Đề tài Điều khiển từ xa bằng hồng ngoại

BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 7 Phần B: Nội Dung Chính Của Đồ Án Chương 1: Mở Đầu Chương này trình bày vắn tắt quá trình thực hiện đề tài và toàn bộ nội dung của đề tài. Nội dung chương bao gồm những phần chính như sau : lý do chọn đề tài; mục tiêu của đồ án; nội dung thực hiện; giới hạn đồ án và phương pháp nghiên cứu. 1.1 – Khái Quát Vấn Đề Ngày nay, con người cùng với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến của thế giới, chúng ta đang ngày một thay đổi, văn minh vàh hiện đại hơn. Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bậc như độ chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ,… là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả ngày càng cao hơn. Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Điện tử đã đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng của các ngành, lĩnh vực khác nhau cho đến nhu cầu thiết yếu cảu con người trong cuộc sống hằng ngày. Một trong những ứng dụng quan trọng của ngành công nghệ điện tử là kỹ thuật điều khiển từ xa bằng hồng ngoại. Sử dụng hồng ngoại được ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp và các lĩnh vực khác trong cuộc sống với những thiết bị điều khiển từ xa rất tinh vi và đạt được năng suất, kinh tế thật cao. Xuất phát từ những ứng dụng đó, em đã thiết kế và thi công một mạch ứng dụng nhỏ trong thu phát hồng ngoại: “Bộ điều khiển từ xa bằng hồng ngoại”. Đề tài này giúp em hiểu rõ hơn về nguyên lý thu phát và ứng dụng những lý thuyết được học vào thực tế. Đồng thời tìm hiểu thêm những điều chưa được học và nâng cao kỹ năng thực hành cũng như là những ứng dụng của mạch trong thực tế. Vì thời gian thực hiện còn hạn chế, và những gì đã học và tìm hiểu được cũng có giới hạn nên đề tài còn nhiều hạn chế. Kính mong nhận được sự chỉ dẫn và góp ý tận tình của cô các bạn. 1.2 – Mục Tiêu Yêu Cầu Của Đề Tài Đề tài này sử dụng một cặp IC thu (PT2249) phát (PT2248) kết hợp với vi điều khiển 89S52 để tạo thành mạch điều khiển, định thời. IC phát (PT2248) có nhiệm vụ kiểm tra phím được nhấn và truyền mã phím đó đi dưới dạng xung thông qua led phát hồng ngoại. IC thu (PT2249) có nhiệm vụ kiểm tra tín hiệu nhận được và thay đổi mức logic của các ngõ ra theo xung nhận được. Tín hiệu ngõ ra của IC thu được đưa đến vi xử lý và bắt đầu giải mã tín hiệu này theo chương trình được viết sẵn. Từ đây có thể suy ra mục đích yêu cầu của đề tài như sau: BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 8  Có thể điều khiển thiết bị từ xa thông qua cặp IC thu phát.  Có thể cài đặt thời gian, khởi động hoặc dừng thiết bị bằng 6 phím nhấn.  Khi thời gian cài cặt đã hết sẽ tự động ngắt nguồn thiết bị.  Giá thành sản phẩm không quá đắt.  Chạy ổn định, chính xác, nhỏ gọn, dễ sử dụng, sửa chữa. 1.3 – Nội Dung Đề Tài  Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của mạch.  Tính toán , thiết kế, thi công mạch. 1.4 – Giới Hạn Đề Tài Nghiên Cứu Đề tài chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu nguyên lý thu phát và ứng dụng bộ thu phát hồng ngoại để điều khiển thiết bị. 1.5 – Phương Pháp Nghiên Cứu Tham khảo các tài liệu trên mạng, sách trong thư viện. BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 9 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Liên Quan 2.1 Khái Niệm Về Ánh Ánh Sáng Hồng Ngoại (Tia Hồng Ngoại) Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấy được bằng mắt thường, có bước sóng từ 0.86µm đến 0.98µm. Tia hồng ngoại có vận tốc truyền bằng vận tốc ánh sáng. Tia hồng ngoại có thể truyền đi được nhiều kênh tín hiệu. Nó được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Lượng thông tin có thể đạt 3 mega bit/s. Lượng thông tin được truyền đi với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với sóng điện từ mà người ta vẫn dùng. Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ, khả năng xuyên thấu kém. Trong điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại, chùm tia hồng ngoại phát đi hẹp, có hướng, do đó phải thu đúng hướng. Sóng hồng ngoại có những đặc tính quan trọng giống như ánh sáng (sự hội tụ qua thấu kính, tiêu cự…). Ánh sáng thường và ánh sáng hồng ngoại khác nhau rất rõ trong sự xuyên suốt qua vật chất. Ánh sáng hồng ngoại không bị yếu đi khi vượt qua các lớp bán dẫn để đi ra ngoài. 2.2 Nguyên Lý Thu Phát Hồng Ngoại Tia hồng ngoại được sử dụng rất phổ biến và không bị ảnh hưởng bởi từ trường, vì thế nó được sử dụng tốt trong truyền thông và điều khiển. Nhưng nó vẫn có một số khuyết điểm, một số vật phát hồng ngoại mạnh làm ảnh hưởng đến truyền thông và điều khiển như quang phổ mặt trời. Khó khăn khi sử dụng hồng ngoại là, REMOTE điều khiển TV/VCR hoặc những ứng dụng khác và linh kiện rất tốn kém. Việc thu hoặc phát bức xạ hồng ngoại bằng nhiều phương tiện khác nhau, có thể nhận tia hồng ngoại từ ánh sáng mặt trời. Nhiều thứ có thể phát tia hồng ngoại như: lò bức xạ, lò điện, đèn, cơ thể người,… Để truyền tia hồng ngoại tốt phải tránh xung nhiễu, bắt buộc phải dùng mã phát và nhận ổn định để xác định xem đó là xung truyền hay nhiễu. Tần số làm việc tốt nhất là từ 30KHz đến 60KHz, nhưng thường sử dụng khoảng 36KHz. BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 10 Dùng tần số 36 KHz để truyền tín hiệu thì dễ, nhưng khó thu và giải mã, phải sử dụng bộ lọc để tín hiệu ngõ ra là xung vuông, nếu ngõ ra có xung nghĩa là đã nhận được tín hiệu ngõ vào. 2.2.1 Phần Phát  Sơ đồ khối chức năng: Khối chọn chức năng và khối mã hóa: khi người sử dụng bấm vào các phím chức năng để phát