Thiết kế, thi công mạch điều khiển thiết bị trong gia đình

II
Bộ Giáo Dục và Đào Tạo
Trường Đại học SPKT Tp.HCM
Khoa Điện tử
Bộ môn: Điện tử công nghiệp

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc lập - Tự do - Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hữu Thông
MSSV : 00101296
Dương Anh Tài
MSSV : 00101270
Lớp: 001011
Khoa: Điện tử
Tên đề tài:
Họ và tên giáo viên hướng dẫn: Thầy Lê Thanh Đạo.
Nhiệm vụ (yêu cầu và nội dung):
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
Ngày giao nhiệm vụ luận văn: .........................................................
Ngày hoàn thành nhiệm vụ: ............................................................
Nội dung và yêu cầu luận văn tốt nghiệp đã được thông qua bộ môn.

Giáo viên hướng dẫn

Thông qua bộ môn.
Ngày.......... tháng....... năm 2005
Chủ nhiệm bộ môn.


III

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hữu Thông
MSSV : 00101296
Dương Anh Tài
MSSV : 00101270
Lớp: 001011
Khoa: Điện tử
Tên đề tài:
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................

.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
Giáo viên hướng dẫn

Lê Thanh Đạo


IV

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hữu Thông
MSSV : 00101296
Dương Anh Tài
MSSV : 00101270
Lớp: 001011
Khoa: Điện tử
Tên đề tài:
Nhận xét của giáo viên phản biện
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................

.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
Giáo viên phản biện


V

BẢNG NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hữu Thông
MSSV : 00101296
Dương Anh Tài
MSSV : 00101270
Lớp: 001011
Khoa: Điện tử
Tên đề tài:
Nhận xét của hội đồng phản biện
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................

.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
Hội đồng phản biện


VI

LỜI MỞ ĐẦU
Sự phát triển của khoa học giúp ích và phục vụ cho con người rất nhiều
trong mọi lĩnh vực.Sự tiến bộ này bao gồm cả ngành kỹ thuật điện tử, tin học
…Không những vậy, chúng còn là những ngành mũi nhọn trong xu thế công
nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước chúng ta hiện nay.
Kỹ thuật điện tử phát triển dẫn đến là sự ra đời của các chip vi xữ lý, bộ
nhớ, máy tính… có khả năng xữ lý ngày càng cao. Vì vậy, vấn đề điều khiển đã

được chú ý rất nhiều và đã được đem ra ứng dụng rộng rãi ở hầu hết các lĩnh vực
như lao động, sản xuất, nghiên cứu,quốc phòng, vui chơi giải trí…
Hiện nay, các nhà sản xuất đang đưa ra các thiết bị điện tử hầu hết là phục
vụ cho nhu cầu giải trí của con người. Vấn đề điều khiển đang được chú ý nhiều ví
dụ như một người có thể ngồi ở bất cứ đâu cũng có thể làm việc, học hỏi, tìm kiếm
thông tin, điều khiển mọi thứ chỉ bằng cách nhấn nút. Ý tưởng ngồI một chỗ có thể
điều khiển các thiết bị ở các phòng trong một căn nhà hay trong những công sở xí
nghiệp… đã được nghiên cứu ứng dưng từ rất sớm như: các thiết bị để quản lý
các thiết bị trong các nhà cao tầng, các khách sạn sang trọng…Trong phạm vi hiểu
biết của mình, nhóm thực hiện đã tìm hiểu, thực hiện đề tài :”Thiết kế, thi công
mạch điều khiển thiết bị trong gia đình .”
Trong quá trình thực hiện luận văn này, với kiến thức và thời gian còn hạn
chế nên đề tài còn nhiều sai sót không tránh khỏi nên kính mong các thầy cô và
các bạn sinh viên thông cảm và đóng góp ý kiến quí báu để đề tài này được hoàn
thiện hơn.
Nhóm thực hiện đề tài.


VII

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được đề tài này, ngoài sự cố gắng nổ lực của bản thân, nhóm
thực hiện đề tài chúng em đã có được sự giúp đỡ vô cùng quí báu của gia đình,
nhà trường, thầy cô và bạn bè. Với lòng biết ơn sâu sắc chúng em kính xin được
gởi lời cảm ơn chân thành nhất đến:
- Thầy Lê Thanh Đạo, thầy trực tiếp hướng dẫn đề tài, đã tận tình chỉ dẫn
chúng em trong suốt quá trình thực hiện đề tài để từ đó chúng em đã đúc
kết cho mình những kiến thức bổ ích.
- Quý thầy cô khoa Điện tử.
- Quý thầy cô trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật.

