Đề Tài Điều Khiển Thiết Bị Điện (Bóng Đèn) Sử Dụng Điện Thoại Di Động

ĐAMH Hệ thống Nhúng


Tuấn Anh

GVHD Nguyễn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

KHOA ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN: TIN HỌC CÔNG NGHIỆP

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
MÔN HỌC

HỆ THỐNG NHÚNG
Đề Tài
Điều khiển thiết bị điện(bóng đèn) sử dụng
điện thoại di động

SV:

Ngô Thị Duyên

MSSV: DTK1151030126
SV:

Khúc Thị Kim Cương

MSSV: DTK1151030007
1

ĐAMH Hệ thống Nhúng


Tuấn Anh

GVHD Nguyễn

2


ĐAMH Hệ thống nhúng

GVHD Nguyễn Tuấn Anh

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN.................................................................
QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG........................................................................................................................
1.1. Ý tưởng..................................................................................................................................................
1.2. Sơ đồ khối của mạch..............................................................................................................................
Hình 1.1: Sơ đồ khối của mạch....................................................................................................................
1.3. Nguyên lý hoạt động..............................................................................................................................
1.3.1. Thực hiện bật tắt thiết bị điện.............................................................................................................
1.4 . Thiết kế phần cứng...............................................................................................................................
1.4.1. Thiết kế mạch nguyên lý.....................................................................................................................
1.4.2. Khối xử lý trung tâm...........................................................................................................................
Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý của PIC16F877A trong mạch............................................................................
1.4.3. Khối thu và giải mã DTMF................................................................................................................

Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý nguồn nuôi của mạch.........................................................................................
1.4.5. Khối điều khiển thiết bị điện..............................................................................................................
1.4.6. Khối tín hiệu phản hồi........................................................................................................................
Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý khối tín hiệu phản hồi........................................................................................
1.4.7. Mạch in thực tế sau khi thiết kế..........................................................................................................

3


ĐAMH Hệ thống nhúng

GVHD Nguyễn Tuấn Anh

CHƯƠNG I: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN
QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG
1.1. Ý tưởng
Thiết kế mạch điều khiển qua điện thoại di động có chức năng thực hiện điều
khiển đóng ngắt thiết bị điện từ xa thông qua điện thoại di động.
Hệ thống được thiết kế gồm 5 khối:
• Khối điện thoại thu sử dụng điện thoại Nokia 1280.
• Khối thu và giải mã DTMF sử dụng IC MT8870.
• Khối xử lý trung tâm sử dụng PIC 16F887.
• Khối điều khiển thiết bị sử dụng Relay 5VDC để đóng/ cắt thiết bị.
• Khối tín hiệu phản hồi sử dụng Speaker 5V.
Hệ thống điều khiển được thiết kế có thể đóng/ ngắt được 4 thiết bị điện và
hoàn toàn có thể nâng cấp lên điều khiển được nhiều thiết bị hơn.
1.2. Sơ đồ khối của mạch.

Điện thoại thu

Khối điều khiển
thiết bị

Audio
GND

Khối xử lý
trung tâm

Khối thu và
giải mã DTMF

StD/Q1÷Q4

Tín hiệu phản hồi

4


ĐAMH Hệ thống nhúng

GVHD Nguyễn Tuấn Anh

Hình 1.1: Sơ đồ khối của mạch.
Chức năng của từng khối:
• Khối xử lý trung tâm: vi điều khiển PIC 16F887 điều khiển toàn bộ
hoạt động của mạch: nhận dữ liệu giải mã DTMF từ bộ giải mã.
DTMF(MT8870) sau đó đưa ra tín hiệu điều khiển bật /tắt thiết bị
điện.
• Khối thu và giải mã DTMF:Khối này có nhiệm vụ nhận tín hiệu

DTMF từ điện thoại di động thu và sau đó giải mã thành mã nhị phân
4 bit đưa vào khối xử lý trung tâm.
• Khối nguồn nuôi: Là khối cơ bản nhất nó cung cấp dòng nuôi cho
toàn bộ linh kiện trong mạch. Nó tạo ra điện áp ổn định thoả mãn các
chỉ số về điện áp và dòng .
• Khối bật tắt thiết bị điện: Là khối sử dụng Relay để đóng /ngắt mạch
hoạt động của các thiết bị điện khối này nhận tín hiệu từ VĐK PIC
16F877A.
• Khối tín hiệu phản hồi: Là khối báo hiệu các trạng thái điều khiển
của mạch điều khiển. Khi đăng nhập thành công hay thất bại, điều
khiển bật/tắt thiết bị thì hệ thống đều đưa ra tín hiệu âm thanh để
người điều khiển khẳng định được lệnh điều khiển là đúng hay sai và
“việc điều khiển thiết bị có thực hiện được hay không ?”.
1.3. Nguyên lý hoạt động
Mạch điều khiển được ghép với đường Audio, GND của điện thoại di động
thu với đề tài này em sử dụng điện thoại Nokia 1280. Mạch có chức năng sau:
+ Điều khiển bật /tắt các thiết bị điện..
5


ĐAMH Hệ thống nhúng

GVHD Nguyễn Tuấn Anh

Để điều khiển được các thiết bị điện thì đầu tiên người điều khiển phải gọi
điện tới số máy nơi lắp đặt mạch điều khiển. Điện thoại được gọi, được mắc với
mạch điều khiển qua đường Audio và Gnd (thiết bị muốn điều khiển on/off được
mắc vào mạch điều khiển). Sau một thời gian nhất định thì điện thoại tự động
nhấc máy. Sau đó người điều khiển sẽ nhấn đưa ra lệnh điều khiển các thiết bị
thông qua các mã điều khiển bật/tắt thiết bị điện.

1.3.1. Thực hiện bật tắt thiết bị điện
Để bật /tắt được thiết bị thì trước tiên người điều khiển gọi đến thuê bao
điện thoại nối với thiết bị khi điện thoại đó nhấc máy thì ta bấm các nút điều
khiển.
Ví dụ như khi bật thiết bị 1 ta bấm phím 1 lần một. Muốn tắt thiết bị 1 ta
bấm phím 1 lần thứ 2.
Nếu thiết bị được bật thì Speaker phản hồi lại bằng 2 tiếng Bip.
Nếu thiết bị được tắt thì Speaker phản hồi lại bằng 1 tiếng Bip.
1.4 . Thiết kế phần cứng
1.4.1. Thiết kế mạch nguyên lý
Dựa trên sơ đồ khối mạch nguyên lý được thiết kế tổng thể trên 5 khối.

6


ĐAMH Hệ thống nhúng

GVHD Nguyễn Tuấn Anh

Hình 1.2: Sơ đồ mạch nguyên lý hệ thống
1.4.2. Khối xử lý trung tâm
Khối xử lý trung tâm là vi điều khiển PIC16F877A, là IC có 40 chân, với 5
cổng vào ra là Port A(RA0÷RA5), Port B(RB0÷RB7), Port C(RC0÷RC7), Port
D(RD0÷RD7), Port E(RE0÷RE2). Nó có 8K Flash ROM và 368 Byte RAM.
Sơđồ chi tiết như sau:

7


ĐAMH Hệ thống nhúng

GVHD Nguyễn Tuấn Anh

Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý của PIC16F877A trong mạch
Chân RESET là chân số 1 của PIC (chân MCLR) PIC sẽ reset khi chân này
ở mức thấp. Bộ dao động thạch anh (20 MHz) được nối với chân 13 và 14 của vi
điều khiển, bộ dao động có thêm tụ 22p tăng sự ổn định cho nguồn xung nhịp của
hệ thống. PIC được cấp nguồn qua hai cặp chân VSS và VDD. Hai cặp chân VSS
là chân 12 và 31 nối đất còn hai cặp chân VDD là chân 11 và 32 nối lên nguồn
+5V do bộ nguồn nuôi cung cấp.
Các cổng của PortD chân RD0 đầu ra của tín hiệu phản hồi nối với speaker.
Các cổng của PortA (từ RA0 đến RA3) là lối vào của tín hiệu DTMF đã được mã
hoá thành mã nhị phân 4 bit. Các cổng RB được nối với Board mạch điều khiển
thiết bị điện.
8


ĐAMH Hệ thống nhúng

GVHD Nguyễn Tuấn Anh

1.4.3. Khối thu và giải mã DTMF
Giải mã DTMF được thực hiện bằng vi mạch chuyên dụng IC MT8870 nhờ
thế mà việc giải mã trở nên đơn giản hơn. Sơ đồ nguyên lý kết nối của IC
MT8870 trong mạch được trình bày như hình dưới:

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý kết nối trong mạch của IC MT8870.

1.4.4. Khối nguồn nuôi
Dùng IC LM2756T để tạo nguồn +5V ổn định cấp toàn mạch cho mạch. Sơ đồ

nguyên lý như hình dưới:

9


ĐAMH Hệ thống nhúng

GVHD Nguyễn Tuấn Anh

Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý nguồn nuôi của mạch
1.4.5. Khối điều khiển thiết bị điện

Hình 1.7 : Sơ đồ nguyên lý khối đóng ngắt thiết bị điện.

10


ĐAMH Hệ thống nhúng

GVHD Nguyễn Tuấn Anh

Khối điều khiển thiết bị điện sử dụng Relay để đóng/ ngắt mạch điện khối công
suất này nhận lệnh điều khiển từ VĐK PIC 16F877A.
1.4.6. Khối tín hiệu phản hồi

Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý khối tín hiệu phản hồi
Khối tín hiệu phản hổi nhận tín hiệu từ VĐK khiển để đưa ra các âm thanh phản
hồi ứng với trạng thái của hệ thống.
1.4.7. Mạch in thực tế sau khi thiết kế
Dựa trên sơ đồ nguyên lí mạch in được thiết kế 1 lớp có diện tích 7x15 cm.

11


ĐAMH Hệ thống nhúng

GVHD Nguyễn Tuấn Anh

Hình 1.9: Sơ đồ mạch in thực tế sau thiết kế.
1.5. Thiết kế phần mềm.
Mã lập trình:
#include <main.h>

int1 gt1, gt2, gt3, gt4;
char num=0,val=0;
char read_BCD()
{
if(input(PIN_A0))val |= 0x01;
if(input(PIN_A1))val |= 0x02;
if(input(PIN_A2))val |= 0x04;
if(input(PIN_A3))val |= 0x08;
return(val);
}
void kiemtra1(){
gt1 = INPUT(pin_c0);
if(gt1==1)
{ output_high(pin_d0);delay_ms(200);output_low(pin_d0);delay_ms(50);output_
high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);}
12

ĐAMH Hệ thống nhúng

GVHD Nguyễn Tuấn Anh

if(gt1==0)
{ output_high(pin_d0);delay_ms(200);output_low(pin_d0);delay_ms(50);}
}
void kiemtra2(){
gt2 = INPUT(pin_c1);
if(gt2==1)
{ output_high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);delay_ms(50);output_
high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);}
if(gt2==0)
{ output_high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);delay_ms(50);}
}
void kiemtra3(){
gt3 = INPUT(pin_c2);
if(gt3==1)
{ output_high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);delay_ms(50);output_
high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);}
if(gt3==0)
{ output_high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);delay_ms(50);}
}
void kiemtra4(){
gt4 = INPUT(pin_c3);
if(gt4==1)
{ output_high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);delay_ms(50);output_
high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);}
if(gt4==0)

{ output_high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);delay_ms(50);}
}
void main()
{
int1 m=1;
set_tris_a(0xFF);
set_tris_c(0xff);
set_tris_d(0x00);
set_tris_b(0b00000001);
output_b(0x00);
output_d(0x00);
while(true)
{
if((input(PIN_B0))&&(m==1)){num=read_BCD();val=0;m=0;}
if((input(PIN_B0))==0)m=1;
switch(num)
{
13


ĐAMH Hệ thống nhúng

GVHD Nguyễn Tuấn Anh

case 0:break;
case 1:
{
output_toggle(PIN_B1);
num=0;
break;

}
case 2:
{
output_toggle(PIN_B2);
num=0;
break;
}
case 3:
{
output_toggle(PIN_B3);
num=0;
break;
}
case 4:
{
output_toggle(PIN_B4);
num=0;
break;
}
case 5:
{
kiemtra1();
num=0;
break;
}
case 6:
{
kiemtra2();
num=0;
break;

}
case 7:
{
kiemtra3();
num=0;
break;
14


ĐAMH Hệ thống nhúng

GVHD Nguyễn Tuấn Anh

}
case 8:
{
kiemtra4();
num=0;
break;
}
}}}

ĐÁNH GIÁ KẾT LUẬN:
1.Ưu điểm:

- Dễ dàng điều khiển bật/tắt được các thiết bị trong gia đình khi ở xa
theo mong muốn.
2.Nhược điểm:
- Do không có mật khẩu để bảo mật việc điều khiển thiết bị trong gia
đình nên bất cứ một thuê bao nào cũng có thể điều khiển được các

thiết bị.
3. Kết luận:
Với hoạt động như trên, từ mô phỏng trên phần mềm hoàn toàn có thể đưa
ra làm mạch thật.
Đây là một đề tài rất có ứng dụng trong thực tế nên chúng em sẽ cố gắng để
hoàn thiện đề tài,và phù hợp với nhu cầu thực tế.
TÀI LIỆU THAM KHẢO:
[1]. Bộ môn tin học công nghiệp – Khoa điện tử - Trường ĐHKTCN-TN , bài
giảng hệ thống nhúng, năm 2010.
[2]. Bài giảng Vi xử lý- Vi điều khiển – Bộ môn Kỹ thuật Máy tính – ĐH Kỹ
thuật Công
Nghiệp Thái Nguyên – 2009
[3]. Tài liệu tham khảo trên các trang web :

15


ĐAMH Hệ thống nhúng

GVHD Nguyễn Tuấn Anh

/> />
16