ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NHÀ QUA BLUETOOTH TRÊN THIẾT BỊ ANDROID

Đồ Án Chuyên Ngành

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Ngày nay, xã hội phát triển mạnh mẽ, kỹ thuật ngày càng hiện đại nên nhu cầu về trao
đổi thông tin giải trí, nhu cầu về điều khiển các thiết bị từ xa,…ngày càng cao. Và những hệ
thống dây cáp phức tạp lại không thể đáp ứng nhu cầu này, nhất là ở những khu vực chật
hẹp, những nơi xa xôi, trên các phương tiện vận chuyển,…Vì vậy công nghệ không dây đã
ra đời và phát triển mạnh mẽ, tạo rất nhiều thuận lợi cho con người trong đời sống hằng
ngày.
Trong những năm gần đây công nghệ truyền nhận dữ liệu không dây đang có những
bước phát triển mạnh mẽ, góp công lớn trong việc phát triển các hệ thống điều khiển, giám
sát từ xa, đặc biệt là các hệ thống thông minh. Hiện nay, có khá nhiều công nghệ không
truyền nhận dữ liệu không dây như RF, Wifi, Bluetooth, NFC,…Trong đó, Bluetooth là một
trong những công nghệ được phát triển từ lâu và luôn được cải tiến để nâng cao tốc độ cũng
như khả năng bảo mật.
Trên thị trường Việt Nam hiện nay chưa có nhiều sản phẩm điều khiển thiết bị không
dây, đa số những sản phẩm hiện có đều là nhập khẩu từ nước ngoài với giá thành cao. Việc
nghiên cứu và thiết kế một bộ sản phẩm điều khiển thiết bị không dây có một ý nghĩa lớn,
giúp tăng thêm sự lựa chọn cho người sử dụng, sản phẩm được sản xuất trong nước nên giá
thành rẻ và góp phần phát triển các hệ thống điều khiển thông minh.
Do đó, chúng tôi quyết định thực hiện đề tài: “Hệ thống điều khiển thông minh các
thiết bị qua Bluetooth”. Đề tài ứng dụng công nghệ Bluetooth phổ biến trên nhiều thiết bị,
đặc biệt điểm mới của đề tài so với các sản phẩm hiện có là điều khiển thông qua hệ điều
hành Android giúp tận dụng những thiết bị sử dụng hệ điều hành Android có sẵn của người
dùng giúp giảm giá thành sản phẩm, ngoài ra với màn hình hiển thị lớn của điện thoại cho
phép hiển thị nhiều thông tin hơn.
Trở lại với thiết bị của nhóm nghiên cứu là phục vụ cho các phòng học, phòng thí
nghiệm, phòng thực hành, văn phòng làm việc thì chưa có thiết bị điều khiển phù hợp với

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

1


Đồ Án Chuyên Ngành
các thiết bị sử dụng trong phòng làm việc nhầm mục đích sử dụng thiết bị điện hiệu quả và
tiết kiệm.
1.1. Lý Do Chọn Đề Tài
Trong những năm qua, khoa học máy tính và xử lý thông tin có những bước tiến vượt
bậc và ngày càng phát triển mạnh. Đặc biệt sự ra đời và phát triển nhanh chóng của kỹ
thuật số đã làm cho ngành điện tử trở nên phong phú và đa dạng hơn. Đã góp phần rất lớn
trong việc đưa kỹ thuật hiện đại vào mọi lĩnh vực của hoạt động sản xuất, kinh tế và đời
sống xã hội. Từ những hệ thống máy tính lớn đến những hệ thống máy tính cá nhân, từ
những việc điều khiển các máy công nghiệp đến các thiết bị phục vụ đời sống hằng ngày
của con người. Công nghệ số thực sự là một bước tiến lớn cho công nghệ hiện nay. Với
mong muốn áp dụng công nghệ số vào thực tiễn. Vì vậy em đã chọn đề tài : “ĐIỀU
KHIỂN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NHÀ QUA BLUETOOTH TRÊN THIẾT BỊ
ANDROID”
1.2 Mục Đích Của Đề Tài
Mục đích nghiên cứu của đề tài này là nghiên cứu vi điều khiển AT89S52, giao tiếp không
dây Bluetooth...
Nắm bắt được cấu trúc phần cứng, sơ đồ khối, bố trí chân, tập lệnh điều khiển cho AT89S52.
Tìm hiểu về lập trình phần mềm android giao tiếp Bluetooth.
1.3 Đối Tượng Và Phạm Vi Nghiên Cứu
- Vi điều khiển sử dụng là AT89S52, để nắm được cấu trúc phần cứng, lập trình phần mềm
và ứng dụng vào thực tế.
- Phần mềm điều khiển trên android.
- Modul bluetooth HC-05

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

2


Đồ Án Chuyên Ngành

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Vi Điều Khiển AT89C52
AT89C52 là họ IC vi điều khiển do hãng Atmel sản xuất. Các sản phẩm AT89C52 thích hợp
cho những ứng dụng điều khiển. Việc xử lý trên byte và các toán số học ở cấu trúc dữ liệu
nhỏ được thực hiện bằng nhiều chế độ truy xuất dữ liệu nhanh trên RAM nội. Nó cung cấp
những hổ trợ mở rộng trên chip dùng cho những biến một bit như là kiểu dữ liệu riêng biệt
cho phép quản lý và kiểm tra bit trực tiếp trong hệ thống điều khiển.

