Thiết kế và thi công cửa tự động có hiển thị số người ra vào

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
KỸ SƯ NGÀNH ĐIỆN – ĐIỆN TỬ




THIẾT KẾ &THI CÔNG
CỬA TỰ ĐỘNG CÓ HIỂN THỊ SỐ
NGƯỜI VÀO / RA








SVTH : NGUYỄN NGỌC THANH NGUYÊN
MSSV : 20762069
GVHD : TH.S.TỐNG THANH NHÂN

TP. Hồ Chí Minh, tháng 2 năm 2012
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân

SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Nguyên MSSV : 20762069
LỜI MỞ ĐẦU




Ngày nay, khoa học kỹ thuật phát triển rất mạnh trong tất cả cá ngành, các lĩnh vực.
Đặc biệt là các ngành công nghiệp, cơ khí, điện, điện tử. Đây là những ngành tiên phong then
chốt cho sự phát triển của đất nước trong thời kỳ công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước.
Muốn đạt được điều đó thì vấn đề đặt ra ở đây phải có một trang thiết bị công nghệ và nguồn
nhân lực. Nguồn nhân lực có trình độ chuyên môn kỹ thuật mới có thể phân tích tổng hợp các
yêu cầu kỹ thuật đặt ra trong nhu cầu sản xuất công nghiệp hay trong đời sống hàng ngay.
Một ngôi nhà thông minh, một chiếc xe tự vận hành, hay máy điều hòa thông minh đã
không còn xa lạ với mọi người. Khoa học kỹ thuật đã thật sự đi vào mọi ngõ ngách, từng gia
đình.
Là sinh viên ngành kỹ thuật, bên cạnh phả
i nắm vững kiến thức giáo khoa, còn cần
phải có tay nghề thành thạo. Do đó trước khi bước khỏi giảng đường đại học, mỗi sinh viên
ngành kỹ thuật cần phải có một sản phẩm thực tiễn để vừa ôn lại kiến thức vừa thêm kinh
nghiệm thực tiễn. Vì thế, em xin thực hiện đề tài “Cửa tự đông có hiển thị số người vào
/ra”.
Do thờ
i gian và sự hiểu biết về kiến thức của em còn hạn chế nên trong quá trình thực
hiện đề tài không thể tránh khỏi những thiếu sót, kính mong Quý Thầy trong hội đồng nhà
trường trong khoa “Xây Dựng và Điện” và thầy hướng dẫn giúp đỡ thêm cho đề tài của em

được tốt hơn. Em xin chân thành cám ơn Quý Thầy!

Sinh viên thực hiện
Nguyễn Ngọc Thanh Nguyên
















Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân


SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Nguyên MSSV : 20762069

LỜI CẢM ƠN



Không biết nói gì hơn, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới các thầy cô giáo

cùng toàn thể các bạn sinh viên ngành Công nghiệp đã giảng dạy và giúp đỡ em trong suốt
thời gian qua. Trong thời gian học tập ở trường em đã được các thầy cô chỉ dẫn rất nhiệt tình,
chính từ những tình cảm em được đón nhận từ các thầy cô,đã không quản ngại khó khăn gian
khổ để truyền đạt kiến thức cho em sau này làm hành trang trong cuộc sống mai này. Và đặc
biệt gửi lời cảm ơn tới thầy Tống Thanh Nhân thầy là người trực tiếp chỉ dẫn cho em trong
suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp, thầy chính là người đã tạo tiền đề và hướng đi cho em ý
tưởng và trao dồi kiến thức, cho em thêm tay nghề vững chắc trước khi rời ghế nhà trường.
Do thời gian và sự hiểu biết về kiến thức còn nhiều hạ
n chế nên trong quá trình thực
hiện đề tài chắc chắn sẽ còn nhiều thiếu sót. Kính mong sự chỉ dạy của Quý Thầy Cô, để đề tài
của em ngày một hoàn thiện hơn.
Xin cám ơn sự giúp đỡ của quý thầy cô khoa “Xây dựng & Điện”, các bạn cùng lớp đã
nhiệt tình giúp đỡ em trong suốt quá trình làm đề tài. Đặc biệt là thầy Tống Thanh Nhân giáo
viên hướng dẫn em thực hiện đề tài này.
Xin chân thành Cảm Ơn!!!!

Thành ph
ố Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2012








Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân


SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Nguyên MSSV : 20762069

MỤC LỤC

Lời mở đầu
Lời cảm ơn
Mục lục
Chương 1: GIỚI THIỆU CỬA TỰ ĐỘNG CÓ KIỂM SOÁT VÀ HIỂN
THỊ SỐ NGƯỜI VÀO/ RA
1
1.1 Mục đích chọn đề tài cửa tự động (Automatic door)
1
1.2. Các đặc tính vượt trội của cửa trượt tự động
2
1.2.1.Tính đơn giản 2
1.2.2.Tính kỹ thuật 2
1.2.3.Độ tin cậy 2
1.2.4.Tính tiện lợi 2
1.2.5.Tính an toàn 2
1.3. Các loại cửa tự động hiện nay
2
1.3.1. Cửa kéo 2
1.3.2. Cửa cuốn 3
1.3.3. Cửa trượt 3
1.3.4. Cửa trượt theo dạng vòm cong 02 hoặc 04 cánh 4
1.3.5. Cửa tự động mở quay 02, 03 hoặc 04 cánh 4
1.4 Yêu cầu mục đích chế tạo cửa tự động
5
1.4.1 Các yêu cầu của mô hình 5
1.4.2 Yêu cầu chung 5

1.4.3 Yêu cầu về cơ khí 5
1.4.4. Yêu cầu về chương trình chung 5
1.4.5. Mục đích của việc chế tạo mô hình 5
1.5 Yêu cầu mục đích việc kiểm soát người ra/ vào cửa
6
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ HIỂN THỊ
7
2.1 Sơ đồ khối
7
2.2 Phân tích chức năng cửa từng khối
8
2.2.1 Khối nguồn 9
2.2.2 Khối vi xử lý 16F877A 9
2.2.3 Khối phát hồng ngoại bằng IC 555 9
2.2.4 Khối thu hồng ngoại và điều chế bằng IC567 11
2.2.5 Khối truyền động motor 11
2.2.6 Khối hiển thị và ghi dịch bằng 74HC595 11
2.3 Mạch tổng thể
12
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ HÌNH LÀM CỬA TỰ ĐỘNG
12
3.1 Khung mô hình 13
3.2 Cánh cửa 13
3.3 Thanh ray 13
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân


SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Nguyên MSSV : 20762069

3.4 Con lăn 15

3.5 Bạc đạn 16
3.6 Động cơ servo 17
CHƯƠNG 4: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH
20
4.1 Mô tả 20
4.2 Lưu đồ giải thuật 20
4.3 Chương trình chính 22
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
24
5.1 Kết quả quá trình 29
5.2 Thảo luận hướng phát triển của đề tài 29
Phụ lục 1: Vi điều khiển 16F877A
1/ Cấu trúc phần cứng Pic 16F877A 32
2/ Sơ lược các chân Pic 16F877A 32
3/ Sơ đồ khối Pic 16F877A 33
4/ Bộ nhớ dữ liệu 34
5/ Các thanh ghi chức năng đặc biệt 35
6/ PCL và PCLATH 40
7/ I/O ports 42
7.1 Port A và thanh ghi TRIS A 42
7.2 Port B và thanh ghi TRIS B 43
7.3 Port C và thanh ghi TRIS C 43
7.4 Port D và thanh ghi TRIS D 43
7.5 Port E và thanh ghi TRIS E44

Phụ lục 2: Giới thiệu các linh kiện chính sử dụng trong mạch
1/ IC ổn áp 7805 48
2/ IC ổn áp 7905 50
3/ Op-Amp TL082 51
4/ Ic LM567 52

5/ Ic LM555 62
6/ Ic dịch 74LS595 63
7/ Led 7 Đoạn 63
8/ Led thu-phát hồng ngoại 67
9/ Op-to quang PC817 69
10/ Trasistor H1061 70
11/ Một số thiết bị khác 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO
72

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân

SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Nguyên MSSV : 20762069 Trang 1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CỬA TỰ ĐỘNG
1.1. Mục đích chọn đề tài cửa tự động (Automatic door)
Xã hội hiện đại, nhu cầu đa dạng và đòi hỏi về sự tiện nghi của cuộc sống không
ngừng được nâng lên, các tòa nhà văn phòng cao ốc hiện đại tiện nghi ngày càng có nhiều
ứng dụng khoa học công nghệ vào quá trình quản lý điều hành là rất cần thiết cho việc
giảm thiểu nhân s
ự tiết kiệm thời gian ,tiền bạc. Đứng trước yêu cầu đó các công ty và các
hãng sản xuất đã tạo ra những bộ cửa có tính tự động hóa cao đáp ứng nhu cầu đi lại của
con người. Ngày nay, cửa trượt đang dần trở thành khuynh hướng thiết kế của thời đại mới
bởi các ưu điểm vượt trội của nó như khả năng sử d
ụng với mật độ lưu thông cao, tốc độ
đóng mở nhanh và tính an toàn, tiết kiệm diện tích. Hiện nay cửa trượt tự động còn vươn
lên một tầm cao mới với các kỹ thuật hiện đại như khả năng vận hành bằng điều khiển từ
xa hay mắt điện tử thông minh.
Trong xã hội văn minh hiện đại, cửa là một bộ phận không thể thiếu

được trong
từng công trình kiến trúc. Nhưng hầu hết những loại cửa bình thường mà chúng ta hay
dùng hiện nay lại có những nhược điểm gây phiền toái cho người sử dụng đó là: cửa
thường chỉ đóng mở được khi có tác động của con người vào nó.
Việc thiết kế ra một loại cửa tiện ích hơn, đa năng hơn, phục vụ tốt hơn cho đời
sống con người là t
ất yếu và vô cùng cần thiết. Do vậy, cần thiết kế ra một loại cửa tự
động khắc phục tốt những nhược điểm của cửa thường. Xuất phát từ yêu cầu đó, cửa tự
động được thiết kế là để tạo ra được loại cửa vừa duy trì những yêu cầu trước đây, vừa
khắc phục những nhược điểm c
ủa cửa thông thường. Vì khi sử dụng cửa tự động người
dùng hoàn toàn không phải tác dụng trực tiếp lên cánh cửa mà cửa vẫn tự động mở theo ý
muốn của mình .
Với tính năng này, cửa tự động mang lại những thuận lợi lớn cho người sử dụng
như: Nếu người dùng cửa đang bê vác vật gì đó thì cửa tự động không những chỉ tạo cảm
giác tho
ải mái mà thực sự đã giúp người dùng, tạo thuận lợi cho người hoàn thành công
việc mà không bị cản trở. Sử dụng cửa tự động sẽ giúp người dùng nó đỡ tốn thời gian để
đóng mở cửa. Cửa tự động rõ ràng sẽ đem lại cảm giác thoải mái cho người dùng, loại bỏ
hoàn toàn cảm giác ngại, khó chịu như khi dùng cửa thường.
Đặc biệt, ở những nơi công cộ
ng, công sở, cửa tự động ngày càng phát huy ưu
điểm. Đó là vì cửa tự động sẽ giúp cho lưu thông qua cửa nhanh chóng dễ dàng, cũng như
sẽ giảm đi những va chạm khi nhiều người cùng sử dụng chung một cánh cửa.
Thêm vào đó, hiện nay hệ thống máy lạnh được sử dụng khá rộng rãi ở những nơi
công sở, công cộng. Nếu ta dùng loại cửa bình thường thì phải đảm bả
o cửa luôn đóng khi
không có người qua lại để tránh thất thoát hơi lạnh ra ngoài gây lãng phí. Thế nhưng điều
này trong thực tế lại rất khó thực hiện vì ý thức của mỗi người ở nơi công cộng là rất
khác nhau. Do đó, cửa tự động, với tính chất là luôn đóng khi không có người qua lại đã

đáp ứng được tốt yêu cầu này.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân

SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Nguyên MSSV : 20762069 Trang 2

