Đồ án Điều khiển quạt bằng remote

Trường ĐH Công Nghiệp Tp.HCM Đồ án 1:Điều khiển quạt bằng remote Trong cuộc sống, con người luôn muốn tận dụng thời gian và sức lực của mình để làm được nhiều công việc cùng lúc. Chính vì vậy nhiều sản phẩm và hệ thống máy móc với sự điều khiển từ xa đã ra đời để phục phụ nhu cầu đó của con người. Trong những sinh hoạt hằng, chắc hẳn chúng ta luôn bắt gặp nhiều thí bị được diều khiển từ xa bằng remote. Vì vậy, em chọn đề “điều khiển quạt bằng remote” để tìm hiểu cách thức thu nhận tín hiệu từ remote từ đó thực hiện các lệnh để điều khiển thiết bị như thế nào. Đồng thời cũng cố kiến thức đã học về vi xử lý cũng như những môn cơ sở khác đã học. Do kiến thức còn hạn hẹp nên trong quá trình thực hiện đề tài không thể tránh những sai sót rất mong quý thầy cô thông cảm và giúp đỡ để em có thể thực hiện tốt những đề tài sau này. GVHD: Đào Thị Thu Thủy Trong quá trình thực hiện đề tài, em đã gặp phải những trở ngại. Nhưng với sự giúp đỡ tận tình của thầy cô, em đã hoàn thành đề tài của mình. Em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến cô Đào Thị Thu Thủy đã hướng dẫn tận tình để em có thể hoàn thành đề tài. Em xin gởi lời cảm ơn đến quý thầy cô khoa công nghệ điện tử đã tạo điều kiện để em thực hiện đề tài. Em xin cảm ơn thư viện trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM đã giúp để em trong quá trình tìm kiếm tài liệu. NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... Chữ ký của giáo viên NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN: .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... Chữ ký của giáo viên MỤC LỤC Nội dung Trang CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT 1.1. Mắt thu hồng ngoại (TSOP 18x) -------------------------------------------------1 1.1.1.Mô tả ----------------------------------------------------------------------- 1 1.1.2.Đặc tính -----------------------------------------------------------------------3 1.1.3.Trạng thái khung dữ liệu ----------------------------------------------------3 1.2. Tìm hiểu về P89V51RB2 ----------------------------------------------------------4 1.2.1. Sơ đồ khối P89V51RB2 ----------------------------------------------------5 1.2.2 Sơ đồ chân và chức năng các chân P89V51RB2 -------------------------5 1.2.2.1. Các Port ------------------------------------- ---------------------------6 1.2.2.2 Các chân tín hiệu điều khiển-------------- ---------------------------7 1.2.3 Tổ chức bộ nhớ ---------------------------------------------------------------9 1.2.3.1 Bộ nhớ trong ------------------------------------------------------------9 1.2.3.1.1 Bộ nhớ ROM -----------------------------------------------------9 1.2.3.1.2 Bộ nhớ RAM -----------------------------------------------------9 1.2.3.1.3 Các thang ghi chức năng đặc biệt -----------------------------10 1.2.3.2 Bộ nhớ ngoài------------------------------------------------------------14 1.2.4 Hoạt động Reset --------------------------------------------------------------15 1.2.5 Các tập lệnh -------------------------------------------------------------------17 1.2.6 Hoạt động của các port nối tiếp---------------------------------------------19 1.2.6.1 Thanh ghi đệm port nối tiếp(SBUF)---------------------------------19 1.2.6.2 Thanh ghi điều khiển Port nối tiếp SCON --------------------------19 1.2.6.3 Khởi động và truy xuất các thanh ghi Port nối tiếp ---------------21 