Hình 2.1 Sơ đồ chân AT89C52
AT89C52 có 8Kbyte bộ nhớ FLASH ROM bên trong để lưu chương trình, vì vậy Vi điều
khiểncó khả năng nạp xóa chương trình bằng điện lên đến 1000 lần. Dung lượng RAM 128
byte, AT89C52 có 4 Port xuất/nhập 8 bit, có 2 bộ định thời 16 bit. Ngoài ra AT89C52 còn có

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

3


Đồ Án Chuyên Ngành
khả năng giao tiếp dữ liệu nối tiếp, có thể mở rộng không gian nhớ chương trình và nhớ dữ
liệu ngoài lên đến 64Kbyte.
AT89C52 được đóng gói theo kiểu hai hàng chân DIP gồm 40 chân cho các chức năng khác
nhau như vào.
Trên sơ đồ chân trên có các nhóm chân sau:
Nhóm chân nguồn nuôi.

+ nguồn nuôi 5V (chân số 40) .
+ nối đất (chân số 20).
Nhóm chân điều khiển.
Nhóm này còn phân biệt các tín hiệu vào, ra.
Nhóm tín hiệu vào điều khiển.
+ Xtal1 (chân số 18), Xtal2 (chân số 19): nối

tinh thể thạch anh cho mày phát xung nhịp

chu trình.
+ RST(Reset): (chân số 9): nối chuyển mạch để xóa về trạng thái ban đầu hay khởi động lại.
+ /EA/CPP: (chân số 31) chọn nhớ ngoài (nối đất) hay chọn nhớ trong (nối nguồn nuôi 5V).
+ T2 hay P1.0: (chân số 1) tín hiệu vào đếm cho Timer2/ Counter2 của 8952
+ T2EX: (chân số 2) tín hiệu vào ngắt ngoài 2 cho 8950.
+ /INT0 hay P3.2: (chân số 12) tín hiệu vào gây ngắt ngoài 0 cho 8051.
+ /INT1 hay P3.3: (chân số 13) tín hiệu vào gây ngắt ngoài 1 cho 8051.
+ T0 hay P3.4: (chân số 14) tín hiệu vào đếm cho Timer0/ Counter0.
+ T1 hay P3.5: (chân số 15) tín hiệu vào đếm cho Timer1/ Counter1.
Nhóm tín hiệu ra điều khiển.
+ ALE//PROG: (chân số 30) dùng để đưa tín hiệu chốt dịa chỉ (ALE) khi có nhớ ngoài hay
điều khiển ghi chương trình /PROG.
+ /PSEN: (chân số 29) dùng để đưa tín hiệu điều khiển đọc bộ nhớ chương trình ROM
ngoài.
+ /WR hay P3.6: (chân số 16) để đưa tín hiệu ghi dữ liệu vào bộ nhớ ngoài
+ /RD hay P3.7: (chân số 17) để đưa tín hiệu đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngoài.
c. Nhóm các tín hiệu địa chỉ, dữ liệu.

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

4

Đồ Án Chuyên Ngành
+ cổng vào, ra địa chỉ/ dữ liệu P0 hay P0.0-P0.7: (chân số 39-32) dùng để trao đổi tin về dữ
liệu D0-D7, hoặc đưa ra các địa chỉ thấp (A0-A7) theo chế độ dồn kênh (kết hợp với tín hiệu
chốt địa chỉ ALE).
+ cổng vào ra địa chỉ/ dữ liệu P2 hay P2.0-P2.7: (chân số 21-28) dùng để trao đổi tin song
song về dữ liệu (D0-D7) hoặc đưa ra địa chỉ cao (A8-A15).
+ cổng vào ra dữ liệu P1 hay P1.0-P1.7: (chân số 1-8) dùng để trao đổi tin song song dữ liệu
(D0-D7).
+ cổng vào, ra P3 hay P3.0-P3.7: (chân số 10-17).
-

P3.0: (chân số 10) đưa vào tín hiệu nhận tin nối tiếp RXD

-

P3.1: (chân số 11) đưa ra tín hiệu truyền tin nối tiếp TXD

-

/INT0 hay P3.2: (chân số 12) tín hiệu vào gây ngắt 0 của VĐK

-

/INT1 hay P3.3: (chân số 13) tín hiệu vào gây ngắt 1 của VĐK

-

T0 hay P3.4: (chân số 14) tín hiệu vào đếm cho Timer0/ Counter0 cho VĐK

8051/8052.
-

T1 hay P3.5: (chân số 15) tín hiệu vào đếm cho Timer1/ Counter1 cho VĐK

8051/8052.
-

/WR hay P3.6: (chân số 16) để đưa tín hiệu ghi dữ liệu vào bộ nhớ ngoài.

