Đóng ngắt thiết bị điện bằng sóng cao tần

Vì thế nênchúng em quyết định thiết kế một bộ điều khiển từ xa dùng sóng cao tần đểđóng, ngắt các thiết bị điện bởi sóng cao tần có nhiều ưu điểm hơn sóng hồngngoại ở điểm phát sóng khôn

LỜI NÓI ĐẦU

Điều khiển từ xa hiện nay là một ứng dụng được dùng rất phổ biến tronggia đình và trong công nghiệp Nhờ có điều khiển từ xa mà con người có thể tácđộng đến các thiết bị điện một cách nhanh chóng, chính xác mà không cần tiếpxúc với các thiết bị như đóng, ngắt hay thay đổi chế độ vận hành Tuy nhiên,phần lớn các bộ điều khiển từ xa hiện nay đều dùng sóng hồng ngoại nên cũngbộc lộ nhiều nhược điểm như khoảng cách điều khiển quá gần, phải quay hướngphát về máy thu, phải truyền thẳng không được có vật chắn sóng Vì thế nênchúng em quyết định thiết kế một bộ điều khiển từ xa dùng sóng cao tần đểđóng, ngắt các thiết bị điện bởi sóng cao tần có nhiều ưu điểm hơn sóng hồngngoại ở điểm phát sóng không cần quay hướng phát về phía máy thu, có thể sửdụng được trong điều kiện có vật cản giữa máy phát và máy thu, chủ động đượckhoảng cách thu phát nhưng nhược điểm của các bộ điều khiển từ xa dùng sóngcao tần là khâu tính toán thiết kế phức tạp, thi công mạch khó khăn nếu không

có kinh nghiệm về sóng cao tần

Trong phạm vi của bài thi cuối khóa này, chúng em xin đưa ra mộtphương án thiết kế một bộ điều khiển từ xa như thế Tuy nhiên, trình độ củachúng em có hạn nên chắc chắn còn nhiều thiếu sót trong quá trình nghiên cứu

và thiết kế Kiến thức chưa sâu cộng với thiếu nhiều kinh nghiệm về cao tầncũng đã gây nhiều khó khăn trong quá trình thi công mạch Nhưng qua thời gianthực hiện bài thi này, em cũng đã lãnh hội được nhiều kiến thức cũng như kinhnghiệm về cao tần rất có ích cho chúng em khi làm việc sau này Qua đây, emxin cám ơn tất cả các thầy cô đã truyền đạt cho em nhiều kiến thức quý báutrong suốt ba năm học vừa qua và đặc biệt là thầy Nguyễn Văn Thịnh đã hết sứctận tâm hướng dẫn em hoàn thành bài thi cuối khóa này

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2010

Sinh Viên Thực Hiện

Nguyễn Tiến Thành

Phần I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương I: Khảo sát vi điều khiển AT89C51

I GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ AT89C51

1 Giới thiệu AT89C51:

- AT89C51 là một hệ vi tính 8 Bit đơn chip CMOS có hiệu suất cao, côngsuất nguồn tiêu thụ thấp và có 4 KB bộ nhớ Rom Flash xóa được /lập trình được.Chip này được sản xuất dựa vào công nghệ bộ nhớ không mất nội dung có độtích hợp cao của Atmel Nó cũng tương thích với tập lệnh và các chân ra củachuẩn công nghiệp MCS-51 Flash trên chip cho phép bộ nhớ chương trình đượclập trình lại trên hệ thống hoặc bằng bộ lập trình không mất nội dung qui ước

- Bằng cách kết hợp một CPU 8 Bit với Flash trên một Chip đơn,ATMEL AT89C51 là một hệ vi tính 8-bit đơn chip mạnh cho ta một giải pháp

có hiệu quả về chi phí và rất linh hoạt đối với các ứng dụng điều khiển

Các đặc điểm của 8951 được tóm tắt như sau:

√ 4 KB ROM

√ 2 bộ định thời (timer)/đếm 16 Bit

√ 128 Byte RAM

√ 4 Port xuất /nhập (I/O port) 8 bit

√ Mạch giao tiếp nối tiếp

√ Không gian nhớ chương trình ngoài 64K

√ Không gian nhớ dữ liệu ngoài 64K

√ Bộ xử lý bit (thao tác trên các bit riêng lẻ)

√ 210 vị trí nhớ được định địa chỉ, mỗi vị trí 1 bit

√ Nhân/chia trong 4µs

√ 32 đường xuất nhập

2.Sơ đồ khối của AT89C51 được trình bày ở hình 1-1

Hình 1.1 Sơ đồ khối của AT89C51

CONTROL : điều khiển ngắt

OTHER REGISTERS : các thanh ghi khác

128 byte Ram : Ram 128 byte

TIMER 2, 1, 0 : Bộ định thời 2, 1, 0

BUS CONTROL : điều khiển bus

I/O PORTS : các port xuất/nhập

SERIAL PORT : port nối tiếp

Address/data : địa chỉ/dữ liệu

INT1\ INT0\

P0 P2 P1 P3 Address\Data

OTHER REGISTER

ø

128 byte RAM 8032\8052

ROM 0K:8031\8032 4K:8951 8K:8052

INTERRUPT

CONTROL

SERIAL PORT TIMER 0 TIMER 1 TIMER 2 (8032\8052)