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 2.1. Tìm hiểu về đề tài ------------------------------------------------------------------- 23 2.1.1. Nhiệm vụ đặt ra -------------------------------------------------------------- 23 2.1.2.Giải quyết nhiệm vụ đặt ra -------------------------------------------------- 23 2.2. Thiết kế phần cứng và nguyên lý hoạt động của các khối 2.2.1 Khối thu tín hiệu --------------------------------------------------------------26 2.2.2 Khối vi xử lý -------- --------------------------------------------------------26 2.2.3. Khối điều khiển quạt --- ---------------------------------------------------- 27 2.2.4 Khối hiển thị ------------------------------------------------------------------ 28 2.2.5 Khối nguồn -------------------------------------------------------------------- 29 2.2.6 Sơ đồ nguyên lý điều khiển mạch điều khiển quạt----------------------- 30 2.2.7 Sơ đồ mạch in mạch điều khiển quạt ---- --------------------------------- 30 3. Phần mềm và giải thuật -------------------------------------------------------------- 31 2.3.1 Phần mềm---------------------------------------------------------------------- 31 2.3.2 Thuật toán và đồ giải thuật -------------------------------------------------- 31 CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ – KẾT LUẬN 3.1. Kết quả thực hiện ------------------------------------------------------------------- 47 3.2. Khuyết điểm ------------------------------------------------------------------------- 47 3.3. Hướng khắc phục và phát triển -------------------------------------------------- 47 PHỤC LỤC ------------------------------------------------------------------------------- 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO-------------------------------------------------------------- 61 CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT 1.1.Mắt thu hồng ngoại (TSOP 18x): 1.1.1. Mô tả: Mắt thu hồng ngoại là một thiết bị quang có chức năng chuyển đổi quang (hồng ngoại) điện. Dòng TSOP18x là các thiết bị thu được làm nhỏ gọn cho hệ thống điều khiển từ xa bằng hồng ngoại. Diode PIN và bộ tiền khuếch đại được kết hợp trên khung dẫn. Một vỏ bọc nhựa epoxy được thiết kế như màng lọc hồng ngoại. Tín hiệu giải điều chế ngõ ra có thể được giải mã trực tiếp bởi bộ vi xử lý. Độ lợi chính là hàm đánh tin cậy thậm chí trong môi trường nhiễu và chống lại những xung không phải là tín hiệu điều khiển ở ngõ ra. 1.1.2.Đặc tính: · Bộ cảm quang và tiền khuếch đại trong cùng một gói. · Bộ lọc nội cho tầng số PCM. · Tích hợp cho TTL và CMOS. · Ngõ ra tích cực mức thấp. · Cải thiện vỏ bọc chống nhiễu điện. · Chiều dài chuỗi xung tín hiệu ³ 6 chu kỳ/chuỗi xung. · Kích thước nhỏ. · Tăng cường khả năng chống lại các loại nhiễu ánh sáng. · Không xuất hiện xung nhiễu tại ngõ ra. · Thời gian đáp ứng ngắn sau khi mở nguồn (< 200 m s). 1..1.3.Trạng thái khung dữ liệu: Tín hiệu dữ liệu nên theo các điều kiện: · Tần số sóng mang nên được dặt ở trung tâm giải thông. · Chiều dài chuỗi xung tín hiệu nên là 6 chu kỳ/một chuỗi xung tín hiệu hoặc hơn. · Sau mõi chuỗi xung tín hiệu một khoảng thời gian trống là cần thiết . · Khung dữ liệu không nên tiếp tục sự truyền tín hiệu. Ở đó phải có một thời gian dừng (ít nhất 15ms) tại thời điểm bé hơn mõi 90ms ( xem hình1.4). Một vài ví dụ cho khung trạng thái tín hiệu: NEC code (lặp xung), NEC code (lặp dữ liệu), Toshiba Micom format, Sharp code, RC5 code, RECS-80 code, R-2000 code. Khi một tín hiệu nhiễu được đáp ứng cho TSOP18x. Nó có thể vẫn thu tín hiệu dữ liệu. Tuy nhiên cường độ được giảm để mà xung không mong đợi không xuất hiện. Một vài ví dụ về tín hiệu nhiễu bị triệt tiêu bởi TSOP18x: · DC light ( đèn dây tóc, ánh sáng mặt trời). · Tín hiệu liên tục tại một tần số bất kỳ. · Tín hiệu từ đèn huỳnh quang. · Tín hiệu hồng ngoại liên tục( 1ms xung tín hiệu, 2ms dừng). 