Nghiên cứu và chế tạo mạch tự động hóa thiết bị chiếu sáng và điều khiển từ xa một số thiết bị điện trong nhà

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 1
LỜI NÓI ĐẦU

Khoa học công nghệ ngày một phát triển mạnh mẽ và không ngừng chinh phục
những tầm cao mới. Những tiện ích mà nó mang lại cho con người là vô cùng thiết
thực. Trong đó, hệ vi xử lý điều khiển toàn bộ hoạt động của dây chuyền sản xuất.
Những sản phẩm công nghệ cao ngày càng xuất hiện nhiều hơn bên cạnh con
người trong cuộc sống. Nhà thông minh là một khái niệm tuy đã xuất hiện ở Việt Nam
khá lâu, song nó chỉ thực sự phát triển rầm rộ trong thời gian gần đây. Trong đó, công
nghệ điều khiển từ xa không dây và tự động hóa đóng vai trò quan trọng. Chính vì lý
do này, tôi đã chọn đề tài tốt nghiệp cho mình là: “Nghiên cứu và chế tạo mạch
tự động hóa thiết bị chiếu sáng và điều khiển từ xa một số thiết bị điện trong nhà.”
Trong quá trình hoàn thành đề tài, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của thầy
Nhữ Khải Hoàn và các Thầy Cô trong bộ môn.
Do khả năng có hạn nên trong quá trình thực hiện sẽ không thể tránh khỏi
những thiếu sót, mong quý Thầy Cô và các bạn đóng góp ý kiến để đề tài được hoàn
thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện




Nguyễn Diệp Lê Nguyên

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 2
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
Tên đề tài:
Nghiên cứu và chế tạo mạch tự động hóa thiết bị chiếu sáng và điều khiển
từ xa một số thiết bị điện trong nhà.
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Diệp Lê Nguyên
Mã số sinh viên: 4913024035
Khóa 49, chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện Tử
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

………
ĐIỂM: ……………. (Bằng chữ: …………… )
Nha Trang, ngày… tháng……năm 2011
Giáo viên hướng dẫn




Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 3

Th.s Nhữ Khải Hoàn
Nhận xét của giáo viên phản biện 1
Tên đề tài:
Nghiên cứu và chế tạo mạch tự động hóa thiết bị chiếu sáng và điều khiển
từ xa một số thiết bị điện trong nhà.
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Diệp Lê Nguyên
Mã số sinh viên: 4913024035
Khóa 49, chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện Tử
Nhận xét của giáo viên phản biện 1:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

…………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………
ĐIỂM: ……………. (Bằng chữ: …………… )
Nha Trang, ngày… tháng……năm 2011
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 4
Giáo viên phản biện 1






Nhận xét của giáo viên phản biện 2
Tên đề tài:
Nghiên cứu và chế tạo mạch tự động hóa thiết bị chiếu sáng và điều khiển
từ xa một số thiết bị điện trong nhà.
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Diệp Lê Nguyên
Mã số sinh viên: 4913024035
Khóa 49, chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện Tử
Nhận xét của giáo viên phản biện 2:

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 5
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………
ĐIỂM: ……………. (Bằng chữ: …………… )
Nha Trang, ngày… tháng……năm 2011
Giáo viên phản biện 2

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 6
CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.1 Lý do chọn đề tài
Công nghệ điện tử đã dần dần có mặt ở khắp nơi trong đời sống hằng ngày của
con người, nó giúp cho cuộc sống của chúng ta ngày càng trở nên tiện nghi và thuận
lợi hơn. Những thiết bị được tự động hóa hoặc có thể điều khiển từ xa đem lại nhiều
thuận tiện, tiết kiệm được nhiều công sức, thời gian, chi phí…
Thiết bị chiếu sáng được sử dụng rất nhiều và tiêu hao một lượng rất lớn năng
lượng, vậy sử dụng như thế nào để có thể tiết kiệm tối đa năng lượng và đem lại tiện
ích tốt nhất cho con người. Việc thiết kế một mạch điện để tự động điều khiển thiết bị
chiếu sáng theo điều kiện cụ thể để có thể tiết kiệm năng lượng.
Ngoài ra, việc điều khiển thiết bị không dây từ xa có thể tiết kiệm được công
sức, thời gian và chi phí thay vì phải đến tận nơi mới có thể bật tắt được thiết bị. Điều
khiển từ xa không dây mang lại rất nhiều ứng dụng thực tế có ích, tiện lợi.
Chính vì vậy tôi chọn đề tài “Nghiên cứu và chế tạo mạch tự động hóa thiết bị chiếu
sáng và điều khiển từ xa một số thiết bị điện trong nhà.”
1.2 Kết quả cần đạt
Đối với mạch điện tự động điều khiển đèn chiếu sáng cần được thiết kế nhỏ
gọn, thực hiện đúng chức năng một cách ổn định, phù hợp với hầu hết các loại đèn
chiếu sáng hiện có trên thị trường.
Đối với mạch điện điều khiển từ xa được thiết kế thành các module tiện lợi:
module remote phát, module thu tích hợp trên thiết bị, module thu giao tiếp máy tính,
module thu điều khiển nhiều thiết bị. Riêng module remote phát được thiết kế với khả
năng mở rộng cao:
 Có thể nâng số lượng thiết bị được điều khiển lên nhiều lần