-

/RD hay P3.7: (chân số 17) để đưa tín hiệu đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngoài.

-

T2 hay P1.0: (chân số 1)tín hiệu vào đếm cho Timer2/ Counter2 cho VĐK 8052.

-

T2EX: (chân số 2) tín hiệu vào gây ngắt 2 của VĐK 8052.
Ngoài các tín hiệu chuyên dùng trên, cổng vào/ ra P3 này còn dùng để trao

đổi tin về dữ liệu D7-D0.

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

5

Đồ Án Chuyên Ngành

Hình 2.2 Sơ đồ kết nối phần cứng AT89C52
Thông số kỹ thuật:
Họ vi điều khiển 8 bit
Điện áp cung cấp: 4-6V
Tần số hoạt động : 24 Mhz
Bộ nhớ : 8 Kb Flash, 256 Bytes SRAM
Timer/Counter : 3 bộ 16 bit

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

6


Đồ Án Chuyên Ngành
32 chân I/O lập trình được
8 nguồn ngắt khác nhau
Kiểu chân : PDIP40
Tổ chức bộ nhớ
Các chip vi điều khiển hiếm khi được sử dụng giống như các CPU trong
các hệ máy tính. Thay vào đó chúng được dùng làm thành phần trong các
thiết kế hướng điều khiển, trong đó bộ nhớ có dung lượng giới hạn, không có
ổ đĩa và hệ điều hành. Chương trình điều khiển phải thường trú trong ROM.
Vì lý do này 89C52 có không gian nhớ riêng cho chương trình và dữ liệu, và
cả hai bộ nhớ chương trình và dữ liệu đặt bên trong chip, tuy nhiên ta có thể
mở rộng bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu bằng cách sử dụng các chip
nhớ bên ngoài với dung lượng tối đa là 64K cho bộ nhớ chương trình và 64K
cho bộ nhớ dữ liệu.

Bộ nhớ nội dung trong chip bao gồm ROM và RAM. RAM trên chip
bao gồm vùng RAM đa chức năng, vùng RAM với từng bit được định địa chỉ
bit, các dãy thanh ghi và thanh ghi chức năng đặc biệt SFR (Special Function
register). Hai đặc tính đáng lưu ý là các thanh ghi và các port xuất/nhập được
định địa chỉ theo kiểu ánh xạ bộ nhớ và được truy xuất như một vị trí nhớ
trong bộ nhớ.
Vùng Stack thường trú trong RAM trên chip (RAM nội) thay vì ở trong
RAM ngoài như các bộ vi xử lý.

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

7


Đồ Án Chuyên Ngành
2.2 Khối Nguồn 5V

J6

+

JACK-DC-

R2
C1

A

220

10U

D5
K

LED-NGUON

Hình 2.3 Khối nguồn
Điện trở R2 được mắc giúp hạ áp xuống 3,3v sử dụng cho led.
C1 giúp giống nhiễu cho mạch.
2.3 Khối Bluetooth

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

8


Đồ Án Chuyên Ngành
Dùng để thu phát sóng Bluetooth từ Mạch điều khiển trung tâm kết nối qua điện thoại
Android, sử dụng Modul HC-05

Hình 2.4 Sơ đồ mạch module HC-05

Hình 2.5 Hình ảnh thực tế module HC-05

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

9

Đồ Án Chuyên Ngành

Hình 2.6 Khối bluetooth

Sử dụng nguồn 5V.
Bluetooth là chuẩn truyền thông không dây để trao đổi dữ liệu ở khoảng cách ngắn.Chuẩn
truyền thông này sử dụng sóng radio ngắn(UHF radio) trong dải tần số ISM (2.4 tới 2.485
GHz). Khoảng cách truyền của module này vào khoảng 10m.
Module này được thiết kế dựa trên chip BC417. Con chip này khá phức tạp và sử dụng bộ
nhớ flash ngoài 8Mbit. Nhưng việc sử dụng module này hoàn toàn đơn giản bởi nhà sản
xuất đã tích hợp mọi thứ cho bạn trên module HC-05.
Sơ đồ chân HC-05 gồm có:
STT
1
2
3
4

Tên chân
GND
3.3V
5V
TXD

Chức năng
Nối mass nguồn.
Cấp điện áp nguồn 3.3V.
Cấp điện áp 5V.
Transmit Data (Dữ liệu từ HC05
truyền tới PC hoặc VĐK qua

chân TXD).
Receive Data (Dữ liệu từ PC

5

RXD

hoặc VĐK đến HC05 qua chân
RXD).

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

10


Đồ Án Chuyên Ngành
Sử dụng khi đặt lệnh AT, not
6

KEY

connect khi hoạt động thu

phát.
Bảng 2.1 Sơ đồ chân HC05 V1
Lưu ý: Chỉ sử dụng 1 chân 3.3V hoặc 5V để cấp nguồn.
-

KEY: Chân này để chọn chế độ hoạt động AT Mode hoặc Data Mode.
VCC chân này có thể cấp nguồn từ 3.6V đến 6V bên trong module đã có một ic nguồn

-

chuyển về điện áp 3.3V và cấp cho IC BC417.
GND nối với chân nguồn GND
TXD,RND đây là hai chân UART để giao tiếp module hoạt động ở mức logic 3.3V
STATE các bạn chỉ cần thả nổi và không cần quan tâm đến chân này.

