Khái niệm cơ bản về ngôi nhà thông minh

Trang 1

MỤC LỤC

Lời cám ơn

Lời mở đầu

CHUONG I: khái niệm ngôi nhà thông minh - 2 se e2 2z£+zezxd 1

I Định ngÏĩa Ỏ - GG- s13 ng ng ng TT SH ng ng ngư tre cec 1

H Những chỉ tiêu kỹ thuật của ngôi nhà thông minh - 7-5 55- 1

1 _ Chỉ tiêu về ánh sáng - 2-2 2s xxx ve rkc 1

2 Chỉ tiêu vé thong 916.0 eccececsssesscsscsssscsesseseescsesscsscsseusatsaseesereeenees 1

3 Chi ti€u vé mhiét 46.0.0 ecececcseceeeccecececsececscsesessesesecsesesesseatsasaces 1

A Chi ti€u V6 am toa ceccccccsssssesssssssssssscsesssssscsvssesscssarssesessvaveeees 2 TIT Gidi han trong viéc thiét KE 46 41 eee ccccescccescescoscscesccsesceacsecsecsesscessaees 2

1 Những yêu cầu và phạm vi có thể giải quyết - se cx¿ 2 2 Yêu cầu kỹ thuật của ngôi nhà thông minh 2-5: 2

IV Phương án thiết kế các hệ điểu khiển trong ngôi nhà thông minh 2

1 _ Hệ thống đẩm bảo ánh sáng -.- 22-22 kccecxrecrererrererke 2

2 Hệ thống đóng mở cửa bằng Password 2cscccsscec 3 3 Hệ thống chống trộm cảm biếPn 2 + 2© 2+ E2 xe crxec 4

4 Phương án thiết kế hệ thống báo cháy có hiển thị nhiệt độ 4

CHƯƠNG II: Thiết kế hệ thống đảm bảo ánh sáng trong nhà 5

I Khái niệm về ánh sáng ¿+ + SE 1E EE HE EEHEt ra 5

II Chỉ tiêu kỹ thuật ánh sáng trong phòng + 2s Sex sreevsee 7

HH Phương án thiết kếC 2 2-52 + SE SSư S131 1T HE H7 v.v ca 11

1 Yêu cầu kỹ thuật cụ thỂ -s+s2s+t SE SE SEtEEEESEEEESEeEzersrsee 11 2 Sơ đồ chức năng của hệ thống 2+ 2 s <+rx+E+Extrxxecreee 11 3 Giơi thiệu cảm biến ánh sáng ¿2 5-5-ce ca server rec 11

4 Thiết kế bộ chuyển đổi ADC - sxcreESEevEstererreerees 13

5 _ Khảo sát họ vi điều khiển 89C51 Gs SH Sx SE re czrecseessecee 17

IV Sơ đồ nguyên lý hoạt động của mạch cảm biến ánh sáng 21

Nguyên tắc hoạt động của mạch cảm biến ánh sáng 21

V Giới thiệu sơ lược về họ IC SL9148 và SL9149 - 2 +s+s+s+E+Eszszscs 22

1 Mạch phát SC9148 sSc ch g net 22

2 Mạch thu SC9140 - SH HH TH HH HH ng rec 25

VI Tính toán giá trị linh kiỆn 2E vn ST SH ng ngờ 27

VII Lưu đồ giải thuật và chương trình - 2: * E9EEt+EE£EEE2EseZEezEzezez 30

1 Lưu đồ giải thuật mạch cắm biến - 2 scscrecxeEvrerrrre 30

2 Chương trình điều khiển thiết bị thông qua cẩm biến 32

Trang 2

CHƯƠNG III: Thiết kế hệ thống báo cháy và hiển thị nhiệt độ 40

I Gidi thiéu mach b40 HAY 40

$ Sơ đỗ chức năng mạch cẩm biến nhiỆt - 5+ 7S sesxsesxexeves 41

II Các phương pháp đo nhiỆt đỘ - G22 SH S* 2H rư 41

1 Đo nhiệt độ bằng nhiệt điện trở - 55+ s5 S<sse+ss2 41

"Na 09 44

2.2_ Nguyên lý chung của IC đo nhiệt độ 5 55555 «<< + 45

IV Nguyên tắc hoạt động của mạch cảm biến nhiệt độ - 46

V._ Mạch hiển thị nhiệt đỘ SE TỰ13 E1 E313 8117113131 1113 re 47

VỊ Tính toán giá trị linh kiện 2s ngọn HH nghi 47

CHƯƠNG IV: Thiết kế hệ thống bảo đảm an ninh - 5555552 50

I Thiết kế hệ thống đóng mở cửa - + 2+ St ++*+E+x+t2estrerrsrrerrerxee 50

1 ‹$ nhe 50

2 Yu cau ky thudt cu thé ccc ccseccsescsescsessssesseesescesseseseseeeseeees 50

3 Phuong án giải quyết kỹ thuật cụ thỂ -ccccsxseerees 50

% So dé chifc năng hệ thống mở cửa tự động - - 51

4 _ Tính toán giá trị linh kiện trong mạch - - << ssersreeee 52

5 _ Sơ đồ nguyên lý cụ thỂ - St St Sex 1EEEEEE.Errsrrrrrrerree 53

6 _ Lưu đổ giải thuật và chương trình - - -«- «5s s«+sss+exseeees 54 6.1 Lưu đồ giải thuật của mạch cửa tự động -5- 55 5<s+ << 54 6.2 Chương trình điều khiển cửa bing Password -.- 57 i08N)I8‹:1:.1Ä5 0 8 0n ằ 70

2 _ Chỉ tiêu đặt ra cho thiết bị chống trộm - 5-5 2 «+ <+s=+x£ss+ 70

3 Phương án giải quyết chống trộm cụ thỂ -. -«©<c<-<<+ 70

4 Sơ đồ nguyên lý mạch chống đột nhập - +5 5s «+ 71

5 Mạch tạo tiếng kêu đặc trưng + + se x2 *ssssxseeeerrreree 72

6 _ Tính toán giá trị linh KIỆN - - << 1 c HH vn ng ra 72

PHU LUC 2 — 2 76

Tài liệu tham khảo.

Trang 3

CHƯƠNG I KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA NGÔI NHÀ THÔNG MINH

CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA NGÔI NHÀ

THÔNG MINH

L Định nghĩa:

Ngôi nhà thông minh là ngôi nhà có các điều kiện kỹ thuật bảo đảm cuộc

sống tốt nhất cho con người, được tự động bảo đảm các chỉ tiêu kỹ thuật theo mong muốn của người sử dụng

Ngôi nhà thông minh khác với ngôi nhà bình thường ở chỗ, nó là một quá trình tích hợp của các hệ thống như hệ thống điều khiển và giám sát môi trừơng: hệ điều khiển đảm bảo nhiệt độ, hệ thống đảm bảo lượng gió trong nhà, hệ thống đảm bảo ánh sáng mạch đóng ngắt, điểu khiển cổng ra vào, giám sát cảnh báo cháy thành một hệ thống mạng thống nhất

II Những chỉ tiêu kỹ thuật của ngôi nhà thông minh:

2.1 Chỉ tiêu về ánh sáng:

Đảm bảo ánh sáng theo yêu cầu sử dụng như chất lượng ánh sáng và tiết kiệm điện , ánh sáng tại mỗi nơi đều như nhau, không được để chỗ quá sáng, chỗ quá tối

