán dẫn

6.2 Tiếp giáp P-N và cấu tạo của Diode bán dẫn:

Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn theo một tiếp giáp P – N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm : Tại

bề mặt tiếp xúc, các điện tử dư thừa trong bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào các lỗ trống => tạo thành một lớp Ion trung hoà về điện

=> lớp Ion này tạo thành miền cách điện giữa hai chất bán dẫn

Mối tiếp xúc P – N => Cấu tạo của Diode

* Ở hình trên là mối tiếp xúc P – N và cũng chính là cấu tạo của Diode bán dẫn

Ký hiệu và hình dáng của Diode bán dẫn

7 Tổng quan về động cơ quạt:

7.1 Cấu tạo:

- Stato : Phần cố định cấu tạo bởi các lá sắt từ mỏng ghép lại với nhau tạo thành mạch từ có các rãnh thẳng Trên Stato có cuộn chạy và cuộn đề đặt lệch nhau một góc điện 900, tức là cuộn dây của cuộn đề đặt giữa hai cuộn dây

kế cận cuộn chạy và cuộn đề mắc nối tiếp với tụ điện

- Roto: Là phần quay

7.2 Nguyên lý hoạt động:

- Khi cho dòng điện vào quạt thì từ trường tạo bởi hai cuộn chạy và cuộn đềhợp thành từ trường quay nhờ sự lệch pha gữa hai dòng điện trong hai

cuộn Từ trường quay này tác động lên roto làm phát sinh dòng điện ứngchạy trong roto.

- Dòng điện ứng dưới tác dụng của từ trường quay tạo ra moment quay làmquay roto theo chiều từ trường quay

- Tốc độ quay của quạt được xác định:

8 Mạch dùng cho mô hình.

Sơ đồ mạch vi xử lý mô phỏng protuse:

Chip 16F887A điều khiển trung tâm làm nhiệm vụ tính toán, xuất ra xungđiều khiển cho khối điều khiển động cơ, điều khiển hiển thị led và giao tiếpvới máy tính

Mạch ds1307:

Sơ đồ mạch xu ly trung tam orcad:

Mạch in:

Sơ đồ mạch Relay

Mạch in

CÁC TÍNH NĂNG CỦA MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN QUẠT

1 Có thể điều khiển từ xa với ba cấp tốc độ

2 Hiển thị mức tốc độ

3 Hiển thị ngày tháng năm, giờ phút giây

4 Có thể cài đặt báo thức, giờ tắt quạt