Chính vì những ưu điểm nổi bật của cửa tự động mà chúng ta càng phải phát triển
ứng dụng nó rộng rãi hơn, đồng thời nghiên cứu để cải tiến và nâng cao chất lượng hoạt
động của cửa tự động để nó ngày càng hiện đại hơn, tiện ích hơn.
Để nghiên cứu một cách chính xác và cụ thể về cửa tự động, cần thiết phải chế tạo
ra mô hình cửa đóng mở tự động, mô tả hoạt động, hình dáng, cấu tạo của cửa tự động. Từ
mô hình này ta có thể quan sát và tìm hiểu hoạt động của cửa tự động, cũng như có thể
lường trước những khó khăn có thể gặp phải khi chế tạo cửa tự động trên thực tế. Cũng từ
mô hình có thể thấy được ưu nhược điể
m của thiết kế mà từ đó khắc phục những hạn chế,
phát huy thế mạnh thiết kế cánh cửa ưu việt hơn, hoàn thiện hơn cho con người.
1.2. Các đặc tính vượt trội của cửa trượt tự động:
1.2.1.Tính đơn giản: Lắp đặt dễ dàng, thuận tiện, Dễ điều chỉnh.
1.2.2.Tính kỹ thuật: Tối ưu hóa trình tự hoạ
t động, nâng cao khả năng chống gió
,tăng cường giảm thiểu tiếng ồn.
1.2.3.Độ tin cậy: Kết cấu bộ điều khiển được tối ưu hóa, bền và ít xảy ra sự cố,
đóng mở ổn định.
1.2.5.Tính tiện lợi: Bằng việc kết hợp chức năng của các bộ phận, người sử dụng
có thể thực hiện
được thêm nhiều chức năng khác.Với kỹ thuật lần đầu tiên được áp dụng
là thêm cơ năng vào bộ phận điều khiển, cửa trượt tự động có thể thực hiện thêm các chức
năng mới như hoạt động liên thông nhiều cửa, hiển thị nhắc nhở chuông cửa, điều chỉnh
ngữ âm và điều khiển trung ương
- Với bộ đ
iều khiển kết hợp với bộ tắt mở gắn ngoài, có thể mở rộng cửa từ 20-

90%, tiết kiệm năng lượng tối đa.
1.2.5.Tính an toàn :Cửa sẽ tự động khởi động lại khi gặp vật cản, sensor vật cản sẽ
linh hoạt hơn và phạm vi điều chỉnh sẽ được mở rộng, Dễ mở khi mất điện.
1.3. Các lo
ại cửa tự động hiện nay

Hiện nay có nhiều loại cửa tự động : cửa kéo, cửa đẩy, cửa cuốn, cửa trượt
Nhưng chúng ta thường được sản xuất ở nước ngoài bán tại việt nam với giá thành khá
cao. Vì thế chúng không được sử dụng rộng rãi. Nhu cầu cửa tự động ở Việt Nam là rất
lớn về số lượng và chủng loại.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân

SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Nguyên MSSV : 20762069 Trang 3

1.3.1. Cửa kéo:

Loại cửa này còn khá lạ ở nước ta, với kết cấu
đơn giản một động cơ được gắn cố định với trần nhà.
Cửa đuợc động cơ kéo bằng một đoạn dây. Ưu điểm của
loại này là đơn giản nhưng hiệu quả, cánh cửa chắc. Có
lẽ nhược điểm của loại cửa này là
động cơ gắn với trần
nhà vì vậy cần phải gắn đủ chắc để chịu được sức nặng
của cửa. Vì vậy trong thực tế người ta ít sử dụng loại
cửa kéo này do nhược điểm là phải gắn đủ chắc để chịu
sức nặng nếu không sẽ rất nguy hiểm cho người sử
dụng.

Hình 1
1.3.2. Cửa cuốn:

Hình 2
Loại cửa này với cánh cửa có khả năng cuộn tròn lại được .Khi có tín hiệu điều
khiển đóng mở cửa , động cơ của cửa sẽ tác động qua một trục cuốn cửa cuộn tròn quanh
trục đó . Loại cửa này có ưu điểm là gọn nhẹ tiện dụng và dễ sử dụng , chỉ cần một động
cơ công suất nhỏ
. Thường được dùng làm cửa cho gala ôtô . Nó có tính kinh tế cao vì dễ
chế tạo .Nhưng cũng có nhược điểm là cửa không chắc chắn và dễ bị hỏng hơn các loại
cửa khác.
1.3.3. Cửa trượt :


Hình 3
Loại của này có đặc điểm là có một rãnh cố định cho phép cánh cửa có thể trượt
qua lại. Cửa trượt có nhiều loại , tuỳ thuộc vào hình dạng rãnh trượt như rãnh thẳng thì là
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân

SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Nguyên MSSV : 20762069 Trang 4

loại cửa chuyển động tịnh tiến , rãnh tròn thì là loại cửa chuyển động xoay tròn. Loại cửa
này thường được sử dụng trong nhà hàng, khách sạn, sân bay,…
Cửa này có ưu điểm là kết cấu nhẹ nhàng tạo cảm giác thoáng đạt, thoải mái và
lịch sự. Loại cửa này thiết kế khá dễ dàng , có thể nhận biết được người, máy móc có thể
đi qua . Loại cửa này ở nước ta được sử dụ
ng khá phổ biến.
1.3.4. Cửa trượt theo dạng vòm cong 02 hoặc 04 cánh :

Hình 4 :Cửa trượt dạng vòm cong 4 cánh
Đây là loại cửa ít gặp ở nước ta, thường dùng ở các công trình cao ốc hiện đại hay

nhà hàng, khách sạn cao cấp.
Có ưu điểm là cách nhiệt cao, giúp tiết kiệm năng lượng trong việc sử dụng máy
điều hòa, và tạo một cảm giác sang trọng, lịch sử.
1.3.5. Cửa tự động mở quay 02, 03 hoặc 04 cánh :

Hình 5
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân

SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Nguyên MSSV : 20762069 Trang 5

Loại cửa này được sử dụng khá phổ biến ở các nhà hàng, khách sạn sang trọng,
tiêu chuẩn cao. Các cánh cửa thường xoay theo một chiều cố định.
Ngoài ra đây cũng là một trong những kiểu cửa giúp tiết kiệm năng lượng cao, vì
có tính chất cách nhiệt.

1.4 Yêu cầu mục đích chế tạo cửa tự động
1.4.1. Các yêu cầu mô hình
 Thiết kế gọn gàng
 Hệ thống cơ hoạt độ
ng tốt
 Hệ thống điện hoạt động tốt. Đúng theo thiết kế
 Đáp ứng các yêu cấu đặt ra

1.4.2. Yêu cầu chung

Cửa phải tự động mở nếu có người đi tới. Đóng cửa sau khi người đã đi khỏi
Cửa hoạt động chính xác, cửa sẽ tắt khi chạm vào giới hạn hành trình.

1.4.3. Yêu cầu cơ khí

Yêu cầu của mô hình là ph
ải giống với cửa thật cả về hình thức và nguyên tắc
hoạt động, phải chắc chắn và gọn gàng. Do đó, việc thiết kế kết cấu cơ khí cho mô hình
cũng phải đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật như đối với cửa thật: Khung cửa, cánh cửa,
rãnh trượt , xích , bánh răng , trục quay Ngoài ra, còn có các kết cấu phụ để tạo ra mô
hình cửa tự động thậ
t hoàn chỉnh như cửa thật.
Động cơ ở đây sử dụng động cơ 1 chiều. Có gắn hộp số để giảm tốc độ động cơ
và tăng lực kéo. Sử dụng Relay để đảo chiều chuyển động.