Anh sáng có thể được tắt mở thông qua hệ thống tự động điều khiển hoặc

điều khiển từ xa Ngoài ra thiết bị ánh sáng cần được kết nối với một số thiết bị trong nhà như: thiết bị báo trộm, báo cháy

2.2 Chỉ tiêu về thông gió:

Đảm bảo lượng gió vừa đủ, tốc độ gió phù hợp với yêu cầu chung

Ngoài ra lượng gió va tốc độ của gió có thể được thay đổi tuỳ theo yêu cầu của người sử dụng

Hệ thống có thể tự động nhận biết được khi nào thì sử dụng gió tự nhiên và khi nao ding gió nhân tạo Bằng cách sử dụng quạt máy thông gió

Phải có thiết bị cảnh báo và phòng chống khi nhiệt độ quá cao, như thiết bị

báo cháy, hiển thị nhiệt độ (vì con người có khả năng chịu được ở nhiệt độ 90°C,

nếu như nhiệt độ được tăng từ từ, nên ta cần có bộ phận hiển thị để dễ quan sát

nhiệt độ).

Trang 4

2.4 Chỉ tiêu về an toàn:

Cần đảm bảo việc phát hiện và cảnh báo khi có người lạ xâm nhập, như phát loa báo, bật đèn, tự động liên hệ với công an, tự động đóng kín các cửa ra vào Cần đảm bảo an toàn về độ bền, tuỳ theo từng vùng mà cảnh báo về độ bền của

ngôi nhà khi có bão, hoặc gặp hoả hoạn

HI Giới hạn trong việc thiết kế đồ án:

3.1 Những yêu cầu và phạm vi có thể giải quyết:

Trong đổ án ngôi nhà thông minh để giới hạn nội dung công việc chỉ chọn ngôi nhà 1 lầu, 4 phòng và có các hệ thống điều khiển sau:

- _ Thiết kế hệ thống ánh sáng trong nhà: thiết kế ánh sáng trong phòng khách

Các hệ thống thiết bị cần được thiết kế một cách gọn nhẹ, không được quá cổng kênh, mạch thiết kế gọn ở mức tối đa mà vẫn đảm bảo đầy đủ chức năng như yêu cầu

Giá cả lắp ráp ở mức độ phù hợp, cần lựa chọn linh kiện phù hợp, giá thành

rẻ mà vẫn đảm bảo được về chất lượng

Các thiết bị cần được bảo đảm về độ bền chất lượng

Các thiết bị tự động cần được cô lập với các thiết bị bình thường trong nhà,

nhằm tránh trường hợp gặp sự cố

IV Phương án thiết kế các hệ điều khiển trong ngôi nhà thông

minh:

4.1 Hệ thống đảm bảo ánh sáng:

Yêu câu kỹ thuật:

Thiết bị cần được thiết kế phải gọn nhẹ, dễ lắp đặt, đảm bảo ánh sáng luôn luôn vừa đủ, lượng điện tiêu hao vừa phải

Có thể đóng ngắt được khi cần thiết

Các phương pháp và lựa chọn:

Đối với hệ thống ánh sáng thường thì có hai kiểu là: ánh sáng thay đổi khi

điện áp thay đổi boặc điều khiển số lượng đèn khi ánh sáng xung quanh thay đổi

Kiểu ánh sáng thay đổi theo điện áp có độ chính xác cao, độ điều chỉnh ánh sáng

có đìthay đổi là rất nhỏ, mắt người khó phát hiện ra được Tuy nhiên, phần lập trình khá phức tạp Còn với kiểu điều khiển tăng giảm đèn khi ánh sáng thay đổi, cách

này mắt người dễ phát hiện, tuy nhiên phần lập trình đơn giản hơn.

Trang 5

Do thời gian có hạn và đây cũng là phương án thông dụng tại nước ta nên

em quyết định chọn phương án điểu khiển số lượng đèn khi ánh sáng xung quanh

thay đổi

Ưu điểm:

Cảm biến khá chính xác

Điều khiển đơn giản khi điểu khiển nhiều đèn

Dễ thay đổi điều khiển

Giá thành vừa phải

Thiết bị được thiết kế cần được đảm bảo gọn nhẹ, có tính bảo mật cao, mức

độ xử lý chính xác cao Có khả năng đảm bảo mức độ an toàn của ngôi nhà cao

Các phương án và lựa chọn:

Đối với nhà mở cửa tự động, hiện nay có rất nhiều cách:

e Tự động mở cửa khi có người đi tới

e Tự động mở cửa, khi nhận dạng dạng giọng nói của chủ nhân

e Tự động mở cửa khi chủ nhà nhập đúng password như đã thiết lập

Trong những trường hợp trên, ta chọn phương án: tự động mở cửa khi chủ nhà nhập đúng password như đã thiết lập Vì phương án này bảo mật cao, phù hợp

với việc sử dụng trong các nhà thông minh

Ưu điểm:

Chế độ bảo mật cao

Có thể thay đổi password khi password cũ bị tiết lộ

Giá linh kiện không quá cao

Nhược điểm:

Thiết kế phức tạp

Phải thiết lập chương trình hoạt động

Mạch hoạt động phải gắn gần bàn phím để giảm nhiễu

Trang 6

=——

4.3 Hệ thống chống trộm cảm biến:

Mạch cần đảm bảo được đúng chức năng, bảo vệ an toàn, mạch cần thiết kế đơn giản, không chiếm điện tich, khong k6ng kénh

Các phương án và lua chon:

Hiện nay có rất nhiều các thiết bị chống trộm hiệu quả được nhiều người sử dụng là: hệ thống chống trộm bằng tia hồng ngoại, hệ thống chống trộm thông qua

chuyển động, mạch chống trộm cảm biến cơ thể người

Vì ta lấp đặt việc đóng mở cửa bằng việc nhấn password nên phương án chống trộm bằng cảm biến cơ thể người là việc thích hợp và hiệu quả hơn các trường hợp kia, Mặt khác việc thiết kế bằng phương án này đơn giẫn và tiết kiệm

chi phí hơn những trường hợp đã nêu trên

Chỉ chống trộm khi trộm chạm vào thiết bị nhà

Không cảnh báo được từ xa

Việc chống trộm chỉ được lắp đặt ở các cửa ra vào

4.4 Phương án thiết kế hệ thống báo cháy có hiển thị nhiệt độ:

Yêu cầu kỹ thuật:

Phải đảm bảo thiết bị nhận biết nhiệt độ chính xác, dễ lắp đặt trong nhà, thiết

kế với giá cả phù hợp, thiết bị phải gọn nhẹ, không kổng kểnh, phải đảm bảo an

toàn cho ngôi nhà, phát hiện và báo động kip thời

Các phương án và lựa chon: Ộ

Đối với thiết bị báo cháy, thông thường ta sử dụng hệ thống cảm biến nhiệt

độ, đây là phương pháp phổ thông và thông dụng nhất hiện nay, ngoài ra còn có phương pháp cảm biến độ bền vật liệu để nhận biết độ an toàn của ngôi nhà, tuy

nhiên phương pháp này ít được sử dụng tại nước ta

Do đó ta chọn phương pháp cảm biến nhiệt độ của môi trường

Trang 7

CHƯƠNG II HỆ THỐNG ĐẢM BẢO ÁNH SÁNG TRONG NHÀ

SS

CHUONG I: HE THONG DAM BAO ANH SANG

TRONG NHA

I Khái niệm về ánh sáng:

Ánh sáng là từ phổ thông dùng để chỉ các bức xạ điện tử có bước sóng nằm

trong vùng quang phổ nhìn thấy được bằng mắt thường( tức là từ khoảng 400nm đến 700nm) Giống như mọi bức xạ điện tử, ánh sáng có thể được mô tả như những đợt sóng hạt chuyển động gọi là photon Anh sáng do mặt trời tạo ra còn được gọi

là ánh nắng; do mặt trăng tạo ra gọi là ánh trăng; do đèn tạo ra còn được gọi là ánh

đèn; do các loài vật phát ra gọi là ánh sáng sinh học

“Anh sáng lạnh” là ánh sáng có bước sóng tập trung gần vùng quanh quang phổ xanh lam “ánh sáng nóng” là ánh sáng có bước sóng nằm gần vùng đỏ Anh sing có quang phổ trải đều từ đỏ đến lam là ánh sáng trắng] cò ánh sáng có bước sóng tập trung tại vùng quang phổ rất hẹp gọi là “ánh sáng đơn sắc”

Các dao động của điện trường trong ánh sáng tác động mạnh đến các tế bào cảm thụ ánh sáng trong mắt người Có 3 loại tế bào cảm thụ ánh sáng trong mắt người, cảm nhận 3 vùng quang phổ khác nhau (tức ba mầu sắc khác nhau) Sự kết hợp cùng lúc 3 tín hiệu từ 3 loại tế bào này tạo nên cảm giác màu sắc phong phú

Để tạo ra hình ảnh màu trên màn hình, người ta cũng sử dụng 3 loại đèn phát sáng

ở 3 vùng quang phổ nhạy cảm của người

Tế bào cắm giác màu đỏ và màu lục có phổ hấp thụ rất gần nhau Do vậy mắt người phân biệt được rất nhiễu mầu nằm giữa màu đỏ và lục (màu vàng, da cam, xanh nõn chuối ) Tế bào cảm giác màu lục và màu lam có phổ hấp thụ nằm

xa nhau Nên mắt người phân biệt về các màu xanh không tốt trong tiếng việt từ xanh đôi khi hơi mơ hồ, vừa mang nghĩa xanh lục vừa mang nghĩa xanh lam

Các dao động của điện trường trong ánh sáng tác động mạnh đến các tế bào cắm thụ ánh sáng trong mắt người Có 3 loại tế bào cảm thụ ánh sáng trong mắt

người, cảm nhận 3 vùng quang phổ khác nhau Sự kết hợp cùng lúc 3 tín hiệu từ 3 loại tế bào này tạo nên những cảm giác màu sắc phong phú Để tạo ra hình ảnh

màu trên màn hình, người ta cũng sử dụng 3 loại đèn phát sáng có 3 vùng quang phổ nhạy cảm của người

Trang 8

CHƯƠNG II HỆ THỐNG DAM BAO ANH SÁNG TRONG NHÀ

những nguồn sáng phát ra bởi các thiết bị chiếu sáng trong nhà như đèn đây tóc

Người ta nói rằng “nhiệt độ màu của những đèn như vậy là 2848K” ánh sáng trắng sử đụng để chiếu sáng trong nhà hát có nhiệt độ màu khoảng 3200K ánh sáng ban ngày có nhiệt độ màu danh nghĩa là 5400K(được gọi là màu trắng cân bằng nhiệt) nhưng nó có thể đao động từ đồ tới hơi xanh(25000K) không phải mọi

bức xạ của vật đen có thể cho là ánh sáng trắng, bức xạ nền của vũ trụ là một ví

dụ rõ ràng, chỉ có nhiệt độ vài Kelvin và nó là hoàn toàn không nhìn thấy

Màu sắc rất quan trọng trong việc thiết kế nhà, vì nó sẽ giúp con người có

cảm nhận khác nhau khi bước vào căn nhà có những màu sắc khác nhau, cụ thể

như: khi ngôi nhà được được sơn bằng sơn có màu trắng, ta sẽ cảm nhân thấy nhà

rộng và sạch Nếu nhà được sơn màu xanh, ta sẽ cảm nhận nhà mát và nếu như

sơn nhà có màu Ochre ta sẽ thấy nhà ấm cúng (nếu vào mùa đông, còn nếu vào mùa hè thì cẩm thấy nhà nóng nực và ơi bức) Sau đây sẽ là tên của một số màu

và 2 thông số pha trộn giữa ba màu chính

Trang 9

CHUONG II HỆ THỐNG ĐẢM BẢO ÁNH SÁNG TRONG NHÀ

II Chỉ tiêu kỹ thuật ánh sáng trong phòng:

Anh sáng trong một ngôi nhà thường sử dụng 2 loại ánh sáng đó là ánh

sáng tự nhiên và ánh sáng nhân tạo

1 Anh sáng tự nhiên:

Là loại ánh sáng mặt trời, ánh sáng này giúp ta nhìn những vật xung quanh

một cách chính xác và chuẩn nhất Nó giúp con người cảm nhận ánh sáng, màu

sắc một cách xác thực

Tuy nhiên ánh sáng mặt trời lại phụ thuộc vào quy luật tự nhiên đó là quy

luật thời gian, thông thường ánh sáng mặt trời thường có vào khoảng 5h sáng và hết vào khoảng 6h chiểu, tuy nhiên thời gian ánh sáng sẽ có sê dịch do những quy

luật khách quan, chúng là một phạm trù rộng lớn nên em không đi sâu vào tìm

hiểu

Trang 10

2 Anh sáng nhân tao:

Là loại ánh sáng do con người tạo ra thông qua các thiết bị điện, chúng có khả năng chiếu sáng cao, nhưng không đạt hiệu quả bằng ánh sáng tự nhiên

Các loại thiết bị dùng để phát ra ánh sáng nhân tạo như: đèn huỳnh quang, đèn

tròn, đèn sợi tóc, đèn Leon, đèn dâu Tuỳ theo mỗi loại thiết bị mà mức độ chiếu sáng khác nhau

Anh sáng trong phòng khá phức tạp, vì độ sáng ở mỗi nơi một khác nhau,

ban ngày ta sẽ sử dụng ánh sáng tự nhiên, nhưng nếu lượng ánh sáng tự nhiên cung

cấp không đủ thì sẽ được cung cấp thêm ánh sáng nhân tạo Cụ thể như sau:

Hình 3: Sơ đồ tầng trệt

Ngôi nhà của chúng ta gồm có 4 phòng: trong đó gồm có: 1 phòng khách, 3 phòng ngủ, 1 nhà bếp, 1 toalet Ở mỗi phòng ta đều lắp đặt đèn và hệ thống cảm biến ánh sáng, ngoài ra chúng còn được mắc ở nơi phù hợp nhằm tránh tình trạng chói mắt do bị các vật thể chói sáng

Ví dụ như: khi lắp đèn trong phòng khách, ta thường lắp đèn ở giữa phòng, hoặc đối diện với tivi, vì nếu gắn cùng phía với tivi, khi xem tivi sẽ bị ánh sáng chiếu vào mắt, có người sẽ cảm thấy chói ngay lập tức, nhưng cũng có một vài