TXD RXD

TIMER2 8032\8052 TIMER1 TIMER0 T0

T1 T2EX

II KHẢO SÁT SƠ ĐỒ CHÂN AT89C51, CHỨC NĂNG TỪNG CHÂN:

1 Sơ đồ chân AT89C51:

Hình1.2 Sơ đồ chân IC AT89C51

2 Chức năng các chân của 8951

- AT89C51 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập.Trong đó có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa 1 chân có 2 chức năng), mỗiđường có thể hoạt động như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc

là thành phần của các bus dữ liệu và bus địa chỉ

- Port 0 là port có 2 chức năng ở các chân 32 – 39 của AT89C51 Trongcác thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường

IO Đối với các thiết kế cỡ lớn có bộ nhớ mở rộng, nó được kết hợp giữa bus địachỉ và bus dữ liệu

 Port 1: Port 1 là port IO trên các chân 1-8 Các chân được ký hiệu

P1.0, P1.1, P1.2, … có thề dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần

ALE EA\

RST

Vss

P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0

18

19

12 MHz

P3.7 P3.6 P3.5 P3.4 P3.3 P3.2 P3.1 P3.0

17 16 15 14 13 12 11 10

RD/

WR/

T1 T0 INT1/

INT0/

TXD RXD

8951

29 30 31 9

20 30pF

30pF

Port 1 không có chức năng khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp vớicác thiết bị bên ngoài.

 Port 2: Port 2 là 1 port có tác dụng kép trên các chân 21- 28 được

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

 Port 3: Port 3 là port có tác dụng kép trên các chân 10-17 Khi

không hoạt động xuất/nhập các chân của port này có nhiều chứcnăng:

Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài.

Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài.

 Chân cho phép bộ nhớ chương trình PSEN\ (Program store enable):

- PSEN\ là tín hiệu ngõ ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ

chương trình mở rộng thường được nói đến chân 0E\ (output enable) của Eprom

cho phép đọc các byte lệnh

- PSEN\ ở mức thấp trong thời gian Microcontroller AT89C51 lấy lệnh.Các mã lệnh của chương trình được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu và được chốtvào thanh ghi lệnh bên trong AT89C51 để giải mã lệnh Khi AT89C51 thi hànhchương trình trong ROM nội PSEN sẽ ở mức logic 1

 Chân cho phép chốt địa chỉ ALE (Address Latch

Enable): Khi AT89C51 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, port 0 có chức năng là busđịa chỉ/địa chỉ đa hợp Tín hiệu ra ALE ở chân thứ 30 dùng làm tín hiệu điềukhiển để giải đa hợp bus địa chỉ và bus dữ liệu.

- Khi port 0 được sử dụng làm bus địa chỉ/dữ liệu đa hợp, chân ALE xuấttín hiệu để chốt địa chỉ (byte thấp của địa chỉ 16 bit) và một thanh ghi ngoàitrong suốt ½ đầu của chu kỳ bộ nhớ Sau đó các chân port 0 sẽ xuất/nhập dữ liệuhợp lệ trong suốt ½ thứ hai 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 tín hiệu clock cho các phần khác của hệ thống ChânALE được dùng làm xung ngõ vào lập trình cho Eprom trong AT89C51

 Chân truy xuất ngoài EA\(External Access) :

- Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 thường được mắt lên mức 1 hoặc mức 0.Nếu ở mức 1, AT89C51 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng địa chỉthấp 8 Kbyte Nếu ở mức 0, 89C51 sẽ thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng.Chân EA\ được lấy làm chân cấp nguồn 21V khi lập trình cho Eprom trongAT89C51

 Chân RST (Reset):

-Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào Reset của AT89C51 Khi ngõ vào tínhiệu này đưa lên cao ít nhất là 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong được nạpnhững giá trị thích hợp để khởi động hệ thống Khi cấp điện mạch tự độngReset Chân Reset hoạt động ở mức tích cực 1

 Các chân XTAL1 và XTAL2:

-Mạch dao động bên trong chip AT89C51 được ghép với thạch anh bênngoài ở hai chân XTAL1 và XTAL2 Tần số thạch anh thường sử dụng choAT89C51 là 12Mhz

 Chân Vcc (40): được nối lên nguồn 5V.

III TỔ CHỨC BỘ NHỚ

1 Tổ chức bộ nhớ

Hình 1.3 Tóm tắt các không gian nhớ AT8951.