Các chế độ hoạt động
HC-05 có hai chế độ hoạt động là Command Mode và Data Mode. Ở chế độ Command
Mode ta có thể giao tiếp với module thông qua cổng serial trên module bằng tập lệnh AT
quen thuộc. Ở chế độ Data Mode module có thể truyền nhận dữ liệu tới module bluetooth
khác. Chân KEY dùng để chuyển đổi qua lại giữa hai chế độ này. Có hai cách để bạn có thể
chuyển module hoạt động trong chế độ Data Mode (đọc tài liệu Tiếng Việt trên một số Web
thấy chỗ này thường bị viết sai)
- Nếu đưa chân này lên mức logic cao trước khi cấp nguồn module sẽ đưa vào chế độ
Command Mode với baudrate mặc định 38400. Chế độ này khá hữu ích khi bạn không biết
baudrate trong module được thiết lập ở tốc độ bao nhiêu. Khi chuyển sang chế độ này đèn
led trên module sẽ nháy chậm (khoảng 2s) và ngược lại khi chân KEY nối với mức logic
thấp trước khi cấp nguồn module sẽ hoạt động chế độ Data Mode.
- Nếu module đang hoạt động ở chế Data Mode để có thể đưa module vào hoạt động ở chế
độ Command Mode bạn đưa chân KEY lên mức cao. Lúc này module sẽ vào chế độ
Command Mode nhưng với tốc độ Baud Rate được bạn thiết lập lần cuối cùng. Vì thế bạn
phải biết baudrate hiện tại của thiết bị để có thể tương tác được với nó. Chú ý nếu module
của bạn chưa thiết lập lại lần nào thì mặc định của nó như sau:
·

Baudrate 9600, data 8 bits, stop bits 1, parity : none, handshake: none

·

Passkey: 1234

·

Device Name: HC-05

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

11


Đồ Án Chuyên Ngành
Ở chế độ Data Mode HC-05 có thể hoạt động như một master hoặc slave tùy vào việc bạn
cấu hình (riêng HC-06 bạn chỉ có thể cấu hình ở chế độ SLAVE)
Ở chế độ SLAVE: bạn cần thiết lập kết nối từ smartphone, laptop, usb bluetooth để dò tìm
module sau đó pair với mã PIN là 1234. Sau khi pair thành công, bạn đã có 1 cổng serial từ
xa hoạt động ở baud rate 9600.
Ở chế độ MASTER: module sẽ tự động dò tìm thiết bị bluetooth khác (1 module bluetooth
HC-06, usb bluetooth, bluetooth của laptop...) và tiến hành pair chủ động mà không cần thiết
lập gì từ máy tính hoặc smartphone.
Tập lệnh AT
AT: Lệnh test, nó sẽ trả về OK nếu module đã hoạt động ở Command Mode
AT+VERSION? :trả về firmware hiện tại của module
AT+UART=9600,0,0 ( thiết lập baudrate 9600,1 bit stop, no parity)
Các lệnh ở chế độ Master:
AT+RMAAD : ngắt kết nối với các thiết bị đã ghép
AT+ROLE=1 : đặt là module ở master
AT+RESET: reset lại thiết bị
AT+CMODE=0: Cho phép kết nối với bất kì địa chỉ nào

AT+INQM=0,5,5: Dừng tìm kiếm thiết bị khi đã tìm được 5 thiết bị hoặc sau 5s
AT+PSWD=1234 Set Pin cho thiết bị
AT+INQ: Bắt đầu tìm kiếm thiết bị để ghép nối
Sau lệnh này một loạt các thiết bị tìm thấy được hiện thị. Định ra kết quả sau lệnh này như
sau

INQ:address,type,signal

Phần địa chỉ (address) sẽ có định dạng như sau: 0123:4:567890. Để sử dụng địa chỉ này
trong các lệnh tiếp theo ta phải thay dấu “:” thành “,”
0123:4:567890 -> 0123,4,5678
AT+PAIR=<address>,<timeout> : Đặt timeout(s) khi kết nối với 1 địa chỉ slave
AT+LINK=<address> Kết nối với slave
Các lệnh ở chế độ Slave:
AT+ORGL: Reset lại cài đặt mặc định

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

12


Đồ Án Chuyên Ngành
AT+RMAAD: Xóa mọi thiết bị đã ghép nối
AT+ROLE=0: Đặt là chế độ SLAVE
AT+ADDR: Hiển thị địa chỉ của SLAVE
2.4 Khối Relay
Rơle là một loại thiết bị điện tự động mà tín hiệu đầu ra thay đổi nhảy cấp khi tín hiệu đầu
vào đạt những giá trị xác định. Rơle là thiết bị điện dùng để đóng cắt mạch điện điều khiển,
bảo vệ và điều khiển sự làm việc của mạch điện động lực.
Rơle được sử dụng ở những nơi cần điều khiển một mạch bằng một tín hiệu công suất thấp

riêng biệt, hoặc ở đó một số mạch phải được điều khiển bởi một tín hiệu.