Trang 11

người không cảm nhận được mà sau khi xem xong l chương trình nào đó, tự dựng

cảm thấy mọi vật tối xầm lại (do lượng ánh sáng chói vào mắt ít, xem lâu mới gây

tác dụng mạnh )

Ở mỗi phòng đều được lắp đặt cửa sổ hoặc tôn trong suốt để cung cấp ánh

sáng tự nhiên vào buổi sáng Song song với ánh sáng tự nhiên thì hệ thống cảm

biến ánh sáng hoạt động 24/24 nhằm cung cấp trong nhà khi ánh sáng tự nhiên không đủ và chủ nhà có thể điều khiển ánh sáng tự nhiên 1 cách dễ dàng thông qua remote Cho đến khi chủ nhà không cần sáng nữa thì có thể tắt bang remote

Hiện nay có tất nhiễu loại đèn chiếu sáng, nhưng loại được tiêu thụ mạnh

nhất tại việt nam hiện nay đó là bóng đèn huỳnh quang của công ty: Rạng Đông

Giá thành rẻ, điện tiêu thụ thấp, phát sáng tốt Do đó ta có thể sử dụng loại đèn này trong ngôi nhà ngê+ehỳthông minh

Tuy nhiên đây cũng là một van dé rộng lớn và nó thiên về lĩnh vực kiến trúc nhiều hơn, nên em chỉ xét tới lắp đặt cảm biến ánh sáng và bảo đảm lượng ánh sáng trong phòng cung cấp vừa đủ phù hợp với mắt người

=> Như vậy để đảm bảo ánh sáng trong nhà em dùng cả hai dạng chiếu sáng: tự

nhiên và nhân tạo

> Bảo đảm độ sáng bằng dạng chiếu sáng tự nhiên :

e Chiếu sáng tự nhiên trong nhà là việc xem xét, tính toán diện tích của cửa

sổ , cửa trời so với diện tích sàn nhà để đạt được độ rọi theo yêu cầu Tương

ứng với HSTN theo tiêu chuẩn sau:

e_ Ngoài ra cũng cần xem xét sự liên quan giữa việc chiếu sáng tự nhiên qua

các cửa với ảnh hưởng của cửa đến khí hậu trong nhà Cửa số cao to sẽ có lợi cho việc chiếu sáng, nhưng vào mùa hè sẽ bị ảnh hưởng nhiều từ nhiệt

độ bên ngoài bức xạ vào nhà

e Khi thiết kế chiếu sáng tự nhiên cần tuân theo các nguyên tắc sau:

+ Nên thiết kế cửa sổ cao , phần thấp nhất của cửa sổ (ngưỡng cửa)

không nên thấp hơn chiều cao¿ủa mặt bàn nếu không sẽ bị chói Khoảng cách từ cửa sổ đến nơi cần chiếu sáng không nên lớn hơn hai lần chiểu cao cửasổ

+ Phải có biện pháp chống chói do chiếu sáng trực tiếp hoặc bức xạ

nhiệt với không gian trong phòng.

Trang 12

ằẶƑƑƑƑ—

+ Nên dùng màu tường và sàn nhạt để có phản xạ ánh sáng hiệu quả

Việc chiếu sáng tự nhiên đạt hiệu quả là một bài toán khó Vì thế ngoài việc

chiếu sáng tự nhiên cần phải kết hợp với chiếu sáng nhân tạo mới có thể đảm bảo được chỉ tiêu ánh sáng trong nhà

> Bảo đảm độ sáng bằng việc chiếu sáng nhân tạo :

e Anh sáng nhân tạo là cách chiếu sáng không thể thiếu trong cuộc sống, nhờ vào nó con người có thể giải quyết được các hiện tượng thiếu ánh sáng Nhưng

do quá lạm dụng vào ánh sáng nhân tạo đả gây ra một hiện tượng rất đáng lo ngại

đó là: “ ô nhiễm ánh sáng” Hiện tượng này rất phổ biến ở các thành phố lớn như:

NewYork, HôngKông

e _ Hạn chế sử dụng ánh sáng nhân tạo một cách tối đa sẽ tiết kiệm được năng lượng, giảm thiệt hại cho môi trường Cho nên nó cũng là chỉ tiêu mà một ngôi nhà

e Để hạn chế được việc sử dụng ánh sáng nhân tạo ta phải kiểm soát được

| độ sáng trong nhà , khai thác tối đa hiệu quả phát sáng của đèn

+ Kiểm soát độ sáng trong nhà:

| Dùng các loại cảm biến ánh sáng như: diod quang, traSistor quang, quang

| trở, tế bào quang trở

| Dựa vào đại lượng ở ngõ ra của cảm biến mà ta đóng ngắt đèn hoặc tăng

| giảm điên áp vào đèn sao cho luôn đảm bảo độ sáng trong nhà

+ Khai thác tối đa hiệu quả phát sáng của đèn:

| Dùng chụp đèn, máng đèn để tăng hiệu quả phát sáng

| Dùng nhiều đèn công suất nhỏ, bố trí ở nhiều vị trí để đảm bảo độ sáng

| phát tán đều trong nhà

Không nên dùng đèn có công suất lớn sẽ không đảm bảo được sự phát tán

ánh sáng đều trong nhà , gây chói mắt , mặt khác đèn có công suất lớn còn có giá thành mắc và không phù hợp với kiến trúc của một ngôi nhà ở

e_ Để đảm bảo độ sáng cho từng không gian, ta phải biết sơ qua cách tính toán chiếu sáng Đối với chiếu sáng nhân tạo có 3 cách tính toán :

+ Phương pháp tính theo công suất đơn vị:

Làtính toán công suất cần thiết để chiếu sáng cho một đơn vị diện tích:

&:hé s6 chiéu sang hitu ich cia dén , phu thudc vào loại đèn

! z : hiệu suất phát quang của đèn

Nếu trong phòng có n đèn thì công suất của một đèn là :

las” noon

10

Trang 13

CHƯƠNG II HỆ THỐNG DAM BAO ANH SANG TRONG NHA

al

S: dién tich phong

II Phương án thiết kế:

1 Yêu cầu kỹ thuật cụ thể:

Hệ thống được thiết kế gọn nhẹ, giá cả phù hợp

Mạch được thiết kế tối ưu, có độ cảm biến ánh sáng chính xác, mạch có thể tự động điều chỉnh lượng ánh sáng phù hợp với người sử dụng

Ngoài ra, người sử dụng có thể điều chỉnh lượng ánh sáng theo ý muốn của ho

2 Sơ đồ chức năng của hệ thống:

Hình 4: sơ đỗ khối của một hệ thống đo ánh sáng tổng quát

Ta có thể chia quá trình đo ánh sáng ra làm ba khâu chính:

*» Khối cảm biến:

Khối cảm biến ánh sáng có chức năng nhận biết được sự thay đổi của ánh sáng, hiện nay trên thị trường có một loại linh kiện thông dụng nhất để cảm biến

được ánh sáng, đó là quang trở

Chức năng của quang trở là khi ánh sáng thay đổi thì điện áp đặt trên quang

trở cũng thay đổi Để có thể xử lý và điều khiển thiết bị thông qua ánh sáng thay

đổi, ta cẩn chuyển điện áp được nhận biết từ quang trở sang một dạng mã nhị phân,

giúp cho bộ phận xử lý dễ dàng điểu khiển thiết bị

* Khối chuyển đổi:

Khi đã nhận biết được ánh sáng thông qua việc điện áp thay đổi, ta cần

chuyển đổi từ điện áp sang dạng mã, thông thường ta chuyển sang dạng mã nhị

phân

Linh kiện chuyển đổi hiện nay có rất nhiểu loại, cụ thể như: ADC0804, ADC0809, DAC0808 Do ta đang cần chuyển đổi từ điện áp sang dạng mã nhị

phân và không chỉ cảm biến ánh sáng ta còn cần cảm biến nhiệt độ, nên ta chọn

ADC0809 Chức năng của linh kiện này sẽ giới thiệu chỉ tiết ở mục 3.4

Khối xử lý điều khiển:

Khối điều khiển có chức năng nhận dữ liệu từ ngõ ra của khối chuyển đổi, khi đến những mức mà người thiết kế đã định trước sẽ xuất ra port để điều khiển

thiết bị bên ngoài, cụ thể trong mạch này ta cần điều khiển đèn tắt mở khi ánh sáng

thay đổi

Hiện nay có khá nhiều thiết bị có chức năng điều khiển.như: 89C51, 8031,

8750 Em chọn 89C51 vì đây là linh kiện giá thành rẻ hơn các linh kiện khác, có

chức năng phù hợp với yêu cầu

Trang 14

-.Ö555—-.-.(ưiitẳan

Đối với mạch cảm biến ánh sáng, thiết bị cần có đầu tiên là cảm biến ánh sáng, hiện nay trên thị trường có một loại thiết bị cắm biến ánh sáng được phổ biến thông dụng là quang trở Sau đây em sẽ giới thiệu sơ lược về quang trở để ta có thể hiểu thêm và biết được ta cần nên lắp đặt thiết bị gì để điều khiển thiết bị thông qua ánh sáng thay đổi

3.1 % bào quang dẫn:

Tế bào quang dẫn là một loại cảm biến quang dựa trên hiện tượng quangdan do

kết quả của hiệu ứng quang điện bên trong Đó là hiện tượng giải phóng các hạt tải điện trong vật liệu bán dẫn dưới tác dụng của ánh sáng

Hình 5: Tế bào quang dẫn trên thực tế

Tế bào quang dẫn thường được chế tạo bằng các bán dẫn đa tinh thể đồng nhất

hoặc đơn tinh thể, bán dẫn riêng hoặc pha tạp

+ đa tỉnh thể: CdS, CdSe, CdTe, PbS, PbSe, PbTe

+ đơn tinh thể: Ge, Si tỉnh khiết hoặc pha tap Au, Cu, Sb, In, SbIn, AsIn, CdHgTe

3.2 _ Các tính chất cơ bản của tế bào quang dẫn:

lên trở vùng tối R„„ phụ thuộc vào hình đạng, kích thước, nhiệt độ và bản chất

lý hoá của vật liệu

Các chất PbS, CdS, CdSe có điện trở vùng tối rat cao (tir 10* tai 10°Q 6 25 °C),

trong khi đó SbIn, CđHgTe có điện trở vùng tối tương đối nhỏ (từ 10 tới 100 ở

25°C)

Khi được chiếu sáng, điện trở của tế bào quang dẫn giảm xuống rất nhanh,

quan hệ giữa điện trở của tế bào quang dẫn và độ rọi sáng: <5) dant my >

R, =a." $ Rạ-

Trong đó a là hằng số phụ thuộc vào vật liệu, 0,5< y < 1

ký hiệu của tế bào quang dẫn trên sơ đồ mạch:

ow

Hình 6: ký hiệu của tế bào quang dẫn trên sơ đồ mạch

độ nhạy của tế bào quang dẫn: Nếu đặt lên 2 đầu tế bào quang dẫn một điện áp V, thì sẽ có một dòng điện I chảy qua tế bào quang dẫn:

Ye

Re a

3.3 Ung dụng của tế bào quang dẫn:

Trang 15

Tế bào quang dẫn thường được dùng để đo thông lượng ánh sáng, kết hợp với

nguồn sáng để dò vạch dẫn dường cho các mobile robot, đọc mã vạch, phát hiện

đầu băng trắng, điều khiển đóng ngắt Relay theo ánh sáng

> Qua phần giới thiệu trên ta nhận thấy điện trở trong quang trở thay

đổi khi ánh sáng thay đổi, và khi điện trở thay đổi thì khi cấp nguồn sẽ làm

thay đổi điện áp trên quang trở

Vậy ta cần gắn thêm một thiết bị có thể nhận biết được điện áp trên quang trở và biến đổi chúng thành hệ nhị phân, nói một cách cụ thể là linh

kiện có chức năng chuyển đổi từ dạng tương tự sang dạng số Hiện nay có khá nhiều linh kiện có chức năng như vậy, cụ thể gồm một số linh kiện như:

ADC0809, ADC0804 hoặc chuyển đổi từ đạng số Digital sang tương tự như DAC0808

se _ Loại ADC0809 có chức năng chuyển từ tương tự dựa vào điện áp sang dạng số, nó có thể chuyển đổi nhiều phần cảm biến cùng lúc

e ADC0804 có chức năng tương tự, nhưng chỉ chuyển đổi được 1 loại

cảm biến trong lúc đó

se DAC0808 có chức năng chuyển đối từ dạng số sang tương tự

Ta chọn loại ADC0809 vì nó có độ chính xác cao, giá thành lại vừa phải, và

công việc của ta cần là chuyển 2 loại cắm biến từ tương tự sang dạng số Sau đây em xin trình bày một số chức năng cơ bản của loại ADC này:

4 Thiết kế bộ chuyển đổi ADC:

4.1 Giới thiệu ADC 0809:

Bộ ADC 0809 là một thiết bị CMOS tích hợp với một bộ chuyển đổi từ tương tự

sang số 8 bit, bộ chọn 8 kênh và một bô logic điều khiển tương thích Bộ chuyển

đổi AD 8 bit này dùng phương pháp chuyển đổi xấp xỉ tiếp Bộ chọn kênh có thể truy xuất bất kểnh nào trong các ngõ vào tương tự một cách độc lập

Thiết bị này loại trừ khả năng cân thiết điểu chỉnh điểm 0 bên ngoài va khả năng điều chỉnh tỉ số làm tròn ADC 0809 dễ dàng giao tiếp với các bộ vi xử lý

* Sơ đồ chân ADC 0809:

INININ A B C ALE 2! 22 2? 24 2% REF 2°

rT Tre tt tb tet bed

IN; IN, INs INg IN; START EOC 2° OE CLK Vcc REF GND 27

Hình 7: Chi tiết chân của linh kiện ADC0809

Trang 16

eee

*Ý nghĩa các chân:

.INođếnIN, : 8ngõ vào tương tự

.A,B,C : giải mã chọn một trong 8 ngõ vào

.Z' đến Z® :ngõ ra song song 8 bít

.ALE : cho phép chốt địa chỉ START : xung bắt đầu chuyển đổi CLK_ :xung đồng hổ

REF (+): điện thế tham chiếu (+) REF (-) : điện thế tham chiếu (-) VCC_ : nguồn cung cấp

* Các đặc điểm củaADC 0809:

Độ phân giải 8 bit Tổng sai số chưa chỉnh định + 1⁄2 LSB; + 1 LSB Thời gian chuyển đổi: 100us ở tần số 640 kHz Nguồn cung cấp + 5V

Điện áp ngõ vào 0 — 5V

Tần số xung clock 10kHz— 1280 kHz Nhiệt độ hoạt động - 40°C đến 85°C Dễ dàng giao tiếp với vi xử lý hoặc dùng riêng Không cần điều chỉnh zero hoặc đầy thang

Pere

+ Nếu Vin > Vref/2 thì bit MSB vẫn ở mức I

er

14

Trang 17

+ Nếu Vin < Vref/2 thì bit MSB vẫn ở mức 0

Tương tự như vậy bit kế tiếp MSB được đặt lên 1 và tạo ra điện thế có giá trị

Vref/4 và cũng so sánh với điện áp ngõ vào Vin Quá trình cứ tiếp tục như vậy cho

đến khi xác định được bit cuối cùng Khi đó chân EOC lên mức 1 báo cho biết đã kết thúc chuyển đổi

Trong suốt quá trình chuyển đổi chân OE được đặt ở mức 1, muốn đọc dữ liệu ra chân OE xuống mức 0

Trong suốt quá trình chuyển đổi nếu có 1 xung start tác động thì ADC sẽ ngưng chuyển đổi

Mã ra N cho một ngõ vào tùy ý là một số nguyên

N= 256.V iy 7 Vie)

Veg (4) ~ Viet)

Trong đó Vin: điện áp ngõ vào hệ so sánh

Vref(+): điện áp tại chân REF(+)

Vref(-): điện 4p tai chan REF(-)

Nếu chọn Vref(-) = 0 thi N = 256."

Ves) Vref(+) = Vcc = 5V thì đầy thang là 256

- _ Giá trị bước nhỏ nhất

1 LSB = ° ï = 0,0196 V/byte

Vậy với 256 bước Vin = 5V

Ấp vào lớn nhất của ADC 0809 là 5V

e_ Biểu đồ thời gian của ADC 0809

28

Trang 18

Hình 8: Biểu đồ thời gian của ADC 0809

4.2 Mach tao xung clock cho ADC 0809:

Sử dụng mạch dao động đùng các cổng not để tạo dao động cho ADC như sau:

=> sau khi chuyển đổi từ đạng tương tự sang dạng số, ta cần phải xử lí tín hiệu

số đó để điểu khiển các thiết bị trong nhà, hiện nay có rất nhiều IC có chức năng xử lí và điều khiển như: 8051, 8750, DS5000 và 8031 tuy nhiên ở đây em

sử dụng loại 89C51 vì đây là loại IC có thé xử lí và điều khiển được nhiều thiết

bị, chương trình lập trình quen thuộc, dễ sử dụng, giá thành lại rẻ Chỉ vào khoảng từ 12 -> 15 ngàn cho 1 IC Sau đây là một vài tính năng cơ bản của IC 89C51:

Trang 19

Giao tiếp nối tiếp

64 K không gian bộ nhớ chương trình mở rộng

64 K không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng

Một bộ xử lý luận lý ( thao tác trên các bit đơn)

210 bit được địa chỉ hoá

0K- 8031 0K - 8051

sử 2x; SỞ

Trang 20

=ễ£-————-

5.2 Sơ lược về các nhân của 8051:

8051/8031 có tất cả 40 chân, có chức năng như các đường xuất nhập Trong

đó có 24 chân có công dụng kép, mỗi đường có thể hoạt động như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc là thành phân của bus dữ liệu và bus địa chỉ

+5V

P1,s FÊ

31 EA P1.4 `

P1.3 P2 Š

liệu

b Port 1:

Port 1 là mốt port ƯO trên các chan 1-8 Các chân được ký hiệu P1.0, P1.1, P1.2 có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần Port 1 không có các chức năng khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài

c Port 2:

Trang 21

Port 2 là một Port công dụng kép trên các chân 21-28, được dùng như các

đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các bus thiết kế dùng bộ nhớ mở rộng

BIT TÊN CHỨC NĂNG CHUYỀN ĐỔI

Hình 11: đặc tính chân của một số port

e PSEN (Program Store Enable):

8051/8031 có 4 tín hiệu điểu khiển

PSEN là tín hiệu ra trên chân 29 Nó là tín hiệu điều khiển để cho phép bộ

nhớ chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE (Output Enable) của một EPROM để cho phép đọc byte mã lệnh

PSEN sẽ ở mức thấp trong thời gian lấy lệnh Các mã nhị phân của chương

trình được đọc từ EPROM qua bus đữ liệu và được chốt trong thanh phi lệnh của

8051 để giải mã lệnh Khi thi hành chương trình trong ROM nội (8051) PSEN sẽ ở mức thụ động (mức cao)

f ALE (Address Latch Enable):

Tín hiệu ra ALE trên chân 30 tương hợp với các thiết bị làm việc với các vi

xử lý 8085, 8088, 8086 8051 ding ALE một cách tương tự cho việc giai kênh các

bus dia chỉ và dữ liệu Khi Port 0 được dùng trong chế độ chuyển đổi của nó:vừa là

bus đữ liệu vừa là byte thấp của bus dia chi, ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một thanh ghi bên ngoài trong nữa đầu chu kỳ bộ nhớ Sau đó, các đường Port 0

dùng để xuất hoặc nhập đữ liệu trong nữa sau của chu kỳ bộ nhớ

Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và

có thể được dùng làm nguồn xung nhịp cho các phần khác của hệ thống Nếu xung nhip trén 8051 14 12 MHz thi ALE có tần số là 2 MHz Chỉ ngoại trừ khi thi hành

Trang 22

=

lệnh MOVX, một xung ALE bị mất Chân này cũng được làm ngõ vào cho xung lập

trình cho EPROM trong 8051

g EA (External Access):

Tín hiệu vào EA trên chân 31 thường được mắc lên mức cao (+5V) hoặc

mức thấp (GND) Nếu ở mức cao, 8051 thi hành chương trình từ ROM nội trong

khoảng địa chỉ thấp (4K) nếu ở mức thấp, chương trình chỉ được thi hành trong bộ nhớ mở rộng Khi dùng 8031, EA luông được nối mức thấp vì không có bộ nhớ chương trình trên chip Nếu EA được nối mức thấp bộ nhớ bên trong chương trình

8051 sẽ bị cấm và chương trình thi hành từ EPROM mở rộng người ta còn dùng EA làm chân cấp điện áp 21V khi lập trình cho EPROM trong 8051

h RST (Reset):

ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của 8051 Khi tín hiệu này được đưa lên mức cao (trongít nhất 2 chu kỳ máy), các thanh ghi bên trong 8051 được tải những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống

i Cac ngõ vào bộ dao động trên chip:

Như ta đã thấy trong các hình trên, 8051 có một bộ dao động trên chip Nó

thường nối với một thạch anh giữa hai chân 18 và 19 Các tụ giữa cũng cần thiết như hình vẽ Tần số thạch anh thông thường là 12 MHz

Trang 23

IV Sơ đồ nguyên lý hoạt động của mạch cảm biến ánh sáng:

5a] iN Dt bs 37 | P04/ADI P21/A9 [2-0 TÌM D2 [s 3% |P02AW — P22M0 2 TÌM D3 Tp 3 |PU3AD3 — P23IAN1 [55 +1 IN D4 Hẹ 1 POAIADA — P2AIAI2 39-00

=| INS 06 154 2]P06AD — P28A1 F2

= cu > = REMODI 4 p13 P33INTI [ag

9 START Fp REMOD2 alae P3.4/T0 [1z VệCO———?| ALE REMOD3 T|P5 P33/T1 Hộ t——|toc REMOD4 + Pt8 P36MR [>

Hình 12: sơ đồ chức năng của mạch cảm biến ánh sáng

$ Nguyên tắc hoạt động của mạch cảm biến ánh sáng:

Linh kiện quang trở có chức năng thay đổi điện trở khi ánh sáng thay đổi,

để cho IC ADC0809 có thể nhận biết được ta lắp thêm một mạch cấp nguồn cho quang trở, mạch cấp nguồn có chức năng tạo ra một nguồn điện áp ổn định, cho

quang trở, khi ánh sáng thay đổi nguồn áp trên chân quang trở cũng thay đổi,

ADC0809 sẽ nhận biết được và chuyển về dạng nhị phân, đưa sang 89C51 89C51

có chức năng điều khiển cho 0809 hoạt động thông qua việc tác động vào 2 chân START và ALE trên ADCO0809, trong đó ALE có chức năng chốt địa chỉ và START có chức năng bắt đầu chuyển đổi Sau đó 89C51 nhận đữ liệu từ ADC0809 rồi đưa về xử lý, tuỳ theo mức điện áp trên quang trở mà điều khiển đèn trên port 3 cho phù hợp

Ngoài ra, để cho 2 IC này hoạt động ta cần thiết kế và đưa ra chỉ số chính xác về

tần số hoạt động của chúng, tính toán Vạgr sao cho phù hợp

=> Để chủ nhà có thể tác động hay điều khiển ánh sáng từ bên ngoài

thông qua một thiết bị điề “UỐNG GHẾ SPENT thém mach Remote dé ho

UP DOWN SET

Trang 24

trợ cho công việc này Để điều khiển các thiết bị trong nhà, ta có thể dùng

Remote Tivi, tuy nhiên khi phát thì Remote này rất tốt, nhưng bên phần thu

sẽ khó khăn, vì trên Remote thường có mã riêng, nên em chọn giải pháp là tự

lắp đặt một bộ Remote thu phát Có một số bộ thu phát như: SC2248, SC2249, SC2250 hoặc SC9148§, SC9149, SC9150 Do trên thị trường chỉ có bán loại SC9148 và SC9149, và chức năng của nó cũng tương tự như IC: SC2248,

SC2249 nên em quyết định chọn sử dụng cặp IC này Sau đây em sẽ giới thiệu

sơ lược cặp IC này để ta có thể đi vào thiết kế sơ đồ nguyên lý của mạch:

V Giới thiệu sơ lược về họ IC SC9148 và SC9149:

SC9148 và SC9149 là những IC thu phát trong hệ thống điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại Trong đó SC9148 là mạch điện IC phát xạ điều khiển có mã hoá kiểu ma trận Nó và mạch SC9149 phối hợp vơi nhau có thể hoàn thành bộ

điều khiển từ xa có 10 chức năng; phối hợp với mạch điện IC SC9150 có thể hoàn

thành bộ điều khiển 18 chức năng, có hơn 75 lện có thể phát xa, trong đó 63 lệnh là

lệnh liên tục, có thể có nhiễu tổ hợp phím; 12 lệnh không liên tục, chỉ có thể sử

dụng phím đơn Tổ hợp như vậy có thể dùng cho nhiều loại điểu khiển xa cho các

thiết bị điện

1 Mạch phát SC9148:

Mạch điện IC9148 sử dụng công nghệ CMOS qui mô lớn để chế tạo, là một loại linh kiện phát xa mã hoá tia hồng ngoại rất thông dụng, phạm vi điện áp nguồn điện là 2,2V ~ 5,5V vì sử dụng công nghệ CMOS để chế tạo nên công suất tiêu

hao cực thấp, đòng điện trạng thái tĩnh chỉ 10A, nó có thể sử dụng nhiều tổ hợp

phím, mã số của nó thích hợp với nhiễu qui mô khác, chỉ cần nối ngoài linh kiện

LC hoặc bộ dao động gốm là có thể gây ra dao động

1.1 Sơ đồ chân của SC9148:

Trang 25

= ừỨÖ——————

Chức năng của các chân:

IC SC9148 sử dụng 16 chân vỏ nhựa kiểu cắm thẳng hàng

Chân 1: GND là đầu âm của dòng điện nối đất

Chân 2: XT là đầu vào của bộ phận dao động bên trong

Chân 3: XTN là đầu ra của bộ phận dao động bên trong Bên trong nó không có điện trở phản hồi

Chân 4 đến chân 9 là đoạn đầu vào tín hiệu của bàn phím kiểu ma trận

Chân 10 đến chân 12: kết hợp với các chân từ k1 đến k6 có thể tạo thành 16 phím Chân 13: (code) là đầu vào của mạ số, dùng mã số để truyền tải và tiếp nhận Chân 14: (TCST) là đâu đo thử, bình thương khi sử dụng có thể bỏ trống

Chân 15: là đầu ra tín hiệu truyền tải tín hiệu 12bit thành một chu kỳ, sử dụng sóng

mang 38Khz để điều chế

Chân 16: là đầu dương của nguồn điện nối với điện áp một chiều 2,2 ~ 5,5V, điện

áp làm việc bình thường 3V

Nguyên lý hoạt đông:

Trong IC9148 có chứa bộ đảo pha CMOS là điện trở định thiên cùng nối bộ

dao động bằng thạch anh hoặc mạch điện dao động cộng hưởng Khi tân số của bộ phận dao động thiết kế xác định là 455Khz, thì tần số phát xa sóng mang là 38Khz Chỉ khi có thao tác nhấn phím mới có thể tạo ra dao động, vì thế đảm bảo công suấ của nó tiêu hao thấp Nó có thể thông qua các chân k1 đến kó và đầu ra thứ tự thời

gian chân T1 đến T3 để tạo ra bàn phím 6x3 theo kiểu ma trận Tại T1 sáu phím được sắp xếp có thể tuỳ chọn để tạo thành 63 trạng thái tín hiệu liên tục đưa ra được trình bày như sau:

Trang 26

> K2 >K3 > K4 > K5 > K6 không có nhiều phím chức năng trên cùng một đường

K, nếu như đồng thời nhấn phím thì thứ tự ưu tiên của nó là T1 > T2 > T3

Lệnh phát ra của nó do do mã 12 bít tạo thành, trong đó Cl ~ C3 là mã số

người dùng, có thể dùng để xác định các mô thức khác nhau, tổ hợp C1,C2 phối

hợp với mạch điện IC thu SC9149, tổ hợp C2, C3 phối hợp với mạch điện IC thu

9149 mỗi lao¡t tổ hợp có 3 trạng thái đó là O1, 10, 11 mà không dùng trạng thái

00

Sau khi tìm hiểu xong về IC 9148 ta có thể đưa ra sơ đỗ mạch như sau:

Sơ đồ mạch phát:

Trang 27

s12 T3

7 |K3szgi4qg l2 [Tổ

ạ | K4 Ti bg BE

KS szo14g K6 6 DIODE S1

2.1 Sơ đồ chân:

GND

Rin |

HP ' HP:

Chân 1: là đầu âm của dòng điện nối đất

Chân 2: là đoạn đầu vào của tín hiệu thu; tín hiệu sau khi được lọc bỏ sóng mang

Chân 3 đến chân 8: là đầu ra tín hiệu liên tục

25

Trang 28

ynŸễÝŸÝỶằẳ-:-::‹5ŠồẳồồồỖồ———_—_—>——ÀẶẽẼ-.-.-iẳớẳớẳớŸớợớợ-ẵnngagg

Chân 9 đến chân 12: là đầu ra tín hiệu không liên tục, tín hiệu tiếp nhận của đầu vào tương ứng mộ lần, mức điện áp cao của đầu ra suy trì khoảng 107ms

Chân 15: là đầu vào dao động Điện trở ghép song song đến đất và tụ điện của đầu

này gây ra dao động

Chan 16: là đầu dương của dòng điện, thường mắc điện áp khaỏng 4,5 ~ 5,5V mạch điện bên trong của IC thu do bộ phận dao động, bộ đếm số cộng, bộ nhớ dịch hàng đầu vào, bộ phận kiểm tra số liệu, bộ phận kiểm tra mã, mạch đếm xung đấu vào, mạch điện khoá cố định, mạch điện kiểm tra độ sai sót, bộ phận đếm đầu

vào Tạo thành

2.2 Nguyên lý hoạt động:

Đầu vào của tín hiệu nhận của mạch IC này do đầu vào linh kiện quang điện đảm nhận, sau khi qua khuyếc đại, tách sóng để loại trừ sóng mang 38Khz, sau đó đưa vào đầu vào mạch điện IC, đầu tiên tiến hành chỉnh hình đối với tín hiệu đầu vào, sau đó lại làm các xử lý khác Sơ đổ khối về nguyên lý hoạt động mạch điện đầu vào của nó như hình dưới

Thời gian đo kiểm tra tín hiệu tiếp nhận của mạch điện này và đồng hồ báo giờ hoạt động bên trong đều do mạch điện dao động đảm nhận, lúc dùng chỉ cần linh kiện RC mắc song song đến đất tại đầu dao động OSC của mạch điện SC9149

Sau khi tìm hiểu em đưa ra sơ đổ mạch của mạch thu, có liên kết với mạch điều khiển:

Trang 29

Ỡftẳ ồ.Ỏ.‹.Ắ.‹‹:'ĩ‹‹.Ốồ _ỪạỸẸa-ợẳớớẳẵăzzzaaraannnnn

Mạch thu hồng ngoai:

Hình 17: Sơ đồ chức năng của mạch thu

VI Tinh toán gía trị linh kiện hệ thống đảm bảo ánh sáng:

1 Tính toán khối điều khiển LED 7 đoạn:

Để sáng ra chữ độ C thì mỗi LED cần sáng 4 đoạn nhỏ, mà mỗi đoạn cần dong là 10mA, điện áp cung cấp cho led 7 là 2.8V

Trang 30

=> R= 2-28 _ 500

40mA

Trên thị trường hiện không có loại 50O nên ta chọn R có giá trị x4p xi 14 56Q

Đối với led xuất ra độ, đòng cần cấp 10mA, điện áp vẫn là 2,8V:

Điện áp tại ngõ ra 74LS247 khi ở mức thấp là: Vol =0,4V, khi Transistor dẫn bão hoà Vẹg = 0,2V

Để một đoạn led đủ sáng thì dòng qua 1 đoạn là 10mA

để bão hoà thì: lạ = lc /B =10/100 =0.1mA

* Dé tính được giá trị của điện trở phân cực cho A1015, ta dùng phương pháp Kirchhoff :

ta có: Vcc =5V, Vpạpg = 0,7V

=> Rỳy = (5-0,7)/0,lmA =4,3KO

Giá trị này trên thị trường cũng không có nên ta chọn giá trị xấp xỉ là: 4,7KO

2 Tính toán mạch tạo xung clock cho ADC:

Hình 30: Sơ đồ chức năng mạch tạo xung clock

Sử dụng các cổng đảo Schmitt trigger IC 74HC14 để tạo xung Clock dao động cho ADC

Tan sé clock ADC0809 10Khz — 1280Khz Ta chon tan số 600Khz Giá trị biến trở

VRI và tụ CI1 được tính theo công thức sau:

1,2

f= VR1.C11

28

Trang 31

3 Tính toán giá trị khối điều khiển RESET cho 89C51:

Để Reset 89C51 chân Reset phải ở mức cao ít nhất 2 chu kỳ máy và điện áp

Reset Vạ¿sc phải lớn hơn 2,5V

nhiệm vụ của mạch này là tự động Reset khi cấp nguồn và Reset bằng tay khi cần bằng cách nhấn công tắc Reset

4 Tính toán giá trị khối điều khiển thiết bị:

Mạch điều khiển công suất có rất nhiều dạng nhưng với thiết kế này em đã

sử dụng Relay có đặc điểm là thiết kế đơn giản và dễ sử dụng

Nguyên lý hoạt đông:

Mạch điều khiển công suất có nhiệm vụ nhận tín hiệu điều khiển từ hệ

thống xuất ra port điều khiển để đóng mở tải công suất

Tín hiệu điều khiển từ ngõ ra được đưa đến transistor tín hiệu này tác động

đến transistor làm đóng ngắt Relay Các tiếp điểm của Relay được kết nối ra bên ngoài để kết nối thiết bị cần đóng ngắt

Dé transistor bao hoa:

Ic = Ib.B => Ib = Ic/B = 0,5/100 = 0,005A = 5mA

R9= ae =R9 = (Sv — Vbb)/Ib = (5 — 0,8)/5=0,84KQ

Ta chon R9 =1KQ

Trang 32

VI Lưu đồ giải thuật và chương trình:

1 Lưu đồ giải thuật mạch cảm biến:

1.1 Lưu đồ giải thuật của mạch Remote:

| START |

T1 =33 T2=45

Trang 33

Trang 34

2 Chương trình điều khiển thiết bị thông qua cảm biến:

REMODEI BIT PI.3

Trang 35

Trang 36

CHƯƠNG II

LCALL REV_SETTEMP NEXT16:

LCALL OUT_TEMP LCALL COMPARE JMP LOOP

REV_TEMP:

PUSH ACC SETB ALE LCALL DI5NOP SETB START LCALL D1I5NOP CLR ALE

LCALL DI5NOP CLR START LCALL D200NOP MOV A,PO

MOV DATATEMP,A POP ACC

RET REV_LIGHT:

PUSH ACC SETB ALE LCALL DI5NOP SETB START LCALL DIS5NOP CLR ALE

LCALL DI5NOP CLR START LCALL D200NOP MOV A,PO

MOV DATATEMP,A POP ACC

RET COMPARE:

HE THONG DAM BAO ANH SANG TRONG NHA

34

Trang 37

Trang 38

Trang 39

Trang 40

Tiêu đề	Khái Niệm Cơ Bản Về Ngôi Nhà Thông Minh
Thể loại	bài viết

Định dạng
Số trang	83
Dung lượng	2,48 MB