Xây dựng hệ thống đèn cầu thang thông minh

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

MỤC LỤC

1


LỜI NÓI ĐẦU
 

Trên con đường tiến tới công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì vấn đề
phát triển khoa học kỹ thuật cao là mấu chốt hàng đầu với công nghệ cnc, thủy
lực, cơ điện tử, cơ khí….

Với xu hướng giảm tối thiểu sức người xuống và tăng năng suất lao động
đòi hỏi phải có nhiều trang thiết bị, nhiều dây chuyền tự động hóa, lấy sức máy
móc thay thế sức người….Công nghiệp hiện đại cần nhiều cơ sơ vật chất để phục
vụ quá trình sản suất công nghiệp và máy móc hiện đại như dây truyền sản xuất tự
động, các cỗ máy tự hành phục vụ cho con người….để đáp ứng nhu cầu ngày càng
gia tăng này khoa học công nghệ chúng em đã xây dựng hệ thống đèn cầu thang
thông minh.
Tuy thời gian cho phép có hạn chúng em cũng đã cố gắng hết sức mình
nhưng thiếu sót là không thể tránh khỏi vì vậy kính mong Thầy bộ môn đóng góp
để nhóm hoàn thiện hơn.

2


Cùng với sự giúp đở của thầy Khổng Minh đã cố vấn và giúp đỡ chúng em
rất nhiều trong việc ngiên cứu và chế tao hệ thống đèn cầu thang thông minh. Chúng
em trân thành cảm ơn sự giúp đỡ của thầy

Nhóm sinh viên thực hiện
Nguyễn Anh Tuấn
Trần Văn Tuyền
Nguyễn Văn Hiếu

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1

Giới thiệu chung

Đề tài thiết kế hệ thống đèn cầu thang thông minh là một đề tài nằm trong các
dự án phát triển nhà thông minh hiện nay trên thế giới, nó mang tính ứng dụng cao,
dễ đi sâu phổ biến trong đời sống của con người.
Hiện nay, có rất nhiều các mạch điện, hệ thống đèn cầu thang từ đơn giản tới
phức tạp đáp ứng những nhu cầu của con người như mạch đèn chỉ có dây và công
tắc đến những hệ thống thông minh tự động bật tắt khi có người đi vào.
Nhu cầu thẩm mỹ của con người ngày càng tăng với mong muốn không chỉ
là đèn để chiếu sáng mà còn là một sản phẩm công nghệ thông minh trang trí cho
ngôi nhà, tạo cảm giác thoải mái, tiết kiệm năng lượng. Do đó giải pháp đèn thông
minh là một lựa chọn được đặt ra.
1.1

Các vấn đề đặt ra
-

Thị trường đèn cầu thang thông minh rất đa dạng và phong phú do đó để
cạnh tranh được với các công ty, doanh nghiệp đã có nhiều kinh nghiệm thì
có một số vấn đề được đặt ra là:
+ Chất lượng sản phẩm tốt, độ bền sử dụng cao

3


+ Giá thành hợp lý, cạnh tranh
+ Khâu lắp đặt, bảo trì dễ dàng
+ Thuận tiện cho người sử dụng, đảm bảo tính ưu việt của sản phẩm

1.2 Phương pháp nghiên cứu
Hệ thống đèn cầu thang thông minh là sản phẩm đã được phát triển trên thị trường,
nên trong quá trình làm đồ án, nhóm đã áp dụng phương pháp nghiên cứu sau:
- Nghiên cứu mô hình của các hệ thống đã có sẵn trên thị trường, kết cấu, giao
diện, tính năng của những sản phẩm đó. Từ đó áp dụng để thiết kế trong giới hạn
đề tài.
- Áp dụng phương pháp luận trong thiết kế cơ điện tử vào thiết kế máy, cụ thể
là:
+ Thiết kế theo tuần tự, và đồng thời.
+ Mô hình hóa phần cơ, mô phỏng hóa phần điện, tối ưu hóa trước khi hoàn
thiện thiết kế trước khi chế tạo.
+ Chế tạo mẫu các chi tiết chưa đảm bảo hoạt động như mong muốn, hoặc
chưa được thiết kế trong các hệ thống thật trước đó, chế tạo mẫu mạch điện. Sau
cùng, chế tạo thật mô hình máy.
1.3

Giới hạn và phạm vi nghiên cứu

Một hệ thống đèn cầu thang thông minh có nhiều tính năng. Tuy nhiên trong
phạm vi một đề tài môn học, với những giới hạn về thời gian, tài chính và tầm hiểu
biết, nhóm chỉ chế tạo một mô hình hệ thống đèn cầu thang thông minh:
Đề tài chỉ nghiên cứu hệ thống đèn thông minh sử dụng sóng RF điều khiển
đèn.
- Sử dụng PIC để điều khiển .
- Dùng các cảm ứng hồng ngoại để phát hiện người đi lên cầu thang.

