4 6 15 điều khiển và giám sát nhà cao tầng dùng vi xử lí 89c51

=

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
NGÀNH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG



Đề tài:

GVHD: Nguyễn Thị Phương Hà
SVTH : Lê Hoàng Dũng K97TĐ
MSSV : 49700301

01-2002


LỜI CẢM TẠ
Sinh viên thực hiện xin bày tỏ lòng
biết ơn đến cô Nguyễn Thị Phương
Hà trên cương vị là người hướng dẫn
chính của đề tài đã tận tình giúp đỡ
trong suốt quá trình thực hiện đồ án.
Sinh viên thực hiện cũng xin bày tỏ
lòng biết ơn đến các thầy cơ trong
trường Đại Học Kỹ Thuật đã tận tình
dạy dỗ và truyền thụ những kinh
nghiệm quý báu trong suốt thời gian
qua.
Cuối cùng sinh viên thực hiện xin

chân thành cảm ơn các tác giả của các
tài liệu tham khảo trong tập báo cáo
này và sự đóng góp ý kiến cuả tất cả
các bạn sinh viên trong suốt quá trình
thực hiện đo à án.
2001

Ngày 20 tháng 4 năm

Sinh viên thực hiện
Lê Hoàng Dũng


MỤC LỤC

PHẦN I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Chương I: Tổng quan về đề tài và phương án thiết kế thi công
I.
Yêu cầu của đề tài.................................................1
II.
Hướng thực hiện đề tài...........................................2
III.
Vấn đề kết nối mạng..............................................3
Chương II: Sơ lược cảm biến báo cháy................................5
I. Chuyển đổi nhiệt điện................................................5
1. Chuyển đổi cặp nhiệt điện.........................6
2. Các loại cảm biến nhiệt.............................7
II. Mạch phát hiện khói ( dùng cảm biến quang hay cảm
biến ion )..................................................................8
1. Mạch phát hiện khói dùng phương pháp quang

( cảm biến quang).......................................8
2. Mạch phát hiện khói dùng nguyên lý ion (cảm
biến ion)....................................................9
A.

III. Mạch phát hiện cháy
10
1. Tế bào quang điện......................................10
2. Quang điện trở............................................10
3. Photo diode.................................................10

B.

IV. Đo nhiệt độ bằng thạch anh
11
1. Cộng hưởng cơ của thạch anh.......................11
2. Độ nhạy nhiệt...............................................13
3. Cách thực hiện nhiệt kế và đo.......................13

PHẦN II: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT NHÀ
CAO TẦNG DÙNG VI XỬ LÝ 89C51
A. Thiết kế phần cứng.........................................................15
I.
Tổng quan về đề tài...............................................15
1. Sơ lược về đề tài................................................15
2. Các khối chức năng...........................................17
II.
Thiết kế phần cứng................................................17
1. Cảm biến quang................................................7
2. Mạch mô phỏng cảm biến quang phát hiện người 19

3. Mạch động lực đóng cắt thiết bị........................20
4. Mạch nguồn cung cấp........................................21
5. Mạch hiển thị nhiệt độ bằng LED 7 đoạn.........22
6. Cơng tắc đóng ngắt thiết bị theo u cầu..........23
7. Mạch chng.....................................................23
8. Mạch giao tiếp máy tính qua mạng RS-485.......24
9. Mạch cảm biến đo nhiệt độ dùng IC LM335.......28

1


10..........................................................................Thiết kế
mạch 89C51 trên sơ đồ các chân và chức
năng của chúng.................................................32
10.1. Giới thiệu vi xử lý 89C51...............................32
10.2. Tổ chức và sử dụng các chân ra của 89C51. .37
B. Lưu đồ giải thuật....................................................40
C. Chương trình vi xử ly................................................ù61
D. Giới thiệu các IC dùng trong đề tài..........................72
PHẦN III: GIAO TÍÊP MÁY TÍNH VỚI VI XỬ LÝ
Chương I: Sơ lược về mạng máy tính và giao thức truyền...77
A. Tổng quan về mạng máy tính....................................77
I.
Các yếu tố của mạng máy tính..............................77
II.
Phân loại mạng máy tính.......................................78
III.
Đường truyền vá các thiết bị dùng trong mạng máy tính78
B. Giao tiếp nối tiếp........................................................81
I.

Đặc điểm các chuẩn RS-232, RS-422, RS-485........82
1. RS-232...............................................................82
2. RS-422...............................................................83
3. RS-485...............................................................83
II.
Các phương thức truyền thông..............................83
III.
Truyền thông tuần tư.............................................84
Chương II: Giao tiếp máy tính với vi xử ly
A. Điều khiển thu phát dữ liệu thông qua cổng Com...........86
I.
Cổng RS-232..........................................................86
II.
Chip thu phát bất đồng bộ-Vi mạch UART (Universal
Asynchronous Receiver) 8250A/16450..................88
III.
Truyền nhận dữ liệu qua cổng nối tiếp...................89
I. Chương III: chương trình truyền thơng bằng ngơn ngữ visual basic 6.0
I.
Tổng quan về Visual Basic.....................................90
II.
Truyền thông nối tiếp dùng visual basic................92
III.
Phần giao diện.......................................................101


PHẦN I

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Chương I

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TOÀ NHÀ
BẰNG VI XỬ LÝ 89C51

I. Yêu cầu của đề tài:
Trong cuộc sống hiện tại, khoa học kỹ thuật phát triển rất nhanh, những công
cụ ra đời sẽ giúp giải phóng sự lao động trí óc: nghiên cứu, cải tiến, sáng tạo. Chỉ tiêu
của khoa học kỹ thuật là làm sao nâng cao được chất lượng và hiệu suất công việc,
hầu như công nghệ tự động ra đời là đáp ứng nhu cầu đó. Cho nên, em đã nghiên cứu
về đề tài “ Điều khiển giám sát nhà cao tầng dùng vi xử lý 89C51 qua mạng RS-485.
Các kít vi xử lý này có thể hoạt động hồn tồn độc lập theo một chương trình lập sẵn.
Bên cạnh đó, chúng cịn có thể được giám sát và điều khiển các thiết bị trong từng
phịng thơng qua gởi lệnh đến đúng kít vi xử lý cần điều khiển để thi hành lệnh đó.
Ngồi việc điều khiển các thiết bị dùng điện trong phịng, ta cịn có thể đảm bảo an
ninh cho từng phòng bằng hệ thống phát hiện cháy, phát hiện trộm bằng cảm biến
quang.
Một chuyên gia về công nghệ nhà thông minh ( Home Automation ) – Kenne
P.Wacks – đã viết một bài báo giới thiệu về ngôi nhà thông minh như sau:
“ Hơn 6 năm qua, một công nghệ mới gọi là công nghệ nhà thông minh đã
được nghiên cứu và phát triển. Công nghệ này sẽ tạo nên một thế hệ mới của các thiết
bị cung cấp cho người dùng chúng. Những công nghệ trước đó cùng với khái niệm
ngơi nhà thơng minh sau này sẽ tạo nên những sản phẩm và loại hình dịch vụ mới mẻ
trong tương lai. Một số ít các công ty đang giới thiệu về ngôi nhà tự động. Một vài
công ty lớn và các viện nghiện cứu đang thăm dị cơng nghệ mới nhưng đầy tiềm năng
này.
Mạng truyền thông trong nhà sẽ cung cấp những cơ sở hạ tầng để liên kết các
thiết bị cảm biến, bộ điều khiển và bảng điều khiển trong nhà. Điều này sẽ trở nên khả
thi bằng cách tạo ra sự phát triển công nghệ truyền thông trong những ngôi nhà tự
động.
Trong ngôi nhà thông minh từ “thiết bị” không chỉ đề cập đến các dụng cụ