On-chip memory : bộ nhớ trên chip

Code memory : bộ nhớ chương trình (mã)

Enabled via PSEN\ : được cho phép bởi PSEN\

Data memory : bộ nhớ dữ liệu

Enabled via RD\ and WR\ : được cho phép bởi RD\ và WR\

00

FFFF CODE

Memory

Enabled via PSEN

DATA Memory Enabled via RD\ & WR\

On-chip memory FF

Bảng 1.1 Bản đồ bộ nhớ Data trên Chip

- Bộ nhớ trong AT89C51 bao gồm ROM và RAM RAM trong AT89C51bao gồm vùng Ram đa chức năng, vùng Ram với từng bít được định địa chỉ, cácdãy thanh ghi và các thanh ghi chức năng đặc biệt SFR

- AT89C51 có những vùng bộ nhớ riêng biệt cho chương trình và dữ liệu.Chương trình và dữ liệu có thể chứa bên trong AT89C51 nhưng AT89C51 vẫn

có thể kết nối với 64K byte bộ nhớ chương trình và 64K byte dữ liệu

2 Bộ nhớ ngoài (external memory):

- AT89C51 có khả năng mở rông bộ nhớ lên đến 64K byte bộ nhớ chươngtrình và 64k byte bộ nhớ dữ liệu ngoài Do đó có thể dùng thêm RAM và ROMnếu cần

- Khi dùng bộ nhớ ngoài, Port0 không còn chức năng I/O nữa Nó đượckết hợp giữa bus địa chỉ (A0-A7) và bus dữ liệu (D0-D7) với tín hiệu ALE đểchốt byte của bus địa chỉ chỉ khi bắt đầu mỗi chu kỳ bộ nhớ Port2 được cho làbyte cao của bus địa chỉ.

- Bộ nhớ dữ liệu ngoài là một bộ nhớ RAM được đọc hoặc ghi khi đượccho phép của tín hiệu RD\ và WR\ Hai tín hiệu này nằm ở chân P3.7 (RD) vàP3.6 (WR) Lệnh MOVX được dùng để truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài và dùngmột bộ đệm dữ liệu 16 bit (DPTR), R0 hoặc R1 như là một thanh ghi địa chỉ

- Các RAM có thể giao tiếp với AT89C51 tương tự cách thức nhưEPROM ngoại trừ chân RD\ của 8951 nối với chân OE\ (Output Enable) củaRAM và chân WR\ của AT89C51 nối với chânW\của RAM Sự nối các bus địachỉ và dữ liệu tương tự như cách nối của EPROM

IV HOẠT ĐỘNG TIMER CỦA 8951:

1 Giới Thiệu:

- Các Timer của AT89C51 được truy xuất bởi việc dùng 6 thanh ghi chứcnăng đặc biệt như sau:

SFR của bộ

Port 0 EA\

ALE P2.0 P2.1 RD\

W\

CS\

D Q G

RAM

NC

TL1 Byte thấp của Timer1 8BH KHÔNG

2 Thanh ghi mode timer TMOD (TIMER MODE REGISTER):

- Thanh ghi mode gồm hai nhóm 4 bit là: 4 bit thấp đặt mode hoạt độngcho Timer 0 và 4 bit cao đặt mode hoạt động cho Timer 1 8 bit của thanh ghiTMOD được tóm tắt như sau:

thời

Mô tả

C/T = 1 : Đếm sự kiện C/T = 0 : Định thời

Bộ định thời 1 : dừng, không hoạt động

Bảng 1.2 các chế độ định thời

3 Thanh ghi điều khiển định thời TCON (TIMER CONTROL REGISTER):

- Thanh ghi TCON bao gồm các bit trạng thái và các bit điều khiển bởiTimer 0 và Timer 1 Thanh ghi TCON được định địa chỉ bit Hoạt động của từngbit được tóm tắt như sau:

tràn, được xóabởi phần mềm hoặc bởi phần cứng khi bộ vi xử lý trỏ đến trình phục vụ ngắt

hoặc xóa bởi phần mềm để hoạt động hoặc ngưng hoạt động

được set bởi phần cứng khi có cạnh âm xuất hiện trên chân INTI\,được xoá bởi phần mềm hoặc cứng khi CPU trỏ đến trình phục vụ ngắt.

được set hoặc xóa bằng phần mềm khi xảy ra cạnh âm hoặc mức thấp tại chân ngắt ngoài

4 Các chế độ định thời và cờ tràn (TIMER MODES AND OVERFLOW)

- AT89C51 có 2ø Timer là Timer 0 và Timer 1 Ta dùng ký hiệu TLx vàTHx để chỉ 2 thanh ghi byte thấp và byte cao của Timer 0 hoặc Tmer 1 Bộ địnhthời có 4 chế độ hoạt động: chế độ định thời 13 bit (mode 0), chế độ định thời 16bit (mode 1), chế độ tự nạp lại 8 bit (mode 2) và chế độ định thời chia xẻ (mode3) Ở đồ án này ta chỉ sử dụng bộ định thời 0 ở mode 1 cho ngắt bằng bộ địnhthời và bộ định thời 1 ở mode 2 cho port nối tiếp