 Tích hợp để mở rộng điều khiển được nhiều loại chương trình và thiết bị
khác
1.3 Nội dung thực hiện
Để thực hiện được đồ án này cần phải thực hiện một số nội dung sau:
 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu:
o Tìm hiểu về nguyên lý truyền tin không dây và các cảm biến hồng
ngoại, ánh sáng
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 7
o Tìm hiểu về hệ vi điều khiển và các linh kiện sử dụng trong đồ án.
 Thiết kế sơ đồ khối chức năng tổng quát
 Mô phỏng và hiệu chỉnh các thông số để mạch đạt được độ chinh xác và
ổn định
 Thi công mạch thật, chạy thử và hiệu chỉnh sản phẩm:
o Thi công đồ án, chạy thử và hiệu chỉnh các thông số để mạch đạt
được độ ổn định tốt nhất.
 Kết luận và hướng phát triển của đề tài:
o Thiết kế và lập trình điều khiển các module, đặc biệt là remote
phát với khả năng mở rộng cao.
o Mở rộng ứng dụng cho mạch tự động điều khiển.
1.4 Phương pháp tiếp cận nghiên cứu
Sử dụng kết hợp cả 3 phương pháp: lý thuyết, mô phỏng và thực nghiệm.
Tìm hiểu cơ sở lý thuyết, mạch điện và kinh nghiệm về các vấn đề liên quan
đến đồ án. Tính toán và thiết kế sơ bộ từ đó thử nghiệm thực tế để xác định vấn đề cần
giải quyết.
Thảo luận với giáo viên hướng dẫn và những Thầy Cô có chuyên môn về vấn
đề nghiên cứu trong đồ án để định hướng và có phương pháp thực hiện phù hợp.
Tham khảo các nguồn tài liệu từ các đồ án của khóa trước, diễn đàn điện tử,
sách báo liên quan đến đồ án.

1.5 Giải quyết vấn đề
Sau một thời gian tìm hiểu nghiên cứu, với đồ án này công việc chính của tôi là:
 Đối với mạch tự động điều khiển thiết bị chiếu sáng: thiết kế mạch vi
điều khiển để tiếp nhận thông tin từ các cảm biến, xử lý thông tin nhận
được và xuất lệnh điều khiển ra thiết bị theo đúng yêu cầu chức năng.
 Đối với mạch điều khiển từ xa: tổ chức bộ xử lý trung tâm của các
module, định nghĩa dữ liệu truyền, xây dựng giao diện giao tiếp với máy
tính để thực hiện đúng chức năng với khả năng mở rộng cao.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 3
CHƯƠNG II TÌM HIỂU VỀ CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG
2.1 Tự động hóa
2.1.1 Cảm biến chuyển động PIR
Hình [2.1] là đầu dò hồng ngoại
Trên đây là đầu dò PIR, loại bên trong gắn
2 cảm biến tia nhiệt, nó có 3 chân ra, một chân nối
mass, một chân nối với nguồn volt DC, mức áp
làm việc có thể từ 3 đến 15V. Góc dò lớn. Để tăng
độ nhậy cho đầu dò, dùng kính Fresnel.
Nguyên lý hoạt động:

Các nguồn nhiệt (với người và con vật là nguồn thân nhiệt) đều phát ra
tia hồng ngoại, qua kính Fresnel, qua kích lọc lấy tia hồng ngoại, nó được cho
tiêu tụ trên 2 cảm biến hồng ngoại gắn trong đầu dò, và tạo ra điện áp được
khuếch đại với transistor FET. Khi có một vật nóng đi ngang qua, từ 2 cảm biến
này sẽ cho xuất hiện 2 tín hiệu và tín hiệu này sẽ được khuếch đại để có biên độ
đủ cao và đưa vào mạch so áp để tác động vào một thiết bị điều khiển.
Hình 2.2: Nguyên lý hoạt động của cảm biến PIR
Hình 2.1: Cảm biến
chuyển động
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 4
Mạch:

Phân tích sơ đồ mạch điện:
Sơ đồ cho thấy, bộ đầu dò PIR có 3 chân theo thứ tự từ trái qua phải,
chân 3 cho nối masse, chân 1 nối vào đường nguồn và chân 2 cho xuất ra tín
hiệu, nguyên do phải phân cực cho đầu PIR là vì bên trong nó có dùng
transistor FET. R2 (100K) là điện trở lấy tín hiệu. Tín hiệu này cho qua 2 tầng
khuếch đại với IC1A và IC2B. Ở đây, người ta dùng mạch hồi tiếp nghịch với
R4 (1M), R3 (10K) và tụ C2 (10uF) để định độ lợi cho tầng khuếch đại này (do
1M/10K = 100, nên độ lợi tầng này lấy khoảng 100), tụ C3 (0.1uF) có tác dụng
ép dãy tần hẹp lại, chỉ cho làm việc ở vùng tần thấp bỏ vùng tần cao (vì tác
nhân nhiệt có quán tính lớn, thường thay đổi rất chậm), tín hiệu lấy ra trên chân
1 cho qua điện trở giảm biên R5 (10K) và tụ liên lạc C4 (10uF) vào tầng khuếch
đại sau trên chân số 6.
Mạch dùng điện trở R6 (1M), diode D1, D2 và điện trở R7 (1M) tạo
thành cầu chia áp, nó lấy áp phân cực cho chân 5 của tầng khuếch đại và tạo
điện áp mẫu (Vref) cấp cho chân 9 (ngả vào đảo) và chân 12 (ngả vào không

đảo) của 2 tầng so áp IC1C và IC1D. Điện trở R8 (1M) và tụ C5 (0.1uF) tạo tác
Hình 2.3: Sơ đồ mạch của cảm biến PIR
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 5
dụng hồi tiếp nghịch, ổn định cho tầng khuếch đại IC1B. Tín hiệu cảm biến sau
khi được khuếch đại cho ra trên chân 7, rồi cùng lúc đưa vào 2 tầng so áp trên
chân 10 và chân 13. Đây là 2 tầng so áp có chu trình hồi sai, dùng tạo ra xung
kích thích có độ dốc tốt, kích vào tầng đa hài đơn ổn trong ic CD4538, diode
D3 và diode D4 có công dụng cách ly tránh ảnh hưởng qua lại của 2 đường ra
trên chân 8 và chân 14.
CD 4538 là ic logic có 2 tầng đơn ổn, nó định thời gian quá độ (thời gian
trễ) theo thời hằng của điện trở R10 (1M) và tụ C6 (1uF) trên chân số 2. Xung
làm chuyển trạng thái đưa vào trên chân 4, khi chuyển mạch mức áp cao cho
xuất hiện trên chân số 6, nó sẽ kích dẫn transistor thúc Q1, và Q1 cấp dòng cho
relay để đóng các tiếp điểm lá kim. Do dùng mạch đơn ổn, định thời theo thời
hằng của R10 và tụ C6, nên chỉ sau một thời gian qui định, mạch sẽ tự trở lại
trạng thái ổn định, Q1 sẽ tắt và relay sẽ bị cắt dòng và nhã tiếp điểm lá kim ra.
Mạch có thể làm việc với mức nguồn nuôi từ 5 đến 12V.
Tóm lại, khi có người đi ngang qua bộ đầu dò, nguồn thân nhiệt của
người hay con vật sẽ tác kích vào đầu dò PIR, thì relay sẽ được cấp dòng để
đóng các tiếp điểm lá kim.
Hiện tại trên thị trường đã tích hợp phần mạch điển trên với cảm biến
PIR với kích thước nhỏ gọn (vì sử dụng linh kiện dán) và cho kết quả đầu ra là
mức 1 khi có đối tượng đi vào vùng quét của nó, và có thể chỉnh được thời gian
tồn tại mức 1 đó trong khoảng từ 4 giây đến 18 phút. Nên ở đây, tôi sử dụng
luôn sản phẩm này, điểm quan trọng là mình nhận tín hiệu mức 1 đó rồi thực
hiện xử lý sao cho có kết quả như ý muốn.
Hình ảnh mạch đã tích hợp:

Hình 2.4: Hình ảnh thực của cảm biến PIR. Mặt trước và mặt sau
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 6
2.1.2 Cảm biến ánh sáng bằng quang trở LDR
Hình ảnh [2.5] là các quang trở LDR.
Nguyên lý hoạt động:
Quang trở là một miếng bán dẫn ở điều
kiện bình thường thì không dẫn điện do các
điện tử được liên kết với hạt nhân nên không
di chuyển được. Khi chiếu ánh sáng vào, điện
tử nhận được năng lượng nên sẽ thoát khỏi
sức hút hạt nhân trở thành điện tử tự do nên quang trở có khả năng dẫn điện.
Khả năng dẫn điện của LDR phụ thuộc vào cường độ ánh sáng chiếu vào nó,
khi ánh sáng chiếu vào càng mạnh thì điện trở của nó càng giảm và ngược lại,
khi ánh sáng chiếu vào càng yếu thì điện trở càng tăng và khi trời tối thì điện
trở gần như là vô cùng (hàng M

).
2.1.3 Vi điều khiển 89C2051
Đây là họ vi điều khiển MCS51 với thiết kế
chỉ có 20 chân cho những ứng dụng đơn giản.
IC 89C2051 chỉ có 2 port P1 và P3, hai port
này mang đầy đủ tính chất của hai port P1 và P3 ở

