Nghiên cứu điều khiển hệ thống thiết bị điện điện tử trong gia đình thông qua điện thoại Smartphone

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI LUẬN VĂN: Nghiên cứu điều khiển hệ thống thiết bị điện
điện tử trong gia đình thông qua điện thoại Smartphone
Ngành đào tạo: Điện tử truyền thông
Mã số ngành: 107
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Đình Hồng
Người hướng dẫn luận văn tốt nghiệp
Th.s Đặng Thị Hương Giang
Hà Nội, ngày 15, tháng 3, năm 2015
LỜI CAM ĐOAN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
Tôi tên là Nguyễn Đình Hồng, là sinh viên khóa 2011-2015 chuyên ngành:
Điện tử truyền thông, mã số sinh viên: 1151070026. Tôi xin cam đoan: Bài
luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu khoa học thực sự của bản
thân tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của Cô Đặng Thị Hương Giang.
Các thông tin tham khảo trong đề tài này được thu thập từ những nguồn
đáng tin cậy, đã được kiểm chứng, được công bố rộng rãi và được tôi trích
dẫn nguồn gốc rõ ràng ở phần Danh mục tài liệu tham khảo. Các kết quả
nghiên cứu trong bài luận văn này là do chính tôi thực hiện một cách nghiêm
túc, trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác.
Tôi xin cam đoan điều tôi nói trên hoàn toàn là sự thật và xin chịu mọi
trách nhiệm về những gì điều này.
Hà Nội, ngày 15 tháng 3 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Đình Hồng
SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 2
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
LỜI CẢM ƠN
Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự

hỗ trợ, sự giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù là trực tiếp hay gián tiếp của người
khác. Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường Đại Học đến
nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của Thầy Cô, gia đình
và bạn bè.
Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến Thầy Cô ở Khoa Điện Tử –
trường Đại Học Kinh Tế Kỹ Thuật Công Nghiệp đã cùng với tri thức và tâm
huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho em trong suốt thời
gian học tập tại trường. Và đặc biệt, trong kỳ này, Khoa đã tổ cho em được
tiếp cận với môn học rất hữu ích đối với sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật
Điện tử, truyền thông. Đó là được tham gia làm luận văn tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn cô Đặng Thị Hương Giang, đã tận tâm hướng
dẫn em qua từng buổi học trên lớp cũng như những buổi nói chuyện, thảo
luận về môn học. Trong thời gian được học tập và làm luận văn dưới sự
hướng dẫn của thầy cô, em không những thu được rất nhiều kiến thức bổ ích,
mà còn được truyền sự say mê và thích thú đối với bộ môn liên quan đến
chuyên nghành điện tử truyền thông của em. Nếu không có những lời hướng
dẫn, dạy bảo của thầy cô thì em nghĩ bài luận văn cuối khóa này của em rất
khó có thể hoàn thành được.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bè bạn, đã luôn là nguồn
động viên to lớn, giúp em vượt qua những khó khăn trong suốt quá trình học
tập và làm luận văn tốt nghiệp. Mặc dù đã rất cố gắng hoàn thiện luận văn với
tất cả sự nỗ lực, tuy nhiên để nắm rõ và hiểu hết về đề tài ‘‘Nghiên cứu điều
khiển hệ thống thiết bị điện điện tử trong gia đình thông qua điện thoại
Smartphone’’.chắc chắn sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất
mong nhận được sự quan tâm, thông cảm và những đóng góp quý báu của các
thầy cô và các bạn để bài báo cáo luận văn này ngày càng hoàn thiện hơn.

Hà Nội, ngày 05 tháng 3 năm 2015
Sinh viên thực hiện:
NGUYỄN ĐÌNH HỒNG

SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 3
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, điện thoại di động đã trở thành một trong những công cụ liên
lạc thiết yếu của con người. Không chỉ thế, ngoài chức năng liên lạc, cùng với
sự phát triển của công nghệ, kết nối toàn cầu, điện thoại di động còn được
trang bị nhiều ứng dụng giải trí, định vị, mua sắm, thanh toán trực tuyến,…
chúng gọi chung là điện thoại thông minh Smartphone. Đặc biệt sự ra đời và
phát triển nhanh chóng của kỹ thuật số làm cho ngành điện điện tử trở nên
phong phú và đa dạng hơn. Nó góp phần rất lớn trong việc đưa kỹ thuật hiện
đại thâm nhập rộng rãi vào mọi lĩnh vực của hoạt động sản xuất, kinh tế và
đời sống xã hội. Từ những hệ thống máy tính lớn, đến những hệ máy tính cá
nhân, từ những việc điều khiển các máy móc công nghiệp đến các thiết bị
điện – điện tử phục vụ đời sống hằng ngày của con người. Trong các hệ thống
đó việc trao đổi thông tin là vô cùng quan trọng. Công nghệ truyền tin không
dây Bluetooth ngày càng phát triển và đã phổ biến hầu hết trên các thiết bị di
động.
Báo cáo luận văn này trình bày kết quả nghiên cứu công nghệ không dây
Bluetooth của các thiết bị điên điện tử chạy trên nền hệ điều hành Android
ứng dụng vào ‘‘Nghiên cứu điều khiển hệ thống thiết bị điện điện tử trong gia
đình thông qua điện thoại Smartphone ”.
Khóa luận gồm 4 chương: ( Gồm có bài báo cáo và mô hình thực tế )
- Chương 1: Tổng quan kỹ thuật điều khiển hệ thống.
Phần này nói về lịch sử phát triển, phân loại của kỹ thuật điều khiển hệ thống,
các dòng IC dùng trong kỹ thuật điều khiển hệ thống.
- Chương 2: Thiết kế hệ thống điều khiển các thiết bị điện điện tử trong gia
đình.
Phần này trình bày về quá trình thiết kế hệ thống bao gồm phần cứng và mềm.
- Chương 3: Lập trình hệ thống sử dụng ngôn ngữ C.
Phần này giới thiệu về ngôn ngữ lập trình C và bài lập trình trong bài.