4.1 Chế độ định thời 16 bit (MODE 1):

TLx (8 bit) THx (8 bit) TFx Timer Clock

Timer Clock : xung clock cho bộ định thời

- Mode 1 là mode Timer 16 bit, tương tự như mode 0 ngoại trừ Timer nàyhoạt động như một Timer đầy đủ 16 bit, xung clock được dùng với sự kết hợpcác thanh ghi cao và thấp (TLx, THx) Khi xung clock được nhận vào, bộ đếmTimer tăng lên 0000H, 0001H, 0002H, , và một sự tràn sẽ xuất hiện khi có

sự chuyển số đếm Timer từ FFFFH sang 0000H và sẽ set cờ tràn Time, sau đóTimer đếm tiếp

- Cờ tràn là bit TFx trong thanh ghi TCON mà nó sẽ được đọc hoặc ghibởi phần mềm

- Bit có trọng số lớn nhất (MSB) của giá trị trong thanh ghi Timer là bit 7của THx và bit có trọng số thấp nhất (LSB) là bit 0 của TLx Bit MSB đổitrạng thái ở tần số clock vào được chia 216 = 65.536

- Các thanh ghi Timer TLx và Thx có thể được đọc hoặc ghi tại bất kỳthời điểm nào bởi phần mềm

4.2 Mode tự động nạp 8 bit (MODE 2) :

- Mode 2 là mode tự động nạp 8 bit, byte thấp TLx của Timer hoạt độngnhư một Timer 8 bit trong khi byte cao THx của Timer giữ giá trị Reload Khi

bộ đếm tràn từ FFH sang 00H, không chỉ cờ tràn được set mà giá trị trong THxcũng được nạp vào TLx; Bộ đếm được tiếp tục từ giá trị này lên đến sự chuyểntrạng thái từ FFH sang 00H kế tiếp và cứ thế tiếp tục Mode này khá tiện lợi dobởi việc tràn bộ định thời xảy ra ở những khoảng thời gian xác định và tuầnhoàn một khi các thanh ghi TMOD và THx đã được khởi động lại

Timer

TH x (8 bit) Reload

Overflow flag

5 Khởi động, dừng và điều khiển các timer:

- Bit TRx trong thanh ghi TCON được điều khiển bởi phần mềm để bắtđầu hoặc kết thúc các Timer Để bắêt đầu các Timer ta set bit TRx và để kết thúcTimer ta Clear TRx Ví dụ Timer 0 được bắt đầu bởi lệnh SETB TR0 và đượckết thúc bởi lệnh CLR TR0 (bit Gate= 0) Bit TRx bị xóa sau sự reset hệ thống,

do đó các Timer bị cấm

- Thêm phương pháp nữa để điều khiển các Timer là dùng bit GATEtrong thanh ghi TMOD và ngõ vào INTx\ Điều này được dùng để đo các độrộng xung

On-chip osc : mạch dao động bên trong chip

0 = Up : 0 = vị trí trên

1 = Down : 1 = vị trí dưới

6 Sự khởi động và truy xuất các thanh ghi timer:

- Các Timer được khởi động 1 lần ở đầu chương trình để thiết lập modehoạt động cho chúng Trong thân chương trình, các Timer được điều khiển hoạtđộng, dừng, kiểm tra các bit cờ và xoá, các thanh ghi định thời được đọc và cậpnhật theo yêu cầu ứng dụng TMOD là thanh ghi đầu tiên được khởi gán, bởi

vì đặt mode hoạt động cho các Timer

INT1\

(P3.3)

On Chip Osc.

C/T\

TR1 GATE

V HOẠT ĐỘNG PORT NỐI TIẾP:

1 Giới thiệu:

- AT89C51 có một port nối tiếp trong chip có thể hoạt động ở nhiều chế độtrên một dãy tần số rộng Chức năng chủ yếu là thực hiện chuyển đổi song songsang nối tiếp với dữ liệu xuất và chuyển đổi nối tiếp sang song song với dữ liệunhập Các mạch phần cứng bên ngoài truy xuất port nối tiếp thông qua các chânTxD (P3.1) và RxD (P3.0)

- Port nối tiếp cho hoạt động song công (full duplex: thu và phát đồng thời)

và đệm thu (receiver buffering) cho phép một ký tự sẽ được thu và được giữtrong khi ký tự thứ hai được nhận Nếu CPU đọc ký tự thứ nhất trước khi ký tựthứ hai được thu đầy đủ thì dữ liệu sẽ không bị mất

- Hai thanh ghi chức năng đặc biệt cho phép phần mềm truy xuất đến portnối tiếp là: SBUF và SCON Bộ đệm port nối tiếp (SBUF) ở điạ chỉ 99H nhận

dữ liệu để thu hoặc phát Thanh ghi điều khiển port nối tiếp (SCON) ở điạ chỉ98H là thanh ghi có điạ chỉ bit chứa các bit trạng thái và các bit điều khiển Cácbit điều khiển đặt chế độ hoạt động cho port nối tiếp, còn các bit trạng thái chỉ ra

sự kết thúc phát hoặc thu ký tự Các bit trạng thái có thể được kiểm tra bằngphần mềm hoặc có thể lập trình để tạo ngắt

