Tài liệu Chế tạo khối giao diện thiết bị gia dụng làm việc với mọi loại thiết bị điều khiển từ xa pdf

Chế tạo khối giao diện
thiết bị gia dụng làm việc
với mọi loại thiết bị điều
khiển từ xa

Giới thiệu:
Các thiết bị gia dụng ngày nay như quạt điện, điều hòa nhiệt
độ, tivi, đầu đĩa CD, tủ lạnh, bình đun nước, đèn ngủ, v.v.
đều có điều khiển từ xa. Thông thường mỗi thiết bị có một
điều khiển từ xa riêng. Cùng một loại thiết bị, nhưng các
hãng sản xuất khác nhau có điều khiển từ xa khác nhau,
không thể dùng lẫn được.
Điều đó dẫn đến tình trạng có rất nhiều thiết bị điều khiển từ
xa cùng có mặt trong một gia đình, gây khó khăn cho việc sử
dụng chúng. Bài báo này trình bày việc chế tạo thành công
khối giao diện thiết bị gia dụng làm việc với mọi loại thiết bị
điều khiển từ xa, không phân biệt đó là thiết bị điều khiển từ
xa cho thiết bị gì và hãng nào sản xuất. Thí dụ khi khối giao
diện thiết bị gia dụng được nối với quạt bàn, có thể dùng thiết
bị điều khiển từ xa của tivi hoặc của máy điều hòa nhiệt độ
để điều khiển tốc độ quay của quạt.

Hình 1: sơ đồ khối
Sơ đồ khối của khối giao diện thiết bị gia dụng như sau:
Trong đó, khối mắt thu hồng ngoại thu tín hiệu từ thiết bị
điều khiển từ xa gửi về cho vi điều khiển. Vi điều khiển giải
mã tín hiệu đó và thực hiện chức năng tương ứng thông qua
mạch điều khiển công suất. Khối các nút nhấn, bảo đảm cho

Quạt trần Panasonic F-
564RZ có điều khiển từ xa
khối giao diện thiết bị gia dụng làm việc trực tiếp theo chức
năng nút nhấn, không cần điều khiển từ xa. Khối cảm biến
nhiệt cho phép khối giao diện thiết bị gia dụng tự động điều
khiển nhiệt độ theo chương trình lập sẵn.
Nguyên tắc làm việc của khối giao diện thiết bị gia dụng.
Khối này gồm mạch giải mã và điều khiển. Mạch giải mã có
khả năng hiểu được nhiều loại mã điều khiển từ xa khác nhau
nhờ chức năng giải mã và lưu lệnh. Nhờ vậy, khi một điều
khiển từ xa bất kỳ bị hỏng, ta có thể dùng điều khiển từ xa
khác thay thế.
Để khối giao diện thiết bị gia dụng có thể hiểu được mã của
nhiều loại thiết bị điều khiển từ xa, cần nghiên cứu các quy
luật chung của chúng. Sau đây là một số các vấn đề đó.
Khung tín hiệu điều khiển từ xa: Có 4 trường như sau:
Mã bắt đầu Dữ liệu Mã kết thúc Mã kéo dài
Trường mã bắt đầu báo cho bên thu biết có tín hiệu được
phát; Trường dữ liệu chia làm hai phần: custom code và key
data. Phần custom code phân biệt đối tượng điều khiển. Thí
dụ các thiết bị điều khiển từ xa của hãng Sony dùng để điều
khiển đầu sony, tivi sony hay đài sony khác nhau ở các brt
custom code; Các bít key data là dữ liệu tương ứng với phím
nhấn; Trường mã kết thúc nhằm báo cho bên thu biết đã gửi
xong một lệnh; Trường mã kéo dài cho bên thu biết nút vừa
nhấn nhiện vẫn đang được gửi.
Bây giờ xem xét một khung lệnh của thiết bị điều khiển từ xa
của hãng Sanyo. Theo khung này ta thấy: Mã bắt đầu, có
khoảng kéo dài 9ms ở mức thế cao và 4.5ms ở mức thế thấp,
báo cho nơi nhận chuẩn bị nhận tín hiệu được phát. Sau đó

