Luận văn Hệ thống báo trộm bằng hồng ngoại dùng vi xử ly

92 trang phuongnguyen 7491

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Hệ thống báo trộm bằng hồng ngoại dùng vi xử ly", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

luan_van_he_thong_bao_trom_bang_hong_ngoai_dung_vi_xu_ly.pdf

Nội dung text: Luận văn Hệ thống báo trộm bằng hồng ngoại dùng vi xử ly

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ THỐNG BÁO TRỘM BẰNG HỒNG NGOẠI DÙNG VI XỬ LÝ SVTH: MSSV: CBHD: Th.S HỒ TRUNG MỸ BỘ MÔN: ĐIỆN TỬ TP Hồ Chí Minh, 06/2007
LỜI CẢM ƠN Trong suốt khóa học (2002 - 2007) tại Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM, với sự giúp đỡ của qúy thầy cô và giáo viên hướng dẫn về mọi mặt từ nhiều phía và nhất là trong thời gian thực hiện đề tài, nên đề tài đã được hoàn thành đúng thời gian qui định. Em xin chân thành cảm ơn đến : Bộ môn Điện tử cùng tất cả qúy thầy cô trong Khoa Điện – Điện tử đã giảng dạy những kiến thức chuyên môn làm cơ sở để thực hiện tốt luận văn tốt nghiệp và đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn tất khóa học. Đặc biệt, Th.s. Hồ Trung Mỹ – giáo viên hướng dẫn đề tài đã nhiệt tình giúp đỡ và cho em những lời chỉ dạy qúy báu, giúp em định hướng tốt trong khi thực hiện luận văn. Tất cả bạn bè đã giúp đỡ và động viên trong suốt quá trình làm luận văn tốt nghiệp. Tuy nhiên, thời gian làm luận văn có hạn nên quyển luận văn không tránh khỏi những thiếu sót rất mong được sự đóng góp của qúy thầy cô và các bạn. BnquynthucvGoccay.vn i
TÓM TẮT Hệ thống báo trộm bằng hồng ngoại dùng Vi xử lý là một hệ thống khá hoàn chỉnh với các chức năng sau: 1. Phát hiện trộm đột nhập Được thiết kế với 5 cặp thu phát hồng ngoại có các tần số khác nhau. Khi chưa có trộm đột nhập che phần thu phát thì đèn báo dò đúng tần số phát ở phần thu sẽ sáng và cấp tín hiệu mức 1 cho phần vi xử lý thông qua board 4N35 vì điện áp cấp từ phần thu lớn hơn 5V. Khi có trộm đột nhập che khuất một trong các cặp thu phát hoặc che 2 cặp, 3 cặp, 4 cặp, 5 cặp thì led báo phần thu ở các vị trí sẽ tắt và cấp mức điện áp thấp (mức 0) vào vi xử lý thông qua board 4N35. 2. Xử lý xuất tín hiệu báo động và hiển thị vị trí xuất hiện trộm Khi có các tín hiệu từ phần thu tác động vào, các tín hiệu này sẽ lần lượt được đưa vào các chân từ P1.0 – P1.4 của vi điều khiển báo cho vi điều khiển biết là có trộm đột nhập. Lúc này vi điều khiển sẽ ra lệnh cho chân P1.7 lên mức 1 để tác động qua transistor đóng relay báo chuông và đồng thời xuất dữ liệu ra port 0 để hiển thị vị trí có xuất hiện trộm ra LCD và giữ hiển thị vị trí xuất hiện trộm và chuông báo cho đến khi ta tắt hệ thống thì chuông và tín hiệu hiển thị sẽ tắt Khi có trộm che ở cặp thu phát 1 thì LCD hiển thị “Có tín hiệu ở: 1”, nếu che ở cặp thu phát 2 thì LCD hiển thị “Có tín hiệu ở: 2”, nếu che ở cặp thu phát 3 thì LCD hiển thị “Có tín hiệu ở: 3”, nếu che ở cặp thu phát 4 thì LCD hiển thị “Có tín hiệu ở: 4”, nếu che ở cặp thu phát 5 thì LCD hiển thị “Có tín hiệu ở: 5”. Nếu bị che ở 2 vị trí hoặc 3 hoặc 4 hoặc 5 thì LCD lần lượt hiển thị lên màn hình các trị trí bị che. Nếu không bị che thì không có tín hiệu tác động vào và vi điều khiển sẽ xuất tín hiệu mức 0 cấp cho transistor điều khiển relay tắt và xuất tín hiệu ra LCD: “Không có tín hiệu”. BnquynthucvGoccay.vn ii
MỤC LỤC Nhiệm vụ luận văn Lời cảm ơn i Tóm tắt ii Mục lục iii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1 CHƯƠNG 2: NGUYÊN TẮC IR PHÁT HIỆN VẬT CẢN 3 2.1 Nguyên tắc thu phát sóng hồng ngoại 3 2.1.1 Khái niệm về tia hồng ngoại 3 2.1.2 Nguồn phát sóng hồng ngoại và phổ của nó 3 2.1.3 Nguyên tắc IR phát hiện vật cản 5 2.1.4 Ý tưởng bố trí phần thu phát để phát hiện vật cản 6 2.2 Khối thu phát tín hiệu hồng ngoại 7 2.2.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của Led hồng ngoại 7 2.2.2 Photo diode 7 2.2.2.1 Khái quát 7 2.2.2.2 Nguyên lý hoạt động 9 2.2.2.3 Chế độ hoạt động 11 2.2.2.4 Độ nhạy 14 2.3 Khối dao động 15 2.3.1 Khối dao động phần phát (IC 555) 15 2.3.2 Khối dao động phần thu (IC 567) 18 2.4 Khối xử lý 23 2.4.1 Giới thiệu cấu trúc phần cứng 8051 23 2.4.2 Cấu trúc bên trong 8051 26 2.4.3 Hoạt động thanh ghi Timer 33 2.4.4 Ngắt 37 2.5 Màn hình hiển thị LCD 39 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 45 3.1 Thiết kế hệ thống thu phát 45 3.2 Thiết kế mạch phát 46 3.2.1 Thiết kế sơ đồ mạch 46 3.2.2 Nguyên lý hoạt động 46 3.2.3 Tính toán và thiết kế 48 3.3 Thiết kế mạch thu 53 BnquynthucvGoccay.vn iv
3.3.1 Thiết kế sơ đồ mạch 53 3.3.2 Nguyên lý hoạt động 53 3.3.3 Tính toán và thiết kế 54 3.4 Thiết kế mạch vi xử lý và hiển thị 63 3.4.1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý 63 3.4.2 Nguyên lý hoạt động 64 3.4.3 Tính toán và thiết kế 65 3.5 Thiết kế mạch nguồn 67 3.5.1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý 67 3.5.2 Nguyên lý hoạt động 67 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN MỀM 68 4.1 Lưu đồ giải thuật 68 4.1.1 Giải thuật chương trình chính 68 4.1.2 Giải thuật chương trình con kiểm tra tín hiệu đầu vào 70 4.1.3 Giải thuật chương trình con delay 71 4.2 Chương trình 72 CHƯƠNG 5: THI CÔNG VÀ KẾT QUẢ THI CÔNG 81 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 83 6.1 Kết luận 83 6.2 Hướng phát triển đề tài 83 Tài liệu tham khảo 85 BnquynthucvGoccay.vn iv
Chương 1: Tổng quan CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN Ngày nay, việc phát hiện kẻ trộm đột nhập vào nhà, vào các kho chứa hàng, vào các ngân hàng, những nơi cất những tài sản quí hiếm, những tài liệu mật . . .là rất cần thiết đối với mọi người dân, các cơ quan chức năng, các ngân hàng Không chỉ các công ty lớn hoặc ngân hàng mới cho lắp đặt mà ngay cả người dân với thu nhập khá cũng bắt đầu để ý đến các loại thiết bị này. Đời sống dân cư ngày một nâng cao, ngoài việc chăm lo đến ăn mặc, phương tiện đi lại, người ta còn đặc biệt quan tâm đến an ninh cho gia đình. Các thiết bị chống trộm vì thế được sử dụng ngày càng rộng rãi. Thông thường khi chúng ta đụng chuyện mới quan tâm đến việc bảo vệ an toàn cho gia đình mình điều đó là quá trể vì vậy việc bảo vệ tài sản và tính mạng của bản thân và gia đình của mình phải là ưu tiên hàng đầu và thường xuyên của mỗi gia đình chúng ta. Ngoài việc thường xuyên phải nêu cao cảnh giác thì việc trang bị cho gia đình những thiết bị chống trộm cũng là một giải phát tốt . Thiết bị chống trộm thông thường gồm : Báo động có dây và không dây tuy nhiên chúng ta nên sử dụng loại không dây vì sẽ tạo mỹ quan cho ngôi nhà của chúng ta hơn. Thiết bị này gồm những bộ phận chính sau: 1- Bộ phát hiện vật cản ( SENSOR) Đây là một thiết bị sử dụng tia hồng ngoại phát hiện trộm đột nhập vào nhà độ xa bảo vệ của nó thường là 3m -6m chúng ta thường sử dụng thiết bị này ở những khu vực như sân thượng, sân vườn, gara, hành lang hoặc những khu vực trống. Khi có người đi vào khu vực này bộ phát hiện vật cản sẽ chuyển tín hiệu về Bộ điều khiển trung tâm và nơi đósẽ phát ra tín hiệu báo động 2- Bộ điều khiển trung tâm : Đây là thiết bị để thu nhận những tín hiệu từ các thiết bị phát hiện vật cản. Báo động cho người nhà biết qua còi hụ và hiển thị vị trí có vật cản xuất hiện để tiện cho việc bắt tên trộm. BnquynthucvGoccay.vn 1
Chương 1: Tổng quan Xuất phát từ những ý tưởng và tình hình thực tế như trên, nên em chọn đề tài “Hệ thống báo trộm bằng hồng ngoại dùng Vi xử lý” cho luận văn tốt nghiệp của mình. Với đề tài “Hệ thống báo trộm bằng hồng ngoại dùng Vi xử lý” gồm 6 chương: Chương 1: Tổng quan Giới thiệu về những kỹ thuật và ứng dụng của mạch chống trộm vào cuộc sống, đặc biệt là việc ứng dụng vi xử lý để xử lý các tín hiệu vào. Chương 2: Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Trình bày nguyên tắc thu phát hồng ngoại, nguyên tắc IR phát hiện vật cản, sơ đồ khối của toàn bộ hệ thống chống trộm Chương 3: Thiết kế phần cứng Trình bày sự thiết kế sơ đồ phần phát, phần thu, phần dò tần, phần xử lý và phần hiển thị từ các phần trên ta kết hợp lại với nhau tạo thành một hệ thống hoạt động hoàn chỉnh để thi công mạch Chương 4: Thiết kế phần mềm Trình bày giải thuật và chương trình xử lý của hệ thống. Chương 5: Phần thi công và kết quả thi công Nêu các bước thi công mạch kết quả của mạch Chương 6: Kết luận và kiến nghị Trình bày những kết luận và kiến nghị liên quan đến đề tài. Mong rằng hệ thống chống trộm bằng hồng ngoại dùng vi xử lý mà em thực hiện sẽ được mở rộng theo nhiều hướng hoàn chỉnh hơn, ứng dụng rộng rãi trong thực tế để ngày càng cải thiện đời sống vật chất , tinh thần và sinh hoạt của con người. Góp phần vào sự phát triển chung của xã hội và đất nước. BnquynthucvGoccay.vn 2
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản CHƯƠNG 2 NGUYÊN TẮC IR PHÁT HIỆN VẬT CẢN 2.1 NGUYÊN TẮC THU PHÁT SÓNG HỒNG NGOẠI 2.1.1 Khái niệm về tia hồng ngoại: Aùnh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấy được bằng mắt thường, có bước sóng khoảng 0,8 m đến 0.9µm, tia hồng ngoại có vận tốc truyền bằng vận tốc ánh sáng. Tia hồng ngoại có thể truyền đi được nhiều kênh tín hiệu. Nó ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Lượng thông tin có thể đạt được 3Mbit/s Trong kỹ thuật truyền tin bằng sợi quang dẫn không cần các trạm khuếch đại giữa chừng, người ta có thể truyền cùng một lúc 15000 điện thoại hay 12 kênh truyền hình qua một sợi tơ quang với đường kính 0,13 mm với khoảng cách 10Km đến 20 Km. Lượng thông tin được truyền đi với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với sóng điện từ mà người ta vẫn dùng. Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ, khả năng xuyên thấu kém. Trong điều khiển từ xa chùm tia hồng ngoại phát đi hẹp, có hướng do đó khi thu phải đúng hướng. 2.1.2 Nguồn phát sóng hồng ngoại và phổ của nó: Các nguồn sóng nhân tạo thường chứa nhiều sóng hồng ngoại. Hình dưới cho ta quang phổ của các nguồn phát sáng này. BnquynthucvGoccay.vn 3