lệnh yêu cầu của mình, mỗi phím chức năng tương ứng với một số thập phân. Mạch mã hóa sẽ chuyển đổi thành số nhị phân tương ứng dưới dạng mã lệnh tín hiệu số gồm các bit 0 và 1. Số bit trong mã lệnh nhị phân có thể là 4 hay 8 bit… tùy theo số lượng phím chức năng nhiều hay ít. Khối dao động có điều kiện: khi nhấn một phím chức năng thì đồng thời khởi động mạch giao động tạo xung clock, tần số xung clock xác định thời gian chuẩn của mỗi bit. Khối chốt dữ liệu và khối chuyển đổi song song ra nối tiếp: mã nhị phân tại mạch mã hóa sẽ được chốt để đưa vào mạch chuyển đổi dữ liệu song song ra nối tiếp. Mạch chuyển đổi dữ liệu song song ra nối tiếp được điều khiển bởi xung clock và mạch định thời nhằm đảm bảo kết thúc đúng lúc việc chuyển đổi đủ số bit của một mã lệnh. Khối điều chế và phát FM: mã lệnh dưới dạng nối tiếp sẽ được đưa qua mạch điều chế và phát FM để gép mã lệnh vào sóng mang có tần số từ 38Khz đến 100Khz, nhờ sóng mang cao tần tín hiệu được truyền đi xa hơn, nghĩa là tăng cự ly phát. Khối thiết bị phát: là một led hồng ngoại. Khi mã lệnh có giá trị bit = „1‟ thì LED phát hồng ngoại trong khoảng thời gian T của bit đó. Khi mã lệnh có giá trị bit = „0‟ thì LED không sáng. Do đó, bên thu không nhận được tín hiệu xem như bit = „0‟. 2.2.2 Phần Thu  Sơ đồ chức năng: BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 11 Khối thiết bị thu: Tia hồng ngoại từ phần phát được tiếp nhận bởi LED thu hồng ngoại hay các linh kiện thu quang khác. Khối khuếch đại và tách sóng: trước tiên khuếch đại tín hiệu nhận rồi đưa qua mạch tách sóng nhằm triệt tiêu sóng mang và tách lấy dữ liệu cần thiết là mã lệnh. Khối chuyển đổi nối tiếp sang song song và khối giải mã: mã lệnh được đưa vào mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song và đưa tiếp qua khối giải mã ra thành số thập phân tương ứng dưới dạng một xung kích tại ngõ ra tương ứng để kích mở mạch điều khiển. Tần số sóng mang còn được dùng để so pha với tần số dao động bên phần thu giúp cho mạch thu phát hoạt động đồng bộ, đảm bảo cho mạch tách sóng và mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song được hoạt động chính xác. 2.3 Tổng Quan Về Linh Kiện Chính Sử Dụng Trong Mạch 2.3.1 IC Phát Tín Hiệu Hồng Ngoại PT2248 Đây là một bộ truyền phát tia hồng ngoại ứng dụng bởi công nghệ CMOS. PT2249 kết hợp với PT2248 tạo ra 10 phím chức năng. Với cách tổ hợp phím như vậy, có thể dùng cho nhiều loại thiết bị từ xa. Đặc tính:  Được sản xuất theo công nghệ CMOS.  Tiêu thụ công suất thấp.  Vùng điện áp hoạt động: 2.2V – 5V.  Sử dụng được nhiều phím. Ứng dụng:  Bộ phát hồng ngoại dùng trong các thiết bị điện tử như: Television, Video Cassette Recode,… BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 12 Chân 1 (Vss): là chân mass được nối với cực âm của nguồn điện. Chân 2 và 3: là hai đầu để nối với thạch anh bên ngoài cho bộ tạo dao động ở bên trong IC. Chân 4-9 (K1 – K6): là đầu của bàn phím kiểu ma trận, các chân từ K1 đến K6 kết hợp với các chân 10 đến 12 (T1 – T3) để tạo thành ma trận 18 phím. Chân 13(CODE): là chân mã số dùng để kết hợp với các chân khác để tạo ra tổ hợp mã hệ thống giữa phần phát và phần thu. Chân 14 (TEST): là chân dùng để kiểm tra mã của phần tử phát, khi không sử dụng có thể bỏ trống. Chân 15 (Txout): là đầu ra của tín hiệu đã được điều chế FM. Chân 16 (Vcc): là chân cấp nguồn dương. Bộ tạo dao động và bộ phân tần: để có thể phát được xa, ta cần có xung có tần số 38Khz ở nơi nhận, nhưng trên thị trường khó tìm được thạch anh đúng tần số nên ta chọn tần số của BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 13 thạch anh là 455Khz cho bộ tạo dao động, tần số đó sẽ được đưa qua bộ phân tần để chia nó ra thành 12 lần. Mạch điện phím vào: có tổng cộng 18 phím được nối tới các chân K1 – K6 và 3 chân T1 – T3 để tạo ra bàn phím ma trận (6x3).  Phím 1 – 6: là những phím cho ra tín hiệu liên tục khi ấn giữ.  Phím 7 – 18: là những phím cho ra tín hiệu không liên tục. Tín hiệu sẽ mất ngay khi ấn vào cho dù có giữ phím. Mạch hoạt động tín hiệu thời gian – Mạch phát sinh tín hiệu:  Lệnh truyền: gồm một từ lệnh được tạo bởi 3 bit mã người dùng, 1 bit mã liên tục, 2 bit mã không liên tục và 6 bit mã ngõ vào. Vậy, nó có 12 bit mã. Trong đó, 3 bit mã người dùng được tạo như sau: Dữ liệu của 3 bit mã T1, T2, T3 sẽ là “1” nếu một diode được nối giữa chân CODE và chân Tn (n=1,2,3); và là “0” khi không nối diode. Vì IC thu PT2249, chỉ có 2 bit mã (CODE 2, CODE 3), nên chân T1 của PT2248 sẽ luôn ở mức “1”.  C1, C2, C3: mã người dùng.  H: mã tín hiệu liên tục.  S1, S2: mã tín hiệu không liên tục.  D1 – D6: mã tín hiệu ngõ vào. Dạng sóng truyền: BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 14 Thời gian của bit “a” phụ thuộc vào tần số dao động và được tính bởi công thức:  Tín hiệu không liên tục: Khi ấn bất kì 1 phím không liên tục, tín hiệu không liên tục chỉ truyền hai từ lệnh đến ngõ ra.  Tín hiệu liên tục: Khi nhấn bất kì một phím liên tục, tín hiệu liên tục sẽ lặp lại chu kì s khi truyền 2 từ lệnh và thời gian dừng cho đến khi phím không được nhấn nữa. 2.3.2 IC Thu Và Mã Hóa Tín Hiệu Hồng Ngoại PT2249 PT2249 cũng được chế tạo bởi công nghệ CMOS. Nó có thể điều khiển tối đa 10 thiết bị. Đặc tính: BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 15  Tiêu tán công suất thấp.  Khả năng chống nhiễu rất cao.  Nhận được đồng thời 5 chức năng từ IC phát PT2248.  Cung cấp bộ tạo dao động RC.  Bộ lọc số và bộ kiểm tra mã ngăn ngừa sự tác động từ những nguồn sáng khác nhau như đèn PL. Do đó không ảnh hưởng đến độ nhạy của mắt thu. Sơ đồ chân của PT2249:  Chân 1 (Vss): là chân mass được nối với cực âm của nguồn điện.  