D1

3

1N4007

D3

LED-RED

Q1

A

2

RL1
RELAY-5

A1015
K

R1

A

K

220

R14

KHOI RELAY DK

10k

J2
1

1
2

R9

1N4007

D7

RL2
RELAY-5

K

1

A

A

D2

A1015

LED-RED

Q2

3

10k

220

R3

K

2

DOMINO2

J3
1
2
DOMINO2

Hình 2.7 Khối relay
2.5 Một Số Linh Kiện Khác

2.5.1 Thạch anh 12mhz

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

13


Đồ Án Chuyên Ngành

Hình 2.8 Thạch anh
Ứng dụng của thạch anh trong điện tử đa phần để tạo ra tần số được ổn định vì tần số của
thạch anh tạo ra rất ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ hơn là các mạch dao động RC….
Trong Vi điều khiển bắt buộc phải có thạch anh (trừ các loại có dao động nội) vì xét chi tiết
thì VDK có CPU, timer,… CPU bao gồm các mạch logic và mạch logic muốn hoạt động
cũng cần có xung clock, còn timer thì gồm các dãy FF cũng cần phải có xung để đếm. Tùy
loại VDK mà bao nhiêu xung clock thì ứng với 1 chu kì máy, và với mỗi xung clock VDK
sẽ đi làm 1 công việc nhỏ ứng với lệnh đang thực thi.
Để chạy các câu lệnh trong ic vi điều khiển, Bạn cần tạo ra xung nhịp. Tần số xung nhịp phụ
thuộc vào thạch anh gắn trên chân 18, 19. Với thạch anh 12MHz, Bạn sẽ có xung nhịp
1MHz, như vậy chu kỳ lệnh sẽ là 1μs.
Để tăng độ ổn định tần số, người ta dùng thêm 2 tụ nhỏ C6, C7 (33pF x2), tụ bù nhiệt ổn
tần.
Điều này cho thấy bạn cũng có thể thay đổi nhịp nhấp nháy của đèn nếu dùng thạch anh có
tần số khác.
2.5.2 Nút nhấn, điện trở

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

14

Đồ Án Chuyên Ngành
Nút nhấn

Hình 2.9 Nút nhấn
- khái quát và công dụng
+ là 1 khí cụ dùng để đóng ngắt từ xa các thiết bị điện.
+ thường đặt trên bảng điều khiển, ở tủ điện, trên hộp nút nhấn...
+ khi thao tác cần dứt khoát để mở hoặc đóng mạch điện
- cấu tạo:
+ nút nhấn gồm hệ thống lò xo, hệ thống các tiếp điểm thường hở, đóng và vỏ bảo vệ
+ khi tác động vào nút nhấn, các tiếp điểm chuyển trạng thái, khi không có tác động, các tipế
điểm trở về trạng thái ban đầu
-Phân Loại:
+ theo chức năng trạng thái hoạt đỗng của nút nhấn: nút nhấn đơn, nút nhấn kép
+ theo hình dạng: loại hở, bảo vệ, loại bảo vệ chống nước và chống bụi, loại bảo vệ khỏi nổ
+theo yêu cầu điều khiển: 1 nút, 2 nút, 3 nút

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

15


Đồ Án Chuyên Ngành
+ theo kết cấu bên trong: có và ko có đèn báo
Điện trở

Hình 2.10 Trở 10k
2.5.3 Tụ

Hình 2.11 Tụ

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

16


Đồ Án Chuyên Ngành
Tụ điện là một loại linh kiện điện tử thụ động tạo bởi hai bề mặt dẫn điện được ngăn cách
bởi điện môi. Khi có chênh lệch điện thếtại hai bề mặt, tại các bề mặt sẽ xuất hiện điện
tích cùng điện lượng nhưng trái dấu.
Sự tích tụ của điện tích trên hai bề mặt tạo ra khả năng tích trữ năng lượng điện trường của
tụ điện. Khi chênh lệch điện thế trên hai bề mặt là điện thế xoay chiều, sự tích luỹ điện tích
bị chậm pha so với điện áp, tạo nên trở kháng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều.
Về mặt lưu trữ năng lượng, tụ điện có phần giống với ắc qui. Mặc dù cách hoạt động của
chúng thì hoàn toàn khác nhau, nhưng chúng đều cùng lưu trữ năng lượng điện. Ắc qui có 2
cực, bên trong xảy ra phản ứng hóa học để tạo ra electron ở cực này và chuyển electron sang
cực còn lại. Tụ điện thì đơn giản hơn, nó không thể tạo ra electron - nó chỉ lưu trữ chúng. Tụ
điện có khả năng nạp và xả rất nhanh. Đây là một ưu thế của nó so với ắc qui.
2.5.4 Diode
Điốt bán dẫn là các linh kiện điện tử thụ động và phi tuyến, cho phép dòng điện đi qua nó
theo một chiều mà không theo chiều ngược lại, sử dụng các tính chất của các chất bán dẫn
Tiếp giáp P - N và Cấu tạo của Diode bán dẫn.
Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn theo một tiếp giáp P N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm : Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử dư thừa
trong bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào các lỗ trống => tạo thành một
lớp Ion trung hoà về điện => lớp Ion này tạo thành miền cách điện giữa hai chất bán dẫn.
Phân cực cho Diode:
Khối bán dẫn loại P chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối
bán dẫn N (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này có xu hướng chuyễn động khuếch tán
sang khối N. Cùng lúc khối P lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối N chuyển

sang. Kết quả là khối P tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khi khối N
tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống).
Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần
nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa. Quá trình này