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Hình 2.1 Quang phổ của các nguồn sáng IRED : Diode hồng ngoại. LA : Laser bán dẫn . LR : Đèn huỳnh quang. Q : Đèn thủy tinh. W : Bóng đèn điện với dây tiêm wolfram. PT : Phototransistor. Phổ của mắt người và phototransistor(PT) cũng được trình bày để so sánh. Đèn thủy ngân gần như không phát tia hồng ngoại. Phổ của đèn huỳnh quang bao gồm các đặc tính của các loại khác. Phổ của phototransistor khá rộng. Nó không nhạy trong vùng ánh sánh thấy được, nhưng nó cực đại ở đỉnh phổ của LED hồng ngoại. Sóng hồng ngoại có những đặc tính quang học giống như ánh sánh (sự hội tụ qua thấu kính, tiêu cực ). Ánh sáng và sóng hồng ngoại khác nhau rất rõ trong sự xuyên suốt qua vật chất. Có những vật mắt ta thấy “phản chiếu sáng” nhưng đối với tia hồng ngoại nó là những vật “phản chiếu tối”. Có những vật ta thấy nó dưới một màu xám đục nhưng với ánh sáng hồng ngoại nó trở nên trong suốt. Điều này giải thích tại sao LED hồng ngoại có hiệu suất cao hơn so với LED cho màu xanh lá cây, màu đỏ Vì rằng, vật liệu bán dẫn “trong suốt” đối với ánh sáng hồng ngoại, tia hồng ngoại không bị yếu đi khi nó phải vượt qua các lớp bán dẫn để đi ra ngoài. Không như ánh sáng, hồng ngoại không bị khói, bụi làm suy giảm công suất. BnquynthucvGoccay.vn 4
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Đời sống của LED hồng ngoại dài đến 100.000 giờ (hơn 11 năm!), LED hồng ngoại không phát sáng cho lợi điểm trong các thiết bị kiểm soát vì không gây sự chú ý. 2.1.3 Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Để phát hiện có người đi qua thì cảm biến phải có phần phát và phần thu. Phần phát phát ra ánh sáng hồng ngoại và phần thu hấp thụ ánh sáng hồng ngoại vì ánh sáng hồng ngoại có đặc điểm là ít bị nhiễu so với các loại ánh sáng khác. Hai phần phát và thu hoạt động với cùng tần số. Khi có người đi qua giữa phần phát và phần thu, ánh sáng hồng ngoại bị che phần thu sẽ không nhận được tín hiệu từ phần phát như thế tạo ra một tín hiệu tác động tới bộ phận xử lý. Vậy phần phát và phần thu phải có nguồn tạo dao động. Phần dao động tác động tới công tắc đóng ngắt của nguồn phát và nguồn thu ánh sáng. Có nhiều linh kiện phát và thu ánh sáng hồng ngoại nhưng em chọn led hồng ngoại và photodiode là linh kiện phát và thu vì photodiode là linh kiện rất nhạy với ánh sáng hồng ngoại . Bộ phận tạo dao động có thể dùng mạch LC, cổng logic, hoặc IC dao động. Với việc sử dụng IC chuyên dùng tạo dao động, bộ tạo dao động sẽ trở nên đơn giản hơn với tần số phát và thu Vì tín hiệu ở ngõ ra photodiode rất nhỏ nên cần có mạch khuyếch đại trước khi đưa đến bộ tạo dao động. Em dùng Transistor để khuếch đại tín hiệu lên đủ lớn. Vậy sơ đồ khối của phần phát và phần thu là: KHỐI KHUẾCH DAO ĐẠI ĐỘNG KHỐI KHUYẾCH KHỐI XỬ PHOTODIODE DAO ĐẠI LÝ ĐỘNG HIỂN THỊ Hình 2.2 Sơ đồ khối phần phát và phần thu BnquynthucvGoccay.vn 5
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản 2.1.4 Ý tưởng bố trí phần thu phát để phát hiện vật cản HỆ THỐNG PHẦN THU 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 HỆ THỐNG PHẦN PHÁT BnquynthucvGoccay.vn 6
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản 2.2 KHỐI THU PHÁT TÍN HIỆU HỒNG NGOẠI 2.2.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của led hồng ngoại: Led được cấu tạo từ GaAs với vùng cấm có độ rộng là 1.43eV tương ứng bức xạ 900nm. Ngoài ra khi pha tạp Si với nguyên vật liệu GaAlAs, độ rộng vùng cấm có thể thay đổi. Với cách này, người ta có thể tạo ra dải sóng giữa 800 - 900nm và do đó tạo ra sự điều hưởng sao cho led hồng ngoại phát ra bước sóng thích hợp nhất cho điểm cực đại của độ nhạy các bộ thu. Hoạt động: khi mối nối p - n được phân cực thuận thì dòng điện qua nối lớn vì sự dẫn điện là do hạt tải đa số, còn khi mối nối được phân cực nghịch thì chỉ có dòng rỉ do sự di chuyển của các hạt tải thiểu số. Nhưng khi chiếu sáng vào mối nối, dòng điện nghịch tăng lên gần như tỷ lệ với quang thông trong lúc dòng thuận không tăng. Đặc tuyến volt – ampere của led hồng ngoại như sau: I(A) ϕ = 4 ϕ = 3 ϕ = 2 ϕ = 1 ϕ = 0 U(V) Hình 2.3 Đặc tuyến V – A của Led hồng ngoại 2.2.2 Photo diode 2.2.2.1. Khái quát Với hiệu ứng quang điện, ta có sự phát sinh một điện áp ở lớp chuyển tiếp p- n, khi lớp chuyển tiếp này được chiếu sáng. Cũng như trong mạch tổ hợp vật liệu để chế tạo photodiode là silic. Nhưng để chế tạo photodiode ta cần silic có độ sạch cao hơn. Điện trở càng cao thì silic càng sạch. Vật liệu silic dùng để chế tạo linh kiện điện tử có độ dẫn điện từ 10 đến 10.000 Ohm/cm. BnquynthucvGoccay.vn 7
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Photodiode được dùng với mạch khuếch đại có tổng trở cao và có các đặc tính: - Rất tuyến tính - Ít nhiễu - Thang tần số rộng - Nhẹ, có sức bền cơ học cao và có đời sống dài Với các đặc tính trên photodiode được dùng để làm detector sự hiện diện, cường độ, vị trí và màu sắc ánh sáng. Nếu ta nối một điện thế ngược (H 2.4) với một diode silic bất kỳ, chỉ có một dòng điện rò rất bé chạy qua diode và điện áp ở R1 gần bằng 0. Nhưng nếu vỏ của diode này được bóc di cẩn thận, vùng chuyển tiếp p-n của diode được phơi trần dưới ánh sáng, dòng điện ngược chạy qua diode tăng cao đến khoảng 1mA và cho ta một tín hiệu đáng kể ở R1. Tất cả các lớp chuyển tiếp p-n của diode đều nhạy sáng. Photodiode không nhạy sáng bằng một quang trở loại Cadmium – sulfide nhưng nó làm việc nhanh gấp nhiều lần. VCC D1 PHOTODIODE Vout R1 R Hình 2.4 Photodiode làm việc với điện thế ngược Một photodiode có hai cực: catod và anod. Nó có điện trở bé khi điện thế ở anod dương và điện trở khá lớn khi anod có điện thế âm (điện thế ngược). Thông thường photodiode làm việc với điện thế ngược. Mắt con người nhạy sáng nhất với độ dài sóng 550 nm, đó là màu xanh lá cây. Đối với ánh sáng cực tím và hồng ngoại đôi mắt con người có độ nhạy rất kém. Các photodiode có độ nhạy ở vùng sáng thấy được có quang phổ hẹp hơn quang phổ con mắt. Photodiode hồng ngoại có độ nhạy cao nhất ở vùng λ ≈1000 nm . Hai loại photodiiode Si và Ge che lấp một vùng quang phổ kéo dài từ 300 đến 1800 nm. Chỉ có photodiode loại Si là quan rọng nhất. Nó nhạy với ánh BnquynthucvGoccay.vn 8
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản sáng thấy được và độ nhạy cực đại của nó nằm trong vùng hồng ngoại gần, rất thích hợp cho kỹ thuật điều khiển từ xa với Led vật liệu GaAs . . . 2.2.2.2 Nguyên lý hoạt động Sự tiếp xúc của hai bán dẫn loại n và loại p (chuyển tiếp P-N) tạo nên vùng nghèo hạt dẫn bởi vì ở đó tồn tại một điện trường và hình thành hàng rào thế Vb Hình 2.5 Chuyển tiếp P – N và hàng rào thế của nó Khi không có điện thế bên ngoài đặt lên chuyển tiếp (V = 0), dòng diện qua chuyển tiếp I = 0. Thực tế I chính là dòng tổng cộng của hai dòng điện bằng nhau và ngược chiều: - Dòng do khuếch tán hạt dẫn cơ bản sinh ra khi ion hoá tạp chất (lỗ trống trong bán dẫn loại P và điện tử trong bán dẫn loại N). Năng lượng nhiệt của các hạt dẫn cơ bản đủ lớn để có thể vượt qua hàng rào thế. - Dòng hạt dẫn không cơ bản (do kết quả của sự hình thành các cặp khi có sự kích thích nhiệt: điện tử trong bán dẫn loại P và lỗ trống trong bán dẫn loại N), chúng chuyển động dưới tác dụng của điện trường trong vùng nghèo. Khi đặt điện áp Vd lên diode, chiều cao của hàng rào thế sẽ thay đổi kéo theo sự thay đổi của đòng hạt dẫn cơ bản và bề rộng vùng nghèo. Điện áp Vd sẽ xác định đòng điện chạy qua chuyển tiếp: BnquynthucvGoccay.vn 9
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản qVd I= Io.exp[ ] − Io (2.1) kT Trong đó Io là dòng hạt dẫn không cơ bản. Khi điện áp ngược đủ lớn (Vd << -kT/q = -26mV ở 300 0K), chiều cao của hàng rào thế lớn đến mức dòng khuếch tán hạt dẫn cơ bản trở nên rất nhỏ có thể bỏ qua và chỉ còn lại dòng hạt dẫn không cơ bản, dây chính là dòng ngược I r của diode, I r=Io. Khi chiếu sáng diode bằng bức xạ có bước sóng nhỏ hơn bước sóng ngưỡng ( λ< λ s ), sẽ xuất hiện thêm các cặp điện tử – lỗ trống. Để các hạt dẫn này có thể tham gia vào độ dẫn và làm tăng dòng I, cần phải ngăn cản quá trình tái hợp của chúng tức là phải nhanh chóng tách cặp điện tử – lỗ trống dưới tác dụng của điện trường. Điều này chỉ có thể xảy ra trong vùng nghèo và sự chuyển dơì của các điện tích đó (cùng hướng với hướng chuyển động của các hạt dẫn không cơ bản) kéo theo sự gia tăng của dòng ngược I r. Hình 2.6 Hiệu ứng quang điện trong vùng nghèo của chuyển tiếp P - N Điều quan trọng là ánh sáng phải đạt tới vùng nghèo sau khi đã đi qua một bề dày đáng kể của chất bán dẫn và tiêu hao năng lượng không nhiều. Càng đi sâu vào chất bán dẫn thông lượng φ càng giảm: -α X φ (x) = φ 0e (2.2) Trong đó α ~10 5 cm -1 tương ứng với sự giảm 63% thông lượng khi đi qua bề dầy bằng 10 3 Å. BnquynthucvGoccay.vn 10
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Trên thực tế phiến bán dẫn được làm rất mỏng để sử dụng năng lượng ánh sáng một cách hữu hiệu nhất, đồng thời vùng nghèo cũng phải đủ rộng để sự hấp thụ ở đó là cực đại. 2.2.2.3 Chế độ hoạt động 2.2.2.3.1 Chế độ quang dẫn Es PHOTODIODE Vd Rm VR 0 Sơ đồ lắp ráp cơ bản gồm một nguồn Es phân cực ngược diode và một điện trở Rm để đo tín hiệu (H ). Giả sử đặt điện áp Vd < 0 lên diode (diode phân cực ngược), dòng ngược I r chạy qua diode được biểu diễn bởi biểu thức: qVd Ir=− Io.exp[ ] ++ Io Ip (2.3) kT Trong đó Ip là dòng quang điện hình thành khi ánh sáng đạt tới vùng nghèo sau khi đi qua bề dầy X: BnquynthucvGoccay.vn 11