Chân 2 (R): là đầu vào tiếu hiệu thu.  Chân 3 – 7 (H1 – H5): là đầu ra tín hiệu liên tục. Chỉ cần thu được tín hiệu tương ứng với đầu ra nào thì đầu ra đó luôn duy trì ở mức “1”.  Các chân 8 – 12 (S1 – S5): là đầu ra tín hiệu không liên tục. Chỉ cần thu được tín hiệu tương ứng với đầu ra nào thì đầu ra đó sẽ luôn duy trì ở mức “1” trong khoảng thời gian là 107ms.  Chân 14 và 13 (CODE2 (C2) và CODE3 (C3)): để tạo ra các tổ hợp mã hệ thống giữa phần phát và phần thu. Mã số của hai chân này phải giống tổ hợp mã hệ thống của phần phát thì mới thu được tín hiệu.  Chân 15 (OSC): dùng để nối với tụ điện và điện trở bên ngoài tạo ra dao động cho mạch.  Chân 16 (Vcc): là chân được nối với cực dương của nguồn cung cấp. Sơ đồ khối của IC thu hồng ngoại PT2249: BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 16 Giải thích sơ đồ khối: sau khi IC phát PT 2248 phát tín hiệu (2 chu kì) đi, tín hiệu sẽ được mắt thu(IC thu) tiếp nhận rồi đưa nó đến chân Rxin. Chân Rxin có nhiệm vụ sẽ chỉnh lại dạng sóng của tín hiệu cho chuẩn. Sau đó, tín hiệu được đưa đến bộ lọc số. Bộ lọc có nhiệm vụ lọc lấy các dữ liệu rồi đưa đến thanh ghi. Dữ liệu đầu tiên được đưa vào thanh ghi 12 bit. Tiếp đến, dữ liệu thứ hai sẽ được nạp vào thanh ghi. Dữ liệu đầu tiên sẽ được đưa qua bộ đệm ngõ ra nếu mã của nó khớp với mã của phần phát. Trường hợp, mã của dữ liệu không khớp với mã của phần phát thì quá trình sẽ được lặp lại. 2.3.3 Module Hay LED Thu Tín Hiệu Hồng Ngoại PIC – 1018SCL PIC – 1018SCL là IC thu tín hiệu hồng ngoại với những đặc điểm sau:  Là IC có kích thước nhỏ.  Phạm vi thu nhận tín hiệu xa (± 45o).  Khả năng chống nhiễu tốt. Sơ đồ khối của PIC – 1018SCL: BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 17 Giải thích sơ đồ khối: Tín hiệu hồng ngoại từ nguồn phát qua bộ truyền đến mạch thu được led hồng ngoại nhận rồi đưa qua ba tầng khuếch đại. Sau đó tín hiệu này được qua mạch lọc băng thông để chọn dãy băng thông thích hợp. Ở ngõ ra tín hiệu này được qua mạch khuếch đại (AGC) để tăng độ khuếch đại nếu cần thiết. Xung này được qua mạch so sánh và phân tích trước khi vào mạch Schmitt Trigger. Mạch Schmitt Trigger là mạch so sánh só phản hồi như hình sau: Lúc này do Vin so sánh với tín hiệu ngõ vào V+ là điện thế trên mạch phân áp R4 – R2, nên theo sự biến thiên giữa hai mức điện áp của Vout, mạch Schmitt Trigger cũng có hai ngưỡng so sánh là VH và VL: BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 18 Qua hình ta nhận thấy, mạch Schmitt Trigger là mạch so sánh Vin theo hai ngưỡng VH và VL. Khi điện áp Vin vượt qua VH thì giá trị Vout là 0V và khi Vin thấp hơn VL thì Vout sẽ ở mức +Vcc (nghĩa là có sự đảo pha). Nhiệm vụ chủ yếu của mạch Schmitt Trigger là đổi tín hiệu liên tục thành tín hiệu vuông với khả năng chống nhiễm cao. Tín hiệu ngõ ra của mạch Schmitt Trigger qua mạch đảo sẽ cho tín hiệu ở ngõ ra của PIC – 1018SCL là tín hiệu đảo. 2.3.4 Led Quang – LED Phát Tín Hiệu Hồng Ngoại Ở quang trở, diode quang, transistor quang, năng lượng của ánh sáng chiếu vào chất bán dẫn và cấp năng lượng cho các điện tử vượt dải cấm. Ngược lại, khi một điện tử từ dải dẫn điện rớt xuống dãi hóa trị thì sẽ phát ra một năng lượng: E=h.f Dải dẫn điện Dải hóa trị Dải cấm hf. Khi phân cực thuận một mối nối P-N, điện tử tự do từ vùng N xuyên qua vùng P và tái hợp với lỗ trống (về phương diện năng lượng ta nói các điện tử trong dải dẫn điện - có năng lượng cao - rơi xuống dãi hóa trị - có năng lượng thấp - và kết hợp với lỗ trống), khi tái hợp thì chúng sinh ra năng lượng. Đối với diode Ge, Si thì năng lượng phát ra dưới dạng nhiệt. Nhưng đối với diode cấu tạo bằng GaAs (Gallium Arsenide) năng lượng phát ra là ánh sáng hồng ngoại (không thấy bằng mắt thường được) dùng trong các mạch báo động, điều khiển từ xa,… Với GaAsP (Gallium Arsenide phosphor) năng lượng phát ra là ánh sáng vàng hay đỏ. Với GaP (Gallium phosphor), năng lượng phát ra là màu vàng hoặc xanh lá cây. Các LED phát ra ánh sáng thấy được dùng để làm đèn báo, trang trí… Phần ngoài của LED có một thấu kính để tập trung ánh sáng phát ra ngoài. BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 19 Để có ánh sáng liên tục, người ta phân cực thuận LED. Tùy thoe mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau sẽ quyết định màu sắc của LED. Thông thường, LED có điện thế phân cực thuận cao hơn diode thông thường, torng khoảng 1,5 – 2,8V tùy thoe màu sắc phát ra, màu đỏ: 1,4 – 1,8V, vàng 2 – 2,5V, xanh lá cây: 2 – 2,8V, và dòng điện qua LED khoảng vài mA. 2.3.5 Vi Điều Khiển AT89S52 - Tổng quan về 89S52 AT89S52 là họ vi điều khiển do hãng Intel sản xuất. Các sản phẩm AT89S52 thích hợp cho những ứng dụng điều khiển. Việc xử lý trên byte và các tính toán số học ở cấu trúc dữ liệu nhỏ được thực hiện bằng nhiều chế độ truy xuất dữ liệu nhanh trên RAM nội. Tập lệnh cung cấp một bảng tiện dụng của những lệnh số học 8 bit gồm cả lệnh nhân và lệnh chia. Nó cung cấp những hỗ trợ mở rộng trên chip dành cho những biến một bit như là kiểu dữ liệu riêng biệt cho phép quản lý và kiểm tra bit trực tiếp trong hệ thống điều khiển. AT89S52 cung cấp những đặc tính chuẩn như: 8 Kbyte bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa và lập trình nhanh (EPROM), 128 Byte RAM, 32 đường I/O, 3 TIMER/COUNTER 16 Bit, 5 vector ngắt, 1 mạch dao động tạo xung Clock và bộ dao động ON-CHIP. Các đặc điểm của chip AT89S52 được tóm tắt như sau:  8 Kbyte bộ nhớ có thể lập trình nhanh.  