1.4.4. Yêu cầu về chương trình chung
- Cửa phải tự động mở khi có người muốn vào, và phải tự động đóng khi người
đã vào hết.
- Cửa thiết kế để có thể đóng mở một cách thông minh, khi có tín hiệu người thì
cửa mở ra thì mở với vận tốc v1 nhanh nhất để người hoặc xe lập tức có thể ra vào . Khi
cửa mở gần hết hành trình thì tự động giảm tốc độ xuống vận tốc v3 nhỏ nhật để cửa
dừng lại chính xác ở cuối hành trình mở . Khi hết tín hiệu người, sau một khoả
ng thời
gian trễ 2 giây , cửa sẽ đóng lại nhanh với vận tốc v2 . Khi gần hết hành trình đóng , thì
cửa giảm tốc độ đóng xuống v3 để tránh va chạm giữa hai cánh cửa.
- Khi cửa đang đóng lại , nếu lại có tín hiệu người thì cửa lại lập tức mở ra .
- Dùng Vi Xử Lý để viết chương trình hoạt động cho cửa.

1.4.5. Mục đích của việc chế t
ạo mô hình
Nghiên cứu, chế tạo ra mô hình cửa tự động này giúp sinh viên hiểu biết sâu sắc
hơn cho sinh viên không chỉ trong một lĩnh vực tự đông hoá mà còn nhiều lĩnh vực,ngành
nghề khác như điện,điện tử, cơ khí
Việc chế tạo ra mô hình hoạt động tốt sẽ tạo điều kiện cho sinh viên có cơ hội
học tập và nghiên cứu môn học một cách thực tế, là m

ột cơ hội rất tốt giúp sinh viên khỏi
bỡ ngỡ khi làm việc thực tế.
Tạo ra một mô hình cửa đóng mở tự động có thể hoạt động tốt, từ đó có thể chế
tạo được cửa tự động phục vụ thực tế .
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân

SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Nguyên MSSV : 20762069 Trang 6


1.5 Yêu cầu mục đích việc kiểm soát ra/ vào cửa :

 Phục vụ cho công việc khảo sát thống kê số lượng người vào/ra 1 nơi nào đó.

 Mục đích của việc này rất có ích cho chiến lược kinh doanh, quảng bá cho 1 mặt
hàng kinh doanh trong siêu thị, khu thương mại hoặc nhưng nơi công cộng…

 Nắm được mật độ ra /vào , người quản lý dễ dàng điều phối các gian hàng hoặ
c
làm chỗ thu tiền … tiện lợi cho khách hàng và người sử dụng .

Thấy được nhu cầu thiết thực trên, việc tạo 1 thiết bị có khả năng khảo sát thực tế
có tính ứng dụng cao, giá thành rẻ phù hợp với điều kiện hoàn cảnh của nước ta là 1 điều
cấp thiết, chất lương sản phẩm làm ra hoàn toàn có thể so sánh với những máy trị giá hàng
ngàn đôla của nướ
c ngoài.

Hệ thống kiểm soát ra vào ( kiểm soát cửa ) là một thành phần không thể thiếu
trong hệ thống an ninh điện tử hiện đại, tăng cường tính bảo mật và đơn giản hóa quá
trình quản lý. Hệ thống kiểm soát ra vào ( kiểm soát cửa ) là một hệ thống kiểm soát
cửa tự động đa tính năng nhằm mục đích giới hạn, phân quyền , kiểm soát vào ra (

kiểm soát cửa ) trong nhà ở
, công ty hay các cơ quan hành chánh sự nghiệp . Nó cho
phép hay không cho phép người cầm thẻ (khuôn mặt hay dấu vân tay) ra vào một cửa nào
đó, trong ngày, trong tuần, trong tháng , trong năm… Ngoài ra hệ thống kiểm soát
cửa ( kiểm soát vào ra ) còn có thể kết hợp với các thiết bị khác như máy tính , camera
và các phần mềm chuyên dụng để trở thành các hệ thống như:chấm công,chống đột
nhập,báo động báo trộm, báo cháy …
Hệ thống kiểm soát vào ra hay hệ thống phân quyền ra vào thang máy sử dụng
thẻ RF/vân tay/khuôn mặt được mô tả như sau:
Mỗi người muốn sử dụng thang máy sẽ được đăng ký thẻ không tiếp
xúc/ vân tay/khuôn mặt, thẻ /vân tay/khuôn mặt đã được đăng ký với hệ thống phân
quyền ra vào thang máy để lên/ xuống một số tầng nhất định trong toà nhà.Khi người sử
dụng vào cabin máy sẽ phải quẹt thẻ hoặc check vân tay/ khuôn mặt lên đầu
đọc thẻ/ vân tay/ khuôn mặt được lắp trong cabin, dự
a vào dữ liệu đã đăng ký, hệ
thống phân quyền ra vào thang máy sẽ cho phép người sử dụng ấn những nút trên
bảng điều khiển tương ứng với những tầng đã đăng ký lên/xuống.

Hình 6
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân

SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Nguyên MSSV : 20762069 Trang 7

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ HIỂN THỊ

2.1 Sơ đồ khối :

a) Khối nguồn : tạo ra dòng điện, điện áp ổn định cung cấp cho toàn mạch.
b) Khối vi xử lý : dùng để tiếp nhận các tín hiệu đầu vào và xử lý chúng thành
những hàm, câu lệnh điều khiển module thực thi .

c) Khối phát : dùng để phát ra tín hiệu hồng ngoại cung cấp cho khối thu .
d) Khối thu : thu tín hiệu hồng ngoại để dùng làm xung clock đưa về cho khối vi
xử lý để xử lý bằ
ng những câu hàm, câu lệnh rồi điều khiển khối hiển thị và khối truyền
động .
e) Khối tiếp điểm hành trình : dùng để tạo mức logic truyền cho vi xử lý ứng với vị
trí nó được đặt.
f) Khối hiển thị : nhận xung clock từ khối vi xử lý và ti61n hành quá trình xử lý
xung để xuất ra giá trị mã BCD chuyển đổi từ khối xử lý, xuất ra hình ảnh bằng Led 7D.