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản qη(1− R ) λ Ip=φ0 exp( − α X ) (2.4) hc Hình 2.7 Đặc trưng I-V ứng với những thông lượng khác nhau Khi điện áp ngược đạt giá trị đủ lớn , thành phần exp của (2.3) tiến tới 0 và ta có: Ir = Io + Ip (2.5) Nghĩa là Ir ≈Ip (2.6) Phương trình mạch điện: Es = V R – Vd (2.7) Trong đó V R = Rm.Ir cho phép vẽ đường thẳng tải (H2.7 ) Es Vd Ir = + (2.8) Rm Rm Điểm làm việc Q của diode là điểm giao nhau giữa đường tải và đường đặc tuyến I-V với thông lượng tương ứng. Chế độ làm việc này là tuyến tính, V R tỷ lệ với thông lượng. 2.2.2.3.2 Chế độ quang thế Trong chế độ này không cho điện áp ngoài đặt vào diode. Diode hoạt động như bộ chuyển đổi năng lượng tương đương với một máy phát và người ta đo thế hở mạch Voc hoặc đo dòng ngắn mạch Isc. Đo thế hở mạch Voc: BnquynthucvGoccay.vn 12
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Sự tăng Ip của dòng hạt dẫn không cơ bản khi chiếu sáng sẽ làm chiều cao hàng rào thế giảm đi một lượng Vb (do có sự phân chia hạt tải). Sự giảm chiều cao hàng rào thế này làm cho dòng hạt dẫn cơ bản tăng lên để đảm bảo cân bằng giữa hai dòng hạt dẫn cơ bản và không cơ bản sao cho Ir = 0, nghĩa là: q Vb −Ioexp[ ] ++= Io Ip 0 (2.9) kT kT Ip Từ đây rút ra: Vb =ln[1 + ] (2.10) q Io Với Ip được biểu diễn bởi công thức (2.4) Sự giảm chiều cao Vb của hàng rào thế có thể đánh giá được nếu đo điện áp giưa hai đầu của diode trong chế độ hở mạch: kT Ip Voc =ln[1 + ] (2.11) q Io Khi chiếu sáng yếu, Ip > Io và ta có: kT Ip Voc = ln (2.13) q Io Trong trường hợp này Voc có giá trị tương đối lớn (0,1 – 0,6V) nhưng sự phụ thuộc của Voc vào thông lượng có dạng hàm logarit (H 2.8 ) BnquynthucvGoccay.vn 13
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Hình 2.8 Sự phụ thuộc của thế hở mạch vào thông lượng Đo dòng ngắn mạch Isc: Khi nối ngắn mạch hai đầu của diode bằng một điện trở Rm nhỏ hơn điện trở động rd của chuyển tiếp, dòng đoản mạch chính bằng dòng Ip và tỷ lệ với thông lượng (H 2.9) BnquynthucvGoccay.vn 14
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Hình 2.9 Sự phụ thuộc của dòng Isc vào thông lượng khi diode ở chế độ ngắn mạch Đặc điểm quan trọng của chế độ làm việc này của diode là không có dòng tối. Thực vậy, khi không có nguồn điện phân cực bên ngoài thì sẽ không có dòng tối chạy qua diode. Như vậy có thể giảm nhiễu (Schottky) và cho khả năng đo thông lượng rất nhỏ. 2.2.2.4 Độ nhạy Đối với bức xạ có phổ xác định, dòng quang điện Ip tỷ lệ tuyến tính với thông lượng trong một khoảng thông lượng tương đối rộng, cỡ 5 – 6 decad. Độ nhạy phổ được xác định nhhư sau: Ip qη(1 − R )exp( − α X ) S(λ )= = . λ (2.14) φ hc Với λ≤ λ s Độ nhạy phụ thuộc vào λ , hiệu suất lượng tử η , vào hệ số phản xạ R và hệ số hấp thụ α . Đối với mỗi loại diode, người sử dụng phải biết độ nhạy phổ dựa trên đường cong phổ đáp ứng S()/λ S ( λ p ) , trong đó λ p là độ dài bước sóng ứng với cực đại độ nhạy phổ (H ), đồng thời phải biết giá trị của λ p. Thông thường S( λ p) nằm trong khoảng từ 0,1 đến 1 A/W BnquynthucvGoccay.vn 15
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Hình 2.10 Phổ độ nhạy của photodiode (loại 5082 – 4200) Dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, cực đại λ p của đường cong độ nhạy phổ bị dịch chuyển. Khi nhiệt độ tăng, λ p dịch chuyển về phiá bước sóng dài như biểu diễn 1 dIp trên hình (h ). Hệ số nhiệt độ của dòng quang dẫn . có giá trị trong khoảng Ip dT 0,1 %/ 0C. 2.3 KHỐI DAO ĐỘNG 2.3.1 Khối dao động phần phát (IC dao động 555) 8 7 6 5 NE 555 1 2 3 4 Hình 2.11 Sơ đồ chân IC 555 BnquynthucvGoccay.vn 16
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Vcc 8 6 Threshold Control 5K Voltage + 2/3 Vcc 1 - 5 R OUTPUT 5K F/F OUTPUT 3 1/3 Vcc S + 2 - T2 7 GND 5K Dirchage 1 T1 Vr = 1,4V 2 4 Trigger Input Reset Hình 2.12 Sơ đồ khối bên trong IC 555 Chức năng của các chân Đây là vi mạch định thời chuyên dùng, có thể mắc thành dạng mạch đơn ổn hay phi ổn. Điện áp cung cấp từ 3V đến 18V. Dòng điện ra đến 200mA (loại vi mạch BJT) hay 100mA (loại CMOS). Chân 1: Nối với masse. Chân 2: Nhận tín hiệu kích thích (trigger). Chân 3: Tín hiệu ra (output). Chân 4: Phục nguyên về trạng thái ban đầu (preset). Chân 5: Nhận điện áp điều khiển (control voltag). Chân 6: Mức ngưỡng ( threshold ). Chân 7: Tạo đường phóng điện cho tụ. Chân 8: Cấp nguồn Vcc. Bên trong vi mạch 555 cóhơn 20 Transistor và nhiều điện trở thực hiện các chức năng như hình 2.6 gồm có: BnquynthucvGoccay.vn 17
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản 1) Cầu phân áp gồm 3 điện trở 5K nối từ nguồn Vcc xuống mass cho ra 2 áp thế chuẩn là 1/3 Vcc và 2/3 Vcc. 2) OPAMP (1) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ In - nhận điện áp chuẩn 2/3 Vcc còn ngõ In + thì nối ra ngoài chân 6. Tuỳ thuộc điện áp của chân 6 so với điện áp chuẩn 2/3 Vcc mà Opamp (1) có điện áp ra mức cao hay thấp để làm tín hiệu R (Reset) điều khiển Flip-Flop (F/F). 3) OPAMP (2) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ In + nhận điện áp chuẩn 1/3 Vcc còn ngõ In - thì nối ra ngoài chân 2. Tuỳ thuộc điện áp của chân 2 so với điện áp chuẩn 1/3 Vcc mà Opamp (2) có điện áp ra mức cao hay thấp để làm tín hiệu S (Set) điều khiển Flip-Flop (F/F). 4) Mạch F/F là loại mạch lưỡng ổn kích một bên. Khi chân Set có điện áp cao thì điện áp này kích đổi trạng thái của F/F l2 ngõ Q lên mức cao và ngõ Q xuống mức thấp. Khi ngõ Set đang ở mức cao xuống thấp thì mạch F/F không đổi trạng thái. Khi chân Reset (R) có điện áp cao thì điện áp này kích đổi trạng thái của F/F làm ngõ Q lên mức cao và ngõ Q xuống mức thấp. Khi ngõ Reset đang ở mức cao xuốn gthấp thì mạch F/F không đổi trạng thái. 5) Mạch OUTPUT là mạch khuếch đại ngõ ra để tăng độ khuếch đại dòng cấp cho tải. Đây là mạch khuếch đại đảo có ngõ vào là chân Q của F/F nên khi Q ở mức cao thì ngõ ra chân 3 của IC sẽ có điện áp thấp ( ≈ 0V) và ngược lại. 6) Transistor T1 có chân E nối vào một điện áp chuẩn khoảng 1,4V và loại Transistor PNP nên khi cực B nối ra ngoài bởi chân 4 có điện áp cao hơn 1,4V thì T1 ngưng dẫn nên T1 không bị ảnh hưởng đến hoạt động của mạch: Khi chân 4 có điện trở trị số nhỏ thích hợp nối mass thì T1 dẫn bão hoà đồng thời làm mạch Output cũng dẫn bão hoà và ngõ ra xuống thấp. Chân 4 được gọi là chân Reset có nghĩa là nó Reset IC 555 bất chấp tình trạng ở các ngõ vào khác, do đó chân Reset dùng để kết thúc xung ra sớm khi cần. Nếu không dùng chức năng Resetthì nối chân 4 lên Vcc để tránh mạch bị Reset do nhiễu. 7) Transistor T2 là transistor có cực C để hở nối ra chân 7 (Discharge = xả). Do cực B được phân cực bởi mức điện áp ra Q của F/F nên khi Q ở mức cao thì T2 bão hoà và cực C của T2 coi như nối mass, lúc đó ngõ ra chân 3 cũng ở mức thấp; Khi Q ở mức thấp thì T2 ngưng dẫn cực C của T2 bị hở, lúc đó ngõ ra chân 3 có BnquynthucvGoccay.vn 18
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản điện áp cao. Theo nguyên lý trên cực C của T2 ra chân 7 có thể làm ngõ ra phụ có mức điện áp giống mức điện áp của ngõ ra chân 3. 2.3.2 Khối dao động phần thu (IC 567) IC 567 (TONE DECODER): IC 567 Bộ giải mã âm sắc. Tụ ngõ ra 1 8 Ngõ ra GND Tụ lọc thôngthấp2 567 7 Ngõvào3 6 Tụ định thời +4,75-9,0V4 5 Điện trở định thời Hình 2.13 Sơ đồ chân IC 567 IC chứa một vòng khóa pha. Khi tần số phù hợp với tần số trung tâm thì chân 8 có mức áp thấp. Do đó tín hiệu từ transistor qua tầng khuyếch đại đưa đến ngõ vào của IC 567. Tần số hiện nay được xác lập theo mạch định thời R và C hay 1,1 /(RC). R lấy khoảng 2K đến 20K. 567 có thể tách dò tần số ngã vào từ 0,01Hz đến 500KHz Ghi chú: các ngõõ vào trong mạch lọc thấp qua tính theo F sẽ được xác định bởi n/F 0. Trong đó n trong khoảng 1300 đến 62000. Tụ ngõõ ra lấy trị số gấp đôi tụ trong mạch lọc thấp qua ở ngõõ vào. BnquynthucvGoccay.vn 19
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Hình 2.14 Sơ đồ khối LM 567 BnquynthucvGoccay.vn 20
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Hình 2.15 Sơ đồ chi tiết bên trong LM567 BnquynthucvGoccay.vn 21
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Các mạch ứng dụng của LM 567: Hình 2.16 Mạch tạo sóng ngõ ra nhân đôi Hình 2.17 Mạch tạo dao động chính xác điều khiển tải 100mA Hình 2.18 Mạch test AC BnquynthucvGoccay.vn 22
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Hình 2.19 Mạch giải mã phím ấn BnquynthucvGoccay.vn 23
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản 2.4 KHỐI XỬ LÝ Với khối xử lý người ta có thể dùng IC rời hoặc khối vi xử lý. Nếu sử dụng vi xử lý trong khối xử lý, người ta có thể thiết kế mạch điện giao tiếp được với máy tính nên dễ dàng cho việc điều khiển từ xa và bằng việc thay đổi phần mềm có thể mở rộng chương trình điều khiển, đó là lý do em sử dụng vi xử lý trong khối xử lý. Cùng với thời gian, con người đã cho ra đời nhiều loại vi xử lý từ 8 bit đến 64 bit với cải tiến ngày càng ưu việt nhưng tùy theo mục đích sử dụng mà vi xử lý 8 bit vẫn còn tồn tại. Trong luận văn này em sử dụng vi điều khiển 8051. 8051 cũng là vi xử lý 8 bit nhưng có chứa bộ nhớ bên trong và có thêm 2 bộ định thời ngoài ra nó có thể giao tiếp nối tiếp trực tiếp với máy tính mà vi xử lý 8 bit như 8085 cũng giao tiếp được với máy tính nhưng là giao tiếp song song nên cần có IC chuyển đổi dữ liệu từ song song sang nối tiếp để giao tiếp với máy tính. Với bộ nhớ trong 8051 thích hợp cho những chương trình có quy mô nhỏ,tuy nhiên 8051 có thể kết hợp được với bộ nhớ ngoài cho chương trình có quy mô lớn. Sau đây là giới thiệu của em về vi điều khiển 8051: 2.4.1 Giới thiệu cấu trúc phần cứng 8051 2.4.1.1 Sơ đồ chân 8051 8051 là IC vi điều khiển (Microcontroller) do hãng Intel sản xuất. IC này có đặc điểm như sau: 4k byte ROM,128 byte RAM 4 Port I/O 8 bit. 2 bộ đếm/ định thời 16 bit. Giao tiếp nối tiếp. 64k byte không gian bộ nhớ chương trình mở rộng. 64k byte không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng. Một bộ xử lý luận lý (thao tác trên các bít đơn). 210 bit được địa chỉ hóa. Bộ nhân / chia 4. BnquynthucvGoccay.vn 24
