Báo cáo điều khiển quạt bằng remote hồng ngoại

MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Mục lục
DANH MỤC CÁC BẢNG
1.

Bảng 1.1 : Chức năng của các port 3

8

2.

Bảng 1.2 : Bảng thanh ghi có chức năng đặc biệt

3.

Bảng 1.3 : Bộ nhớ chương trình khóa bit

4.

Bảng 1.4 : Chế độ lập trình flash

15

5.

Bảng 1.5 : Đặc tính làm việc DC

16

11
11

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
1.

Hình 1.1 : Sơ đồ khối AT 89C2051

8

2.

Hình 1.2 : Sơ đồ chân 89C2051

9

3.

Hình 1.3 : Bộ giao động kết nối

10

4.

Hình 1.4 : Nhận xung clock

10

5.

Hình 2.1 : Quang Phổ của ánh sáng tự nhiên

6.

Hình 2.2 : Mạch phát với tần số sóng mang

18

7.

Hình 2.3 : Hình vẽ mô tả việc đóng mở bộ tạo dao động

18

8.

Hình 2.4 : Mã hóa theo độ rộng xung

19

9.

Hình 2.5 : Mã hóa theo khoảng cách

19

17

10.

Hình 2.6 : Mã hóa theo phương

20

11.

Hình 2.7 : Kiểu mã hóa sony

20

12.

Hình 2.8 : Tín hiệu remote sony

21

13.

Hình 2.9 : Cấu tạo bên trong tia hồng ngoại

22

14.

Hình 2.10 : Hình dùng triac điều khiển công suất xoay chiều

23

15.

Hình 3.1 : Sơ đồ khối bộ phát

16.

Hình 3.2 : Sơ đồ khối bộ thu

26
27

LỜI NÓI ĐẦU

6

PHẦN I : CƠ SỎ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG I: KHẢO SÁT VI ĐIỀU KHIỂN 89C2051
Trang 1

7
7


1.1KHÁI QUÁT VỀ IC 89C2051

7

1.1.1 . Giới thiệu chung

7

1.1.2 Một số đặc tính

7

1.1.3 Mô tả

7

1.2 Cấu hình

8

1.2.1 Sơ đồ khối

8

1.2.2 Sơ đồ chân

9

2.1.3. Thanh ghi có chức năng đặc biệt

10

2.1.4. Bộ nhớ chương trình khóa bit

11

2.1.5. Chế độ nghỉ

12

2.1.6. Chế độ power-down

12

2.1.7 Lập trình flash

12

CHƯƠNG II:KHẢO SÁT TIA HỒNG NGOẠI VÀ CÁC LINH KIỆN KHÁC 17
2.1 KHẢO SÁT ÁNH SÁNG HỒNG NGOẠI

17

2.1.1Tia hồng ngoại

17`

2.1.2. Ứng dụng của tia hồng ngoại trong điện tử

18

2.1.3. Các cách mã hóa tín hiệu trong bộ điều khiển từ xa:

19

2.1.3.1. Tín hiệu được mã hóa theo phương pháp độ xung.

19

2.1.3.2.Tín hiệu được mã hóa theo khoảng cách

19

2.1.3.3 Tín hiệu được mã hóa dựa theo phương

19

2.1.3.4. Giao thức SIRC của hãng Sony

19

2.2. KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN KHÁC
2.2.1.Mắt thu hồng ngoại
2.2.1.2. Cấu tạo

22
22
22

2.2.1.2. Nguyên lý hoạt động
2.2.2 . Triac MAC 97

23
23

CHƯƠNG III: SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ
THỐNG
3.1. BỘ PHÁT

26

3.1.1Sơ đồ khối bộ phát
Trang 2

26


3.1.2. Khối phát lệnh điều khiển
3.1.3. Khối mã hóa

26
26

3.1.4. Khối dao động sóng mang

27

3.1.5. Khối điều chế

27

3.1.6. Khối khuếch đại

27

3.2 BỘ THU

27

3.2.1 Sơ đồ khối bộ thu

27

3.2.2. Khối khuếch đại

27

3.2.3 Khối tách sóng mang

27

3.2.4. Khối giải mã

28

3.2.5. Khối chốt

28

3.2.6. Khối chấp hành

28

PHẦN II: THI CÔNG MẠCH

29

1. Sơ đồ nguyên lý của mạch

29

2. Nguyên lí hoạt động

29

3. Lưu đồ thuật toán

32

Trang 3


PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG I:

KHẢO SÁT VI ĐIỀU KHIỂN 89C2051

1.1Khái quát về IC 89C2051:
1.1.1 Giới thiệu chung:
Nếu bạn không muốn dùng con chíp 89C2051-40 chân vừa to lại vừa đắt tiền
thì bạn có thể dùng con chíp 89C2051-20 chân vừa nhỏ gọn vừa tiết kiệm tiền bạc
mà vẫn đầy đủ các tính năng như chíp 89C51. Chíp 89C2051 rất nhỏ gọn nên nó
được sử dụng rất nhiều trong các ứng dụng nhỏ. Nếu bạn muốn vừa học VI XỬ LÝ
đồng thời cũng muốn khám phá nó qua các ứng dụng cụ thể, qua các dự án thực tế
để phát triển 89C2051, 89C4051…với ngôn ngữ lập trình Assembly thì mạch nạp
89C2051 chính là câu trả lời.
1.1.2 Một số đặc tính:
-

Đây là một vi điều khiển của hãng atmel, đầy đủ các tính năng như chip 89C51.

-

Chip này chỉ có 20 chân. 15 đường xuất nhập

-

Điện áp làm việc : 2,7 V → 6V. (Thường dùng ở mức 5V).

- Tần số làm việc: Tần số dao động thạch anh từ 0 tới 24Mhz.
-

ROM : 2Kbyte Flash ROM.

-

RAM: 128 bytes.
Trang 4


-

Hai bộ định thì 16-bit.

-

Lập trình tuần tự bằng kênh UART.

_

Có 6 nguồn ngắt.

_

Có 2 mức khóa bộ nhớ chương trình.

-

Có cổng nối tiếp.

-

Hai bộ so sánh Analog tích hợp sẵn trên chip.

_

Trực tiếp tiếp điều khiển LED ngõ ra.
1.1.3 Mô tả:
AT89C2051 sử dụng điện áp thấp, hiệu suất cao CMOS 8-bit với 2K byte

Flash, có thể xóa và lập trình lại (PEROM) . Chíp được sản xuất bằng cách sử dụng
Atmel công nghệ nonvolatile mật độ cao, bộ nhớ tương thích với các tiêu chuẩn công
nghiệp MCS-51. Bằng cách kết hợp linh hoạt 8 bit CPU với Flash trên một khối chíp,
IC AT89C2051 là một vi điều khiển cung cấp một cách linh hoạt và hiệu quả cao cho
nhiều điều khiển ứng dụng trong thực tế.
AT89C2051 cung cấp các tính năng tiêu chuẩn: 2K byte của Flash, 128 byte RAM,
15 đường xuất nhập, hai bộ định thời 16, 5 véc tơ ngắt hai mức, một cổng nối tiếp, một
hệ thống tương tự so sánh chính xác, một bộ và đồng hồ mạch trên chíp. Ngoài ra,
AT89C2051 được thiết kế với logic tĩnh cho hoạt động xuống tới không tần số và hỗ

trợ hai phần mềm tiết kiệm năng lượng. Các chế độ nghỉ dừng CPU trong khi cho phép
RAM,bộ định thời, cổng nối tiếp và hệ thống ngắt tiếp tục hoạt động. Chế độ Powerdown cất giữ nội dung bộ nhớ RAM, nhưng sẽ đóng băng bộ giao động và vô hiệu hóa
tất cả các chức năng khác của chíp cho đến khi khởi động lại phần cứng tiếp theo.
1.2 Cấu hình:
1.2.1 Sơ đồ khối :

Trang 5


Hình 1.1: Sơ đồ khối 89C2051
1.2.2 Sơ đồ chân :

Hình 1.2: Sơ đồ chân 89C2051

- PORT 1: Từ chân 12 → 19: Xuất nhập dữ liệu, từ P1.2 → P1.7 được dùng để
kéo lên bên trong. P1.0 và P1.1 tương ứng tích cực mức logic cao và thấp cho hai đầu
vào AIN0 và AIN1 tương ứng của bộ so sánh chính xác trên chíp.
Port 1, bộ khhuyếch đại đệm đầu ra có thể hạ xuống 20mA và có thể điều khiển
LED hiển thị trực tiếp. Chỉ cần 1s để chuyển những chân của Port 1 sử dụng như

Trang 6


những đầu vào. Khi chân P1.2 → P1.7 được sử dụng như những đầu vào, chúng sẽ là
những nguồn dòng I ll vì được kéo lên bên trong.
Port1cũng nhận được mã dữ liệu từ chương trình FLASH và thực hiện.
- PORT 3: Chân số 2, 3 , 6, 7, 8, 9, 11, những chân này đã có điện trở kéo lên. P3.6
được nối cố định giữa đường xuất nhập trên bộ so sánh của chip và không thể truy cập.
Chỉ cần 1s để chuyển những chân của Port 3 lên mức cao bởi sự kéo lên bên trong và
có thể sử dụng như những đầu vào, chúng sẽ là những nguồn dòng I ll vì được kéo lên

bên trong
Port 3 cũng phục vụ cho các chức năng của nhiều tính năng đặc biệt của 89C2051
như sau:
Port Pin

Chức năng thay thế

P3.0

RXD ( chân phát dữ liệu port nối tiếp)

P3.1

TXD ( chân nhận dữ liệu port nối tiếp

P3.2

INT0 (ngắt ngoài 0)

P3.3

INT1 (ngắt ngoài 1)

P3.4

T0 (timer 0 ngõ vào bên ngoài)

P3.5

T1 ( timer 1 ngõ vào bên ngoài)

Bảng 1.1: Chức năng của các port 3

Port 3 cũng nhận được tín hiệu điều khiển từ Flash và thực hiện.
- Vcc : Chân số 20: điện áp vào khoảng 2,7V → 6V( thường dùng ở mức 5V)
- GND : Chân số 10: chân nối mass.
- RST : Xác lập lại trạng thái ban đầu :

RST=0: Chíp hoạt động bình thường.
RST=1: Chíp được thiết lặp lại trạng thái

ban đầu.
- XTAL1: Ngõ vào mạch tạo xung clock trong chip và ngõ vào bộ khuếch đại đảo
chiều.
- XTAL2: Ngõ ra từ bộ khuếch đại đảo chiều.
XYAL1, XTAL2 là ngõ vào và ngõ ra tương ứng của bộ khuyếch đại đảo chiều,
nó có thể định hình và được sử dụng như một bộ giao động trên chíp . Tinh thể thạch
anh hay cộng hưởng gốm được sử dụng. Hoặc là nhân xung từ bên ngoài
Trang 7


Trang 8


Hình1.3: Bộ giao động kết nối

Hình 1.4: Nhận xung clock

*Chú ý : thạch anh: C1, C2 = 30pF ±10pF, Cộng hưởng gốm: C1, C2 = 40pF
± 10pF
1.2.3. Thanh ghi có chức năng đặc biệt :

Bên trong sơ đồ của chip có một vùng nhớ đặc biệt được gọi là thanh ghi có
chức năng đặc biệt( SFR- special function register).
Các vùng địa chỉ của thanh ghi được đưa vào bảng dưới đây.
Lưu ý rằng: không phải tất cả các địa chỉ được sử dụng, và các địa chỉ trống có thể
không được thực hiện trên chíp. Địa chỉ đọc sẽ truy xuất trở về dữ liệu ngẫu nhiên,
và địa chỉ ghi sẽ truy xuất về chế độ không có hiệu lực xác định.
0F8H
0F0H
0E8H
0E0H
0D8H
0D0H
0C8H
0C0H
0B8H
0B0H
0A8H

0FFH
B
00000000

0F7H
0EFH
0E7H

ACC
00000000

0DFH

0D7H

PSW
00000000

0CFH
0C7H
0BFH

IP
XXX00000
P3
11111111
IE
0XX00000

0B7H
0AFH

0A0H
98H
90H
88H
80H

0A7H
SCON
SBUF
00000000 XXXXXXXX
P

111111111

TCON
00000000

TMOD
00000000
SP
00011111

9FH
97H
TLO
00000000
DPL
00000000

TL1
00000000

THO
00000000

TH1
00000000

DPH
00000000

8FH

PCON
0XXX0000

Bảng 1.2: Bảng thanh ghi có chức năng đặc biệt
1.2.4. Bộ nhớ chương trình khóa bit:
Trên chíp có hai bộ khóa bit có thể hoạt động không cần lập trình (U), hoặc có
thể lập trình (P) để bổ sung thêm nhiều tính năng được liệt kê trong bảng dưới đây.
Chương trình khóa bit
LB1
LB2
Trang 9

Loại bảo vệ

87H


1

U

U

Không cần lập trình

1

P

U

3

P

P

Tính năng cho phép lập trình của
flash bị vô hiệu hóa
Tương tự chế độ 2

Bảng 1.3 : Bộ nhớ chương trình khóa bit
1.2.5. Chế độ nghỉ :
Ở chế độ nghỉ, CPU được đặt ở chế độ ngủ trong khi tất cả bộ phận ngoại vi
vẫn hoạt động. Chế độ này được gọi ra bởi phần mềm. Nội dung của các thanh ghi
trong RAM và tất cả các giá trị trong thanh ghi đặc biệt cũng sẽ không đổi ở chế độ
này. Chế độ nghỉ có thể bị dừng lại bất kì khi nào có sự kích hoạt hay thay đổi nào
đó, hoặc được reset bằng phần cứng.
Các P1.0 và P1.1 nên được thiết lập ở mức "L" nếu bên ngoài-up không được
sử dụng, hoặc thiết lập ở mức "H" nếu bên ngoài pull-up được sử dụng.
Cần lưu ý rằng khi “nghỉ ”là kết thúc bằng một phần cứng. Tài liệu thực hiện
chương trình từ đâu nó lại tắt, lên tới hai chu kỳ máy trước khi các nguyên tắc điều
khiển bên trong thiết lập lại. Trên chíp phần cứng quyết định quyền truy cập vào bộ
nhớ trong RAM trong trường hợp này, nhưng truy cập vào các port không thể quyết
định được. Để loại trừ khả năng này xảy ra một cách bất ngờ viết cho một port khi
chế độ nghỉ được lặp lại, ta không nên viết tới một Port hay bộ nhớ ngoài
1.2.6. Chế độ power-down :
Ở chế độ power-down, bộ dao động ngừng, và chương trình sẽ gọi powerdown và lệnh cuối cùng được thực hiện. Trên chíp nội dung RAM và tất cả các giá
trị trong thanh ghi đặc biệt cũng sẽ không đổi ở chế độ này cho đến khi chế độ này
kết thúc. Chế độ power-down chỉ thoát ra khi reset lại phần cứng. Thiết lập lại giá

trị các SFR ( thanh ghi có chức năng đặc biệt) nhưng trên RAM vẫn giữ nguyên.
Chú ý: Không nên reset lại trước khi VCC được phục hồi lại hoạt động
bình thường và phải được giữ mức tích cực đủ dài, để cho phép bộ giao động khởi
động lại và làm việc ổn định.
Lưu ý: Ở cả hai chế độ nghỉ và chế độ power-donw, P1.0 và P1.1 nên set ở mức
"0" nếu không sử dụng điện trở bên ngoài để kéo lên, hoặc set ở mức "1" nếu sử
dụng điện trở bên ngoài để kéo lên.
Trang 10


1.2.7. Lập trình Flash :
Chíp 89C2051 là một loại vi điều khiển với 2K bytes bộ nhớ PEROM có thể
xóa hoàn toàn ( ví dụ, nội dung = FFH) và có thể lập trình lại. Các mã lập trình bộ
nhớ là một mảng byte tại một thời điểm. Sau khi các mảng đã được lập trình, để
đảm bảo bất kỳ chương trình nào không trống byte, toàn bộ mảng nhớ cần phải
được xoá hoàn toàn bằng điện.
Địa chỉ bộ đếm bên trong: Vi điều khiển 89C2051 có một địa chỉ truy cập ( bên
trong PEROM ) địa chỉ đếm luôn luôn dặt ở giá trị 000H trên mức cao của RST và
áp dụng mức tích cực của xung dương từ chân XTAL1.Để lập trình cho chip
89C2051, sau đây là các chuỗi được khuyến cáo nên sử dụng:
1) Chuỗi Power-up :
Áp dụng nguồn điện giữa chân VCC và GND
Đặt RST và XTAL1 để GND
2) Đặt chân RST lên mức cao (mức 1)
Đặt chân P3.2 lên mức cao (mức 1)
3) Áp dụng kết hợp giữ 2 mức logic “H” hoặc “L” ; (“1” hoặc “0”)tới cho
các chân P3.3, P3.4, P3.5, P3.7 để lựa chọn một trong những chương trình hoạt
động hiển thị trong PEROM bảng chế độ lập trình dưới đây.
4) Áp dụng cho dữ liệu mã byte từ vị trí 000H đến P1.0 đến P1.7.
5) Cho RST lên 12V để kích hoạt chương trình.

6) Xung từ chân P3.2 tới chương trình một byte ở trong PEROM hoặc bit
khóa. Các byte-ghi là chu kỳ tự hẹn giờ và thường mất trong 1,2 ms.
7) Để kiểm tra dữ liệu được lập trình, thấp hơn RST từ12V, ta để mức
logic "1" và set chân P3.3 đến P3.7 giữ ở mức thích hợp. Dữ liệu ra có thể đọc ở
Port 1.
8) Để lập trình một byte ở vị trí kế tiếp, xung kích từ chân XTAL1 được
kích một lần để nâng cao số bộ định địa chỉ bên trong. Dữ liệu mới được đưa vào
Port 1.
9) Lặp lại các bước 6 thông qua bước 8, thay đổi dữ liệu và nâng cao

Trang 11


địa chỉ truy cập cho toàn bộ 2K bytes mảng hoặc cho đến khi kết thúc đối của tập
tin là được.
10) Chuỗi Power-off: XTAL1và RST set ở mức "L".
Kiểm tra dữ liệu: chip AT89C2051 sẽ kiểm tra tuần tự dữ liệu để và cho biết thời
điểm kết thúc của một chu kỳ viết. Trong thời gian một chu kỳ máy, nó sẽ cố đọc tới
byte được ghi cuối cùng và sẽ bổ sung các byte dữ liệu trên P1.7. Sau khi chạy xong
1 chu kì máy, thấy dữ liệu hợp lệ ở tất cả các port, nó sẽ bắt đầu chạy chu kì kế tiếp.
Việc kiểm tra có thể bắt đầu bất cứ lúc nào khi chu kì kế tiếp được tiến hành
READY / BUSY (sẵn sàng/bận): Byte tiến trình của chương trình cũng có thể
được theo dõi bởi tín hiệu đầu ra READY/BUSY. Chân P3.1 ở mức thấp sau khi
chân P3.2 ở mức cao trong thời gian chương trình thực hiện để báo BUSY (bận).
chân P3.1 sẽ trở lại mức cao khi chương trình thực hiện để báo READY ( sẵn sàng).
Chương trình kiểm tra : Nếu bit khóa LB1 và LB2 chưa được lập trình mã dữ liệu
thì có thể đọc lại dữ liệu thông qua các đường dây để kiểm tra:
1) Thiết lập lại địa chỉ truy cập bên trong là 000H và chân RST từ mức L
lên mức H.
2) Áp dụng việc kiểm tra các tín hiệu điều khiển cho phép đọc mã dữ liệu

và đọc các dữ liệu xuất ra từ Port1.
3) Xung kích từ chân XTAL1 được kích 1 lần để nâng cao số bộ định địa
chỉ bên trong.
4) Đọc tiếp dữ liệu mã byte tiếp theo tại ngõ ra Port 1.
5) Lặp lại các bước 3 và 4 cho đến khi đọc hết toàn bộ mảng.
Bit khóa không thể kiểm tra trực tiếp, mã xác nhật của bit khóa xác định được bằng
cách quan sát những tính năng của chúng..
Chip xóa : toàn bộ mảng PEROM (2KB) và 2 bộ Look Bit cần được xóa hoàn toàn
bằng tín hiệu điện bằng cách kết hợp chính xác tín hiệu điều khiển và băng cách giữ
tín hiệu chân P3.1 ở mức thấp trong 10ms. Mã mảng phải viết tất cả ở mức H trong
lúc chip xóa làm việc, và phải thực hiện trước khi bất kì byte trống nào trong bộ
nhớ được lập trình lại.

Trang 12


Đọc kí hiệu byte: Kí hiệu byte được đọc bình thường và kiểm tra địa chỉ 000H,
001H, và 002H, ngoại trừ P3.5 và P3.7 phải được đặt ở mức logic thấp.
Các kết quả như sau:
(000H) = 1EH chỉ sản xuất bởi Atmel
(001H) = 21H cho biết 89C2051
Giao diện lập trình: Mọi mã byte trong mảng Flash được ghi và toàn bộ mảng có
thể xóa bỏ bằng cách sử dụng kết hợp thích hợp của các tín hiệu điều khiển. Ghi
chu kỳ hoạt động là tự hẹn giờ và sau mỗi lần triển khai sẽ tự động điều chỉnh phù
hợp thời gian để hoàn thành.
RTS/VPP

Chế độ
Viết mã data

12V

Đọc mã data

1

P3.2/Programe P3.3 P3.4

H

P3.5

P3.7

0

1

1

1

0

0

1

1

Bit 1

12V

1

1

1

1

Bit 2

12V

1

1

0

0

1

0

00

0

0

0

Write look

Chip xóa

(2)
12V
Đọc kí hiệu byte
H
0
Bảng 1.4: Chế độ lập trình flash.
10. Đặc tính làm việc DC :
T A = - 40oC → 80oC, Vcc = 2,7V → 6V.

Trang 13


Kí hiệu
VtL

Điều kiện

Min
-0,5

Max
0,2VCC -0,1

Đơn vị
V

(loại trừ XTAL1.RST)

0,2VCC +0,9

VCC +0,5

V

VIH1 Điện áp vào mức cao

(XTAL1.RST)

0,7 VCC

VCC +0,5

V

VOL Điện áp ra mức thấp

IOL=20mA,VCC=5V
IOL=10mA,VCC=2,7V
IOH=-80 µA, VCC=5V±10%

0,5

V

VtH

Tham số
Điện áp vào mức
thấp
Điện áp vào mức cao

VOH Điện áp ra mức cao

IIL
ITL
ILI
VOS
RRST
CIO
ICC

Dòng vào logic
0(port 1,3)
Dòng chuyển tiếp
vào mức 0->1 (port
1,3)
Dòng vào rò rỉ (port
P1.0,P1.1)
So sánh độ lêch áp
vào

Reset điện trở kéo
xuống
Chân tụ
Dòng cung cấp hiện
thời
Chế độ power-down

2,4

V

0,7 VCC
0,9 VCC
-50

V
V
µA

VIN=2V, VCC=5V±10%

-750

µA

0
±10%

µA

VCC=5V

20

mV

300

KΩ

10
15/5,5

pF
mA

5/1

mA

100
20

µA
µA

IOH=-30µA
IOH=-12µA
VIN=0,45V

50
f=1MHz , TA=25°C
Chế độ làm việc , 12MHz ,
VCC=6V/3V
Chế độ nghỉ 12MHz ,
VCC=6V/3V, P1.0&P1.1=0
, VCC=6V, P1.0&P1.1=0
, VCC=3V, P1.0&P1.1=0

Bảng 1.5: Đặc tính làm việc DC
- Điều kiện để trạng thái ổn định là I OL phải ở giới hạn ngoài những hạn chế
sau :
+ I OL max = 20mA.
+Tổng dòng cực đại của I OL và các chân ngõ ra là 80mA.
+ Nếu I OL vượt quá điều kiện cho phép, V OL có thể vượt qua các tiêu
chuẩn kĩ thuật liên quan của chíp. Các chân chíp không được đảm bảo khi
dòng lớn hơn điều kiện cho phép.
- Vcc nhỏ nhất của chế độ power-down là 2V.

Trang 14


CHƯƠNG II: KHẢO SÁT TIA HỒNG NGOẠI VÀ
CÁC LINH KIỆN KHÁC
2.1KHẢO SÁT ÁNH SÁNG HỒNG NGOẠI :
2.1.1Tia hồng ngoại :
Tia hồng ngoại (infrared) là sự bức xạ năng lượng ở tần số thấp hơn tần số mắt
người cảm nhận được, và con người không nhìn thấy được. Tuy mắt người không
cảm nhận được nhưng chúng ta có thể phát hiện ra nhờ cảm nhận được nhiệt độ trên

da chúng ta. Khi ta áp tay vào lửa hoặc vật nóng thì ta cảm nhận được nhiệt nhưng
không nhìn thấy được chúng.
Chúng ta có thể nhìn thấy lửa vì bản thân lửa bức xạ ra nhiều loại ánh sáng có
tần số khác nhau, nó hiện hữu trước mắt chúng ta, lửa bức xạ ra một lượng lớn tia
hồng ngoại cho nên ta cảm nhận được bằng hơi nóng trên da. Phổ của ánh sáng tự
nhiên có dạng như hình vẽ

Hình 2.1: QUANG PHỔ CỦA ÁNH SÁNG TRONG TỰ NHIÊN
•INFRARED

: ánh sáng hồng ngoại

•HIGHLYVISIBLE: ánh sáng nhìn thấy
•ULTRAVIOLET : tia cực tím
2.1.2. Ứng dụng của tia hồng ngoại trong điện tử:
Với một số ưu điểm như dễ tạo ra tia hồng ngoại, không ảnh hưởng đến con
người và không bị tác động bởi từ trường thì hồng ngoại chiếm ưu thế trong việc
ứng dụng trong truyền thông và điều khiển. Tuy vậy nó cũng có một số nhược điểm
Trang 15


đáng lưu ý là có nhiều nguồn phát ra tia hồng ngoại chứ không riêng gì thiết bị do
chúng ta chế tạo ra nên dễ bị nhiễu.
Có nhiều nguồn phát ra tia hồng ngoại như mặt trời, lửa, cơ thể người, động
vật và cả nước nóng cũng phát ra tia hồng ngoại.
Để giúp cho truyền thông và điều khiển sử dụng hồng ngoại được chính xác,
tránh khỏi những tín hiệu “giả mạo”thì cần phải có một cách mã hóa nào đó cho tín
hiệu cần truyền và báo cho bên thu biết được tín hiệu nào là tín hiệu cần sử lí và tín
hiệu nào là giả mạo.
Trong các bộ điều khiển từ xa người ta thường mã hóa tín hiệu cần truyền theo

một quy luật nào đó sau đó tín hiệu được phát đên bộ thu bằng sóng hồng ngoại với
tần số sóng mang ở vào khoảng 30KHz – 60KHz. Với các nhà sản xuất điện tử lớn
hiện nay thì tần số sóng mang ở vào khoàng 30KHz – 40KHz tức trong 1 giây led
hồng ngoại chuyển trạng thái 30 đến 40 ngàn lần. Chuỗi xung được phát là một
chuỗi số nhị phân mang thông tin cần truyền đã được mã hóa.

Hình 2.2: Mạch phát với tần số sóng mang
36KHz

Để phát một chuỗi xung có tần số sóng mang như trên không khó, người ta chỉ
cần một bộ phát tần số nối với cức base của một transitor và một led phát hồng
ngoại. Nhưng khó là ở phần thu vì cần phải thiết kế một bộ tách sóng cho nên hiệu
nay đã có các led thu có bộ tách sóng nằm bên trong. Để thực hiện phát chuỗi đã
mã hóa thì người ta chỉ cần tắt hoặc mở bộ tạo dao động thì ta có chuỗi tín hiệu như
ý

Trang 16


Hình 2.3: Hình vẽ mô tả việc đóng mở bộ tạo dao động
2.1.3. Các cách mã hóa tín hiệu trong bộ điều khiển từ xa:
Có 3 cách cơ bản mã hóa tín hiệu trong các bộ điều khiển từ xa của các thiết
bị mang tính giải trí như Tivi, VCR… Các kiều mã hóa đều dựa trên cơ sở sự thay
đồi chiều dài xung, thay đồi khoảng cách giữa các xung hoặc sự hoán đổi giữa
khoảng cách và chiều dài xung. Ngoài ra còn có các loại mã hóa khác như
Manchestet được hãng philip dùng để mã hóa cho các giao thức RC-5 của hãng.
2.1.3.1. Tín hiệu được mã hóa theo phương pháp độ xung.
Thay đồi chiều dài xung để mã hóa thông tin. Trong trường hợp này nếu độ
rộng xung ngắn (xấp xỉ 550us) thì mức logic tương ứng là “0”, nếu độ rộng sung
dài (xấp xỉ 2200us) thì mức logic tương ứng là mức “1”.

0

0

1

1

Hình 2.4: Mã hóa theo độ rộng xung.
2.1.3.2 Tín hiệu được mã hóa theo khoảng cách
Ở đây tín hiệu được mã hóa theo sự thay đổi độ dài của khoảng cách xung.
Ví dụ nếu khoảng cách độ rộng xung là ngắn (khoảng 550us) thì mức tương ứng là
“0” nếu độ rộng xung dài (khoảng 1650us) thì mức logic tương ứng là “1”.

0 17
Trang

1

1

Hình 2.5: Mã hóa theo khoảng cách xung


2.1.3.3 Tín hiệu được mã hóa dựa theo phương:
Phương pháp mã hóa theo phương dựa trên sự thay đổi thứ tự của
khoảng cách xung. Nếu khoảng cách độ rộng xung ngắn (khoảng 550us) và độ rộng
xung dài(1100us) thì mức tín hiệu tương ứng là “1”, và ngược lại tương ứng là “0”.
Phương pháp này mã hóa xung có dạng như hình vẽ.

0

1

0

Hình2.6: Mã hóa theo phương
2.1.3.4. Giao thức SIRC của hãng Sony:
Sony sử dụng loại mã hóa độ rộng bít, đây là kiểu mã hoá đơn giản cho
việc giải mã.
Hãy xem xét khoảng thời gian nhỏ T cỡ 600µs . Mỗi bit truyền đi là sự kết hợp của
-T+T cho bít “0” và -T+2T cho bít ”1” .Vì vậy bit 0 có chiều dài 1200µs và bit 1 có
chiều dài 1800µs

Hình 2.7: kiểu mã hóa SONY

Trang 18


Mức lên (+T) trong tín hiệu trên có nghĩa là hồng ngoại được truyền đi , mức xuống
(-T) nghĩa là không có.
Để tiết kiệm Pin, hầu hết các nhà sản xuất khoảng 5/6 thậm chí 3/4 so với
độ rộng xung như lý thuyết . Bằng cách này, pin 500 giờ có thể sử dụng được tới
600giờ (5/6) hoặc 800 giờ (3/4). Một số nhà sản xuất khác không quan tâm lắm về
vấn đề này. Họ tăng cường hiệu quả truyền tín hiệu bằng cách mở rộng 1 chút
khoảng thời gian sóng mang 36 KHz tích cực và rút ngắn khoảng thời gian kia. Như
vậy tín hiệu tử REMOTE SONY có dạng sóng như sau:

Hình 2.8: Tín hiệu remote SONY

Ta thấy:
- Phần đầu tiên được truyền đi gọi là Header( mào đầu) , nó cũng được coi là bit bắt
đầu (START bit ) , phần mào đầu có độ rộng 3T hay 1800µs.
- Tiếp theo phần Header bạn sẽ thấy 12 bit liên tiếp được giải điều chế như sau:
500µs im lặng + 700µs hồng ngoại = bit 0
500µs im lặng +1300µs hồng ngoại = bit 1

Bit đầu tiên sau bit START là bit LSB, ta đặt tên nó là bit B0, bit cuối cùng sẽ là B11
B0---B6 : 7 bit mã lệnh
Trang 19


B7---B11 : 5 bit địa chỉ
Trong hình vẽ trên , địa chỉ là 02H, mã lệnh là 16H . Có 32 khả năng địa chỉ
và 128 lệnh .Toàn bộ thời gian truyền đi của khung có thể thay đổi theo thời gian vì
độ rộng của bit 1 > độ rộng của bit 0. Nếu bạn giữ nút bấm, khung dữ liệu sẽ lặp lại
sau mỗi 25ms . Nếu bạn sử dụng mắt nhận hồng ngoại có sẵn trên thị trường , tất cả
dạng sóng trên sẽ bị đảo lại như sau:

Để thu và giải mã được tín hiệu từ REMOTE SONY, thực tế ta không cần thu toàn
bộ 12 bit mã hoá. Ta chỉ cần thu 7 bit COMMAND và có thể bỏ qua 5bit địa chỉ,
bởi với cùng một điều khiển thì tất cả các nút bấm đều phát ra mã địa chỉ như nhau,
chỉ khác nhau mã lệnh. Mã địa chỉ được SONY sử dụng để phân biệt giữa các
MODEL REMOTE SONY khác nhau.
2.2. KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN KHÁC :
2.2.1 Mắt thu hồng ngoại:
2.2.1.2. Cấu tạo:
-

Hình dạng bên ngoài:

Gồm 3 chân:
Vs :
5V
GND :
0V
Out :
tín hiệu

Trang 20

Chân


- Cấu tạo bên trong:

Hình2.9: Cấu tạo bên trong mắt thu hồng ngoại
Input:

Tín hiệu vào

AGC:

Khối Tự động điều chỉnh độ lợi

Control Circuit:

Mạch điều khiển

Band pass:

Dài băng thông

Demodualation:

Điều biên

2.2.1.2. Nguyên lý hoạt động:
Khí các điều kiện phân cực cho IC đã thõa mãn, tín hiệu điều khiển nhận
được từ Remote sẽ được tách sóng và đưa qua bộ giải mã tín hiệu, mạch khuếch đại
Opamp của IC sẽ biến đổi dòng điện thu được từ ra điện áp.
Điện áp tín hiệu sau khi được khuếch đại được đưa đến Smith Trigger để tạo
xung vuông, Xung này sẽ kích cho Transitor ở ngõ ra hoạt động lúc đó chân ngõ ra
số 3 sẽ ở mức thấp “0”. Khi không có ánh sáng hồng ngoại chiếu tới Transitor
ngưng dẫn khi đó chân 3 sẽ ở mức cao “1”.
2.2.2 Triac MAC 97A6 :
Trang 21