Tần số hoạt động từ 0Hz đến 24MHz.  3 mức khóa bộ nhớ chương trình.  3 bộ TIMER/COUNTER 16 Bit.  128 Byte RAM nội.  4 Port xuất/nhập 8 bit.  Giao tiếp nối tiếp.  64 KB vùng nhớ mã ngoài. BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 20  64KB vùng nhớ dữ liệu ngoài.  4µs cho hoạt động nhân hoặc chia. Sơ đồ khối: BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 21 - Sơ đồ chân 89S52: Mặc dù các thành viên của họ 8051 (ví dụ 7851, 89S52, 89C51,DS5000) đều có các kiểu đóng vỏ khác nhau, chẳng hạn như hai hàng chân DIP (Dual In-Line Pakage), dạng vỏ dẹt vuông QPF (Quad Flat Pakage) và dạng chip không có chân đỡ LLC ( Leadless Chip Carrier) thì chúng đều có 40 chân cho các chức năng khác nhau như vào ra I/O, đọc ̅̅ ̅̅ , ghi ̅̅ ̅̅ ̅, địa chỉ, dữ liệu và ngắt. Cần phải lưu ý một số hãng cung cấp một phiên bản 8051 có 20 chân với số cổng vào ra ít hơn cho các ứng dụng yêu cầu ít hơn. Tuy nhiên vì hầu hết các nhà phát triển sử dụng chip đóng vỏ 40 chân với hai hàng chân DIP nên ta chỉ tập trung mô tả phiên bản này. - Chức năng của các chân 89S52 Port 0: từ chân 32 đến chân 39 (P0.0_P0.7). Port 0 có hai chức năng: trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường I/O, đối với các thiết kế lớn có bộ nhớ mở rộng nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu. Port 1: từ chân 1 đến chân 9 (P1.0_P1.7). Port 1 là Port I/O dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên ngoài nếu cần. Port 2: từ chân 21 đến chân 28 (P2.0_P2.7). Port 2 là một port có tác dụng kép dùng như các đường xuất/nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ nhớ mở rộng. Port 3: từ chân 10 đến chân 17 (P3.0_P3.7). Port 3 là Port có tác dụng kép. Các chân của Port này có nhiều chức năng, có công dụng chuyển đổi có liên hệ đến các đặc tính đặc biệt của 89S52 như ở bảng sau: BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 22 Bit Tên Chức năng chuyển đổi P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD Ngõ vào dữ liệu nối tiếp. Ngõ xuất dữ liệu nối tiêp. Ngắt ngoài Timer0. Ngắt ngoài T1. Ngõ vào TIMER/COUNTER thứ 0. Ngõ vào TIMER/COUNTER thứ 1. Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài. Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài. PSEN (Program store enable): PSEN là tín hiệu ngõ ra có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE của EPROM cho phép đọc các byte mã lệnh. PSEN ở mức thấp trong thới gian 89S52 lấy mã lệnh. Các mã lệnh của chương trình được đọc từ EPROM qua bus dữ liệu, được chốt vào thanh ghi lệnh bên trong 89S52 để giải mã lệnh. Khi 89S52 thi hành xong chương trình trong ROM nội, PSEN ở mức cao. ALE (Address Latch Enable): Khi 89S52 truy xuất bộ nhớ ngoài, Port 0 có chức năng là bus địa chỉ và dữ liệu do đó phải tách các đường địa chỉ và dữ liệu. Tín hiệu ra ALE ở chân thứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt. Tín hiệu ALE là một xung trong khoảng thời gian Port 0 đóng vai trò là địa chỉ thấp nên chốt địa chỉ thấp hoàn toàn tự động. EA (External Access): Tín hiệu vào chân EA ( chân 31) thường được nối lên mức 1 hoặc mức 0. Nếu ở mức 1, thì 89S52 thi hành chương trình từ ROM nội. Nếu ở mức 0, 89S52 thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng. Chân EA được lấy alm2 chân cấp nguồn 21V khi lập trình cho Eprom trong 89S52. RST (Reset): Khi ngõ vào tín hiệu này đưa lên mức cao ít nhất 2 chu kì máy, các thanh ghi bên trong được nạp những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống. Khi cấp điện mạch phải tự động reset. Các ngõ vào bộ dao động X1,X2: BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 23 Bộ tạo dao động được tích hợp bên trong 89S52. Khi sử dụng 89S52, người ta chỉ cần nối thêm thạch anh và các tụ. Tần số thạch anh tùy thuộc vào mục đích của người sử dụng, giá trị tụ thường được chọn là 33p. - Tổ chức bộ nhớ bên trong 89S52 Bộ nhớ trong 89S52 bao gồm ROM và RAM. RAM trong 89S52 bao gồm nhiều thành vùng: vùng RAM đa dụng, vùng RAM truy xuất từng bit, các bank thanh ghi và các thanh ghi có chức năng đặc biệt. AT89S52 có bộ nhớ được tổ chức theo kiến trúc Harvard: có những vùng bộ nhớ riêng biệt cho chương trình và dữ liệu. Chương trình và dữ liệu có thể chứa bên trong 89S52 nhưng vẫn có thể kết nối với 64KByte bộ nhớ chương trình và 64Kbyte dữ liệu bên ngoài. Bản đồ bộ nhớ DATA bên trong Chip 89S52 được tổ chức như sau: RAM bên trong 89S52 được phân chia như sau:  Các bank thanh ghi có địa chỉ từ 00H đến 1FH.  RAM truy xuất từng bit 20H đến 2FH.  RAM đa dụng từ 30H đến 7FH. BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 24  Các thanh ghi có chức năng đặc biệt từ 80H đến FFH.  RAM đa dụng RAM đa dụng có địa chỉ từ 30H – 7FH có thể truy xuất mỗi lần 8 bit bằng cách dùng chế độ định địa chỉ trực tiếp hay gián tiếp. Các vùng địa chỉ thấp từ 00H đến 2FH cũng có thể sử dụng cho mục đích như trên, ngoài các ra còn có những chức năng đặc biệt được đề cập ở phần sau.  RAM có thể định địa chỉ bit Vùng địa chỉ từ 20H – 2FH gồm 16 byte có thể thực hiện như vùng RAM đa dụng (truy xuất mỗi lần 8 bit) hay thực hiện truy xuất mỗi lần 1 bit bằng các lệnh xử lý bit.  Các bank thanh ghi Vùng địa chỉ 00H – 1FH được chia thành 4 bank thanh ghi: bank 0 từ 00H – 07H, bank 1 từ 08h – 0FH, bank 2 từ 10H – 17H và bank 3 từ 18H – 1FH. Các bank thanh ghi này được đại diện bằng các thanh ghi từ R0 đến R7. Sau khi khởi động thì hệ thống bank 0 được chọn sử dụng. Do có 4 bank thanh ghi nên tồn tại một thời điểm chỉ có một bank thanh ghi được truy xuất bởi các thank ghi R0 – R7. Việc thay đổi bank thanh ghi được thực hiện thông qua thanh ghi từ trạng thái chương trình (PSW).  