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản 1 40 2 P1.0 VCC 39 3 P1.1 P0.0 38 4 P1.2 P0.1 37 5 P1.3 P0.2 36 6 P1.4 P0.3 35 7 P1.5 P0.4 34 8 P1.6 P0.5 33 P1.7 P0.6 32 9 P0.7 RESET 31 10 EA/VP 11 P3.0 30 12 P3.1 ALE/P 13 P3.2 29 14 P3.3 PSEN 15 P3.4 28 16 P3.5 P2.7 27 17 P3.6 P2.6 26 P3.7 P2.5 25 18 P2.4 24 19 X2 P2.3 23 X1 P2.2 22 20 P2.1 21 VSS P2.0 8031 Hình 2.20 Sơ đồ chân 8051 2.4.1.2 Chức năng của các chân 8051: Port 0: từ chân 32 đến chân 39 (P0.0 _P0.7). Port 0 có 2 chức năng: trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường IO, đối với thiết kế lớùn có bộ nhớ mở rộng nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu. Port 1: từ chân 1 đến chân 9 (P1.0 _ P1.7). Port 1 là port IO dùng cho giao tiếp với thiết bị ngoài nếu cần. Port 2: từ chân 21 đến chân 28 (P2.0 _P2.7). Port 2 là một port có tác dụng kép dùng như các đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ nhớ mở rộng. Port 3: từ chân 10 đến chân 17 (P3.0 _ P3.7 ). Port 3 là port có tác dụng kép. Các chân của port này có nhiều chức năng, có công dụng chuyển đổi có liên hệ đến các đặc tính đặc biệt của 8051 như ở bảng sau: BnquynthucvGoccay.vn 25
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Bảng 2.1 Bảng công dụng chân Port 3 Bit Tên Chức năng chuyển đổi P3.0 RXD Ngõ vào 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 TIMER/ COUNTER thứ 0. P3.5 T1 Ngõ vào của TIMER/ COUNTER thứ P3.6 WR\ 1. P3.7 RD\ Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài. Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài. PSEN (Program store enable): PSEN là tín hiệu ngõ ra có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE\ của Eprom cho phép đọc các byte mã lệnh. PSEN ở mức thấp trong thời gian 8051 lấy lệnh. Các mã lệnh của chương trình được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu, được chốt vào thanh ghi lệnh bên trong 8051 để giải mã lệnh. Khi 8051 thi hành chương trình trong ROM nội PSEN ở mức cao. ALE (Address Latch Enable): Khi 8051 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, Port 0 có chức năng là bus địa chỉ và dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ. Tín hiệu ra ALE ở chân thứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt. Tín hiệu ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian port 0 đóng vai trò là địa chỉ thấp nên chốt địa chỉ hoàn toàn tự động. EA\ (External Access): Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 thường được mắc lên mức 1 hoặc mức 0. Nếu ở mức 1, 8051 thi hành chương trình từ ROM nội. Nếu ở mức 0, 8051 thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng. Chân EA\ được lấy làm chân cấp nguồn 21V khi lập trình cho Eprom trong 8051. BnquynthucvGoccay.vn 26
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản RST (Reset): Khi ngõ vào tín hiệu này đưa lên mức cao ít nhất 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong được nạp những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống. Khi cấp điện mạch phải tự động reset. Các ngõ vào bộ dao động X1, X2: Bộ tạo dao động được tích hợp bên trong 8051. Khi sử dụng 8051, người ta chỉ cần nối thêm tụ thạch anh và các tụ. Tần số tụ thạch anh thường là 12 Mhz 2.4.2 Cấu trúc bên trong của 8051 2.4.2.1 Sơ đồ khối bên trong 8051: INT1 INT0 Timer2 Timer1 Timer0 Port nối tiếp T2 Timer2 Các thanh 128 T1 Điều khiển MRO Timer1 byteRAM ngắt ghi khác Timer0 T0 CPU Oscillator Điều khiển bus Các port I/O Port nối tiếp EA RST P0P2 P1P3 PSEN TxDRxD ALE BnquynthucvGoccay.vn 27
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Hình 2.21 Sơ đồ khối bên trong 8051 2.4.2.2 Khảo sát các khối nhớ bên trong 8051: *Tổ chức bộ nhớ: Bảng 2.2 Bảng tổ chức bộ nhớ 8051 Byte Bitaddress Byte Bitaddress Address address 7F FF F0 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 B 80byte General E0 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0 ACC purpose RAM D0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 PSW 30 B8 - - - BC BB BA B9 B8 IP 2F 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78 2E 77 76 75 74 73 72 71 70 B0 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 P3 2D 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68 2C 67 66 65 64 63 62 61 60 A8 AF - - AC AB AA A9 A8 IE 2B 5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58 2A 57 56 55 54 53 52 51 50 A0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 P2 29 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48 28 47 46 45 44 43 42 41 40 99 not bit addressable SBUF 27 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38 98 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98 SCON 26 37 36 35 34 33 32 31 30 Bitaddressablelocations 25 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 90 97 96 95 94 93 92 91 90 P1 24 27 26 25 24 23 22 21 20 23 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18 8D not bit addressable TH1 22 17 16 15 14 13 12 11 10 8C not bit addressable TH0 21 0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08 8B not bit addressable TL1 20 07 06 05 04 03 02 01 00 8A not bit addressable TL0 1F 89 not bit addressable TMOD Bank 2 8 18 88 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88 TCON 17 87 not bit addressable PCON Bank 2 8 10 32byte 0F 83 not bit addressable DPH Bank 1 8 08 82 not bit addressable DPL 07 Defaut register 81 not bit addressable SP 8 00 Bank for R0 – R7 80 87 86 85 84 83 82 81 80 P0 RAM SPECIALFUNCTIONREGISTER BnquynthucvGoccay.vn 28
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Bộ nhớ bên trong 8051 bao gồm ROM và RAM. RAM bao gồm nhiều thành phần: phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ địa chỉ hóa từng bit, các bank thanh ghi và các thanh ghi chức năng đặc biệt. 8051 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard: có những vùng nhớ riêng biệt cho chương trình và dữ liệu. Chương trình và dữ liệu có thể chứa bên trong 8051 nhưng 8051 vẫn có thể kết nối với 64 k byte bộ nhớ chương trình và 64 k byte bộ nhớ dữ liệu mở rộng. Ram bên trong 8051 được phân chia như sau: Các bank thanh ghi có địa chỉ từ 00H đến 1Fh. Ram địa chỉ hóa từng bit có địa chỉ từ 20H đến 2FH. Ram đa dụng từ 30H đến 7FH. Các thanh ghi chức năng đặc biệt từ 80H đến FFH. -Ram đa dụng: Mọi địa chỉ trong vùng ram đa dụng đều có thể được truy xuất tự do dùng kiểu địa chỉ trực tiếp hay gián tiếp. Ví dụ để đọc nội dung ô nhớ ở địa chỉ 5FH của ram nội vào thanh ghi tích lũy A : MOV A,5FH. Hoặc truy xuất dùng cách địa chỉ gián tiếp qua R0 hay R1. Ví dụ 2 lệnh sau sẽ thi hành cùng nhiệm vụ như lệnh ở trên: MOV R0, #5FH MOV A , @R0 -Ram có thể truy xuất từng bit: 8051 chứa 210 bit được địa chỉ hóa từng bit, trong đó 128 bit chứa ở các byte có địa chỉ từ 20H đến 2FH, các bit còn lại chứa trong nhóm thanh ghi chức năng đặc biệt. Ýtưởng truy xuất từng bit bằng phần mềm là một đặc tính mạnh của vi điều khiển nói chung. Các bit có thể được đặt, xóa, and, or, với 1 lệnh đơn. Ngoài ra các port cũng có thể truy xuất được từng bít làm đơn giản phần mềm xuất nhập từng bit. Ví dụ để đặt bit 67H ta dùng lệnh sau: SETB 67H. -Các bank thanh ghi: BnquynthucvGoccay.vn 29
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Bộ lệnh 8051 hỗ trợ 8 thanh ghi có tên là R0 đến R7 và theo mặc định (sau khi reset hệ thống), các thanh ghi nàyở các địa chỉ 00H đến 07H. lệnh sau đây sẽ đọc nội dung ở địa chỉ 05H vào thanh ghi tích lũy: MOV A, R5. Đây là lệnh 1 byte dùng địa chỉ thanh ghi. Tuy nhiên có thể thi hành bằng lệnh 2 byte dùng địa chỉ trực tiếp nằm trong byte thứ 2: MOV A, 05H. Lệnh dùng các thanh ghi R0 đến R7 thì sẽ ngắn hơn và nhanh hơn nhiều so với lệnh tương ứng dùng địa chỉ trực tiếp. Bank thanh ghi tích cực bằng cách thay đổi các bit trong từ trạng thái chương trình (PSW). Giả sủ thanh ghi thứ 3 đang được truy xuất, lệnh sau đây sẽ di chuyển nội dung của thanh ghi A vào ô nhớ ram có địa chỉ 18H: MOV R0, A. * Các thanh ghi có chức năng đặc biệt: 8051 có 21 thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR: Special Funtion Register) ở vùng trên của RAM nội từ địa chỉ 80H đến FFH. Chú ý: tất cả 128 địa chỉ từ 80H đến FFH không được định nghĩa, chỉ có 21 thanh ghi chức năng đặc biệt được định nghĩa sẵn các địa chỉ. -Thanh ghi trạng thái chương trình: Thanh ghi trạng thái chương trình PSW (Program Status Word ) ở địa chỉ DOH chứa các bít trạng thái như bảng sau: Bảng 2.3 Bảng thanh ghi trạng thái chương trình Bit Ký hiệu Địa chỉ Ý nghĩa PSW.7 CY D7H Cờ nhớ PSW.6 AC D6H Cờ nhớ phụ PSW.5 F0 D5H Cờ 0 PSW.4 RS1 D4H Bit 1 chọn bank thanh ghi PSW.3 RS0 D3H Bit 0 chọn bank thanh ghi 00=bank 0: địa chỉ 00H – 07H 01=bank 1: địa chỉ 08H – 0FH 10=bank 2: địa chỉ 10H – 1FH 11=bank 3: địa chỉ 18H –1FH PSW.2 0V D2H Cờ tràn PSW.1 _ D1H Dự trữ BnquynthucvGoccay.vn 30
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản PSW.0 P D0H Cờ parity chẵn lẽ. BnquynthucvGoccay.vn 31
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản + Cờ nhớ: C = 1 nếu phép toán cộng có tràn hoặc phép toán trừ có mượn và ngược lại C = 0. Ví dụ nếu thanh ghi A có giá trị FF thì lệnh sau: ADD A, #1 Phép cộng này có tràn nên bit C = 1 và kết quả trong thanh ghi A = 00H Cờ nhớ có thể xem là thanh ghi 1 bit cho các lệnh luận lý thi hành trên bit. ANL C, 25H + Cờ nhớ phụ: Khi cộng các số BCD, cờ nhớ phụ AC = 1 nếu kết quả 4 bit thấp trong khoảng 0AH đến 0FH. Ngược lại AC = 0. + Cờ 0: Cờ 0 là một bit cờ đa dụng dành cho các ứng dụng của người dùng. + Các bit chọn bank thanh ghi truy xuất: Các bit chọn bank thanh ghi (RS0 và RS1) xác định bank thanh ghi được truy xuất. Chúng được xóa sau khi reset hệ thống và được thay đổi bằng phần mềm nếu cần. Ví dụ lệnh sau cho phép bank thanh ghi 3 và di chuyển nội dung của bank thanh ghi R7 (địa chỉ bye 1FH) vào thanh ghi A: SETB RS1 SETB RS0 MOV A,R7 -Thanh ghi B: Thanh ghi B ở địa chỉ F0H được dùng cùng với thanh ghi tích lũy A cho các phép toán nhân và chia. Lệnh MUL AB sẽ nhân các giá trị không dấu 8 bit trong A và B rồi trả kết quả về 16 bit trong A (byte thấp) và B (byte cao). Lệnh DIV AB sẽ chia A cho B rồi trả kết quả nguyên trong A và phần dư trong B. thanh ghi cũng có thể xem như thanh ghi đệm đa dụng. -Con trỏ ngăn xếp: Con trỏ ngăn xếp SP là một thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 18H. Nó chứa địa chỉ của byte dữ liệu hiện hành trên đỉnh của ngăn xếp. Các lệnh trên ngăn xếp bao gồm các lệnh cất dữ liệu vào ngăn xếp và lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp. Lệnh cất dữ BnquynthucvGoccay.vn 32