- Tập thể lớp cùng các bạn sinh viên.
- Ba mẹ và các anh chị đã tận tình giúp đỡ về tinh thần và vật chất cho
chúng con trong thời gian qua.
Xin chân thánh cảm ơn tất cả vì đã tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành
tập luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn!
Nhóm thực hiện đề tài


Thiết kế - thi công mạch điều khiển thiết bị điện trong gia đình

Trang 12

MỤC LỤC
Phần A : GIỚI THIỆU
Trang tựa ............................................................................................................ i
Nhiệm vụ đề tài .................................................................................................. ii
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn.....................................................................iii
Nhận xét của giáo viên phản biện...................................................................... iv
Nhận xét của hội đồng phản biện ....................................................................... v
Lời mở đầu ........................................................................................................ vi
Lời cảm ơn ........................................................................................................vii
Mục lục .............................................................................................................viii
Liệt kê bảng ........................................................................................................ x
Liệt kê hình ........................................................................................................ xi
Phần B : NỘI DUNG
Chương 1 : DẪN NHẬP ........................................................................................ 2
1.1 Đặt vấn đề .................................................................................................... 2
1.2 Tầm quan trọng của đề tài............................................................................ 2
1.3 Giới hạn đề tài .............................................................................................. 2

1.4 Mục đích nghiên cứu .................................................................................... 3
Chương 2 : CƠ SỞ LÍ LUẬN ................................................................................ 4
2.1 Đối tượng nghiên cứu................................................................................... 4
2.2 Dàn ý nghiên cứu ......................................................................................... 4
2.3 Phương pháp và phương tiện nghiên cứu.................................................... 4
2.4 Lập kế hoạch nghiên cứu ............................................................................. 4
Chương 3 : MỘT SỐ IC SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN............................................ 5
3.1 Một số IC sử dụng trong đồ án ..................................................................... 5
3.2 Vi điều khiển AT89C51 ................................................................................. 5
3.3 IC phát remote hồng ngoại (LC7461) ........................................................... 8
3.4 IC đệm đường truyền vi sai (SN75176) ...................................................... 11
Chương 4 : THIẾT BỊ HIỂN THỊ LCD ................................................................. 12
4.1 Giới thiệu chung ......................................................................................... 12
4.2 Sơ đồ chân và kích thước của LCD ........................................................... 12
4.3 Sơ đồ khối của LCD ................................................................................... 13
4.4 Các chân của LCD...................................................................................... 13
4.5 Một số đặt tính của LCD sử dụng trong đề tài ............................................ 14
4.6 Sơ đồ giải thuật lập trình LCD .................................................................... 18
Chương 5 : ĐƯỜNG TRUYỀN, XUNG ĐỘT VÀ CHỐNG XUNG ĐỘT
TRÊN ĐƯỜNG TRUYỀN ................................................................ 21
5.1 Mạch giao tiếp đường truyền...................................................................... 21
5.2 Chuẩn giao tiếp RS485............................................................................... 23
5.3 Xung đột và một số giải pháp chống xung đột ............................................ 23


Thiết kế - thi công mạch điều khiển thiết bị điện trong gia đình

Trang 13

Chương 6 : ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT.............................................................. 26

6.1 Triac............................................................................................................ 26
6.2 Một số đặt tính của MOC3020 ................................................................... 29
Chương 7 : THIẾT KẾ - THI CÔNG.................................................................... 30
7.1 Thiết kế....................................................................................................... 30
7.2 Thi công ...................................................................................................... 34
Chương 8: PHẦN MỀM MBE ............................................................................. 40
8.1 Giới thiệu phần mềm điều khiển MBE ....................................................... 40
8.2 Giới thiệu những phần mềm vẽ sơ đồ phòng ............................................ 42
Chương 9 :TÓM TẮT- KẾT LUẬN - ĐỀ NGHỊ .................................................... 45
9.1 Tóm tắt ....................................................................................................... 45
9.2 Kết luận .................................................................................................... 45
9.3 Đề nghị ...................................................................................................... 45
Tài liệu tham khảo .............................................................................................. 46
Phần C : PHỤ LỤC
Chương trình phần mềm MBE viết bằng Delphi 5 .............................................. 48
Chương trình cho vi điều khiển AT89C51........................................................... 72


Thiết kế - thi công mạch điều khiển thiết bị điện trong gia đình

Trang 14

LIỆT KÊ CÁC BẢNG
Bảng 3.1: Chức năng các bit trong thanh ghi SCON .......................................... 7
Bảng 3.2: Mã phím của LC7461 ......................................................................... 9
Bảng 3.3: Mã phím đa hợp của LC7461............................................................. 9
Bảng 3.4: Bảng trạng thái phát của SN75176 .................................................. 11
Bảng 3.5: Bảng trạng thái nhận của SN75176 ................................................. 11
Bảng 4.1 : Kí hiệu, chức năng các chân của LCD ............................................ 13
Bảng 4.2 : Địa chỉ để hiển thị chữ của LCD ...................................................... 14

Bảng 4.3 : Bảng mã địa chỉ các kí tự hiển thị của CGRAM .............................. 15
Bảng 4.4 : Bảng mã ghi/đọc dữ liệu trong LCD ........................................... 16-17