- Chương 4: Kết quả thực nghiệm.
Phần này nói về kết quả thu được của mạch và hướng phát triển của đề tài.
SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 4
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
MỤC LỤC
Chương 1: Tổng quan kỹ thuật điều khiển hệ thống . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.1 Kỹ thuật điều khiển hệ thống . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.1.1 Lịch sử phát triển kỹ thuật điều khiển hệ thống . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
1.1.2 Khái niệm kỹ thuật điều khiển hệ thống . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
1.1.3 Phân loại kỹ thuật điều khiển hệ thống . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.1.3.1 Điều khiển cổ điển . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
1.1.3.2 Điều khiển hiện đại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.1.3.3 Điểu khiển thông minh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.2 Tìm hiểu về các dòng IC điều khiển . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
1.2.1 Giới thiệu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.2.1.1 Lịch sử phát triển . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.2.1.2 Khái niệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
1.2.1.3 Phân loại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
1.2.2 Các loại IC điển hình . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
1.2.2.1 IC điều khiển 89S52 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.2.2.1.1 Giới thiệu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
1.2.2.1.2 Sơ đồ chân . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
1.2.2.1.3 Chức năng của các chân . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.2.2.2 IC điều khiển 16F877A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.2.2.2.1 Giới thiệu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
1.2.2.2.2 Sơ đồ chân . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
1.2.2.2.3 Chức năng của các chân . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Chương 2: Kỹ thuật điều khiển hệ thống thiết bị điện điện tử trong gia đình.26
2.1 Xác định yêu cầu thiết kế và phân tích linh kiện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
2.1.1 Xác định yêu cầu thiết kế . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

2.1.2 Phân tích linh kiện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.2 Các loại giao tiếp không dây dùng trong hệ thống điều khiển hiện nay.29
2.2.1 Các loại giao tiếp không . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
2.2.1.1 Giao tiếp qua sóng RF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
2.2.1.2 Giao tiếp bằng sóng Bluetooth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
2.2.1.3 Giao tiếp bằng sóng hồng ngoại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 5
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
2.2.1.4 Giao tiếp gần NFC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.2.1.5 Điện thoại cố định . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
2.2.2 Công nghệ không dây Bluetooth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.2.2.1 Khái niệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
2.2.2.2 Lịch sử phát triển . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.2.2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.2.2.3.1 Cấu tạo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.2.2.3.2 Đặc điểm kỹ thuật . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
2.2.2.3.3 Nguyên lý hoạt động . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.2.2.3.4 Ưu nhược điểm của module Bluetooth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.2.2.3.4.1 Ưu điểm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.2.2.3.4.2 Nhược điểm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.2.3 Ứng dụng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36
2.3 Thiết kế hệ thống. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.3.1 Sơ đồ khối . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
2.3.2 Ứng dụng trên Android . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
2.3.3 Thiết kế phần cứng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
2.3.3.1 Sơ đồ khối . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
2.3.3.2 Mạch nguyên lý . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.3.3.3 Nguyên lý hoạt động . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.3.3.4 Mạch in . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.4 Thi công . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45

2.5 Hoàn thiện mạch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
Chương 3 Lập trình mạch sử dụng ngôn ngữ C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.1 Giới thiệu về ngôn ngữ lập trình C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
3.2 Chương trình của hệ thống điều khiển . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50
Chương 4 Kết quả thực nghiệm và hướng phát triển của đề tài . . . . . . . 58
4.1 Kết quả . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58
4.2 Hướng phát triển của đề tài . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59
SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 6
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
4.2.1 Phát triển thêm hướng giám sát điều khiển các thiết bị từ xa. . . . . . . . 59
4.2.2 Xây dựng hệ thống mô hình trở thành đề tài “Ngôi nhà thông minh
Smart Home”. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
TÀI LIỆU THAM KHẢO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73

BẢNG CHÚ GIẢI CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÍ HIỆU, ĐƠN VỊ ĐO, TỪ
NGẮN HOẶC THUẬT NGỮ
SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 7
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
Kí hiệu Chữ viết tắt Nghĩa của kí hiệu, chữ viết tắt
IC Integrated circuit Chíp
IR Infrared Remote Điều khiển hồng ngoại
PIN Personnal Identification Number Mã số cá nhân
SMS Short Message Services Dịch vụ nhắn tin
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG BÀI LUẬN VĂN
SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 8
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG BÀI LUẬN VĂN
SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 9
Bảng Nội dung
4.1 Kết quả tốc độ truyền dữ liệu và khoảng cách của mạch

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
Hình Nội dung chú thích cho hình
Hình 1.1 Điều khiển thiết bị bằng Smartphone qua Bluetooth
Hình 1.2 Họ IC AMCC
Hình 1.3 Họ IC Atmel
Hình 1.4 Họ IC Freescale Semiconductor
Hình 1.5 Họ IC Intel
Hình 1.6 Họ IC Mero chip
Hình 1.7 Giao tiếp NFC
Hình 1.8 Điện thoại cố định có dây
Hình 1.9 Cấu tạo của module card Bluetooth
Hình 2.1 Thiết bị điều khiển bằng sóng RF
Hình 2.2 Sự tương tác thông qua sóng Bluetooth
Hình 2.3 Thiết bị điều khiển bằng sóng hồng ngoại
Hình 2.4 Giao tiếp gần NFC
Hình 2.5 Điện thoại cố định có dây
Hình 2.6 Cấu tạo của mudule Bluetooth
Hình 2.7 Truyền tải tệp tin qua Bluetooth giữa các thiết bị có Bluetooth
Hình 2.8 Truyền tải tệp tin giữa máy tính với điện thoại
Hình 2.9 Chia sẻ mạng qua Bluetooh
Hình 2.10 Bluetooth kết nối máy tính với các thiết bị ngoại vi
Hình 2.11 Bluetooth kết nối máy tính với máy tính
Hình 2.12 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển các thiết bị trong gia đình
Hình 2.13 Phần mềm Bluetooth SPP trên CH play
Hình 2.14 Hình ảnh về phần mềm
Hình 2.15 Giao diện phần mềm
Hình 2.16 Kết nối với thiết bị điều khiển qua điện thoại đã cài phần mềm
Hình 2.17 Cài đặt cho phần mềm
Hình 2.18 Giao diện điều khiển của phần mềm
Hình 2.19 Sơ đồ khối của hệ thống