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản liệu vào ngăn xếp sẽ làm tăng SP trước khi ghi dữ liệu và lệnh lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp sẽ làm giảm SP. Ngăn xếp của 8051 được giữ trong ram nội và giới hạn các địa chỉ có thế truy xuất bằng địa chỉ gián tiếp, chúng là 128 byte đầu của 8051 Để khởi động SP với ngăn xếp bắt đầu tại địa chỉ 60 H, các lệnh sau đây được dùng: MOV SP,#5FH Khi reset 8051, SP sẽ mang giá trị mặc định là 07H và dữ liệu đầu tiên sẽ được cất vào ô nhớ ngăn xếp có địa chỉ là 08 H. Ngăn xếp được truy xuất trực tiếp bằng các lệnh PUSH và POP để lưu trữ tạm thời và lấy lại dữ liệu hoặc truy xuất ngầm bằng lệnh gọi chương trình con ACALL,LCALL và các lệnh trở về (RET. RETI) để lưu trữ giá trị của bộ đếm chương trình khi bắt đầu thực hiện chương trình con và lấy lại khi kết thúc chương trình con. -Con trỏ dữ liệu Con trỏ dữ liệu DPTR được dùng để truy xuất bộ nhớ ngoài là một thanh ghi 16 bit ở địa chỉ 82H (DPL: byte thấp) và 83H (DPH: byte cao). 3 lệnh sau sẽ ghi 55H vào ram ngoài ở địa chỉ 1000H: MOV A,#55H MOV DPTR, #1000H MOVX @DPTR,A -Các thanh ghi port xuất nhập: Các port của 8051 bao gồm port 0 ở địa chỉ 80H, port 1 ở địa chỉ 90H, port 2 ở địa chỉ A0H, và port3 ở địa chỉ B0H. tất cả các port này đều có thể truy xuất từng bit nên rất thuận tiện trong khả năng giao tiếp. -Các thanh ghi timer: 8051 có chứa 2 bộ định thời/ đếm 16 bit được dùng cho việc định thời hoặc đếm sự kiện. Timer 0 ở địa chỉ 8AH (TL0: byte thấp) và 8CH (TH0: byte cao). Timer 1 ở địa chỉ 8BH (TL1: byte thấp) và 8DH (TH1: byte cao). Việc khởi động timer được Set bởi Timer Mode (TMOD) ở địa chỉ 89H và thanh ghi điều khiển timer (TCON) ở địa chỉ 88H, chỉ có TCON được địa chỉ hóa từng bit. -Các thanh ghi port nối tiếp: BnquynthucvGoccay.vn 33
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản 8051 chứa một port nối tiếp dành cho việc trao đổi thông tin với các thiết bị nối tiếp như máy tính, modem hoặc giao tiếp nối tiếp với các IC khác. Một thanh ghi gọi là bộ đệm dữ liệu nối tiếp (SBUF) ở địa chỉ 99H sẽ giữ cả 2 dữ liệu truyền và dữ liệu nhận. Khi truyền dữ liệu thì ghi lên SBUF, khi nhận dữ liệu thì đọc SBUF. Các mode vận hành khác nhau được lập trình qua thanh ghi điều khiển port nối tiếp SCON ở địa chỉ 98H. -Các thanh ghi ngắt : 8051 có cấu trúc 5 nguồn ngắt, 2 mức ưu tiên. Các ngắt bị cấm sau khi reset hệ thống và sẽ được cho phép bằng việc ghi thanh ghi cho phép ngắt (IE) ở địa chỉ A8H, cả 2 thanh ghi được địa chỉ hóa từng bit. -Thanh ghi điều khiển công suất: Thanh ghi điều khiển công suất (PCON) ở địa chỉ 87H chứa các bit điều khiển. -Tín hiệu Reset: 5V SW1 RESET C3 100 10uF 9 R1 R2 10K 0 Hình 2.22 Mạch reset 8051 8051 có ngõ vào reset RST tác động ở mức cao trong khoảng thời gian 2 chu kỳ, sau đó xuống mức thấp để 8051 bắt đầu làm việc. RST có thể kích bằng tay bằng một phím nhấn thường mở, sơ đồ mạch reset như hình trên (hình 2.10) Sau khi reset hệ thống được tóm tắt như sau: Bảng 2.4 Bảng nội dung thanh ghi sau khi Reset Thanh ghi Nội dung BnquynthucvGoccay.vn 34
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Thanh ghi Nội dung Đếm chương trình PC 0000H Thanhghi tích lũy A 00H Thanh ghi B 00H Thanh ghi trạng thái 00H SP 07H DPTR 0000H Port 0 đến Port 3 FFH IP XXX0000 B IE 0XX00000 B Các thanh ghi định thời 00H Thanh ghi quan trọng nhất là thanh ghi bộ đếm chương trình PC được Reset tại địa chỉ 0000H. Khi ngõ vào RST xuống mức thấp, chương trình luôn bắt đầu tại địa chỉ 0000H của bộ nhớ chương trình. Nội dung của Ram trong chip không bị hay đổi bởi tác động của ngõ vào Reset 2.4.3 .Hoạt động thanh ghi TIMER 8051 có hai timer 16 bit, mỗi timer có bốn cách làm việc. Người ta sử dụng các timer để: Định khoảng thời gian. Đếm sự kiện. Tạo tốc độ baud cho port nối tiếp trong 8051. Trong các ứng dụng định khoảng thời gian, người ta lập trình timer ở những khoảng đều đặn và đặt cờ tràn timer. Cờ được dùng để đồng bộ hóa chương trình để thực hiện một tác động như kiểm tra trạng thái của các ngõ vào hoặc gửi sự kiện ra các ngõ ra. Các ứng dụng khác có thể sử dụng việc tạo xung nhịp đều đặn của timer để đo thời gian trôi qua giữa hai sự kiện (ví dụ đo độ rộng xung ). Truy xuất các timer của 8051 dùng sáu thanh ghi chức năng đặc biệt cho trong bảng sau: Bảng 2.5 Các thanh ghi chức năng đặc biệt của bộ định thời BnquynthucvGoccay.vn 35
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản SFR Mục Đích Địa chỉ Địa chỉ hóa từng bit TCON Điều khiển Timer 88H Có TMOD Chế độ Timer 89H Không TL0 Byte thấp của Timer 0 90H Không TL1 Byte thấp của Timer 1 91H Không TH0 Byte cao của Timer 0 92H Không TH1 Byte cao của Timer 1 93H Không Các thanh ghi chức năng của timer trong 8031. Thanh ghi chế độ timer (TMOD): Thanh ghi TMOD chứa hai nhóm 4 bit dùng để đặt chế độ làm việc cho Timer 0, và Timer 1. Bảng 2.6 Thanh ghi chọn chế độ định thời Bit Tên Timer Mô tả 7 GATE 1 Bit mở cổng, khi lên 1 timer chỉ chạy khi INT1 ở mức cao 6 C/T 1 Bit chọn chế độ Count/Timer 1 = bộ đếm sự kiện 0 = bộ định khoảng thời gian 5 M1 1 Bit 1 của chế độ mode 4 M0 1 Bit 0 của chế độ mode 3 GATE 0 Bit mở cổng, khi lên 1 timer chỉ chạy khi INT0 ở mức BnquynthucvGoccay.vn 36
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Bit Tên Timer Mô tả cao 2 C/T 0 Bit chọn chế độ Count/Timer 1 M1 0 Bit 1 của chế độ mode 0 M0 0 Bit 0 của chế độ mode Tóm tắt thanh ghi chức năng TMOD. Thanh ghi điều khiển timer(TCON) Thanh ghi TCON chứa các bit trạng thái và các bit điều khiển cho Timer 1, Timer 0. Bảng 2.7 Thanh ghi điều khiển định thời TCON Bit Ký hiệu Địa chỉ Mô tả TCON.7 TF1 8FH Cờ báo tràn timer 1. Đặt bởi phần cứng khi tràn, được xóa bởi phần mềm, hoặc phần cứng khi bộ xử lý chỉ đến chương trình phục vụ ngắt. TCON.6 TR1 8EH Bit điều khiển timer 1 chạy đặt xóa bằng phần mềm để cho timer chạy ngưng. TCON.5 TF0 8DH Cờ báo tràn Timer 0. TCON.4 TR0 8CH Bit điều khiển Timer 0 chạy TCON.3 IE1 8BH Cờ cạnh ngắt 1 bên ngoài. Đặt bởi phần cứng khi phát hiện một cạnh xuống ở INT1 xóa bằng phần mềm họăc phần cứng khi CPU chỉ BnquynthucvGoccay.vn 37
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Bit Ký hiệu Địa chỉ Mô tả đến chương trình phục vụ ngắt. TCON.2 IT1 8AH Cờ kiểu ngắt 1 bên ngoài. Đặt xóa bằng phần mềm để ngắt ngoài tích cực cạnh xuống /mức thấp. TCON.1 IE0 89H Cờ cạnh ngắt 0 bên ngòai TCON.0 IT0 88H Cờ kiểu ngắt 0 bên ngoài Tóm tắt thanh ghi chức năng TCON Khởi động và truy xuất thanh ghi timer: Thông thường các thanh ghi được khởi động một lần đầu ở chương trình để đặt ở chế độ làm việc đúng. Sau đó, trong thân chương trình, các thanh ghi timer được cho chạy, dừng, các bit được kiểm tra và xóa, các thanh ghi timer được đọc và cập nhật . theo đòi hỏi các ứng dụng. TMOD là thanh ghi thứ nhất được khởi động vì nó đặt chế độ hoạt động. Ví dụ, các lệnh sau khởi động Timer 1 như timer 16 bit (chế độ 1) có xung nhịp từ bộ dao động tên chip cho việc định khoảng thời gian: MOV TMOD, #1B Lệnh này sẽ đặt M1 = 1 và M0 = 0 cho chế độ 1, C/ T= 0 và GATE = 0 cho xung nhịp nội và xóa các bit chế độ Timer 0. Dĩ nhiên, timer không thật sự bắt đầu định thời cho đến khi bit điều khiển chạy TR1 được đặt lên 1. Nếu cần số đếm ban đầu, các thanh ghi TL1/TH1 cũng phải được khởi động. Một khoảng 100 s có thể được khởi động bằng cách khởi động giá trị cho TH1/TL1 là FF9CH: MOV TL1, #9CH MOV TH1, #0FFH Rồi timer được cho chạy bằng cách đặt bit điều khiển chạy như sau: SETB TR1 BnquynthucvGoccay.vn 38
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Cờ báo tràn được tự động đặt lên 1 sau 100 s. Phần mềm có thể đợi trong 100 s bằng cách dùng lệnh rẽ nhánh có điều kiện nhảy đến chính nó trong khi cờ báo tràn chưa được đặt lên 1: WAIT: JNB TF1, WAIT Khi timer tràn, cần dừng timer và xóa cờ báo tràn trong phần mềm: CLR TR1 CLR TF1 2.4.4. Ngắt ( INTERRUPT) Một ngắt là sự xảy ra một điều kiện, một sự kiện mà nó gây ra treo tạm thời thời chương trình chính trong khi điều kiện đó được phục vụ bởi một chương trình khác. Các ngắt đóng một vai trò quan trọng trong thiết kế và cài đặt các ứng dụng vi điều khiển. Chúng cho phép hệ thống đáp ứng bất đồng bộ với một sự kiện và giải quyết sự kiện đó trong khi một chương trình khác đang thực thi. Tổ chức ngắt của 8051: Có 5 nguồn ngắt ở 8031: 2 ngắt ngoài, 2 ngắt từ timer và 1 ngắt port nối tiếp. Tất cả các ngắt theo mặc nhiên đều bị cấm sau khi reset hệ thống và được cho phép từng cái một bằng phần mềm. Khi có hai hoặc nhiều ngắt đồng thời, hoặc một ngắt xảy ra khi một ngắt khác đang được phục vụ, có cả hai sự tuần tự hỏi vòng và sơ đồ ưu tiên hai mức dùng để xác định việc thực hiện các ngắt. Việc hỏi vòng tuần tự thì cố định nhưng ưu tiên ngắt thì có thể lập trình được. - Cho phép và cấm ngắt : Mỗi nguồn ngắt được cho phép hoặc cấm ngắt qua một thanh ghi chức năng đặc biệt có định địa chỉ bit IE ( Interrupt Enable : cho phép ngắt ) ở địa chỉ A8H. Bảng 2.8 Thanh ghi cho phép ngắt IE Bit Ký hiệu Địa chỉ bit Mô tả IE.7 EA AFH Cho phép / Cấm toàn bộ IE.6 _ AEH Không được mô tả BnquynthucvGoccay.vn 39