4


Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NHÀ THÔNG MINH

2.1 Tổng quan về nhà thông minh
2.1.1 Giới thiệu về nhà thông minh
Nhà thông minh (Smart home) là kiểu nhà được lắp đặt các thiết bị điện,
điện tử có tác dụng tự động hoá hoàn toàn hoặc bán tự động, thay thế con người
trong thực hiện một hoặc một số thao tác quản lý, điều khiển.

Trong căn nhà thông minh, đồ dùng trong nhà từ phòng ngủ, phòng khách
đến toilet đều gắn các bộ điều khiển điện tử có thể kết nối với Internet và điện
thoại di động, cho phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa hoặc lập trình cho thiết
bị ở nhà hoạt động theo lịch. Thêm vào đó, các đồ gia dụng có thể hiểu được ngôn
ngữ của nhau và có khả năng tương tác với nhau.
2.1.2 Giới thiệu về các sản phẩm ứng dụng trong nhà thông minh
2.1.2.1. Điều khiển chiếu sáng (on/off, dimmer, scence, timer, logic,...)
Với điều khiển ánh sáng thông thường được coi là điều khiển ánh sáng
“Cứng”. Điều khiển đèn chiếu sáng bởi một công tắc cố định, gắn tại một nơi cố
định, muốn điều khiển đèn không còn cách nào khác là phải đi tới nơi đặt công tắc

5


để tắt hay bật. Việc thay đổi cũng không còn cách nào khác là phải tháo dỡ và đi
lại đường dây dẫn điện.

Điều khiển ánh sáng thông minh là việc điều khiển đèn chiếu sáng một cách
“Mềm dẻo” để phù hợp với công năng của từng khu vực. Có nhiều cách để có thể
bật/tắt hay tăng/giảm độ sáng của đèn: Tại chỗ, từ xa bằng điều khiển cầm tay, màn
hình cảm ứng hay xa bất cứ đâu bằng điện thoại hay internet và hơn thế nữa là đèn
phải tự nhận biết khi nào cần bật/tắt và bật/ tắt với thiết bị nào. Việc thay đổi khi
nhấn một nút chỉ một đèn sáng thành một vài hay
toàn bộ đèn của toà nhà sáng thật sự đơn giản. Gia chủ chỉ cần vài giây là thực hiện

được.
- Đèn cổng:
Được tích hợp trong hệ thống EIB, có nhiều chọn lựa cách hoạt động của
đèn khi trời tối: Tự động bật đèn khi có người vào khu vực cổng hay chỉ bật sáng
khi có người nhấn chuông…

6


- Đèn hàng rào và sân vườn:
Cùng với hệ thống chống chộm được tích hợp trong hệ thống EIB. Đèn được
hoạt động theo thời gian định trước, hoạt động theo chỉ đạo của hệ thống chống
chộm hay tự biết làm đẹp ngôi nhà khi có khách…
- Đèn sảnh, hành lang:
Đèn tự động bật sáng khi có người sử
dụng và tự tắt đi ngay sau đó. Cũng tự biết
làm đẹp ngôi nhà là luôn sáng khi có khách
hay theo ý thích của Gia chủ…
- Đèn khu WC:
Đèn tự động bật khi có người sử dụng
và tuỳ theo mức độ sử dụng mà quạt hút có
được bật theo hay không…
- Đèn phòng bếp:
Đèn khu vực chung cũng như đèn các
khu vực riêng khác như chậu rửa, tủ chứa…
luôn tự biết phục vụ khi có người sử dụng.
Để đảm bảo vệ sinh diệt khuẩn thì đèn tia
cực tím sẽ tự hoạt động khi trời đã về khuya
và không còn ai sử dụng bếp nữa.
- Đèn phòng ăn.

