ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG NHÚNG - ĐỀ TÀI ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN(BÓNG ĐÈN) SỬ DỤNG ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG

ĐAMH Hệ thống Nhúng



GVHD Nguyễn Tuấn Anh

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

GVHD Nguyễn Tuấn Anh

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA ĐIỆN
THOẠI DI ĐỘNG
1.1
Ý tưởng...........................................................................................................3
1.2
Sơ đồ khối của mạch......................................................................................3
1.3. Nguyên lý hoạt động......................................................................................4
1.3.1. Thực hiện bật tắt thiết bị điện...............................................................5
1.4
Thiết kế phần cứng........................................................................................6
1.4.1. Thiết kế mạch nguyên lý........................................................................6
1.4.2. Khối xử lý trung tâm..............................................................................6
1.4.3. Khối thu và giải mã DTMF....................................................................7
1.4.4. Khối nguồn nuôi......................................................................................7
1.4.5. Khối điều khiển thiết bị điện..................................................................8
1.4.6. Khối tín hiệu phản hồi............................................................................9
1.4.7. Mạch in thực tế sau khi thiết kế.............................................................9
1.5. Thiết kế phần mềm......................................................................................10
TÀI LIỆU THAM
KHẢO.............................................................................................13

2

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

3


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..
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
4


ĐAMH Hệ thống nhúng

GVHD Nguyễn Tuấn Anh

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.

Hình 1.2: Sơ đồ mạch nguyên lý hệ thống
5


ĐAMH Hệ thống nhúng

GVHD Nguyễn Tuấn Anh

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:

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.
6


ĐAMH Hệ thống nhúng

GVHD Nguyễn Tuấn Anh

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.
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

7


ĐAMH Hệ thống nhúng

GVHD Nguyễn Tuấn Anh

Dùng IC LM2756T để tạo nguồn +5V ổn định cấp toàn mạch cho mạch. Sơ đồ nguyên
lý như hình dưới:

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.
8

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.

9


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);}
if(gt1==0){ output_high(pin_d0);delay_ms(200);output_low(pin_d0);delay_ms(50);}
}
void kiemtra2(){
10


ĐAMH Hệ thống nhúng

GVHD Nguyễn Tuấn Anh

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

num=0;
break;
}
case 2:
{
11


ĐAMH Hệ thống nhúng

GVHD Nguyễn Tuấn Anh

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

12


ĐAMH Hệ thống nhúng

GVHD Nguyễn Tuấn Anh

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 :

/> />
13