trong nhà bếp, thiết bị video/audio, các hệ thống có thể dịch chuyển , các thiết bị
chiếu sáng, thiết bị sưởi ấm, làm lạnh, hệ thống an ninh... Công nghệ này sẽ bật đèn
xanh cho các công ty nghiên cứu cho ra đời những sản phẩm và hình thức dịch vụ
mới. Các sản phẩm này sẽ có chung điểm tương đồng nào đó hay là những thuộc tính
tương tự nhau. Các thuộc tính đó là:
 Vai trị của các thiết bị trong nhà thơng minh: hầu hết các thiết bị trong
nhà đều có vỏ bằng nhựa hay kim loại. Một vài thiết bị vận hành độc lập với các thiết
bị khác. Tuy nhiên cũng có những dụng cụ cần có một thiết bị khác điều khiển nó.
Các thiết bị trong ngơi nhà thơng minh đều có thể truyền dữ liệu. Ta sẽ nhóm các thiết
bị này lại chung một nhóm. Ví dụ: hệ thống an ninh, hệ thống Audio/Video. Trong
tương lai các hệ thống này có thể cho phép máy giặt hay máy rửa chén yêu cầu bộ
phận nung nóng nước, chuẩn bị nước nóng khi chúng cần đến.


 Sự hợp nhất các chuẩn truyền thông: các thiết bị trong tương lai đều có
một chuẩn truyền thơng chung, có cùng dây nối đặc biệt. Tiêu chuẩn của ngơi nhà
thông minh là sẽ làm nhẹ bớt đi công việc của các nhà sản xuất về việc phải sáng chế
ra giao thức truyền thông và cung cấp các đường dây dẫn dữ liệu.
 Yêu cầu của đề tài mà em được giao:
- Thiết kế phần cứng mạch báo cháy tự động.
- Mạch động lực điều khiển thiết bị dùng điện bằng vi xử lý.
- Mạch phát hiện trộm bằng cảm biến: dùng LED hồng ngoại.
- Mạch giao tiếp máy tính của từng vi xử lý.
- Lập trình giao tiếp bằng ngôn ngữ visual basic.
II. Hướng thực hiện đề tài
Để thực hiện được phần cứng đảm bảo yêu cầu như trên, em đã thiết kế mạch
mô phỏng cảm biến quang phát hiện trộm và cảm biến quang đếm người ra vào
phòng. Do mạch cảm biến cháy có giá trị rất cao nên em đã dùng một IC đo nhiệt độ
để mô phỏng. Đó là IC nhiệt LM 335. Dùng vi xử lý 89C51 để điều khiển mạch động
lực đóng tắt các thiết bị.

Chuẩn truyền thông nối tiếp thông dụng hiện nay là RS-232C, tuy nhiên
chuẩn truyền thông này chỉ dùng truyền số liệu trên khoảng cách ngắn
(15m). Nên để có thể truyền dữ liệu từ kit vi xử lý về máy tính ở khoảng
cách xa hơn ta dùng chuẩn RS-485. Để chuyển đổi từ chuẩn RS-232C
sang chuẩn RS-485 ta cần phải có một mạch điện chuyển đổi.
Sơ đồ khối mạch chuyển đổi như sau:
Kit vi xử lí
I
3
TXD
Max
75176
7
RTS
232
PC
2
RXD
Kit vi xử lí
II
Sơ đồ khối mạch kết nối giữa máy tính và các kit vi xử lí
Kit vi xử lý em thiết kế có những chức năng sau:
 Đo nhiệt độ hiện tại trong phịng hiển thị lên LED 7 đoạn, ngồi chức năng
đo nhiệt độ, mạch này còn thay thế cho cảm biến cháy. Khi nhiệt độ trên IC LM335
tăng lên, tùy theo từng mức được lập sẵn trong chương trình mà nó sẽ báo chng,
hay sẽ gởi dữ liệu về máy tính để cho biết trạng thái hiện tại trong phòng theo giao
thức truyền dữ liệu theo kiểu hỏi vịng.
 Ngồi ra, mạch cịn có chức năng đếm số người đi ra hay vào phịng. Trong
phịng để đảm bảo tính tự động hồn tồn sẽ khơng có cơng tắc điện của những thiết
bị mà vi xử lý có thể điều khiển. Nếu số người trong phịng lớn hơn hay bằng 1 thì vi

xử lý sẽ gởi một tín hiệu đến mạch động lực kích đóng các thiết bị như quạt, máy
lạnh, đèn. Nếu người trong phịng là khơng thì vi xử lý sẽ gởi một tín hiệu đến mạch
động lực tắt các thiết bị trong phịng. Tuy nhiên, trên mạch có hai nút nhấn hay một số


