Tải bản đầy đủ

MẠCH ĐẾM SỐ NGƯỜI TRONG PHÒNG BẬT TẮT ĐÈN

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 2
----------

ĐỒ ÁN MÔN
Đề tài: MẠCH ĐẾM SỐ NGƯỜI TRONG PHÒNG
BẬT TẮT ĐÈN
GVHD:
SVTH:

Lớp :

TP.HCM – 2018


Đồ án thiết kế môn

GVHD:


LỜI CẢM ƠN
---------Để đề tài được hoàn thành theo đúng thời gian yêu cầu của nhà trường cũng như của
khoa..Và đạt được kết quả trên không chỉ là sự nỗ lực của bản thân chúng em mà còn
có sự giúp đỡ của gia đình, sự chỉ bảo của thầy cô giáo và các bạn sinh viên. Chúng
em xin chân thành cảm ơn :
• Sự chỉ dẫn và góp ý của thầy Th.S Phạm Xuân Minh. Cám ơn thầy đã nhiệt tình
cung cấp thông tin hướng dẫn và hỗ trợ chúng em kiểm tra, khắc phục một số thông
tin chưa chính xác.
• Xin cảm ơn các bạn sinh viên trong lớp đã giúp đỡ chúng tôi rất nhiều mặt như
phương tiện, sách vở, ý kiến . . .

MỤC LỤC
Lời cảm ơn ......................................................................................................1
Mục lục ...........................................................................................................2
Lời nói đầu......................................................................................................3
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn..................................................................4
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG.................................................................
1.1.Lý do chọn đề tài.......................................................................................5
Trang 2


Đồ án thiết kế môn

GVHD:

1.2. Lựa chọn giải pháp...................................................................................5
1.2.1. Giải pháp công nghệ..............................................................................5
1.2.2 Giải pháp thiết kế...................................................................................5
1.2.3. Các yêu cầu...........................................................................................6
1.2.4. Giới hạn hạn định..................................................................................6
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
1.3. Ý nghĩa nghiên cứu..................................................................................7
CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG.............................................................
2.1. Sơ đồ tổng quát.........................................................................................8
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 2
2.2. Các module trong hệ thống......................................................................8
2.2.1. Module khối nguồn...............................................................................8
_____________
2.2.2. Module cảm biến...................................................................................9


2.2.3. Module điều khiển trung tâm................................................................9
2.2.4. Module tương tác điều khiển (hiển thị)...............................................10
2.2.5. Module chấp hành...............................................................................11
CHƯƠNG III:CÁC LINH KIỆN DÙNG TRONG...........................................
3.1. Vi điều khiển AT89S52..........................................................................12
3.2. Led Hồng Ngoại.....................................................................................14
3.3. Led 7 đoạn..............................................................................................15
3.4 Cấu tạo BJT.............................................................................................16
3.5. RelayĐề
5 chân
12V...................................................................................17
tài:
3.6. IC ổn áp LM7805...................................................................................18

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

HỆlinhTHỐNG
KHÓA CỬA BẰNG THẺ TỪ CÓ BÁO ĐỘNG
3.7. Một số
kiện khác.............................................................................18
Sinh viên thực hiện: Nhóm 9
CHƯƠNG
IV: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG.................................................
Họ và tên SV: Nguyễn Đặng Hoàng Nam

MSSV: N14DCDT158

4.1. Sơ đồ nguyên lý của mạch......................................................................19
Họ và tên SV: Nguyễn Huỳnh Thành Nhân

MSSV: N14DCDT308

4.2. Thuật toán điều khiển.............................................................................19
Họ và tên SV: Lê Thừa Sinh
MSSV: N14DCDT249
4.3. Đoạn Code và mô phỏng Proteus...........................................................20
4.3.1. Đoạn
Code...........................................................................................20
Họ và tên
SV: Phạm Thanh Tâm
MSSV: N14DCDT254
4.2.2. Mô Phỏng Proteus...............................................................................22
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................24
Ngành : Kỹ thuật điện tử

Lớp : D14CQDT02-N

LỜI NÓI ĐẦU
Giáo viên hướng dẫn:

ThS.---------Trân Quang Thu ân

Ngày nay, việc ứng dụng cho các hệ thống nhúng ngày càng trở nên phổ biến: từ
những ứng dụng đơn giản như điều khiển một chốt đèn giao thông định thời, đếm sản
phẩm trong một dây chuyền sản xuất, điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều, thiết
Trang 3

3/2017

TP.HCM – 2017


Đồ án thiết kế môn
GVHD:
kế một biển quảng cáo dùng Led ma trận, một đồng hồ thời gian thực….đến các ứng
dụng phức tạp như hệ thống điều khiển robot, bộ kiểm soát trong nhà máy hoặc hệ
thống kiểm soát các máy năng lượng hạt nhân. Các hệ thống tự động trước đây sử
dụng nhiều công nghệ khác nhau như các hệ thống tự động hoạt động bằng nguyên
lý khí nén, thủy lực, rơle cơ điện, mạch điện tử số, các thiết bị máy móc tự động
bằng các cam chốt cơ khí... các thiết bị, hệ thống này có chức năng xử lý và mức độ
tự động thấp so với các hệ thống tự động hiện đại được xây dựng trên nền tảng của
các hệ thống nhúng.
Với mong muốn giới thiệu ứng dụng cơ bản của hệ thống nhúng trong đời sống hiện
đại, nhóm chúng em đưa ra mô hình thiết kế hệ thống điều khiển đèn thông minh
dùng cho các phòng họp.
Trong quá trình thực hiện đồ án môn học, nhóm chúng em cố gắng thiết kế sao cho
mô hình là đơn giản nhất, ổn định nhất. Tuy nhiên do vấn đề thời gian và kinh
nghiệm nên mô hình vẫn còn gặp phải những vấn đề chưa thể khắc phục được.
Trân trọng và chân thành cảm ơn!