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Bit Ký hiệu Địa chỉ bit Mô tả IE.5 ET2 ADH Cho phép ngắt từ Timer 2 (8052) IE.4 ES ACH Cho phép ngắt port nối tiếp IE.3 ET1 ABH Cho phép ngắt từ Timer 1 IE.2 EX1 AAH Cho phép ngắt ngoài 1 IE.1 ET0 A9H Cho phép ngắt từ Timer 0 IE.0 EX0 A8H Cho phép ngắt ngoài 0 Tóm tắt thanh ghi IE - Các cờ ngắt : Khi điều kiện ngắt xảy ra thì ứng với từng loại ngắt mà loại cờ đó được đặt lên một để xác nhận ngắt. Bảng 2.9 Các cờ ngắt Ngắt Cờ Thanh ghi SFR và vị trí bit Bên ngoài 0 IE0 TCON.1 Bên ngoài 1 IE1 TCON.3 Timer 1 TF1 TCON.7 Timer 0 TF0 TCON.5 Port nối tiếp TI SCON.1 Port nối tiếp RI SCON.0 Các lọai cờ ngắt BnquynthucvGoccay.vn 40
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Các vectơ ngắt : Khi chấp nhận ngắt, giá trị được nạp vào PC được gọi là vector ngắt. Nó là địa chỉ bắt đầu của ISR cho nguồn tạo ngắt, các vector ngắt được cho ở bảng sau: Bảng 2.10 Các vector ngắt Ngắt Cờ Địa chỉ vector Reset hệ RST 0000H thống Bên ngoài 0 IE0 0003H Timer 0 TF0 000BH Bên ngoài 1 IE1 0013H Timer 1 TF1 001BH Port nối tiếp TI và RI 0023H Timer 2 002BH Vector reset hệ thống (RST ở địa chỉ 0000H) được để trong bảng này vì theo nghĩa này, nó giống ngắt : nó ngắt chương trình chính và nạp cho PC giá trị mới. 2.5 Màn hình hiển thị LCD ( Liquid Crystal Display ): Màn hình LCD hiển thị theo phương pháp điều khiển những điểm tinh thể lỏng sắp xếp dưới dạng ma trận. Sử dung chip điều khiển HD44780U, có thể sử dụng phương thức giao tiếp 4 bit hoặc 8 bit. Màn hình có thể hiển thị được chữ, số, và một số ký tự đặc biệt dưới dang 1 line hoặc 2 line, mỗi ký tự có độ phân giải 5x10 điểm (1 line) và 8x10 điểm (2 line). Với tính năng tiêu thụ nguồn thấp (2.7 đến 5.5 V) có thể dùng cho những ứng dụng có nguồn nuôi là pin. Chức năng của các chân: RS : chọn thanh ghi BnquynthucvGoccay.vn 41
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản 0: thanh ghi lệnh (chu kỳ ghi ), cờ bận của bộ đếm địa chỉ ( chu kỳ đọc). 1: thanh ghi dữ liệu ( cho cả chu kỳ đọc và ghi ). RW: chọn đọc hoặc ghi 0: đọc 1: ghi E: bắt đầu đọc hoặc ghi dữ liệu. DB3 – DB7 : 4 bit cao của bus dữ liệu, được sử dụng để giao tiếp giữa MPU và HD44780U, chân DB7 có thể dùng như cờ bận. DB0 – DB3 : 4 bit thấp của bus dữ liệu, khi giao tiếp 4 bit, bốn chân này không được sử dụng. VCC và GND : chân nguồn cung cấp cho LCD. Mô tả các chức năng : Thanh ghi: HD44780U có hai thanh ghi 8 bit: thanh ghi lệnh ( IR) và thanh ghi dữ liệu (DR). Thanh ghi IR lưu trữ mã lệnh ( như lệnh hiển thị, xóa màn hình, di chuyển con trỏ ) các lệnh này được điều khiển từ MPU. Thanh ghi dữ liệu DR lưu trữ dữ liệu trong DDRAM và CGRAM, các dữ liệu này được ghi từ MPU và tự động cập nhất và RAM . Cờ bận ( Busy flag ): khi cờ bằng 1, HD44780 thục hiện các lệnh nội, việc thực hiện các lệnh từ MPU không được thực thi. Khi RS=0 và RW=1, cờ bận được đưa ra chân DB7, các lệnh tiếp theo thực thi khi cờ này bằng 0. Bộ đếm địa chỉ (AC ): khi địa chỉ của lệnh ghi vào IR, nội dung địa chĩ này được cập nhật từ IR đến AC, chọn địa chỉ trên DDRAM và CGRAM được trỏ bởi lệnh. Sau khi đọc hoặc ghi, AC tự tăng lên 1 và nội dung được đặt trên DB0 – DB7 khi RS=0 và RW=1. BnquynthucvGoccay.vn 42
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Các thông số reset và cài đặt màn hình: BnquynthucvGoccay.vn 43
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Bảng 2.11 Bảng mã các ký tự BnquynthucvGoccay.vn 44
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản Bảng 2.12 Bảng mã lệnh điều khiển: BnquynthucvGoccay.vn 45
Chương 2 : Nguyên tắc IR phát hiện vật cản BnquynthucvGoccay.vn 46
Chương 3: Thiết kế phần cứng CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 3.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG THU PHÁT HỆ THỐNG PHẦN THU 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống thu phát HỆ THỐNG PHẦN PHÁT Hệ thống thu phát được bố trí theo một góc khoảng 45 0 để quét toàn bộ nơi muốn bảo vệ và mỗi cặp thu phát có một tần số khác nhau để không bị nhiễu lẫn nhau, hệ thống thu phát được bố trí 5 cặp thu phát. Cặp thu phát 1 được thiết kế với tần số 10KHz. Cặp thu phát 2 được thiết kế với tần số 13KHz. Cặp thu phát 3 được thiết kế với tần số 15KHz. Cặp thu phát 4 được thiết kế với tần số 18KHz. Cặp thu phát 5 được thiết kế với tần số 22KHz. BnquynthucvGoccay.vn 47
Chương 3: Thiết kế phần cứng 3.2 THIẾT KẾ MẠCH PHÁT 3.2.1 Thiết kế sơ đồ mạch 9V R1 47K R4 47 D2 R2 47K LED 8 4 U2 VCC RESET 7 DIS R3 D3 D4 3 Q2 2 OUTPUT 2N2222 DIODE DIODE TRIGGER 4.7K 6 THRECT GND 555 5 1 C3 C4 102 104 0 Hình 3.2 Sơ đồ Mạch phát 3.2.2 Nguyên lý hoạt động Trong mạch hình 3.2 chân ngưỡng (Threshold) số 6 được nối với chân nảy (Trigger) số 2 nên hai chân này có chung điện áp là điện áp trên tụ C3 để so với điện áp chuẩn 2/3 Vcc và 1/3 Vcc bởi Opamp (1) và Opamp (2). Chân 5 có tụ nhỏ, chân 1 nối mass để lọc nhiều tần số cao có thể làm ảnh hưởng điện áp chuẩn 2/3 Vcc. Chân 4 nối nguồn +Vcc nên không dùng chức năng Reset, chân 7 xả điện được nối vào giữa 2 điện trở R1 và R2 tạo đường xả điện cho tụ. Ngõ ra chân 3 được nối với mạch khuếch đại. Khi mới đóng điện tụ C3 bắt đầu nạp từ 0V lên nên: + - Opamp (1) có Vi Vi nên ngõ ra V 02 = mức cao, ngõ S = 1 (mức cao) - Mạch F/F có ngõ S = 1 nên Q = 1 và Q = 0. Lúc đó ngõ ra chân 3 có Vo = Vcc. BnquynthucvGoccay.vn 48
Chương 3: Thiết kế phần cứng - Transistor T2 có V B2 = 0 do Q = 0 nên T2 ngưng dẫn và để tụ C3 được nạp điện Tụ C3 nạp điện qua R1 và R2 với hằng số thời gian khi nạp là: τnạp = R1. C3 Khi điện áp trên tụ tăng đến mức 1/3 Vcc thì Opamp (2) đổi trạng thái, ngõ ra có V 02 = mức thấp, ngõ S = 0. Khi S xuống mức thấp thì F/F không đổi trạng thái nên điện áp ngõ ra vẫn ở mức cao. Khi điện áp trên tụ tăng đến mức 2/3 Vcc thì Opamp (1) đổi trạng thái, ngõ ra V01 = mức cao, ngõ R = 1. - Mạch F/F có ngõ R = 1 nên Q = 1. Lúc đó chân 3 có Vo = 0V. Khi ngõ Q = 1 sẽ làm T2 dẫn bão hoà và chân 7 nối mass làm tụ C3 không nạp tiếp điện áp được mà phải xã điện qua R2 và transistor T2 xuống mass. Tụ C3 xã điện qua R2 với hằng số thời gian là: τnạp = R2 . C3 Khi điện áp trên tụ – tức là điện áp chân 2 và chân 6 giảm xuống dưới 2/3 Vcc thì Opamp (1) đổi trở lại trạng thái cũ là V 01 = mức thấp, ngõ R = 0. Khi R xuống mức thấp thì F/F không đổi trạng thái nên điện áp ngõ ra vẫn ở mức thấp. Khi điện áp trên tụ giảm xuống đến mức 1/3 Vcc thì Opamp (2) lại có Vi + > Vi - nên ngõ ra có V 02 = mức cao, ngõ S= 1. Mạch F/F có ngõ S=1 và Q = 0, ngõ ra chân 3 qua mạch đảo có Vo = +Vcc. Đồng thời lúc đó T2 mất phân cực do V = 0 nên ngưng dẫn và chấm dứt giai đoạn xả điện của tụ. Như vậy mạch đã trở lại trạng thái ban đầu và tụ nạp điện lại từ mức 1/3 Vcc lên đến 2/3 Vcc, hiện tượng này sẽ tiếp diễn liên tục và tuần hoàn. Khi mới mở điện tụ C3 sẽ nạp từ 0V lên 2/3 Vcc rồi sau đó tụ xả điện là 2/3 Vcc xuống ½ Vcc chứ không phải xả xuống 0V. Những chu kỳ sau tụ sẽ nạp từ 1/3 Vcc lên 2/3 Vcc chứ không nạp từ 0V nữa. Tín hiệu xung vuông từ chân 3 của IC 555 là xung đối xứng và có dòng điện ra nhỏ nên dòng điện này đưa qua led phát hồng ngoại sẽ không phát đi xa được. Chính vì vậy, để phát tín hiệu hồng ngoại đi xa khoảng 3m – 6m em phải đưa xung của chân 3 qua mạch transistor, mạch này được mắc phân cực sao cho nó dẫn bão hoà và chọn dòng phát khoảng 150 mA. BnquynthucvGoccay.vn 49
Chương 3: Thiết kế phần cứng 3.2.3 Tính toán và thiết kế 3.2.3.1 Mạch tạo xung * Mạch phát 1 : (f =10KHz) Mạch có dạng sóng ngõ ra đối xứng nên ta tính toán như sau: tnạp = 0,69 RA.C txã = 0,69 RB.C Để mạch đối xứng chọn RA = RB 1,45 f = (3.1) (RA+ RB ). C f = 10KHz 1,45 => RA = RB = = 72,5 K (210x KHz )1 x nF Chọn RA = RB = 68K Tính lại tần số: 1,45 f = = 10,7 KHz (2x 68 K )1 xnF * Mạch phát 2 : (f = 13KHz) Từ công thức 3.1 ta có: 1,45 => RA = RB = = 55,8 K (213x KHz )1 x nF Chọn RA = RB = 56K Tính lại tần số: 1,45 f = = 12,95 KHz (256x K )1 xnF * Mạch phát 3: (f = 15KHz) Từ công thức 3.1 ta có: 1,45 => RA = RB = = 48,3 K (215x KHz )1 x nF Chọn RA = RB = 47K Tính lại tần số: 1,45 f = = 15,4 KHz (2x 47 K )1 xnF BnquynthucvGoccay.vn 50
Chương 3: Thiết kế phần cứng * Mạch phát 4: (f = 18KHz) Từ công thức 3.1 ta có: 1,45 => RA = RB = = 40,3 K (218x KHz )1 x nF Chọn RA = RB = 39K (dùng điện trở 21K nối tiếp với điện trở 18 K ) Tính lại tần số: 1,45 f = = 18,6 KHz (239x K )1 xnF * Mạch phát 5: (f = 22KHz) Từ công thức 3.1 ta có: 1,45 => RA = RB = = 32,95 K (222x KHz )1 x nF Chọn RA = RB = 33K Tính lại tần số: 1,45 f = = 21,97 KHz (233x K )1 xnF 3.2.3.2 Mạch khuếch đại tín hiệu phát Tín hiệu từ IC 555 có dòng nhỏ nên không phát được xa, để mạch phát xa ta đưa tín hiệu qua mạch dùng transistor (H 3.3). 9V R4 Ic D2 LED R3 Vout Q1 2N2222 Ib Hình 3.3 Mạch khuếch đại tín hiệu phát Transistor hoạt động ở chế độ bão hòa: BnquynthucvGoccay.vn 51
Chương 3: Thiết kế phần cứng Vcc− Vled − Vcesat R4 = Ic (3.2) Chọn Ic = 150mA 9V− 2 V − 0,2 V => R4= = 45,3 150 mA Chọn R4 = 47 Tính lại dòng Ic: 9V− 2 V − 0, 2 V Ic= = 145 mA 47 Để Q1 bão hoà: Vebsat = 0,7V, Vout tại chân 3 IC 555 = 9V, β =100 Vout− Vebsat Icsat 145 Ib= 〉== 1,45 mA (3.3) R3β 100 Vout− Vebsat9 V − 0,7 V => R3〈 = = 5,7 K 1,45mA 1,45 mA Chọn R3 = 4,7 K 3.2.3.3 Dạng sóng của mạch phát 7.0V 6.0V 5.0V 4.0V 3.0V 2.0V 1.0V 0V 0s 50us 100us 150us 200us 250us 300us 350us V(D1:1) Hình 3.4 Dạng sóng ngõ ra tại chân 2-6 của IC 555 Time BnquynthucvGoccay.vn 52
Chương 3: Thiết kế phần cứng 8.0V 6.0V 4.0V 2.0V 0V -2.0V 0s 50us 100us 150us 200us 250us 300us 350us V(R1:1) Time Hình 3.5 Dạng sóng tại chân 7 của IC 555 10V 8V 6V 4V 2V 0V -2V 0s 50us 100us 150us 200us 250us 300us 350us V(U8:OUTPUT) Time Hình 3.6 Dạng sóng ngõ ra của chân 3 IC 555 BnquynthucvGoccay.vn 53
Chương 3: Thiết kế phần cứng 8.0V 6.0V 4.0V 2.0V 0V 0s 50us 100us 150us 200us 250us 300us 350us V(Q1:B) V(Q1:C) Time Hình 3.7 Dạng sóng tại cực B và cực C Transistor Q2 Dạng sóng tại chân B của Transistor Q2 Dạng sóng tại chân C của Transistor Q2 BnquynthucvGoccay.vn 54