nút nhấn để người trong phịng có thể điều khiển có tín hiệu hồi tiếp về cho nên vi xử
lý sẽ nhận biết các thiết bị đó đang đóng hay mở. Khi người dùng nhấn nút tương ứng
thì tùy vào trạng thái của thiết bị mà vi xử lý sẽ kích đóng hay ngắt thiết bị đó. Phần
này sẽ làm cho mạch được linh động, khơng tn theo chương trình phần mềm cài sẵn
một cách cứng ngắt.
 Giả sử khi nhiệt độ ngồi trời giảm xuống khoảng 15 oC thì cũng khơng cần
bật máy lạnh làm gì . Tuy nhiên, vi xử lý cứ nhận thấy có người trong phịng là nó sẽ
đóng nguồn cho máy lạnh hoạt động. Người trong phịng có thể tắt máy lạnh bằng nút
nhấn trên mạch vi xử lý. Ta có thể khắc phục được nhược điểm này bằng cách viết
chương trình cho vi xử lý so sánh nhiệt độ hiện tại trong phòng với nhiệt độ chuẩn
( 15oC chẳng hạn ). Nếu nhiệt độ đo được bé hơn 15 oC thì sẽ tắt máy lạnh đi. Do mạch
sử dụng ADC 0809 sai số tương đối khơng nhiều, tuy nhiên do mạch gia cơng tín hiệu
ra của IC nhiệt LM335 cho nên nhiệt độ càng thấp thì áp ra càng nhỏ và ADC sẽ đổi
ra sai số tương đối cao. Sai số này là do mạch gia công gây ra đồng thời cộng thêm sai
số của chính bản thân ADC 0809. Cho nên khơng đảm bảo rằng mạch hoạt động đúng
như thiết kế ở nhiệt độ nhỏ hơn 15oC.
 Mạch cảm biến quang dùng để phát hiện trộm đặt ở những thiết bị hay dụng
cụ cần gìn giữ.
III. Vấn đề kết nối mạng
Thuật ngữ mạng đã trở nên rất quen thuộc khi mạng thông tin Internet
ngày càng trở nên rất gần gũi với con người chúng ta. Nếu quản lý thiết
bị trong phòng theo phương pháp thông thường sẽ không kinh tế và tiết
kiệm. Ta cần phải làmPC
sao để tiết kiệm cho được càng nhiều càng tốt.
Cho nên để tránh lãng phí ta nên điều khiển các thiết bị bằng máy tính.

RTScó thể tắt
Chỉ cần một nhân
viên cũng
hay mở thiết bị trong từng phòng.
RXD
TXD
Nếu ta tắt các thiết bị bằng tay thì sẽ khơng kinh tế, khi khách ra khỏi
Khối chuyển đổi
phòng mà quên tắt các thiết bị thì sẽ lãng phí rất nhiều năng lượng điện.
RS-485 sang R-232
Tiết kiệm được phần năng lượng hao phí đó ta sẽ giúp cho việc giảm giá
thành khi kinh doanh cho th phịng chẳng hạn.
B
A thiết bị thơng qua vi xử lý, đồng lưu trữ
Máy tính có khả năng đóng
tắt các
trạng thái các thiết bị trước đó.

A

B

B

Khối chuyển đổi mức
TTL sang RS-485
RXD

TXD

Kit vi xử lí phịng 1

A

B

Khối chuyển đổi mức
TTL sang RS-485

Điều RXD
khiển

TXD

Kit vi xử lí phịng 2

Điều
khiển

A

Khối chuyển đổi mức
TTL sang RS-485
RXD

TXD

Kit vi xử lí phịng 3

Sơ đồ khối mạch kết nối giữa máy tính và các kit vi xử lí

Điều
khiển


Chương II

GIỚI THIỆU VỀ CÁC MẠCH BÁO CHÁY
Cảm biến dựa vào các đặc tính vật lý của vật liệu, các hiện tượng vật lý để
chuyển đổi các đại lượng phi điện thành các tín hiệu điện để đơn giản trong q trình
đo lường và tính tốn.
Mơ tả tốn học của các cảm biến là một hàm truyền được ký hiệu là H.
Phương trình mơ tả cảm biến được biểu diễn như sau:
Đại lượng ra (điện)=H x đại lượng vào (phi điện)
 Các đặc tính chuẩn của cảm biến:
_ Độ nhạy.
_ Độ ổn định
_ Nhiễu (có khả năng hoạt động trong mọi trường có tín hiệu gây
nhiễu hay nhiễu do chính cảm biến sinh ra trong quá trình hoạt động).
_ Tầm đo .
_ Độ tuyến tính (cảm biến có độ tuyến tính càng cao càng tốt).
 Hệ thống báo cháy thường gồm 3 loại mạch báo cháy thông dụng:
_ Mạch báo cháy nhiệt.
_ Mạch báo cháy khói.
_ Mạch báo cháy lửa.
Hầu hết các linh kiện điện tử đều có đặc tính nhiệt thay đổi theo nhiệt độ.
Nhưng để làm cảm biến ta chỉ chọn vật liệu có độ nhạy cao và hàm truyền tốt mà thôi.
Đây là loại cảm biến tương đối phức tạp và tinh vi, sử dụng các linh kiện điện
tử chuyên dụng. Các linh kiện điện tử này có khá nhiều trên thị trường linh, kiện ở
Việt Nam hiện nay. Nó sử dung ngun tắc dịng hay áp trên các linh, kiện này sẽ

thay đổi khi nhiệt độ tại nơi đặt thiết bị thay đổi. Tùy theo loại mà có thể sẽ tăng hay
giảm các đại lượng điện theo nhiệt độ. Loại cảm biến này rất nhạy nhưng nó sẽ rất
gây ra tình trạng báo động nhầm khi có một nguồn nhiệt để gần cảm biến. Ví dụ như
thân nhiệt con người chẳng hạn.

I.

Chuyển đổi nhiệt điện :

Chuyển đổi nhiệt điện là những chuyển đổi dựa trên các q trình nhiệt như đốt
nóng, làm lạnh, trao đổi nhiệt… Thực tế khi đo lường các đại lượng không điện theo
phương pháp điện thường dùng hai hiện tượng, đó ( là hiệu ứng nhiệt điện và hiệu
ứng thay đổi nhiệt trở của dây dẫn hay chất bán dẫn khi nhiệt độ thay đổi.
Tương ứng với hai hiện tượng trên, người ta phân thành hai loại: chuyển đổi
cặp nhiệt điện và chuyển đổi nhiệt điện trở.
1. Chuyển đổi cặp nhiệt điện:
a. Nguyên lý làm việc của cặp nhiệt điện : chủ yếu dựa trên hai hiện
tượng sau:
Nếu hai dây dẫn khác nhau nối với nhau tại hai điểm 1 và 2, và một trong hai
điểm đó ( ví dụ ta lấy tại điểm 1) được đốt nóng thì trong mạch sẽ xuất hiện một dòng