đến custom code và là mã địa chỉ. Việc phát custom và cùng
nhau làm độ dài phần custom code luôn cố định là 43.9 ms.
Tiếp theo là 8 bit mã lệnh key data.
Mã dữ liệu:
Các loại điều khiển từ xa dùng phương pháp điều chế vị trí
xung PPM cho ra dạng xung Mark/Space. Độ rộng phần
Space không thay đổi, với điều khiển Sanyo là 0.56ms ở mức
cao. Độ rộng phần Mark thay đổi theo tín hiệu điều chế, với
điều khiển Sanyo thì TM2=1.6ms ở mức cao nếu là bit 1 và
TM1 = 0.56ms ở mức cao nếu là bit 0.
Sau đó tín hiệu ở mức cao khoảng 23ms để báo kết thúc 1
lệnh và ở cuối là đoạn mã kéo dài
Các loại điều khiển khác, các thông số trên nhận những giá
trị khác. Thí dụ khung dữ liệu của điều khiển từ xa hãng
Sony có dạng như sau:.
s mức thế cao là bit 1.s mức thế thấp +1300s mức thế cao
là bit 0 và 500s mức thế thấp + 700s mức thế thấp, các
bit còn lại được quy định mã hóa như sau: 500-Phần start
bit có độ dài 3T, 2600
Bit start gọi là bit B0 và bit cuối là B11. Với 7 bit đầu là bit
lệnh, 5 bit cuối là bit địa chỉ. Không có phần mã kéo dài, khi
nút được nhấn thì điều khiển phát mã của phím đó đi liên
tiếp. Tín hiệu này bị đảo ngược lại tại bên thu, có dạng như
sau:
3. Phương pháp
giải mã
Đặc điểm chung
một khung dữ liệu
của các loại điều
khiển từ xa bằng

hồng ngoại gồm 3 phần như đã nói ở trên. Chúng khác nhau
ở những điểm sau:
1.5 ms ở mức thế thấp, có thể thêm 1 khoảng thời gian 4,5
ms ở mức thế cao.1,5 ms và mức thế thấp; khác nhau về số

bit, nghĩa là ngoài khoảng thời gian 2.5 ms Mã bắt đầu
khác nhau về độ rộng, thường từ 2.5 ms
Để nhận biết mã bắt đầu, sử dụng ngắt ngoài của vi điều
khiển, lập ngắt mức thế thấp. Trong chương trình con phục
vụ ngắt sẽ đo khoảng thời gian tín hiệu ở mức thấp. Nếu thời
gian này >9 ms thì kết luận mã bắt đầu hợp lệ và tiếp tục đo
khoảng thời gian tín hiệu ở mức cao. Nếu thời gian này nhỏ
hơn 1,5 ms thì chứng tỏ mã bắt đầu chỉ có 1 thành phần và
thực hiện giải mã gữi liệu. Chúng ta sẽ dùng một biến có
nhãn là j để ghi lại đặc điểm này. Để đo các khoảng thời gian
nói trên ta sử dụng bộ timer của vi điều khiển.
Sau khi truyền hết một khung lệnh tín hiệu sẽ ở mức cao một
thời gian nhỏ hơn 30ms rồi lại truyền tiếp mã kéo dài nếu
phím bấm vẫn được nhấn. Vì thế sau khi nhận được một
khung lệnh ta đo khoảng thời gian ở mức cao, nếu nhỏ hơn
30ms thì tiếp tục giải mã tiếp. Nếu thời gian ở mức cao lớn
hơn 30ms thì chứng tỏ phím bấm đã được nhả, ta kết thúc
giải mã. Mỗi lần giải mã được một khung lệnh thì ta tăng
biến s lên để báo cho chương trình thực hiện lệnh biết là
phím vừa được nhấn (tạm gọi là chế độ 2) hay đang được giữ
(tạm gọi là chế độ 1).
42 bit. Để giải mã được nhiều loại điều khiển thì ta sẽ lấy 6
biến có kích thước là 8 bit, có nhãn là a, b, c, d, e, f để lưu trữ
các bit của trường dữ liệu phục vụ cho việc lưu mã và tìm
mã.Số bit trong trường dữ liệu là khác nhau với các loại