Trang 4


Đồ án thiết kế môn

GVHD:

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
TP HCM, ngày … tháng … năm 2018
Ký tên:

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG
Trang 5


Đồ án thiết kế môn
1.1

GVHD:

.Lý do chọn đề tài.

Hiện nay hầu hết việc giám sát và điều khiển chiếu sáng trong các phòng công
cộng được điều khiển bằng tay thông qua đóng mở các công tắc, các aptomat, cầu
dao.... Điều này khá thuận lợi và đơn giản vì ta có thể bật tắt đèn theo nhu cầu sử
dụng. Tuy nhiên, do là phòng công cộng nên việc bật tắt đèn hầu như do người trực
khu nhà đó làm. Vì thế họ không biết được chính xác khi nào thì có người tới và khi
nào thì mọi người đã ra hết khỏi phòng hoặc họ biết nhưng vì phải quản lý nhiều
phòng nên họ vẫn cứ để điện đến hết ca trực, điều này gây lãng phí điện rất lớn, đặc
biệt trong hoàn cảnh nước ta đang thiếu điện một cách trầm trọng như hiện nay.
Trên thị trường hiện nay đã có một số thiết bị bật tắt đèn thông minh, như
SmartLight do Hàn Quốc sản xuất: Được tích hợp sensor cảm ứng hồng ngoại thân
nhiệt, đèn sẽ tự động được bật khi có người đi vào vùng cảm ứng và tắt khi không có
người. Tuy nhiên thiết bị này tích hợp luôn
bộ điều khiển với đèn trong 1 sản phẩm. Do
đó giá thành cao và không thích hợp cho các
phòng cần lượng chiếu sáng lớn, không thay
đổi được loại bóng đèn theo yêu cầu.

Hình 1.1: Đèn thông minh Smartlight
Hệ thống giám sát điều khiển chiếu sáng sử dụng camera kết nối với máy tính để
kiểm soát số người trong phòng, qua đó phát lệnh đóng mở các công tắc tơ bật tắt
bóng đèn.

Hình 1.2: Hệ thống camera giám sát

Hệ thống này giúp việc bật tắt đèn ở nơi lắp đặt một cách chính xác, tự động
hoặc bán tự động. Tuy nhiên do sử dụng máy tính nên giá thành của hệ thống rất cao,
mặt khác không giải quyết được vấn đề tiết kiệm điện. Vì thế nó thường chỉ được sử

Trang 6


Đồ án thiết kế môn
GVHD:
dụng ở những tòa nhà công nghệ cao, những khu vực cần điều chỉnh chiếu sáng
không phải vì mục đích tiết kiệm điện năng.
Hệ thống bật tắt đèn tự động sử dụng các IC số và mạch Logic cho phép ta dựa
vào lượng người vào ra để đóng ngắt các công tắc một cách tự động. Hệ thống này
có cấu tạo đơn giản, rẻ, không phải lập trình mà chỉ dựa vào các mạch Logic…
nhưng tính linh động không cao, khó chỉnh định khi điều kiện làm việc thay đổi, ít có
khả năng nâng cấp mở rộng hệ thống.

1.2. Lựa chọn giải pháp .
1.2.1. Giải pháp công nghệ .
Qua phân tích ở trên, nhóm chúng em đưa ra giải pháp xây dựng hệ thống điều
khiển đèn thông minh cho các phòng họp: điều khiển bật tắt đèn qua việc kiểm soát
lượng người ra vào phòng. Thu nhận tín hiệu rồi xử lý tín hiệu, khi có người vào
phòng, nếu đèn đang bật thì vẫn bật, đèn chưa bật thì bật đèn lên; khi mọi người ra
hết khỏi phòng thì tắt đèn đi. Trong quá trình làm việc hệ thống luôn hiển thị số
người còn đang ở trong phòng để tiện cho việc kiểm tra, theo dõi.

1.2.2 Giải pháp thiết kế
∙ Để phát hiện người ra ta dùng 2 bộ thu phát hồng ngoại mắc gần nhau đặt ở cửa ra
vào.
∙ Xử lý, điều khiển dùng vi điều khiển: lập trình để nhận tín hiệu vào từ 2 bộ Led
hồng ngoại, tính toán xử lý để đưa ra lệnh bật tắt đèn.
∙ Để hiển thị ta dùng Led 7 thanh: lấy tín hiệu ra từ VDK để thông báo xem trong
phòng có bao nhiêu người
∙ Điều khiển tắt/mở bóng đèn nhờ transistor cấp dòng cho rơ le.