Thông thường phòng ăn có bố trí
nhiều line đèn(đèn tường, đèn hắt, đèn dọi,
đèn chùm…).Một line đèn vừa phải sẽ được chọn để tự động phục vụ khi có người
ra vào phòng ăn.Tất cả và các line đèn sẽ được kết hợp với nhau sao cho thể hiện
được hết tính tiết kiệm, mỹ quan và tiện ích khi phục vụ một, hai hay nhiều người
cùng dùng bữa. Với Tebis của Hager, Gia chủ thoả thích thay đổi cách điều khiển
các line đèn sau vài giây.
- Đèn phòng khách.
Tương tự như phòng ăn, Gia chủ có thể tự chọn cho mình cách thể hiện ánh
sáng của các line đèn để có chế độ ánh sáng cho “Xem phim”, “Nghe nhạc”,
“Uống trà”, “Tiếp khách”,…
- Đèn phòng ngủ.
Tương tự như phòng khách, Gia chủ tự chọn cho mình các chế độ ánh sáng

7


cho “Xem phim”, “Nghe nhạc”, “Đi ngủ”,…sử dụng nhiều tính năng dimmer để
ánh sáng luôn được điều chỉnh tăng/giảm dần nhẹ nhàng đưa Gia chủ vào giấc ngủ
ngon.
- Đèn các phòng chức năng khác.
Tuỳ theo công năng mà bố trí các line đèn tự động, điều khiển tại chỗ hay từ
xa.Luôn đảm bảo tính tiện ích, mỹ quan và tiết kiệm.
2.1.2.2. Điều khiển mành, rèm, cửa cổng

Hệ thống nhà thông minh cho phép điều khiển rèm cửa,cửa sổ..thông minh :
- Tự biết đóng lại khi đến giờ có ánh nắng, khi Gia chủ “Xem phim”…
- Biết kết hợp với âm thanh, ánh sáng để tạo ra những khung cảnh phù hợp
nhất trong những
trường hợp cụ thể cho Gia chủ.

8


-

Luôn đảm bảo tính tiện ích, mỹ quan và tiết kiệm.

2.1.2.3. HT An ninh, báo động, báo cháy
- Chuông cửa có hình, có tiếng ( video doorphone ): hệ thống cho phép bạn
trao đổi trong ngoài bằng tiếng nói, hình ảnh, khả năng liên lạc nội bộ giữa các
phòng, các tầng. Kết hợp chuông cửa này với khoá điện, bạn có thể tự mở cửa từ
xa cho khách, người nhà mà không nhất thiết phải ra ngoài, hoặc có thể từ chối
những người khách lạ. Bạn sẽ chủ động hơn trong các tình huống, những cuộc
viếng thăm không hẹn trước, những tình huống mà khi chưa có chuông hình đã
từng khiến bạn chưa hài lòng hoặc khó xử.
Hệ thống báo động: ( thiết bị báo trộm, báo động) Một hệ thống báo
động đơn giản cho gia đình thông thường bao gồm:
Tủ trung tâm: được xem như bộ não của hệ thống, dùng để lập tình, lưu trữ, biến
những mong muốn, yêu cầu của người sử dụng thành hiện thực. Hệ thống có thể
cấp phát tín hiêu báo động tới điện thoại cá nhân, trung tâm theo dõi, các đơn vị
PCCC, bảo vệ, cảnh sát, cấp cứu,...
Đầu dò hồng ngoại: phát hiện sự hiện diện trái phép của con người trong khoảng
không gian mà nó "giám sát" bằng tia hồng ngoại và truyền tín hiệu về tủ trung tâm
( hoặc phát tiếng kêu báo động nếu là mắt thần hồng ngoại độc lập). Thiết bị với
khả năng xử lý tín hiệu phức tạp cho phép nhận dạng sụ chuyển động của người và
loại bỏ báo động giả do các vật nuôi trong nhà gây ra. Sử dụng bảo vệ bên trong
hoặc bên ngoài nhà ở, văn phòng làm việc,...
Công tắc từ: lắp ở cửa ra vào, cử sổ, cửa tủ, ngăn kéo... Thiết bị sẽ truyền tín hiệu
báo động về tủ trung tâm khi cửa bị mở bất hợp pháp, hoặc đồ vật bị di dời. Kích