Các thank ghi có chức năng đặc biệt Các thanh ghi trong Chip được định dạng như một phần của RAM trên Chip vì vậy mỗi thanh ghi sẽ có một địa chỉ (ngoại trừ thanh ghi bộ đếm chương trình và thanh ghi lệnh vì các thanh ghi này hiếm khi bị tác động trực tiếp). Cũng như R0 đến R7, 89S52 có 21 thanh ghi có chức năng đặc biệt (SFR: Special Funcion Register) ở vùng trên của RAM nội từ địa chỉ 80H đến 0FFH. Sau đây là một vài thanh ghi đăc biệt thường được sử dụng:  Thanh ghi trạng thái chương trình (PSW: Program Status Word) BIT SYSBOL ADDRESS DESCRITION PSW.7 C D7H Cary flag PSW.6 AC D6H Auxiliary Cary Flag PSW.5 F0 D5H Flag 0 còn gọi là cờ zero kí hiệu là Z PSW.4 RS1 D4H Register Bank select 1: bit lực chọn bank thanh ghi PSW.3 RS0 D3H Register Bank select 0: bit lựa chọn bank thanh ghi 00=Bank 0; address 00H÷07H gán cho R0-R7 01=Bank 1; address 08H÷0FH gán cho R0-R7 10=Bank 2; address 10H÷17H gán cho R0-R7 11=Bank 3; address 18H÷1FH gán cho R0-R7 PSW.2 OV D2H Over Flag: cờ tràn số nhị phân có dấu. PSW.1 - D1H Reserved: chưa thiết kế nên chưa được sử dụng. BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 25 PSW.0 P D0H Eevn Parity Flag: cờ chẵn lẻ.  Cờ Cary: Cờ nhớ thường được sử dụng trong các lệnh toán học: C=1 nếu phép toán cộng có tràn hoặc phép trừ có mượn và ngược lại C= 0 nếu phép cộng không tràn và phép trừ không mượn.  Cờ AC (Auxiliary Cary Flag): Khi công những giá trị BCD, cờ AC=1 nếu kết quả 4 bit thấp lớn hơn 09H, ngược lại AC=0. Cờ AC để hiệu chỉnh số BCD khi thực hiện lệnh cộng 2 số BCD.  Cờ Zero: Cờ Z=1 khi khi kết quả xử lý bằng 0 và cờ Z=0 khi kết quả xử lý khác 0.  2 bit lựa chọn bank thanh ghi truy xuất: Gồm bit RS1 và RS0, dùng để gán 8 thanh ghi R7-R0 cho 1 trong 4 bank thanh ghi. RS1 RS0 sẽ bằng 0 sau khi reset vi điều khiển.  Cờ tràn OV: Cờ tràn được set sau một loạt hoạt động cộng hoặc trừ nếu có sự tràn toán học.  Bit Parity: Bit tự động được set hay clear ở mỗi chu kỳ máy để kiểm tra chẳn với thanh ghi A. Các bit 1 trong thanh ghi A cộng vớ bit Parity luôn là số chẳn. Ví dụ thanh ghi A chứa 10101101B thì bit P set lên 1 để tổng số bit 1 trong A và P tạo thành số chẵn. Bit Parity thường được dùng trong sự kết hợp với những thủ tục của Port nối tiếp để tạo ra bit Parity trước khi truyền đi hoặc kiểm tra bit Parity sau khi thu.  TIMER Vi điều khiển 89S52 có 3 timer 16 bit, mỗi timer có bốn cách làm việc. Người ta sử dụng timer để: o Định thời gian. o Đếm sự kiện. o Tạo tốc độ Baud cho port nối tiếp trong 89S52. Trong các ứng dụng định thời, người ta lập trình timer ở những khoảng đều đặn và đặt cờ tràn timer. Cờ tràn được sử dụng để đồng bộ hóa chương trình để thực hiện một tác động như kiểm tra trạng thái của các ngõ vào hoặc gửi sự kiện ra các ngõ ra. Các ứng dụng khác có thể sử dụng việc tạo xung nhịp đều đặn của timer để đo thời gian trôi qua giữa hai sự kiện (ví dụ đo độ rộng xung). BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 26  Thanh ghi ngắt (INTERRUPT) Một ngắt là sự xảy ra một điều kiện, một sự kiện mà nó gây ra treo tạm thời chương trình chính trong khi điều kiện đó đang được phục vụ bởi một chương trình khác. Các ngắt đón một vai trò quan trọng trong thiết kế và cài đặt các ứng dụng vi điều khiển. chúng cho phép hệ thống đáp ứng bất đồng bộ với một sự kiện và giải quyết sự kiện đó trong khi một chương trình khác đang thực thi. - Tổ chức ngắt của 89S52: Có 5 nguồn ngắt ở 89S52: 2 ngắt ngoài, 2 ngắt từ timer và 1 ngắt port nối tiếp. Tất cả các ngắt theo mặc nhiên đều bị cấm sau khi reset hệ thống và được cho phép từng cái một bằng phần mềm. Mức độ ưu tiên của các ngắt được lưu trong thanh ghi IP (Interrupt Priority) hay nói cách khác thanh ghi IP cho phép chọn mức ưu tiên cho các ngắt (giá trị thanh ghi khi reset là 00h) Bit Ký hiệu Địa chỉ bit Mô tả IP.7 _ _ Không được mô tả IP.6 _ _ Không được mô tả IP.5 ET2 BDH Chọn mức ưu tiên cao (mức 1) hay thấp (mức 0) tại timer 2 IP.4 ES BCH Chọn mức ưu tiên cao (mức 1) hay thấp (mức 0) tại cổng nối tiếp. IP.3 ET1 BBH Chọn mức ưu tiên cao (mức 1) hay thấp (mức 0) tại timer 1. IP.2 EX1 BAH Chọn mức ưu tiên cao (mức 1) hay thấp (mức 0) tại ngắt ngoài 1. IP.1 ET0 B9H Chọn mức ưu tiên cao (mức 1) hay thấp (mức 0) tại timer 0. IP.0 EX0 B8H Chọn mức ưu tiên cao (mức 1) hay thấp (mức 0) tại ngắt ngoài timer 0 Tóm tắt thanh ghi IP  Nếu hai ngắt xảy ra đồng thời thì ngắt nào có mức ưu tiên cao hơn sẽ được phục vụ trước.  Nếu hai ngắt xảy ra đồng thời có cùng mức ưu tiên thì thứ tự ưu tiên được thực hiện từ cao xuống thấp như sau: ngắt ngoài timer 0 – timer 0 – ngắt ngoài timer 1- ngắt timer 1 – cổng nối tiếp – timer 2.  Nếu chương trình của một ngắt có mức ưu tiên thấp đang chạy mà có một ngắt xảy ra với cùng mức ưu tiên cao hơn thì chương trình đang chạy này tạm dừng để chạy một chương trình khác có mức ưu tiên cao hơn. BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 27 - Cho phép và cấm ngắt: Mỗi nguồn ngắt được cho phép hoặc cấm ngắt qua một thanh ghi chức năng đặc biệt có định địa chỉ IE (Interrupt Enable) ở địac chỉ A8H. Bit Ký hiệu Địa chỉ bit Mô tả IE.7 EA AFH Cho phép/cấm toàn bộ IE.6 _ AEH Không được mô tả IE.5 ET2 ADH Cho phép/cấm ngắt timer 2 IE.4 ES ACH Cho phép/cấm ngắt truyền dữ liệu nối tiếp IE.3 ET1 ABH Cho phép/cấm ngắt timer 1 IE.2 EX1 AAH Cho phép/cấm ngắt ngoài timer 1 IE.1 ET0 A9H Cho phép/cấm ngắt timer 0 IE.0 EX0 A8H Cho phép/cấm ngắt ngoài timer 0 Tóm tắt thanh ghi IE - Các cờ ngắt: Khi điều kiện ngắt xảy ra thì ứng với từng