Đồ án cửa tự động dùng VDK 8051

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân
thành tới các thầy cô giáo trường Cao đẳng Công nghiệp Huế nói chung và các thầy
cô giáo khoa Điện nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho chúng em những kiến
thức, kinh nghiệm quý báu, và đã tạo điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành tốt
khóa học.
Đặc biệt, em xin trân trọng cảm ơn giảng viên hướng dẫn - ThS.Lê Huỳnh Lý đã tận tình
giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp.
Trong thời gian làm việc với cô, không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà
còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả,
đây là những điều rất cần thiết cho em trong quá trình học tập và công tác sau này.
Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, em còn nhận được rất nhiều sự
giúp đỡ, hỗ trợ và động viên của quý thầy cô, gia đình và bạn bè. Em xin bày tỏ
lòng biết ơn sâu sắc.
Do trình độ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên đồ án tốt
nghiệp của chúng em không thể tránh khỏi những thiếu sót, chúng em rất mong nhận
được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô để kiến thức của chúng em trong lĩnh
vực này được hoàn thiện hơn.
Sau cùng, em xin kính chúc quý thầy cô luôn dồi dào sức khỏe, niềm tin
để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai
sau.
Em xin trân trọng cảm ơn!

NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

1


MỤC LỤC

Phần I: ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Lý do chọn đề tài:

Trong xã hội văn minh hiện đại, cửa là một bộ phận không thể thiếu được trong từng
công trình kiến trúc. Nhưng hầu hết các loại cửa bình thường mà chúng ta sử dụng hiện
nay lại không hiện đại và tiện lợi cho người sử dụng đó là: cửa được đóng mở khi có tác
động của con người vào nó.
Việc thiết kế ra một loại cửa tiện ích hơn, đa năng hơn, phục vụ tốt hơn cho đời sống
con người là vô cùng cần thiết. Xuất phát từ nhu cầu đó, cửa tự động được thiết kế là để
tạo ra loại cửa khi sử dụng người dùng không phải trực tiếp tác động trực tiếp lên cánh
cửa mà vẫn tự động đóng, mở cửa.
Với tính năng này, cửa tự động mang lại những thuận lợi lớn cho người sử dụng như:
Nếu người dùng cửa đang bê vác một vật gì đó thì cửa tự động không những chỉ tạo cảm
giác thoải mái mà thực sự đã tạo thuận lợi cho con người hoàn thành công việc mà không
bị cản trở. Sử dụng cửa tự động sẽ giúp người dùng đỡ tốn thời gian để đóng mở cửa. Cửa
tự động rõ ràng mang lại cảm giác thoải mái cho người dùng, loại bỏ hoàn toàn cảm giác,
ngại khó chịu như khi dùng cửa truyền thống.
Nhận thấy đây là một lĩnh vực thú vị và giúp ích cho con người với kiến thức Cao
đẳng học chuyên ngành Công Nghê Kỹ Thuật điều khiển và tự động hóa với sự quan sát
thực tế, em chọn đề tài “ Thiết kế và thi công mô hình điều khiển đóng mở cửa tự động”.
Đây cũng là lý do chọn đề tài tốt nghiệp của em.
2.Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu:
2.1.Mục tiêu nghiên cứu:
-

Tìm hiểu yêu cầu của hệ thống đóng mở cửa tự động.
Tìm hiểu vi điều khiển AT89S52.

NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

2


-

Tìm hiểu các thiết bị cảm biến.
Tìm hiểu phần mềm mô phỏng mạch nguyên lý.
Tìm hiểu phần mềm lập trình và các lệnh lập trình cho vi điều khiển AT89S52.
Thi công và lắp đặt mô hình cửa tự động.

2.2.Đối tượng nghiên cứu:
-

Hệ thống cửa tự động đang hoạt động thực tế.
Vi điều khiển AT89S52.