Hình 2.20 Mạch nguyên lý Bluetooth
Hình 2.21 Mạch nguyên lý Sim900
Hình 2.22 Mạch in Bluetooth
Hình 2.23 Mạch in Sim900
Hình 2.24 Mạch in đồng Bluetooth
SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 10
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
Hình 2.25 Mạch in đồng Sim900
Hình 2.26 Sản phầm mạch Bluetooth
Hình 2.27 Sản phẩm mạch Sim900
Hình 4.1 Kết quả đo khoảng cách mạch hoạt động
Hình 4.2 Mạch nguyên lý mạch giám sát và cảnh báo nhiệt độ
Hình 4.3 Mạch in mạch giám sát và cảnh báo nhiệt độ
Hình 4.4 Sản phẩm hoàn thiệt
Hình 4.5 Sơ đồ hệ thống tự trong gia đình
Hình 4.6 Ngôi nhà thông minh
Hình 4.7 Một số ví dụ về các hệ thống nhúng thông dụng
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG
1.1 KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG
1.1.1 Lịch sử phát triển kỹ thuật điều khiển hệ thống.
Mặc dù nhiều dạng của hệ thống điều khiển có từ rất sớm, nghiên
cứu chính thức của lĩnh vực này bắt đầu với một phân tích động học của
hệ điều tốc li tâm, được thực hiển bởi nhà vật lý James Clerk
Maxwell vào năm 1868 với tựa đề On Governors (hệ điều tốc). Tài liệu
này miêu tả và phân tích hiện tượng "sự dao động", trong đó sự trễ pha
trong hệ thống có thể dẫn đến trạng thái bù quá mức và không ổn định.
Điều này tạo ra sự hấp dẫn trong đề tài này, trong những bạn học với
Maxwell, Edward John Routh tổng quát hóa các kết quả của Maxwell cho
lớp tổng quát trong các hệ tuyến tính. Một cách độc lập, Adolf Hurwitz đã

phân tích sự ổn định của hệ thống sử dụng phương trình vi phân vào năm
1877, kết quả là ta có được định lý Routh-Hurwitz.
Vào Chiến tranh thế giới thứ II, lý thuyết điều khiển đã là một phần
quan trọng của hệ thống kiểm soát hỏa lực, hệ thống dẫn đường và điện tử
học. Cuộc chạy đua không gian cũng phụ thuộc vào sự chính xác của việc
điều khiển tàu không gian. Tuy nhiên, lý thuyết điều khiển cũng được sử
dụng trong các lĩnh vực khác càng ngày càng nhiều như trong kinh tế học.
SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 11
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
Từ những năm 1960 gần đây kỹ thuật điều khiển hệ thống rất phát
triển, và được ứng dụng rất nhiều vào cuộc sống và sản xuất. Đặc biệt là
được ứng dụng nhiều vào công cuộc công nghiệp hóa- hiện đại hóa, khoa
học kỹ thuật và quốc phòng. Trong các nhà máy thì kỹ thuật điều khiển
được khai thác rất triệt để, với các hệ thống máy móc, robot hoàn toàn tự
động và được giám sát kỹ càng giúp việc sản xuất tăng nhanh, giải phóng
sức lao động. Nhờ có kỹ thuật điều khiển hệ thống phát triển nhanh mà có
những đối tượng điều khiển rất phức tạp, rất khó hoặc không thể xác định
được mô hình toán. Điều khiển thông minh có thể giải quyết được. Các
phương pháp điều khiển thông minh như điều khiển mơ, mạng thần kinh
nhân tạo, thuật toán di truyền mô phỏng/bắt chước các hệ thống thông
minh sinh học, về nguyên tắc không cần dùng mô hình toán học để thiết
kế hệ thống, do đó có khã năng ứng dụng thực tế rất cao.
1.1.2 Khái niệm kỹ thuật điều khiển hệ thống.
Kỹ thuật điều khiển hệ thống là ngành thuộc nhóm ngành điện – điện
tử, chuyên nghiên cứu các thuật toán, hệ thống để điều khiển, sử dụng các
thiết bị chấp hành nhằm mục đích tự động các quá trình công nghệ sản
xuất, nơi các thao tác của con người được thay thế hoàn toàn bằng các
hoạt động máy móc, robot và các thiết bị điều khiển tự động nhằm tăng
sự tiện ích và làm tăng năng xuất lao động. Đây là ngành học đòi hỏi
người học phải năng động, đam mê, sáng tạo, kiên trì, ham học hỏi, có kỹ

năng nghề nghiệp cao…
1.1.3 Phân loại kỹ thuật điều khiển hệ thống.
Kỹ thuật điều khiển gồm có 3 loại gồm : Điều khiển cổ điển, điều
khiển hiện đại và điều khiển thông minh.
1.1.3.1 Điều khiển cổ điển (classical control)
Lý thuyết điều khiển cổ điển (trước 1960) mô tả hệ thống trong miền
tần số (phép biến đổi Fourier) và mặt phẳng s (phép biến đổi Laplace). Do
dựa trên các phép biến đổi này, lý thuyết điều khiển cổ điển chủ yếu áp
dụng cho hệ tuyến tính bất biến theo thời gian, mặt dù có một vài mở rộng
để áp dụng cho hệ phi tuyến, thí dụ phương pháp hàm mô tả. Lý thuyết
điều khiển kinh điển thích hợp để thiết kế hệ thống một anten phát - một
anten thu (SISO: single-input/single-output), rất khó áp dụng cho các hệ
SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 12
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
thống nhiều ngõ vào - nhiều ngõ ra (MIMO: multi-input/multi-output) và
các hệ thống biến đổi theo thời gian.
Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống trong lý thuyết điều khiển
cổ điển gồm có phương pháp Nyquist, Bode, và phương pháp quỹ đạo
nghiệm số. Để thiết kế hệ thống dùng phương pháp Nyquist và Bode cần
mô tả hệ thống dưới dạng đáp ứng tần số (đáp ứng biên độ và đáp ứng
pha), đây là một thuận lợi vì đáp ứng tần số có thể đo được bằng thực
nghiệm. Mô tả hệ thống cần để thiết kế dùng phương pháp quỹ đạo
nghiệm số là hàm truyền, hàm truyền cũng có thể tính được từ đáp ứng
tần số.
1.1.3.2 Điều khiển hiện đại (modern control)
Kỹ thuật thiết kế hệ thống điều khiển hiện đại dựa trên miền thời gian.
Mô tả toán học dùng để phân tích và thiết kế hệ thống là phương trình
trạng thái. Mô hình không gian trạng thái có ưu điểm là mô tả được đặc
tính động học bên trong hệ thống (các biến trạng thái) và có thể dễ dàng
áp dụng cho hệ MIMO và hệ thống biến đổi theo thời gian. Lý thuyết điều

