Báo cáo đồ án vi xử lý - Nhà thông minh

ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 1
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
BỘ MÔN MÁY TÍNH



ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH PHÒNG
THÔNG MINH


Ngƣời thực hiện: Lê Thành Phú Nhóm 39
Nguyễn Thái Phƣơng Nhóm 39
Nguyễn Phƣơng Nam Nhóm 39


Giảng viên hƣớng dẫn: Nguyễn Thế Nghĩa Chữ ký:





Đà Nẵng, 25 tháng 5 năm 2015
ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 2

LỜI CAM ĐOAN
Nhóm chúng tôi gồm (Tôi là): Lê Thành Phú Nhóm 39

Nguyễn Thái Phƣơng Nhóm 39
Nguyễn Phƣơng Nam Nhóm 39
Chúng tôi xin cam đoan toàn bộ sản phẩm và nội dung của bán báo cáo đồ án Vi xử lý và
máy tính đều do chúng tôi thực hiện không sao chép nguyên bản của bất kỳ công trình
nào có sẵn Các nội dung tham khảo đều đƣợc trích dẫn rõ ràng và đƣợc tham chiếu đến
mục Tài liệu tham khảo. Nếu có bất kỳ sự gian dối nào, chúng tôi (tôi) xin nhận trách
nhiệm và chịu hoàn toàn các hình thức kỷ luật của Bộ môn, Khoa, Trƣờng.



Ký tên (ghi rõ họ tên): Lê Thành Phú …………….
Ký tên (ghi rõ họ tên): Nguyễn Thái Phƣơng …………….
Ký tên (ghi rõ họ tên): Nguyễn Phƣơng Nam …………….











ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 3

TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của thế giới về mọi mặt, trong đó khoa học công
nghệ nói chung và ngành công nghệ kỹ thuật điện tử nói riêng có nhiều phát triển vƣợt

bậc, góp phần làm cho thế giới ngày càng hiện đại và văn minh hơn. Sự phát
triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nhƣ sự
chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ và hoạt động ổn định. Là những yếu tố cần thiết
làm cho hoạt động của con ngƣời đạt hiệu quả cao. Con ngƣời ngày càng có nhƣng nhu
cầu cao hơn cần đƣợc đáp ứng. Chính vì vậy trong đồ án Vi Xử Lý này nhóm chúng em
chọn đề tài : “ Thiết Kế và Thi Công Mô Hình Phòng Thông Minh” sử dụng cảm biến để
đo nhiệt độ và quang trở để nhận biết ánh sáng trong phòng đƣợc đặt ở vị trí ngƣời ngồi
sau đó đƣợc xử lý bởi chip MSP430G2553 truyền tín hiệu bằng sóng RF cho mạch chính,
tại mạch chính sẽ nhận tín hiệu từ sóng RF thu đƣợc để điều khiển thiết bị quạt và đèn
trong phòng khi có ngƣời.
Sau khi hoàn thiện đồ án, nếu xử lý tốt đề tài có thể ứng dụng trong các phòng ở nơi công
cộng mà không có ngƣời trực nhằm tiết kiệm năng lƣợng và có thể phục vụ cho mục đính
công cộng một cách tốt nhất, để tài còn có thể ứng dụng trong các phòng học, phòng
họp… nếu có thể phát triển thêm một số ứng dụng cần thiết khác.
Đồ án đƣợc nhóm thực hiện dựa trên những kiến thức đã học đƣợc và sự hƣớng dẫn của
thầy hƣớng dẫn đồ án và đặc biệt là sự nổ lực của tất cả thành viên trong nhóm để có thể
hoàn thiện đồ án này.
Mặc dù đã cố gắng hoàn thiện bản báo cáo này nhƣng trong quá trình làm không thể tránh
khỏi những sai sót vì vậy nhóm rất mong đƣợc thầy, cô và các bạn góp ý kiến để nhóm
có thể hoàn thiện hơn.







ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 4
MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 2
TÓM TẮT ĐỀ TÀI 3
MỤC LỤC 4
DANH MỤC HÌNH ẢNH 6
BẢNG PHÂN CHIA CÔNG VIỆC & KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 7
CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 8
1.1 Yêu cầu chức năng 8
1.2 Yêu cầu phần cứng 8
1.2.1 Vi điều khiển MSP430G2553 8
1.2.2 Module RF HC – 11 sử dụng chip CC1101 9
1.2.3 Cảm biến nhiệt độ LM35 11
1.2.4 12
CHƢƠNG 2: MÔ TẢ HỆ THỐNG 14
2.1 Sơ đồ khối khối mạch cảm biển và phát RF 14
2.2 Sơ đồ khối mạch thu RF và điều khiển thiết bị 15
CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 16
3.1 Mạch cảm biến và phát RF 16
3.1.1 Khối xử lý trung tâm 16
3.1.2 Khối nguồn 16
3.1.3 Mạch cảm biến nhiệt độ 17
3.1.4 Mạch cảm biến ánh sáng 18
3.2 Mạch thu RF và điều khiển thiết bị 19
CHƢƠNG 4 : LƢU ĐỒ THUẬT TOÁN 22
4.1 Lƣu đồ thuật toán bên phát 22
4.2 Lƣu đồ thuật toán bên thu 23
CHƢƠNG 5: KIỂM THỬ, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC VÀ KẾT LUẬN 26
5.1 Kiểm thử 26
5.1.1 Kiểm tra mạch cảm biến và phát RF 26
5.1.2 Kiểm tra mạch thu RF và điều khiển thiết bị 26
5.2 Đánh giá 27

ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 5
5.3 Mô hình 27
5.4 Kết luận 29
PHỤ LỤC 30
1. Tài liệu tham khảo 30
2. Phụ luc code 30


ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 6
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Sơ đồ chân của MSP430G2553 8
Hình 1.2: Sơ đồ khối chức năng của module CC1101 9
Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý của module RF sử dụng CC1101 10
Hình1.4: Module RF thực tế 10
Hình 1.5: Sơ đồ chân LM35 11
Hình 1.6: Module PIR 12
Hình 2.1: Sơ đồ khối mạch phát RF 14
Hình 2.2: Sơ đồ khối mạch thu 15
Hình 3.1: Mạch xử lý trung tâm 16
Hình 3.2: Sơ đồ mạch khối nguồn 17
Hình 3.3: Mạch cảm biến nhiệt độ 17
Hình 3.4: Mạch cảm biến ánh sáng 18
Hình 3.5: Sơ đồ mạch thu RF và điều khiển thiết bị 20
Hình 3.6: Mạch nguồn 3.3V 20
Hình 3.7: Mạch điều khiển thiết bị 21
Hình 5.1: Mô hình phòng thông minh 27
Hinh 5.2: Thiết bị điều khiển trong phòng 28
Hình 5.3: Mạch cảm biến và phát RF 28

Hinh 5.4: Cảm biến PIR 29

ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 7
BẢNG PHÂN CHIA CÔNG VIỆC & KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

Họ và tên

Tên công việc
Thời gian
thực hiện
Mức độ hoàn
thành (%)



Lê Thành Phú
+ Thi công mạch: mạch nguồn,
mạch cảm biến, mạch MCU của
mạch phát RF.
+ Code tổng ghép nối chƣơng
trình con, phân phối công việc cho
MCU.
+ Lắp mô hình, trang trí.



10/3-31/5

90%



Nguyễn Phƣơng Nam
+ Thiết kế mạch thu, phát RF:
mạch nguồn, mạch cảm biến. Vẽ
sơ đồ nguyên lý và layout.
+ Code chƣơng trình đọc ADC 2
kênh đọc tín hiệu từ cảm bi bên
phát.
+ Viết báo cáo đồ án.



10/3-31/5



90%



Nguyễn Thái Phƣơng
+ Thi công mạch thu RF: mạch
nguồn, mạch cảm biến phát hiện
ngƣời, mạch MCU và mạch điều
khiển thiết bị.
+ Code đọc ADC từ cảm biến PIR

phát hiện ngƣời.
+ Lắp mô hình, trang trí.