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

17


Đồ Án Chuyên Ngành
có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần
đó). Điện áp tiếp xúc hình thành.
Sự tích điện âm bên khối P và dương bên khối N hình thành một điện áp gọi là điện áp tiếp
xúc (UTX). Điện trường sinh ra bởi điện áp có hướng từ khối n đến khối p nên cản trở
chuyển động khuếch tán và như vậy sau một thời gian kể từ lúc ghép 2 khối bán dẫn với
nhau thì quá trình chuyển động khuếch tán chấm dứt và tồn tại điện áp tiếp xúc. Lúc này ta
nói tiếp xúc P-N ở trạng thái cân bằng. Điện áp tiếp xúc ở trạng thái cân bằng khoảng 0.6V
đối với điốt làm bằng bán dẫn Si và khoảng 0.3V đối với điốt làm bằng bán dẫn Ge.Điệp áp
ngoài ngược chiều điện áp tiếp xúc tạo ra dòng điện.
Hai bên mặt tiếp giáp là vùng các điện tử và lỗ trống dễ gặp nhau nhất nên quá trình tái hợp
thường xảy ra ở vùng này hình thành các nguyên tử trung hòa. Vì vậy vùng biên giới ở hai
bên mặt tiếp giáp rất hiếm các hạt dẫn điện tự do nên được gọi là vùng nghèo. Vùng này
không dẫn điện tốt, trừ phi điện áp tiếp xúc được cân bằng bởi điện áp bên ngoài. Đây là cốt
lõi hoạt động của điốt.Điệp áp ngoài cùng chiều điện áp tiếp xúc ngăn dòng điện.
Nếu đặt điện áp bên ngoài ngược với điện áp tiếp xúc, sự khuyếch tán của các điện tử và lỗ
trống không bị ngăn trở bởi điện áp tiếp xúc nữa và vùng tiếp giáp dẫn điện tốt. Nếu đặt điện
áp bên ngoài cùng chiều với điện áp tiếp xúc, sự khuyếch tán của các điện tử và lỗ trống
càng bị ngăn lại và vùng nghèo càng trở nên nghèo hạt dẫn điện tự do. Nói cách khác điốt
chỉ cho phép dòng điện qua nó khi đặt điện áp theo một hướng nhất định.

Phân loại:
Diode Zener: Có cấu tạo tương tự Diode thường nhưng có hai lớp bán dẫn P - N ghép với
nhau, Diode Zener được ứng dụng trong chế độ phân cực ngược, khi phân cực thuận Diode
zener như diode thường nhưng khi phân cực ngược Diode zener sẽ gim lại một mức điện áp
cố định bằng giá trị ghi trên diode.
Diode thu quang: Diode thu quang hoạt động ở chế độ phân cực nghịch, vỏ diode có một
miếng thuỷ tinh để ánh sáng chiếu vào mối P - N , dòng điện ngược qua diode tỷ lệ thuận với
cường độ ánh sáng chiếu vào diode.

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

18


Đồ Án Chuyên Ngành
Diode phát quang: Diode phát phang là Diode phát ra ánh sáng khi được phân cực thuận,
điện áp làm việc của LED khoảng 1,7 => 2,2V dòng qua Led khoảng từ 5mA đến 20mA
Led được sử dụng để làm đèn báo nguồn, đèn nháy trang trí, báo trạng thái có điện . vv...
Diode Varicap ( Diode biến dung ): Diode biến dung là Diode có điện dung như tụ điện, và
điện dung biến đổi khi ta thay đổi điện áp ngược đặt vào Diode.
Diode xung: Trong các bộ nguồn xung thì ở đầu ra của biến áp xung , ta phải dùng Diode
xung để chỉnh lưu. diode xung là diode làm việc ở tần số cao khoảng vài chục KHz , diode
nắn điện thông thường không thể thay thế vào vị trí diode xung được, nhưng ngựơc lại diode
xung có thể thay thế cho vị trí diode thường, diode xung có giá thành cao hơn diode thường
nhiều lần.
Diode tách sóng: Là Diode tiếp mặt dùng để nắn điện trong các bộ chỉnh lưu nguồn AC
50Hz , Diode này thường có 3 loại là 1A, 2A và 5A.
2.5.5 Transistor
Transistor A1015 là transistor thuộc loại transistor PNP.
A1015 có Uc cực đại = -50V dòng Ic cực đại = -150mA

Hệ số khuếch đại hFE của transistor A1015 trong khoảng 70 đến 400.
Thứ tự các chân từ trái qua phải: E C B

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

19


Đồ Án Chuyên Ngành

Hình 2.12 Transistor A1015
2.6 Bluetooth Và Điều Khiển Từ Xa
2.6.1 Bluetooth
Bluetooth là một đặc tả công nghiệp cho truyền thông không dây tầm gần giữa các thiết bị
điện tử. Công nghệ này hỗ trợ việc truyền dữ liệu qua các khoảng cách ngắn giữa các thiết bị
di động và cố định, tạo nên các mạng cá nhân không dây (Wireless Personal Area NetworkPANs).
Bluetooth có thể đạt được tốc độ truyền dữ liệu 1Mb/s. Bluetooth hỗ trợ tốc độ truyền tải dữ
liệu lên tới 720 Kbps trong phạm vi 10 m–100 m. Khác với kết nối hồng ngoại (IrDA), kết
nối Bluetooth là vô hướng và sử dụng giải tần 2,4 GHz.
Thuật ngữ "Bluetooth" (có nghĩa là "răng xanh") được đặt theo tên của một vị vua Đan
Mạch, vua Harald Bluetooth, người Viking nổi tiếng về khả năng giúp mọi người có thể giao
tiếp, thương lượng với nhau. Vào thế kỷ thứ 10, chính vị vua này đã mang đạo Tin Lànhvào
Đan Mạch trong khi Ericsson là công ty đầu tiên phát triển đặc tả cho công nghệ hiện đang
ngày càng thông dụng trong cuộc sống hiện đại.
Đặc tả Bluetooth được phát triển đầu tiên bởi Ericsson (hiện nay là Sony Ericsson và
Ericsson Mobile Platforms), và sau đó được chuẩn hoá bởi Bluetooth Special Interest Group
(SIG). Chuẩn được phát hành vào ngày 20 tháng 5 năm 1999. Ngày nay được công nhận bởi

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

20


Đồ Án Chuyên Ngành
hơn 1800 công ty trên toàn thế giới. Được thành lập đầu tiên bởi Sony Ericsson, IBM, Intel,
Toshiba và Nokia, sau đó cùng có sự tham gia của nhiều công ty khác với tư cách cộng tác
hay hỗ trợ. Bluetooth có chuẩn là IEEE 802.15.1.
Bluetooth cho phép kết nối và trao đổi thông tin giữa các thiết bị như điện thoại di động,
điện thoại cố định, máy tính xách tay, PC, máy in, thiết bị định vị dùng GPS, máy ảnh số, và
video game console.
Các ứng dụng nổi bật của Bluetooth gồm:
Điều khiển và giao tiếp không dây giữa một điện thoại di động và tai nghe không dây.
Mạng không dây giữa các máy tính cá nhân trong một không gian hẹp đòi hỏi ít băng thông.
Giao tiếp không dây với các thiết bị vào ra của máy tính, chẳng hạn như chuột, bàn phím và
máy in.
Truyền dữ liệu giữa các thiết bị dùng giao thức OBEX.
Thay thế các giao tiếp nối tiếp dùng dây truyền thống giữa các thiết bị đo, thiết bị định vị
dùng GPS, thiết bị y tế, máy quét mã vạch, và các thiết bị điều khiển giao thông.
Thay thế các điều khiển dùng tia hồng ngoại.
Gửi các mẩu quảng cáo nhỏ từ các pa-nô quảng cáo tới các thiết bị dùng Bluetooth khác.
Điều khiển từ xa cho các thiết bị trò chơi điện tử như Wii - Máy chơi trò chơi điện tử thế hệ
7 của Nintendo và PlayStation 3 của Sony.
Kết nối Internet cho PC hoặc PDA bằng cách dùng điện thoại di động thay modem.
2.6.2 điều khiển từ xa
Điều khiển từ xa hay viễn khiến (remote controller) là thành phần của một thiết bị điện tử,
thường là TV, đầu đĩa, máy hát, máy điều hòa, quạt… và được sử dụng để điều khiển chúng
từ một khoảng cách ngắn không qua dây dẫn. Điều khiển từ xa đã liên tục được phát triển và
nâng cấp trong những năm gần đây và hiện có thêm kết nối Bluetooth, cảm biến chuyển
động và chức năng điều khiển bằng giọng nói.