Thiết kế - thi công mạch điều khiển thiết bị điện trong gia đình

Trang 15

LIỆT KÊ CÁC HÌNH
Hình 3.1 : Sơ đồ chân AT89C51......................................................................... 6
Hình 3.2 : Sơ đồ chân LC7461 ........................................................................... 8
Hình 3.3 : Các bit được phát đi của LC7461 ...................................................... 9
Hình 3.4 : Trạng thái hoạt động khi bấm phím đa hợp của LC7461 ................... 9
Hình 3.5 : Dạng sóng truyền đi của IC LC7461 ................................................ 10
Hình 3.6 : Sơ đồ chân SN75176....................................................................... 11
Hình 3.7 : Kí hiệu logic của SN75176 ............................................................... 11
Hình 3.8 : Sơ đồ logic của SN75176 ............................................................... 11
Hình 3.9 : Sơ đồ kết nối theo dạng bus của SN75176...................................... 11
Hình 4.1 : Sơ đồ chân và kích thước của LCD 16x1 ........................................ 12
Hình 4.2 : Sơ đồ khối của LCD ......................................................................... 13
Hình 4.3 : Sơ đồ kết nối điều chỉnh độ tương phản cho LCD ........................... 14
Hình 5.1 : Ghép nối trực tiếp TTL ..................................................................... 21
Hình 5.2 : Ghép nối TTL + đường truyền không cân bằng ............................... 22
Hình 5.3: Ghép nối TTL + đường truyền cân bằng........................................... 22
Hình 6.1 : Kí hiệu Triac ..................................................................................... 26
Hình 6.2 : Sơ đồ tương đương của triac .......................................................... 26
Hình 6.3 : Đặc tuyến Triac ................................................................................ 27
Hình 6.4 : Mạch tự kích Triac ........................................................................... 28
Hình 6.5 : Mạch ngắt Triac ............................................................................... 28
Hình 6.6 : Kí hiệu MOC3020............................................................................. 28

Hình 6.7 : Sơ đồ mạch khích triac dùng opto MOC3020 .................................. 29
Hình 7.1 : Sơ đồ khối hệ thống ......................................................................... 30
Hình 7.2 : Sơ đồ nguyên lí khối đệm và kiểm tra trạng thái đường truyền ....... 31
Hình 7.3 : Sơ đồ nguyên lí khối thu hồng ngoại................................................ 31
Hình 7.4 : Sơ đồ nguyên lí khối điều khiển ....................................................... 32
Hình 7.5 : Bàn phím ma trận 4x4 ...................................................................... 32
Hình 7.6 : Sơ đồ nguyên lí khối xuất đọc.......................................................... 33
Hình 7.7 : Sơ đồ nguyên lí khối điều khiển công suất....................................... 33
Hình 7.8 : Sơ đồ nguyên lí mạch điều khiển ..................................................... 35
Hình 7.9 : Sơ đồ nguyên lí mạch giao tiếp máy tính với bus ............................ 36
Hình 7.10 : Sơ đồ mạch in của board giao tiếp máy tính với bus ..................... 37
Hình 7.11 : Sơ đồ bố trí linh kiện của board giao tiếp máy tính với bus ........... 37
Hình 7.12 : Sơ đồ mạch in của board mạch chính............................................ 38
Hình 7.13 : Sơ đồ bố trí linh kiện board mạch chính......................................... 39
Hình 8.1 : Giao diện chính của chương trình.................................................... 40
Hình 8.2 : Giao diện chi tiết cho từng phòng .................................................... 42
Hình 8.3 : Giao diện chính của phần mềm Smartdraw ..................................... 40
Hình 8.4 : Giao diện chính của Room Arranger ............................................... 43
Hình 8.5 : Thiết lập thông số cho bản vẽ ......................................................... 44