2 Các thanh ghi và các chế độ hoạt động của port nối tiếp:

2.1 Thanh ghi điều khiển port nối tiếp:

- Chế độ hoạt động của port nối tiếp được đặt bằng cách ghi vào thanh ghichế độ port nối tiếp (SCON) ở địa chỉ 98H Sau đây các bảng tóm tắt thanh ghiSCON và các chế độ của port nối tiếp

SCON.7

SCON.6

SCON.5

SM0 SM1 SM2

9FH 9EH 9DH

Bit 0 chọn chế độ port nối tiếp Bit 1 chọn chế độ port nối tiếp Bit 2 chọn chế độ port nối tiếp Cho phép truyền thông xử lý trong các chế độ 2 và 3, bit RI sẽ

9CH

9BH

9AH 99H

98H

không bị tác động nếu bit thứ 9 thu được là 0 Cho phép thu Phải được set lên 1 để thu các ký tự

Bit 8 phát, bit thứ 9 được phát trong chế độ 2 và

3, được set và xóa bằng phần mềm.

Bit 8 thu, bit thứ 9 thu được

Cờ ngắt phát Được set lên 1 khi kết thúc phát ký

0

1

0 1

2

3

Thanh ghi dịch 8-bit UART 8 bit

UART 9 bit

UART 9 bit

Cố định (tần số dao động /12 )

Thay đổi ( thiết lập bởi Timer )

Cố định (tần số dao động /12 hoặc /64)

Thay đổi ( thiết lập bởi Timer )

Bảng 1.4 thanh ghi chế độ port nối tiếp 2.2 Các chế độ port nối tiếp

* Chế độ 1 (UART 8 bit với tốc độ baud thay đổi được):

- Ở chế độ 1, port nối tiếp của 89C51 làm việc như một bộ thu phátkhông đồng bộ (universal asynchronous receiver transmitter) UART 8 bit vớitốc độ baud thay đổi được Một UART là một bộ thu phát dữ liệu nối tiếp vớimỗi ký tự dữ liệu đi trước là bit start ở mức thấp và theo sau bit stop ở mức cao.Đôi khi xen thêm bit kiểm tra chẵn lẻ giữa bit dữ liệu cuối cùng và bit stop Hoạt

động chủ yếu của UART là chuyển đổi dữ liệu phát từ song song thành nối tiếp

và chuyển đổi dữ liệu thu từ nối tiếp thành song song

- Ở chế độ 1, 10 bit được phát trên TXD hoặc thu trên RXD Những bit đólà: 1 bit start (luôn luôn là 0), 8 bit dữ liệu (LSB đầu tiên) và 1 bit stop (luônluôn là 1) Với hoạt động thu, bit stop được đưa vào RB8 trong SCON Trong

8951 chế độ baud được đặt bằng tốc độ tràn của Timer 1

- Tạo xung nhịp và đồng bộ hóa các thanh ghi dịch của port nối tiếp trongcác chế độ 1,2 và 3 được thiết lập bằng bộ đếm16 ngõ ra là xung clock tốc độbaud Ngõ vào của bộ đếm này được chọn qua phần mềm

- Việc phát được khởi động bằng cách ghi vào SBUF nhưng việc phátkhông thực sự bắt đầu cho đến lần tràn kế của bộ đếm 16, bộ đếm cung cấp tốc

độ baud cho port nối tiếp Dữ liệu được dịch bit để được xuất ra trên đường TxD

sẽ bắt đầu bằng bit start, tiếp theo là 8 bit dữ liệu rồi đến bit stop Thời gian củamỗi một bit là giá trị nghịch đảo của tốc độ baud, tốc độ baud có được bằng cáchlập trình cho bộ định thời Cờ ngắt phát TI được set bằng 1 ngay khi bit stopxuất hiện trên đường TxD

- Việc nhận được khởi động bởi một chuyển trạng thái từ 1 xuống 0 trênđường RxD (bắt đầu bit start) Bộ đếm 16 ngay lập tức được xoá để gán các sốđếm cho dòng bit đến chân RxD (bit kế tiếp đến khi bộ đếm tràn lần nữa và v.v ) Dòng bit đến được lấy mẫu ở giữa 16 số đếm

- Bộ thu bao gồm việc phát hiện bit start sai bằng cách yêu cầu 8 số đếm ởtrạng thái 0 sau khi có sự chuyển trạng thái từ 1 xuống 0 lần đầu tiên Nếu điềunày không xảy ra, bộ thu được giả sử rằng đã được nhận được nhiễu thay vì lànhận một bit hợp lệ Bộ thu sẽ được thiết lập lại quay về trạng thái nghỉ và chờ

sự chuyển trạng thái từ 1 xuống 0 kế Giả sử bit start hợp lệ được phát hiện, việcnhận ký tự sẽ tiếp tục Bit start được bỏ qua và 8 bit dữ liệu được nhận tuần tựvào thanh ghi dịch bit của port nối tiếp Khi cả 8 bit được nhận, các điều sau sẽxảy ra:

- Bit thứ 9 (bit stop) được đưa đến bit RB8 trong thanh ghi SCON

- 8 bit dữ liệu được nạp vào SBUF

- Cờ ngắt thu RI được setTuy nhiên các điều trên chỉ xảy ra nếu các điều kiện sau tồn tại:

- RI =0

- SM2=1 và bit stop nhận được là bit 1, hoặc SM2=0

2.3 Khởi động và truy xuất các thanh ghi cổng nối tiếp:

♦ Cho Phép Thu

- Bit cho phép bộ thu (REN=Receiver Enable) Trong SCON phải đượcđặt lên 1bằng phần mềm để cho phép thu các ký tự thông thường thực hiện việcnày ở đầu chương trình khi khởi động cổng nối tiếp, timer …

♦Các cờ ngắt:

- Hai cờ ngắt thu và phát (RI và TI) trong SCON đóng một vai trò quantrọng trong truyền thông nối tiếp dùng 8951/8051 Cả hai bit được đặt lên 1bằng phần cứng, nhưng phải được xoá bằng phần mềm

2.4 Tốc độ baud port nối tiếp

- Mặc nhiên sau khi reset hệ thống, tốc độ baud chế độ 2 là tần số bộ dao động chia cho 64, tốc độ baud cũng bị ảnh hưởng bởi 1 bit trong thanh ghi điều khiển nguồn cung cấp (PCON) bit 7 của PCON là bit SMOD Đặt bit SMOD lên

1 làm gấp đôi tốc độ baud trong các chế độ 1, 2 và 3 Trong chế độ 2, tốc độ baud có thể bị gấp đôi từ giá trị mặc nhiên của 1/64 tần số dao động (SMOD=0) đến 1/32 tần số dao động (SMOD=1)

Xung clock tốc

Độ baud SMOD=1

- Các tốc độ baud trong các chế độ 1 và 3 được xác định bằng tốc độ tràncủa timer 1 Vì timer hoạt động ở tần số tương đối cao, tràn timer được chiathêm cho 32 (hoặc 16 nếu SMOD =1 ) trước khi cung cấp tốc độ xung nhịp choport nối tiếp.

♦ Sử dụng bộ định thời 1 làm xung clock tốc độ baud:

- Kỹ thuật thường dùng để tạo xung clock tốc độ baud là khởi động thanhghi TMOD ở chế độ tự nạp lại 8 bit và đặt giá trị nạp lại thích hợp vào thanh ghiTH1 để có tốc độ tràn đúng, từ đó tạo ra tốc độ baud

- Ngoài ra, các tốc độ baud rất chậm có thể nhận được bằng cách sử dụngchế độ 16 bit, chế độ định thời 2 với TMOD=0001xxxxB Tuy nhiên các giá trịTH1/TL1 phải được khởi động lại sau mỗi lần tràn Một lựa chọn khác là cungcấp xung clock bên ngoài cho bộ định thời 1 bằng cách sử dụng ngõ vàoT1(P3.5) Dù là lựa chọn nào, tốc độ baud cũng bằng tốc độ tràn của bộ địnhthời 1 chia cho 32 (hoặc chỉ cho 16 nếu SMOD=1)

Do vậy, công thức dùng để xác định tốc độ baud ở các chế độ 1 và 3 là:

- Các tốc độ baud chính xác có thể nhận được bằng cách sử dụng thachanh 11.0592 MHz cho mạch dao động chip.

- 1 ngắt port nối tiếp

- Tất cả các ngắt sẽ không được đặt sau khi reset hệ thống và cho phép ngắtriêng rẽ bởi phần mềm

Tốc độ baud= tốc độ trên bộ định thời 1 chia cho 32

1.1 Cho phép và không cho phép ngắt.

- Mỗi nguồn ngắt được cho phép hoặc không cho phép từng ngắt một quathanh ghi chức năng đặt biệt định địa chỉ bit IE (Interrupt Enable : cho phépngắt) ở địa chỉ A8H Mỗi một bit của thanh ghi nay cho phép hoặc không chophép từng nguyên nhân ngắt riêng rẽ, thanh ghi IE đồng thời còn có một bit toàncục cho phép hoặc không cho phép tất cả các ngắt (không cho phép khi bị xoá

và cho phép khi được set bằng 1)

AFH AEH ADH ACH ABH AAH A9H A8H

Cho phép hoặc cấm toàn cục Không sử dụng

Cho phép ngắt do Timer 2 (8052) Cho phép ngắt do Port nối tiếp Cho phép ngắt do Timer 1 Cho phép ngắt ngoài 1 Cho phép ngắt do Timer 0 Cho phép ngắt ngoài 0

Bảng 1.5 cho phép và không cho phép ngắt 1.2 Các Vector ngắt.