1.2. Tìm hiểu về P89V51RB2: Là bộ vi điều khiển của Philips Corporation sử dụng bộ vi điều khiển trung tâm 80C51 với 16/32/64 kB ROM,1kB RAM và nhiều tính năng vượt trội. Ba Timer 16 bit, hai Watch-dog Timer, hai thanh ghi DPTR, tám nguồn ngắt, PWM( Pulse Width Modulator), SPI( Serial Peripheral Interface) và đặc biệt là bộ nhớ chương trình trên chip có tính năng ISP( In-System Programming) và IAP( In-Application Programming),… 1.2.1. Sơ đồ khối P89V51RB2: Hình 1.5: Sơ đồ khối của 89V51RB2 1.2.2 Sơ đồ chân và chức năng các chân P89V51RB2: P89V51RB2 có 40 chân trong đó 32 chân có công dụng xuất/ nhập. Trong 32 chân đó có 24 chân có tác dụng kép (nghĩa là 1 chân có 2 chức năng), mỗi một đường có thể hoạt động xuất/ nhập, hoạt động như một đường điều khiển hoặc hoạt động như một đường địa chỉ/dữ liệu của bus địa chỉ/ dữ liệu đa hợp. 1.2.2.1.Các port: ™ Port 0: - Port 0 (P0.0 – P0.7) có số chân từ 32 – 39. - Port 0 có chức năng xuất nhập dữ liệu (P0.0 – P0.7) trong các thiết kế cỡ nhỏ không sử dụng bộ nhớ ngoài. - Port 0 có chức năng là bus địa chỉ byte thấp và bus dữ liệu đa hợp (AD0 – AD7) trong các thiết kế cỡ lớn có sử dụng bộ nhớ ngoài. ™ Port 1: - Port 1 (P1.0 – P1.7) có số chân từ 1 – 8. - Port 1 là port xuất nhập dữ liệu (P1.0 – P1.7) khi sử dụng hoặc không sử dụng bộ nhớ ngoài. ™ Port 2: - Port 2 (P2.0 – P2.7) có số chân từ 21 – 28. - Port 2 có chức năng là port xuất nhập dữ liệu (P2.0 – P2.7) khi không sử dụng bộ nhớ ngoài. ngoài. - Port 2 có chức năng là bus địa chỉ byte cao (A8 - A15) khi sử dụng bộ nhớ ™ Port 3: - Port 3 (P3.0 – P3.7) có số chân từ 10 – 17. - Port 3 có chức năng xuất nhập dữ liệu (P3.0 – P3.7) khi không sử dụng bộ nhớ ngoài hoặc các chức năng đặc biệt. - Port 3 có chức năng là các tín hiệu điều khiển khi sử dụng bộ nhớ ngoài hoặc các chức năng đặc biệt. - Chức năng của các chân port 3: Bit Tên Địa chỉ bit Chức năng P3.0 RxD B0H Chân nhận dữ liệu của port nối tiếp. P3.1 TxD B1H Chân phát dữ liệu của port nối tiếp. P3.2 INT0\ B2H Ngõ vào ngắt ngoài 0. P3.3 INT1\ B3H Ngõ vào ngắt ngoài 1. P3.4 T0 B4H Ngõ vào của bộ định thời/ đếm 0. P3.5 T1 B5H Ngõ vào của bộ định thời/ đếm 1. P3.6 WR\ B6H Điều khiển ghi vào RAM ngoài. P3.7 RD\ B7H Điều khiển đọc từ RAM ngoài. Bảng1.3: Bảng tóm tắt chức năng các chân của Port 3 1.2.2.2. Các chân tín hiệu điều khiển: ™ Chân PSEN\: - PSEN (Program Store Enable): cho phép bộ nhớ chương trình, chân số 29. - Chân PSEN\ có chức năng là tín hiệu cho phép truy xuất (đọc) bộ nhớ chương trình (ROM) ngoài hoặc là tín hiệu truy xuất, tích cực mức thấp. - PSEN ở mức thấp trong thời gian CPU tìm - nạp lệnh từ ROM ngoài. Khi CPU sử dụng ROM trong, PSEN sẽ ở mức cao. - Khi sử dụng bộ nhớ chương trình bên ngoài, chân PSEN\ thường được nối với chân OE\ của ROM ngoài để cho phép CPU đọc mã lệnh từ ROM ngoài. ™ Chân ALE: - ALE (Address Latch Enable): cho phép chốt địa chỉ, chân số 30. - Chân ALE có chức năng là tín hiệu cho phép chốt địa chỉ để thực hiện việc giải đa hợp cho bus địa chỉ byte thấp và bus dữ liệu đa hợp (AD0 – AD7). Ngoài ra chân ALE còn là tín hiệu xuất, tích cực mức cao. - Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chíp và có thể được dùng làm tín hiệu clock cho các phần khác của hệ thống. Chân ALE được dùng làm ngõ vào xung lập trình (PGM\). ™ Chân EA\: - EA ( External Access): truy xuất ngoài, chân số 31. - Tín hiệu vào EA\ thường được mắc lên mức 1 hoặc mức 0. Nếu ở mức 1, 89V51RB2 thi hành chương trình từ ROM nội. Nếu ở mức 0, 89V51RB2 thi hành chương trình từ ROM ngoài. - Khi lập trình cho ROM trong chip thì chân EA đóng vai trò là ngõ vào của điện áp lập trình (Vpp = 12V – 12,5V cho 89V51RB2). ™ Chân Reset: - RST (Reset): thiết lập lại, chân số 9. - Khi ngõ vào RST đưa lên cao ít nhất 2 chu kỳ máy, 89V51RB2 thiết lập lại trạng thái ban đầu. Khi ngõ vào RST ở mức thấp IC hoạt động bình thuờng. ™ Chân XTAL1, XTAL2: - XTAL (Crystal): tinh thể thạch anh, chân số 18 – 19. - XTAL1: ngõ vào mạch tạo xung clock trong chip. - XTAL2: ngõ ra mạch tạo xung clock trong chip. - Bộ dao động được tích hợp bên trong 89V51RB2, khi sử dụng 89V51RB2 người thiết kế chỉ cần nối thêm thạch anh (tần số thạch anh thường sử dụng là 12MHZ) và tụ. ™ Chân VCC, GND: - VCC, GND: nguồn cung cấp điện, chân số 40 và 20. - VCC = +5V ± 10% và GND = 0V. 1.2.3.Tổ chức bộ nhớ: FFFFH PSEN\ ª WR\ RD\ ª ª 80H 7FH 00H  SFR FFFH 000H  Bộ nhớ chương trình (mã)  0000H  Bộ nhớ chương trình (mã)  Bộ nhớ dữ liệu Bộ nhớ trong chip  Bộ nhớ ngoài chip Hình 1.6: Tóm tắt các vùng nhớ của 89V51RB2 1.2.3.1 Bộ nhớ trong: Bộ nhớ trong 89V51RB2 bao gồm ROM và RAM. RAM trong 89V51RB2 bao gồm nhiều thành phần: RAM đa chức năng, RAM định địa chỉ bit và các dãy thanh ghi. 1.2.3.1.1 Bộ nhớ ROM(Bộ nhớ chương trình): động. Bộ nhớ chương trình dùng để lưu trữ chương trình điều khiển cho chip hoạt 1.2.3.1.2 Bộ nhớ RAM(Bộ nhớ dữ liệu): Bộ nhớ dữ liệu dùng để lưu trữ các dữ liệu và tham số. ™ RAM đa chức năng: 7FH. - Trên hình vẽ cho thấy 80 byte RAM đa chức năng chiếm địa chỉ từ 30H đến - Mọi địa chỉ trong vùng RAM đa chức năng đều có thể truy xuất tự do dùng kiểu định địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp. ™ RAM định địa chỉ bit: - RAM định địa chỉ bit gồm 128 bit được định địa chỉ chứa các byte có địa chỉ từ 20H đến 2FH. - RAM định địa chỉ bit có 3 kiểu truy xuất dữ liệu: trực tiếp, gián tiếp hoặc theo từng bit. ™ Các dãy thanh ghi: - 32 vị trí thấp của bộ nhớ nội chứa các dãy thanh ghi. Các lệnh của 89V51RB2 hỗ trợ 8 thanh ghi từ R0 – R7 thuộc dãy 0 và theo mặc định sau khi Reset hệ thống các thanh ghi này ở các địa chỉ từ 00H đến 07H. - Các lệnh dùng các thanh ghi R0 đến R7 sẽ ngắn hơn và nhanh hơn so với các lệnh có chức năng tương ứng dùng kiểu địa chỉ trực tiếp. Các dữ liệu được dùng thường xuyên nên dùng một trong các thanh ghi này. - Do có 4 dãy thanh ghi nên tại một thời điểm chỉ có một dãy thanh ghi tích cực. Dãy thanh ghi tích cực có thể được thay đổi bằng cách thay đổi bit chọn dãy trong từ trạng thái chương trình PSW. 1.2.3.1.3 Các thang ghi chức năng đặc biệt: - Các thanh ghi nội của hầu hết các bộ vi xử lý đều được truy xuất rõ ràng bởi một tập lệnh. - Các thanh ghi nội của 89V51RB2 được cấu hình thành một phần của RAM trên chip, vì vậy mỗi thanh ghi sẽ có một địa chỉ (ngoại trừ thanh ghi bộ đếm chương trình và thanh ghi lệnh vì các thanh ghi này hiếm khi bị tác động trực tiếp). Cũng như các thanh ghi từ R0 đến R7, ta có 21 thanh ghi chứ