Thiết kế - thi công mạch điều khiển thiết bị điện trong gia đình

Phần A

GIỚI THIỆU

Trang 16

Thiết kế - thi công mạch điều khiển thiết bị điện trong gia đình

Trang 17

CHƯƠNG 1

DẪN NHẬP
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, sự phát triển của khoa học đặc biệt là trong lĩnh vực điện tử và tin
học, đã giúp ích cho con người rất nhiều trong lao động sản xuất, trong cuộc sống,
nghiên cứu khoa học, trong vui chơi giải trí… Sự phát triển này càng làm cho công
việc của mọi người trở nên thoải mái, nhẹ nhàng, hiệu quả hơn. Bên cạnh đó, nó
còn được ứng dụng để phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt giải trí của con người. Một
thiết bị nghe nhạc nhỏ xíu có thể lưu hàng ngàn bài hát, ti vi có thể truy cập mạng
teletext hay internet…có thể ngồi bất cứ đâu để làm việc hay mua hàng… Xu
hướng điều khiển nhiều thứ mà chỉ cần ở một chỗ, giúp con người đỡ mất công đi
lại nhiều đang trở thành mục tiêu của nhiều công ty doanh nghiệp ở mọi nơi.
Điều khiển, quản lí các thiết bị cho nhiều phòng từ lâu đã được ứng dụng để
phục vụ trong các tòa nhà cao tầng, khách sạn…Tuy nhiên nếu áp dụng cho
những toà nhà thấp hơn, hay cho các căn hộ trong gia đình thì rất tốn kém và
không phù hợp… Do đó, để đáp ứng xu hướng trên nhóm thực hiện đề tài đã
quyết định chọn ý tưởng cho đề tài :” Thiết kế - thi công mạch điều khiển thiết
bị điện trong gia đình “.
1.2 TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI
Việc kiểm tra, điều khiển trạng thái các thiết bị trong những căn phòng, đặt
biệt là trong những nhà nhiều tầng hoặc nhiều phòng gặp khá nhiều phiền toái khi
phải đến từng phòng để khiểm tra, điều khiển các thiết bị điện trong phòng. Nếu
công việc này được thực hiện ở bất cứ phòng nào trong nhà mà không phải đi đến
từng phòng thì sẽ giảm thời gian, công sức cho người sử dụng.
Xuất phát từ nhu cầu ấy, nhóm thực hiện đề tài :”Thiết kế - thi công mạch

điều thiết bị điện trong gia đình” một mô hình những board mạch có khả năng
kết nối với nhau để điều khiển qua lại giữa các phòng với nhau. Các board này
còn có thể kết nối với máy tính, có thể điều khiển từ xa bằng remote hồng ngoại.
1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Do những hạn chế về kiến thức, thời gian thực hiện cũng như kinh nghiệm
thực tế, nhóm thực hiện đề tài chỉ thực hiện được những việc sau :
• Thiết kế và thi công mô hình chỉ gồm 3 board cho 3 phòng.
• Mỗi board có thể điều khiển 8 thiết bị.
• Kết nối với máy tính bằng cổng nối tiếp (cổng COM).
• Có khả năng mở rộng tối đa là 32 board.
• Khoảng cách truyền tín hiệu giữa các board trong phạm vi 1Km.
• Thiết bị trong từng phòng có thể được điều khiển bằng tay hay điều khiển từ
xa bằng remote hồng ngoại
• Có thể hẹn giờ tắt cho từng thiết bị.
• Chỉ có thể điều khiển các thiết bị công suất nhỏ, đơn giản…


Thiết kế - thi công mạch điều khiển thiết bị điện trong gia đình

Trang 18

1.4 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Trong quá trình thực hiện đề tài, người thực hiện có thể nắm được các vấn
đề sau :
• Thông qua việc thực hiện đề tài, giúp cho người thực hiện ôn lại những kiến
thức đã học, đồng thời lĩnh hội được nhiều kiến thức mới từ tài liệu, giáo viên
hướng dẫn, bạn bè. Ngoài ra còn có thể nâng cao tay nghề, biết cách lập trình
bằng Delphi, giao tiếp máy tính, lập trình cho vi điều khiển họ MSC51.
• Qua đó, phát sinh những vấn đề cần mới giúp đề tài càng được hoàn chỉnh.
• Có thể áp dụng trong thực tế.

Thiết kế - thi công mạch điều khiển thiết bị điện trong gia đình

Trang 19

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ LUẬN
2.1 MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CẦN ĐẠT ĐƯỢC
Mục đích : Thiết kế và thi công hoàn chỉnh mạch có khả năng :
• Giao tiếp, điều khiển, kiểm tra thiết bị giữa các phòng với nhau.
• Có khả năng giao tiếp với máy tính.
• Thiết bị mỗi phòng đều có thể điều khiển bằng tay hoặc bằng remote hồng
ngoại.
Yêu cầu :
• Thiết kế và thi công hoàn chỉnh phần cứng và phần mềm.
• Mạch hoạt động ổn định, chính xác.
• Phải chống nhiễu, khoảng cách giao tiếp giữa các board mạch phải đủ xa
trong phạm vi tòa nhà.
• Giao diện phải thân thiện, dễ sử dụng.
2.4 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN
Phương pháp:
• Tìm kiếm và tham khảo tài liệu.
• Thực nghiệm: thiết kế và thi công bo mạch, viết chương trình, chạy thử từng
chương trình con, chỉnh sửa, tổng hợp thành chương trình hoàn chỉnh.
Phương tiện:
• Mạng internet.
• Máy tính.
• Tài liệu tham khảo.