điện gây bởi sức điện động gọi là sức điện động nhiệt điện, là hiệu số các hàm số
nhiệt độ
ET = f(t1)- f(t2)
Mạch điện như còn gọi là cặp nhiệt điện hay cặp điện ngẫu.
Điểm được đốt nóng gọi là đầu cơng tắc ( điểm 1 ), điểm cịn lại gọi là đầu tự
do( điểm thứ 2 ) là hằng số f(t2)=const thì:
ET = f(t1) – C
Biểu thức trên là cơ sở của phép đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt điện. Theo phương

pháp này, việc đo nhiệt độ t1 sẽ dẫn đến việc đo sức điện động của cặp nhiệt điện khi
giữ cố định nhiệt độ đầu tự do của nó.
Vật liệu dùng để chế tạo cặp nhiệt điện ngẫu cần đảm bảo các yêu cầu sau:
quan hệ giữa sức điện động nhiệt điện với nhiệt độ là một hàm đơn trị, tính chất nhiệt
điện khơng thay đổi, độ bền hóa học và cơ học phải cao, dẫn nhiệt tốt, có trị số suất
điện động nhiệt lớn.
Cặp nhiệt điện được nối với nhau bằng phương pháp hàn đặc biệt và đặt trong
thiết bị bảo vệ nhằm tránh bị ăn mòn hóa học, thiết bị này được chế tạo từ vật liệu bền
cơ học, khơng thấm khí, khơng bị ăn mịn.
Thiết bị trên thường là các ống được chế tạo bằng thép đặc biệt. Đối với cặp
nhiệt điện quí , ống bảo vệ chế tạo bằng thạch anh và gốm. Để cách điện người ta
dùng Amian (3000C ), ống thạch anh ( với 10000C ) hoặc ống sứ đến 1400C.

b. Những nguyên nhân gây sai số và hiệu chỉnh cho đúng:

Ta biết rằng phương trình biến đổi của cặp nhiệt điện trong trường hợp chung,
một cách gần đúng có thể biểu diễn dưới dạng :
ET =A.t+B.t2 +C.t3
ET : là sức điện động nhiệt .
T: hiệu nhiệt độ giữa đầu công tắc và đầu tự do.
A, B, C :các hằng số phụ thuộc vào vật liệu của dây làm cặp nhiệt điện.
Và độ nhạy của nó được tính như sau:
ST  A+2Bt +3Ct
Độ nhạy không phải là hằng số mà phụ thuộc vào nhiệt độ.
Do vậy các cặp nhiệt điện công nghiệp thường cho trước một bảng sức điện
động ứng với các nhiệt độ khác nhau trong khoảng 10C với đầu tự do ở 00C.

nó.

c. Chuyển đổi nhiệt điện trở:

Nhiệt điện trở là chuyển đổi có điện trở thay đổi theo sự thay đổi nhiệt độ của

Tùy theo tác dụng nhiệt của dòng điện cung cấp chạy qua chuyển đổi người ta
phân ra: nhiệt điện trở đốt nóng và nhiệt điện trở khơng đốt nóng.
Trong nhiệt điện trở khơng đốt nóng dịng điện chạy qua rất nhỏ không làm
tăng nhiệt độ của điện trở và nhiệt độ của nó bằng nhiệt độ môi trường. Nhiệt điện trở
loại này dùng để đo nhiệt độ và các đại lượng cơ học như đo sự dịch chuyển.
Nhiệt điện trở đốt nóng, dịng điện chạy qua rất lớn làm nhiệt độ của nó tăng
lên cao hơn nhiệt độ mơi trường , nên có sự tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh. Nhiệt
điện trở loại này được dùng trong việc đo lưu lượng, lưu tốc của dòng chảy, phân tích


các chất hóa học… Nhiệt điện trở được chế tạo bằng dây hoặc chất bán dẫn. Yêu cầu
đối với vật liệu chế tạo là có hệ số nhiệt độ lớn, bền hóa học, điện trở suất rất lớn, khó
nóng chảy…
Để giảm tổn hao nhiệt dẫn, chiều dài của nhiệt điện trở cần phải lớn hơn
đường kính dây gấp nhiều lần .
2. Các loại cảm biến nhiệt:
a. Thermocouples:
Thermocouples biến đổi đại lượng nhiệt độ thành dòng điện hay điện áp DC
nhỏ. Nó gồm có hai dây kim loại khác nhau nối với nhau tại hai đầu mối nối. Khi các
mối nối được đặt tại các vị trí khác nhau, trong dây dẫn xuất hiện sức điện động. Sức
điện động này tỉ lệ với chênh lệch nhiệt độ giữa hai đầu mối nối. Thermocouples có
hệ số nhiệt dương.
b. Thermistor:
Thermistor là điện trở có độ nhạy nhiệt rất cao nhưng phi tuyến vả có hệ số
nhiệt âm. Điện trở giảm phi tuyến đối với sự tăng nhiệt độ vì Thermistor là điện trở
nên dịng điện qua nó sinh ra nhiệt gây nên sai số rất lớn. Do đó phải hạn chế dịng
qua nó rất nhỏ.
c. Điện trở dò nhiệt (RTDs):

Cảm biến loại này dựa vào đặc tính trở phụ thuộc nhiệt độ của vật liệu. Nó có hệ
số nhiệt dương nhỏ, nhưng đo rất chính xác.
d. IC cảm biến nhiệt độ bán dẫn:
IC cảm biến bán dẫn kết hợp với mạch gia công bên trong. Nhờ đó IC có thể
tạo tín hiệu điện áp ra tỷ lệ với nhiệt độ tuyệt đối, với độ nhạy nhiệt và độ chính xác
cao. IC loại này khá phổ biến trên thị trường hiện nay. Với IC thơng dụng hiện nay là
LM335.

II.

Mạch phát hiện khói ( dùng cảm biến quang hay cảm biến ion ):

1. Mạch phát hiện khói dùng phương pháp quang ( cảm biến quang):
Loại này được sử dụng linh kiện thu phát quang . Người ta sử dụng linh kiện
phát quang ( LED hồng ngoại ) chiếu một tia sáng qua vùng cần bảo vệ và một linh
kiện thu quang ( Photodiode, Phototransistor, quang trở…). Khi có khói bay lên vùng
cần bảo vệ sẽ che chắn hay làm yếu đi cường độ ánh sáng chiếu vào linh kiện thu.
Khi cường độ ánh sáng thay đổi đến một giá trị nào đó thì bộ cảm biến sẽ nhận dạng
được và phát ra tín hiệu báo động.
a. Điện trở quang:
Điện trở quang là một linh kiện bán dẫn thụ động khơng có lớp chuyển tiếp
PN. Vật liệu để chế tạo điện trở quang là Cds (Cadmiun Sulfid) , CdSe (Cadmiun
Selenid ), ZnS ( Zine Sulfid ) hoặc các tinh thể khác.
Khi bị chiếu ánh sáng, độ dẫn điện ( điện dẫn suất ) của vật liệu bán dẫn gia
tăng do các hạt mang điện tích được gia tăng ra thêm.
=e(nn + pp )
n và p : là mật độ electron và lỗ trống
n , p : là độ di động của electron và lổ trống
Với phương trình trên đơ dẫn điện có thể gia tăng nhờ hai cách:

_ Gia tăng mật độ các hạt mang điện tích.
_ Gia tăng độ di động hiệu dụng.