1.2.3. Các yêu cầu.
∙ Hệ thống điều khiển đèn thông minh này áp dụng cho các phòng họp:
➢ Số lượng người trong phòng tối đa không quá 99 người.
➢ Phòng chỉ có một cửa ra vào.
➢ Ở một thời điểm chỉ có 1 người qua cửa.
∙ Có người đi vào thì bật đèn và đi ra hết thì tắt đèn.
∙ Hệ thống có 2 chế độ làm việc tự động.
∙ Làm việc với điện áp 24V/50Hz, 12V DC .
∙ Có khả năng nâng cấp, cải tiến.
Trang 7


Đồ án thiết kế môn

GVHD:

1.2.4. Giới hạn hạn định .
∙ Làm việc cả ban ngày lẫn ban đêm.
∙ Thu nhận tín hiệu liên tục khi có người ra vào.
∙ Hệ thống cấp điện mới từ đầu.

1.3. Ý nghĩa nghiên cứu.
- Kết quả đề tài.
Với những mục tiêu đặt ra ban đầu của đồ án. Hệ thống đã hoàn thành phần lớn
các mục tiêu và hoạt động đúng như mong muốn bên cạnh đó trong quá trình thi
công nhóm đã nghiên cứu thêm được những cái mới cái hay để từ đó có thể cải tiến
cho mô hình trở nên hoàn thiện một cách đáng kể trong tương lai. Thông qua quá
trình thực hiện đề tài các thành viên trong nhóm đã được trau dồi và rèn luyện thêm
kỹ năng và bước đầu làm quen với các đồ án cấp cơ sở.
-

Hạn chế của đề tài.

Đề tài mới chỉ bước đầu thực hiện các chức năng đặt ra còn chưa đạt yêu cầu về
tính thẩm mỹ vì mô hình chưa thật sự gọn gàn chưa được bắt mắt cũng như độ bền
và tính phổ biến của nó chưa cao. Vì vậy cần phải cải tiến thay thế bằng các giải
pháp cơ khí thích hợp hơn và có hướng phát triển thật tốt để mai này đưa mô hình
với những chức năng mới vào thực tế phục vụ cho mọi người một cách tối ưu nhất.
-

Hướng phát triển của đề tài.

Đề tài cần tiếp tục khắc phục các nhược điểm về cơ khí, các yếu tố nhiễu ảnh
hưởng đến đồ án, đưa ra các biện pháp, giải thuật nhằm tối ưu hóa chức năng và
nâng cấp thêm chức năng cho mô hình.
Bổ sung các chức năng khác cho đề tài như điều khiển hệ thống khi hệ thống
không cần hoạt động tự động hoặc trường hợp khẩn cấp quá camera quan sát thêm
vào đó là chức năng tự động reset lại khi hệ thống có dấu hiệu quá tải dễ bị tắt nghẽn.
Xây dựng kết hợp phần mềm để quan sát trực tuyến hay điều khiển thông qua các
apps smartphone nhằm kịp thời sửa chửa lỗi của hệ thống từ xa thay vì phải đến tân
nơi mới sửa được mô hình khi đã đưa vào thực tế.

Trang 8


Đồ án thiết kế môn

GVHD:

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1. Sơ đồ tổng quát .
Hệ thống điều khiển đèn thông minh gồm có 5 khối chính.

KHỐI NGUỒN

KHỐI
CẢM
BIẾN

KHỐI

KHỐI
CHẤP
HÀNH

XỬ

KHỐI

HIỆN
THỊ
Hình 2.1: Sơ đồ tổng quát hệ thống bật tắt đèn thông minh
∙ Khối Nguồn: Cung cấp nguồn cho hệ thống.
∙ Khối Cảm biến: Sử dụng sensor hồng ngoại dùng để thu nhận tín hiệu người vào ra
phòng, đưa tín hiệu thu được vào chân VDK để xử lý. Để nhận biết người đi vào hay
đi ra ta dùng 2 bộ thu phát hồng ngoại mắc gần nhau.
∙ Khối Xử lý: Dùng VDK AT89S52 để lấy tín hiệu từ cảm biến, tính toán, lưu trữ và
đưa ra khối hiển thị và khối chấp hành.
∙ Khối Hiển thị: Lấy tín hiệu ra từ chân Pic để hiển thị số lượng người hiện đang ở
trong phòng trên Led 7 thanh. Khối Chấp hành: Nhận tín hiệu từ khối xử lý để thực
hiện đóng cắt tiếp điểm mạch động lực.

2.2. Các module trong hệ thống .
2.2.1. Module khối nguồn .
Module này tạo ra điện áp một chiều từ nguồn xoay chiều 24V hoặc nguồn một
chiều 12V để cung cấp cho các linh kiện trong hệ thống. Dùng chỉnh lưu từ 24V
xoay chiều sang 12V một chiều, dùngIC 7805 ổn áp để lấy ra điện áp ổn định 5V ở
ngõ ra.