thước nhỏ gọn, tiêu thụ năng lượng ít, dễ lắp đặt.
Đầu báo khói: phát hiệ nồng độ khói tăng nhanh do đám cháy gây nên. Khả năng
phát hiện chính xác, hiệu quả và kịp thời phù hợp cho công tác PCCC tạo sự an
toàn cho cuộc sống. Sử dụng để dò khói, dò nhiệt trong phòng khách, phòng ngủ,
nhà kho,...
Đầu báo gas: phát hiện nồng độ khí gas tăng một cách chính xác và kịp thời mang
đến sự an toàn cho cuốc sống. Lắp đặt nơi nhà bếp, những khu vực gần khí gas,...
Đầu báo kính vỡ: phát hiện các âm thanh đặc biệt do kính vỡ gây ra. Kỹ thuật nhận
dạng tín hiệu chuẩn xác loại trừ cảnh báo giả.
Đầu báo nước tràn: báo động khi nước đầy đến một mức nhất định, giúp tiết kiệm
nước và tiết kiệm thời gian cho người sử dụng.
Loa báo động: giúp cho chủ nhà và những người xung quanh biết có sự đột nhập
trái phép, hay có cháy nổ...tránh được thất thoát tài sản.

9


2.1.2.4. ĐK Điều hòa, máy lạnh

Hệ thống tự động nhận biết nhiệt độ độ ẩm ánh sáng nhờ trang bị hệ thống
cảm biến hiện đại : cb nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm…Từ đó điều khiển phù hợp thiết
bị điều hòa, máy lạnh trong gia đình…

10


2.1.2.5. HT Âm thanh đa vùng

Âm thanh đa vùng giúp bạn thưởng thức âm nhạc tại mọi vị trí trong ngôi
nhà của bạn. Có thể tại phòng khách, phòng ngủ, phòng bếp, sân vườn và thậm chí

ngay cả trong phòng tắm bạn đều có thể thưởng thức âm nhạc do bạn chọn lựa.
Không những thế, tại mỗi phòng, mỗi khu vực trong ngôi nhà của bạn, bạn có thể
lựa chọn cho mình các nguồn phát nhạc khác nhau tùy vào sở thích của bạn vào
thời điểm đó. Ví dụ: vào buổi sáng sớm mới thức dậy bạn có thể nghe FM/AM về
những tin tức ngày hôm qua; khi đi làm về để được thư giản bạn có thể chọn lựa
nguồn phát nhạc là IPOD, DVD, CD, Music server để nghe những bản nhạc bạn
mà bạn ưa thích. Ngoài ra, bạn có thể nghe nhạc trong phòng bếp khi bạn đang nấu
ăn; trong phòng ăn với những bản nhạc trữ tình làm cho buổi ăn gia đình càng
thêm ấm cúng; trong phòng tắm, phòng xông hơi với những bản giao hưởng, balad
giúp bạn thư giãn thả lỏng cơ thể sau một ngày làm việc mệt mỏi.
Tại các khu vực sân vườn, hồ bơi, lắp đặt loại loa hoạt động ngoài trời với
tính năng chịu được sự tác động của ánh nắng, nhiệt độ cao và chống thấm nước.
Ngoài ra, loa được thiết kế giả đá, bồn hoa càng làm tăng thêm tính nghệ thuật của
khu vườn không làm mất đi vẻ đẹp tự nhiên vốn có của nó.

11


Vào dịp cuối tuần, cuối tháng hay vào những ngày đặc biệt bạn tổ chức
những buổi tiệc tại gia; lúc này hệ thống âm thanh đa vùng chính là người phục vụ
đắc lực cho buổi tiệc. Tùy vào tính chất của buổi tiệc, bạn có thể chọn lựa phát
những bản nhạc dance sôi động hay những bản nhạc nhẹ, giao hưởng, những bản
nhạc ý nghĩa để làm tăng thêm không khí sôi động hoặc ấm cúng cho bữa tiệc.
2.1.2.6. Camera, chuông hình

