Thiết Kế, Thi Công Mạch Điều Khiển Thiết Bị Trong Gia Đình

Vì vậy, vấn đề điều khiển đã được chú ý rất nhiều và đã được đem ra ứng dụng rộng rãi ở hầu hết c ác lĩnh vực như lao động, sản xuất, nghiên cứu,quốc phòng, vui chơi giải trí… Hiện nay,

Trang 1

I I

Bộ Giáo Dục và Đào Tạo

Trường Đại học SPKT Tp.HCM

Khoa Điện tử Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt NamĐộc lập - Tự do - Hạnh Phúc

Bộ môn: Điện tử công nghiệp

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Lớp: 001011

Khoa: Điện tử

Tên đề tài :

Họ và tên giáo viên hướng dẫn: Thầy Lê Thanh Đạo Nhiệm vụ (yêu cầu và nội dung):

Ngày giao nhiệm vụ luận văn:

Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Nội dung và yêu cầu luận văn tốt nghiệp đã được thông qua bộ mô n

Trang 2

Giáo viên hướng dẫn Thông qua bộ môn

Ngày tháng

năm 2005 Chủ nhiệm bộ môn I II BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG D ẪN Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hữu Thông MSSV : 00101296 Dương Anh Tài MSSV : 00101270 Lớp: 001011 Khoa: Điện tử Tên đề tài :

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

Trang 3

Giáo viên hướ ng dẫn Lê Thanh Đ ạo I V BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆ N Lớp: 001011 Khoa: Điện tử Tên đề tài :

Nhận xét của giáo viên phản biện

Trang 4

Giáo viên phản biện

Trang 5

BẢNG NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆ N

Lớp: 001011

Khoa: Điện tử

Tên đề tài :

Nhận xét của hội đồng phản biện

Trang 6

Hội đồng phả

n biện

V I

LỜI MỞ ĐẦU

Sự phát triển của khoa học giúp ích và phục vụ cho con người rất nhiều

trong mọi lĩnh vực.Sự tiến bộ này bao gồm cả ngành kỹ thuật điện tử, ti

n học

…Không những vậy, chúng còn là những ngành mũi nhọn trong

xu thế công

nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước chúng ta hiện nay

Kỹ thuật điện tử phát triển dẫn đến là sự ra đời của các chip vi x

ữ lý, bộ

nhớ, máy tính… có khả năng xữ lý ngày càng cao Vì vậy, vấn đề điều khiển đã

được chú ý rất nhiều và đã được đem ra ứng dụng rộng rãi ở hầu hết c

ác lĩnh vực

như lao động, sản xuất, nghiên cứu,quốc phòng, vui chơi giải trí…

Hiện nay, các nhà sản xuất đang đưa ra các thiết bị điện tử hầu hết là phục

vụ cho nhu cầu giải trí của con người Vấn đề điều khiển đang được ch

ú ý nhiều ví

dụ như một người có thể ngồi ở bất cứ đâu cũng có thể làm việc, học h

ỏi, tìm kiếm

thông tin, điều khiển mọi thứ chỉ bằng cách nhấn nút Ý tưởng ngồI mộ

t chỗ có thể

điều khiển các thiết bị ở các phòng trong một căn nhà hay trong những công sở xí

nghiệp… đã được nghiên cứu ứng dưng từ rất sớm như: các thiết bị đ

ể quản lý

các thiết bị trong các nhà cao tầng, các khách sạn sang trọng…Trong phạm vi hiểu

Trang 7

biết của mình, nhóm thực hiện đã tìm hiểu, thực hiện đề tài :”Thiết kế, t

hi công

mạch điều khiển thiết bị trong gia đình ”

Trong quá trình thực hiện luận văn này, với kiến thức và thời gia

gởi lời cảm ơn chân thành nhất đến:

nh chỉ dẫn

chúng em trong suốt quá trình thực hiện đề tài để từ đó chúng

em đã đúc

kết cho mình những kiến thức bổ ích

- Quý thầy cô khoa Điện tử

- Quý thầy cô trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật

- Tập thể lớp cùng các bạn sinh viên

- Ba mẹ và các anh chị đã tận tình giúp đỡ về tinh thần và vật chất cho

chúng con trong thời gian qua

Xin chân thánh cảm ơn tất cả vì đã tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành

tập luận văn này

Xin chân thành cảm ơn!