10/3-31/5



90%










ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 8
CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1 Yêu cầu chức năng
- .
Mạch xử lý trung tâm có nhiệm vụ thu tín hiệu RF đồng thời sử dụng bộ
ện ngƣời trong phòng để
.
- Mạch phát RF sẽ đƣợc đặt ở vị trí ngƣời ngồi nhằm đo nhiệt độ và ánh sáng tại đó.
Khi không có ngƣời trong phòng toàn bộ thiết bị sẽ không đƣợc hoạt động. Khi có

ngƣời vào phòng, nếu trời tốt thì đèn sẽ đƣợc bật, và nếu nhiệt độ trong phòng cao
lớn hơn 30 độ C thì quạt sẽ đƣợc bật, ở đây nếu ngƣời sử dụng không có nhu cầu
thì có thể bật tắt quạt bằng tay.
1.2 Yêu cầu phần cứng
- Sử dụng Vi điều khiên MSP430G2553 cũa hãng TI ( Texas Intruments ).
- Bộ module thu phát RF CC1101.
- Cảm biến nhiệt độ LM35, Cảm biến ánh sáng (quang trở) , module PIR phát hiện
chuyển động của ngƣời.
- Ngoài ra còn có các linh kiện khác đƣợc sử dụng sẽ đƣợc giới thiệu trong phần
thiết kế.
1.2.1 Vi điều khiển MSP430G2553

Hình 1.1: Sơ đồ chân của MSP430G2553
- MSP430G2553 là một sản phẩm phổ biến trong dòng chip “ultra-low power” của
Texas Instrument. Dƣới đây là một số đặc điểm của vi điều khiển này.
+ MSP430 sử dụng nguồn thấp 1.8V-3.6V, tích hợp nhiều ngoại vi thông
minh, dễ sử dụng, chi phí thấp .
+ Cấu trúc sử dụng nguồn thấp giúp kéo dài tuổi thọ của Pin:
- Duy trì 0.1µA dòng nuôi RAM.
ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 9
- Chỉ 0.8µA real-time clock.
- 250 µA/ MIPS.
- Bộ tƣơng tự hiệu suất cao cho các phép đo chính xác
- 12 bit hoặc 10 bit ADC-200 kskp, cảm biến nhiệt độ, Vref ,
- 16 bit RISC CPU cho phép đƣợc nhiều ứng dụng, thể hiện một phần ở
kích thƣớc Code lập trình.
- Thanh ghi lớn nên loại trừ đƣợc trƣờng hợp tắt nghẽn tập tin khi đang làm
việc.
- Thiết kế nhỏ gọn làm giảm lƣợng tiêu thụ điện và giảm giá thành.

- Tối ƣu hóa cho những chƣơng trình ngôn ngữ bậc cao nhƣ C, C++.
1.2.2 Module RF HC – 11 sử dụng chip CC1101
- Module RF là sản phẩm Texas instruments. Nhiệm vụ truyền nhận tín hiệu không
dây bằng sóng RF sử dụng giao tiếp UART.
- IC CC1101 là một IC thu nhận có đầy đủ chức năng của bộ thu và phát RF.


Hình 1.2: Sơ đồ khối chức năng của module CC1101
Sơ đồ nguyên lý của IC CC1101 từ datasheet đƣợc nối với một Anten 50 Ohm,
đƣợc phối hợp trở kháng.
ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 10


Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý của module RF sử dụng CC1101

Hình1.4: Module RF thực tế
- Các thông số kỹ thuật:
+ Module RF to UART HC-11 sử dụng chip thu phát sóng CC1101 từ Texas
Instruments.
+ Điểm ƣu việt của HC-11 là module đƣợc trang bị thêm một chip STM8 có
nhiệm vụ chuyển từ giao tiếp SPI trên CC1101 sang giao tiếp UART với bộ tập
lệnh dễ sử dụng, với giao tiếp UART bạn sẽ sễ dàng kết nối CC1101 với máy tính
hoặc vi điều khiển, chỉ với 1 vài thiết lập đơn giản là bạn đã có thề sử dụng module
này nhƣ một bộ truyền UART không dây:
ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 11
+ Điện áp hoạt động: 3v3 -> 5VDC Tần số thu phát: 433mhz.
+ Giao tiếp: Serial UART
- Chức năng các chân:

Chân 1
VCC
3.3-5V
Chân 2
GND
Chân mass
Chân 3
RXD

Chân 4
TXD

Chân 5
CON


- Kết nối Module với vi điều khiển:
+ Chân 1 VCC nối với nguồn 3.3V.
+ Chân 2 GND nối với chân GND của chip.
+ Chân 3 RXD nối với Chân P1.2( TXD) của vi điều khiển.
+ Chân 4 TXD nối với chan P1.1 (RXD) của vi điều khiển.
- Mô tả:
+ Trong phạm vi đồ án nhóm sử dụng module RF HC 11 sử dụng giao tiếp UART.
+ Để module có thể hoạt động các module phải có cùng kênh sóng, địa chỉ, kênh
và địa chỉ phải khác 0.
+ Ở đây nhóm sử dụng module với các thông số mặc định: Baurate: 9600, stop
bits:1, parity: none, công suất phát: 10dBm.
+ Sau khi kết nối module với vi điều khiển, để module hoạt động thì cần thực hiện
giao tiếp với module thông qua giao tiếp UART. Module nhận đƣợc tín hiệu từ vi

điều khiển truyền sang. Việc mã hóa dữ liệu và truyền nhận tín hiệu sẽ do module
thực hiện với các thông số đã thiết lập. Sau khi truyền và nhận tín hiệu, ta chỉ cần
lấy tín hiệu thu đƣợc từ module để đƣa vào vi điều khiển.
1.2.3 Cảm biến nhiệt độ LM35

Hình 1.5: Sơ đồ chân LM35
- Thông số kỹ thuât:
ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 12
+ Là một cảm biến nhiệt độ tƣơng tự, đƣợc sử dụng phổ biến trong nhiểu ứng dụng
khác nhau.
+ Nhiệt độ đƣợc xác định bằng cách đo điện áp ngõ ra của LM35.
+ Điện áp ra: -1V đến 6V.
+ Công suất tiêu thụ là 60u .
+ Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/oC.
+ Độ chính xác cao ở 25 C là 0.5 C.
+ Độ chính xác thực tế: 1/4°C ở nhiệt độ phòng và 3/4°C ngoài khoảng -55°C tới
150°C.
1.2.4

Hình 1.6: Module PIR
- :
+ (PIR sensor), tức là bộ cảm biến thụ động dùng nguồn kích thích là tia hồng
ngoại. Tia hồng ngoại (IR) chính là các tia nhiệt phát ra từ các vật thể nóng. Trong
các cơ thể sống, trong chúng ta luôn có thân nhiệt (thông thƣờng là ở 37 độ C), và
từ cơ thể chúng ta sẽ luôn phát ra các tia nhiệt, hay còn gọi là các tia hồng ngoại,
ngƣời ta sẽ dùng một tế bào điện để chuyển đổi tia nhiệt ra dạng tín hiệu điện và
nhờ đó mà có thể làm ra cảm biến phát hiện các vật thể nóng đang chuyển động.
+ Khi có ngƣời đi qua vùng hoạt động của cảm biến, sẽ có xung một xung ra trên
chân ngõ ra của module, từ xung này ta có thể đƣa vào Vi điều khiển để xủa lý.

+ PIR HC-SR501 cảm biến chuyển động chỉnh đƣợc độ nhạy bao gồm 2 biến trở.
1 biến trở điều chỉnh độ nhạy của cảm biến (có tên Sx), 1 biến trở điều chỉnh thời
gian đóng của cảm biến (Tx).
+ Việc vặn biến trở về bên phải sẽ làm tăng giá trị của biến trở, vặn về bên trái sẽ
làm giảm giá trị.
- Thông số kỹ thuât:
+ Nguồn hoạt động: 4.5V - 20V.
+ Dòng hoạt động lúc nghỉ: 50uA @ 5V.
+ Dòng hoạt động làm việc: 300uA @ 5V.
ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 13
+ Chân ra OUT không bị kích hoạt ở mức 0V (LOW), khi kích hoạt ở mức 3.3V
(HIGH).
+ Thời gian giữ mức cao: 0.5 giây - 200 giây (điều chỉnh bằng biến trở Tx).
+ Kích thƣớc: 32mm x 24mm x 24mm (dài x rộng x cao).

ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 14
CHƢƠNG 2: MÔ TẢ HỆ THỐNG
2.1 Sơ đồ khối khối mạch cảm biển và phát RF

Hình 2.1: Sơ đồ khối mạch phát RF
Chức năng các khối:
- Khối nguồn: Cung cấp nguồn, điện áp phù hợp cho từng khối để mạch có thể hoạt
động ổn định.
- Khối Xử lý trung tâm: sử dụng chip msp430G2553, có nhiệm vụ đọc ADC từ tín
hiệu đƣa vào từ mạch cảm biến sau đó gởi tín hiệu điều khiển cho module RF bằng
giao tiếp UART.
- Khối mạch cảm biến: Gồm mạch cảm biến nhiệt độ có nhiệm vụ đo nhiệt độ
phòng, đƣợc xử lý rồi đƣa vào vi điều khiển. Khối mạch cảm biến ánh sáng để đo
cƣờng độ ánh sáng trong phòng sau đó đƣợc đƣa vào vi điều khiển để xử lý.
- Khối phát RF: Chức năng là truyền tín hiệu không dây sử dụng sóng RF đƣợc
điều khiển bằng Vi điều khiển.
Nguyên lý hoạt động:
- Khi cấp nguồn, mạch cảm biến nhiệt độ và ánh sáng hoạt động, sẽ có tín hiệu từ
mạch cảm biến đƣa vào vi điều khiển( khối xử lý trung tâm). Tại đây
msp430G2553 sẽ thực hiện chuyển đổi ADC 2 kênh từ tín hiệu vào từ của hai
mạch cảm biến. Sau khi đọc ADC, vi điều khiển sẽ truyền tín hiệu điều khiển cho
module RF CC1101 bằng giao tiếp UART. Module sẽ có nhiệm vụ truyền tín hiệu

đó đi trên đƣờng truyền, việc truyền tín hiệu này là liên tục.
ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 15
2.2 Sơ đồ khối mạch thu RF và điều khiển thiết bị

Hình 2.2: Sơ đồ khối mạch thu
Chức năng các khối:
- Khối nguồn: Cung cấp điện áp ổn định phù hợp với từng khối để mạch có thể
hoạt dộng.
- Khối thu RF: Thu tín hiệu RF từ mạch phát và đƣa vào vi điều khiển để xử lý.
- Khối cảm biến chuyển động: Cảm biến phát hiện ngƣời trong phòng, tín hiệu ra
đƣợc đƣa vào vi điều khiển để xử lý.
- Khối xử lý trung tâm: Xử lý toàn bộ hoạt động của mạch.
- Khối điều khiển thiết bị: Bật tắt thiết bị trong phòng khối này sử dụng điện áp
xoay chiều nên tuyệt đối cẩn thận trong thiết kế và sử dụng, phải cách ly với khối
mạch vi điều khiển.
Nguyên lý hoạt động:
- Mach sẽ thu tín hiệu từ bên phát gởi đến bằng module RF để đƣa vào vi điều
khiển. Module PIR có nhiệm vụ phát hiện ngƣời trong phòng. Nếu trong phòng
không có ngƣời thì khối xử lý trung tâm sẽ ngắt các thiết bị đèn và quạt trong
phòng không cho nó hoạt đông. Khi có ngƣời vào phòng, nếu trời tối thì bóng đèn
sẽ đƣợc bật lên ở vị trí có ngƣời để đảm bảo ánh sáng trong phòng cho ngƣời sử
dụng còn không thì đèn sẽ không đƣợc bật, nếu nhiệt độ trong phòng lớn ở đây
nếu lớn hơn 30 độ C thì quạt sẽ đƣợc bật lên còn nhiệt độ trong phòng không quá
nóng thì quạt sẽ không đƣợc bật.
- Việc đóng ngắt thiết bị đƣợc điều khiển bằng việc đóng ngắt các Relay trong mạch.
ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 16
CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
3.1 Mạch cảm biến và phát RF