2.5 THỜI GIAN THỰC HIỆN
Thực hiện đề tài trong thời gian 6 tuần bao gồm:
• Tuần 1: Tham khảo các tài liệu liên quan, tài liệu tham khảo
• Tuần 2: Tìm kiếm phương hướng giải quyết những yêu cầu cơ bản của đề tài
• Tuần 3: Vẽ sơ đồ nguyên lí, thi công mạch in
• Tuần 4: Viết các chương trình con cho vi điều khiển
• Tuần 5: Tổng hợp, hoàn thiện các chương trình con thành chương trình hoàn
chỉnh
• Tuần 6: Đánh máy, hoàn tất đề tài.


Thiết kế - thi công mạch điều khiển thiết bị điện trong gia đình

Trang 20

CHƯƠNG 3

MỘT SỐ IC SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN
3.1 MỘT SỐ IC SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN
AT89C51 : Vi điều khiển
74HC573 : Chốt
74LS123 : Đơn ổn
74LS04 : Cổng đảo
74LS86 : Cổng EXOR
MAX232 : Đệm đường truyền chuẩn RS232.
SN75176 : Đệm đường truyền chuẩn RS485
LC7461 : IC phát của remote hồng ngoại.
3.2 VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51
3.2.1 Giới thiệu chung
MSC-51 là họ vi điều khiển của Intel và 8051 là vi điều khiển đầu tiên của họ

này, được sản xuất vào năm 1980. Cho đến nay, dòng MSC-51 vẫn không ngừng
cải tiến và phát triển. Cho đến nay, với công nghệ không mất nội dung và độ tích
hợp cao, thì ATMEL đã sản xuất ra chip AT98C51.
Chip AT98C51 hoàn toàn tương thích với tập lệnh và các chân ra của chuẩn
công nghiệp MSC-51, được chế tạo theo công nghệ CMOS có hiệu suất cao và
công suất nguồn tiêu thụ thấp. Bộ nhớ Flash trên chip cho phép bộ nhớ chương
trình được sửa lỗi và lập trình lại nhiều lần.
3.2.2 Đặc tính kỹ thuật của vi điều khiển AT89C51
• 4kbyte bộ nhớ ROM Flash ( bộ nhớ chương trình).
• 128 byte RAM.
• 4 port xuất nhập 8 bit.
• 2 bộ định thời/đếm 16 bit.
• Mạch giao tiếp nối tiếp.
• Vùng bộ nhớ chương trình là 64kbyte.
• Vùng bộ nhớ dữ liệu là 64kbyte.
• Bộ xử lý có khả năng thao tác, xử lí với từng bit.
• 210 vị trí được định địa chỉ bit.
• 5 ngắt và có khả năng ưu tiên ngắt
• Cấu trúc ngắt 2 mức ưu tiên.
• Mạch dao động và mạch tạo xung lock trên chip.
• Có lệnh nhân, chia, cộng 8bit.
Ngoài ra, AT89c51 có hỗ trợ 2 chế độ tiết kiệm năng lượng được chọn bằng
phần mềm.
Chế độ nghỉ dừng CPU trong khi vẫn cho phép Ram, các bộ định thời /đếm,
port nối tiếp và các ngắt hoạt động.


Thiết kế - thi công mạch điều khiển thiết bị điện trong gia đình

Trang 21

Chế độ nguồn giảm duy trì nội dung của Ram nhưng không cho mạch dao
động cung cấp xung clock nhằm vô hiệu hóa các hoạt động khác của chip cho đến
khi có reset cứng tiếp theo.
Có thể nạp xóa khoảng 10000 lần.
3.2.3 Sơ đồ chân

Hình 3.1 : Sơ đồ chân AT89C51
3.2.4 Chức năng các chân
• Vi điều khiển AT89C51 có 40 chân, trong đó có 32 chân được chia làm 4 port,
từ port0 đến port3, mỗi port 8 chân có chức năng xuất nhập dữ liệu.
• Ngoài ra: * Port0 có thêm chức năng thứ hai là byte thấp của bus địa chỉ 16 bit
và bus dữ liệu đa hợp khi có giao tiếp với bộ nhớ ngoài.
* Port2 có thêm chức năng thứ hai là byte cao của bus địa chỉ 16 bit
khi có giao tiếp với bộ nhớ ngoài.
* Port3 còn có nhiều chức năng riêng như sau:
Bit
Tên
Địa chỉ bit
Chức năng
P3.0
RxD
B0H
Chân nhận dữ liệu của port nối tiếp
P3.1
TxD
B1H
Chân phát dữ liệu của port nối tiếp
P3.2
INT0

B2H
Ngõ vào ngắt ngoài 0
P3.3
INT1
B3H
Ngõ vào ngắt ngoài 1
P3.4
T0
B4H
Ngõ vào của bộ định thời/đếm 0
P3.5
T1
B5H
Ngõ vào của bộ định thời/đếm 1
P3.6
WR
B6H
Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài
P3.7
RD
B7H
Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài
3.2.5 Hoạt động của port nối tiếp
Bên trong AT89C51 có port nối tiếp hoạt động ở một vài chế độ trên một
tầm tần số rộng. Đặc trưng của port nối tiếp này là có thể hoạt động song công.
Ngoài ra, port nối tiếp còn đệm dữ liệu khi thu nghĩa là port nối tiếp sau khi nhận
một ký tự sẽ lưu nó vào bộ đệm trong khi port tiếp tục nhận ký tự kế tiếp. Nếu CPU
đọc ký tự thứ nhất trước khi ký tự thứ hai được nhận đầy đủ, dữ liệu sẽ không bị
mất.