Nhóm thực hiện đề tài

Trang 8

ết kế - thi công m ạch đ iề u khi ể n thi ết b ị đ iện trong gia đình

Trang 12

MỤC LỤC

Phần A : GIỚI THIỆU

Trang tựa

i

Nhiệm vụ đề tài

vi

Lời cảm ơn

vii

Mục lục

viii

Liệt kê bảng

x

Liệt kê hình

xi

Phần B : NỘI DUNG

Trang 9

Chương 1 : DẪN NHẬP

2

1.1 Đặt vấn đề

2

1.4 Mục đích nghiên cứu

5

3.1 Một số IC sử dụng trong đồ án

5

3.2 Vi điều khiển AT89C51

Trang 10

3.3 IC phát remote hồng ngoại (LC7461)

Trang 11

Chương 6 : ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT

26

6.1 Triac

26

6.2 Một số đặt tính của MOC3020

30

7.2 Thi công

34

Chương 8: PHẦN MỀM MBE

Trang 12

Chương 9 :TÓM TẮT- KẾT LUẬN - ĐỀ NGHỊ

45

9.1 Tóm tắt

45

9.2 Kết luận

45

9.3 Đề nghị

Trang 13

Bảng 3.3: Mã phím đa hợp của LC7461

9

Bảng 3.4: Bảng trạng thái phát của SN75176

11

Bảng 3.5: Bảng trạng thái nhận của SN75176

8

Trang 14

Hình 3.3 : Các bit được phát đi của LC7461

Trang 15

Hình 6.1 : Kí hiệu Triac

27

Hình 6.4 : Mạch tự kích Triac

28

Hình 6.5 : Mạch ngắt Triac

28

Hình 6.6 : Kí hiệu MOC3020

32

Hình 7.6 : Sơ đồ nguyên lí khối xuất đọc

33

Trang 16

Hình 7.7 : Sơ đồ nguyên lí khối điều khiển công suất

Trang 17

Trang 16

Trang 18

teletext hay internet…có thể ngồi bất cứ đâu để làm việc hay mua hàng… Xu

hướng điều khiển nhiều thứ mà chỉ cần ở một chỗ, giúp con người đỡ mất công đi

lại nhiều đang trở thành mục tiêu của nhiều công ty doanh nghiệp ở mọ

bị điện trong gia đình “.

Việc kiểm tra, điều khiển trạng thái các thiết bị trong những căn phòng, đặt

biệt là trong những nhà nhiều tầng hoặc nhiều phòng gặp khá nhiều phiền toái khi

phải đến từng phòng để khiểm tra, điều khiển các thiết bị điện trong phòng Nếu

công việc này được thực hiện ở bất cứ phòng nào trong nhà mà không phải đi đến

từng phòng thì sẽ giảm thời gian, công sức cho người sử dụng

Xuất phát từ nhu cầu ấy, nhóm thực hiện đề tài :”Thiết kế - thi cô

thực tế, nhóm thực hiện đề tài chỉ thực hiện được những việc sau :

• Thiết kế và thi công mô hình chỉ gồm 3 board cho 3 phòng

• Mỗi board có thể điều khiển 8 thiết bị

• Kết nối với máy tính bằng cổng nối tiếp (cổng COM)

• Có khả năng mở rộng tối đa là 32 board

• Khoảng cách truyền tín hiệu giữa các board trong phạm vi 1Km

• Thiết bị trong từng phòng có thể được điều khiển bằng tay hay điều khiển từ

xa bằng remote hồng ngoại

• Có thể hẹn giờ tắt cho từng thiết bị

• Chỉ có thể điều khiển các thiết bị công suất nhỏ, đơn giản…

Trang 19

Trang 18

bằng Delphi, giao tiếp máy tính, lập trình cho vi điều khiển họ MSC51

• Qua đó, phát sinh những vấn đề cần mới giúp đề tài càng được hoàn chỉnh

• Có thể áp dụng trong thực tế

Thi

Trang 19

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ LUẬN

2.1 MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CẦN ĐẠT ĐƯỢC

Mục đích : Thiết kế và thi công hoàn chỉnh mạch có khả năng :