- Các Vector ngắt được cho ở bảng sau:

TI hoặc RI

0000H 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H

Bảng 1.6 các vector ngắt

2 Các ngắt của AT89C51:

- AT89C51 gồm có các ngắt: ngắt do bộ định thời, ngắt do cổng nối tiếp,ngắt ngoài Tuy nhiên trong phạm vi đồ án này áp dụng ngắt do bộ định thời

- Ngắt bằng bộ định thời : Các ngắt timer có địa chỉ Vector ngắt là 000BH

(timer 0) và 001BH (timer 1) Ngắt timer xảy ra khi các thanh ghi timer(TLx/THx) tràn và set cờ báo tràn (TFx) lên 1 Các cờ timer (TFx) không bị xóabằng phần mềm Khi cho phép các ngắt, TFx tự động bị xóa bằng phần cứng khiCPU chuyển đến ngắt

- Các ngắt cổng nổi tiếp: Ngắt cổng nối tiếp xảy ra khi cờ phát hoặc cờ ngắt được đặt lên 1 Ngắt phát xảy ra khi một kí tự đã được nhận xong và đang đợi trong SBUP để được đọc

- Các ngắt nối tiếp khác với các ngắt Timer Cờ gây ra ngắt cổng nối tiếp không bị xóa bằng phần cứng khi CPU chuyển tới ngắt Do có 2 nguồn ngắt cổng nối tiếp Ti và Ri Nguồn ngắt phải được xác định trong ISR và tạo ngắt sẽ được xóa bằng phần mềm Các ngắt Timer cờ ngắt được xóa bằng phần cứng khiCPU hướng tới ISR

- Các ngắt ngoài: Các ngắt xảy ra khi có một mức thấp hoặc cạnh xuống trên chân INT0 hoặc INT1 của vi điều khiển Đây là chức năng chuyển đổi của các bít P3.2 và P3.3

Các cờ tạo ngắt này là các bít IE0 và IE1 trong TCON Khi quyền điều khiển đã chuyển đến ISR, cờ tạo ra ngắt chỉ được xóa nếu ngắt được tích cực bằng cạnh xuống Nếu ngắt được tích cực theo mức, thì nguồn yêu cầu ngắt bên ngoài sẽ điều khiển mức của cờ thay cho phần cứng

Chương II

Sóng điện từ gọi là sóng mang hay tải tin làm nhiệm vụ chuyển tải thôngtin cần phát tới điểm thu Thông tin này được gắn với tải tin theo một hình thứcđiều chế thích hợp Máy phát phải phát đi công suất đủ lớn để cung cấp tỉ số tínhiệu trên nhiễu đủ lớn cho máy thu Máy phát phải sử dụng sự điều chế chínhxác để bảo vệ các thông tin được phát đi, không bị biến dạng quá mức Ngoài ra,các tần số hoạt động của máy phát được chọn căn cứ vào các kênh và vùng phủsóng theo qui định của hiệp hội thông tin quốc tế (ITU) Các tần số trung tâmcủa máy phát phải có độ ổn định cao Do đó, chỉ tiêu kỹ thuật của máy phát là:Công suất ra, tần số làm việc, độ ổn định tần số, dải tần số điều chế.

II SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG THIẾT BỊ THU PHÁT :

Trong hệ thống thu phát, thông tin được truyền từ nơi này đến nơi khácbằng thiết bị điện tử thông qua môi trường truyền Sơ đồ khối cơ bản của hệthống được biểu diễn như hình

SVTH: Nguyễn Tiến Thành Trang 21 GVHD: Nguyễn Văn Thịnh

Môi trường Truyền sóng

Hình 2.1 Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống thiết bị

thu phát

Máy phát Tx

Máy phát Tx

Môi trường truyêng

Môi trường truyêng

Máy thu Rx

Máy thu Rx Nhiễu

+ Máy phát: Tập hợp các linh kiện và mạch điện tử được thiết kế để biến

đổi tin tức thành tín hiệu phù hợp với môi trường truyền

+ Máy thu: Tập hợp các linh kiện và mạch điện tử được thiết kế để nhận

tín hiệu từ môi trường truyền, xử lý và khôi phục lại tín hiệu ban đầu

+ Nhiễu: Tín hiệu ngẫu nhiên không momg muốn, xen lẫn vào tín hiệu

hữu ích, làm sai dạng tín hiệu ban đầu Nhiễu có thể xuất hiện trong cả 3 quátrình phát, truyền dẫn và thu Do đó việc triệt nhiễu là một vấn đề quan trọngcần được quan tâm trong hệ thống thiết bị thu phát nhằm nâng cao chất lượng tínhiệu truyền dẫn

1 Sơ đồ khối máy phát :

Giải thích sơ đồ khối máy phát :

• Khối phát lệnh điều khiển : Dùng các phím để phát lệnh điều khiển

• Khối mã hóa : Phát ra dữ liệu ứng với trạng thái các chân dữ liệu vào

• Khối dao động cao tần : Tạo dao động cao tần làm sóng mang cho dữliệu

Khuếch đại cao tần

Phát lệnh

điều khiển

Mã hóa

Dao động cao tần Điều chế

Hình 3.3 Sơ đồ khối của máy phát cao

tần

• Khối điều chế : Ghép dữ liệu phát ra từ khối mã hóa (tín hiệu băng gốc)vào sóng mang.