Thiết kế - thi công mạch điều khiển thiết bị điện trong gia đình

Trang 22

Các mạch phần cứng bên ngoài truy xuất port nối tiếp thông qua các chân
TxD và RxD. Các chân này đa hợp với hai chân của port3 là : P3.1 (TxD),
P3.0(RxD)
Phần mềm sẽ sử dụng hai thanh ghi đặc biệt là SBUF và SCON để truy
xuất port nối tiếp.
Tần số hoạt động của port nối tiếp còn gọi là tốc độ Baud (có thể thay đổi
hay cố định).
™ Thanh ghi điều khiển port nối tiếp
Chế độ hoạt động của port nối tiếp được thiết lập bằng cách ghi từ điều
khiển lên thanh ghi điều khiển SCON của port nối tiếp.
Bảng 3.1: Chức năng các bit trong thanh ghi SCON
Bit

Ký hiệu

Địa chỉ

Mô tả

SCON.7

SM0

9FH

Bit 0 chọn chế độ của port nối tiếp

SCON.6

SM1

9EH

Bit 1 chọn chế độ của port nối tiếp

SCON.5

SM2

9DH

Bit 2 chọn chế độ của port nối tiếp
Bit này cho phép truyền thông đa xử lý ở các
chế độ 2 và 3; Bit RI sẽ không được tích cực
nếu bit thứ 9 nhận được là 0

SCON.4

REN

9CH

Cho phép thu. Bit này phải được set để nhận
các ký tự.

SCON.3

TB8

9BH

Bit phát 8. Bit thứ 9 được phát ở chế độ 2 và
3; được set và xoá bởi phần mềm

SCON.2

RB8

9AH

Bit thu 8. Bit thứ 9 nhận được.

SCON.1

TI

99H

Cờ ngắt phát. Cờ này được set ngay khi kết
thúc việc phát một ký tự; Được xóa bởi phần
mềm.

SCON.0

RI

98H

Cờ ngắt thu. Cờ này được set ngay khi kết
thúc việc thu một ký tự; Được xoá bởi phần
mềm.

™ Khởi động và truy xuất các thanh ghi
• Cho phép thu
Bit cho phép thu REN trong thanh ghi SCON phải được set bằng 1 bởi phần
mềm để cho phép nhận các ký tự. Điều này thường được thực hiện ở đầu chương
trình khi port nối tiếp, các bộ định thời… được khởi động. Ta có thể set bit REN
bằng lệnh như sau:
Setb REN
Hay ta co thể set bit REN trong thanh ghi SCON như sau:
Mov SCON,#xxx1xxxxb


Thiết kế - thi công mạch điều khiển thiết bị điện trong gia đình

Trang 23

• Cờ ngắt
Cờ ngắt thu RI và cờ ngắt phát TI trong thanh ghi SCON, cả hai đều được
set lên 1 bằng phần cứng và được xóa bằng phần mềm. Như là RI được set lên 1
khi kết thúc việc nhận 1 ký tự và chỉ ra rằng bộ đệm thu đã đầy. Và cờ TI cũng
được set lên 1 khi kết thúc việc phát một ký tự và chỉ ra rằng bộ đệm phát rỗng.
Trước khi port nối tiếp thu hoặc phát một dữ liệu thì nó cần được kiểm tra bận
bằng phần mềm.
™ Tốc độ Baud của Port nối tiếp

Tần số hoạt động của port nối tiếp còn gọi là tốc độ Baud. Ở chế độ 0 và 2 thì
tốc độ Baud được cố định, còn ở chế độ 1 và 3 thì có tốc độ thay đổi. Ta có thể
thiết lập tốc độ Baud cho port nối tiếp như sau:
• Sử dụng bộ định thời 1 làm xung clock tốc độ Baud.
Kỹ thuật thường dùng để tạo tốc độ xung clock tốc độ Baud là khởi động
thanh ghi TMOD ở chế độ tự động nạp lạI 8-bit và đặt giá trị nạp lại thích hợp vào
thanh ghi TH1 để có tốc độ tràn đúng, từ đó tạo ra tốc độ Baud. Có thể khởi động
thanh ghi TMOD như sau :
Mov TMOD,#0010xxxxb
Ngoài ra cũng có thể dùng chế độ 16-bit để làm tốc độ Baud cho port nối tiếp.
• Có thể cấp xung clock bên ngoài cho bộ định 1 thông qua ngõ T1
Có thể tính tốc độ Baud bằng cách lấy tốc độ tràn của bộ định thời 1 đem
chia cho 32.
Vd : Tốc độ baud là 1200, thì tốc độ tràn của bộ định thời 1 là 38.4Khz. Mạch
dao động bên trong chip là 12Mhz, nên tần số xung clock cấp cho bộ định thời 1 là
1Mhz, lấy tần số này chia cho 32 ta sẽ được giá trị cần nạp trước cho thanh ghi
TH1.
Mov TH1,# -26
Hay
Mov TH1,# 0E6H
3.3 IC PHÁT REMOTE HỒNG NGOẠI (LC7461)
3.3.1 Đặc điểm
• 32 phím chức năng.
• 13 bit mã quy định (7 mã được nạp
trong ROM của chip, 6 mã có thể đặt
được từ bên ngoài).
• Tầm điện áp hoạt động VDD = 1,8V đến
3,6V.
• Dòng nuôi ở chế độ nghỉ IDD = 1μA hoặc
nhỏ hơn.