• Giao tiếp, điều khiển, kiểm tra thiết bị giữa các phòng với nhau

• Có khả năng giao tiếp với máy tính

• Thiết bị mỗi phòng đều có thể điều khiển bằng tay hoặc bằng remote hồng

• Giao diện phải thân thiện, dễ sử dụng

2.4 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN

Phương pháp:

Trang 20

• Tìm kiếm và tham khảo tài liệu.

• Thực nghiệm: thiết kế và thi công bo mạch, viết chương trình, ch

• Tài liệu tham khảo

2.5 THỜI GIAN THỰC HIỆN

Thực hiện đề tài trong thời gian 6 tuần bao gồm:

• Tuần 1: Tham khảo các tài liệu liên quan, tài liệu tham khảo

• Tuần 2: Tìm kiếm phương hướng giải quyết những yêu cầu cơ b

ản của đề tài

• Tuần 3: Vẽ sơ đồ nguyên lí, thi công mạch in

• Tuần 4: Viết các chương trình con cho vi điều khiển

• Tuần 5: Tổng hợp, hoàn thiện các chương trình con thành chươn

MAX232 : Đệm đường truyền chuẩn RS232

SN75176 : Đệm đường truyền chuẩn RS485

LC7461 : IC phát của remote hồng ngoại

3.2 VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51

3.2.1 Giới thiệu chung

MSC-51 là họ vi điều khiển của Intel và 8051 là vi điều khiển đầu tiên của họ

Trang 21

này, được sản xuất vào năm 1980 Cho đến nay, dòng MSC-51 vẫn không ngừng

cải tiến và phát triển Cho đến nay, với công nghệ không mất nội dung

và độ tích

hợp cao, thì ATMEL đã sản xuất ra chip AT98C51

Chip AT98C51 hoàn toàn tương thích với tập lệnh và các chân ra của chuẩn

công nghiệp MSC-51, được chế tạo theo công nghệ CMOS có hiệu suất cao và

công suất nguồn tiêu thụ thấp Bộ nhớ Flash trên chip cho phép bộ nh

ớ chương

trình được sửa lỗi và lập trình lại nhiều lần

3.2.2 Đặc tính kỹ thuật của vi điều khiển AT89C51

• 4kbyte bộ nhớ ROM Flash ( bộ nhớ chương trình)

• Bộ xử lý có khả năng thao tác, xử lí với từng bit

• 210 vị trí được định địa chỉ bit

• 5 ngắt và có khả năng ưu tiên ngắt

• Cấu trúc ngắt 2 mức ưu tiên

• Mạch dao động và mạch tạo xung lock trên chip

• Có lệnh nhân, chia, cộng 8bit

Ngoài ra, AT89c51 có hỗ trợ 2 chế độ tiết kiệm năng lượng được chọn bằng

Chế độ nguồn giảm duy trì nội dung của Ram nhưng không ch

Trang 22

Hình 3.1 : Sơ đồ chân AT89C51

3.2.4 Chức năng các chân

• Vi điều khiển AT89C51 có 40 chân, trong đó có 32 chân được chia l

àm 4 port,

từ port0 đến port3, mỗi port 8 chân có chức năng xuất nhập dữ liệu

• Ngoài ra: * Port0 có thêm chức năng thứ hai là byte thấp của bus đị

a chỉ 16 bit

và bus dữ liệu đa hợp khi có giao tiếp với bộ nhớ ngoài

* Port2 có thêm chức năng thứ hai là byte cao của bus đị

a chỉ 16 bit

khi có giao tiếp với bộ nhớ ngoài

* Port3 còn có nhiều chức năng riêng như sau:

3.2.5 Hoạt động của port nối tiếp

Bên trong AT89C51 có port nối tiếp hoạt động ở một vài chế độ trên một

tầm tần số rộng Đặc trưng của port nối tiếp này là có thể hoạt động so

Trang 23

Trang 22

Các mạch phần cứng bên ngoài truy xuất port nối tiếp thông qu

xuất port nối tiếp

Tần số hoạt động của port nối tiếp còn gọi là tốc độ Baud (có th

ể thay đổi

hay cố định)

Thanh ghi điều khiển port nối tiếp

Chế độ hoạt động của port nối tiếp được thiết lập bằng cách ghi

từ điều

khiển lên thanh ghi điều khiển SCON của port nối tiếp

Bảng 3.1: Chức năng các bit trong thanh ghi SCON

Khởi động và truy xuất các thanh ghi

Trang 24

mềm để cho phép nhận các ký tự Điều này thường được thực hiện ở

Tốc độ Baud của Port nối tiếp

Tần số hoạt động của port nối tiếp còn gọi là tốc độ Baud Ở chế

độ 0 và 2 thì

tốc độ Baud được cố định, còn ở chế độ 1 và 3 thì có tốc độ thay đổi T

a có thể

thiết lập tốc độ Baud cho port nối tiếp như sau:

• Sử dụng bộ định thời 1 làm xung clock tốc độ Baud

Kỹ thuật thường dùng để tạo tốc độ xung clock tốc độ Baud là kh

port nối tiếp

• Có thể cấp xung clock bên ngoài cho bộ định 1 thông qua ngõ T1

Có thể tính tốc độ Baud bằng cách lấy tốc độ tràn của bộ định thờ

i 1 đem

chia cho 32

Trang 25

Vd : Tốc độ baud là 1200, thì tốc độ tràn của bộ định thời 1 là 38.4Khz Mạch

dao động bên trong chip là 12Mhz, nên tần số xung clock cấp cho bộ đị

• 13 bit mã quy định (7 mã được nạp

trong ROM của chip, 6 mã có thể đặt

được từ bên ngoài)