3.1.1 Khối xử lý trung tâm

Hình 3.1: Mạch xử lý trung tâm
Nhiệm vụ:
- Thu tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ và ánh sáng đƣa vào lần lƣợt chân P1.6 và chân
P1.7 để chuyển đổi tín hiệu tƣơng tự sang số.
- Gửi tín hiệu qua module RF.
3.1.2 Khối nguồn
ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 17

Hình 3.2: Sơ đồ mạch khối nguồn
Nhiệm vụ và chức năng linh kiện:
- Nguồn 3.3V cung cấp điện áp chuẩn cho vi điều khiển và module RF hoạt động.
- LM7805 tạo điện áp 5V đƣa vào LM1117.
- LM1117 tạo điện áp chuẩn 3.3V.
- Các tụ trong mạch có nhiệm vụ lọc nguồn.
3.1.3 Mạch cảm biến nhiệt độ








Nguyên lý hoạt động, chức năng linh kiện:
Hình 3.3: Mạch cảm biến nhiệt độ
ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 18

- Cảm biến LM35 có nhiệm vụ đo nhiệt độ trong phòng. Điện áp ngõ ra của cảm
biến đƣợc đƣa vào mạch khuyết đại, để khuyết đại điện áp ra lên đủ lớn để đƣa vào
chan P1.6 của vi điều khiển
- R11 với C6 có nhiệm vụ lọc nhiễu ngõ ra của LM35.
- Lm358 khuyết đại tín hiệu đƣa vào Vi điều khiển.
- R8,R10 chỉnh hệ số khuyết đại phù hợp.
Tính toán:
- R11 với tụ C6 lọc thông thấp chọn R11= 75Ohm và C6 = 1uF.
- Chọn R8 = 1K. Biến trở R10 ta chon chọn là biến trở 500 Ohm để chỉnh hệ số
khuyết đại thích hợp.
- Vì điện áp max vào chân của vi điều khiển là 3.3V, vì vậy ta thiết kế ở điều kiện
nhiệt độ tối đa, qua mạch khuyết đại thì điện áp vào chân P1.6 không vƣợt quá
3.3V để tránh gây hỏng chip.
- Ta có:
+ 25 độ C điện áp ra của LM35 là 0.25V
+ 40 độ C điện áp ra của Lm35 là 0.4V
Ta giả sử nhiệt độ tối đa sẽ là 60 độ C nhƣ vậy điện áp ra của LM35 sẽ là 0.6V. Ta
chọn hệ số khuyết đại là Av = 4 thì điện áp tối đa đƣa vào vi điều khiển sẽ là 2.4V,
nhƣ vậy vẫn có thể đảm bảo cho vi điều khiển hoạt động.
3.1.4 Mạch cảm biến ánh sáng

Hình 3.4: Mạch cảm biến ánh sáng
ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 19
Nguyên lý hoạt động và chức năng linh kiện:
- Lm358 trong mạch có nhiệm vụ là một opamp so sánh. Khi trởi sáng điện trở của
quang trở cở vài chục Ohm, nên điện áp vào chân số 2 của opamp nhỏ điện áp vào
chân số 3 lớn hơn chân số hai, điện áp ra của opamp lúc này là Vo = 2.3V. Khi trởi
tối giá trị điện trở quang trở tăng cở vài MegaOhm, điện áp ngõ ra của opamp là
Vo=0V. Từ giá trị ngõ ra của opamp ta đƣa vào vi điều khiển để xử lý.

- R3,R5,R6 và quan g trở LDR cầu phân áp.
Tính toán:
- Sử dụng Lm358 với điện áp cung cấp là VCC = 3.3V, để khi trởi sáng, điện áp ngõ
ra của opmap sẽ là Vo= VCC-1 nhƣ vậy điện áp đƣa vào vi điều khiển sẽ không
vƣợt quá 3,3V.
- Chọn R3 = 100K, R5= 10K, R6= 6.2K.
3.2 Mạch thu RF và điều khiển thiết bị
Nhiệm vụ của mạch : điều khiển đóng mở relay để điêù khiển quạt và đèn trong
phòng.
Thành phần và tác dụng linh kiện:
- Chíp MSP430G2553 dùng để lập trình điều khiển.
- Relay có tác dụng đóng mở cho áp qua relay khi điện áp kích đầu vào ở mức cao.
- PC817 dùng kích áp cho relay khi áp đầu vào ở mức cao làm led tại đầu vào của
PC817 sáng tạo hiệu ứng quang dẫn làm cho bjt đầu ra đƣợc kích và có áp ra.
- ASM1117 dùng lấy áp ra 3.3V cấp cho vi điều khiển, các tụ lọc nguồn…
Sơ đồ mạch:
ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 20