Sơ đồ kh
ối













Hình 6

2.2 Phân tích chức năng của từng khối

 Cấp nguồn 220v xoay chiều vào biến áp ,đầu ra 3 dây : 12v, 0v, 12v xoay chiều.

 Cấm vào mạch nguồn thiết kế ,thì qua diode cầu và IC ổn áp LM7805 ta thu được tín
hiệu +5V và qua con LM 7905 ta thu được tín hiệu -5V.
 Cặp nguồn 0V, +5V ta nuôi mach vi xử lý 16f877A, mạch phát hồng ngoại và mạch
giải mã 74HC595 .
 Từ các chân của vi xử lý 16F877A ta lấy được :

Port B:
RB0/INT0 là chân nhận tín hiệu báo người vào
RB1 là chân nhận tín hiệ
u báo người ra
RB2 là chân nhận tín hiệu từ tiếp điểm hành trình đến vị trí mở
RB3 là chân nhận tín hiệu từ tiếp điểm hành trình đến vị trí đóng
Port C:
RC0 là chân xuất điều khiển động cơ mở cửa
KHỐI PHÁT
KHỐI THU
T/ĐIỂM
KHỐI VI XỬ LÝ
KHỐI NGUỒN
KHỐI
TRUYỀN
ĐỘNG
KHỐI HIỂN
THỊ
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân

SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Nguyên MSSV : 20762069 Trang 8

RC1 là chân xuất điều khiển động cơ đóng cửa

Port D:
RD0 là chân xuất tạo xung CLK cho bộ đếm số người vào
RD3 là chân xuất tạo xung CLK cho bộ đếm số người ra
RD1 là chân xuất xung cạnh lên cho bộ đếm số người vào
RD4 là chân xuất xung cạnh lên cho bộ đếm số người ra
RD2 là chân xuât 1 byte (8bit) đó ra 8 chân 7 Đoạn đếm người vào
RD5 là chân xuât 1 byte (8bit) đó ra 8 chân 7 Đoạn đếm người ra
 Lắp ráp như sơ
đồ trên thì khi có người từ ngoài bước vào chắn cặp thu phát hồng
ngoại đang hoạt động làm IC567 có tác động sườn xuống xuất mức 0 (chân RB0) báo về
vi xử lý, vi xử lý nhận tín hiệu này sẽ tác động mức 0 (chân RC0) kích opto PC817 dẫn,
làm dòng 12v đổ qua H1061 motor quay mở cửa. Tương tự quá trình đối với người từ
trong đi ra cũng vậy .
 Khi động cơ mở cửa đụng tiếp điểm hành trình cửa mở
làm kích mức cao (=Vcc)
báo cho vi xử lý(chân RB2), làm động cơ quay đảo chiều . Motor sẽ quay ngược lại đến
khi đụng tiếp điểm hành trình cửa đóng thì sẽ dừng hẵn .
 Trong quá trình đóng cửa nếu có người tới gần cửa để cảm biến phát hiện, thì cửa
sẽ ưu tiên mở ra .
 Đồng thời , với tín hiệu từ IC567 báo về vi xử lý sẽ tạo xung cho bộ 74HC595 giãi
mã đếm số
người ra /vào tương ứng 1 người tăng 1 đơn vị (đếm tới 9999 sẽ quay về 0 ) .

2.2.1 Khối nguồn :
- Vì hầu hết các linh kiện trong đề tài như 16F877A, LM555, LM567,
74HC595…đều hoạt động trong điện áp nguồn 5VDC nên khối nguồn có nhiệm vụ cung
cấp điện áp Vcc = 5V ổn định cho các khối hoạt động .

Hình 7 : KHỐI NGUỒN

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân

SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Nguyên MSSV : 20762069 Trang 9

Khái niệm về chỉnh lưu:
Một mạch chỉnh lưu là một mạch điện bao gồm các linh kiện điện - điện tử, dùng
để biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.Mạch chỉnh lưu có thể được
sử dụng trong các bộ nguồn cung cấp dòng điện một chiều, hoặc trong các mạch tách sóng
tín hiệu vô tuyến đi
ện trong các thiết bị vô tuyến. Phần tử tích cực trong mạch chỉnh lưu
có thể là các điốt bán dẫn, các đèn chỉnh lưu thủy ngân hoặc các linh kiện khác.
Khi chỉ dùng một điốt đơn lẻ để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều, bằng cách khóa
không cho phần dương hoặc phần âm của dạng sóng đi qua mạch điện, thì mạch chỉnh lưu
được gọi là chỉnh l
ưu nửa chu kỳ hay chỉnh lưu nửa sóng. Trong các bộ nguồn một chiều
người ta hay sử dụng các mạch chỉnh lưu nhiều điốt (2 hoặc 4 điốt) với các cách sắp xếp
khác nhau để có thể biến đổi từ xoay chiều thành một chiều bằng phẳng hơn trường hợp sử
dụng một điốt riêng lẻ. Trước khi các điốt bán dẫn phát triển, ng
ười ta còn dùng các mạch
chỉnh lưu sử dụng đèn điện từ chân không, đèn chỉnh lưu thủy ngân, các dãy bán dẫn đa
tinh thể seleni
Các máy thu thanh vô tuyến đầu tiên, người ta gọi là các máy tinh thể, dùng một sợi
“râu mèo” hoặc một kim nhọn tiếp xúc nhẹ vào một điểm trên một khối tinh thể galena
(sunphát chì) để tạo ra một điốt tiếp điểm, hoặc một bộ tách sóng tinh thể. Trong hệ th
ống
sấy đốt khí, các bộ phát hiện lửa có thể dùng. Hai điện cực trong một vỏ bọc kín có thể sản
sinh ra dòng điện và có thể chỉnh lưu được một dòng điện xoay chiều, nhưng chỉ khi
chúng nhìn thấy ngọn lửa .
 Mạch chỉnh lưu toàn sóng:
Mạch chỉnh lưu toàn sóng biến đổi cả hai thành phần cực tính của dạng sóng đầu

vào thành một chiều. Do đó nó có hiệu suất cao hơn. Tuy nhiên trong mạch điện không có
điểm giữa của biến áp người ta sẽ cần đến 4 điốt thay vì một như trong mạch chỉnh lưu
nửa sóng. Điều này có nghĩa là đầu cực của điện áp ra s
ẽ cần đến 2 điốt để chỉnh lưu, thí
dụ như 1 cho trường hợp điểm X dương, và 1 cho trường hợp điểm X âm. Đầu ra còn lại
cũng cần chính xác như thế, kết quả là phải cần đến 4 điốt. Các điốt dùng cho kiểu nối này
gọi là cầu chỉnh lưu.