Các đặc tính quan trọng của một điện trở quang : Điện trở quang có
ba đặc tính quan trọng:
 Độ dẫn suất ( phot ):
Là hàm số của mật độ năng lượng u với độ dài sóng khơng thay đổi của ánh
sáng :
phot (u); =const.
 Độ nhạy của quang trở đối với quang phổ:
Đó chính là sự thay đổi dẫn suất phot hàm số của  khi mật độ
năng lượng không thay đổi :
u= const
Srel()=
 Vận tốc làm việc:
phot ()
phot max
Vận tốc làm việc là thời gian hồi đáp ( Reponse times) của một quang
trở khi có sự thay đổi từ sáng sang tối hay từ tối sang sáng (rise ). Thời
gian lên được xác định là thời gian cần thiết để quang trở đạt 65 % trị
số cuối cùng khi được chiếu sáng từ 0 lux sang 10 lux.
Thời gian trễ được xác định là khoảng thời gian cần thiết để một quang
trở thay đổi cịn 35% giá trị của nó (so với lúc được chiếu sáng –
khoảng 10 lux trong 1 s) khi khơng cịn được chiếu sáng.
Với cường độ ánh sáng mạnh, quang trở làm việc nhanh hơn. Quang trở
có khuynh hướng làm việc chậm đi khi trời lạnh. Quang trở làm việc
chậm hơn nếu được cất giữ trong bóng tối và làm việc nhanh hơn nếu
được cất giữ ngoài ánh sáng.


Các đặc tính quan trọng khác của điện trở quang:
 Tiếng ồn –NEP.
 Hệ số nhiệt độ của quang trở
 Điện trở tối ( Dark Reasistance )
 Đặc tính độ dốc
 Điện thế hoạt động
 Công suất tiêu tán cao nhất
 Độ nhạy R[VW-1)
 Điện trở quang với sự gia tăng độ di động n,p
 Điện trở quang với vật liệu khơng pha tạp chất
2. Mạch phát hiện khói dùng nguyên lý ion (cảm biến ion):
Dưới tác dụng của các tia phóng xạ và tia Rơnghen, chất khí (khói ) sẽ
bị ion hố. Nếu bình ion hố được đặt một điện áp thì các điện tử và ion
sẽ chuyển động có hướng và khi đó sẽ tạo thành dịng điện ion. Khi có
dịng điện sẽ kích hoạt tín hiệu báo động.


Dịng ion phụ thuộc vào điện áp đặt lên bình, tính chất của tác nhân ion,
mơi trường ion hóa, vật liệu của thành bình và các vật thể khác nằm trên
đường đi của các tác nhân ion hóa. Các tác nhân ion hóa là các tia
phóng xạ như tia , tia , tia , tia Ronghen.
Chuyển đổi ion hóa có thể nhiều loại khác nhau, song bất kỳ loại nào
cũng cần có nguồn phóng xạ và thiết bị thu các suất phẩm của q trình
ion hóa để tạo thành dịng điện. Thiết bị đó gọi là bộ thu bức xạ.
Bộ thu bức xạ có nhiệm vụ biến đổi năng lượng bức xạ hạt nhân thành
điện năng. Bộ thu bức xạ dựa vào hiện tượng ion hóa các tia phóng xạ
đi qua nó hoặc dựa vào hiện tượng ion hóa chất khí khi cho tia phóng xạ
đi qua nó hoặc dựa vào hiện tượng phát quang của một số chất dưới tác
dụng của năng lượng bức xạ hạt nhân.
Có ba loại bình thu bức xạ:

 Bình ion hóa .
 Máy đếm phóng điện trong chất khí.
 Máy đếm nhấp nháy.
Trong hình đặc tính Volt Ampere của bình ion hóa và cấu tạo của một bình ion
hóa bằng tia . Dịng quang điện thường rất nhỏ( 10 -3 _10-7 )A. Điện áp đặt lên điện
cực cao áp ( vỏ bình) cỡ hàng nghìn Volt, dịng điện ion lấy qua cực lưới được khuếch
đại bằng các bộ khuếch đại đo lường.
Để tránh dòng điện rò, cách điện giữa các cực lưới và vỏ (cực cao áp) phải đạt
tới (108 – 1013 ) M, vì thế điện cực lưới được bọc bởi cực bảo vệ nối đất với mạch đo
lường để thu dòng điện rò từ cực cao áp.
Người ta sử dụng một lượng nhỏ chất phóng xạ để ion hóa khơng khí trong
hộp cảm biến. Khơng khí bị ion hóa sẽ dẫn điện và tạo thành một dòng điện chạy
giữa hai điện cực đã được nạp điện. Khi các phần tử khói lọt vào trong vùng cảm nhận
được ion hóa sẽ làm tăng điện trở trong vùng cảm nhận và làm giảm luồng điện giữa
hai điện cực. Khi luồng điện giảm xuống tới một giá trị nào đó thì bộ cảm biến sẽ
phát điện và phát tín hiệu báo động.
Nói chung thì loại cảm biến phát hiện khói kiểu ion hóa nhạy hơn và hiệu quả
hơn loại dùng các linh kiện quang điện tử, nhưng linh kiện và vật liệu rất khó kiếm.
Loại phát hiện khói dùng quang dù ít nhạy hơn nhưng linh kiện rất dễ tìm và lắp đặt
tương đối dễ dàng. Tuy nhiên cả hai loại này có thể báo động nhằm do bụi hay khói
lan vào. Cho nên khi thiết kế cần phải xem xét và qui định nồng độ khói nhất định để
thiết bị hoạt động chính xác.

III.

Mạch phát hiện cháy :

Dưới tác động của các dòng ánh sáng với bước sóng thích hợp chiếu vào
Catot, điện tử đi từ Catot bị bắn ra, tạo thành dòng điện. Chuyển đổi quang điện
được phân chia thành ba loại:

1. Tế bào quang điện:
Là phần tử quang điện sử dụng hiệu ứng quang điện ngồi. Đó là một đèn chân
khơng hay có khí mà Catot của nó sẽ phát ra các điện tử dưới tác dụng của dòng ánh
sáng.
2. Quang điện trở:


Là loại chuyển đổi quang điện dựa vào hiệu ứng quang điện. Điện trở của một
vài chất bán dẫn thay đổi dưới tác dụng của dòng ánh sáng. Các chất có hiệu ứng
quang điện trong mạch đó là muối Sunfil Cadmi,…
3. Photo diode:
Là chuyển đổi quang điện, dưới tác dụng của ánh sáng, lớp khóa của một số
mặt ghép các chất bán dẫn sẽ trở thành nguồn dòng điện.
Với hiệu ứng quang điện, ta có thể phát sinh một điện áp ở lớp chuyển tiếp pn,
khi lớp chuyển tiếp này được chiếu sáng. Tùy theo chức năng và cấu trúc, có thể phân
Photodiode thành nhiều loại:
 Diode quang pn.
 Diode quang pin.
 Diode quang loại Schockley.
 Diode quang với các hiệu ứng khác.
Photodiode được dùng với mạch khuếch đại có tổng trở cao:
 Rất tuyến tính.
 Ít nhiễu.
 Dãi tần rộng.
 Nhẹ và có sức bền cơ học.
 Tuổi thọ cao.