Hình 3.5: Sơ đồ mạch thu RF và điều khiển thiết bị
Nguyên lý hoạt động của mạch:
+ Đầu vào của mạch gồm cảm biến PIR, mạch thu RF.Trong đó mạch thu RF có
nhiệm vụ nhận tín hiệu từ mạch phát RF và chuyển đổi tín vào vi điều khiển . Khi
có ngƣời vào phòng thì cảm biến PIR hoạt động , nếu nhiệt độ cao thì áp ra tại
chân P2.4 ở mức cao nên kich dẫn PC817(U1), kích dẫn relay(RL1), và quạt đƣợc
bật lên. Khi ánh sáng trong phòng thấp vƣợt qua mức cho phép thì áp ra tại chân
P1.7 ở mức cao nên kich PC817(U2), kích dẫn relay(RL2) và bật đèn sáng.
Tính toán:
- Mạch nguồn:

Hình 3.6: Mạch nguồn 3.3V
gnd
VI
3
VO
2
ADJ
1
U3
LM1117
C1
0.1uF
C2
0.1uF
R7
4.7
R11
220
AK
D5
LED-RED
1
2
5V
CONN-SIL2
ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 21
- Áp vào VCC=5VDC, R7 là điện trở ổn định nhiệt ta chọn R7=4.7 Ω, C1, C2 là tụ
lọc nguồn,chon C1=C2=0.1uF. R11 ,D5 là điện trở và led để báo khi có áp ra, chọn
dòng qua led khoảng 10mA,nên ta chọn R11=220 Ω. LM1117 dùng để lấy áp ra là

3.3VDC khi áp vào là 5VDC
Mạch điều khiển:

Hình 3.7: Mạch điều khiển thiết bị
- R1,D4,R3,D3 là tín hiệu báo sang khi có tín hiệu thu đƣợc từ RF.chọn dòng qua
diode là 10mA ,suy ra chọn R1=R3=220 Ω.R2 là điện trở bảo vệ cho Pc817 .ở đây
ta chọn R2=220 Ω. R4 là điện trở phân cực cho Q2.chọn R4=1K.D1 là diode
chống dòng ngƣợc, chọn D1 là 1N4007. R8,C4 là mạch reset cho vi điền khiển,
chọn R8=1.8k, C4=1nF. R5 là điện trở bảo vệ Pc817. Chọn dòng vào PC817 là
10mA, suy ra chọn R5=220 Ω. R6 là điện trở phân cực cho Q3, chọn R6=1K, D2
là diode chống dòng ngƣợc từ relay chọn D2 là 1N4007.
- Hoạt động của PC817 là khi áp vào ở mức cao kích led trong PC817 sáng tạo ra
hiệu ứng quang điện làm bjt tại đầu ra của PC817 dẫn .
- Các BJT 2SC1815 có vai trò nhƣ khóa điện tử có nhiệm vụ kích đóng mở Relay.




VCC_5V
gnd
gnd
VCC_5V
gnd
gnd
gnd
gnd
3.3V
R2
220
A

K
C
E
1
2
4
3
U1
PC817
R4
1K
Q2
2SC1815
RL1
OMIH-SH-124D
DVCC
1
P1.0
2
P1.1
3
P1.2
4
P1.3
5
P1.4
6
P1.5
7
P2.0

8
P2.1
9
P2.2
10
P2.6
19
P2.7
18
TEST
17
RST
16
P1.7
15
P1.6
14
P2.5
13
P2.4
12
VDSS
20
P2.3
11
MSP1
MSP430G2533-IN
D1
DIODE
R5