Triac MAC 97A6 được thiết kế để sử dụng trong chuyển tiếp trạngthái rắn,
giao diện MPU, logic TTL và ánh sáng nào khác là dễ dàng thích nghi để sử dụng
trong thiết bị tự động chèn.
• One-Piece, Injection-đúc Unibloc trọn góicông nghiệp, ứng dụng tiêu dùng. Cung
cấp trong một gói TO-92 mà không tốn kémvà đáng tin cậy
Nguồn kích hoạt, và đặc biệt là cho rằng Nguồn Mạch Gate Drives
• Gate nhạy cảm gây ra trong bốn chế độ kích hoạt cho tất cả các kết hợp có thể có
của
• Tất cả các nút khuếch tán và Glassivated cho tính đồng nhất tối đa của Tham số
Triac (TRIode for Alternating Current) là phần tử bán dẫn gồm năm lớp bán dẫn,
tạo nên cấu trúc p-n-p-n n. Nhưng có thêm cực khiển Gate.

Tương đương của triac là hai SCR nối nhau một cách đặc biệt

Trang 22


Trong hình cho thấy hai SCR kết nối để có một gate chung cho hai chiều dòng điện
--> các cực có 3 điện cực là: A1, A2, G. Vì vậy mà triac rất hữu dụng để điều khiển
pha (do đó điều khiển công suất và áp biểu kiến) của dòng điện xoay chiều.
Khi cực G và A1 có điện thế âm so với A1 thì triac mở. Cực A1 đóng vai trò anôt ,
cực A2 đóng vai trò catôt, dong điên chạy từ A1 sang A2.
Khi cực G và A2 có điện thế dương so với A1 thì triac mở cực A2 đóng vai trò anôt,
A1 đóng vai trò catôt, dòng điên chạy từ A2 sang A1.
Sơ đồ dưới đây là một dimmer điều khiển công suất xoay chiều cho một đèn đốt
tim. Mạch cũng có thể dùng cho điều khiển tốc độ quạt vô cấp với một L-C nối
song song với quạt điện thế chỗ của đèn (quạt "tai voi" Nga dùng cách này).

Hình 2.11: Mạch dùng triac điều khiển công xuất xoay chiều.
trong đó : diac = Db30 ; VR = 100K ; C = 103 ; triac = BT05 --> BT10
Dòng kích I(g) của triac có thể là dòng âm hay dương. Nếu kích bằng áp âm (-) thì
trị tuyệt đối của dòng kích âm sẽ phải lớn hơn dòng kích dương nhưng sẽ ổn định
Trang 23


hơn khi kích dòng dương.
Triac cũng thường được chế tạo với công suất lớn, dùng cho PowerBoss, cho điều
khiển pha để điều tốc đầu máy Diesel- điện v.v... có thể đến hàng vạn KW.

CHƯƠNG III: SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ
HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG

3.1. Bộ phát
3.1.1Sơ đồ khối bộ phát
Khối Phát lệnh
điều khiển

Khối mã hóa

Trang 24

Khối Điều
chế

Khối tạo dao động
sóng mang

Hình3.1 Sơ đồ khối bộ phát

Khối Khuếch
đại


Máy phát có nhiệm vụ tạo ra lệnh điều khiển, mã hóa và phát tín hiệu đến bộ
thu, tín hiệu truyền đi đã được điều chế.
3.1.2. Khối phát lệnh điều khiển
Khối này có nhiệm vụ tạo ra lệnh điều khiển từ nút bấm. Khi một phím được
bấm tức là một lệnh đã được tạo ra. Các nút bấm này có thể là 1 nút hay 1 ma trận
nút. Ma trận nút được bố trí theo cột và hàng. Lệnh điều khiển được đưa đến bộ mã
hóa dưới dạng các bít nhị phân tương ứng với từng nút. Với các loại Remote khác
nhau thì đoạn mã lệnh của chúng cũng khác nhau. Mã này được quy định bởi nhà
sản xuất.

3.1.3. Khối mã hóa
Để truyền các tín hiệu khác nhau đến máy thu mà chúng không lẫn lộn vào
nhau, ta phải tiến hành mã hóa các tín hiệu điều khiển.
Khối này có nhiệm vụ biến đổi các lệnh điều khiển thành các bít nhị phân, sự
biến đổi này gọi là mã hóa tín hiệu. Có nhiều phương thức mã hóa khác nhau
+ Điều chế biên độ xung
+ Điều chế vị trí xung
+ Điều chế độ rộng xung
+ Điều chế mã xung
Trong kỹ thuật điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại, phương pháp điều chế
xung mã thường được sử dụng nhiều hơn vì phương pháp này khá đơn giản và dễ
thực hiện.
3.1.4. Khối dao động sóng : Khối này có nhiệm vụ tạo ra sóng mang có tần số cao
và ổn định, sóng này sẽ mang tín hiệu để truyền đi.

Trang 25