khiển hiện đại ban đầu được phát triển chủ yếu cho hệ tuyến tính, sau đó
được mở rộng cho hệ phi tuyến bằng cách sử dụng lý thuyết của
Lyapunov.
Bộ điều khiển được sử dụng chủ yếu trong thiết kế hệ thống điều khiển
hiện đại là bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái. Tùy theo cách tính vector hồi
tiếp trạng thái mà ta có phương pháp phân bố cực, điều khiển tối ưu, điều
khiển bền vững Với sự phát triển của lý thuyết điều khiển số và hệ thống
rời rạc, lý thuyết điều khiển hiện đại rất thích hợp để thiết kế các bộ điều
khiển là các chương trình phần mềm chạy trên vi xử lý và máy tính số.
Điều này cho phép thực thi được các bộ điều khiển có đặc tính động phức
tạp hơn cũng như hiệu quả hơn so với các bộ điều khiển đơn giản như
PID hay sớm trễ pha trong lý thuyết cổ điển
1.1.3.3 Điều khiển thông minh (intelligent control)
Điều khiển kinh điển và điều khiển hiện đại, gọi chung là điều khiển
thông thường (conventional control) có khuyết điểm là để thiết kế được
SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 13
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
hệ thống điều khiển cần phải biết mô hình toán học của đối tượng. Trong
khi đó thực tế có những đối tượng điều khiển rất phức tạp, rất khó hoặc
không thể xác định được mô hình toán. Các phương pháp điều khiển
thông minh như điều khiển mờ, mạng thần kinh nhân tạo, thuật toán di
truyền mô phỏng/bắt chước các hệ thống thông minh sinh học, về nguyên
tắc không cần dùng mô hình toán học để thiết kế hệ thống, do đó có khả
năng ứng dụng thực tế rất lớn. Khuyết điểm của điều khiển mờ là quá
trình thiết kế mang tính thử sai, dựa vào kinh nghiệm của chuyên gia.
Nhờ kết hợp logic mờ với mạng thần kinh nhân tạo hay thuật toán di
truyền mà thông số bộ điều khiển mờ có thể thay đổi thông qua quá trình
học hay quá trình tiến hóa, vì vậy khắc phục được khuyết điểm thử sai.
Hiện nay các bộ điều khiển thông thường kết hợp với các kỹ thuật điều
khiển thông minh tạo nên các bộ điều khiển lai điều khiển các hệ thống

phức tạp với chất lượng rất tốt.
1.1.4 Kỹ thuật điều khiển hệ thống thiết bị điện điện tử trong gia đình
1.1.4.1 Tìm hiểu về các hệ thống điều khiển trong gia đình
-Hệ thống điều khiển dùng qua mạng điện thoại có dây.
Là một hệ thống dùng đường dây điện thoại cố định để điều khiển các
thiết bị khác, nó sẽ dùng lệnh mã hóa từ bàn phím của điện thoại cố định
mà có thể điều khiển được thiết bị nối trong đường dây đó. Kỹ thuật này
không tiện lợi và thông minh cũng như tính cơ động không có, lúc nào
cũng bị cố định một vị trí nhất định.
-Hệ thống ngôi nhà thông minh “ Smart Home” điều khiển giám sát mọi
thiết bị trong gia đình.
Là một hệ thống sử dụng một khối trung tâm có kết nối wifi với các nối
với khối trung tâm đó và điều khiển các thiết bị khác trong gia đình qua
wifi. Với đầy đủ các chức năng như điều khiển, giám sát và đảm bảo an
ninh cho ngôi nhà. Rất thông minh và hữu dụng
-Hệ thống điều khiển bằng robot.
Là một hệ thống sẽ sử dụng đến robot để có thể điều khiển thiết bị, robot
sẽ tự động điều khiển. Rất chính xác và an toàn. Nhưng lại không có sự cơ
động ứng dụng cao, vì chi phí đắt đỏ.
-Hệ thống điều khiển thông qua điện thoại có bluetooth.
SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 14
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
Là hệ thống sử dụng card Bluetooth trên điện thoại giao tiếp với thiết bị
có Bluetooh khác rồi kết nối và điều khiển. Hệ thống này đơn giản và rất
ổn định, tuy nhiên thì khoảng cách lại không quá xa. Chỉ trong tầm mà
sóng Bluetooth của 2 thiết bị kết nối được với nhau.
-Hệ thống điều khiển thông qua SMS điện thoại.
Là hệ thống điều khiển giám sát thiết bị thông qua SMS điện thoại, nhờ
vậy chỉ cần nhắn tin thì ngay lập tức tin nhắn của bạn có thể điều khiển
cũng như giám sát thiết bị của mình. Nhưng tính ổn định chưa cao và khó

thực hiện.
1.1.4.2 Kỹ thuật điều khiển hệ thống thiết bị điện điện tử trong gia đình
thông qua Bluetooth.
Trong đề tài luận văn này em sẽ sử dụng mô hình điều khiển các thiết bị điện
điện tử trong gia đình thông qua điện thoại smartphone chạy hệ điều hành
Android có Bluetooth. Nhằm biến chiếc điện thoại smartphone thành một
remote (điều khiển từ xa) duy nhất điều khiển được mọi thiết bị điện điện tử
trong nhà. Ví dụ như là cửa cuộn, ti vi, điều hòa, đèn, lò sưởi, quạt vv
Hình 1.1: Điều khiển thiết bị bằng
Smartphone qua Bluetooth
Đặc biệt sự ra đời và phát triển nhanh chóng của kỹ thuật số làm cho ngành
điện tử trở nên phong phú và đa dạng hơn. Nó góp phần rất lớn trong việc đưa
kỹ thuật hiện đại thâm nhập rộng rãi vào mọi lĩnh vực của hoạt động sản xuất,
kinh tế và đời sống xã hội. Từ những hệ thống máy tính lớn, đến những hệ
máy tính cá nhân, từ những việc điều khiển các máy móc công nghiệp đến các
thiết bị điện – điện tử phục vụ đời sống hằng ngày của con người. Trong các
hệ thống đó việc trao đổi thông tin là vô cùng quan trọng. Công nghệ truyền
SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 15
Hiện nay, điện thoại di động đã trở thành
một trong những công cụ liên lạc thiết
yếu của con người. Không chỉ thế, ngoài
chức năng liên lạc, cùng với sự phát triển
của công nghệ, kết nối toàn cầu, điện
thoại di động còn được trang bị nhiều
ứng dụng giải trí, định vị, mua sắm,
thanh toán trực tuyến chúng gọi chung là
điện thoại thông minh Smartphone
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
tin không dây ngày càng phát triển, đặc biệt công nghệ Bluetooth đã phổ biến
hầu hết trên các thiết bị di động.

Công nghệ không dây Bluetooth là một tiêu chuẩn trong thực tế, dùng cho các
thiết bị cỡ nhỏ, chi phí thấp, sóng ngắn liên kết giữa PC di động, điện thoại di
động và giữa các máy tính với nhau. Bluetooth Special Interest Group là tổ
chức gồm những công ty hàng đầu trong lĩnh vực viễn thông, máy tính và
công nghiệp mạng đang cố gắng phát triển công nghệ này và cung cấp rộng
rãi trên thị trường.
Bluetooth là một công nghệ cho phép truyền thông giữa các thiết bị với nhau
mà không cần cáp và dây dẫn. Bluetooth ít tiêu hao năng lượng và có giá
thành thấp mặc dù nó tốc độ của nó chậm hơn khá nhiều so với mạng không
dây Wi-Fi. Apple đã trang bị chức năng hỗ trợ Bluetooth vào hệ máy Mac của
mình trong nhiều năm để kích hoạt khả năng hoạt động với các thiết bị bàn
phím và chuột không dây hỗ trợ Bluetooth, đồng bộ hoá dữ liệu với điện thoại
di động và thiết bị hỗ trợ cá nhân PDA, in ấn với các máy in hỗ trợ Bluetooth
và kết nối đến các thiết bị khác.
1.2 TÌM HIỂU VỀ CÁC DÒNG IC ĐIỀU KHIỂN
1.2.1 Giới thiệu chung
1.2.1.1 Lịch sử phát triển
Ở mọi nơi, mọi chỗ ta luôn nhìn thấy sự hiện hữu của công nghệ điện tử,
của ngành sản xuất IC. Sự xuất hiện và phát triển của công nghệ bán dẫn đã
đưa con người lên tầm cao mới. Chúng ta hãy cùng điểm lại một số mốc quan
trọng đánh dấu sự phát triển của công nghệ sản xuất IC trên thế giới.
• 1940 Russel Ohl tại phòng thí nghiệm Bell Labs đã tạo ra tiếp giáp PN có
điện áp 0.5 volts khi được phơi ra ngoài nắng. Đây chính là khởi đầu cho sự
phát triển của ngành bán dẫn sau này.
• Năm1945, Bell Labs đã thành lập một nhóm chuyên gia để phát triển bán
dẫn thay cho đèn chân không lúc đó đang được sử dụng rộng rãi. Nhóm
chuyên gia đứng đầu là William Shockley bao gồm 2 chuyên gia John
Bardeen, Walter Brattain và các cộng sự. Năm 1947 J. Bardeen & W. Brattain
đã phát minh ra transistor đầu tiên (point-contact transistor) với tên gọi sơ
khai là "transfer resistance" – thiết bị chuyển đổi trở kháng. Đây là một đột

phá trong nỗ lực tìm ra thiết bị mới thay cho ống chân không. Dòng điện vào
được truyền qua lớp dẫn điện (conversion layer) trên bề mặt bản Germanium
SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 16
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
và được khuyếch đại thành dòng ra. Sở dĩ thiết bị khuyếch đại dòng điện này
có tên là TRANSISTOR vì nó là một loại điện trở (RESISTOR) hay bán dẫn
(SEMICONDUCTOR) có khả năng truyền điện (TRANSFER).
• 1950 Sau khi point-contact transistor ra đời, nó nhanh chóng bị thay thế bởi
junction transistor (transistor tiếp giáp NP) vào năm 1951 do hạn chế khó chế
tạo của nó. Đến năm 1954 thì transistor đã trở thành linh kiện quan trọng
trong hệ thống điện thoại, radio. Và minh chứng cho tầm quan trọng của sự ra
đời transistor chính là giải thưởng Nobel vật lý năm 1956 được trao cho
Bardeen, Bratain và Shockley.
Thập niên 50 là khoảng thời gian được coi như quá trình chuẩn bị cho sự
ra đời của một con IC hoàn chỉnh đầu tiên. Đầu tiên là việc chia sẻ những
nguyên tắc sản xuất IC của các nhà khoa học, tiếp đến là các hoạt động mang
tính thương mại của một số hãng lớn như Texas Instruments để quảng bá hình
ảnh của thứ được gọi là "filthy mess" kia, silicon cũng được chọn là phương
án tối ưu để sản xuất IC thay cho germanium – một thứ vừa đắt lại khó sản
xuất. Trong thời gian này Bell Labs cũng đã thành công trong việc thực
nghiệm các quá trình oxi hóa (oxidation), khuyếch tán (diffusion), quang khắc
(photomasking), ectching (ăn mòn), đây là những quá trình nền tảng trong
layout IC. Đến năm 1955 thì transistor hiệu ứng trường đầu tiên được Bell
Labs sản xuất. Có thể nói đây là một mốc hết sức quan trọng vì như ta biết
MOSFET chính là linh kiện quan trọng nhất trong công nghệ CMOS (công
nghệ đang được sử dụng hiện nay để sản xuất IC)
• 12/09/1958 Jack Killby đã chế tạo thành công ra IC dao động với 5 linh kiện
đơn giản đó là: resistors, capacitors, distributed capacitors và transistors trên
một vật liệu giống nhau gọi là “chip”. Phát minh này không chỉ mang lại cho
Killbly bằng sáng chế của TI mà còn mang lại cho ông một phần của giải

thưởng Nobel vật lý năm 2000.
• 1959 Robert Noyce đã phát minh ra công nghệ Plamar – nền tảng của thiết
kế IC phức tạp sau này.
• 1960 Những năm 60 chứng kiến hàng loạt sự kiện đáng nhớ của công nghệ
bán dẫn. Năm 1960, không những công nghệ Epitaxial được phát triển thành
công mà MOSFET đầu tiên cũng được sản xuất tại phòng thí nghiệm Bell
Labs. Đồng thời wafer 0.525 inch cũng được giới thiệu.
SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 17
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
•1963 Đây là sự kết hợp của NMOS và PMOS, có thể mang lại dòng điện rất
nhỏ. Nó được công bố bởi hãng Fairchild semiconductor. CMOS có thể coi là
công nghệ nền tảng cho sự phát triển rực rỡ của bán dẫn đến ngày hôm nay.
•1965 Năm này đánh dấu sự ra đời của định luật Moore – lời tiên đoán cho sự
phát triển của công nghệ bán dẫn. Theo Moore:”Số lượng phần tử trên một
chip sẽ tăng gấp đôi trên một năm”. Điều này đúng trong một thời gian dài,
tuy nhiên Moore cũng chỉ ra rằng trong khoảng thời gian xa hơn thì có thể để
số lượng phần tử tăng gấp đôi thì cần hai năm chứ không phải là một năm. Và
điều này đã đúng vào năm 1985, khi mà công nghệ điện tử đã đạt tới thời kì
hoàng kim. Không những thế định luật Moore cũng chỉ ra nguồn gốc của sự
tăng linh kiện trên một chip:
- Do tăng độ phân giải trong quá trình quan khắc.
- Do kích thước của wafer ngày càng lớn.
- Do công nghệ ngày càng phát triển, có thể sản xuất ra các transistor có
những tính năng vượt trội.
Xu hướng phát triển của công nghệ bán dẫn là càng ngày nhỏ gọn và tăng số
lượng linh kiện tích hợp trên mỗi chip. Số lượng tăng kiến cho việc sản xuất
sẽ rẻ hơn, tăng khả năng sản xuất hàng loạt.
•1970-1980 Thập niên 70 - 80 công nghệ sản xuất IC trên thế giới có sự phát
triển vượt bậc. Hàng loạt sản phẩm ra đời mang lại thay đổi lớn cho xã hội.
Có thể nhắc tới đây là sự xuất hiện của CCD 8-bit, DRAM 1103 (1000

memory cells), vi xử lý 4004 (2,200 transistor) mà đỉnh cao là các
microprocessor của Intel.
Ngày nay, công nghệ CMOS đã tiến đến nano, ngành sản xuất IC cũng
như định luật Moore vẫn phát triển tuy nhiên có những sự thay đổi để phù hợp
với xu thế chung của thể giới.
1.2.1.2 Khái niệm
IC: Viết tắt của chữ Integrated circuit, gọi tắt IC, còn gọi là chip theo
thuật ngữ tiếng Anh) IC điều khiển là Vi mạch, hay vi mạch tích hợp,
hay mạch tích hợp trên một chíp, nó thường được sử dụng để điều khiển
các thiết bị điện tử. IC điều khiển, thực chất, là một hệ thống bao gồm một vi
xử lý có hiệu suất đủ dùng và giá thành thấp (khác với các bộ vi xử lý đa năng
dùng trong máy tính) kết hợp với các khối ngoại vi như bộ nhớ, các mô đun
SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 18
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
vào/ra, các mô đun biến đổi số sang tương tự và tương tự sang số, Ở máy
tính thì các mô đun thường được xây dựng bởi các chíp và mạch ngoài. IC
điều khiển thường được dùng để xây dựng các hệ thống nhúng. Nó xuất hiện
khá nhiều trong các dụng cụ điện tử, thiết bị điện, máy giặt, lò vi sóng, điện
thoại, đầu đọc DVD,thiết bị đa phương tiện, dây chuyền tự động, v.v
1.2.1.3 Phân loại:
Dưới đây là một số họ IC điều khiển:
- Họ vi điều khiển AMCC (do tập đoàn "Applied Micro Circuits
Corporation" sản xuất). Từ tháng 5 năm 2004, họ vi điều khiển này được
phát triển và tung ra thị trường bởi IBM:
Hình 1.2: Họ IC AMCC
- Họ vi điều khiển Atmel
Hình 1.3 Họ IC Atmel
Hình 1.4 Họ IC Freescale
SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 19
403 PowerPC CPU, PPC 403GCX, 405 PowerPC