Chương 3: Thiết kế phần cứng 3.3 THIẾT KẾ MẠCH THU 3.3.1 Thiết kế sơ đồ mạch thu 9V C7 C8 R3 R5 10uF 100n R7 33K 33K U1 4 0 0 47K B1 3 PHOTODIODE INPUT R6 1 +V C C 8 3 Q3 R2 R4 5 OUTPUT A1015 D1 1M 1M C3 TR 20K 6 4.7K 2 D2 OU T F IL LF I L C1 C2 VR TC G N D D3 223 LM567 LED N4148 1 7 2 223 Q1 223 Q2 R1 C1815 C1815 100K C5 C6 C4 103 2.2uF 1uF R8 0 0 C9 10uF 1K 0 0 0 0 Hình 3. 8 Sơ đồ Mạch thu 3.3.2 Nguyên lý hoạt động Khi photodiode chưa nhận tín hiệu hồng ngoại phát đến thì có dòng rò rất bé qua photodiode và tín hiệu trên R1 = 0. Mạch dò tần không dò được tần số và tín hiệu ra của Led hiển thị tắt. Khi photodiode nhận được tín hiệu hồng ngoại từ phần phát thì dòng điện qua photo diode lớn hơn và có tín hiệu ra đáng kể trên R1. Tín hiệu trên càng lớn nếu phần phát đặt càng gần và càng nhỏ nếu tín hiệu phát đặt càng xa. Nếu để tín hiệu trên đưa trực tiếp vào phần dò tần dùng IC 567 thì khoảng cách nhận tín hiệu từ phần phát sẽ không được xa. Để khoảng cách được xa ta phải đưa tín hiệu từ photodiode qua tầng khuếch đại trước khi đưa vào phần dò tần. Để khuếch đại tín hiệu từ photodiode lớn hơn ta dùng mạch khuếch đại cực phát chung bằng hồi tiếp điện áp và ghép liên tầng. Tín hiệu từ photodiode gồm có điện áp DC và tín hiệu xung qua tụ C1 lọc đi điện áp DC và cho tín hiệu xung đi qua, tín hiệu xung sau khi qua tụ C1 được transistor Q1 khuếch đại lớn hơn và đảo pha. Tín hiệu sau khi được khuếch đại qua tụ C2 lọc điện áp DC và cho tín hiệu xung đi qua, tín hiệu xung sau khi qua tụ C2 được transistor Q2 khuếch đại lên lớn hơn và đảo pha. Tín hiệu sau khi khuếch đại được đưa qua tụ C3 để lọc điện áp DC BnquynthucvGoccay.vn 55
Chương 3: Thiết kế phần cứng và chỉ cho tín hiệu xung đi qua. Như vậy tín hiệu từ photodiode được khuếch đại và đảo pha 2 lần cho ra tín hiệu xung lớn hơn và đồng pha với tín hiệu vào. Tín hiệu sau khi khuếch đại được đưa vào chân 3 của mạch dò tần dùng IC 567, để dò được tần số trùng với tần số của mạch phát ta chọn VR và C4 để có tần số trung tâm mong muốn, để mạch hoạt động ổn định ta chọn VR từ 2K đến 20K và sự phối hợp hệ số VR và C4 tạo nên sự ổn định đầy đủ cho tần số muốn dò. Chọn tụ lọc thông thấp C6 khoảng 1 F, Tụ C5 là tụ lọc ngõ ra, sẽ loại trừ đi những nhiễu cho ngõ ra, giá trị tụ C5 thường chọn là 2C6. Ta điều chỉnh VR sao cho tần số trung tâm của IC 567 trùng với tần số của phần phát thì ngõ ra chân 8 của IC 567 sẽ xuống mức thấp (mức 0). Nếu không dò trùng tần số phát thì ngõ ra chân 8 luôn ở mức cao. Điện áp ra của chân 8 IC 567 được đưa qua transistor Q3, transistor Q3 được phân cực để dẫn ở chế độ bão hoà. Khi ngõ ra của chân 8 IC 567 ở mức cao Q3 sẽ tắt và led hiển thị tắt, diode 4148 không dẫn nên ngõ ra B1 ở mức thấp (0V). Khi ngõ ra của chân 8 IC 567 ở mức thấp Q3 sẽ dẫn và led sáng, diode 4148 dẫn nên ngõ ra B1 ở mức cao (9V). 3.3.3 Tính toán và thiết kế 3.3.3.1 Mạch khuếch đại cực phát chung bằng hồi tiếp điện thế 9V R3 R5 33K I’c 33K R2 R4 Ib 1M Ic 1M C3 C1 C2 223 223 Q1 223 Q2 C1815 C1815 VBE 0 0 Hình 3.9 Mạch khuếch đại cực phát chung bằng hồi tiếp điện thế * Tính toán mạch Q1 - DC: Dùng định luật Kirchhoff để tính mạch: Vcc – I’cRc – IbRb – VBE = 0 BnquynthucvGoccay.vn 56
Chương 3: Thiết kế phần cứng Trong đó: I’c = Ic + Ib = ( β +1)Ib Nên Vcc – ( β +1)IbRc – IbRb – VBE = 0 Vcc− VBE Ib = (3.3) Rb+(β + 1). Rc Vcc – I’c.Rc – VCE = 0 Vcc – ( β +1) Ib. Rc - VCE = 0 Vcc− VCE => Ib = (3.4) (β + 1). Rc Chọn β = 100,VCE khoảng 3V và R3 = 33K Từ công thức 3.4 ta suy ra: Vcc− VCE Ib = (β + 1).R 3 9V− 3 V => Ib = = 1,8 A 101.33 K Thay Ib = 1,8 A vào biểu thức 3.3 ta được: 9V− 0,7 V 1,8 A = R2+ (β + 1).33 K 9V− 0,7 V => R2= − (100 + 1).33 K 1,8 A R2 = 1,278K Ta chọn R2 = 1M Ic = βIb = 100 x 1,8 A = 0,18 mA = IE 26mV 26 re = = =144,4 IE 0,18 βre = 100 x 144,4 = 14.440 - AC: Ii B i' C Vi Rb Rc ib Io βre βib Zo Zi E Hình 3.10 Mạch tương đương + Độ lợi áp: Vo Av = Vi BnquynthucvGoccay.vn 57
Chương 3: Thiết kế phần cứng Ta có: Io = βib + i’ # βib (do RB thường rất lớn) => Vo = - Rc Io = - β Rc ib Mà Vi = β re ib + (1+ β) Rc ib # βre ib Vo Rc Suy ra: Av = = − (3.5) Vi r e + Tổng trở vào: Vi Zi = Ii Ta có: Vi = β re ib Vo− Vi Với ib = Ii + i’ = Ii + RB βre Vo β r e Vi => Vi = β re Ii + − RB R B Thay Vo = Av . Vi vào ta được: βre β rVi e Vi = β re Ii + AvVi − RB R B βre => β re Ii = Vi + (1− Av ). Vi RB β re =Vi[1+ (1 − Av ) RB Vi β re => Zi = = βre Ii 1+ (1 − Av ) RB Do Av 1 – Av = 1 + Av # Av βre => Zi = (3.6) βre Av 1+ RB + Độ lợi dòng: Io Av = Ii Vo Vi Mà Io = − ; Ii = Rc Zi Vo Zi Vo Zi => Ai =− =− Rc Vi Vi Rc Zi Hay: Ai= − Av (3.7) Rc + Tổng trở ra: BnquynthucvGoccay.vn 58
Chương 3: Thiết kế phần cứng Vo Zo = , nối tắt (Vi = 0) => ib = 0 và β ib = 0 Io => Zo = Rc // RB (3.8) Thay các giá trị vào các công thức 3.5, 3.6, 3.7, 3.8 lần lượt ta có: R3 33 K Độ lợi áp: Av 1=− =− =− 228,5 re 144, 4 βre 100 x 144,4 Tổng trở vào: Zi1 = = =≈3.358,5 3,3 K βre Av 100x 144,4 x 228.5 1+ 1+ R2 1M Zi3,3 K Độ lợi dòng: Ai1=− Av 1 = 228,5 = 22,85 R3 33 K 33K .1 M Tổng trở ra: Zo1 = R3// R2 = =31,95 K 33K + 1 M * Tính toán mạch Q2 - DC: Dùng định luật Kirchhoff để tính mạch: Vcc – I’cRc – IbRb – VBE = 0 Trong đó: I’c = Ic + Ib = ( β +1)Ib Nên Vcc – ( β +1)IbRc – IbRb – VBE = 0 Vcc− VBE Ib = (3.9) Rb+(β + 1). Rc Vcc – I’c.Rc – VCE = 0 Vcc – ( β +1) Ib. Rc - VCE = 0 Vcc− VCE => Ib = (3.10) (β + 1). Rc Chọn β = 100,VCE khoảng 3V và R5 = 33K Từ công thức 3.10 ta suy ra: Vcc− VCE Ib = (β + 1).R 5 9V− 3 V => Ib = = 1,8 A 101.33 K Thay Ib = 1,8 A vào biểu thức 3.9 ta được: 9V− 0,7 V 1,8 A = R4+ (β + 1).33 K 9V− 0,7 V => R4= − (100 + 1).33 K 1,8 A BnquynthucvGoccay.vn 59
Chương 3: Thiết kế phần cứng R4 = 1,278K Ta chọn R4 = 1M Ic = βIb = 100 x 1,8 A = 0,18 mA = IE 26mV 26 re = = =144,4 IE 0,18 βre = 100 x 144,4 = 14.440 - AC: Ii B i' C Vi Rb Rc ib Io βre βib Zo Zi E Hình 3.10 Mạch tương đương + Độ lợi áp: Vo Av = Vi Ta có: Io = βib + i’ # βib (do RB thường rất lớn) => Vo = - Rc Io = - β Rc ib Mà Vi = β re ib + (1+ β) Rc ib # βre ib Vo Rc Suy ra: Av = = − (3.5) Vi r e + Tổng trở vào: Vi Zi = Ii Ta có: Vi = β re ib Vo− Vi Với ib = Ii + i’ = Ii + RB βre Vo β r e Vi => Vi = β re Ii + − RB R B Thay Vo = Av . Vi vào ta được: βre β rVi e Vi = β re Ii + AvVi − RB R B βre => β re Ii = Vi + (1− Av ). Vi RB β re =Vi[1+ (1 − Av ) RB BnquynthucvGoccay.vn 60
Chương 3: Thiết kế phần cứng Vi β re => Zi = = βre Ii 1+ (1 − Av ) RB Do Av 1 – Av = 1 + Av # Av βre => Zi = (3.6) βre Av 1+ RB + Độ lợi dòng: Io Av = Ii Vo Vi Mà Io = − ; Ii = Rc Zi Vo Zi Vo Zi => Ai =− =− Rc Vi Vi Rc Zi Hay: Ai= − Av (3.7) Rc + Tổng trở ra: Vo Zo = , nối tắt (Vi = 0) => ib = 0 và β ib = 0 Io => Zo = Rc // RB (3.8) Thay các giá trị vào các công thức 3.5, 3.6, 3.7, 3.8 lần lượt ta có: R5 33 K Độ lợi áp: Av 2=− =− =− 228,5 re 144,4 β re 100 x 144, 4 Tổng trở vào: Zi2 = = =≈3.358,5 3,3 K β re Av 100x 144,4 x 228.5 1+ 1+ R4 1M Zi3,3 K Độ lợi dòng: Ai2=− Av 2 = 228,5 = 22,85 R5 33 K 33K .1 M Tổng trở ra: Zo2 = R5// R4 = =31,95 K 33K + 1 M - Độ lợi áp tổng: A VT = Av1.Av2 = -228,5x(-228,5) = 52.212,3 3.3.3.2 Tính toán mạch dao động 567 BnquynthucvGoccay.vn 61
Chương 3: Thiết kế phần cứng 9V U1 4 3 INPUT 8 +VCC 5 OUTPUT TR 20K 6 GND VR TC OUT FIL LFIL LM567 1 7 2 C5 C6 C4 103 2.2uF 1uF 0 Hình 3.11 Mạch dao động dùng 567 * Mạch dò tần 1: Mạch LM567 làm việc ở tần số khoảng 10KHz để thu được tín hiệu từ mạch phát 1. 1 fo = 1,1 RC Ta chọn tụ C4 = 10nF 1 1 => R1= = =9.1 K 1,1.foC . 1,110 x KHzx 10 nF * Mạch dò tần 2: Mạch làm việc ở tần số khoảng 13KHz để thu được tín hiệu từ mạch phát 2. 1 fo = 1,1 RC Ta chọn tụ C4 = 10nF 1 1 => R2= = ≈7K 1,1.fo . C 1,113 x KHzx 10 nF * Mạch dò tần 3: Mạch làm việc ở tần số khoảng 15KHz để thu được tín hiệu từ mạch phát 3. 1 fo = 1,1 RC Ta chọn tụ C4 = 10nF 1 1 => R3= = =6.1 K 1,1.fo . C 1,115 x KHzx 10 nF * Mạch dò tần 4: Làm việc ở tần số khoảng 18KHz để thu được tín hiệu từ mạch phát 4. BnquynthucvGoccay.vn 62
Chương 3: Thiết kế phần cứng 1 fo = 1,1 RC Ta chọn tụ C4 = 10nF 1 1 => R4= = =5.1 K 1,1.fo . C 1,118 x KHzx 10 nF * Mạch dò tần 5: Làm việc ở tần số khoảng 22KHz để thu được tín hiệu từ mạch phát 5. 1 fo = 1,1 RC Ta chọn tụ C4 = 10nF 1 1 => R5= = =4.1 K 1,1.foC . 1,122 x KHzx 10 nF Theo thực tế ta chọn biến trở VR khoảng 20K để điều chỉnh cho mạch thu nhận được tần số trùng với tần số mạch phát. 3.3.3.3 Tính toán mạch hiển thị nhận tín hiệu Transistor A1015 có hệ số khuyếch đại β=90 phân cực sao cho dẫn bão hoà cung cấp nguồn điện cho led. Với các thông số: Vcc = 9V, β=90 Chọn I led = 10mA, V led = 2V. Khi transistor bão hoà: V Ces = 0.2V R7 47K B1 R6 1 3 Q3 A1015 4.7K 2 D2 D3 LED N4148 R8 C9 10uF 680 0 0 Hình 3.12 Mạch hiển thị led nhận tín hiệu BnquynthucvGoccay.vn 63
Chương 3: Thiết kế phần cứng Ta có: Vcc− Vces − Vled R8 = Iled 9V− 0,2 V − 2 V R8 = 10 mA R8 = 680 Thực tế chọn điện trở R8 = 680K , khi đó dòng ICs = I led = 10 mA Điều kiện để transistor bão hoà: β Ib≥ Ics Ics 10 ⇒ Ib≥ = = 0,11 mA β 90 Chọn Ib = 0,2 mA, ta có: Khi bão hòa: Vcc.6 R 9.6 V R VB = = R6+ R 7 R 6 + R 7 VB Ib= = 0,2 mA RB R6. R 7 RB = R6+ R 7 Chọn R6 = 4,7K ⇒ R7 = 47K Các giá trị điện trở đảm bảo cho transistor thoả điều kiện dẫn bão hoà. BnquynthucvGoccay.vn 64
Chương 3: Thiết kế phần cứng 3.4 THIẾT KẾ MẠCH XỬ LÝ VÀ HIỂN THỊ 3.4.1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý 5V 5V R5 J4 D2 LS2 R10 U2 4N35 4.7K 1 B1 1 6 5 5 L1 R1 3 270 CON1 1K 4007 4 2 4 1 R6 Q1 2 4.7K 2N2222 0 0 R11 U3 4N35 RELAY_SPDT_1A B2 1 6 5 L2 270 0 2 4 3 2 1 0 R7 4.7K 0 J3 5V R12 U4 4N35 L3 J5 2 CON3 B3 1 6 1 5 270 2 4 R8 CON2 4.7K 0 0 0 R13 U5 4N35 B4 1 6 L4 5 270 2 4 R9 4.7K 0 0 R14 U6 4N35 B5 1 6 5 L5 270 2 4 0 0 B5 B4 B3 B2 B1 L5 L4 L3 L2 L1 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 J1 CON5 CON5 J2 Hình 3.13 Sơ đồ mạch xử lý đầu vào BnquynthucvGoccay.vn 65