loại ngắt mà loại ngắt mà loại cờ đó được đặt lên mức cao để xác nhận ngắt. Ngắt Cờ Thanh ghi SFR và vị trí bit Bên ngoài T0 IE0 TCON 1 Bên ngoài T1 IE1 TCON 3 Timer 1 TF1 TCON 7 Timer 0 TF0 TCON 5 Port nối tiếp TI SCON 1 Port nối tiếp RI SCON 0 Timer 2 TF2 T2CON 7 (8052) Timer 2 EXF2 T2CON 6 (8052) Các loại cờ ngắt - Các vector ngắt: Khi chấp nhận ngắt, giá trị được nạp vào PC gọi là vector ngắt. Nó là địa chỉ bắt đầu của ISR có nguồn tạo ngắt, các vector ngắt được cho ở bảng sau: Ngắt Cờ Địa chỉ vector Reset hệ thống RST 0000H Bên ngoài timer 0 IE0 0003H Timer 0 TF0 000BH Bên ngoài timer 1 IE1 0013H Timer 1 TF1 001BH BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 28 Port nối tiếp TI và RI 00023H Timer 2 TF2 002BH Vector reset hệ thống (RST ở địa chỉ 0000H) đươc để trong bảng này vì theo nghĩ này, nó giống ngắt: nó ngắt chương trình chính và nạp cho PC giá trị mới. 2.3.6 Relay Vì phải giao tiếp với điện áp cao 220V, và tần số đóng cắt của thiết bị nhỏ, nên ta có thể sử dụng relay để giao tiếp giữa vi điều khiển với thiết bị điều khiển. Vì ngõ ra của vi điều khiển có dòng rất nhỏ không đủ dòng để điều khiển trực tiếp đóng mở relay, vì vậy để điều khiển relay ta cần một linh kiện gián tiếp giao tiếp với vi điều khiển và relay. Chân P1.7 của vi điều khiển được dùng để điều khiển đóng cắt 1 cặp transistor mắc darlington bù, cặp transistor này sẽ kích dẫn relay mỗi khi nó được vi điều khiển kích dẫn (mức 0), và ngắt khi vi điều khiển ngưng kích dẫn cặp transistor này (mức 1). Relay này có 2 ngõ ra: một ngõ ra thường mở và một ngõ ra thường đóng, nhưng ta chỉ dùng ngõ ra thường mở để điều khiển thiết bị. 2.4 Sơ Đồ Khối Của Mạch Và Giải Thích Sơ Đồ Khối 2.4.1 Sơ Đồ Khối Của Phần Thu Và Phần Phát BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 29 2.4.2 Giải Thích Sơ Đồ Khối Trên Khối bàn phím: có nhiệm vụ tạo lệnh cho khối điều khiển phát tín hiệu tương ứng với một thiết bị cần điều khiển thông qua khối phát tín hiệu. Khối điều khiển: sẽ xử lý những thông tin từ khối bàn phím gởi đến để đưa ra lệnh điều khiển thích hợp cho khối phát, phát chuỗi tín hiệu theo dạng xung nhị phân. Khối tạo dao động: có nhiệm vụ tạo ra tần số xung nhịp cho các khối điều khiển làm việc. Khối phát: có nhiệm vụ nhận chuỗi tín hiệu từ khối điều khiển dưới dạng điện áp, sau đó chuyển chuổi tín hiệu điện này thành ánh sáng hồng ngoại và phát đi qua môi trường không gian đến khối thu (trên máy thu). Khối nhận: có nhiệm vụ nhận tín hiệu (chuỗi ánh sáng hồng ngoại từ khối phát gửi đến, chuyển chuỗi tín hiệu này thành tín hiệu điện trở lại như ban đầu, rồi khuếch đại lên sau đó gửi đến khối giải mã. Khối giãi mã: sau khi đã nhận được chuỗi tín hiệu điện từ khối nhận gửi đến, khối này sẽ giải mã ra bằng cách so sánh với những chuỗi tín hiệu đã được quy định sẵn trong khối, và đưa ra lệnh để điều khiển khối chấp hành (thông qua bộ đệm). Bộ đệm: có nhiệm vụ là giữ mức điện ổn định cho khối chấp hành thực thi lệnh, khi có phím nào được nhấn thì tín hiệu ở ngõ ra chỉ được duy trì trong một khoảng thời gian nhất định (170ms đối với phím đơn), cho nên muốn tín hiệu được duy trì khi không còn tác động từ bàn phím thì cần phải có khối đệm. BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 30 Khối chấp hành: chỉ có nhiệm vụ là nhận lệnh từ khối giải mã rồi thực thi lệnh đó (đóng hoặc ngắt một thiết bị nào đó). Khối nguồn: cung cấp điện năng cho các khối trong mạch làm việc. 2.5 Sơ Đồ Nguyên Lý  Sơ đồ mạch phát Thạch anh dao động của PT2248 là thạch anh dao động có tần số 455Khz Khi một phím trên bàn phím được nhấn (VD phím số 1), thì chân 10 (T1) và chân (K1) thông mạch với nhau ( các chân T1, K1 trên IC PT2248), lúc này ra của IC PT2248 trên chân 15 (Txout) sẽ phát liên tục một chuỗi xung điện đi vào cực B của transistor Q2 (A1013) kích dẫn con transistor Q1 (D468) (hai transistor này mắc darlington bù nhằm tăng dòng cho led phát hồng ngoại, giúp led phát mạnh hơn( tăng khoảng cách thu phát )),nhằm điều khiển cho con led hồng ngoại D1 phát chuỗi xung điện này thành chuỗi ánh sáng hồng ngoại (tương ứng với chuỗi điện áp trên) thông qua không gian đến IC thu hồng ngoại trên mạch thu. Để IC PT2248 của mạch phát làm việc được cần phải có bộ tạo dao động gồm thạch anh 455Khz và hai tụ 121p C2 và C3.  Sơ đồ phần thu BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 31 Từ IC thu hồng ngoại PIC – 1018 khi nhận được chuỗi ánh sáng hồng ngoại từ mạch phát đến thì IC PIC – 1018 sẽ chuyển thành chuỗi tín hiệu điện đưa ra chân 1 (do chuỗi tín hiệu điện từ chân 1 của IC PIC – 1018 là ngược với chuỗi tín hiệu điện tại ngõ ra của IC PT2248 trên mạch phát: chân 15 trên IC PT2248 có mức logic 1 thì ngõ ra trên chân số 1 của IC PIC – 1018 lại là mức logic 0). Để có thể khôi phục lại đúng với chuỗi tín hiệu như ban đầu thì từ chân 2 IC PIC – 1018 cần phải có mạch đảo chuổi tín hiệu lại, thông qua transistor Q1 (D468) , tìn hiệu được lấy ra từ cực C. Tại đây chuỗi tín hiệu đã được khôi phục và khuếch đại lên đúng với chuỗi tín hiệu ban đầu, sau đó được đưa vào chân số 2 (Rxin) của IC PT2249 để điều khiển mạch chấp hành. Từ IC PT2249 trên mạch thu khi nhận được tín hiệu tương ứng với phím số 1 trên mạch phát, IC PT2249 sẽ điều khiển chân số 3 (H1) lên mức logic 1 đưa vào IC 74LS14 để đảo thành mức 0 và các tín hiệu ra từ chân 4 – 8 tương tự như chân 3.  