Hệ thống gọi cửa (Audio/Video Doorphone) ngày càng được ứng dụng rộng
rãi không chỉ với mục đích thay thế chuông cửa mà còn được ứng dụng nhằm mục
đích kiểm soát an ninh, an toàn cho nhà riêng, biệt thự và đặc biệt các chung cư
cao tầng.
Khi sử dụng Hệ thống gọi cửa, chủ căn hộ có thể giao tiếp, nhận biết khách

bên ngoài bằng tiếng nói và hình ảnh. Khách bên ngoài cũng dễ dàng biết được chủ
căn hộ hiện đang có hoặc không có nhà.
Thông qua chuông cửa kết hợp với khóa từ tự động, chủ căn hộ có thể cho
phép mở cửa từ xa cho khách vào hoặc từ chối những người khách lạ mà không
nhất thiết phải ra ngoài.
Hệ thống gọi cửa còn có thể kết hợp với các hệ thống khác như: Hệ thống
báo động, chống đột nhập; Hệ thống kiểm soát vào ra; Hệ thống báo cháy,… giúp
cho việc kiểm soát an ninh tòa nhà được dễ dàng, đạt hiệu quả cao hơn.

12


2.1.2.7. HT Bảo vệ nguồn điện

Hệ thống được trang bị bộ lưu điện, cầu dao hoặc atomat chống chập cháy
điện..đồng thời có khả năng tiết kiệm điện cho gia đình

13


2.1.2.8. Các tiện ích và ứng dụng khác

Ngoài các tiện ích đáng kể trên,hệ thống nhà thông minh có thể được trang
bị hệ thống hiện đại khác phục vụ cho cuộc sống gia đình:
- Thiết bị giải trí đa phương tiện thông minh

- Hệ thống mạng, wifi hiện đại…..

14

15


2.2.1 Cảm biến hồng ngoại PIR
PIR là gì?
Nó là chữ viết tắt của Passive InfraRed sensor (PIR sensor), tức là bộ cảm
biến thụ động dùng nguồn kích thích là tia hồng ngoại. Tia hồng ngoại (IR) chính
là các tia nhiệt phát ra từ các vật thể nóng. Trong các cơ thể sống, trong chúng ta
luôn có thân nhiệt (thông thường là ở 37 độ C), và từ cơ thể chúng ta sẽ luôn phát
ra các tia nhiệt, hay còn gọi là các tia hồng ngoại, người ta sẽ dùng một tế bào điện
để chuyển đổi tia nhiệt ra dạng tín hiệu điện và nhờ đó mà có thể làm ra cảm biến
phát hiện các vật thể nóng đang chuyển động. Cảm biến này gọi là thụ động vì nó
không dùng nguồn nhiệt tự phát (làm nguồn tích cực, hay chủ động) mà chỉ phụ
thuộc vào các nguồn tha nhiệt, đó là thân nhiệt của các thực thể khác, như con
người con vật...

Trên đây là đầu dò PIR, loại bên trong gắn 2 cảm biến tia nhiệt, nó có 3 chân ra,
một chân nối masse, một chân nối với nguồn volt DC, mức áp làm việc có thể từ 3
đến 15V. Góc dò lớn. Để tăng độ nhậy cho đầu dò, Bạn dùng kính Fresnel, nó
được thiết kế cho loại đầu có 2 cảm biến, góc dò lớn, có tác dụng ngăn tia tử
ngoại.
Hình vẽ cho thấy cách dùng đầu dò PIR để phát hiện người hay con vật di chuyển
ngang.

3


Nguyên lý làm việc của loại đầu dò PIR như hình sau:
Các nguồn nhiệt (với người và con vật là nguồn thân nhiệt) đều phát ra tia hồng

ngoại, qua kính Fresnel, qua kích lọc lấy tia hồng ngoại, nó được cho tiêu tụ trên 2
cảm biến hồng ngoại gắn trong đầu dò, và tạo ra điện áp được khuếch đại với
transistor FET. Khi có một vật nóng đi ngang qua, từ 2 cảm biến này sẽ cho xuất
hiện 2 tín hiệu và tín hiệu này sẽ được khuếch đại để có biên độ đủ cao và đưa vào
mạch so áp để tác động vào một thiết bị điều khiển hay báo động.