Trang 9


Đồ án thiết kế môn

GVHD:

Hình 2.1: Module nguồn cấp

2.2.2. Module cảm biến .
Bộ phận cảm biến của hệ thống sử dụng mạch thu phát hồng ngoại phát ra ánh
sáng hồng ngoại truyền tới Led thu. Led thu hồng ngoại có nối với nguồn 1 chiều qua
điện trở R17, R18, chân còn lại lần nượt nối với chân 3 và chân 5 của LM358. Ở
trạng thái bình thường, tín hiệu hồng ngoại truyền từ khối phát được Led thu thu
nhận, trên đầu ra 2 tín hiệu ở mức cao (mức 1); khi có người đi cắt qua khiến Led thu
mất tín hiệu, đầu ra 2 cho tín hiệu ở mức thấp (mức 0). Để có thể phân biệt được là
người đi vào hay đi ra ta mắc 2 bộ Thu- Phát song song và đặt cạnh nhau. Tín hiệu
thu được từ đầu ra của 2 Led thu được đưa vào 2 chân Vi xử lý để thực hiện quá trình
tính toán, kiểm tra, lưu trữ…

Hình 2.2: Module thu phát hồng ngoại

2.2.3. Module điều khiển trung tâm .
Khối điều khiển trung tâm dùng vi điều khiển AT89S52. Khi có tín hiệu ngắt từ
bộ thu hồng ngoại qua các chân P3.1 và P3.2 thì Vi điều khiển sẽ kích hoạt ngắt cổng
P2.0 >> P2.7, qua thuật toán đã nạp thực hiện chương trình điều khiển đưa tới các
cổng A>>H tín hiệu để điều khiển khối hiển thị (Led 7 thanh) và khối chấp hành
(module động lực).
Bộ tạo dao động dùng thạch anh 12kMhz cung cấp ngồn dao động cho Pic
Bộ Reset cấp nguồn 5V và xác lập trạng thái ban đầu cho Pic.

Trang 10


Đồ án thiết kế môn

GVHD:

Hình 2.3: Module điều khiển trung tâm

2.2.4. Module tương tác điều khiển (hiển thị) .
Để tiện cho việc kiểm tra theo dõi số người hiện đang ở trong phòng, ta sử dụng
2 Led 7 thanh mắc chung Anot với số người hiển thị tối đa là 99 người. Tín hiệu điều
khiển từ Vi xử lý đưa ra cổng B để bật tắt các thanh Led từ 1 đến 7 (tích cực ở mức
dương) tương ứng với các con số từ 0 đến 9 cần hiển thị. Để hiển thị cả hai Led ta
dùng thuật toán quét Led với tín hiệu đưa ra từ cổng A quyết định Led 1 hay Led 2
được bật.

Hình 2.4: Module hiển thị

2.2.5. Module chấp hành.

Trang 11


Đồ án thiết kế môn
GVHD:
Bộ phận chấp hành có Role nối với thiết bị điện. Vi xử lý sau khi xử lý tín hiệu
sẽ gửi lệnh điều khiển để đóng mở Transistor cấp nguồn cho cuộn dây của Role
(dòng hoặc áp). Đèn điện được nối với nguồn 220V xoay chiều qua tiếpđiểm của
Role, khi Role tác động thì đèn bật lên và ngược lại đèn tắt khi Role thôi tác động.
Để đảm bảo cho hệ thống có thể làm việc ở cả hai chế độ bằng tay và tự động ta
dùng công tắc 3 vị trí: ở vị trí 1 là chế độ làm việc tự động, còn vị trí 2 và 3
tươngứng với tắt/ bật đèn.

Hình 2.5: Module chấp hành của hệ thống bật tắt đèn thông minh

CHƯƠNG III:CÁC LINH KIỆN DÙNG TRONG
MẠCH
3.1. Vi điều khiển AT89S52.
Sơ đồ chân
Trang 12


Đồ án thiết kế môn

GVHD:

Hình 3.1 sơ đồ chân AT89S52.

– Nhóm chân nguồn:
VCC: chân 40, điện áp cung cấp 5VDC.
GND: chân 20(hay nối Mass).
Nhóm chân dao động: gồm chân 18 và chân 19 (Chân XTAL1 và XTAL2), cho
phép ghép nối thạch anh vào mạch dao động bên trong vi điều khiển, được sử dụng
để nhận nguồn xung clock từ bên ngoài để hoạt động, thường được ghép nối với
thạch anh và các tụ để tạo nguồn xung clock ổn định.
XTAL 1: Ngõ vào đến mạch khuếch đại dao động đảo và ngõ vào đến mạch tạo
xung clock bên trong.
XTAL 2: Ngõ ra từ mạch khuếch đại dao động đảo.
Chân chọn bộ nhớ chương trình: chân 31 (EA/VPP): dùng để xác định chương
trình thực hiện được lấy từ ROM nội hay ROM ngoại.
Chân 31 nối mass: sử dụng bộ nhớ chương trình bên ngoài vi điều khiển.
Chân 31 nối VCC: sử dụng bộ nhớ chương trình (4Kb) bên trong vi điều
v RST(Chân RESET): Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào Reset dùng để thiết lập
trạng thái ban đầu cho vi điều khiển. Hệ thống sẽ được thiết lập lại các giá trị ban đầu
nếu ngõ này ở mức 1 tối thiểu 2 chu kì máy.
Chân cho phép bộ nhớ chương trình PSEN: PSEN ( program store enable)
tín hiệu được xuất ra ở chân 29 dùng để truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài. Chân
này thường được nối với chân OE (output enable) của ROM ngoài.
Khi vi điều khiển làm việc với bộ nhớ chương trình ngoài, chân này phát ra tín
hiệu kích hoạt ở mức thấp và được kích hoạt 2 lần trong một chu kì máy