IV.

Đo nhiệt độ bằng thạch anh:

Một ứng dụng cổ điển của thạch anh là thực hiện bộ dao động có độ vững lớn,
chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ. Với tinh thể thạch anh có phương tinh thể xác định trước
nó đặc trưng cho sự thay đổi nhiệt độ ảnh hưởng tần số dao động.
Ngược lại, khi dùng làm cảm biến đo nhiệt độ, thạch anh có phương tinh thể làm sao
cho tần số dao động gần như tuyến tính với nhiệt độ tinh thể của thạch anh. Cảm biến
này rất chính xác và nhạy, mặt khác việc xác định nhiệt độ dẫn đến việc đếm tần số có
hai điều lợi:
_ Việc đo rất chính xác.
_ Việc chuyển đổi ra dạng số rất dễ dàng với thông tin liên quan đến tần
số.
1. Cộng hưởng cơ của thạch anh:
Trong tinh thể thạch anh được cắt theo dạng tiết diện vuông, tam giác hoặc
trịn, các đặc tính phụ thuộc vào dạng hình học, và kích thước của chúng cũng như
phương tinh thể. Thạch anh là một chất áp điện. Trong trường hợp mặt phẳng thu điện
tích thẳng góc với trục điện sẽ xuất hiện các điện tích trái dấu trên mặt phẳng. Đó là
hiệu ứng áp điện trực tiếp.
_ Một sự thay đổi bề dày của bản thạch anh, nén lại hoặc bè ra tùy thuộc
theo dấu của điện áp khi đưa vào các bề mặt, đó là hiệu ứng áp điện ngược.
_ Một bản thạch anh có thể xảy ra các dao động cơ liên quan đến các
loại biến dạng khác nhau: sự kéo dài ra, uốn cong, cắt. Tần số dao động được xác định
bởi dạng thức hình học, kích thước và phương của tinh thể và có thể diễn tả bởi công
thức sau:


c: Độ lớn đàn hồi, phụ thuộc vào phương tinh thể.
: Trọng lượng riêng của thạch anh.
l: Kích thước của bản thạch anh theo phương truyền động.
n: Số nguyên ; 1Khi áp vào hai mặt của bản thạch anh 1 điện áp xoay chiều tần số bằng với tần

số dao động có thể, hiệu ứng áp điện ngược xảy ra kéo theo sự dao động của bản
thạch anh. Như thế có thể xây dựng một hiện tượng dao động cơ điện với sự biến đổi
tuần hoàn năng lượng cơ ra năng lượng điện và ngược lại, và năng lượng mất mát rất
bé. Hệ số phẩm chất Q đặc trưng cho hiện tượng cộng hưởng có được:
Năng lượng cơ hoặc điện cực đại

x

Năng
lượng
táncao,
tuầnthường
hoàn từ 10 4 đến 105. Phương của
Đối với bản thạch anh,
Q có
giá tiêu
trị rất
dao động thạch anh so với trục của tinh thể xác định lực cắt. Thí dụ:
_ Lực cắt X gọi là mẫu Curie: 2 bản cực thẳng góc với trục X. một điện
áp xoay chiều được áp vào 2 mặt đối diện, bản dao động có thể dao động theo chiều
dài và 2 tần số cộng hưởng quan trọng là:
f1

va

f2

ø ; f tính bằng KHz.

e và l : Bề dày và bề rộng của bản tính bằng mm

_ Lực cắt At, hai mặt bản cực quay chung quanh trục X và tạo thành
một góc gần bằng 350 so với trục Z, bản dao động có thể dao động theo lực cắt bề dày
và tần số dao động có trị giá:
; f:KHz
n: số nguyên ≤ 5
_ Với những lực cắt khác được sử dụng : Tần số dao động cơ luôn luôn
tỉ lệ nghịch vơi1 trong những kích thước của chúng.
Các điện cực cho phép đặt một điện áp vào bản dao động, nó được cấu tạo bởi
thanh kim loại đặt tiếp xúc với bản dao động.
Chung quanh tần số cộng hưởng cơ, về phương diện điện bản thân thạch anh
có thể được biểu thị bằng một lưỡng cực cấu tạo bởi hai nhánh song song.
L

R

C

C0

Một nhánh L, R, C. Các phần tử này có giá trị được xác định bởi đặc tính hình
học, cơ khí và tinh thể của bản dao động và có độ lớn:
L: Từ vài H đến 104H


C: Từ 10-2 pF đến 10-1 pF
R: Từ vài K đến vài chục K.
_ Một nhánh gồm điện dung C0 đó là điện dung được hình thành bởi các
điện cực kim loại có giá trị khoảng: 1 đến 100 pF, tỉ số C/C 0 có giá trị tổng quát từ
10-2 đến 10-3 .
Lưỡng cực này có thể có hai tần số cộng hưởng điện:

_ Cộng hưởng nối tiếp của nhánh L,R ,C tần số fs:
fs=
_ Cộng hưởng song song, giữa C0 và nhánh L, C, R tần số fp:
fp=
Các tần số này rất gần nhau: (fp-fs)/fs = C/2C0
2. Độ nhạy nhiệt:
Tất cả sự thay đổi nhiệt độ kéo theo 1 sự thay đổi kích thước của bản dao động,
trong lượng riêng và hệ số đàn hồi, kết quả:
_ Một sự thay đổi tần số cộng hưởng cơ:
_ Một sự thay đổi các giá trị thành phần L,C, R đặc trưng của bản dao
động, về phương diện điện .
Một cách tổng quát: f(T)=f0(1+ aT+bT2+ cT3);T:0C
/f0 = aT+ bT2 +cT3 ;với f=f(T)-f0
Các hệ số a, b, c tùy thuộc lực cắt bản dao động.
Với lực cắt LC ( tuyến tính ) về nguyên tắc các hệ số b và c bằng 0. Độ nhạy nhiệt
của tần số cộng hưởng là một hằng số:
=a.f0
Với a=35,45.10-6/0C và f0= 28,208 MHz thì: S=1000Hz/0C
Lực cắt LC thường dùng đối với bản thạch anh dùng làm cảm biến đo nhiệt độ.
3. Cách thực hiện nhiệt kế và đo:
Nhiệt kế được thực hiện bằng cách đặt bản thạch anh bên trong hộp thép chứa
Helium mục đích làm tăng sự dẫn nhiệt thạch anh và hộp. Thạch anh được nối với các
phần tử tác động nhờ dây cáp và sẽ tạo nên dao động với tín hiệu đo em:
em=Emcosm t với m= 2 fm
fm=f0+ f và f=S(T-T0)=ST khi T0 =00C
Với mạch dao động chuẩn bằng thạch anh, tạo nên tín hiệu chuẩn e r tần số f0
độc lập với mơi trường.
er=Ercos0t(0=2 f0)
Các tín hiệu em, er được đưa vào mạch thay đổi tần số, mạch nhân chẳng hạn, sẽ tạo
nên tín hiệu V’0 :