Hình vẽ cho thấy 2 vùng cảm ứng nhậy cảm tương ứng với 2 cảm biến trong đầu
dò. Khi có một con vật đi ngang, từ thân con vật sẽ luôn phát ra tia nhiệt, nó được
tiêu tụ mạnh với kính Fresnel và rồi tiêu tụ trên bia là cảm biến hồng ngoại, vậy
khi con vật đi ngang, ở ngả ra của đầu dò chúng ta sẽ thậy. xuất hiện một tín hiệu,
tín hiệu này sẽ được cho vào mạch xử lý để tạo tác dụng điều khiển hay báo động.
Bạn xem hình động sau đây dùng diễn tả nguyên lý làm việc của đầu dò PIR đối
với người qua lại:

3


Lý thuyết chung về tia nhiệt:

Mọi vật thể đều được cấu tạo từ các phân tử nhỏ li ti, nhiệt là một dạng năng lượng
tạo ra từ các xao động của các phân tử (Bạn xem hình), đó là các chuyển động hỗn
loạn, không trật tự. Từ các xao động này, nó phát ra các tia nhiệt, bằng cảm giác
thông thường của giác quan, con người chúng ta nói đó là sức nóng. Ở mỗi người
nguồn thân nhiệt thường được điều ổn ở mức 37 độ C, đó là nguồn nhiệt mà ai
cũng có và nếu dùng linh kiện cảm ứng thân nhiệt, chúng ta sẽ có thiết bị phát hiện
ra người, đó chính là ý tưởng mà người ta chế ra thiết bị motion detector, điều
khiển theo nguồn thân nhiệt chuyển động.
Hình vẽ sau đây cho thấy vật liệu nhóm pyroelectric được dùng làm cảm biến dò
3

tia nhiệt.

Người ta kẹp vật liệu pyroelectric giữa 2 bản cực, khi có tác kích của các tia nhiệt,
trên hai 2 bản cực sẽ xuất hiệu tín hiệu điện, do tín hiệu yếu nên cần mạch khuếch
đại.
Trong bộ đầu dò PIR, người ta gắn 2 cảm ứng PIR nằm ngang, và cho nối vào cực
Gate (chân Cổng) của một transistor FET có tính khuếch đại. Khi cảm biến
pyroelectric thứ nhất nhận được tia nhiệt, nó sẽ phát ra tín hiệu và khi nguồn nóng
di chuyển ngang, sẽ đến cảm biến pyroelectric thứ hai nhận được tia nhiệt và nó lại
phát ra tín hiệu điện. Sự xuất hiện của 2 tín hiệu này cho nhận biết là đã có một
nguồn nhiệt di động ngang và mạch điện tử sẽ phát ra tín hiệu điều khiển. Tín hiệu
này có thể dùng tắt mở đèn hay dùng để báo động khi có kẻ lạ vào nhà.

Bây giờ hãy nói đến thiết bị tiêu tụ gôm tia nhiệt rọi trên bề mặt cảm ứng PIR:
Chúng ta biết các tia nhiệt phát ra từ thân thể người rất yếu và rất phân tán, để tăng
độ nhậy phải dùng kính có mặt kính lồi tạo chức năng tiêu tụ, quen gọi là kinh
Focus, hình động dưới đây cho thấy các mặt sóng của các tia sáng khi đi qua một
mặt kính lồi đã được cho gôm lại tại một điểm nhỏ, điểm đó gọi là tiêu điểm ( 焦点
， theo âm Hán Việt, chữ tiêu 焦 bên dưới có bộ hỏa 灬 火 , vậy nó có nghĩa là
điểm nóng, nhiều Bạn dùng kính lúp tạo ra điểm nóng, điểm nóng này có thể đốt
cháy giấy đấy, đó là trò chơi của các bạn nhỏ).

3


Khuyết điểm của loại kính hội tụ dùng mặt lồi thông thường là khi mặt kính mở
rộng, điểm tiêu tụ sẽ không nằm ở một chổ, người ta cho hiệu chỉnh sai lệch này
bằng mặt kính Fresnel (Bạn xem hình, các mặt cong ở xa trục quang đã được chỉnh
lại). Bạn thấy khi ở xa trục quang học, độ cong của mặt kính được hiệu chỉnh lại,

với cách làm này, chúng ta sẽ có thể hội tụ nhiều tia sáng tốt hơn, trên một diện
tích rộng lớn hơn và như vậy sẽ tăng được độ nhậy cao hơn và có góc dò rộng hơn.
Tìm hiểu kính Fresnel.