3.Phương pháp nghiên cứu:
-

Quan sát hệ thống cửa tự động thực tế.
Nghiên cứu tài liệu về vi điều khiển 89S52.
Nghiên cứu về bộ cảm biến chuyển động.
Viết chương trình bằng ngôn ngữ C.
Thi công phần cứng

4. Phạm vi nghiên cứu:
- Mô hình cửa tự động hoạt động ở một chế độ tự động khi cảm biến chuyển động hoạt

động.
Phần II: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ, LINH KIỆN NGHIÊN CỨU
A.PHẦN CỨNG
1.1.Vi Điều Khiển AT89S52
1.1.1.Giới thiệu sơ lược
Vi điều khiển 8051 được Intel cho ra đời vào năm 1980 thuộc vi điều khiển đầu
tiên của họ MCS-51. Hiện tại rất nhiều nhà sản xuất như Siemens, Advanced Micro
Devices, Fusisu và Philips tập trung phát triển các sản phẩm trên cơ sở 8051.
Atmel là hãng đã cho ra đời các chip 89C51, 52, 55 và sau đó cải tiến thêm, hãng cho ra
đời 89S51, 52, 89S8252…Cấu hình 89S52:
+ 8KB bộ nhớ chương trình.
+ Dao động bên ngoài với thạch anh <24MHz. Thông thường, VĐK 89S52 chạy với
thạch anh 12MHz.
+ 256 Byte Ram nội.

NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

3


+ 4 Port xuất nhập.
+ 3 Timer/ Counter 16 bit Timer 0,1,2. Timer 2 có các chức năng Capture/Compare.
+ 8 nguồn ngắt.
+ Nạp chương trình song song hoặc nạp nối tiếp qua đường SPI.

Hình 1. Sơ đồ khối của vi điều khiển AT89S52

NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

4


Về cơ bản thì các chip nêu trên giống nhau, chỉ có một số tính năng được cải tiến thêm.
Các phiên bản về sau càng có nhiều khối tính năng đặc biệt hơn. Chúng ta xem bảng so
sánh một số loại phổ biến như dưới đây.

1.1.2. Sơ đồBảng
các chân
1. Bảng so sánh cấu hình một số loại vi điều khiển họ 8051

Hình 1.1. Sơ đồ chân AT89S52
NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

5


•

Chức năng các chân của AT89S52:
+ P0,1,2,3: có chức năng cơ bản xuất/nhập.
+ Riêng P0, P2 còn có chức năng kết nối bộ nhớ mở rộng, sẽ được khảo sát
trong phần mở rộng bộ nhớ.
+ P1: Chân T2 và T2EX dùng cho timer/ counter 2. Hai chức năng này sẽ

khảo sát trong phần Timer. Chân SS\, MOSI, MISO, SCK truyền dữ liệu
theo chuẫn SPI đồng thời có chức năng kết nối với mạch nạp chương trình.
Xem hình sau:

Hình 1.2. Sơ đồ kết nối mạch nạp qua đường SPI
+ P3: Tích hợp các chức năng đặc biệt. Xem bảng

NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

6


Bảng 1.1. Một số chức năng đặc biệt của chân P3 chip AT89S52

NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

7


+ Chân ALE, PSEN, WR\, RD\ dùng để kết nối bộ nhớ mở rộng.
+ Chân EA\ có chức năng chọn bộ nhớ chương trình: EA\=GND: Chọn bộ nhớ ngoại,
EA\=VCC chọn bộ nhớ nội.
+ Chân Xtal1 và Xtal2 gắn với thạch anh.
1.2. IC tạo ổn áp 7805 (IC ổn áp 5 Volt)
Với những mạch điện không đòi hỏi độ ổn định của điện áp quá cao, sử dụng IC ổn
áp thường được người thiết kế sử dụng vì mạch điện khá đom giản. Các loại ổn áp thường

được sử dụng là IC 78xx, với XX là điện áp cần ổn áp. Ví dụ 7805 ổn áp 5V, 7812 ổn áp
12V. Việc dùng các loại IC ổn áp 78xx tưomg tự nhau, dưới đây là minh họa cho IC
7805.

Hình 1.3. IC 7805

Sơ đồ IC 7805:
•
•
•

Chân số 1 là chân IN.
Chân 2 là chân GND.
Chân số 3 là chân OUT.

Ngõ ra OUT luôn ổn định ở 5V dù điện áp từ nguồn cung cấp thay đổi. Mạch này
dùng để bảo vệ những mạch điện chỉ hoạt động ở điện áp 5V (các loại IC thuờng hoạt
động ở điện áp này). Nếu nguồn điện có sự cố đột ngột: điện áp tăng cao thì mạch điện
vẫn hoạt động ổn định nhờ có IC 7805 vẫn giữ được điện áp ở ngõ ra OUT 5V không đổi.

NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

8


IC ổn áp 7805 : Đầu vào > 7V đầu ra 5V 500mA. Mạch ổn áp: cần cho VĐK vì nếu
nguồn cho VĐK không ổn định thì sẽ treo VĐK, không chạy đứng, hoặc reset liên tục,
thậm chí là chết chíp.

1.3.Cảm biến chuyển động
a. 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…

Hình 4. PIR và kính Presnel

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, chúng ta dùng kính Fresnel, nó được thiết kế cho loại
đầu có 2 cảm biến, góc dò lớn, có tác dụng ngăn tia tử ngoại.
NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

9


1.4.IC điều khiển động cơ L298

Hình 5. Sơ đồ chân của L298D

+ Điện áp cấp lên đến 46V + Tổng Dòng DC chịu đựng lên đến 4A + Điện áp bão hòa +

Chức năng bảo vệ quá nhiệt + Điện áp logic‘0’từ 1.5V trở xuống
Tần công suất ngõ ra:
IC L298 tích hợp 2 tầng công suất (A, B). Tần công suất chính là mạch cầu và ngõ ra của
nó có thể lái các loại tải cảm thông dụng ở nhiều chế độ hoạt động khác nhau (tùy thuộc
vào sự điều khiển ở ngõ vào) .
Dòng điện từ chân ngõ ra chảy qua tải đến chân cảm ứng dòng : điện trở ngoài Rsa, Rsb
cho phép việc cảm ứng cuờng độ dòng điện này.
Tần ngõ vào:
Mỗi cầu đuợc điều khiển bởi 4 cổng ngõ vào Inl, In2, EnA, và In3, In4, EnB. Các chân In
có tác dụng khi chân En ở mức cao, khi chân En ở mức thấp, các chân ngõ vào In ở trạng
thái cấm. Tất cả các chân đều tương thích với chuẩn TTL.

NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

10


1.5. Động cơ
Sử dụng động cơ 1 chiều DC 12V. Động cơ có thể đảo chiều được tức là có thể
quay thuận và quay ngược. Tác dụng của động cơ là: thực hiện lực kéo để nâng , hạ rào
chắn theo một chương trình được lập trình sẵn.

Hình 1.9. Nguyên tắc hoạt động của động cơ một chiều
Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam cham vĩnh cửu,
hay nam châm điện, rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều,
một phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều là bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ
là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục. Thông thường bộ
phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.

•

Điều khiển chiều của động cơ điện một chiều:
Khi ta cấp điện thế dương (+) vào một cực của động cơ và cấp điện thế âm (-) vào
cực còn lại thì động cơ sẽ quay theo một chiều cố định. Và khi ta cấp điện thế
ngược lại, đảo chiều dương âm thì động cơ sẽ quay theo chiều ngược lại.

NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

11


•

Điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều:
Để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều ta dùng phương pháp điều xung
(PWM). Như trên ta đã biết, khi được cấp điện thì động cơ quay, và khi cấp điện
nữa thì động cơ ngừng hoạt động. Trong một khoảng thời gian rất ngắn 128us

(gọi là chu kỳ điều xung T), và chia khoảng thời gian này thành 2 phần, ta sẽ cấp điện cho
động cơ một phần thời gian đầu, và ngừng cấp điện ở phần thời gian sau. Lặp lại chu kỳ
đó liên tục, như thế động cơ sẽ liên tục ở trạng thái quay-ngừng-quay-ngừng-quay… Vì
chu kỳ điều xung là rất nhỏ nên ta sẽ thấy động cơ quay liên tục. Tốc độ của động cơ phụ
thuộc và tỷ lệ thời gian động cơ được cấp điện trong một chu kỳ. Trong một chu kỳ, tỷ lệ
thời gian động cơ được cấp điện càng nhiều thì động cơ quay càng nhanh.
B. PHẦN MỀM
1.1. Phần mềm mô phỏng
Phần mềm Proteus

Proteus là một phần mềm mô phỏng và thiết kế mạch in. Phần mềm bao gồm 2
thành phần là ISIS và AREA.
•

ISIS là phần mô phỏng mạch, nó có thể mô phỏng cả mạch số và mạch tương tự,
tuy nhiên, điểm mạnh nhất là nó tích hợp rất nhiều thư viện linh kiện số, đặc biệt là
vi điều khiển. Trong quá trình thiết kế mạch số, cần mô phỏng phần mềm của vi
điều khiển như PIC, AVR, 8051,... thì đây là phần mềm lý tưởng nhất. Bên cạnh
đó, nó còn tích hợp mô phỏng mạch tương tự, mô phỏng ngôn ngữ mô tả phần

cứng Verilog,...
• AREA là phần thiết kế mạch in, bản khá nhẹ, chạy dây khá thông minh, tuy nhiên
việc quản lý, sắp xếp vị trí khi có nhiều linh kiện chưa hiệu quả lắm.

NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

12


1.2. Ngôn ngữ lập trình
1.2.1. Khái niệm về ngôn ngữ lập trình & chương trình máy tính
Con người liên lạc với nhau thông qua ngôn ngữ, tạo ra các mẫu từ ngữ và âm thanh.
Ngôn ngữ lập trình cũng tương tự như vậy, đó là một tập từ ngữ và ký hiệu cho phép lập
trình viên hoặc người dùng có thể nói chuyện với máy tính. Cũng giống như tiếng Anh,
tiếng Tây Ban Nha hoặc tiếng Trung Quốc và những ngôn ngữ tiếng nói khác, ngôn ngữ
lập trình cũng có các luật được gọi là cú pháp (syntax) để đảm bảo ngôn ngữ đó được vận
dụng một cách chính xác.
Ðó là một tập các chỉ thị (instruction) được sắp xếp theo một trật tự định trước nhằm

hướng dẫn máy tính thực hiện các thao tác, hành động cần thiết để đáp ứng một mục tiêu
đã định trước của con người như truy xuất dữ liệu, tìm kiếm, giải bài toán, ...Các chỉ thị
này có thể được viết bằng nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau.
1.2.2.Ngôn ngữ cấp cao
Cuộc cách mạng của ngôn ngữ máy tính bắt đầu với sự phát triển của ngôn ngữ cấp cao
vào cuối thập kỷ 1950 và 1960. Ngôn ngữ cấp cao gần gũi hơn với ý niệm ngôn ngữ mà

NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

13


hầu hết mọi người đều biết, nó bao gồm các danh từ, động từ, ký hiệu toán học, liên hệ và
các thao tác luận lý. Các yếu tố này có thể được phối hợp, liên kết với nhau tạo thành một
hình thức của câu. Các "câu" này được gọi là các mệnh đề của chương trình (program
statement). Chính vì những đặc điểm này, các lập trình viên dễ dàng đọc và dễ học ngôn
ngữ cấp cao hơn so với ngôn ngữ máy hoặc hợp ngữ. Một lợi điểm quan trọng là ngôn
ngữ cấp cao thông thường không phụ thuộc vào máy tính, nghĩa là các chương trình viết
bằng ngôn ngữ cấp cao có thể chạy trên các loại máy tính khác nhau (sử dụng các bộ vi
xử lý khác nhau).
1.2.3. Ngôn ngữ C
C, được phát triển bởi tác giả Dennis Ritchie tại phòng thí nghiệm Bell vào năm 1972.
Ban đầu, C được thiết kế như là một ngôn ngữ để viết các phần mềm hệ thống, nhưng
ngày nay, nó được xem là một ngôn ngữ công dụng chung. C là một ngôn ngữ lập trình
mạnh mẽ đòi hỏi kỹ năng lập trình chuyên nghiệp mới có thể sử dụng hiệu quả được. Nhu
cầu dùng C để phát triển nhiều loại phần mềm kể cả các ứng thương mại đang gia tăng.
Các chương trình C thường được dùng với hệ điều hành Unix (phần lớn hệ điều hành
Unix được viết bằng C).

1.3. Phần mềm viết ngôn ngữ lập trình
Keil C là chương trình soạn thảo sử dụng ngôn ngữ chính là C để viết chương trình cho vi
điều khiển.Tuy nhiên nó cũng hỗ trợ cả ngôn ngữ lập trình bậc thấp ASSEMBLY . Vì vậy
các bạn có thể viết chương trình bằng một trong 2 ngôn ngữ.

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH
NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

14


2.1 .Phân tích và xây dựng sơ đồ công nghệ:

2.1.1. Phân tích yêu cầu công nghệ:
2.1.1.1.Các yêu cầu của mô hình rào chắn tự động
• Kích thước gọn gàng.
• Hệ thống cơ hoạt động tốt.
• Hệ thống điện tốt, hoạt động đúng thiết kế.
• Hệ thống rào chắn đáp ứng yêu cầu đặt ra.
2.1.1.2.Yêu cầu về chương trình chung:
• Cửa phải tự động mở khi có người hoặc vật thể tiến gần cửa và đóng lại khi người
•

hoặc vật thể cách xa cửa một khoảng.
Cửa thiết kế để có thể đóng mở thông minh. Có nghĩa là khi có tín hiệu người hoặc
vật thể thì cửa mở ra người hoặc vật thể lập tức có thể ra vào. Khi cửa mở gần hết
hành trình thì cửa sẽ chạm đến công tắc hành trình thứ nhất để cửa dừng lại chính
xác ở cuối hành trình mở. Khi hết tín hiệu người hoặc vật thể sau một khoảng thời

gian trễ khoảng 5 giây, cửa sẽ đóng lại. Khi gần hết hành trình đóng, thì cửa sẽ
chạm đến công tắc hành trình thứ 2 cửa dừng để tránh va chạm giữa hai cánh cửa.
Khi cửa đóng lại, nếu lại có tín hiệu người thì cửa lại lập tức mở ra.

2.1.1.3.Yêu cầu về cơ khí:
• Yêu cầu của thiết kế cửa phải chắc chắn gọn gàng, hoạt động đúng.
• Động cơ là loại động cơ một chiều được cấp nguồn bởi bộ chỉnh lưu 1
chiều va kết hợp bộ đảo chiều cho phép động cơ có thể quay thuận hay
quay ngược.
2.1.1.4.Mục đích của việc thiết kế:
• Nghiên cứu mô hình cửa đóng mở tự động này giúp cho sinh viên có
những hiểu biết sâu sắc về lĩnh vực điều khiển thông minh và có thể nắm
•

bắt được nhiểu kiến thức về các ngành như: điện tử, điện, cơ khí..
Việc tạo ra mô hình hoạt động tốt sẽ tạo điều kiện cho sinh viên có cơ
hội học tập và nghiên cứu một cách thực tế là một cơ hội tốt giúp sinh
viên khỏi bỡ ngỡ khi làm việc thực tế.