Sơ đồ mạch điều khiển và hiển thị BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 32 Các tín hiệu ở ngõ ra của IC PT2249 sau khi đưa qua IC 74LS14 để đảo tín hiệu được đưa vào Port 3 của vi điều khiển (P0.0 – P0.5) để xử lý các tín hiệu này. Sáu tín hiệu này gồm: START, STOP, SET, MODE, UP, DOWN để điều khiển và cài đặt thời gian để hẹn giờ tắt thiết bị. Thời gian cài đặt được hiển thị trên 4 led 7 đoạn ( 2 led hiển thị phút và 2 led hiển thị giây). Sau khi thời gian cài đặt được đếm hết thì vi điều khiển xuất tín hiệu ra chân P1.7 để điều khiển ngắt relay. START: tín hiệu cho phép khởi động thiết bị. STOP: tín hiệu cho phép ngừng thiết bị. MODE: tín hiệu lực chọn để con led (led đơn vị hoặc chục của 2 led phút) để cài đặt thời gian. UP: tín hiệu cho phép tăng thời gian cài đặt. DOWN: tín hiệu cho phép giảm thời gian cài đặt. SET: tín hiệu cho phép thời gian cài đặt bắt đầu đếm ngược. BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 33 Chương 3: Thiết Kế Và Thi Công Mạch 3.1 Sơ Đồ Mạch In Và Linh Kiện Sử Dụng 3.1.1 Mạch in mạch phát tín hiệu hồng ngoại: - Linh kiện sử dụng trong mạch: STT Tên linh kiện Giá trị Số lượng 1. Điện trở R1 10K 1 2. Tụ gốm (C2,C3) 121p 2 3. Tụ hóa 47µ 1 4. Transistor : Q1 Q2 D468 A1013 1 1 5. Diode 1N4148 2 6. Led phát hồng ngoại - 1 7. Nút nhấn - 6 8. IC PT2248 - 1 9. Thạch anh 455Khz 1 BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 34 3.1.2 Mạch In Mạch Thu Tín Hiệu Hồng Ngoại - Linh kiện sử dụng trong mạch: STT Tên linh kiện Giá trị Số lượng 1. Điện trở: R1,R4 R2 R3 R5 39k 3k3 330R 100R 2 1 1 1 2. Tụ C1,C3 C2 47µ 102p 2 1 3. IC 71LS14 IC PT2249 - - 1 1 4. Transistor: Q1 D468 1 5. Led thu hồng ngoại PIC-1018SCL 1 6. Led báo nguồn - 1 7. Giắc cắm hàng rào - 1 BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 35 3.1.3 Mạch In Mạch Xử Lý Tín Hiệu Và Điều Khiển Thiết Bị - Linh kiện sử dụng trong mạch: STT Tên linh kiện Giá trị Số lượng 1. Điện trở: R1, R15 – R18 R6 R7 – R14 10k 1.5k 330R 5 1 8 2. Tụ: C1, C7 C4, C5 C6 47µ 33p 0.1µ 2 2 1 3. IC 7805 - 1 4. IC AT89S52 - 1 BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 36 5. Transistor: Q2 – Q5 Q7 Q6 A1015 A1013 D468 4 1 1 6. Led 7 đoạn: Led 7 thường Led 7 mini - - 1 1 7. Nút nhấn - 1 8. Relay 5V - 1 9. Giắc cắm cái Giắc cắm hàng rào - - 1 1 10. Thạch anh 12Mhz 1 3.2 Code Nạp Cho Vi Điều Khiển 3.2.1 Lưu Đồ Giải Thuật - Chương trình chính: BẮT ĐẦU AN START Đ S Đ NGẮT RELAY TẮT LED 7 ĐÓNG RELAY & HIỂN THỊ 7 ĐOẠN AN STOP KTRA DỘI PHÍM Đ S S AN MODE S Đ MAMOD=1 MAMOD=2 S S (I) (I) Đ Đ KHỞI TẠO (II) (III) (IV) (1) (3) (2) BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 37 - Các chương trình con:  Chương trình con xoay dấu chấm: (II) KTRA DỘI PHÍM TANG MAMOD MAMOD=3 MAMOD=0 Đ S XOAY DẤU CHẤM GIAI MA DAU CHAM HIEN THI AN MODE Đ S (I) Đ S (1) BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 38  Chương trình con tăng giảm hàng đơn vị và hàng chục: (III) AN UP Đ S KTRA DỘI PHÍM AN DOWN Đ S TANG DV DV=9 Đ S DV=0 GIAI MA HIEN THI AN UP Đ S (I) KTRA DỘI PHÍM GIAM DV DV=-1 DV=9 GIAI MA HIEN THI AN DOWN (I) S Đ Đ S Đ S (V) Đ S (IV) AN UP Đ S KTRA DỘI PHÍM AN DOWN Đ S TANG CHUC CHUC=9 Đ S CHUC=0 GIAI M HIEN THI AN UP Đ S (I) KTRA DỘI PHÍM GIAM CHUC CHUC=-1 CHUC=9 GIAI MA HIEN THI AN DOWN (I) S Đ Đ S Đ S (V) Đ S  Chương trình con cho phép cài đặt và đếm: BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 39 (I) Đ S (V) AN SET KTRA DỘI PHÍM TAM=CHUC+DV TAM=0 Đ S Đ S (2) XOAY DẤU CHẤM 1 TR1=1 DV=0 S GIAM CHUC GIAI MA Đ GIAM DV BDN=20 XOAY DẤU CHẤM 1 Đ BDN=0 GIAM GIAY GIAY=-1 GIAM DV DV=-1 GIAM CHUC CHUC=-1 P1.7=1 TR0=0, TR1=0 Đ Đ S Đ S (3) S (4) S GIAY=59 DV=9 (5) BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 40 (4) AN STOP S Đ NGAT RELAY TAT LED7DOAN (3) AN MODE S Đ MAMOD=1MAMOD=2 Đ S Đ S (II‟)(III‟)(IV‟) (5) (1') (II‟) KTRA DỘI PHÍM TANG MAMOD MAMOD=3 MAMOD=0 Đ S XOAY DẤU CHẤM GIAI MA DAU CHAM HIEN THI AN MODE Đ S Đ S (1') TR1=0 (5) BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 41 AN UP Đ S KTRA DỘI PHÍM AN DOWN Đ S TANG DV DV=9 Đ S DV=0 GIAI MA HIEN T I AN UP Đ S (5) KTRA DỘI PHÍM GIAM DV DV=-1 DV=9 GIAI MA HIEN THI AN DOWN (5) S Đ Đ S Đ S Đ S (III‟) (V) AN UP Đ S KTRA DỘI PHÍM AN DOWN Đ S TANG CHUC CHUC=9 Đ S CHUC=0 GIAI MA HIEN THI AN UP Đ S KTRA DỘI PHÍM GIAM CHUC CHUC=-1 CHUC=9 GIAI MA HIEN THI AN DOWN S Đ Đ S Đ S Đ S (IV‟) S (5)(5) 3.2.2 Code Hoàn Chỉnh. BDN EQU R1 DV EQU R2 CHUC EQU R3 MAMOD EQU R4 GIAY EQU R5 START BIT P3.0 MODE BIT P3.1 UP BIT P3.2 DN BIT P3.3 STB BIT P3.4 STOP BIT P3.5 ORG 0000H JMP MAIN ORG 000BH BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 42 CALL HIENTHI5 MOV TH0,#HIGH(-5000) MOV TL0,#LOW(-5000) RETI ORG 001BH INC BDN MOV TH1,#HIGH(-50000) MOV TL1,#LOW(-50000) RETI MAIN: MOV DPTR,#MA7DOAN MOV TMOD,#11H MOV IE,#10001010B LB: MOV 28H,#07FH MOV 29H,#0FFH MOV 2AH,#0FFH SETB P1.7 JB START,$ CALL DELAY10MS JB START,$ CALL DELAY10MS LB18: CLR P1.7 MOV MAMOD,#00 MOV 30H,#0BFH MOV 31H,#0BFH MOV 32H,#0BFH MOV 33H,#0BFH MOV CHUC,#00 MOV DV,#00 MOV GIAY,#00 SETB TR0 ;// NGAT HIEN THI LB1: JB STOP,LB6 SETB P0.7 CLR TR0 BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 43 CLR TR1 JMP LB LB6: JNB MODE,CH_MODE CJNE MAMOD,#01,KEYC1 JMP C_DV KEYC1: CJNE MAMOD,#02,KEYC2 JMP C_CHUC KEYC2: JMP LB1 CH_MODE: CALL DELAY1MS JB MODE,KEYC1 CALL DELAY1MS JB MODE,KEYC1 INC MAMOD CJNE MAMOD,#03,CH_M1 MOV MAMOD,#00 CH_M1: CALL XOAY_DC CALL GIAIMA_DC CH_M2: JNB MODE,CH_M2 JMP LB1 ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx C_DV: JB UP,CH_DV_DN CALL DELAY1MS JB UP,CH_DV_DN CALL DELAY1MS INC DV CJNE DV,#10,CH_DV2 MOV DV,#00 CH_DV2: CALL GIAIMA_DC CH_DV1: JNB UP,CH_DV1 BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 44 JMP LB1 CH_DV_DN: JB DN,STG CALL DELAY1MS JB DN,STG CALL DELAY1MS DEC DV CJNE DV,#-1,CH_DV3 MOV DV,#9 CH_DV3: CALL GIAIMA_DC CH_DV4: JNB DN,CH_DV4 JMP LB1 ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx C_CHUC: JB UP,CH_CHUC_DN CALL DELAY1MS JB UP,CH_CHUC_DN CALL DELAY1MS INC CHUC CJNE CHUC,#10,CH_CHUC2 MOV CHUC,#00 CH_CHUC2: CALL GIAIMA_DC CH_CHUC1: JNB UP,CH_CHUC1 JMP LB1 CH_CHUC_DN: JB DN,STG CALL DELAY1MS JB DN,STG CALL DELAY1MS DEC CHUC BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 45 CJNE CHUC,#-1,CH_CHUC3 MOV CHUC,#9 CH_CHUC3: CALL GIAIMA_DC CH_CHUC4: JNB DN,CH_CHUC4 K: JMP LB1 ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx STG: JB STB,K CALL DELAY1MS JB STB,K CALL DELAY1MS MOV A,DV ADD A,CHUC CJNE A,#00,LB11 CALL XOAY_DC1 JMP LB18 LB11: CALL XOAY_DC1 SETB TR1 CJNE DV,#00,LB17 DEC CHUC LB5: MOV DV,#9 LB4: MOV GIAY,#59 LB3: CALL GIAIMA_DC LB7: CJNE BDN,#20,$+3 JC LB2 MOV BDN,#00 DEC GIAY CJNE GIAY,#-1,LB3 DEC DV CJNE DV,#-1,LB4 DEC CHUC CJNE CHUC,#-1,LB5 SETB P1.7 CLR TR0 CLR TR1 JMP LB BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 46 LB17: DEC DV JMP LB4 ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx LB2: JB STOP,LB10 SETB P1.7 CLR TR0 CLR TR1 JMP LB ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx LB10: JNB MODE,CH_MODE1 CJNE MAMOD,#01,KEYC3 JMP C_DV1 KEYC3: CJNE MAMOD,#02,KEYC4 JMP C_CHUC1 KEYC4: JMP LB7 CH_MODE1: CLR TR1 CALL DELAY1MS JB MODE,KEYC3 CALL DELAY1MS JB MODE,KEYC3 INC MAMOD CJNE MAMOD,#03,CH_M3 MOV MAMOD,#00 CH_M3: CALL XOAY_DC CALL GIAIMA_DC CH_M4: JNB MODE,CH_M4 JMP LB7 ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx C_DV1: JB UP,CH_DV_DN1 CALL DELAY1MS JB UP,CH_DV_DN1 CALL DELAY1MS INC DV CJNE DV,#10,CH_DV6 BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 47 MOV DV,#00 CH_DV6: CALL GIAIMA_DC CH_DV5: JNB UP,CH_DV5 JMP LB7 CH_DV_DN1: JB DN,LP1 CALL DELAY1MS JB DN,LP1 CALL DELAY1MS DEC DV CJNE DV,#-1,CH_DV7 MOV DV,#9 CH_DV7: CALL GIAIMA_DC CH_DV8: JNB DN,CH_DV8 JMP LB7 LP1: JMP STG RET ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx C_CHUC1: JB UP,CH_CHUC_DN1 CALL DELAY1MS JB UP,CH_CHUC_DN1 CALL DELAY1MS INC CHUC CJNE CHUC,#10,CH_CHUC6 MOV CHUC,#00 CH_CHUC6: CALL GIAIMA_DC CH_CHUC5: JNB UP,CH_CHUC5 JMP LB7 BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 48 CH_CHUC_DN1: JB DN,LP1 CALL DELAY1MS JB DN,LP1 CALL DELAY1MS DEC CHUC CJNE CHUC,#-1,CH_CHUC7 MOV CHUC,#9 CH_CHUC7: CALL GIAIMA_DC CH_CHUC8: JNB DN,CH_CHUC8 JMP LB7 ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx XOAY_DC1: CJNE MAMOD,#01,LB13 MOV 35H,#02 LB14: CALL XOAY_DC DJNZ 35H,LB14 MOV MAMOD,#00 RET LB13: CJNE MAMOD,#02,LB15 CALL XOAY_DC MOV MAMOD,#00 LB15: RET GIAIMA_DC: CALL HEXTOBCD CALL GIAIMA5 MOV A,32H ANL A,29H MOV 32H,A MOV A,33H ANL A,2AH MOV 33H,A RET XOAY_DC: BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 49 MOV 2BH,2AH MOV 2AH,29H MOV 29H,28H MOV 28H,2BH RET HEXTOBCD: MOV A,GIAY MOV B,#10 DIV AB MOV 20H,B MOV 21H,A MOV 22H,DV MOV 23H,CHUC RET GIAIMA5: MOV A,23H MOVC A,@A+DPTR MOV 33H,A MOV A,22H MOVC A,@A+DPTR MOV 32H,A MOV A,21H MOVC A,@A+DPTR MOV 31H,A MOV A,20H MOVC A,@A+DPTR MOV 30H,A RET HIENTHI5: MOV P2,33H CLR P1.3 BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 50 CALL DELAY_HT SETB P1.3 MOV P2,32H CLR P1.2 CALL DELAY_HT SETB P1.2 MOV P2,31H CLR P1.1 CALL DELAY_HT SETB P1.1 MOV P2,30H CLR P1.0 CALL DELAY_HT SETB P1.0 RET DELAY_HT: MOV 6EH,#5 DEL_HT: MOV 6FH,#100 DJNZ 6FH,$ DJNZ 6EH,DEL_HT RET MA7DOAN: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,099H,092H,082H,0F8H,080H,090H $INCLUDE(TV_DELAY.ASM) END 3.3 Kết Quả Thực Hiện:  Phần cứng thực tế: đã thi công.  Nhận xét:  Mạch đáp ứng được nhu cầu thu phát.  Khoảng cách đủ xa để sử dụng được trong gia đình.  Mạch chạy ổn định, ít bị ảnh hưởng bởi các tín hiệu bên ngoài. BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 51 Phần C: Kết Luận Và Phương Hướng Phát Triển Của Đề Tài 1. Những vấn đề giải quyết được trong đề tài. - Những vấn đề nghiên cứu:  Nghiên cứu sử dụng họ vi điều khiển 8051.  Nghiên cứu cách sử dụng IC thu phát tín hiệu hồng ngoại PT2248, PT2249.  Sử dụng ngôn ngữ assembly để lập trình cho vi điều khiển.  Thiết kế phần cứng bằng các phần mềm vẽ mạch điện tử chuyên dụng.  Lựa chọn, tính toán các thông số linh kiện được dùng trong mạch.  Thi công phần cứng, kiểm tra phần cứng nếu phát hiện hư hỏng. - Những vấn đề hoàn thành:  Hoàn thành phần cứng, đáp ứng nhu cầu đặt ra.  Hoàn thành chương trình cho vi điều khiển.  Mạch chạy đúng với chức năng của vi điều khiển.  Hoàn thành đề tài đúng kế hoạch và thời gian quy định. - Những hạn chế của đề tài:  Khoảng cách thu phát còn hạn chế.  Chương trình điều khiển còn vài lỗi nhỏ, cần có thời gian khắc phục. 2. Hướng phát triển của đề tài:  Hoàn thành mạch để đảm bảo tính tin cậy, chính xác nhằm áp dụng vào thực tiễn.  Tích hợp nhiều chức năng trên 1 phím, hạn chế số lượng phím điều khiển, thu nhỏ kích thước thiết bị.  Mở rộng thêm các chức năng nâng cao như: tự tắt khi không có người sử dụng,… BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Nguyễn Đình Phú, Vi Xử Lý 1, ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh. [2]. Datasheet của IC PT2248, PT2249. [3]. Datasheet của IC thu PIC – 1018SCL [4]. Các website tham khảo:   BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 53 Hình ảnh Mạch Thực Tế Sau Khi Thi Công - Mạch xử lý hiển thị: - Mạch thu tín hiệu hồng ngoại: BÁO CÁO ĐAMH1: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: NGUYỄN VĂN ANH VŨ 54 - Mạch thu tín phát tín hiệu hồng ngoại: