ỨNG DỤNG SÓNG CAO TẦN VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG SÓNG CAO TẦN VÀO
ĐIỀU KHIỂN ROBOT
GVHD: CÔ VÕ THỊ THU HỒNG
SVTH: LÊ TRUNG HIẾU
MSSV: 40600684
Tp HCM, tháng 1/2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
ỨNG DỤNG SÓNG CAO TẦN VÀO
ĐIỀU KHIỂN ROBOT
ỨNG DỤNG SÓNG CAO TẦN VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT
GVHD: Cô Võ Thị Thu Hồng
SVTH : Lê Trung Hiếu
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay khoa học-kỹ thuật và công nghệ phát triển một cách nhanh chóng về
mọi mặt, đặt biệt là ngành điện- điện tử viễn thông, nó đã góp một phần không thể
thiếu trong cuộc sống của mỗi chúng ta. Đặc biệt với sự ra đời của kỹ thuật vô tuyến,
nó đã giúp cho cuộc sống chúng ta tiện nghi, thoải mái hơn và giúp cho con người
thâm nhập, khám phá, chinh phục những nơi không thể trực tiếp đặt chân đến được.
Nhiều ứng dụng của kỹ thuật vô tuyến vào các lĩnh vực nghiên cứu, sản xuất, đời sống
đã góp phần rất hiệu quả và làm thay đổi mạnh mẽ đời sống của toàn nhân loại.
Hiện nay kỹ thuật vô tuyến đã được ứng dụng hầu hết nhiều quốc gia trên thế

giới. Nó được ứng dụng để truyền tín hiệu, truyền dữ liệu, điều khiển từ xa…Ở nước
ta kỹ thuật vô tuyến cũng đã được sử dụng rộng rãi song vẫn còn hạn chế vì sự phức
tạp ở khâu thi công, khoảng cách truyền, sự chính xác, vấn đề nhiễu nên hiệu quả đạt
được chưa cao. Tuy nhiên với lòng đam mê, ham học hỏi, tính sáng tạo ở lĩnh vực mới
này, bên cạnh đó bản thân em khi thi công luận văn cũng mong muốn tạo ra một sản
phẩm có tính ứng dụng, đồng thời cũng là dịp đánh giá lại kiến thức đã học trong suốt
quá trình học tập trên giảng đường đại học. Em nhận thấy việc ứng dụng kỹ thuật vô
tuyến vào việc điều khiển robot là một đề tài hết sức lý thú nên em quyết định chọn đề
tài “ỨNG DỤNG SÓNG CAO TẦN VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT” để thiết kế và
thi công.
Quá trình thực hiện đề tài em đã học hỏi thêm nhiều kiến thức mới, củng cố lại
kiến thức đã học và cũng như một thái độ làm việc nghiêm túc, độc lập. Luận văn này
hoàn thành là tâm huyết của em trong một thời gian dài và cũng như một lời cảm ơn
gửi đến Thầy Cô đã tận tình hướng dẫn em.
Trong quá trình thực hiện đề tài vẫn còn nhiều hạn chế do một số yếu tố khách
quan. Vì vậy em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ quý Thầy Cô để luận văn
có thể được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cám ơn.
Sinh viên thực hiện:
Lê Trung Hiếu
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Nội dụng luận văn của sinh viên gồm có những phần chính như sau:
Chương 1: Giới thiệu tổng quan về đề tài. Chương này sẽ giới thiệu tầm
quan trọng của truyền thông vô tuyến, một số yêu cầu kỹ thật và đặc tính kỹ thuật mà
robot điều khiển cần phải có. Cuối chương sẽ đề ra mục đích mà luận văn hướng
đến.
Chương 2: Giới thiệu một số vấn đề lý thuyết cần thiết cho việc thực hiện luận
văn như: tổng quan về thu phát vô tuyến, phương pháp điều chế FSK, từ đó giới thiệu
những linh kiện mà luận văn sử dụng như: MCU 89v51RD2xx, Module RF
HMTR/TTL.
Chương 3: Thiết kế robot wireless và mạch điều khiển. Chương này sẽ trình

bày mạch điện điều khiển robot kết hợp với Module RF, PC, bàn phím,v..v... Những
mạch điện này được sử dụng trong khi thi công phần cứng.
Chương 4: Chương trình điều khiển robot wireless. Chương này sẽ trình bày
các module chính của chương trình điều khiển robot wireless.
MỤC LỤC
Trang
Chương 1: DẪN NHẬP
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1
1.2. TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI ................................................................. 1
1.3. YÊU CẦU VÀ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT ........................................................... 2
1.4. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU............................................................................... 3
Chương 2: CÁC VẤN ĐỀ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN VÀ LINH KIỆN
SỬ DỤNG
2.1. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA ................................................................... 5
2.1.1. GIỚI THIỆU ............................................................................................ 5
2.1.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG SÓNG VÔ TUYẾN ............. 5
2.1.3. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ................................................... 8
2.2. LÝ THUYẾT VỀ ĐIỀU CHẾ ............................................................................ 8
2.2.1. GIỚI THIỆU ............................................................................................ 8
2.2.2. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ FSK (frequency shift keying)..................... 9
2.2.2.1. Phương pháp hoạt động của phương pháp FSK............................ 9
2.2.2.2. Phương trình toán học của FSK ................................................. 10
2.3. NHỮNG LINH KIỆN SỬ DỤNG ................................................................ 11
2.3.1. IC THU PHÁT RF:HM-TR 915 ............................................................. 11
2.3.1.1. Giới thiệu................................................................................... 11
2.3.1.2. Các đặc điểm kỹ thuật................................................................ 11
2.3.1.3. Các lĩnh vực ứng dụng............................................................... 11
2.3.1.4. Mạch và sơ đồ chân ................................................................... 12
2.3.1.5. Chức năng các chân ................................................................... 13
2.3.1.6. Các thông số cơ bản................................................................... 14

2.3.1.7. Thiết lập hoạt động .................................................................... 14
2.3.2. VI ĐIỀU KHIỂN HỌ 8051..................................................................... 18
2.3.2.1. Dải đếm lập trình được PCA (Programmable Counter Array) .... 18
2.3.2.2. Timer 2...................................................................................... 27
2.3.3. IC GIAO TIẾP MAX232........................................................................ 34
2.3.4. CÁC PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN CÁCH LY ............................................ 34
2.3.4.1. Opto Transistor (4N35).............................................................. 34
2.3.4.2. Relay 12V.................................................................................. 35
Chương 3: MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ROBOT
3.1. TỔNG QUÁT VỀ PHẦN CỨNG..................................................................... 36
3.1.1. SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH PHÁT VÀ CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI ............ 36
3.1.2. SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH THU VÀ CHỨC NĂNG NHIỆM VỤ CỦA TỪNG
KHỐI ..................................................................................................... 37
3.2. KHỐI NGUỒN ................................................................................................ 44
3.3. MODULE MCU............................................................................................... 40
3.4. MODULE CHUYỂN ĐỔI TÍN HIỆU.............................................................. 41
3.5. MODULE BÀN PHÍM..................................................................................... 42
3.6. MODULE LÁI ĐỘNG CƠ .............................................................................. 43
3.7. KHỐI CÁCH LY NGUỒN TẢI ....................................................................... 44
3.8. KHỐI KHUẾCH ĐẠI DÒNG ÁP IC2803........................................................ 44
3.9. BÀN PHÍM ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY .......................................................... 45
3.10. LAYOUT CHO MẠCH ĐIỀU KHIỂN ROBOT ............................................ 47
3.10.1. TOP LAYER ........................................................................................ 47
3.10.2. BOT LAYER........................................................................................ 48
3.10.3. SST LAYER (LỚP LINH KIỆN) ......................................................... 49
3.10.4. MẠCH THỰC TẾ ................................................................................ 50
3.10.5. ROBOT SAU KHI THI CÔNG ............................................................ 51
3.11. LAYOUT CHO MẠCH BẰNG TAY ............................................................ 52
3.11.1. TOP LAYER (MẠCH ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY) ............................. 52
3.11.2. BOT LAYER (MẠCH ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY) ............................ 52

3.11.3. MẠCH THỰC TẾ ................................................................................ 53
3.11.4. MẠCH SAU KHI THI CÔNG.............................................................. 54
3.12. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI........................................................................................ 55
Chương 4: PHẦN MỀM VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN
4.1. PHẦN MỀM DOCK LIGHT............................................................................ 56
4.2. CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN .................................................................... 56
4.2.1. CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH Main.c.......................................................... 56
4.2.2. HEADER declare.h ................................................................................. 57
4.2.3. HEADER define_sfr_const.h................................................................... 58
4.2.4. MODULE init_PCA_timer.c ................................................................... 60
4.2.5. MODULE delay_func.c........................................................................... 61
4.2.6. MODULE init_UART.c .......................................................................... 62
4.2.7. MODULE process_motor.c ..................................................................... 63
4.2.8. MODULE moving.c ................................................................................ 65
4.2.9. MODULE action.c .................................................................................. 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO
DANH SÁCH LIỆT KÊ HÌNH
Hình 2.1: Sơ đồ khối mạch phát vô tuyến
Hình 2.2: Sơ đồ khối mạch thu vô tuyến
Hình 2.3: Dạng sóng của phương pháp điều chế FSK
Hình 2.4: Phổ tần của phương pháp điều chế FSK
Hình 2.5: Hình ảnh về module theo chuẩn RS232
Hình 2.6: Hình ảnh về module theo chuẩn TTL
Hình 2.7: Sơ đồ chân tổng quát của module
Hình 2.8: Sơ đồ kết nối giữa module và thiết bị thu phát
Hình 2.9: Sơ đồ giao tiếp giữa module với cổng COM
Hình 2.10: Sơ đồ giao tiếp giữa modu với MAX232
Hình 2.11: Hình minh họa cho giao diện của chương trình HM-TR SETUP UTILITY
Hình 2.12: Hình dạng 3 chiều của module
Hình 2.13: Hình dạng module khi nhìn từ trên xuống

Hình 2.14: Hình dạng module khi nhìn ngang
Hình 2.15: PCA Modules
Hình 2.16: Các bit cờ ngắt của PCA
Hình 2.17: PCA hoạt động ở chế độ 16-bit Capture
Hình 2.18: PCA hoạt động ở chế độ 16-bit timer
Hình 2.19: PCA hoạt động ở chế độ
High-Speed Output
Hình 2.20: PCA hoạt động ở chế độ Pulse Width Modulator
Hình 2.21: PCA Watchdog Timer
Hình 2.22: Timer 2 Capture mode
Hình 2.23: Timer 2 Auto-reload mode (DCEN = 0)
Hình 2.24: Timer 2 Auto-reload mode (DCEN = 1)
Hình 2.25: Timer 2 Programmable Clock-out mode
Hình 2.26: Timer 2 Baudrate Generator
Hình 2.27: Sơ đồ chân và sơ đồ logic IC MAX232
Hình 2.28: Sơ đồ chân OPTO TRANSISTOR 4N35
Hình 3.1: Sơ đồ khối board điều khiển (master)
Hình 3.2: Sơ đồ khối mạch thu
Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lí khối nguồn
Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lí phần điều khiển của mạch
Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý của MAX232
Hình 3.6: Bàn phím chọn chương trình
Hình 3.7: Nguyên lý mạch lái động cơ
Hình 3.8: Điều khiển động cơ với relay hỗ trợ đảo chiều
Hình 3.9: Khối cách ly dùng opto
Hình 3.10: Khối khuếch đại dòng áp IC2803
Hình 3.11: Đặc tính IC2803
Hình 3.12: Bàn phím điều khiển bằng tay
Hình 3.13: TOP Layer
Hình 3.14: BOT Layer

Hình 3.15: SST Layer (lớp linh kiện)
Hình 3.16: Mạch thực tế
Hình 3.17: ROBOT sau khi thi công
Hình 3.18: TOP Layer (Mạch điều khiển bằng tay)
Hình 3.19: BOT Layer (Mạch điều khiển bằng tay)
Hình 3.20: Mạch bằng tay sau thi công
DANH SÁCH LIỆT KÊ BẢNG
Bảng 2.1: Chức năng các chân
Bảng 2.2: Các thông số cơ bản
Bảng 2.3: Thanh ghi CMOD
Bảng 2.4: Tóm tắt chức năng các bit của thanh ghi CMOD
Bảng 2.5: Chọn nguồn xung nhịp cho PCA
Bảng 2.6: Thanh ghi CCON
Bảng 2.7: Tóm tắt chức năng các bit của thanh ghi CCON
Bảng 2.8: Thanh ghi CCAPM
Bảng 2.9: Tóm tắt chức năng các bit của thanh ghi CCAPMn
Bảng 2.10: Thanh ghi T2MOD
Bảng 2.11:
Tóm tắt chức năng các bit thanh ghi T2MOD
Bảng 2.12: Thanh ghi T2CON
Bảng 2.13:
Tóm tắt chức năng các bit thanh ghi T2CON
Bảng 2.14: Tóm tắt cách thức khởi tạo chế độ hoạt động cho timer 2
Bảng 2.15: Giá trị nạp ở một số baudrate thông dụng
Bảng 3.1: Hoạt động của IC 74151
ỨNG DỤNG SÓNG CAO TẦN VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT
GVHD: Cô Võ Thị Thu Hồng 1
SVTH: Lê Trung Hiếu
Chương 1
DẪN NHẬP

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Thông tin liên lạc đóng vai trò hết sức quan trọng đời sống hằng ngày của
chúng ta. Để truyền đi những thông điệp xa hơn, chúng ta phải cần đến những hệ
thống truyền tín hiệu. Nó mang lại sự thuận tiện cho con người. Ngày nay với sự phát
triển mạnh mẽ của khoa học-kỹ thuật và công nghệ thì kỹ thuật vô tuyến và điều khiển
tự động ngày càng được quan tâm và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Ngày
nay điều khiển vô tuyến không còn là một vấn đề quá khó khăn và phức tạp nữa.
Ở Việt nam thì thì lĩnh vực vô tuyến cũng đã và đang phát triển mạnh mẽ. Nó
góp phần vào sự phát triển chung của đất nước. Vì vậy xuất phát từ những nhu cầu tất
yếu của cuộc sống, việc điều khiển vô tuyến đã trở nên phổ biến. Hiện nay, cũng có rất
nhiều thiết bị khác nhau làm nhiệm vụ đó từ thiết bị đơn giản đến phức tạp như điều
khiển bằng hồng ngoại, bằng RF, bằng máy tính, bằng thiết bị di động…
Với việc tìm hiểu nhu cầu thực tế xã hội, nhằm góp phần vào phục vụ nhu cầu
ngày càng cao đời sống con người. Đồng thời được sự giúp đỡ, hướng dẫn của giáo
viên chuyên môn và vận dụng các kiến thức đã học như lập trình, vi điều khiển, giao
tiếp máy tính, kỹ thuật vô tuyến vào thực tế. Em đã chọn đề tài: “ỨNG DỤNG SÓNG
CAO TẦN VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT” để trước tiên là làm cơ sở tốt nghiệp và
sau đó là tổng kết lại toàn bộ kiến thức đã học trong suốt 5 năm trên giảng đường đại
học. Do thời gian tìm hiểu, kiến thức và trình độ có hạn, cũng như vấn đề tài chính eo
hẹp. Nên em chỉ “Thiết kế và thi công Robot có thể di chuyển và thực hiện một số lệnh
đơn giản bằng cách điều khiển Robot từ xa bằng sóng cao tần”.
1.2 TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI
Đây là một đề tài có ý nghĩa rất lớn trong việc ôn lại, vận dụng và đánh giá
những kiến thức đã học áp dụng vào thực tế sau một thời gian dài học tập tại trường
Đại Học Bách Khoa.
Trong khi tìm hiểu một số vấn đề được đưa ra nghiên cứu như:
ỨNG DỤNG SÓNG CAO TẦN VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT
GVHD: Cô Võ Thị Thu Hồng 2
SVTH: Lê Trung Hiếu
 Với những môi trường nguy hiểm có bức xạ cao, nhiệt độ hay có nồng độ

độc tố cao, sử dụng robot điều khiển từ xa là một giải pháp rất hiệu quả và
triệt để.
 Trong nhà máy sản xuất, việc điều khiển thiết bị ở những nơi nguy hiểm
độc hại cho sức khoẻ con người, nên sử dụng các thiết bị điều khiển từ xa.
 Trong lĩnh vực dân dụng, nhiều thiết bị như hệ thống chiếu sáng, cửa ra
vào, quạt máy, hệ thống điều hoà nhiệt độ, thiết kế nhà thông minh… cũng
có thể được ứng dụng để điều khiển từ xa.
Từ những lý do đó cho thấy việc nghiên cứu, thực hiện đề tài này có một ý
nghĩa rất quan trọng. Việc ứng dụng đề tài vào điều khiển từ xa sẽ đảm bảo an toàn
cho người điều khiển. Nếu ứng dụng vào sản xuất kinh tế sẽ mang lại hiệu quả kinh tế
cao. Ứng dụng vào thiết bị điện gia dụng sẽ làm cho cuộc sống tiện nghi, thoải mái,
hiện đại hơn.
 Về mặt khoa học, đề tài vận dụng kiến thức và kỹ thuật trong lĩnh vực điện
tử, viễn thông, tự động nhằm giải quyết công việc cụ thể một cách hiệu quả
nhất.
 Tính thực tế đặt ra là thiết lập hệ thống điều khiển Robot hay các thiết bị
điện từ xa có giá thành rẻ hơn các thiết bị khác trên thị trường.
1.3 YÊU CẦU VÀ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT
 Yêu cầu
Robot có thể được điều khiển từ xa, khả năng mở rộng nhiều. Linh kiện sử dụng
giá thành thấp nhưng vẫn bảo đảm độ chính xác.
 Đặc tính kỹ thuật
Với hệ thống 5 động cơ và phối hợp với sensor, robot có khả năng di chuyển
linh hoạt và khi nâng cấp có thể thao tác một số công việc.
Trên board mạch lắp sẵn module cảm biến biên độ áp sử dụng op-amp để sử
dụng robot được linh hoạt với các ứng dụng cần dò đường hay đọc nhiệt độ.
ỨNG DỤNG SÓNG CAO TẦN VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT
GVHD: Cô Võ Thị Thu Hồng 3
SVTH: Lê Trung Hiếu
Module hiển thị led tích hợp sẵn trên board điều khiển, dùng 2 chân để quét 4

LED 7 đoạn, dùng để thể hiện trực tiếp các giá trị mà robot đo được, có thể là khoảng
cách di chuyển, nhiệt độ, độ bức xạ, v..v..
Robot có thể gắn thêm bệ đặt camera quan sát, khi gắn thêm camera quan sát,
người điều khiển robot có thể điều khiển robot mà ko cần phải trực tiếp quan sát.
Sử dụng 2 ac-quy sạc 12V để tạo 2 nguồn DC 12V và 24V:
 Nguồn 12V sẽ qua 1 IC 7805 để cấp nguồn 5V DC cho module vi điều
khiển và LED 7 đoạn, 1 IC 7805 khác để cấp nguồn 5V DC cho các module
cảm biến.
 Nguồn 12V trực tiếp cấp cho relay 12V để đảo dòng điều chỉnh chiều động
cơ.
 Nguồn 24V cấp cho động cơ 24V qua 1 mạch lái FET, được điều xung
PWM.
1.4 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
 Việc thực hiện đề tài tốt nghiệp nhằm giúp sinh viên:
 Củng cố lại kiến thức đã học.
 Ứng dụng những kiến thức từ lý thuyết vào thực tiễn nhằm giải quyết một
vấn đề cụ thể.
 Nâng cao trình độ kiến thức chuyên môn của người nghiên cứu.
 Rèn luyện thói quen nghiên cứu, làm việc một cách nghiêm túc, khoa học
và suy nghĩ độc lập.
 Giới thiệu một trong những ứng dụng rất hay của sóng vô tuyến vào điều
khiển mang lại những lợi ích cho con người.
 Trong thời gian thực hiện đề tài nhiều khó khăn trở ngại phát sinh, điều đó
giúp sinh viên rèn luyện kiên nhẫn, vượt qua khó khăn.
 Nhằm tạo ra một sản phẩm tương đối hoàn thiện góp phần phục vụ cho
công nghiệp và đời sống xã hội ngày nay.
ỨNG DỤNG SÓNG CAO TẦN VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT
GVHD: Cô Võ Thị Thu Hồng 4
SVTH: Lê Trung Hiếu
 Với sản phẩm tạo ra ngoài việc dùng điều khiển Robot còn có thể ứng dụng vào

điều khiển thiết bị gia đình, quản lý thiết bị trong các cơ quan trường học, nhà hàng
hay khách sạn … góp phần tiết kiệm chi phí và thời gian đi lại kiểm tra.
ỨNG DỤNG SÓNG CAO TẦN VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT
GVHD: Cô Võ Thị Thu Hồng 5
SVTH: Lê Trung Hiếu
Chương 2
CÁC VẤN ĐỀ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN
VÀ LINH KIỆN SỬ DỤNG
2.1 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA
2.1.1 GIỚI THIỆU
Hệ thống điều khiển từ xa là hệ thống truyền tín hiệu từ nơi này đến nơi khác
không cần dây dẫn. Tín hiệu thông tin cần truyền đi được chuyển thành tín hiệu điện, sau
đó mã hóa để truyền đi trong môi trường. Tại nơi thu tín hiệu sẽ được giải mã để tái tạo
lại thông tin ban đầu.
Việc điều chế tín hiệu điện trong hệ thống điều khiển từ xa là quá trình điều chế
tín hiệu thông tin vào sóng mang có tần số cao hơn để truyền đi. Tại máy thu tín hiệu sẽ
được loại bỏ thành phần sóng mang, chỉ nhận và xử lý để tái tạo lại tín hiệu thông tin.
Đây là quá trình giải điều chế.
2.1.2 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG SÓNG VÔ TUYẾN
Hệ thống điều khiển từ xa bằng sóng vô tuyến bao gồm một máy phát và một máy
thu.
+ Máy phát có nhiệm vụ phát ra lệnh điều khiển truyền ra môi trường dưới dạng
sóng điện từ mang theo tin tức điều khiển.
+ Máy thu thu tín hiệu từ môi trường sau đó xử lý tin tức và đưa ra lệnh điều
khiển đến mạch chấp hành. Đặc điểm của hệ thống này là đối với máy phát
phải dùng
+ Antena để bức xạ tín hiệu môi trường. Đối với máy thu thì cũng phải dùng
Antena để thu tín hiệu.
 Sơ đồ khối mạch phát
ỨNG DỤNG SÓNG CAO TẦN VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT

GVHD: Cô Võ Thị Thu Hồng 6
SVTH: Lê Trung Hiếu
Hình 2.1: Sơ đồ khối mạch phát vô tuyến
 Giải thích sơ đồ khối
 Khối phát lệnh điều khiển
Tạo ra các lệnh điều khiển bằng các phím. Phím có thể là phím đơn hoặc ma trận
phím.
 Khối mã hóa
Chuyển đổi tín hiệu điều khiển được tạo ra từ bàn phím thành tín hiệu dao động có
tần số đặc trưng cho lệnh điều khiển đó.
 Khối tạo sóng mang
Tạo ra tín hiệu cao tần làm sóng mang tin tức để truyền tín hiệu từ nơi phát đến nơi
nhận.
 Khối điều chế
Trộn tín hiệu cao tần từ mạch dao động với tín hiệu điều khiển để cho ra tín hiệu
sóng mang có tần số cao để bức xạ ra môi trường. Có nhiều cách điều chế như: ASK,
FSK, AM, PM, FM…
 Khối khuếch đại cao tần
Khuếch đại tín hiệu cao tần từ khối điều chế cho đủ mạnh rồi đưa ra antena phát,
nhằm tăng công suất bức xạ.
PHÁT
LỆNH
ĐIỀU
KHIỂN
MÃ HÓA
ĐIỀU
CHẾ
KHUẾCH
ĐẠI CAO
TẦN

DAO ĐỘNG
TẠO SÓNG
MANG
Anten
ỨNG DỤNG SÓNG CAO TẦN VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT
GVHD: Cô Võ Thị Thu Hồng 7
SVTH: Lê Trung Hiếu
 Anten
Có nhiệm vụ bức xạ tín hiệu điều chế ra môi trường.
 Sơ đồ khối mạch thu
Hình 2.2: Sơ đồ khối mạch thu vô tuyến.
 Giải thích sơ đồ khối
 Khối khuếch đại cao tần
Tín hiệu sau khi thu được từ Antena có biên độ rất nhỏ do đó nó phải được
khuếch đại lớn lên để dễ dàng xử lý.
 Dao động nội
Là một mạch dao động trong máy thu nó cho ra một tín hiệu sin có tần số là f
0
để
đưa vào mạch trộn.Yêu cầu của khối này là phải rất ổn định.
 Mạch trộn sóng
Vì tín hiệu thu được từ antena là một tín hiệu có tần số cao nên rất khó xử lý. Do
đó nó phải được đưa qua mạch trộn. Mạch trộn sẽ trộn tín hiệu cao tần với tín hiệu từ
mạch dao động nội để cho ra một tín hiệu trung tần. Tín hiệu này có tần số thấp hơn
nhưng vẫn chứa đựng nội dung tin tức.
 Khối tách sóng
Ngõ ra của mạch trộn sóng là tín hiệu trung tần, tín hiệu này vẫn còn thành phần
sóng mang. Do đó mạch tách sóng có nhiệm vụ loại bỏ tín hiệu sóng mang để lấy tín
hiệu điều khiển mà thôi.
ỨNG DỤNG SÓNG CAO TẦN VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT

GVHD: Cô Võ Thị Thu Hồng 8
SVTH: Lê Trung Hiếu
 Khối giải mã
Có nhiệm vụ giải mã để tái tạo lại tín hiệu điều khiển gốc để phát ra lệnh đúng
yêu cầu.
 Khối điều khiển
Nhận tín hiệu điều khiển từ mạch giải mã để điều khiển thiết bị.
2.1.3 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Qua tìm hiểu, phân tích ưu nhược điểm của từng phương án, thu thập dữ liệu, thời
gian cho phép và năng lực bản thân. Em quyết định chọn phương án thiết kế và thi công
mạch điều khiển “kết hợp giữa vi diều khiển, giao tiếp máy tính và sóng RF để điều
khiển Robot” làm đề tài tốt nghiệp. Vì đề tài này chủ yếu dựa vào những kiến thức mà
sinh viên đã được học làm nền tảng, một số kiến thức mới cần bổ sung, tìm hiểu. Trong
đó lĩnh vực VĐK, giao tiếp máy tính sinh viên cảm thấy thích thú và lôi cuốn. Lĩnh vực
kỹ thuật vô tuyến hiện nay đang được ứng dụng rộng rãi, tạo cho người thực hiện học
được nhiều điều thú vị khi thi công luận văn.
2.2 LÝ THUYẾT VỀ ĐIỀU CHẾ
2.2.1 GIỚI THIỆU
Khi muốn truyền một dữ liệu ta thường dùng các đường truyền analog hay số. Để
đưa được tín hiệu đó lên được đường truyền ta cần phải có một mạch điều chế, để điều
chế sao cho tín hiệu đó phù hợp trên đường truyền.
Các đường truyền này thường được thiết kế sẵn cho các tín hiệu Analog thông
thường (có tần số từ 300 – 3400Hz). Điều này có nghĩa là một đường truyền Analog có
sẵn sẽ không truyền đi các bit “0” hay “1” xuất phát trực tiếp từ các DTE. Chính vì lí do
đó, chúng ta cần phải chuyển dữ liệu nhị phân sang một dạng tín hiệu khác tương thích
với đường truyền và sẽ chuyển đổi lại về dạng nhị phân tại đầu thu.
Mạch điện thực hiện việc chuyển đổi tín hiệu ban đầu gọi là bộ điều chế
(modulator) và mạch thực hiện việc chuyển đổi ngược lại tại đầu thu gọi là bộ giải điều
chế (demodulator). Hầu hết các thiết bị điều khiển điều cần có mạch điều chế và giải
diều chế. Vì mỗi đầu liên kết đều cần cả hai mạch, chúng kết hợp lại thành một thiết bị

chung gọi là “Modem”.
ỨNG DỤNG SÓNG CAO TẦN VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT
GVHD: Cô Võ Thị Thu Hồng 9
SVTH: Lê Trung Hiếu
Có ba phương pháp cơ bản để chuyển đổi tín hiệu nhị phân sang dạng tín hiệu cho
phù hợp với đường truyền đó là phương pháp điều chế biên độ (ASK-Amplitude Shift
keying), phương pháp điều chế tần số (FSK-Frequency Shift keying), phương pháp điều
chế pha (PSK-phase Shift keying). Luận văn sử dụng điều tần FSK nên các phương pháp
điều chế khác sẽ không được trình bày.
2.2.2 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ FSK (frequency shift keying)
2.2.2.1 Phương pháp hoạt động của phương pháp FSK
FSK là phương pháp điều chế được dùng trong tất cả các modem tốc độ thấp thế
hệ đầu. Nguyên lí hoạt động cơ bản được minh họa trong các hình vẽ. Để tránh thay đổi
lớn biên độ độ, FSK sử dụng hai sóng mang (tại hai tần số khác nhau) có cùng biên độ
cố định cho số nhị phân “0” và “1”.
Hình 2.3: Dạng sóng của phương pháp điều chế FSK
Sự khác nhau giữa 2 dạng sóng là tần số. FSK là sự tổng hợp ngõ ra của hai bộ
ASK ở hai tần số khác nhau:
 Sóng mang thứ nhất để căn cứ cho mức cao của tín hiệu dữ liệu cần điều chế
(logic 1).
 Sóng mang còn lại căn cứ cho mức thấp của tín hiệu dữ liệu cần điều chế
(logic 0).
ỨNG DỤNG SÓNG CAO TẦN VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT
GVHD: Cô Võ Thị Thu Hồng 10
SVTH: Lê Trung Hiếu
2.2.2.2 Phương trình toán học của FSK
Ta có:
V
FSK
(t) = cos

1
t. V
d
(t) + cos
2
t. V
d
’
(t)[6.4]
Trong đó:
 
1
, 
2
là tần số góc của hai sóng mang (radian/s)
 V
d
’
(t) là phần bù (đảo_not) của tín hiệu cần điều chế V
d
(t)
Do đó:


























  tttttt
002001
3cos
3
1
cos
2
2
1
cos3cos
3
1
cos

2
2
1
cosVFSK(t)





Suy ra:
   
 
   
 
   
 
   
 




ttttt
ttttt
020202022
010101011
3cos3cos
3
1
coscos

1
cos
2
1
3cos3cos
3
1
coscos
1
cos
2
1
VFSK(t)






Có thể nói băng thông của FSK một cách đơn giản là tổng hợp băng thông của hai
điều chế ASK riêng biệt ở hai tần số điều chế khác nhau.
Hình 2.4: Phổ tần của phương pháp điều chế FSK
Với:
 f
0
: thành phần tần số cơ bản = ¼ tốc độ bit
 f
S
: Tần số dịch tần
ỨNG DỤNG SÓNG CAO TẦN VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT

GVHD: Cô Võ Thị Thu Hồng 11
SVTH: Lê Trung Hiếu
2.3 NHỮNG LINH KIỆN SỬ DỤNG
2.3.1 IC THU PHÁT RF:HM-TR 915
2.3.1.1 Giới thiệu
Đây là module thu phát RF với tần số sóng mang là 915MHz, nó bao gồm bộ thu
và bộ phát sóng mang tích hợp chung trong một module và dùng chung một anten. Được
phát triển bởi công ty Hope Nó có ưu thế là tốc độ cao, truyền được với khoảng cách xa.
Giao thức giao tiếp tự động điều khiển và truyền dữ liệu thông suốt. Đây là module thu
phát dễ dàng sử dụng cũng như thay đổi cấu hình làm việc.
2.3.1.2 Các đặc điểm kỹ thuật
Được thiết kế cho các ứng dụng truyền dữ liệu không dây. Sử dụng phương pháp
điều chế FSK, chế độ bán song công, có khả năng chống nhiễu tốt.
 Dãy tần hoạt động.
 Tần số hoạt động có thể được thiết lập lại và có thể được dùng trong các ứng
dụng FDMA (frequency division multiple access) đa truy cập phân chia tần số.
 Độ lệch của tần số truyền đi và băng thông khi nhận về có thể chọn.
 Giao thức truyền có thể tự điều chỉnh nên dễ sử dụng.
 Tốc độ truyền có thể được lựa chọn trên một dãy khá rộng.
 Cung cấp chân ENABLE để điều khiển chu trình làm việc nhằm đáp ứng các
yêu cầu ứng dụng khác nhau.
 Độ nhạy cao, khoảng cách truyền rộng.
 Giao diện cho chuẩn truyền nối tiếp UART, có 2 Module TTL hoặc RS232 để
lựa chọn. Luận văn sử dụng Module TTL với mạch Max232 được gắn rời.
 Độ an toàn cao, kích thước nhỏ gọn, dễ dàng lắp ghép.
2.3.1.3 Các lĩnh vực ứng dụng
 Điều khiển từ xa, hệ thống đo lường từ xa.
 Đo lường không dây.
ỨNG DỤNG SÓNG CAO TẦN VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT
GVHD: Cô Võ Thị Thu Hồng 12

SVTH: Lê Trung Hiếu
 Truy cập điều khiển
 Thu thập dữ liệu
 Ứng dụng trong thiết kế tòa nhà thông minh
2.3.1.4 Mạch và sơ đồ chân
Hình 2.5: Hình ảnh về module theo chuẩn RS232
Hình 2.6: Hình ảnh về module theo chuẩn TTL
ỨNG DỤNG SÓNG CAO TẦN VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT
GVHD: Cô Võ Thị Thu Hồng 13
SVTH: Lê Trung Hiếu
Hình 2.7: Sơ đồ chân tổng quát của module
2.3.1.5 Chức năng các chân
Chân Chức năng Ghi chú
1 VDD Chân cấp nguồn
2 DTX Đưa dữ liệu thu được từ sóng RF ra để sử dụng
3 GND Chân GND
4 DRX Chân nhận dữ liệu vào để phát đi bằng sóng RF
5 CONFIG Chân chọn cấu hình. Nếu chân này lên mức 1 thì module sẽ ở
chế độ chọn cấu hình. Khi muốn giao tiếp dữ liệu thì chân này
được đặt ở mức 0.
6 ENABLE Nếu chân này được đặt ở mức thấp thì module sẽ được đưa
vào chế độ nghỉ ngơi, không làm gì cả. Nếu đặt ở mức cao thì
nó sẽ hoạt động trở lại.
Bảng 2.1: Chức năng các chân
ỨNG DỤNG SÓNG CAO TẦN VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT
GVHD: Cô Võ Thị Thu Hồng 14
SVTH: Lê Trung Hiếu
2.3.1.6 Các thông số cơ bản
Thông số Min Typical Max units
Nguồn cung cấp 4.5 5.0 5.0 V

Nhiệt độ hoạt động -30 25 80 C
Tần số hoạt động 900.72 915 929.27 MHz
Năng lượng ngõ ra cực đại -2 0 dBm
Năng lượng chuyển đổi Pmax-21 Pmax Pmax dBm
Độ nhạy khi nhận dữ liệu -102 -95 dBm
Dòng truyền 30 mA
Dòng nhận 17 mA
Dòng ở chế độ ngủ 1 mA
Khoảng cách truyền 230 m
Độ lệch tần số của thiết bị 15 240 KHz
Độ rộng băng thông 67 400 KHz
Tốc độ truyền UART 300 9600 19200 bps
Số bit truyền UART 5 8 9 bit
Kiểm tra parity Không có Lẻ Chẳn
Số bit stop trong UART 1 1 2 bit
Kích thước module 24x43mm
Bảng 2.2: Các thông số cơ bản
2.3.1.7 Thiết lập hoạt động
Có thể kết nối HM-TR/232 đến chân truyền nối tiếp phù hợp của PC hoặc kết
nối HM-TR/TTL đến chân truyền nối tiếp của vi xử lí, sau đó cấp nguồn, cả đèn đỏ và
đèn xanh đều sáng lên 3 lần để báo rằng module đã sẵng sàng làm việc. Nếu chân
CONFIG đang ở mức thấp thì module sẽ ở chế độ bình thường để truyền dữ liệu, còn
ỨNG DỤNG SÓNG CAO TẦN VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT
GVHD: Cô Võ Thị Thu Hồng 15
SVTH: Lê Trung Hiếu
nếu nó ở mức cao thì module sẽ vào chế độ thiết lập cấu hình để cài đặt lại các thông số
hoạt động thích hợp.
Hình 2.8: Sơ đồ kết nối giữa module và thiết bị thu phát
a) Kết nối thiết bị ở chế độ hoạt động bình thường
Ở chế độ thông thường, chân ENABLE điều khiển cho module làm việc hoặc

ngủ. module sẽ ở chế độ ngủ nếu chân này xuống mức thấp.
Hình 2.9: Sơ đồ giao tiếp giữa module với cổng COM
ỨNG DỤNG SÓNG CAO TẦN VÀO ĐIỀU KHIỂN ROBOT
GVHD: Cô Võ Thị Thu Hồng 16
SVTH: Lê Trung Hiếu
Hình 2.10: Sơ đồ giao tiếp giữa modu với MAX232
Trong chế độ cấu hình thì các thông số làm việc của module có thể được thiết lập
thông qua chương trình cài đặt HM-TR. Việc cài đặt được thực hiện thông qua việc giao
tiếp giữa máy tính (PC) với module. Ban đầu nó được mặc định với các thông số: 9600,
8, N, 1 như bên dưới.
Hình 2.11: Hình minh họa cho giao diện của chương trình HM-TR SETUP UTILITY
 Nút “Read” : đọc các thông số từ module về
 Nút “Write” : đưa các thông số đã chọn vào module để làm việc
 Nút “Default” :sử dụng lại các thông số mặc định của module.