Hình 8 : Chỉnh lưu toàn phần
Bộ chỉnh lưu toàn sóng biến đổi cả 2 nửa chu kỳ thành một điện áp đầu ra có một
chiều duy nhất: dương (hoặc âm) vì nó chuyển hướng đi của dòng điện của nửa chu kỳ âm
(hoặc dương)của dạng sóng xoay chiều. Nửa còn lại sẽ kết hợp với nửa kia thành một điện
áp chỉnh lưu hoàn chỉnh.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân

SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Nguyên MSSV : 20762069 Trang 10

Đối với nguồn xoay chiều một pha, nếu dùng biến áp có điểm giữa, chỉ cần 2 điốt
nối đâu lưng với nhau (nghĩa là anode-với-anode hoặc cathode-với-cathode)có thể thành
một mạch chỉnh lưu toàn sóng.


Hình 9
Cá tụ điện trong khối nguồi cũng có chức năng hết sức quan trọng dùng để lọc điện
áp. Vì là điện 1 chiều nhưng chưa phẳng vẫn còn các nhấp nhô nên các tụ này có tác dụng
lọc cho điện áp 1 chiều phẳng. Với tụ hóa lọc nguồn cho LM7805, dung lượng tụ >=
100uF để lọc phẳng điện áp đầu vào và điện áp tụ này phải > đi
ện áp đầu vào 12V. Còn tụ
lọc nguồn đầu ra phải là tụ hóa để lọc lại nguồn cho phẳng .

Hình 10: Nguồn sau khi được lọc

2.2.2 Khối vi xử lý 16F877A

- Là bộ não trung tâm của toàn hệ thống.
- Khối điều khiển có nhiệm vụ:
+ Nhận dữ liệu từ khối thu và khối tiếp điểm
+ Phân tích và xử lý các dữ liệu đã nhận.
+ Điều khiển hoạt động và hiển thị khối hiển thị .
- Để Pic 16F877A hoạt động c
ần cấp xung clock, nguồn xung có thể có từ trong vi
xử lý ( dao động nội ) hoặc từ bên ngoài nhờ mạch dao động RC hay thường dùng hơn là
dao động thạch anh…Yêu cầu nguồn xung clock phải càng ổn định càng tốt, nên chọn
thạch anh 20MHz.
- Để thực thi xong 1 lệng vi xử lý cần 20 chu kỳ xung clock. Vậy thời gian thực thi
một lệnh của vi điềi khiển là :
T
i=20/(20*10^ 6)=1us
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân

SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Ngun MSSV : 20762069 Trang 11

- 2 tụ 30p dùng để ổn định dao động.

Hình 11 : Khối vi xử lý

2.2.3 Khối phát hồng ngoại dùng Ic555 :

Hình 12 : Mạch phát hồng ngoại

IC555 Tạo dao động tần số cao khoảng 30Khz đến 40 Khz để cho led phát hồng
ngoại phát xa . Biến trở R1 để chỉnh tần số.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân

SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Ngun MSSV : 20762069 Trang 12

Khi chân 3 của IC555 ở mức cao thì 2N1069 dẫn và led phát sẽ phát tia hồng
ngoại.
Khi chân 3 của IC555 ở mức thấp thì 2N1069 ngưng dẫn và led phát sẽ không
phát tia hồng ngoại.
Hình 13 : Sơ đồ khối
Giải thích :

- Khối chọn chức năng và khối mã hóa : Khi người sử dụng bấm vào các phím chức
năng để phát lệnh u cầu của mình , mổĩ phím chức năng tương ứng với một số thập
phân . Mạch mã hóa sẽ chuyển đổi thành mã nhị phân tương ứng dưới dạng mã lệnh tín
hiệu số gồm các bít 0 và 1 . Số bit trong mã lệnh nhị phân có thể là 4 bit hay 8 bit tùy
theo số lượng các phím chức năng nhiều hay ít .
- Khối dao động có điều kiện : Khi nhấn 1 phím chức năng thì dồng thời khởi động
mạch dao động tạo xung đồng hồ , tần số xung đồng hồ 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 đồng hồ 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 ghép mã lệnh vào sóng mang có tần số 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 khơng sáng . Do đó bên thu khơng nhận được tín hiệu xem như bit = ‘0’ .
- Trong mạch , chân ngưỡng (Threshold) số 6 được nối với chân nảy (trigger) số 2 ,
nên hai chân này có chung điện áp là điện áp trên tụ C, để so với điện áp chuẩn là 2/3 và
1/3 bởi opamp (1) và opamp(2) ,chân 5 có tụ nhỏ .1uF nối mass để lọc nhiều tần số cao
có thể làm ảnh hưởng đến điện áp chuẩn 2/3vcc

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân

SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Nguyên MSSV : 20762069 Trang 13

- Chân 4 nối với nguồn +Vcc nên không dùng chức năng reset, chân 7 xả điện được nối
vào giữa 2 điện trở Ra và Rb tạo đường xả điện cho tụ tạo đường xả điện cho tụ ,ngõ ra

chân 3 có điện trở giới hạn dòng 1,2K và led để biểu hiện mức điện áp ra –chỉ có thể dùng
trong trường hợp tần số dao động có trị số thấp từ 20Hztro73 xuố
ng vì ở tần số cao hơn
40Hz , trạng thái sáng tắt của led khó có thể nhận biết bằng mắt thường .
Phân tích mạch
Khi mới đóng điện thì tụ nạp từ 0 lên :
- Op amp (1) có V+ < V- nên R có mức thấp(R=0)
- Op amp(2) có V+ > V- nên ngõ s có mức cao (S=1)
- Mạch F/F có ngõ S=1 ,R=0 nên Q=1 và Q=0 . lúc đó ngõ ra chân 3 có
mức cao
- Transistor Q1 có VB =0 nên ngưng dẫn và để tụ C nạp điện với thời
gian nạp là :
T nap=0.69(Ra+Rb).C=0.69(1000+1000)*10^-9=1.38 us
Khi áp trên tụ tăng đến mức 1/3vcc thì opamp (2) đổi trạ
ng thái, ngõ S= 0 . Khi S
xuống thấp thì F/F không đổi trạng thái nên điện áp ngõ ra vẫn mức cao
Khi điện áp trên tụ tăng đến 2/3vcc thì opamp(1) đổi trạng thái, ngõ R ở mức
cao(R=1)
Mạch F/F có R=1 nên Q=1 và ngõ ra ở chân 3 có điện áp thấp . khi đó ngõ T2
dẫn bảo hòa và chân 7 nối mass ngăn tụ c nạp điện mà phải xả điện qua RB qua T2 xuống
mass . Tụ C xả điện với hằng số thời gian là :
T xã=0.69.Rb.C=0.69*1000*10^-9=0.69 us
Khi điện áp trên t
ụ giảm xuống dưới 2/3 vcc thì opamp(1) đổi trạng thái R=0 . khi
R xuống mức thấp thì F/F không đổi trạng thái nên điện áp ngõ ra vẫn ở mức thấp.khi
điện áp trên tụ giảm xuống đến mức 1/3 vcc thì opamp(2) đổi trạng thái tức S=1 . nên ngõ
ra chân 3 có mức cao . đồng thời T2 mất phân cực nên ngưng dẫn và chấm dứt giai đoạn
xả của tụ. như vậy mạch lại trở lại trạng thái ban đầu và ti
ếp tục nạp lên từ mức điện áp là
1/3vcc lên đến 2/3 vcc.

Hiện tượng trên sẽ tiếp diễn liên tục và tuần hoàn.
Lưu ý: Khi mới mở điện tụ C sẽ từ 0V lên 2/3Vcc rồi sau đó tụ xả điện là 2/3Vcc
xuống 1/3 Vcc chứ không xả xuống 0V .những chu kỳ sau ,tụ sẽ tụ từ 1/3Vcc lên 2/3Vcc
chứ không nạp từ 0 nữa.
Thời gian tụ nạp là thời gian Vo=+Vcc, led sáng . thờ
i gian tụ xả là thời gian
Vo=0V,led tắt.
Thời gian tụ nạp và xả được tính theo công thức :
Thời gian nạp : T nạp =0,69.(Ra+Rb)C
Thời gian xả: T xả = 0,69.Rb.C
Điện áp ngõ ra chân 3 có dạng hình vuông với chu kỳ là :
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân

SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Nguyên MSSV : 20762069 Trang 14

T = T nạp + T xả = 2.07 us
Do thời gian nạp và thời gian xả không bằng nhau (T nạp > T xả) nên tín hiệu hình
vuông ra không đối xứng . Tần số của tín hiệu hình vuông là :
F = 1 / T = 1 / (0,69.(Ra+2Rb).C)=0.48 MHz

Dạng sóng ra tại các chân:


Hình 14
Hình 14 là dạng điện áp tại các chân 2-6,chân 7 và chân 3,trong đó khoảng thời
gian điện áp tăng là thời gian tụ nạp ,khoảng thời gian điện áp giảm là thời gian tụ xả. Khi
khảo sát dạng điện áp tại các chân cần lưu ý :khi mới mở điện thì tụ C sẽ nạp từ 0V lên
đến 2/3Vcc ,nhưng khi xả chỉ xả đến 1/3Vcc. Để tính chu kỳ của tín hiệu , người ta chỉ
tính các lần nạp sau chứ không xét các lần nạp đầu tiên.Khi tụ nạp thì chân 7 có điện áp
cao hơn 2-6,nhưng khi tụ xả thì chân 7 giảm nhanh xuống 0V-do Q1 trong Ic chạy bảo hòa

chứ không giảm theo hàm số mũ trên tụ C.
Để cho dạng sóng vuông ở ngõ ra đối người ta có thể thực hiện bằng nhiều cách .
Cách thứ 1: chọn điện trở Ra có trị số rất nhỏ so với Rb thì lúc đó sai số giữa T nạp và
T xả coi nh
ư không đáng kể .Điều này khó thực hiện nếu làm việc ở tần số cao .Điện trở
Ra có trị số tối thiểu khoảng vài KΩ thì Rb có trị số rất lớn khoảng vài trăm KΩ .Với các
trị số điện trở này thì tần số dao động không thể cao được.
Cách thứ 2: Dùng diot ghép song song Rb
Khi có diot D ,thời gian tụ C nạp làm diot phân cực thuận có điện trở rấ
t nhỏ nên coi
như nối tắt Rb.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân

SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Nguyên MSSV : 20762069 Trang 15

Thới gian nạp điện của tụ được tính theo công thức :
Tnạp =0,69RaC = 0.69 us
Khi tụ C xả điện thì diot được phân cực ngược nên tụ vẫn xả điện qua Rb . thời gian xả
điện của tụ được tính theo công thức :
T xả =0,69.Rb.C = 0.69us
Nếu chọn trị số Ra bằng Rb thì mạch sẽ tạo ra tín hiệu hình vuông đối xứng .
Thực ra ,trong mạch điện khi tụ nạp dòng đ
iện qua Ra và điện trở thuần của diot, nên thời
gian nạp vẫn lớn hơn thời gian xả một ít .

2.2.4 Khối thu hồng ngoại và điều chế bằng Ic567 :

Hình 15: Mach thu hồng ngoại

- Mạch thu hồng ngoại sử dụng nguồn đôi là do Ic TL082 là loại IC op-amp đôi, nghĩa
là có 2 opamp bên trong IC.
- Mạch sử dụng nguồn đôi đối xứng sẽ khai thác hế
t hiệu suất của vi mạch , nó có giá trị
khoảng Vcc = (±3 ^ ±18) V.
Nếu Vin+ > Vin- : Vout = + Vcc , được gọi là vùng bảo hòa dương
Nếu Vin+ < Vin- : V
out
= - Vcc , được gọi là vùng bảo hòa âm

- Biến trở chỉ có tác dụng tạo điện áp so sánh, và chỉnh tùy theo điều kiện thường để
khoảng 6V.
Nên sử dụng Photodiode hơn là dùng quang trở vì nó ít bị nhiễu .
Nhược điểm sử dụng photodiode dễ bị nhiễu bởi ánh sáng mặt trời.
Khắc phục: chọn nơi thu ít ánh sáng và chọn góc đặt để cặp thu phát dễ nhìn thấy nhau.
- Nguyên lý hoạt động: khi photodiode nhận được ánh sáng hồng ngoại (tín hiệu) do
led phát gửi tới thì điện trở của Photodiode sẽ rất nhỏ hơn so với 33k (điệ
n trở phân áp ở
dưới), điện áp đi vào opamp LM567 sẽ là 5V =Vcc> điện áp so sánh (-5V) nên đầu ra của
opamp sẽ là khoảng gần 5V, qua LM567 => output = 5 V ==> mức logic cao.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân

SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Nguyên MSSV : 20762069 Trang 16

khi photodiode ko nhận được ánh sáng (tín hiệu) thì điện trở của photodiode rất lớn hơn so
với 33k nên điện áp đi vào opamp sẽ gần =0 V và đầu ra 0V ==> mức logic thấp
====> khi đó tín hiệu có thể đưa vào mạch vi điều khiển để xử lý
Dựa vào mạch này bạn có thể nhận biết được có người hay không .
Tần số sóng mang còn được dùng để so pha với tần số dao động bên phần thu giúp
cho mạch thu phát hoạ
t động đồng bộ , đảm bảo cho mạch tách sóng và mạch chuyển đổi
nối tiếp sang song song hoạt động chính xác .

2.2.5 Khối truyền động motor


Hình 16 : Khối truyền động
- Đây là 1 mạch cầu H sử dụng BJT công suất là H1061

Hình 17
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân

SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Nguyên MSSV : 20762069 Trang 17

Dựa vào hình 17 ta có thể giải thích nguyên lý hoạt động của mạch Hình 16 như sau :
+ Tôi chọn 2 loại BJT công suất trung bình H1061 để làm mạch cầu. Điện áp cao nhất
mà BJT này chịu được là 100V và dòng tối đa là 4A (chỉ là danh nghĩa, thực tế có thể thấp
hơn). BJT npn H1061 có thể kích trực tiếp. Khi opto PC817 ko dẫn thì ngõ vào chân B ở
mức thấp, BJT Q01 không hoạt động, không tồn tại dòng IC của BJT này, nghĩa là không
có dòng IB của BJT Q1, Q1 vì thế không hoạt động và tương đương một khóa Q1 mở.
+ Khi opto PC817 dẫn kéo chân B của con Q1 lên mức cao, 5V, BJT Q01 bão hòa (mạch

E chung), dòng IC của Q01 xuất hi
ện và cũng là dòng IB của BJT Q1. Q1 vì thế cũng bão
hòa và tương đương một khóa đóng. Như vậy, chúng ta có thể dùng các mức điện áp
chuẩn 0V để kích opto PC817 -> các BJT được kích dùng trong mạch cầu H cho dù điện
áp nguồn có thể lên vài chục hay trăm Volt cũng vẫn cách ly với điều khiển hoàn toàn an
toàn nến động cơ xảy ra sự cố.
+ Để kích Q1,Q3 hay Q2,Q4 ta nối chân kích tương ứng sẽ được vi điều khiển (AVR)
đi
ều khiển. Do BJT có thể được kích ở tốc độ rất cao nên ngoài chức năng đảo chiều,
mạch cầu H dùng BJT điều khiển PWM.

+
Nhược điểm lớn nhất của mạch cầu H dùng BJT là công suất của BJT thường nhỏ, vì
vậy với motor công suất lớn thì BJT ít được sử dụng. Mạch điện kích cho BJT cần tính
toán rất kỹ để đưa BJT vào trạng thái bão hòa, nếu không sẽ hỏng BJT. Mặt khác, điện trở
CE của BJT khi bão hòa cũng tương đối lớn, BJT vì vậy có thể bị nóng…

2.2.6 Khối hiển thị và ghi dịch bằng 74HC595 :

Hình 18 :Khối hiển thị
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân

SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Nguyên MSSV : 20762069 Trang 18


Giải thích mạch và cách ghi dịch của IC74HC595 :

+Là ic ghi dịch 8bit kết hợp chốt dữ liệu , đầu vào nối tiếp đầu ra song song .

+Chức năng: Thường dùng trong các mạch quét led 7, led matrix …để tiết kiệm số chân

VDK tối đa (3 chân) . Có thể mở rộng số chân vi điều khiển bao nhiêu tùy thích mà k ic
nào có thể làm dc bằng việc mắc nối tiếp đầu vào dữ liệu các ic với nhau.
+ IC 74HC595 là một IC dịch và chốt dữ liệu vớ
i tốc độ CLK đáp ứng lên đến 40MHz
+ IC 74HC595 cho phép ghép tầng nhiều IC. Khi đó, ngõ vào IC sau (SDI) nối với ngõ ra
của IC trước (SDO).
+ IC 74HC595: là con ghi dịch vào nối tiếp, ra song song 8 bit.

+ Đầu vào: Cần 3 chân vào điều khiển SCK, RCK, CLR; 01 chân vào dữ liệu SDI. 04
chân này nối với Pic, để điều khiển.

+ Đầu ra: xuất ra 8 bít - 8 chân Out nối đến 8 Led.
+ Để dịch một byte dữ liệu ra IC 74HC595, ta làm như sau:

1. Áp 1 bit dữ liệu đầu tiên vào chân SDI.

2. Tạo 1 cạnh xung lên tạ
i chân SCK để dịch bit này vào chốt của IC595.

3. Lại áp bit dữ liệu kế tiếp vào SDI, lại tạo xung lên tại SCK. Lặp lại 8 lần để dịch hết 8
bít dữ liệu vào chốt IC595.

4. Cuối cùng tạo 1 cạnh xung lên tại chân RCK để xuất dữ liệu từ chốt ra 8 chân Out.

2.3 Mạch tổng thể :
Xem bảng vẽ sơ đồ nguyên lý bảng vẽ A3 đính kèm .

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân

SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Nguyên MSSV : 20762069 Trang 19

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ HÌNH LÀM CỬA TỰ ĐỘNG

3.1.Khung mô hình:
Vật liệu:
Yêu cầu gọn nhẹ, dễ vận chuyển nên mô hình được làm khung nhôm lắp kiếng.
Cơ cấu truyền động của mô hình:

Hình 19:Mô hình cửa
1: cánh cửa
2: thanh ray
3: con lăn
4: Puli
5: dây curoa
6: thanh rượt dưới


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện – Điện Tử GVHD : ThS. Tống Thanh Nhân

SVTH : Nguyễn Ngọc Thanh Nguyên MSSV : 20762069 Trang 20

3.2 Cánh cửa:


Hinh 20: Cánh cửa
Cánh cửa được làm bằng kính dày 5mm với khung nhôm cố định để gá vào cơ cấu truyền
chuyển động.

Khối lượng cửa thực tế: 754g+ 802g=1554g≈1,55kg
Trọng lượng cửa: 1,55kg*10=15,5N
Lực ma sát khi cửa chuyển động: Với hệ số ma sát là 0,01 ta có: 15,5*0,01=0,155N

3.3.Thanh ray:


Hình 21
Thanh ray được làm bằng nhôm thanh