3


2.2.2 Hệ thống điều khiển
2.2.2.1 Vi điều khiển sử dụng
Để có một bộ điều khiển ( Microcontroller ) linh hoạt thông minh, ổn
định, phù hợp với hệ thống ứng dụng của mình thì việc lựa chọn được một
chip điều khiển là vô cùng quan trọng và là yếu tố quyết định tới 90 % thành
công việc thiết kế một bộ điều khiển.
Hiện tại có một số loại chip điều khiển thường được dùng để thiết kế
ra các bộ điều khiển như là:
Họ 8051 của Atmel: AT89s51, AT89s52…
Họ AVR của Atmel: ATMEGA8, ATMEGA16, ATMEGA32,
ATMEGA128
PIC của Microchip : Pic16F877A, DsPic30F4011, DsPic33f
3


ARM của Philip: ARM AT91SAM7,… ARM 7TDMI
PLC

: S7 – 200, S7 – 300, Fx – 2N, Logo của Siemen…

Khi tìm hiểu và làm việc với các MCU nhóm nhận thấy Pic là MCU
phù hợp với ứng dụng trong đề tại này.
Tổng quan về vi điều khiển PIC 16F877A

Bộ vi điều khiển ghi tắt là Micro – controller là mạch tích hợp trên
một con chip có thể lập trình được, dùng để điểu khiển hoạt động của hệ
thống. Theo các tập lệnh của người lập trình, bộ vi điều khiển tiến hành đọc,
lưu trữ thông tin, xử lý thông tin, đo thời gian và tiến hành đóng mở một cơ
cấu nào đó.
Trong các thiết bị điện và điện tử các bộ vi điều khiển điều khiển hoạt
động của ti vi, máy giặt đầu đọc lase, lò vi ba, điện thoại…Trong hệ thống
sản xuất tự động, bộ vi điều khiển sử dụng trong robot, các hệ thống đo
lường giám sát. Các hệ thống càng thông minh thì vai trò của vi điểu khiển
ngày cảng quan trọng hơn. Hiện nay trên thị trường có rất nhiều họ vi điều
khiển như: 6811 của Motorola, 8051 của Intel, Z8 của Zilog, PIC của
Microchip Technology…
Trong đề tài này nghiên cứu về PIC 16F877A vì nó khá dễ tìm hiểu và
làm quen, nhất là với những người mới tiếp cận với dòng sản phẩm PIC.
Ngoài ra nó còn được các trường đại học trên thế giới mà đặc biệt là các
nước ở Châu Âu xem như một môn học trong bộ môn vi điều khiển. Nói như
thế để ta có thể thấy được sự phổ biến rộng rãi của nó. Hơn nữa Pic còn
được rất nhiều nhà sản xuất phần mền tạo ra ngôn ngữ hỗ trợ cho việc lập
trình ngoài ngôn ngữ Asembly như : MPLAB, CCSC, HTPIC,
MIRKROBASIC…

3


Hiện nay có khá nhiều dòng PIC và có rất nhiều khác biệt về phần cứng,
nhưng chúng ta có thể điểm qua một vài nét như sau:
• 8/16 bit CPU, xây dựng theo kiến trúc Harvard sửa đổi, với tập lệnh rút
gọn ( do vậy PIC thuộc loại RISC ).
• Flash và Rom có thể tùy chọn 256 byte đến 256 kbyte
• Các cổng xuất/nhập ( mức logic thường từ 0V đến 5V, ứng với mức logic

0 và 1 )
• 8/16 bit Timer]
• Các chuẩn giao tiếp ngoại vi nối tiếp đồng bộ/ không đồng bộ
• Bộ chuyển đổi ADC
• Bộ so sánh điện áp
• MSSP Pripherap dùng cho các giao tiếp I2C, SPI
• Bộ nhớ nội EFPROM – có thể ghi/ xóa lên tới hàng triệu lần
• Modul điều khiển động cơ, đọc encoder
• Hỗ trợ giao tiếp USB
• Hỗ trợ điều khiển Ethernet
• Hỗ trợ giao tiếp CAN
• Hỗ trợ giao tiếp LIN
• Hỗ trợ giao tiếp IRDA
• DSP những tính năng xử lý tín hiệu số

Sơ đồ chân với chip loại cắm 40 chân:

3


Các chức năng cơ bản:

3


Các thông số về vi điều khiển PIC 16F877A
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.
Có 8 kênh chuyển đổi A/D.

Các đặc tính ngoại vi bao gồm các 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
3