CPU, PPC 405EP, PPC 405GP/CR, PPC 405GPr,
PPC NPe405H/L, 440 PowerPC Book-E CPU,
PPC 440GP, PPC 440GX, PPC 440EP/EPx/GRx,
PPC 440SP/SPe.
* Dòng 8051 (8031, 8051, 8751, 8951, 8032, 8052,
8752, 8952)
* Dòng AT90, Tiny & Mega – AVR (Atmel Norway
design)
* Dòng Atmel AT89 (Kiến trúc Intel 8051/MCS51)
- Họ vi điều khiển Freescale Semiconductor.
*Dòng 8-bit: 68HC05 (CPU05), 68HC08
(CPU08), 68HC11 (CPU11)
*Dòng 16-bit: 68HC12 (CPU12), 68HC16
(CPU16), Freescale DSP56800 (DSPcontroller)
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
Semiconductor
Hình 1.5 Họ IC Intel
Hình 1.6 Họ IC Mcrochip
Hình 1.7 Họ IC Philips Semiconductor
Ở trong đề tài này em sử dụng 2 loại IC đó là 89S52 và 16F877A. IC 89S52
em dùng trong mạch Bluetooth HC-05 điều khiển 5 thiết bị trong gia đình
bằng Smartphone. Còn Pic 16F877A dùng trong mạch Sim900 để cảnh báo
chống trộm cho gia đình, nhờ có khối cảm biến hồng ngoại mà IC sẽ nhận và
xử lý tín hiệu và kích hoạt Sim900 gọi và nhắn tin cảnh báo chống trộm.
1.2.2 Các loại IC điển hình
1.2.2.1 IC điều khiển 89S52
1.2.2.1.1 Giới thiệu
AT89S52 là họ IC vi điều khiển do hãng Atmel sản xuất. Các sản phẩm
AT89S52 thích hợp cho những ứng dụng điều khiển. Việc xử lý trên byte và
thực hiện các phép toán số học ở cấu trúc dữ liệu nhỏ được thực hiện bằng

nhiều chế độ truy xuất dữ liệu nhanh trên RAM nội. Tập lệnh cung cấp một
SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 20
- Họ vi điều khiển Intel
*Dòng 8-bit: 8XC42,MCS48, MCS51, 8061,
8xC251,
*Dòng 16-bit: 80186/88, MCS96, MXS296
*Dòng 32-bit: 386EX, i960
- Họ vi điều khiển Microchip
*PIC 8-bit (xử lý dữ liệu 8-bit, 8-bit data bus):
PIC10F, PIC12F, PIC16F, PIC18F
*PIC 16-bit (xử lý dữ liệu 16-bit): dsPIC30F,
dsPIC33F
*PIC 32-bit (xử lý dữ liệu 32-bit): PIC32MX
- Họ vi điều khiển Philips Semiconductors:
LPC2000, LPC900, LPC700
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
bảng tiện dụng của những lệnh số học 8 bit gồm cả lệnh nhân và lệnh chia. Nó
cung cấp những hổ trợ mở rộng trên chip dùng cho những biến một bit như là
kiểu dữ liệu riêng biệt cho phép quản lý và kiểm tra bit trực tiếp trong hệ
thống điều khiển. AT89S52 cung cấp những đặc tính chuẩn như: 8 KByte bộ
nhớ chỉ đọc có thể xóa và lập trình nhanh (EPROM), 128 Byte RAM, 32
đường I/O, 3 TIMER/COUNTER 16 Bit, 5 vectơ ngắt có cấu trúc 2 mức ngắt,
một Port nối tiếp bán song công, 1 mạch dao động tạo xung Clock và bộ dao
động ON-CHIP.
1.2.2.1.2 Sơ đồ chân :
Hình 1.8 : Sơ đồ chân IC89S52.
1.2.2.1.3 Chức năng của các chân IC 89S52 40 chân:
Các đặc điểm của chip AT89S52 được tóm tắt như sau: 8 KByte bộ nhớ
có thể lập trình nhanh, có khả năng tới 1000 chu kỳ ghi/xoá. Tần số hoạt động
từ: 0Hz đến 24 MHz, 3 mức khóa bộ nhớ lập trình, 3 bộ Timer/counter 16 Bit

128 Byte RAM nội. 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit. Giao tiếp nối tiếp. 64 KB
vùng nhớ mã ngoài 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoại.
-Port 0: từ chân 32 đến chân 39. Port 0 có 2 chức năng: trong các thiết kế cỡ
nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường IO.
SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 21
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
-Port 1: từ chân 1 đến chân 9 . Port 1 có chức năng là ghi WR, là port IO dùng
cho giao tiếp với thiết bị bên ngoài nếu cần.
-Port 2: từ chân 21 đến chân 28. Port 2 là một port có tác dụng kép dùng như
các đường xuất/nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng
bộ nhớ mở rộng.
-Port 3: từ chân 10 đến chân 17. Port 3 là port có tác dụng kép. có công dụng
chuyển đổi có liên hệ đến các đặc tính đặc biệt của 89S52
1.2.2.2 IC điều khiển 16F877A ( PIC 16F877A )
1.2.2.2.1 Giới thiệu
Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ
dài 14 bit. Mỗi lệnh đều được thực thi trong một chu kì xung clock. Tốc độ
hoạt động tối đa cho phép là 20 MHz với một chu kì lệnh là 200ns. Bộ nhớ
chương trình 8Kx14 bit, bộ nhớ dữ liệu 368x8 byte RAM và bộ nhớ dữ liệu
EEPROM với dung lượng 256x8 byte. Số PORT I/O là 5 với 33 pin I/O. Các
đặc tính ngoại vi bao gồmcác khối chức năng sau: Timer0: bộ đếm 8 bit với
bộ chia tần số 8 bit. Timer1: bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số, có thể thực hiện
chức năng đếm dựa vào xung clock ngoại vi ngay khi vi điều khiển hoạt động
ở chế độ sleep. Timer2: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số, bộ postcaler. Hai bộ
Capture/so sánh/điều chế độ rông xung. Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP
(Synchronous Serial Port), SPI và I2C. Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9
bit địa chỉ. Cổng giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với các chân
điều khiển RD, WR, CS ở bên ngoài. Các đặc tính Analog: 8 kênh chuyển đổi
ADC 10 bit. Hai bộ so sánh. Bên cạnh đó là một vài đặc tính khác của vi điều
khiển như: Bộ nhớ flash với khả năng ghi xóa được 100.000 lần. Bộ nhớ