V’0=Kemer=E’0[ cos(m-0)t+cos (m+0)t]
Với một mạch lọc thơng thấp qua nó giới hạn tần số cao ở đầu ra:


f/S.

V0=E0cos(m-r)t=E0 cos 2. . f.t
Một bộ đệm tần số cho phép xác định tần số

f và với S biết được, sẽ biết T=

Đặc tính đo lường của tinh thể thạch anh :

_ Khoảng đo:-80 đến 2500C.
_ Khoảng cách tuyến tính: 0,05% khoảng đo.
_ Độ nhạy : 1000Hz/0C.
_ Khả năng đo:0,00010C.
_ Độ nhanh: hằng số thời gian nhiệt 2,5 giây trong nước có vận tốc
2m/giây.

PHẦN II

THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT NHÀ CAO TẦNG
DÙNG VI XỬ LÝ 89C51
A. Thiết kế mạch :
I.

Tổng quan về đề tài:

1. Sơ lược về đề tài:

Trên cơ sở thiết kế một thiết bị bằng cơ điện tử để có thể tạo thành ngơi nhà
thơng minh khi gắn thiết bị này vào. Nhờ vào bộ xử lý trung tâm mà thiết bị này có
thể hoạt động một cách chính xác theo chương trình đã lập sẵn. Trong ngơi nhà càng
có nhiều thiết bị thơng minh thì càng làm cho cuộc sống tiện nghi hơn. Do tính mềm
dẻo của bộ xử lý trung tâm nên ta có thể nạp lại chương trình điều khiển cho nó tùy
theo từng nhu cầu ứng dụng riêng biệt, cũng như có thể cho phép 1 hay nhiều thiết bị
cùng hoạt động khi đến giờ định sẵn.
Đèn, quạt gió và máy lạnh sẽ tự động bật lên khi có người vào phịng. Máy đun
nước nóng, máy giặt sẽ tự động hoạt động khi đến giờ quy định. Hệ thống tưới cây


trong vườn cũng được điều khiển từ thiết bị này. Cửa gara sẽ tự mở ra khi xe vừa đến
trước cổng và cũng tự đóng lại khi xe ra khỏi gara.
Do sự hạn chế về thời gian cho nên em chỉ thiết kế mạch có một số tính năng
nêu trên:
_ Đèn và quạt gió bật lên khi có người vào nhà.
_ Đèn và quạt gió tắt khi người trong nhà đi ra ngoài hết.
_ Phát hiện nguy cơ gây ra hỏa hoạn và phát tín hiệu chng báo động.
_ Đo nhiệt độ hiện tại trong phòng và hiển thị lên panel.
_ Có khả năng phát hiện trộm xâm nhập và phát tín hiệu chng báo động.
Như theo u cầu của đề tài: tất cả các kit vi xử lý sẽ được giám sát và có thể
ra lệnh từ máy tính. Máy tính truyền lệnh cần vi xử lý thi hành đến đúng kit vi xử lý
mà nó cần tác động. Có thể là lệnh yêu cầu tắt đèn , quạt, hay là yêu cầu gởi dữ liệu từ
phòng, nhiệt độ, đèn tắt hay mở, bao nhiêu người trong phòng. Theo lý thuyết, thì các
thành viên trong một hệ thống mạng đều có thể liên kết dữ liệu với nhau bằng cách
thông qua Master là PC. Nhưng do mạng trong đề tài em thiết kế không cần tốc độ
cao và cũng khơng có nhu cầu trao đổi dữ liệu giữa các kit vi xử lý riêng lẻ, cho nên
em dùng phương pháp hỏi vịng từ PC. Qua đó, PC sẽ lần lượt hỏi vòng tuần tự qua
từng kit vi xử lý. Dữ liệu từ PC gửi về kit vi xử lý gồm có các byte yêu cầu cộng thêm
hai byte thêm vào: một byte đầu tiên xác định địa chỉ nơi đến, byte tiếp theo sẽ xác

định nội dung giao tiếp giữa vi xử lý và PC, chẳng hạn gởi nhiệt độ, số người trong
phịng…Chương trình giao diện và điều khiển truyền số liệu dùng ngơn ngữ lập trình
Visual Basic 6.0

PC
RS-485
BUS
Mạch động
lực
RS-485
đóng cắt các thiết
bị
KIT VI XỬ
LÝ
PHỊNG
Mạch
hồi tiếp trạng
1
thái thiết bị

Mạch hiểnRS-485
thị
nhiệt độ
Vi xử lí
Atmel
89C51

KIT VI XỬ
CảmLÝ
biến

quang
PHỊNG
2

Kit vi xử lý trong phịng 1 và phịng có cùng sơ đồ khối như sau
khốitíntồn bộ hệ thống điều khiển và giám sát ngơi nhà
MạchSơ
giađồ
công
Mạch nguồn
hiệu đo
IC đo nhiệt độ
Sơ đồ khối kit vi xử lý


2. Chức năng của từng khối:
a. Vi xử lý 89C51:
Đây là bộ xứ lý trung tâm của mạch đặt tại từng phịng trong ngơi nhà.
89C51 là loại IC có khả xử lý và điều khiển theo một chương trình đã
lập sẵn và có khả năng thực hiện các yêu cầu gởi đến từ máy tính. Vi xử
lý 89C51 trong mạch thiết kế có thể thực hiện các chức năng như sau:
_ Phát tín hiệu báo động bằng chng khi phát hiện có trộm xâm nhập.
_ Đo nhiệt độ trong phịng và hiển thị lên một panel đặt trong phòng, khi nhiệt
độ trong phịng khá cao thì nó sẽ ra lệnh bật máy điều hịa nhiệt độ hay quạt gió hoạt
động.
_ Khi phát hiện có nguy cơ hỏa hoạn nó sẽ báo động bằng chng, sau đó nó sẽ
ngắt CB của nguồn điện.
_ Bật đèn lên khi có người vào phịng.
_ Tắt đèn khi người trong phịng ra ngồi hết.
b. Khối cảm biến quang:

Dùng đề tạo một tín hiệu đưa về vi xử lý, tùy theo mức của tín hiệu này mà
thiết bị sẽ biết được có trơmg xâm nhập hay khơng.
c. Khối hiển thị nhiệt độ:
Khối này có dạng một panel hình chữ nhật được gắn trên từng phịng, nhiệt độ
trong phòng sẽ được hiển thị trên panel này.
d. Mạch động lực:
Dùng để đóng các thiết bị, nhận tín hiệu kích đóng từ vi xử lý.
e. Mạch hồi tiếp trạng thái các thiết bị:
Dựa vào mức của tín hiệu hồi tiếp về mà vi xử lý sẽ biết đươc thiết bị
VCC nào đang bật, thiết bị nào đang tắt.

II. Thiết kế phần cứng

U1

R3

3

330

2

R5
1. Mạch cảm
biến quang:
220
Sơ đồ mạch như sau:

R7

LED THU

1k

LED PHAT

R6
R4
100

1k

+

6

INT0

AD741
ZENER
5.1V


Bình thường khơng có gì che chắn giữa LED phát và LED thu thì áp ra sẽ là
5V. Khi có vật che chắn giữa LED phát và LED thu thì mạch sẽ cho ra áp là 0V.
Do khi LED thu dẫn thì áp rơi trên R4, chỉ từ 1V – 1,5V nên ta phải đệm thêm
mạch khuếch đại dùng OPAMP. Tùy theo đặc tính của từng con LED phát và LED
thu mà áp đặt trên trở 100 ohm sẽ khác nhau. Bình thường áp đặt trên điện trở 100
ohm là 1V, dùng mạch khuếch đại OPAMP để áp đủ 5V đưa vào vi xử lý.

Để đảm bảo rằng áp đưa trở về vi xử lí sẽ khơng lớn hơn 5V( tránh hư vi xử lí
khi ta đặt áp vào lớn hơn áp hoạt động cuả nó), ta mắc thêm một Diode Zenner ổn áp
5.1V vào ngõ ra của mạch khuếch đại.
Tính tốn mạch khuếch đại:
Dịng qua LED: 10 mA – 20 mA để giúp cho LED hoạt động được lâu dài.
Dịng cực đại mà ta có thể đưa vào chạy qua LED là 20 mA. Thơng thường trong tính
tốn mạch để đơn giản ta cứ cho dòng chạy qua LED là 15 mA.
Khi LED dẫn, áp trên LED sẽ nằm trong khoảng từ 1,7-2V. Cho nên
dòng qua LED:
ILED =

= 9 mA

Khi LED thu dẫn, dòng qua LED
ILEDTHU =

=9mA

Aùp đưa vào mạch khuếch đại LM741:
Vin = I LED thu x100 = 1 V
Để áp ra LM 741 đúng 5V khi LED thu dẫn ta chọn hệ số khuếch đại như sau:
AV =1+ RI /RF
RI /RF
=5

=6

Chọn Rf = 2.2 k
 RI = 5*2.2 = 11 k
Khi mạch chạy bão hịa thì áp ra trên Diode Zenner 5V là:

Vout = Vin x Av = 1 x 5 = 5V
Ta dùng Zenner 5.1V để ổn áp ngõ ra ổn định ở mức 5V.
Bình thường, LED phát phátliên tục, khi khơng có vật che chắn giữa LED phát
và LED thu thì áp ra mạch khuếch đại sẽ đúng 5 V. Vi xử lý sẽ nhận biết đây là trạng
thái mức cao (tích cực). Nếu có vật che chắn giữa LED phát và LED thu thì áp ra sẽ
khơng phải chính xác là 0 V, mà có thể từ 0 V – 2V. Nằm trong tầm điện áp này thì vi
xử lý sẽ phát hiện ra đây là mức khơng tích cực (mức thấp ). Tín hiệu này đưa vào
chân INT0 của vi xử lý. Ta sẽ thiết lập chế độ hoạt động ngắt ở cạnh xuống. Nghĩa là
có sự chuyển đổi từ 5V sang 0V thì mạch sẽ xãy ra 1 ngắt.
Để thiết lập chế độ này ta dùng lệnh sau gán cho vi xử lý:
SETB IT0
Lệnh này sẽ cho phép vi xử lí đáp ứng ngắt theo cạnh xuống của tín hiệu áp
đưa vào chân INT0.
2. Mạch mơ phỏng cảm biến quang phát hiện người:
VCC

R2
4.7K

R1
4.7K

P1.0

SW1
U2A
CAM BIEN QUANG 1
SW2

1

3

2
7408

INT1

Thông thường để phát hiện người đi vào hay đi ra ta dùng một cảm biến quang.
CAM BIEN QUANG 2
P1.1
Cách này thông dụng dễ lắp đặt nhưng nó khơng phân biệt được
người vào
người ra. Nó chỉ có thể nhận biết có người thông qua sự thay đổi trạng thái đầu vào là
mức cao hay mức thấp. Bên cạnh đó, cịn có một nhược điểm nữa là sẽ gây cho
chương trình chạy sai khi có người vơ hình đứng chắn ngang cảm biến quang trong
khoảng thời gian tương đối lâu. Lúc đó vi xử lý sẽ hiểu rằng có rất nhiều người ra vào
nó sẽ bị đếm lầm . Để khắc phục tình trạng này ta dùng cùng lúc hai cảm biến quang
đặt cách nhau ở một khoảng cách xác định. Dựa vào sự thay đổi trạng thái của cảm
biến quang nào trước, cảm biến quang nào sau ta sẽ nhận biết được người ra hay vào
phòng. Phương pháp này rất hiệu quả, nhưng cũng có thể khơng nhận ra số người một
cách chính xác như ta mong muốn. Giả sử khi có hai người cùng sóng bước thì cảm
biến quang chỉ phát hiện ra một người mà thơi. Ta cũng có thể khắc phục tình trạng
này bằng cách thiết kế cửa sao cho chỉ cho một người qua lọt mà thôi.
Chức năng mạch đếm người được em thiết kế như sau: khi có một cảm biến
quang tác động sẽ làm cho áp trên chân INT1 chuyển từ 1 sang 0. Vi xử lý sẽ nhảy
đến chương trình ngắt kiểm tra giữa hai chân P1.0 và P1.1 xem chân nào xuống mức 0