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

21


Đồ Án Chuyên Ngành
Điều khiển từ xa thường sử dụng tia hồng ngoại giúp người dùng ra lệnh cho thiết bị chính
thông qua một số nút nhấn để thay đổi các thiết lập khác nhau. Trong thực tế, tất cả các chức
năng của đa số các thiết bị điện tử hiện nay đều có thể được điều chỉnh thông qua điều khiển
từ xa, trong khi các nút trên thiết bị chính chỉ có một số ít các nút chính thiết yếu.
Hầu hết các điều khiển từ xa giao tiếp với các thiết bị của mình thông qua tín hiệu hồng
ngoại và một số ít dùng sóng vô tuyến. Thông thường tín hiệu từ điều khiển từ xa được mã
hóa và yêu cầu thiết bị chính phải cùng thuộc một dòng sản phẩm hay thương hiệu cụ thể.
Nhưng cũng có những điều khiển từ xa đa năng có thể làm việc được với hầu hết các thiết bị
có thương hiệu phổ biến.
Hoạt động
Công nghệ chính được sử dụng trong điều khiển từ xa gia dụng là tia hồng ngoại (IR).
Những xung ánh sáng hồng ngoại này vô hình với mắt người và có thể nhìn thấy bằng máy
ảnh kỹ thuật số hay máy quay phim. Đầu phát của điều khiển từ xa thường là một
đèn LED (diode phát sáng).
Vì điều khiển từ xa sử dụng tia hồng ngoại, cần có một khoảng không không có vật chắn
sáng giữa nó và thiết bị chính. Tuy nhiên, tín hiệu có thể phản xạ qua gương giống như
những loại ánh sáng khác.
Trong trường hợp có vật chắn sáng, ví dụ như khi thiết bị chính nằm ở phòng khác hay trong
tủ, người dùng có thể sử dụng bộ khuếch đại tín hiệu. Thiết bị này gồm có 2 phần, phần 1
nhận tia hồng ngoại và chuyển tín hiệu theo dạng vô tuyến đến phần thứ 2, từ đây nó được
chuyển lại thành tín hiệu hồng ngoại giống như của điều khiển từ xa gốc.
Các đầu nhận hồng ngoại của thiết bị chính cũng có những hạn chế về góc nhận tín hiệu,
thường phụ thuộc vào đặc tính quang học của tranzito quang điện. Tuy nhiên, có thể tăng
góc nhận sóng bằng cách dùng một tấm kính hơi mờ đục đặt phía trước đầu nhận.

Một số loại điều khiển từ xa khác sử dụng sóng vô tuyến thay vì hồng ngoại. Chúng được
ứng dụng mở cửa, cổng, thanh chắn đường, hệ thống báo trộm, chìa khóa ô tô, xe máy, đồ
chơi trẻ em và hệ thống tự động hóa công nghiệp. Loại điều khiển này có thể hoạt động từ

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

22


Đồ Án Chuyên Ngành
khoảng cách xa hơn nhưng đôi khi bị nhiễu sóng nếu gần đó có một thiết bị tương tự hoạt
động trên cùng tần số.
Ứng dụng
Điều khiển từ xa được sử dụng rộng rãi trong ngành điện tử gia dụng và giải trí. Phần lớn
các thiết bị điện tử như TV, đầu đĩa, máy điều hòa, quạt... đều có điều khiển từ xa đi kèm.
Gần đây các tay cầm chơi điện tử cũng được ứng dụng công nghệ không dây. Chúng dùng
sóng vô tuyến thay vì hồng ngoại, vì việc luôn phải chĩa chúng vào thiết bị chính trong khi
chơi là điều rất không thực tế. Ngoài việc phải thay pin thường xuyên và đôi khi gây ra hiện
tượng trễ tín hiệu, tay cầm không dây đem lại một số ưu điểm và sự tiện dụng khác. Sản
phẩm của Sony PlayStation 3, Nintendo Wii dùng sóng Bluetooth, trong khi Microsoft Xbox
360 và Xbox One dùng giao thức truyền tín hiệu riêng của mình.
Các loại cổng hay cửa ra vào cũng thường được điều khiển từ xa, và còn được ứng dụng loại
mã thay đổi được để tăng sự an toàn.
Trong quân sự đây cũng là một thiết bị rất quan trọng thường dùng để vô hiệu hóa hệ thống
điện tử của đối phương. Điều khiển từ xa còn được dùng để điểu khiển các phương tiện quân
sự (máy bay, xe tăng, tàu ngầm...) không người lái hoặc các thiết bị nổ.
Sử dụng
Điều khiển từ xa sinh ra để làm cho người dùng thuận tiện hơn, tuy nhiên nhiều người lại để
lạc hay mất nó và mất nhiều thời gian để tìm kiếm nó thay vì đi đến thiết bị chính và dùng
nút điều khiển ở đó.

Ưu điểm:
•

Gọn nhẹ.

•

Hữu ích với người ốm yếu hay tàn tật.

•

Giúp người trình chiếu di chuyển tự do và tương tác với khán giả dễ dàng.
Nhược điểm:

•

Dễ bị thất lạc hay mất.

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

23


Đồ Án Chuyên Ngành
•

Thường dùng pin và yêu cầu thay pin định kỳ.

•

Hạn chế về khoảng cách và góc khi sử dụng.

•

Thường khó chùi rửa và dễ trở thành phương tiện lây bệnh.

•

Trở nên quá phổ biến đến mức nhiều nút nhấn trên thiết bị chính bị lược bỏ, và nhiều
chức năng sẽ không dùng được nữa nếu điều khiển từ xa bị hỏng, mất hoặc hết pin.

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

24


Đồ Án Chuyên Ngành
2.7 Bluetooth Controller 8 Lamp

Hình 2.13 Giao diện Bluetooth Controller 8 Lamp

GVHD: Trần Thị Hoàng Oanh

25