• Tầm điện áp hoạt động VDD = 1,8V đến

3,6V

• Dòng nuôi ở chế độ nghỉ IDD = 1μA hoặc

nhỏ hơn

• Bộ dao động bên trong chip với thạch

anh gắn bên ngoài (thường dùng thạch

Thi

Trang 24

3.3.2 Mô tả hoạt động

Cấu trúc của dữ liệu truyền đi

Dữ liệu gồm 42 bit : 13 bit mã quy định, 8 bit mã của phím, và những bit đảo

Trang 26

Bảng 3.2 là toàn bộ mã của 32 phím, ngoài ra các phím 20,21,22,23 còn có

thể dùng làm các phím đa hợp với các mã được trình bày trong bảng 3.3 và trang

5 thái hoạt động khi bấm các phím đa hợp trong hình 3.4

Bảng 3.2 : Mã phím của LC7461 Bảng3.3:MãphímđahợpcủaLC7461

Hình 3.4 : Trạng thái hoạt động khi bấm phím đa hợp của LC7461

Thi

Trang 25

Trang 27

Hình 3.5 : Dạng sóng truyền đi của IC LC7461

Thi

ết kế - thi công m ạ ch đ iề u khi ể n thi ết b ị đ iệ n trong gia đình

Trang 26

3.4 IC ĐỆM ĐƯỜNG TRUYỀN VI SAI SN75176

3.4.1 Đặc điểm

• Tương thích chuẩn RS422

• Có thể truyền đa điểm trên đường bus

dài trong môi trường nhiễu

Trang 28

Hình 3.8 : Sơ đồ logic của SN75176

Hình 3.7 : Kí hiệu logic của SN75176

Bảng 3.1: bảng trạng thái phát Bảng 3.2: bảng trạng thái nhận

CHƯƠNG 4

4.1 GIỚI THIỆU CHUNG

DMC là những tên để chỉ ma trận điểm làm nên bảng hiển thị LC

D, thiết bị

Trang 29

này được phát triển bởi công ty OPTREX Khối hiển thị này bao gồm bảng STN

loại tinh thể lỏng LC, có độ tương phản cao, góc nhìn rộng Mỗi khối bê

n trongđược điều khiển bởi IC loại CMOS, chúng còn được dùng để điều khiể

n làm giảmhao tốn năng lượng

LCD có sử dụng 2 Ram : 1 để hiển thị dữ liệu, 1 dùng để phát ký t

ự Ngoài ra

nó còn có 1 Eprom dùng để phát ký tự hiển thị lên bảng LC

Cả 2 Ram trên đều có thể đươc đọc bởi 1 thiết bi ngoại vi khi chú

ng khôngđược dùng để hiển thị và phát ký tự mà dùng như 1 Ram chung

LCD được ứng dụng rộng rãi, chủ yếu là làm thiết bị hiển thị trong

(16x1) Chip LCD sử dụng là loại HD44780 của Hitachi Loại LCD sử dụng không

có hổ trợ đèn LED nền, ngoài ra các chân chức năng, tập lệnh cũng nh

ư cáchthức giao tiếp hoàn toàn giống các loại khác Các phần sau của chươn

g chủ yếugiới thiệu về loại LCD này

4.2 SƠ ĐỒ CHÂN VÀ KÍCH THƯỚC CỦA LCD

Hình 4.1 : Sơ đồ chân và kích thước của LCD 16x1Chân s

ố

Trang 30

• Mức H (1):

Chế độ ghi: nhận dữ liệuChế độ đọc: xuất dữ liệu

• Trong luận án này chúng em sữ dụng LCD loạI 14 chân và dùng kiểu là

Trang 31

Trang 29

Đối với loại LCD có hỗ trợ đèn nền thì có thêm 2 chân 15 và 16 là hai ch

o Thời gian đáp ứng nhanh

o Bộ điều khiển :KS0066U hoặc tương đương

4.5.1 Sơ đồ cấp nguồn để điều chỉnh độ tương phản

Khi ta thay đổi biến trở nghĩa là ta đã thay đổi điện áp Vee Ta chỉn

Hình 4.3 : Sơ đồ kết nối điều chỉnh độ tương phản cho LCDĐối với mạch cấp nguồn cho led nền, ta có thể cấp trực tiếp hoặc dùng 1 biến

trở để có thể điều chỉnh độ sáng tối khi cần.(Tuy nhiên, đối với LCD đề t

ài sử dụng

không có led nền.)

DDRAM của LCD có địa chỉ từ 00h đến 4Fh dùng để chứa nội du

Trang 32

4.5.2 Địa chỉ CGRAM của LCD

CGRAM chứa mã của kí tự cần hiển thị Nếu muốn hiển thị chữ nào thì chỉ

cần đưa mã chữ đó vào LCD Đối với các kí tự chữ cái thông thường t

Bảng 4.3 : Bảng mã địa chỉ các kí tự hiển thị của CGRAM

Trang 33

4.5.3 Bảng mã lập trình trong LCD

Thiết kế - thi công mạch điều khiển thiết bị điện trong gia đình Trang 32

Bảng 4.4 : Bảng mã ghi/đọc dữ liệu trong LCD

Thiết kế - thi công mạch điều khiển thiết bị điện trong gia đình Trang 33

bên trong LCD và đọc nội

dung bộ đếm địa chỉ

Trang 34

Với : DD Ram : Display Data Ram

CG Ram : Character Generator Ram

ACG : CG Ram Address

ADD : DD Ram Address

F = 1 Kiểu font loại 5x10 dots

F = 0 Kiểu font loại 5x 7 dots

BF = 1 Có xử lý bên trong LCD

BF = 0 Không có xử lý bên trong LCD

DL = 1 Kiểu giao tiếp 8 bit

DL = 0 Kiểu giao tiếp 4 bit

Thi

Trang 30

4.6 SƠ ĐỒ GIẢI THUẬT LẬP TRÌNH LCD

Trang 35

lập trình 4 bit dữ liệu

Giải thuật lập trình của chế độ 4 bit cũng tương tự như của chế độ 8bit Chúng chỉ

khác nhau ở chổ khi truyền ở chế độ 4 bit thì 1 byte được tách ra làm đ

ôi, 4 bit cao

truyền trước sau đó đến 4 bit thấp

Định dạng
Số trang	72
Dung lượng	2,87 MB