Trang 13


Đồ án thiết kế môn
GVHD:
Khi thực thi một chương trình ở ROM nội, chân này được duy trì ở mức logic không
tích cực (logic 1)(Không cần kết nối chân này khi không sử dụng đến).
Chân ALE :(chân cho phép chốt địa chỉ-chân 30)Khi Vi điều khiển truy xuất bộ nhớ
từ bên ngoài, port 0 vừa có chức năng là bus địa chỉ, vừa có chức năng là bus dữ liệu
do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ. Tín hiệu ở chân ALE dùng làm tín hiệu
điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và các đường dữ liệu khi kết nối chúng
với IC chốt.Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động đưa vào
Vi điều khiển, như vậy có thể dùng tín hiệu ở ngõ ra ALE làm xung clock cung cấp
cho các phần khác của hệ thống.
-

Nhóm chân điều khiển vào/ra:

Port 0: Gồm 8 chân (từ chân 32 đến 39) có hai chức năng:
Chức năng xuất/nhập :các chân này được dùng để nhận tín hiệu từ bên ngoài vào
để xử lí, hoặc dùng để xuất tín hiệu ra bên ngoài, chẳng hạn xuất tín hiệu để điều
khiển led đơn sáng tắt.
Chức năng là bus dữ liệu và bus địa chỉ (AD7-AD0) : 8 chân này (hoặc Port 0)
còn làm nhiệm vụ lấy dữ liệu từ ROM hoặc RAM ngoại (nếu có kết nối với bộ nhớ
ngoài), đồng thời Port 0 còn được dùng để định địa chỉ của bộ nhớ ngoài.
Port 1 (P1): Gồm 8 chân (từ chân 1 đến chân , chỉ có chức năng làm các đường
xuất/nhập, không có chức năng khác.
Port 2 (P2) :Gồm 8 chân (từ chân 21 đến chân 28) có hai chức năng: Chức năng
xuất/nhập. Chức năng là bus địa chỉ cao (A8-A15): khi kết nối với bộ nhớ ngoài có
dung lượng lớn,cần 2 byte để định địa chỉ của bộ nhớ, byte thấp do P0 đảm nhận,
byte cao do P2 này đảm nhận.
Port 3 (P3):gồm 8 chân (từ chân 10 đến 17):Chức năng xuất/nhập Với mỗi chân có
một chức năng riêng:
P3.0 RxD : Ngõ vào nhận dữ liệu nối tiếp
P3.1 TxD : Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp
P3.2 INT0: Ngõ vào ngắt cứng thứ 0
P3.3 INT1: Ngõ vào ngắt cứng thứ 1
P3.4 T0 : Ngõ vào của Timer/Counter thứ 0
P3.5 T1 : Ngõ vào của Timer/Counter thứ 1
P3.6 WR : Ngõ điều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài
P3.7 RD : Ngõ điều khiển đọc dữ liệu từ bộ nhớ bên ngoài
P1.0 T2 : Ngõ vào của Timer/Counter thứ 2
P1.1 T2X : Ngõ Nạp lại/thu nhận của Timer/Counter thứ 2

Trang 14


Đồ án thiết kế môn
GVHD:
Chức năng: Là vi điều khiển chính của mạch..8 KB EPROM bên trong..256
Byte RAM nội..4 Port xuất /nhập I/O 8 bít..3 bộ định thời 16 bit.Watch dog
timer.Các đặc điểm khác giống AT89C51.

3.2. Led Hồng Ngoại .
a. Led phát
Diode quang thường được chế tạo bằng gecmani và silic

Hình 3.2: Cấu tạo diode hồng ngoại
Led hồng ngoại có thể làm việc ở hai chế độ: chế độ biến đổi quang điện
và chế độ nguồn quang điện. Nguyên lý trong chế độ biến đổi quang điện: Lớp p
được mắc vào cực âm của nguồn điện, lớp n mắc vào cực dương. Phân cực ngược
nên khi chưa chiếu sang chỉ có dòng điện nhỏ bé chạy qua ứng với dòng điện ngược
(còn gọi là dòng điện tối). Khi có quang thông dòng điện qua mối nối p-n tăng lên
gọi là dòng điện sáng.

b. Led thu
Cấu tạo:

Hình 3.3: Cấu tạo led thu
Nguyên lý:
Giả sử điều kiện phân cực cho IC đã hoàn chỉnh, khi IC nhận tín hiệu điều khiển từ
diode phát quang, mạch khuếch đại OP-amp của của IC sẽ biến đổi dòng điện thu
được từ diode ra điện áp (điện áp này đươc khuếch đại). Tín hiệu điện áp được đưa
Trang 15


Đồ án thiết kế môn
GVHD:
đến Smith triger để tạo xung vuông, xung này có nhiệm vụ kích transistor ngõ ra
hoạt động, lúc đó ngõ ra ở chân số 2 của IC ở mức thấp, tín hiệu ngõ ra tác động ở
mức 0, có thể được dùng đẻ điều khiển gián tiếp một tải nào đó. Khi ngăn ánh sáng
chiếu vào thì ngược lại không hoạt động dẫn dòng.