220
A
K
C
E
1
2
4
3
U2
PC817
R6
1K
Q3
2SC1815
RL2
OMIH-SH-124D
D2
DIODE
AK
D3
LED-RED
AK
D4
LED-RED
R1
220
R3
220
R8

1.8K
C4
1nF
1
2
SW2
CONN-SIL2
1
2
JMP
TBLOCK-I2
1
2
FAN2
TBLOCK-I2
1
2
FAN1
TBLOCK-I2
ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 22
CHƢƠNG 4 : LƢU ĐỒ THUẬT TOÁN
4.1 Lƣu đồ thuật toán bên phát

Sai


Đúng




Sai

Đúng




Cấu hình cho VĐK
+Cấu hình port
+Cấu hình adc
+Cấu hình Clock và Uart


Chƣơng trình đọc ADC

Nhiệt độ >
nhiệt độ thiết
lập



Gời tín hiệu báo nhiệt độ cao
Gởi tín hiệu nhiệt độ thấp
Nếu trời tối
hoặc ánh sáng
yếu
Gởi tín hiệu báo trời sáng
Gởi tín hiệu báo trời tối
Bắt đầu
ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 23
- Cấu hình cho vi điều khiển ta lần lƣợt gọi các hàm: config_port(), config_Uart(),
confg_clock(), config_adc().
- Chƣơng trình đọc ADC: Chƣơng trình con đọc ADC hai kênh từ mạch cảm biến
đƣa vào, giá trị đọc ADC sẽ đƣợc lƣu trong hai biến là adctemp ( lƣu giá trị từ
mạch cảm biến nhiệt độ) và adcldr ( lƣu giá trị từ mạch cảm biến ánh sáng).
- Gởi tín hiệu báo nhiệt độ cao: ta gọi hàm UartSendByte(49), gởi ký hiệu 49 mã
ASCII cho module ( khi kiểm tra trên máy tính bằng phần mềm hercules_3-2-5 ta
sẽ nhận đƣợc số 1), tƣơng tự với các hàm gởi tín hiệu báo nhiệt độ thấp, trời sáng
hoặc tối, ta lần lƣợt gọi các hàm UartSendByte(50), UartSendByte(51) và
UartSendByte(52).
4.2 Lƣu đồ thuật toán bên thu

Sai




Đúng




Bắt đầu
Cấu hình cho VĐK
+Cấu hình port
+Cấu hình Clock và Uart
Đọc Adc

Trời tối?
ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 24


Sai



Đúng






Sai



Đúng


Sai

Đúng

- Cấu hình cho vi điều khiển: ta lần lƣợt gọi các hàm adc_a0(void), config_port(),
config_Uart(), confg_clock().
- Đọc ADC: ta gọi hàm đọc ADC ngõ vào P1.0 từ cảm biến PIR đƣa vào.
- Sau khi kiểm tra trong phòng có ngƣời hay không. Vi điều khiển tiếp tục kiểm tra
dữ liệu mà bên phát truyền sang.
+ Nếu dữ liệu bên thu nhận đƣợc là 52 bên phát gởi dữ liệu này bằng hàm
UartSendByte(52), thì bên nhận sẽ hiểu là trời tối và nếu có ngƣời vào phòng thì
Có ngƣời trong
phòng ?
Bật đèn
Nhiệt độ >
Nhiệt độ đặt ?
Bật quạt
Tắt đèn
Tắt quạt
Có ngƣời
trong phòng ?
ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Trang: | 25
đèn sẽ đƣợc bật. Nếu dữ liều nhận đƣợc là 51 thì vi điều khiển sẽ biết rằng ánh
sáng trong phòng là đủ và không cần bật đèn.
+ Nếu dữ liệu nhận đƣợc là 49 thì vi điều khiển biết rằng nhiệt độ trong phòng lớn
hơn 30 độ C và nếu có ngƣời trong phòng thì quạt sẽ đƣợc bật, còn nếu dữ liệu
nhận đƣợc là 50 thì vi điều khiển sẽ xử lý cho trƣờng hợp nhiệt độ nhó hơn 30 độ
C.
- Việc đọc dữ liệu bên thu sẽ đƣợc đọc từ thanh ghi UCA0RXBUF, nếu muốn đọc
dữ liệu này lên máy tính thì ta dùng lệnh UCA0TXBUF = UCA0RXBUF.