2.1.1.5.Nhiệm vụ và phân tích nhiệm vụ:
NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

15


•

Nhiệm vụ của đồ án môn học là thiết kế và thi công mô hình cửa đóng

mở tự động dùng vi điều khiển để tự động điều khiển hệ thống cửa.
• Biết cách đọc và dịch datasheet của các IC để biết nguyên lí hoạt động
•

và chức năng của chúng.
Lập trình ứng dụng họ Vi điều khiển AT89S52.

2.1.1.3.Yêu cầu về cơ khí:
•
•

Yêu cầu của thiết kế rào chắn phải chắc chắn gọn gàng, hoạt động đúng.
Động cơ là loại động cơ một chiều được cấp nguồn bởi bộ chỉnh lưu 1
chiêu va kết hợp bộ đảo chiều cho phép động cơ có thể quay thuận hay
quay ngược.

2.1.1.4.Mục đích của việc thiết kế:
• Nghiên cứu mô hình hệ thống đèn giao thông tự động cắt đường sắt này
giúp cho sinh viên có những hiểu biết sâu sắc về lĩnh vực điều khiển
thông minh và có thể nắm bắt được nhiểu kiến thức về các ngành như:
điện tử, điện, cơ khí..
• Việc tạo ra mô hình hoạt động tốt sẽ tạo điều kiện cho sinh viên có cơ
hội học tập và nghiên cứu một cách thực tế là một cơ hội tốt giúp sinh
viên khỏi bỡ ngỡ khi làm việc thực tế.
2.1.1.5.Nhiệm vụ và phân tích nhiệm vụ:
•

Nhiệm vụ của đồ án môn học là thiết kế và mô phỏng hệ thống đèn giao
thông cắt đường sắt dùng vi điều khiển để tự động điều khiển hệ thống

đèn giao thông.
• Biết cách đọc và dịch datasheet của các IC để biết nguyên lí hoạt động
và chức năng của chúng.
• Lập trình ứng dụng họ Vi điều khiển AT89S52.
2.1.2. Sơ đồ công nghệ:

NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

16


Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ hệ thống cửa tự động

2.2.Thiết kế mạch kết nối Vi điều khiển AT89S52:
2.2.1.Sơ đồ kết nối

NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

17


MOTOR

89S52

MODULE
L298D

CỬA

CẢM BIẾN

Hình 2.2. Sơ đồ kết nối các module

2.2.2. Xây dựng sơ đồ khối chức năng
FKhối nguồn

VI XỬ LÝ

Cảm Biến

AT89S52
Khối tạo xung
dao động
Động cơ DC
Khối Reset

Hình 2.3. Sơ đồ khối

2.2.3.Sơ lược chức năng của các khối
2.2.3.1. Khối nguồn
Khối nguồn cho vi điều khiển

NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

18


Hình 2.4. Khối nguồn dùng IC 7805

Nguồn nuôi của vi điều khiển là nguồn DC 5V, sau khi qua biến áp 12V, điện áp xoay
chiều 220V sẽ còn 12V và được đưa qua chỉnh lưu thành dòng 1 chiều, sau khi qua IC ổn
áp 7805,điện áp ra còn 5V và được đưa vào vi điều khiển.
Đây là mạch dùng để tạo ra nguồn điện áp chuẩn +5V. Sử dụng IC7805. Đầu vào là điện
áp xoay chiều sau khi được biến đổi qua máy biến thế, đưa vào bộ Diod cầu để cho ra
dòng điện một chiều( lúc này điện áp nằm trong khoảng từ 7- >10V). Sau khi đi qua IC ổn
áp 7805 sẽ tạo ra nguồn điện áp chuẩn +5V cung cấp cho mạch.
2.2.3.2. Khối cảm biến

Hình 2.5. Mạch nguyên lý dùng cảm biến chuyển động

Hình vẽ cho thấy cách dùng đầu dò PIR để phát hiện người hay con vật di chuyển ngang.
NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

19


Hình 2.6. Sơ đồ chân của cảm biến hồng ngoại

Sử dụng điện áp: 4.5-20V
- Đầu ra: 0-3.3V

- Thứ tự chân: Vcc OUT GND
- 2 chế độ hoạt động:
+ (L) không lặp lại kích hoạt
+ (H) lặp lại kích hoạt.
- Thời gian trễ: điều chỉnh trong khoảng 0.5-200S.
- Kích thước PCB:32mmx24mm
- Góc quét <100 độ.
- Sử dụng cảm biến: 500BP
- Khoảng các phát hiện: 2-4.5m

2.2.3.3.Khối Reset

VCC

Hình 2.7. Khối Reset

NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

20


Khối RESET có tác dụng đưa vi điều khiển về trạng thái ban đầu. Khi nút Reset được
ấn điện áp +5V từ nguồn được nối vào chân Reset của vi điều khiển được chạy thẳng
xuống đất lúc này điện áp tại chân vi điều khiển thay đổi đột ngột về 0, VĐK nhận biết
được sự thay đổi này và khởi động lại trạng thái ban đầu cho hệ thống.
2.2.3.4.Khối điều khiển

Hình 2.8. Khối điều khiển sử dụng 3 công tắc

Gồm 3 nút ấn, hoạt động tương tự nút Reset. Khi ấn nút thì chân 2,3 được nối với
chân 1,4 đưa điện áp xuống đất lúc này điện áp tại 2 chân 2,3 bằng 0 làm cho vi điều
khiển nhận biết được sự thay đổi này và thực hiện lệnh cần điều khiển.Nút thứ nhất làm
động cơ dừng. Nút thứ hai làm động cơ quay thuận, nút 3 làm động cơ quay nghịch.
2.2.3.5.Khối tạo xung dao động

Hình 2.9. Sơ đồ của khối tạo xung dao động dùng thạch anh
12MHz
NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

21


2.2.3.6.Khối điều khiển trung tâm
Vi điều khiển AT89S52 là phần tử thu nhập xử lý thông tin và đưa ra các tín hiệu
điều khiển thiêt bị.

Hình 2.10. IC AT89S52

2.3. Sơ đồ mạch hoàn chỉnh

NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

22

2.3.1 Kết quả chạy mô phỏng

NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

23


Khi có người xuất hiện ở trong vùng cảm biến nhận ra được thì sẽ truyền tín hiệu mức 0 (mức tích cực)
vào Vi điều khiển , vi điều khiển xử lý và đưa ra tín hiệu ở chân P0.0 và chân P0.2 vào ENA và IN1 để điều
khiển động cơ quay mở cửa, lúc này động cơ quay thuận để mở cửa, cửa mở đến khi chạm đến công tắc
hành trình 1 = 0 thì dừng động cơ.

Khi không có người và vật trong vùng cảm biến thì cảm biến = 1 lúc đó công tắc hành trình 1 cũng về
mức 1 vì 2 cánh cửa đã hở ra, lúc này động cơ quay ngược lại để đóng cửa, cánh cửa sẽ trượt lại với
nhau đến khi chạm đến công tắc hành trình 2 = 0 động cơ dừng.

NGUYỄN HẠNH NHÂN

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNG

24


2.4. Lưu đồ thuật toán
Begin

Có tín hiệu

Không có tín
hiệu

Cảm biến được kích
hoạt
Cảm biến = 0

Ctht1=0
Cửa đứng yên

NGUYỄN HẠNH NHÂN
END

Ctht2=0
Cảm biến = 1
CTTHT 1=1

CTTHT 2=1

GVHD: HOÀNG LÊ VINH HƯNGCtht1=1

Ctht2=1
25

Cửa mở

Cửa đóng