3.3. Led 7 đoạn .
a. Các khái niệm cơ bản
Trong các thiết bị, để báo trạng thái hoạt động của thiết bị đó cho người sử dụng
với thông số chỉ là các dãy số đơn thuần, thường người ta sử dụng “ Led 7 đoạn ”.
Led 7 đoạn được sử dụng khi các thông số không đòi hỏi quá phức tạp, chỉ cần hiển
thị số là đủ, chẳng hạn Led 7 đoạn được sử dụng để hiển thị nhiệt độ phòng, trong
các đồng hồ trong các đồng hồ treo tường bằng điện tử, hiển thị số lượng sản phẩm
được kiểm tra sau một công đoạn nào đó ….

b. Sơ đồ vị trí các Led :
Các điện trở 330Ω là các điện trở bên ngoài được kết nối để giới hạn dòng điện
qua Led nếu Led 7 đoạn được nối với nguồn 5V.

Hình 3.4: Sơ đồ chân 7 SEG-COM-ANODE và hình ảnh minh họa

c. Kết nối với Vi điều khiển:
Ngõ nhận tín hiệu điều khiển của Led 7 đoạn có 8 đường, vì vậy có thể
dùng 1 Port nào đó của Vi điều khiển để điều khiển Led 7 đoạn. Như vậy Led 7 đoạn
nhận một dữ liệu 8 bit từ Vi điều khiển để điều khiển hoạt động sáng tắt
của từng Led đơn trong nó, dữ liệu được xuất ra điều khiển Led 7 đoạn thường
được gọi là "mã hiển thị Led 7 đoạn". Có hai kiểu mã hiển thị Led 7 đoạn: mã dành
cho Led 7 đoạn có Anode(cực +) chung và mã dành cho Led 7 đoạn có Cathode(cực
-) chung.

3.4 Cấu tạo BJT.

Trang 16


Đồ án thiết kế môn

GVHD:

Hình 3.5: Sơ đồ chân BJT
Gồm 3 phiến bán dẫn ghép lại với nhau tạo thành hai loại BJT loại PNP và BJT
loại NPN. Trong đó, phiến bán dẫn ở cực E có nồng độ điện tích cao hơn (P + hoặc
N+) so với phiến bán dẫn ở cực C nên điện tích dịch chuyển từ cực E sang cực C. Vì
vậy, cực E được gọi là cực phát (phát điện tích), cực C gọi là cực thu và cực B gọi là
cực nền.
-

Hình dạng – Ký hiệu – Tên gọi BJT

Hình 3.6:Hình dạng và ký hiệu BJT loại PNP
-

Chiều dòng điện chạy trong BJT

Hình 3.7: Chiều và dòng điện chạy trong BJT

Ta có IE = IB + IC
IC= . IB
+ Dòng điện IB là dòng điều khiển có giá trị rất nhỏ
+ Dòng điện IC, IE là dòng điện chính có giá trị lớn
Trang 17


Đồ án thiết kế môn

GVHD:

IE = IB + IC và vì IC>> IB và => IE IC
3.5. Relay 5 chân 12V.
Rơ-le là một loại linh kiện điện tử thụ động rất
hay gặp trong các ứng dụng thực tế. Khi bạn gặp các
vấn đề liên quan đến công suất và cần sự ổn định cao,
ngoài ra có thể dễ dàng bảo trì, thì rơ-le chính là cái
bạn cần tìm. Vì vậy, hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau
tìm hiểu về relay và các ứng dụng của nó trong cuộc
sống!
Rơ-le là một công tắc (khóa K). Nhưng khác với công tắc ở một chỗ cơ bản, rơle được kích hoạt bằng điện thay vì dùng tay người. Chính vì lẽ đó, rơ-le được dùng
làm công tắc điện tử! Vì rơ-le là một công tắc nên nó có 2 trạng thái: đóng và mở.
Relay 5 chân SRD-12VDC: là loại linh kiện đóng ngắt điện cơ đơn giản. Nó gồm
2 phần chính là cuộn hút và các tiếp điểm. Cấu tạo của relay được mô tả trong hình.

Hình 3.8 : Sơ đồ kích thước Relay 12V 5 chân

Nguyên lý hoạt động:
Chân 1 và chân 2 được nối vào cuộn hút, khi có điện vào cuộn hút sẽ hút tiếp
điểm chuyển từ vị trí 4 xuống tiếp điểm 5
Chân 3: đặt điện áp (nếu là loại Relay 12V thì đặt 12V DC vào đây)
-

Chân 4, chân 5: tiếp điểm.