• Bộ dao động bên trong chip với thạch
anh gắn bên ngoài (thường dùng thạch
Hình 3.2 : Sơ đồ chân LC7461
anh 455KHz).


Thiết kế - thi công mạch điều khiển thiết bị điện trong gia đình

Trang 24

3.3.2 Mô tả hoạt động
™ Cấu trúc của dữ liệu truyền đi
Dữ liệu gồm 42 bit : 13 bit mã quy định, 8 bit mã của phím, và những bit đảo
của chúng.

Hình 3.3 : Các bit được phát đi của LC7461
™ Mã quy định
Mã quy định bao gồm 13 bit tất cả, mã này được dùng để phân biệt giữa
các bộ nhận khác nhau.
Trong đó : các bit từ C0 đến C5 là những bit có thể được đặt trước, các bit
từ C6 đến C12 là những bit được nạp trong ROM của chip.
™ Mã phím
Bảng 3.2 là toàn bộ mã của 32 phím, ngoài ra các phím 20,21,22,23 còn có
thể dùng làm các phím đa hợp với các mã được trình bày trong bảng 3.3 và trang
5 thái hoạt động khi bấm các phím đa hợp trong hình 3.4
Bảng 3.2 : Mã phím của LC7461

Bảng 3.3 : Mã phím đa hợp của LC7461

Hình 3.4 : Trạng thái hoạt động khi bấm phím đa hợp của LC7461

Thiết kế - thi công mạch điều khiển thiết bị điện trong gia đình

Trang 25

™ Dạng sóng truyền đi
Khi IC sử dụng Xtal 455KHz thì những thông số thời gian của dạng sóng
truyền đi như hình 3.5

Hình 3.5 : Dạng sóng truyền đi của IC LC7461


Thiết kế - thi công mạch điều khiển thiết bị điện trong gia đình
3.4 IC ĐỆM ĐƯỜNG TRUYỀN VI SAI SN75176
3.4.1 Đặc điểm
• Tương thích chuẩn RS422
• Có thể truyền đa điểm trên đường bus
dài trong môi trường nhiễu.
• Các ngõ ra phát, nhận 3 trạng thái.
• Các ngõ cho phép phát, nhận riêng biệt.
• Trở kháng ngõ vào nhận ≥ 12KΩ.
• Độ nhạy ngõ vào nhận ± 200mV

Trang 26

Hình 3.6 : Sơ đồ chân SN75176

3.4.2 Kí hiệu, sơ đồ logic,bảng trạng thái của SN75176

Hình 3.8 : Sơ đồ logic của SN75176
Hình 3.7 : Kí hiệu logic của SN75176
Bảng 3.1: bảng trạng thái phát

Bảng 3.2: bảng trạng thái nhận

3.4.3 Sơ đồ kết nối

Hình 3.9 : Sơ đồ kết nối theo dạng bus của SN75176


Thiết kế - thi công mạch điều khiển thiết bị điện trong gia đình

Trang 27

CHƯƠNG 4

THIẾT BỊ HIỂN THỊ LCD
4.1 GIỚI THIỆU CHUNG
DMC là những tên để chỉ ma trận điểm làm nên bảng hiển thị LCD, thiết bị
này được phát triển bởi công ty OPTREX. Khối hiển thị này bao gồm bảng STN
loại tinh thể lỏng LC, có độ tương phản cao, góc nhìn rộng. Mỗi khối bên trong
được điều khiển bởi IC loại CMOS, chúng còn được dùng để điều khiển làm giảm
hao tốn năng lượng.
LCD có sử dụng 2 Ram : 1 để hiển thị dữ liệu, 1 dùng để phát ký tự. Ngoài ra
nó còn có 1 Eprom dùng để phát ký tự hiển thị lên bảng LC.
Cả 2 Ram trên đều có thể đươc đọc bởi 1 thiết bi ngoại vi khi chúng không
được dùng để hiển thị và phát ký tự mà dùng như 1 Ram chung.
LCD được ứng dụng rộng rãi, chủ yếu là làm thiết bị hiển thị trong đo lường
và các thiết bị khác.