IC 89C52. Thạch anh để dao động cũng sử dụng 2
tần số giống như ta sử dụng cho IC 89C52 là
12MHz cho ứng dụng bình thường và 11,0592MHz
cho việc truyền thông với máy tính.
Về cấu trúc thì P1.0; P1.1và P1.2 cần có điện trở
treo ở bên ngoài. Bộ nhớ ROM nội của VĐK này chỉ có
2KB.
Về ngôn ngữ lập trình cũng giống hoàn toàn khi
ta lập trình cho 89C52.
IC lập trình 89C52 sẽ được giới thiệu kỹ trong
mục 2.2.8

Hình 2.6: Hình ảnh của
IC lập trình 89c2051
Hình 2.5 Quang trở LDR
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 7
3.2 Điều khiển từ xa
Trong khuôn khổ đề tài này mục tiêu chính của tôi là truyền được dữ liệu
số (gồm các bit 0; 1) không cần dây dẫn. Nếu cứ để tín hiệu ở dạng các bit 0;1
mà truyền ra không gian sẽ nhanh chóng bị tiêu hao nên để truyền tín hiệu số
không dây với khoảng cách xa, ta thực hiện điều chế ở đầu phát và giải điều chế
ở đầu thu, tức là quá trình biến đổi dãy tín hiệu số liệu thành dạng sóng tín hiệu
tương tự có dải tần tùy chọn theo mục đích sử dụng ở đầu phát và ngược lại,
biến đổi tín hiệu tương tự thu được thành tín hiệu số ở đầu thu. Ở đây tôi chọn
dải tần là 315MHz. Thiết bị thực hiện chức năng này là bộ điều chế (gồm bộ xử
lý trung tâm đưa dữ liệu số ra, bộ điều
chế và phát sóng RF) và bộ giải điều
chế (bộ thu sóng RF, giải điều chế và

bộ xử lý tín hiệu thu được).
2.2.1 Bộ phát RF
Sơ đồ nguyên lý và hình ảnh bộ
phát RF (Radio Frenquency):
Bộ phát RF trên thị trường đã
được chế tạo sẵn thành dạng module
với việc sử dụng linh kiện dán nên đạt
được kích thước rất nhỏ, phù hợp cho
việc tích hợp vào những mạch chức
năng lớn để hoạt động đạt hiệu quả
cao.

Hình 2.7a: Sơ đồ nguyên lý. Hình 2.7b: Hình ảnh thực tế của mạch phát RF
data
C2
3p
VCC
R7
R
ANTENNA
L2
Y1
315m
L1R6
R
C1
7p
Q1
VCC
data

CON3
1
2
3
Q2
Hình 2.7a
Hình 2.7b

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 8
Chú thích linh kiện:
 L2 là cuộn RFC, nhiệm vụ lọc nguồn.
 R6 định thiên cho Q1 và phân áp cho thạch anh, R7 định
thiên cho Q2.
 C1 là tụ pi (tụ lọc), C2 là tụ nối tầng.
Giải thích nguyên lý làm việc:
Khi được R6 phân áp, theo tính chất áp điện, thạch anh Y1 sẽ sinh
ra dao động. Data số được đưa vào module điều chế qua đầu kết nối J1,
Q2 hoạt động như một khóa đóng cắt cho mạch dao động dùng thạch anh
(Q1) hoạt động. Nếu đưa mức 1 vào thì Q1 dẫn và tại antenna có dao
động, ngược lại nếu là mức 0 thì Q1 ngắt, tại antenna không có dao
dộng. Đây là phương pháp điều chế ASK.
Tính toán các thông số kỹ thuật:
Đối với tín hiệu xoay chiều (tần số cao) tụ C1 sẽ nối thông tín
hiệu, vậy lúc này trở kháng ra của mạch chỉ có L1
Z
L1
= 2


* f * L với f = 315MHz, và Z
0
= Z
L1

Tính L1:
Chọn trở kháng L1 vào khoảng 100-150

để phối hợp với
antenna, theo công thức trên L = 40-50nH, áp dụng công thức tính toán
theo mục [5] phần tài liệu tham khảo ta có D = 5mm, d = 0.3mm, N = 4.
Nếu càng tăng điện kháng dòng điện sẽ càng giảm.
Trong đó, D là đường kính cuộn dây, d: khoảng cách giữa các
vòng, N: số vòng dây.
Tính C2:
C
2
= )(
))((*)(**2
1
0
F
ZZHzf
antenna



Trong đó, Z
0
= Z

L1


100

, Z
antenna



75
, C
2
p3


Tính L2: là cuộn lọc cao tần cho nguồn, áp dụng mục [5] phần Tài
liệu tham khảo ta có công thức tính toán điện cảm lọc cần thiết:
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 9
L
C
=
R
m
k
dm
sb


*
1
k
sb
: hệ số san bằng (k
sb
> 1, càng lớn càng
tốt)
m
dm
= 1 (m: số pha);

: tần số góc của tín hiệu cần lọc.
Điều kiện lọc tốt: X
L
>> R (điện trở của cuộn dây).
Thiết kế L
C
= 300nH thỏa mãn yêu cầu lọc, áp dụng công thức
tính toán như với L1 ta có D = 5mm, d = 0,5mm, N = 8.
Tính C1: Chọn C1 có giá trị nhỏ (vào khoảng 1p5), do là tụ pi
Tính R7: Vì Q2 hoạt động như một công tắc, nên ta sẽ chọn chế
độ làm việc bão hòa cho Q2, R7 được tính từ các công thức sau:
I
b
=

Csat
I
Với I

Csat
là dòng bão hòa
R
7
=
*
b
BEin
I
VV 
Ta chọn I
b
*
= 2I
b

Tóm lại, ở đây tôi chỉ ứng dụng RF để xây dựng giải thuật điều
khiển và thiết kế các module điều khiển nên chỉ trình bày sơ lược về
cách tính toán và phân tích mạch thu và phát RF
2.2.2 Bộ thu RF
Sơ đồ nguyên lý và hình ảnh:

R10
C10
R18
R14
R17
C19
R19
C18

Q3
-
+
U10A
6
5
1
84
C11
L3
L2
R15
C14
C13
R9
R
R16
L1
C12
R16
R22
-
+
U9A
3
2
1
84
R8
C21

R15
586
C16
Anten
1
C15
Q4
CON4
1
2
3
4R21
C17
R20
Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lý của mạch thu RF
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 10


Với mật độ tích hợp linh kiện cao, bộ thu được thiết kế hết sức nhỏ gon,
tiện lợi cho việc sử dụng.
Giải thích mạch lọc điều biên:
Bộ thu RF được chia thành 4 mạch thực hiện 4 chức năng:
 Mạch vào: khung cộng hưởng L
1
C
17
là 1 mạng 4 cực, khi thiết kế
ta phải đảm bảo phối hợp trở kháng với tầng sau và antenna thu.

Chọn C
17
nhỏ quá thì Z lại lớn và ngược lại, nghĩa là C
17
phụ
thuộc vào Z.
 Mạch khuếch đại RF: đây là mạch khuếch đại có hồi tiếp âm điện
áp (nhằm ổn định), R
10
vừa làm nhiệm vụ định thiên cho Q3 vừa
làm nhiệm vụ hồi tiếp âm về cực B, R
8
và R
9
là tải của bộ khuếch
đại, R
8
điều chỉnh lượng hồi tiếp âm, Q3 được định làm việc ở
chế độ B để nâng cao hiệu suất.
 Mạch tách sóng: đây là mạch khuếch đại cách mắc CC; C
12
ghép
tín hiệu vào, C
14
hồi tiếp âm, R
15
làm nhiệm vụ định thiên kiểu
phân áp cho Q4. (L
3
, C

15
) và C
18
làm nhiệm vụ hồi tiếp âm, R
19
là
điện trở lấy điện áp hồi tiếp. Trong đó, f
0
là tần số cộng hưởng của
khung cộng hưởng (L
3
, C
15
). Khung cộng hưởng này có tính chọn
lọc tần số thu, nếu L
3
thay đổi được thì ta sẽ chọn được đúng tần
số mong muốn.
 Mạch chuẩn lại xung: với tần số trung tâm mã hóa 1KHz. R
18
,
C
13
, R
17
, C
21
hợp thành mạch lọc cầu viên, khi qua tầng khuếch
Hình 2.9: Hình ảnh thực tế của mạch thu RF
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 11
đại thuật toán tín hiệu được khuếch đại lớn lên nhiều lần. Tụ C
586

là tụ ghép tầng và chặn thành phần DC. Bộ khuếch đại thuật toán
dùng nguồn đơn, làm việc tốt nhất khi các đầu vào đảo và không
đảo được định thiên điện áp = ½ V
cc
trên cho đầu đảo. Vì trở
kháng vào của opamp lớn nên R
22
và R
16
được chọn giá trị tương
đối lớn (vào khoảng 22Kohm).
2.2.3 IC mã hóa phát PT2262
Đây là IC thực hiện việc chuyển đổi
dữ liệu vào song song thành dữ liệu để
truyền nối tiếp và thực hiện điều chế
đoạn tín hiệu đó để đưa ra phát sóng RF.
IC này có 2 loại: là loại 18 chân và
loại 20 chân, tất cả đều có 6 bit dữ liệu
vào và 12 bit định địa chỉ với 3 trạng
thái. Nên số lượng địa chỉ có thể lên đến
3
12
.
Tuy nhiên, để phù hợp với IC thu
pt2272 nên ở đây tôi chọn truyền 4 bit

dữ liệu và 8 bit định địa chỉ.
PT2262 nhận dữ liệu song song 4 bit
ở 4 chân ngõ vào và chuyển thành dữ
liệu nối tiếp đưa ra chân D
out
ngõ ra để đưa
vào mạch phát RF.
Tín hiệu encoder được đưa ra ở chân 17 của PT2262, chân này thường ở
mức 1 khi tín hiệu nghỉ và mức 0 khi tín hiệu hoạt động.
Tín hiệu đưa ra gồm : sóng mang dao động < 700KHz + địa chỉ mã hóa
+ dữ liệu>
Tần số sóng mang dao động được quyết định bởi R chân 15 và 16 và
được tính bằng : f = R/12 . Ví dụ : mắc điện trở 470k vào chân 15 và 16 đầu ra
chân 17 sẽ có 470k/12 = khoảng 39Khz.

Hình 2.10: Hình ảnh thực tế
của cặp IC mã hóa và giải
mã RF pt2262 và pt2272
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 12
2.2.4 IC giải mã thu PT2272
Có rất nhiều chủng loại
(ví dụ hình bên)
Theo hình ta thấy từ loại
không có chân dữ liệu cho đến
loại có 6 chân dữ liệu, bên
cạnh đó còn có loại dữ liệu ra
được chốt lại hay chỉ tồn tại
trong giây lát. Tất cả đều được

thể hiện trong tên của IC. Ví
dụ: PT2272 M4 là loại có 4 bit
dữ liệu và dữ liệu ra chỉ tồn tại
trong giây lát. Hoặc PT2272
L6 là loại có 6 bit dữ liệu và dữ
liệu ra được chốt lại cho đến
khi nhận được dữ liệu mới.
Do đặc điểm ở thị
trường hiện nay có rất nhiều loại
PT2272 L4, còn lại những loại kia đều rất hiếm (nếu không muốn nói là không
có) nên ta phải lựa chọn IC phát PT2262 và tổ chức cho phù hợp.
2.2.5 Màn hình hiển thị LCD
Giới thiệu LCD:
Chọn LCD 16 cột 2 hàng. Có 2 chế độ làm việc với LCD
 Chế độ 8 bit giao tiếp song song.
 Chế độ 4 bit: ta thường làm cách này để tiết kiệm chân cho
VĐK. Nhược điểm là tốc độ chậm hơn so với chế độ 8 bit
 LCD có 3 chân điều khiển:
o EN: khởi tạo quá trình truyền dữ liệu từ VĐK đến LCD
= 1 cho phép, sau đó kiểm tra trạng thái chân RS và
RW
= 0 cấm
Hình 2.11: Các loại IC giải mã RF pt2272
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 13
o RS: quy định dữ liệu / lệnh được truyền tới LCD
= 1 dữ liệu (ký tự) đang được viết lên LCD
= 0 lệnh đang được viết lên LCD
o RW: quy định hướng truyền dữ liệu giữa LCD và VĐK

= 1 VĐK đọc dữ liệu từ LCD
= 0 VĐK viết dữ liệu lên LCD
Việc đọc / viết kí tự lên LCD tốn khoảng 40us đến 120us, trong khoảng
thời gian này, tất cả các can thiệp khác lên LCD để đọc hay viết đều vô tác
dụng. Vì vậy cần có chương trình delay để LCD thực hiện xong công việc của
mình.
Tập lệnh của LCD:
Tập lệnh Chức năng Tập lệnh Chức năng
01h Xóa màn hình hiển thị 0Eh Bật hiển thị, nhấp nháy con trỏ
02h Trở về đầu dòng 0Fh Tắt hiển thị, nhấp nháy con trỏ
04h Dịch con trỏ sang trái 10h Dịch vị trí con trỏ sang trái
06h Dịch con trỏ sang phải 14h Dịch vị trí con trỏ sang phải
05h Dịch hiển thị sang phải 18h Dịch toàn bộ hiển thị sang trái
07h Dịch hiển thị sang trái 1Ch Dịch toàn bộ hiển thị sang
phải
08h Tắt con trỏ, tắt hiển thị 80h Đưa con trỏ về đầu dòng 1
0Ah Tắt hiển thị, bật con trỏ C0h Đưa con trỏ về đầu dòng 2
0Ch Bật hiển thị, tắt con trỏ 38h Xác lập chế độ 2 dòng và độ
phân giải chữ 5x7


Dữ liệu viết lên LCD là dạng kí tự của bảng mã ASCII.





B
ảng 2.1: Tập lệnh c
ơ b

ản điều khiển LCD

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 14
2.2.6 IC truyền thông máy tính max232
a/. Chuẩn truyền thông RS-232
Ghép nối của chuẩn RS-232
Cổng COM ghép nối với đầu nối DB9:
D9 Tín hiệu Hướng truyền Mô tả
3 TxD DTE  DCE Dữ liệu truyền
2 RxD DCE  DTE Dữ liệu nhận
7 RTS DTE  DCE DTE yêu cầu truyền data
8 CTS DCE  DTE DCE sẵn sàng nhận data
6 DSR DCE  DTE DCE sẵn sàng làm việc
5 GND - Ground: nối đất (0V)
1 DCD DCE  DTE DCE phát hiện sóng mang
4 DTR DTE  DCE DTE sẵn sàng làm việc
9 RI DCE  DTE Báo chuông

b/. Truyền thông giữa 2 máy tính
Ghép nối bằng cáp link COM

B
ảng 2.2: S
ơ đ
ồ chân cổng COM theo chuẩn DB9

Hình 2.12 Cách nối dây cáp cổng Com 2 đầu
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 15
Khi thực hiện kết nối link COM phải bảo đảm tốc độ ở đầu phát và thu
giống nhau. Khi có dữ liệu đến DTE, dữ liệu này sẽ được đưa vào bộ đệm và
tạo ngắt.
Có thể kết nối giữa hai DTE, ta dùng sơ đồ kết nối tín hiệu bắt tay:











c/. Truyền thông PC – thiết bị ngoại vi qua cổng Com
Các cổng nối tiếp trong máy tính được đánh số là Com1, Com2,
Com3, Com4 với các địa chỉ như sau:
Tên Địa chỉ Ngắt Vị trí địa chỉ chứa
COM1 3F8H 4 0000H-0400H

COM2 2F6H 3 0000H-0402H
COM3 3E8H 4 0000H-0404H
COM4 2E8H 3 0000H-0406H


Vì tín hiệu cổng Com thường ở mức +12V, -12V nên không tương thích
với điện áp TTL nên để giao tiếp với họ vi điều khiển MCS51 với máy tính qua
cổng Com ta phải thông qua một vi mạch biến đổi điện áp cho phù hợp với mức
TTL, ở đây ta chọn vi mạch Max 232 để thực hiện việc tương thích điện áp.
Ở trạng thái tĩnh trên đường dẫn có điện áp -12V, một bít khởi động
(Startbit) sẽ mở đầu cho việc truyền dữ liệu. Tiếp đến là các bít dữ liệu riêng lẻ,
B
ảng 2.
3:

Đ
ịa chỉ ngắt cổng truyền thông nối tiếp

Hình 2.13 Sơ đồ đấu dây giữa 2 DTE
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 16
trong đó các bít có giá trị thấp sẽ được gửi trước tiên. Con số của các bit dữ liệu
thay đổi giữa 5 và 8. Ở cuối của chuỗi dữ liệu là bit dừng (Stopbit)
Các tốc độ baud là: 300, 600, 1200, 9600 và 19200 baud. Là số bit
truyền trong 1 giây
Khi dữ liệu từ PC được gửi đến họ vi điều khiển MCS51 qua cổng Com
thì dữ liệu này sẽ được đưa vào từng bit (nối tiếp) vào thanh ghi SBUF (thanh
ghi đệm), đến khi thanh ghi đệm đầy thì cờ RI trong thanh ghi điều khiển sẽ tự
động Set lên 1 và lúc này CPU sẽ gọi chương trình con phục vụ ngắt và dữ liệu

sẽ được đưa vào để xử lý







d/. Truyền thông nối tiếp dùng ActiveX
Mô tả:
Điều khiển sự kiện:
Truyền thông điều khiển sự kiện là phương pháp tốt nhất trong quá trình
điều khiển việc trao đổi thông tin. Quá trình điều khiển thực hiện thông qua sự
kiện OnComm.
Hỏi vòng:
Quá trinh điều khiển bằng phương pháp hỏi vòng thực hiện thông qua
kiểm tra các giá trị của thuộc tính CommEvent sau một chu kỳ nào đó để xác
định xem có sự kiện nào xảy ra hay không.
Thông thường phương pháp này sử dụng cho các chương trình nhỏ.
ActiveX MsComm được bổ sung vào Visual Basic thông qua menu Project /
Components / Microsoft Comm Control
Các thuộc tính cơ bản:
TXD
RXD
TXD
RXD
MAX
232
8051
Hình 2.14: Cách kết nối giữa VĐK – Max232 – Cổng Com máy tính

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 17
Thuộc tính Mô tả
CommPort Số thứ tự cổng truyền thông
Input Nhận ký tự từ bộ đệm
Output Xuất ký tự ra cổng nối tiếp
PortOpen Mở / đóng cổng
Settings Xác định các tham số truyền


Ở trạng thái mặc định:
MSComm1.Settings = "9600,N,8,1”: tốc độ truyền 9600bps, không
kiểm tra parity, 8 bit dữ liệu và stop =1 bit.

2.2.7 Opto transistor JC817
Là loại transistor quang giúp chúng ta
cách ly được điện áp giữa 1 bên là tín hiệu
điều khiển, 1 bên là thiết bị điều khiển.
Do có sự chênh lệch về mức điện áp
giữa vi điều khiển xuất ra và điện áp tín hiệu
vào cho pt2262 nên ta phải sử dụng opto
transistor để cách ly và chuyển mức điện áp.

2.2.8 Vi điều khiển 89C52
Họ vi điều khiển MCS-51 do Intel sản xuất đầu tiên vào năm 1980 là các
IC thiết kế cho các ứng dụng hướng điều khiển. Các IC này chính là một hệ
thống vi xử lý hoàn chỉnh bao gồm các thành phần của hệ vi xử lý: CPU, bộ
nhớ, các mạch giao tiếp, điều khiển ngắt.
MCS-51 là họ vi điều khiển sử dụng cơ chế CISC (Complex Instruction

Set Computer), có độ dài và thời gian thực thi của các lệnh khác nhau. Tập lệnh
B
ảng 2.4
:

T
hu
ộc tính của Comport tr
ên VB

Hình 2.15: photo transistor
JC817

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 18
cung cấp cho MCS-51 có các lệnh dùng cho điều khiển xuất/nhập tác động đến
từng bit.
MCS-51 bao gồm nhiều phiên bản khác nhau, mỗi phiên bản sau tăng
thêm một số thanh ghi điều khiển hoạt động của MCS-51
Ngoài ra, tùy theo số hiệu sản xuất mà chúng có những khác biệt về bộ
nhớ và bộ định thời / bộ đếm.
Đặc tính của IC lập trình 89C52:
AT89C52 là vi điều khiển do Atmel sản xuất, chế tạo theo công nghệ
CMOS có các đặc tính như sau:
 8KB EPROM, có khả năng ghi xóa đến 1000 lần
 Dải tần số hoạt động từ: 0 Hz đến 24 MHz
 3 mức khóa bộ nhớ lập trình
 256 Byte RAM nội
 4 port xuất / nhập I/O 8 bit

 3 bộ Timer / Counter 16 bit
 6 nguồn ngắt
 Giao tiếp nối tiếp điều khiển bằng phần cứng
 64 KB vùng nhớ mã ngoài
 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoài
 Cho phép xử lý bit
 210 vị trí nhớ có thể định vị bit
 4 chu kì máy cho hoạt động nhân hoặc chia
 Có các chế độ nghỉ và chế độ giảm nguồn
Cấu trúc chân cổng của AT89C52







Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 19
Hình 2.16 Vi điều khiển 89c52

Chức năng chân cổng của AT89C52
 VCC (chân 40) chân cấp nguồn
 GND (chân 20): chân nối mass
 Port P0: là cổng xuất nhập thông tin 8bit song song 2 chiều, khi
dùng ở chức năng này phải có thêm các điện trở kéo lên (pull up), giá trị
của điệnt rở phụ thuộc vào thành phần ghép nối với Port. Khi không thực
hiện truyền thông thì port P0 ở mức trở kháng cao. Ngoài ra Port P0 còn
đảm nhiệm chức năng truyền phát thông tin địa chỉ byte thấp khi MCS-
51 truy cập bộ nhớ bên ngoài. Còn khi nạp chương trình và kiểm tra
chương trình ở bộ nhớ chương trình bên trong MCS-51, cổng P0 làm
nhiệm vụ xuất nhập byte mã lệnh.
 Port P1: là cổng xuất nhập thông tin 8 bit song song 2 chiều. Khi
nạp chương trình và kiểm tra chương trình trong bộ nhớ chương trình
bên trong MCS-51, port P1 làm nhiệm vụ thu nhận byte thấp về địa chỉ
bộ nhớ chương trình
A
T8
9
C
AT89C52
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Nhữ Khải Hoàn

SVTH: Nguyễn Diệp Lê Nguyên 20
 Port P2: là cổng xuất nhập thông tin 8bit song song 2 chiều. Port

P2 còn đảm nhiệm chức năng truyền phát thông tin về địa chỉ byte cao
khi MCS-51 truy cập bộ nhớ bên ngoài. Khi nạp chương trình và kiểm
tra chương trình trong bộ nhớ chương trình bên trong MCS-51, port P2
làm nhiệm vụ thu nhận bit địa chỉ của byte cao và các tín hiệu điều
khiển.
 Port P3: là cổng xuất nhập thông tin 8 bit song song 2 chiều. Port
P3 còn đảm nhiệm các chức năng khác như sau:
P3.0 RXD Port nhập nối tiếp
P3.1 TXD Port xuất nối tiếp
P3.2 INT0# Ngắt 0 bên ngoài
P3.3 INT1# Ngắt 1 bên ngoài
P3.4 T0 Ngõ vào Timer/Counter 0
P3.5 T1 Ngõ vào Timer/Counter 1
P3.6 WR# Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài
P3.7 RD# Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

 ALE/PROG#:
 ALE chân phát xung cho phép chốt địa chỉ, khi
MCS-51 xuất byte thấp của địa chỉ để truy cập bộ nhớ
ngoài, tín hiệu chốt kích hoạt ở mức cao, tần số xung chốt
(ALE) bằng 1/6 f(OSC).
 PROG# đây còn là chân nhận xung vào để nạp
chương trình cho Flash bên trong MCS-51, tín hiệu xung
này kích hoạt ở mức thấp
 PSEN#: chân này cho phép đọc bộ nhớ chương trình ngoài, khi
MCS-51 làm việc với bộ nhớ chương trình ngoài, chân này phát ra tín
hiệu kích hoạt ở mức thấp và được kích hoạt 2 lần trong mỗi chu kì
máy, chân PSEN# không được kích hoạt khi MCS-51 làm việc với bộ
nhớ chương trình cư trú trong và bộ nhớ dữ liệu cư trú bên ngoài.