• Khối khuếch đại cao tần : Khuếch đại biên độ tín hiệu nhằm tăng cườngcông suất bức xạ sóng điện từ

J 4

P T 2 2 6 2

1 3

Tách sóng Giải mã Điều khiển Thiết bị

2 Sơ đồ khối máy thu:

Giải thích sơ đồ khối của máy thu :

• Khối tách sóng : Có nhiệm vụ triệt tiêu sóng mang cao tần, phục hồi lạitín hiệu băng gốc

• Khối giải mã : Nhận biết các dữ liệu đã được phát đi rồi phát ra lệnh tácđộng đúng thiết bị cần điều khiển

• Khối điều khiển : Gồm các mạch động lực, đóng ngắt nguồn cho thiết bịhay điều khiển chức năng thiết bị đã đặt trước.

• Khối thiết bị : Gồm một hay nhiều thiết bị cần điều khiển

Sơ đồ nguyên lý mạch thu

J 1 0

P T 2 2 7 2

2 4 6 8

3 5 7 9

V C C

D A T A

Hình 2.6 sơ đồ nguyên lý mạch thu

3 Các phương thức điều chế tín hiệu trong hệ thống điều khiển từ

Hình 2.7 Các dạng sóng của tín hiệu

Tín hiệu tải tin

dạng điều biên nhị phân như điều chế khóa dịch biên độ ASK (Amplitude ShiftKeying) hay điều chế khóa On-Off OOK ( On-Off Keying) và cũng có dạngđiều tần nhị phân như điều chế khóa dịch tần số FSK

Trong phạm vi của đồ án, em xin trình bày kỹ thuật điều chế OOK :Trong điều chế OOK, biên độ của sóng mang tần số fc được chuyển đổi giữa haigiá trị tùy thuộc vào tín hiệu băng gốc, biên độ của sóng mang gồm hai mức A0

và A1 biểu diễn cho hai ký tự 0 và 1 tương ứng Trong thực tế, dạng sóng điềuchế OOK gồm các xung “mark” biểu diễn ký tự 1 và “space” biểu diễn ký tự 0

Bộ điều chế OOK có thể được thực hiện như là một khóa chuyển mạch đơngiản, khóa sóng mang ở on hay off tùy tín hiệu mang tin là 1 hay 0 hoặc là một

bộ điều chế cân bằng, nhân sóng mang với tín hiệu băng gốc đơn cực

4 Băng tần sử dụng :

Khi sử dụng sóng mang cao tần để truyền tín hiệu từ nơi này đến nơikhác, cần phải chọn tần số sóng mang có độ ổn định cao, tránh các nguồn bức xạmạnh có thể gây can nhiễu đến hệ thống, khoảng cách thu phát (tần số càng caothì khoảng cách thu phát càng ngắn) và xem tần số sóng mang đó đã được cấpphép hay chưa, có cần phải xin phép Cục tần số vô tuyến điện hay không Do

Tín hiệu sóng mang

Tín hiệu băng gốc

đó, chúng em xin chọn tần số 315MHz làm tần số thu phát cho bài thi cuối khóanày.

PHẦN II: CÁC THÀNH PHẦN LINH KIỆN ỨNG DỤNG TRONG MẠCH VÀ THIẾT KẾ THI CÔNG

Chương III Các thành phần linh kiện ứng dụng trong mạch

I IC Mã Hóa – Giải Mã Điều Khiển Từ Xa

1 IC mã hóa PT2262

IC PT2262 là bộ mã hóa dùng cho điều khiển từ xa Nó mã hóa theo trạngthái các chân dữ liệu và chân địa chỉ và xuất ra chân Dout dạng sóng có các bit dữliệu nối tiếp thích hợp để điều chế cao tần hay hồng ngoại PT2262 có 8 chân địachỉ 3 trạng thái (mức thấp nối Vss, mức cao nối Vcc, hay không nối gì) do đó tạonên được 38=6561 mã địa chỉ khác nhau, do đó giảm được sự xung đột giữa các

bộ điều khiển từ xa cùng sử dụng IC PT2262 và cùng công nghệ điều chế

IC PT2262 có các ứng dụng rộng rãi như :

• Hệ thống an ninh trong xe hơi, trong nhà

• Điều khiển đóng mở cửa Garage

• Điều khiển quạt từ xa

• Điều khiển từ xa cho công nghiệp và đồ chơi

1.1 Sơ đồ khối :