điều khiển khác nhau. Số bit này thường từ 16 bit
Mặc dù cách mã hóa bit trong trường này của các loại điều
khiển là khác nhau, nhưng chúng đều có đặc điểm là:
Thời gian ở mức cao > bit 1thời gian ở mức thấp
Thời gian ở mức cao < bit 0thời gian ở mức thấp
Hoặc ngược lại:
Thời gian ở mức cao > bit 0thời gian ở mức thấp
Thời gian ở mức cao < bit 1thời gian ỏ mức thấp
Hình 6: Lưu đồ thuật
toán xác định mã bắt
đầu và mã kết thúc.
Hình 7 : Lưu đồ thuật toán
giải mã giữ liệu
600us) thì kết luận bit nhận được là bit 1 ngược lại là bit 0.
Các bit nhận được sẽ lưu vào biến a. Trong khi đo khoảng
thời gian tín hiệu ở mức cao mà khoảng thời gian đó lớn hơn
10ms thì đó là mã kết thúc, chương trình sẽ dừng lại.Ta
không cần qua tâm bit nhận được là 0 hay 1 mà chỉ cần phân
biệt sự khác nhau giữa các phím bấm. Như vậy giải mã các
bit dữ liệu, cần đo các khoảng thời gian ở mức thấp và mức
cao gần nhau, lưu vào các biến có nhãn là k và t. Sau đó lấy
trị tuyệt đối của hiệu t-k, nếu hiệu này lớn hơn một số nhất
định (khoảng 200us
f và xóa l về 0. Mục đích là để lưu các bit đã nhận được và
giải phóng biến a để nó có thể tiếp tục nhận các bit mới. Mã
kết thúc có thể nhận biết bằng cách đo khoảng thời gian tín
hiệu ở mức cao nếu thời gian nàyedcbaMỗi lần xác
định được một bit, biến n được tăng lên l để tính số bit đã
nhận. Khi nhận được 8 bit, cần thực hiện phép dịch 8 bit 0 >
10 ms thì đó là mã kết thúc và chương trình giải mã dừng lại.

Khi giải mã xong một khung lệnh, mã lệnh được lưu trong
các biến a, b, c, d,e ,f và độ dài lệnh trong biến n, công việc
tiếp theo là gọi hàm thực thi mã. Trước tiên ta cần biết phím
vừa nhận được nhấn hay đang được gửi phải xem xét biến s.
Nếu s>1 là phím đang được gửi. Để chặt chẽ hơn phải kiểm
tra thêm mã kéo dài. Mã kéo dài có thể đã được nhận trước
đó hay có thể =0. Nếu như mã kéo dài hợp lệ thì thực thi lệnh
với chế độ là 1 (phím đang được gửi). Nếu s=1 thì chứng tỏ
phím vừa được nhấn. Công việc tiếp theo là lưu mã đã nhận
được và độ dài vào EEPROM hay tìm mã từ EEPROM.
Quyết định làm gì phải dựa vào một nút bấm trên mạch ta có
thể biết ta cần làm gì. Nếu nút được nhấn tức là có yêu cầu
lưu lệnh, nếu nút không được nhấn thì phải tìm lệnh trong tập
lệnh đã lưu trong EEPROM và thực hiện lệnh đó.
Hình 8: Lưu đồ thuật
toán giải mã bit
Hình 9: Lưu đồ thuật toán
tra cứu và thực thi mã lệnh
Kết luận:
Việc thiết kế, chế tạo khối giao diện thiết bị gia dụng thành
công và thử nghiệm cho thấy kết quả làm việc tốt giữa bộ
điều khiển từ xa loại bất kỳ với các thiết bị thường dùng
như quạt, tivi, đầu đĩa, … là một kết quả thú vị, có thể ứng
dụng rộng rãi.