Trang 18


Đồ án thiết kế môn

GVHD:
Hình 3.9: Sơ đồ chân Relay

Chân 1 và 2 : là chân cuộn dây, khi cấp nguồn nuôi cho cuộn dây này thì cuộn
dây sẽ hút thanh kim loại làm đóng mở các tiếp điểm, chân 3 và 5 là tiếp điểm
thượng đóng khi có nguồn điện chạy trong cuộn dây thì nó sẽ làm cho nhả chân 3 và
chân 5 ra và nó sẽ làm đóng chân 3 và chân 4 lại và khi mất nguồn nuôi thì nó trở lại
trạng thái ban đầu chân 3 và chân 5 được đóng, chân 3 và chân 4 được nhả ra.
-

Ứng dụng của rờ-le:

Nhìn chung, công dụng của rờ-le là "dùng một năng lượng nhỏ để đóng cắt
nguồn để đóng ngắt nguồn năng lượng lớn hơn”. Rờ-le được dùng khá thông dụng
trong các ứng dụng điều khiển động cơ và chiếu sáng.Khi cần đóng cắt nguồn năng
lượng lớn, rờ-le thường được ghép nối tiếp. Nghĩa là một rờ-le nhỏ điều khiển một
rờ-le lớn hơn, và rơ-le lớn sẽ điều khiển nguồn công suất.

3.6. IC ổn áp LM7805 .
7805 là một mạch tích hợp bộ điều chỉnh điện áp. Đây là một dòng IC của họ
78xx điều chỉnh điện áp tuyến tính cố định. Nguồn điện áp trong mạch có thể có biến
động và sẽ không cho lượng điện áp cố định. Các vi mạch điều chỉnh điện áp duy trì
điện áp đầu ra tại một giá trị không đổi. Các xx trong 78xx cho biết lượng điện áp cố
định nó được thiết kế để cung cấp: 7805 cung cấp nguồn +5 V...

Hình 3.10: IC ổn áp 7805

3.7. Một số linh kiện khác.
Ngoài ra mạch còn sử dụng một số linh kiện khác như điện trở, LED, LM358,
biến trở, domino và đế tản nhiệt cho LM7805

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG
4.1. Sơ đồ nguyên lý của mạch.

Các module được kết nối với nhau theo sơ đồ hình vẽ.

Trang 19


Đồ án thiết kế môn

GVHD:

Hình 4.1 Sơ đồ mạch nguyên lý

4.2. Thuật toán điều khiển.
Chương trình có nhiệm vụ:
∙ Kiểm tra xem người đi vào phòng hay đi ra khỏi phòng
∙ Vi điều khiển thực hiện ngắt cổng P0để chuơng trình điều khiển thực hiện
❖ Giải thuật: Chương trình điều khiển được thực hiện dựa trên ngắt INTERRUPT
của vi điều khiển. Chương trình chính hoàn toàn không tham gia vào việc thực hiện
điều khiển, chương trình chính có chức năng duy nhất là thực hiện ngắt mạch để cho
cổng P0 thực hiện điều khiển. Các cổng P0 được thực hiện ngắt là từ P0.4 - >BP.0.
Đầu tiên ta bố trí 2 bộ thu phát hồng ngoại gần nhau theo phương tạo thành mặt
phẳng song song với mặt đất, bộ thu phát đầu tiên nối với cổng P0.4 của vi xử lý, bộ
thu phát thứ 2 nối tới cổng P0.5 của vi xử lý. Khi có người đi qua, để biết được người
đó đi vào hay ra khỏi phòng. Ta cần xem xét xem tín hiệu ở bộ thu phát thứ nhất bị
gián đoạn trước hay tín hiệu của bộ thu phát hồng ngoại thứ 2. Nếu mà tín hiệu ở bộ
thu phát thứ nhất bị gián đoạn trước thì có nghĩa là người đi vào phòng, nếu tín hiệu
ở bộ thu phát thứ 2 bị gián đoạn trước thì có nghĩa là người đi ra khỏi phòng. Vi xử
lý ( cụ thể là chương trình chính ) sẽ thực hiện ngắt cổng B để thực hiện đoạn
chương trình.

4.3. Đoạn Code và mô phỏng Proteus.
4.3.1. Đoạn Code.
#include

Trang 20


Đồ án thiết kế môn

GVHD:

unsigned char code
number[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};
// Mang luu ma so tu 0 den 9
//******************** Dinh nghia chan *****************//
sbit chuc = P0^7;
sbit dvi = P0^6;
sbit ctr = P0^4;
sbit in1 = P3^1;
sbit in2 = P3^2;
char ram = 0, value = 0;
// Bien toan cuc luu so
void delay_ms(int t){
// Ham Delay tre t mS khong tra ve du lieu
int y,x;{
for(x=1;xfor(y=1;y<123;++y);
}
}
void TimerInit(){
// Ham khoi tao Timer0 khong tra ve du lieu
TMOD &= 0xF0;
//Xoa di cac bit chon MODE cua Timer0
TMOD |= 0x01;
//Timer0 ho9at dong o che do MODE 1
ET0 = 1;
//Cho phep ngat Timer0
EA = 1;
//Cho phep ngat toan cuc
TH0 = (65536-1000)>>8;
// Nap 8 bit cao cho thanh ghi TH0 // TImer0
cu moi 10mS ngat xay ra 1 lan de quet hien thi LED 7 thanh
TL0 = (65536-1000)&0x00FF; //Nap 8 bit thap cho thanh ghi TL0
TR0 = 1;
//Cho phep Timer0 bat dau dem
}
void display() interrupt 1{
// ham ngat Timer0 hien thi so tren LED 7 doan
unsigned char j;
// Khai bao bien cuc bo su dung trong ham
chuc = dvi = 1;
// Keo 2 chan dieu khien chan Anot LED len
cao qua A1015 thanh xuong thap
for (j = 0; j < 5; j++){ // Lap lai 25 lan moi lan ngat de tao thoi gian mat du nhin
duoc so ( 25 x 2mS = 50mS )
P2 = number[value%10]; // Gan gia tri Port xuat du lieu ra so hang don vi
dvi = 0;
// Cho phep chan Anot Led hang don vi sang
delay_ms(5);
// Tre 1 mS
dvi = 1;
// Tat led hang don vi
P2 = number[value/10];
// Gan gia tri Port xuat du lieu ra so hang chuc
chuc = 0;
// Cho phep chan Anot Led hang chuc sang
delay_ms(5);
// Tre 1mS
chuc = 1;
// Tat led hang chuc di}
TH0 = (65536-1000)>>8;
// Nap 8 bit cao cho thanh ghi TH0 de tiep
tuc dem va ngat o cac lan tiep theo
TL0 = (65536-1000)&0x00FF; //Nap 8 bit thap cho thanh ghi TL0 de tiep
tuc dem va ngat o cac lan tiep theo
}
int count(){
// ham quet 2 trang thai chan de phat hien nguoi di ra hay di vao
if(in2==1){
delay_ms(1);
while(in2==1);
if(in1==1){
delay_ms(1);
Trang 21