Thông dụng hiện nay là LCD của Mitsubishi nhưng sử dụng chip HD44780
của HITACHI. LCD có nhiều loại khác nhau như loại: 16x4, 16x2, 16x1…
Trong đồ án này, nhóm thực hiện đề tài dùng loại LCD 16 kí tự x 1 dòng
(16x1). Chip LCD sử dụng là loại HD44780 của Hitachi. Loại LCD sử dụng không
có hổ trợ đèn LED nền, ngoài ra các chân chức năng, tập lệnh cũng như cách
thức giao tiếp hoàn toàn giống các loại khác. Các phần sau của chương chủ yếu
giới thiệu về loại LCD này.
4.2 SƠ ĐỒ CHÂN VÀ KÍCH THƯỚC CỦA LCD

Hình 4.1 : Sơ đồ chân và kích thước của LCD 16x1


Thiết kế - thi công mạch điều khiển thiết bị điện trong gia đình

Trang 28

4.3 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA LCD

• Trong luận án này chúng em sữ dụng LCD loạI 14 chân và dùng kiểu là
2dòng x 8.

Hình 4.2 : Sơ đồ khối của LCD

4.4 CÁC CHÂN CỦA LCD
Bảng 4.1 : Kí hiệu, chức năng các chân của LCD
Chân số

Ký hiệu

1

Vss

0V

Mass

2

Vcc

5V

Nguồn cung cấp

3

Vee

~5V

Nguồn cấp cho chữ

H/L

• Mức L (0):
Chế độ ghi: nhận lệnh
Chế độ đọc: bộ đếm địa chỉ và cờ bận
được chọn
• Mức H (1):

Chế độ ghi: nhận dữ liệu
Chế độ đọc: xuất dữ liệu.

4

RS

Mức logic

Chức năng

5

R/W

H/L

Lựa chọn chế độ ghi hay đọc
• Mức L (0): chọn chế độ ghi
• Mức H (1): chọn chế độ đọc

6

E

H/L

Chân tín hiệu cho phép khởi động chế
độ đọc/ghi.

7 .. 14

BD0..BD7

H/L

Đường dữ liệu vào, ra.


Thiết kế - thi công mạch điều khiển thiết bị điện trong gia đình

Trang 29

Đối với loại LCD có hỗ trợ đèn nền thì có thêm 2 chân 15 và 16 là hai chân cực
dương và cực âm của đèn nền.
4.5 MỘT SỐ ĐẶT TÍNH CỦA LCD ĐANG SỬ DỤNG
o Hiển thị 16x1 dòng
o Hỗ trợ đèn chữ
o Hỗ trợ bảng lệnh để lập trình
o Thời gian đáp ứng nhanh
o Bộ điều khiển :KS0066U hoặc tương đương
4.5.1 Sơ đồ cấp nguồn để điều chỉnh độ tương phản
Khi ta thay đổi biến trở nghĩa là ta đã thay đổi điện áp Vee. Ta chỉnh biến trở
sao cho chữ xuất hiện trên LCD sao cho dễ nhìn là được.
VCC
1

U1

VAR

2

3

Contrast

LCD

3

10K

Hình 4.3 : Sơ đồ kết nối điều chỉnh độ tương phản cho LCD
Đối với mạch cấp nguồn cho led nền, ta có thể cấp trực tiếp hoặc dùng 1 biến
trở để có thể điều chỉnh độ sáng tối khi cần.(Tuy nhiên, đối với LCD đề tài sử dụng
không có led nền.)
4.5.2 Địa chỉ DDRam của LCD
DDRAM của LCD có địa chỉ từ 00h đến 4Fh dùng để chứa nội dung cần
hiển thị. LCD loại 16x1 mà nhóm thực hiện đề tài sử dụng có địa chỉ hiển thị như
hình 4.4 trình bày. Điều này có nghĩa là 8 kí tự đầu sẽ có địa chỉ từ 00h đến 08h,
còn 8 kí tự sau sẽ có địa chỉ từ 40h đến 4Fh
Bảng 4.2 : Địa chỉ để hiển thị chữ của LCD
Cột
Địa
chỉ

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

00

01

02

03

04

05

06 07

40

41

42

43

44

45

46

47

8 kí tự đầu

8 kí tự sau


Thiết kế - thi công mạch điều khiển thiết bị điện trong gia đình

Trang 30

4.5.2 Địa chỉ CGRAM của LCD
CGRAM chứa mã của kí tự cần hiển thị. Nếu muốn hiển thị chữ nào thì chỉ
cần đưa mã chữ đó vào LCD. Đối với các kí tự chữ cái thông thường thì đây là mã
ASCII.