EEPROM với khả năng ghi xóa được 1.000.000 lần. Dữ liệu bộ nhớ
EEPROM có thể lưu trữ trên 40 năm. Khả năng tự nạp chương trình với sự
điều khiển của phần mềm. Nạp được chương trình ngay trên mạch điện ICSP
(In Circuit Serial Programming) thông qua 2 chân. Watchdog Timer với bộ
dao động trong. Chức năng bảo mật mã chương trình. Chế độ Sleep. Có thể
hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác nhau.
SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 22
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
1.2.2.2.2 Sơ đồ chân :
Hình 1.9: Sơ đồ chân PIC16F877A
1.2.2.2.3Chức năng của các chân Pic 16F877A :
-5 port của PIC16F877A bao gồm:
*PORTA gồm có 6 chân. Các chân của PortA, ta lập trình để có thể thực hiện
được chức năng “hai chiều” : xuất dữ liệu từ vi điều khiển ra ngoại vi và nhập
dữ liệu từ ngoại vi vào vi điều khiển.
*PORTB có 8 chân. Cũng như PORTA, các chân PORTB cũng thực hiện
được 2 chức năng : input và output. Hai chức năng trên được điều khiển bới
thanh ghi TRISB.
*Khi muốn chân nào của PORTB là input thì ta set bit tương ứng trong thanh
ghi TRISB, ngược lại muốn chân nào là output thì ta clear bit tương ứng trong
TRISB.
* PORTC có 8 chân và cũng thực hiện được 2 chức năng input và output dưới
sự điều khiển của thanh ghi TRISC tương tự như hai thanh ghi trên.
* PORTD có 8 chân. Thanh ghi TRISD điều khiển 2 chức năng input và
output của PORTD tương tự như trên. PORTD cũng là cổng xuất dữ liệu của
chuẩn giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port).
SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 23
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
* PORTE có 3 chân. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là TRISE.
Các chân của PORTE có ngõ vào analog. Bên cạnh đó PORTE còn là các

chân điều khiển của chuẩn giao tiếp PSP.
Chương 2
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ĐIỆN TỬ
TRONG GIA ĐÌNH.
2.1 XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH LINH KIỆN
2.1.1 Xác định yêu cầu thiết kế.
Bài toán đặt ra ở đây là thiết kế một mạch điện mà dùng giao tiếp
Bluetooth để điều khiển nhiều thiết bị khác trong gia đình. Ở đây là điều
khiển những thiết bị trong gia đình như : quạt điện, đèn điện, cửa cuộn, tivi,
điều hòa. Mạch sẽ xử lý biến đổi tín hiệu gửi qua sóng Bluetooth thành tín
hiệu đầu vào để làm mã xác nhận điều khiển IC trung tâm để xuất ra các Port
trạng thái ON/OFF. Vậy để có được giao tiếp Bluetooth thì bắt buộc điện
thoại và mạch điện phải có card Bluetooth. Như đã giới thiệu ở phần mở đầu
tất cả các smartphone hiện nay đều có Bluetooth tích hợp trong máy cả phần
cứng phần mềm đều được hỗ trợ đầy đủ. Vậy mạch điện của chúng ta thiết kế
cũng cần phải có Module card Bluetooh, vì thế mà em chọn card Bluetooth
HC-05. Để mà IC có thể xử lý được tín hiệu qua sóng Bluetooth thì ta sẽ mã
hóa nó thành dạng tín hiệu ở mức thấp (0) và mức cao (1) sau đó tín hiệu này
sẽ được đưa vào IC, nó sẽ ngầm hiểu như lúc nào mức thấp thì ngắt mạch, lúc
nào mức cao thì thông mạch. Trong khuôn khổ học đại học, em thấy IC89S52
là thích hợp vì có bộ nhớ chương trình lớn, dễ sử dụng và rất phổ biến. Khi
nào IC89S52 phát hiện ra mã mà điện thoại mã hóa gửi sang qua Bluetooth
thì nó sẽ thực hiện so sánh rồi đưa ra việc đóng hay mở port đó để ON/OFF
thiết bị. Vì tín hiệu ra quá nhỏ nên không thể đóng ngắt thiết bị được nên cần
dùng đến Relay và Opto để điều khiển ON/OFF cho thiết bị một các đơn giản
và an toàn.
2.1.2 Phân tích linh kiện
-AT89S52:
*Đây là ứng dụng không quá phước tạp.
*Tốc độ thược hiện lệnh không đòi hỏi nhanh.

SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 24
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.s ĐẶNG THỊ HƯƠNG GIANG
*Vi điều khiển này có bộ nhớ kiểu EPROM.
*Công suất tổn hao năng lượng thấp.
*Có chức năng xử lý tín hiệu được gửi từ card Bluetooh và đóng mở trạng
thái ON/OFF của các ngõ ra theo code lập trình để điều khiển các thiết bị.
-PIC 16F877A :
*Đây là ứng dụng không quá phước tạp.
*Tốc độ thược hiện lệnh không đòi hỏi nhanh.
*Vi điều khiển này có bộ nhớ kiểu EPROM.
*Công suất tổn hao năng lượng thấp.
*Có chức năng xử lý tín hiệu được gửi từ card Bluetooh và kích hoạt hoặc
ngắt kết nối của Module sim900 để gọi và gửi SMS theo code lập trình để
điều khiển các thiết bị.
-Mudule Bluetooth HC-05
*Tạo ra môi trường kết nối.
*Dễ sử dụng và khá ổn định.
*Tạo ra môi trường ghép nối giữa điện thoại và mạch điện thông qua sóng
Bluetooth.
-Module Sim900
*Thực hiện một cuộc gọi và gửi tin nhắn như điện thoại.
*Tốc độ thược hiện lệnh không đòi hỏi nhanh.
*Thực hiện việc kết nối hoặc ngắt kết nối với một thuê bao khác. Dùng để gọi
và gửi SMS sang thuê bao khác, nhằm thông báo cảnh báo.
-Cảm biến hồng ngoại
*Phát hiện trộm thông qua sự mất liên tục bởi hồng ngoại.
*Chính xác và dễ dàng lắp đặt.
*Chức năng thực hiện gửi mã tích cực thấp và cao khi có và ngắt kết nối hồng
ngoại từ bên thu-phát.
-LCD16x2

*Hiển thị màn hình cài đặt và các thông số trạng thái
SVTH : NGUYỄN ĐÌNH HỒNG Page 25