Đồ án thiết kế môn

GVHD:

while(in1==1);
ram+=1;
if(ram<0){
ram=0;
}
if (ram==100){
// So nguuoi vuot qua 99 nguoi thi khong tang len nua
ram=99;
}
}
}
if(in1==1){
delay_ms(1);
while(in1==1);
if(in2==1){
delay_ms(1);
while(in2==1);
ram-=1;
if(ram<0)
ram=0;
if (ram==100)
ram=99;
}
}
return ram;
}
void main(){
///////////////////////////// Khoi tao trang thai ban dau cac chan can thiet
P0 = 0x00;
P2 = 0xff;
ctr = 0;
in2=0;
in1=0;
TimerInit();
while(1){//// Vong lap vo tan kiem tra trang thai cam bien de lay du lieu so nguoi trong
phong hien tai
value = count();
/// Bien nhan so nguoi trong phong hien tau
if (value==0) // cau lenh IF ELSE kiem tra khong co nguoi thi tat den
ctr = 0;
else ctr = 1;
}
}

4.2.2. Mô Phỏng Proteus.
Khi chưa có người nào ở trong phòng, Led 7 thanh hiển thị số người trong phòng
là 00, rơ le chưa tác động, đèn chưa sáng.

Trang 22


Đồ án thiết kế môn

GVHD:

Hình 4.2 : Trạng thái ban đầu của hệ thống

Khi có người vào phòng, senso 1 có tín hiệu trước, Led 7 thanh hiển thị số người
trong phòng là 01, rơ le tác động, đèn được bật.

Hình 4.3 : Khi có người vào phòng

Khi có thêm người vào phòng, senso 1 lại có tín hiệu trước, Led 7 thanh hiển thị số
người trong phòng là 02, rơ le vẫn tác động, đèn vẫn sáng.

Trang 23


Đồ án thiết kế môn

GVHD:

Hình 4.4 : Khi có thêm người vào phòng

Khi có ngườira khỏiphòng, senso 2 có tín hiệu trước, Led 7 thanh hiển thị số
người trong phòng là 01, rơ le vẫn tác động, đèn vẫn sáng.

Hình 4.5 : Khi có người ra khỏi phòng

Khi không có người ở trong phòng, Led 7 thanh hiển thị số người trong phòng là 00,
rơ le chưa tác động, đèn chưa sáng

Trang 24


Đồ án thiết kế môn

GVHD:

Hình 4.5: Khi mọi người trong phòng ra hết

Hệ thống bật tắt đèn thông minh dành cho các phòng họp sử dụng thu phát hồng
ngoại và vi xử lý Pic cơ bản đáp ứng được yêu cầu môn học. Hệ thống hoạt động
tương đối ổn định và có khả năng nâng cấp cải tiến hoặc dùng cho các mục đích khác
: chiếu sáng cầu thang, hành lang, chống trộm... Tuy nhiên, hệ thống vẫn còn những
khuyết điểm chưa thể khắc phục được: khi có hơn 1 người đi vào (ra) song song với
nhau thì vẫn chỉ nhận biết được 1 người. Hay những trường hợp người đi chưa vào
hẳn đã quay ra hoặc chưa ra hẳn đã trở vào thì hệ thống sẽ bị lỗi. Để hệ thống này
ứng dụng được trong thực tiễn thì còn nhiều vấn đề cần giải quyết : các lỗi nhận biết
kể trên, chống nhiễu cho Sensor, đảm bảo khả năng đóng cắt nguồn xoay chiều 220V
hoặc cao hơn... Nếu giải quyết được những vấn đề này thì khả năng ứng dụng của hệ
thống là rất lớn phù hợp với yêu cầu tự động ngày càng cao của đời sống cũng như
việc tiết kiệm điện trong hoàn cảnh thiếu điện hiện nay.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
➢ dientuvietnam.net
➢ picvietnam.com
➢ sites.google.com/site/ktmttn
➢ picat.dieukhien.net

Trang 25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×