Chương 3: Thiết kế phần cứng VCC J2 R1 1 C1 1 2 P0.0 2 C2 3 P0.1 3 C3 4 P0.2 4 C4 5 P0.3 5 R1 6 P0.4 6 R2 7 P0.5 7 R3 8 P0.6 8 R4 9 P0.7 PORT 1 103 U3 J3 E 17 21 1 RS 16 P3.7/RD P2.0/A8 22 2 R/W 15 P3.6/WR P2.1/A9 23 3 14 P3.5/T1 P2.2/A10 24 4 13 P3.4/T0 P2.3/A11 25 5 VCC 12 P3.3/INT1 P2.4/A12 26 6 U4 C8 33P 11 P3.2/INT0 P2.5/A13 27 7 10 P3.1/TXD P2.6/A14 28 8 P3.0/RXD P2.7/A15 Y1 19 39 P0.0 7 15 18 XTAL1 P0.0/AD0 38 P0.1 8 DB0 LED A 16 VCC XTAL2 P0.1/AD1 37 P0.2 9 DB1 LED C 31 P0.2/AD2 36 P0.3 10 DB2 C9 33P 12MHZ RST 9 EA/VPP P0.3/AD3 35 P0.4 11 DB3 RST P0.4/AD4 34 P0.5 12 DB4 VCC C1 1 P0.5/AD5 33 P0.6 13 DB5 C2 2 P1.0 P0.6/AD6 32 P0.7 14 DB6 C3 3 P1.1 P0.7/AD7 DB7 C4 4 P1.2 30 3 VR1 R1 5 P1.3 ALE/PROG 29 E 6 Vee R2 6 P1.4 PSEN RS 4 E 5K R3 7 P1.5 R/W 5 RS R4 8 P1.6 R/W P1.7 LCD VCC AT89C51 R2 100 C11 SW1 10MF RESET RST R3 10K Hình 3.14 Sơ đồ mạch vi xử lý và hiển thị 3.4.2 Nguyên lý hoạt động BnquynthucvGoccay.vn 66
Chương 3: Thiết kế phần cứng Điện áp ngõ ra từ B1 đến B5 của mạch dò tần được đưa vào các opto 4N35 (vì điện áp ra của mạch dò tần lớn gần 9V). Khi ngõ ra từ mạch dò tần ở mức cao (chưa có vật cản) thì opto dẫn nên có điện áp 5V cấp cho chân xử lý và khi ngõ ra từ mạch dò tần ở mức thấp (có vật cản) thì opto tắt nên có không có điện áp (0V) cấp cho chân xử lý. Chương trình xử lý sẽ quét lần lượt 5 chân vào, khi điện áp vào ở mức 1 thì ngõ ra của vi xử lý sẽ ở mức thấp mạch báo động chuông không hoạt động và mạch hiển thị xuất hiện vật cản cũng không hiển thị. Khi tín hiệu vào ở mức thấp thì ngõ ra của vi xử lý sẽ ở mức cao điều khiển tín hiệu báo chuông (tín hiệu này sẽ báo liên tục cho đến khi ta tắt mạch). Đồng thời tín hiệu ngõ ra cũng điều khiển mạch hiển thị Led để hiển thị vị trí có vật cản. 3.4.3 Tính toán và thiết kế Led 7 đoạn chọn loại led đỏ có dòng qua led từ 10mA-20mA, điện áp giữa hai đầu AK là 2V. Transistor A1015 có hệ số khuyếch đại β=90 phân cực sao cho dẫn bão hoà cung cấp nguồân điện cho led. Để tính toán phân cực, ta vẽ sơ đồ tương đương giữa transistor với led như sau: Với các thông số: Vcc = 5V, β=90 Chọn I led = 10mA, V led = 2V. Khi transistor bão hoà: V Ces = 0.2V VCC=5V R2 10K R1 3 Q2 1 A1015 1K L2 2 D1 LED R led 270 0 Ta có: BnquynthucvGoccay.vn 67
Chương 3: Thiết kế phần cứng Vcc− Vces − Vled Rled = Iled 5V− 0,2 V − 2 V Rled = 10 mA Rled = 280 Thưc tế chon điện trở R led = 270 , khi đó dòng Ices = I led = 10.4mA Điều kiện để transistor bão hoà: β.I b ≥ I ces Ices 10,4 ⇒ Ib ≥ = = 0.115 mA β 90 Chọn I b = 0.5 mA, ta có: Khi bão hòa: Vcc.1 R 5.1 V R Vb = = (3.11) R1+ R 2 R 1 + R 2 Vb Ib = = 0.5mA (3.12) Rb R1. R 2 Rb = (3.13) R1+ R 2 Chọn R1 = 1K Từ công thức 3.11, 3.12, 3.13 ta suy ra: 5.R 1 Ib = R1+ R 2 = 0.5mA R1. R 2 R1+ R 2 5.1R 51 x 0.5 = = R1. R 2 1 xR 2 5V ⇒ R2 = = 10K 0.5 mA Các giá trị điện trở đảm bảo cho transistor thoả điều kiện dẫn bão hoà. BnquynthucvGoccay.vn 68
Chương 3: Thiết kế phần cứng 3.5 THIẾT KẾ MẠCH NGUỒN 3.5.1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý U1 LM7805 / TO220 1 3 J1 1 D1 IN OUT 2 J2 1 GND 4 - + 2 1 C1 C2 2 C4 C3 2 24VAC 1000uF/50V 104 100uF/25V 104 DIODE BRIDGE CON2 (a) 3 U2 LM7809 / TO220 1 3 J3 1 D2 IN OUT 2 J4 1 GND 4 - + 2 1 C5 C6 2 C7 C8 2 24VAC 1000uF/50V 104 100uF/25V CAP NP (b) DIODE BRIDGE CON2 3 U3 LM 317 / TO220 3 2 J5 1 D3 VIN VOUT 2 1 ADJ R2 4 - + 2 240 J6 C9 C10 1 24VAC 1000uF/50V 104 1 1 C11 2 DIODE BRIDGE R1 10uF 3 2 (c) 5K CON2 3 Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn 3.5.2 Nguyên lý hoạt động Tất cả các mạch hình 3.14 a, b, c đều được cấp nguồn 24VAC, điện áp AC qua cầu diode chỉnh lưu thành điện áp DC và qua tụ lọc đi gợn sóng để điện áp DC ra được phẳng. Ở mạch a và b điệp áp DC sau khi được lọc qua IC ổn áp 7809 và 7805 cho điện áp DC ổn định ở mức 9V và 5V để cấp cho mạch phát và mạch xử lý. Ở mạch hình 3.14c điệp áp sau khi được lọc đưa qua IC 317 để điều chỉnh điện áp ra từ 1,25V đến 27V để cấp cho mạch thu. R2 Vout = 1.25V. (1+ ) + I adj .R2 R1 BnquynthucvGoccay.vn 69
Chương 4: Thiết kế phần mềm CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ PHẦN MỀM 4.1 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 4.1.1 Giải thuật chương trình chính Begin CT Setup Đặt R1 = 00 Hiển thị lời chào Delay1s CLR LCD Kiểm tra Có Set R1 = 01 đầu vào Không So sánh Có Xuất out R1 = 00 ? Hiển thị không tín hiệu Không BnquynthucvGoccay.vn 70
Chương 4: Thiết kế phần mềm Khi reset CPU hay khi mới cấp điện thì chương trình chính bắt đầu. Đầu tiên chương trình sẽ tiến hành xoá RAM, thiết lập LCD, Định nghĩa timer 0 hoạt động ở mode 1 tức mode đếm 16 bit, Đặt P0 = 00H, P1 = 0FFH. Đặt vị trí muốn hiển thị, chọn cột và dòng để hiển thị, đặt giá trị hiển thị và gọi chương trình con hiển thị. Tiếp theo gọi chương trình delay 1s để lời chào hiển thị. Sau đó sẽ xoá màn hình LCD. Sau khi khởi tạo các giá trị ban đầu thì chương trình chính kiểm tra tín hiệu ở chân P1.0, P1.1, P1.2, P1.3, P1.4 có tín hiệu trộm hay không, nếu không thì xuất ra LCD dòng chữ: “Không có tín hiệu” và quay về kiểm tra tín hiệu vào, quá trình này được lặp lại liên tục. Nếu có tín hệu trộm thì xuất tín hiệu ra chân P1.7 mức 1 để điều khiển đóng relay, đồng thời xuất ra LCD dòng chữ: “Có tín hiệu ở: 1 hoặc 2 hoặc 3 hoặc 4 hoặc 5” BnquynthucvGoccay.vn 71
Chương 4: Thiết kế phần mềm 4.1.2 Giải thuật chương trình con kiểm tra tín hiệu đầu vào Bắt đầu Y Xuất out Hiển thị IN1 = 0 ? R1 = 01 vị trí 1 Y Xuất out Hiển thị IN2 = 0 ? R1 = 01 vị trí 2 Xuất out Hiển thị IN3 = 0 ? Y R1 = 01 vị trí 3 Xuất out Hiển thị Y IN4 = 0 ? R1 = 01 vị trí 4 Y Xuất out Hiển thị IN5 = 0 ? R1 = 01 vị trí 5 Kết thúc BnquynthucvGoccay.vn 72
Chương 4: Thiết kế phần mềm Đầu chương trình sẽ kiểm tra tín hiệu vào P1.0, nếu bằng 0 thì xuất ra LCD: “Có tín hiệu ở: 1”, nếu P1.0 không bằng 0 thì kiểm tra tín hiệu vào P1.1 nếu bằng 0 thì xuất ra LCD: “Có tín hiệu ở: 2”, nếu P1.2 không bằng 0 thì kiểm tra tín hiệu vào P1.2 nếu bằng 0 thì xuất ra LCD: “Có tín hiệu ở: 3”, nếu P1.2 không bằng 0 thì kiểm tra tín hiệu vào P1.3 nếu bằng 0 thì xuất ra LCD: “Có tín hiệu ở: 4”, nếu P1.3 không bằng 0 thì kiểm tra tín hiệu vào P1.4 nếu bằng 0 thì xuất ra LCD: “Có tín hiệu ở: 5”, nếu P1.4 không bằng 0 thì kết thúc chương trình con. 4.1.3 Giải thuật chương trình con Delay BEGIN R7=20 TR0=0 TF0=0 TH0=high(+50000) TL0=low(50000) TR0=1 N TF0=1 Y R7=R71 N R7=0 Y RET BnquynthucvGoccay.vn 73
Chương 4: Thiết kế phần mềm Đây là chương trình phục vụ cho các chương trình khác khi được gọi đến. Khi đó chương trình có nhiệm vụ làm trễ đi một khoảng thời gian nhất định được cài đặt trước. Đầu tiên chương trình nạp cho thanh ghi R7 = 20, tắt timer 0 bằng cách xóa TR0, xóa cờ báo tràn TF0. Sau đó TH0 được nạp byte của (-50000) và byte thấp của (-50000) được nạp vào TL0. Con số (-50000) là con số của hệ số 10, dấu trừ tượng trưng cho các bit cao là bit 0. Sau khi nạp thời hằng cho hai thanh ghi chương trình sẽ bật timer 0. Timer 0 được đếm ở chế độ mode 1, đếm 16 bit, timer 0 tự động đếm lên cho đến FFFFH, rồi xuống 0000H. Lúc đó cờ tràn TF0 được bật lên 1. Chương trình lại tiếp tục giảm R7, và khi R7 chưa bằng 0 thì chương trình lặp lại quá trình đếm của timer 0. Khi R7 = 0 thì chương trình sẽ thoát về từ gọi chương trình con. Cách tính thời gian chương trình delay: Với chu kỳ của xung timer là 1us thì T delay được tính như sau: T delay = 20 x 50000 = 1000000 s = 1 s 4.2 CHƯƠNG TRÌNH ;KHAI BAO BIEN DATABUS EQU P0 BUFFER_DATA EQU 30H WRDATA EQU 31H EN BIT P3.7 RS BIT P3.6 RW BIT P3.5 IN1 BIT P1.0 IN2 BIT P1.1 IN3 BIT P1.2 IN4 BIT P1.3 IN5 BIT P1.4 OUT BIT P1.7 ; ORG 0000H SETUP: BnquynthucvGoccay.vn 74
Chương 4: Thiết kế phần mềm MOV TMOD,#01H MOV P0,#00H MOV P1,#0FFH CLR OUT LCALL XOA_RAM LCALL INIT_LCD ; THIET LAP LCD MOV A,#1 ;HIEN THI DONG 1 MOV B,#1 LCALL PLACECUR LCALL WRITE_STRING_LCD DB 'PHAM HOANG AN',0 MOV A,#2 ;HIEN THI DONG 2 MOV B,#1 LCALL PLACECUR LCALL WRITE_STRING_LCD DB 'MSSV: 402T0222 ',0 LCALL DELAY_1S LCALL CLEAR_LCD MOV R1,#00 ; MAIN: JNB IN1,CHECK_2 SETB OUT MOV A,#1 ;HIEN THI DONG 1 MOV B,#1 LCALL PLACECUR LCALL WRITE_STRING_LCD DB 'CO TIN HIEU O:',0 MOV A,#2 ;HIEN THI DONG 2 BnquynthucvGoccay.vn 75
Chương 4: Thiết kế phần mềm MOV B,#2 LCALL PLACECUR LCALL WRITE_STRING_LCD DB '1',0 MOV R1,#01 CHECK_2: JNB IN2,CHECK_3 SETB OUT MOV A,#1 ;HIEN THI DONG 1 MOV B,#1 LCALL PLACECUR LCALL WRITE_STRING_LCD DB 'CO TIN HIEU O:',0 MOV A,#2 ;HIEN THI DONG 2 MOV B,#5 LCALL PLACECUR LCALL WRITE_STRING_LCD DB '2',0 MOV R1,#01 CHECK_3: JNB IN3,CHECK_4 SETB OUT MOV A,#1 ;HIEN THI DONG 1 MOV B,#1 LCALL PLACECUR LCALL WRITE_STRING_LCD DB 'CO TIN HIEU O:',0 MOV A,#2 ;HIEN THI DONG 2 MOV B,#8 LCALL PLACECUR LCALL WRITE_STRING_LCD DB '3',0 MOV R1,#01 BnquynthucvGoccay.vn 76
Chương 4: Thiết kế phần mềm CHECK_4: JNB IN4,CHECK_5 SETB OUT MOV A,#1 ;HIEN THI DONG 1 MOV B,#1 LCALL PLACECUR LCALL WRITE_STRING_LCD DB 'CO TIN HIEU O:',0 MOV A,#2 ;HIEN THI DONG 2 MOV B,#11 LCALL PLACECUR LCALL WRITE_STRING_LCD DB '4',0 MOV R1,#01 CHECK_5: JNB IN5,NO_SIGNAL SETB OUT MOV A,#1 ;HIEN THI DONG 1 MOV B,#1 LCALL PLACECUR LCALL WRITE_STRING_LCD DB 'CO TIN HIEU O:',0 MOV A,#2 ;HIEN THI DONG 2 MOV B,#14 LCALL PLACECUR LCALL WRITE_STRING_LCD DB '5',0 MOV R1,#01 NO_SIGNAL: CJNE R1,#00,EXIT MOV A,#1 ;HIEN THI DONG 1 MOV B,#1 LCALL PLACECUR BnquynthucvGoccay.vn 77
Chương 4: Thiết kế phần mềm LCALL WRITE_STRING_LCD DB 'KHONG TIN HIEU !',0 EXIT: LJMP MAIN ; ;CHUONG TRINH PHUC VU CHO LCD ; INIT_LCD: ;KHAI BAO LCD MOV R7,#07 SETUP_FUNCTION_LCD: SETB EN CLR RS CLR RW MOV DATABUS,#00111000B ; FUNCTION SET:8 BIT - 2 LINE - 5X8 DOT CLR EN LCALL CHECK_BUSY_LCD DJNZ R7,SETUP_FUNCTION_LCD LCALL SET_CUR_MODE LCALL ENTRY_MODE_SET LCALL CLEAR_LCD RET SET_CUR_MODE: SETB EN CLR RS CLR RW MOV DATABUS,#00001100B ;DISPLAY ON/OFF CONTROL:CURSOR CLR EN LCALL CHECK_BUSY_LCD BnquynthucvGoccay.vn 78
Chương 4: Thiết kế phần mềm RET ENTRY_MODE_SET: SETB EN CLR RS CLR RW MOV DATABUS,#00001100B CLR EN LCALL CHECK_BUSY_LCD RET SHIFT_CUR: ; SHIFT/NO SHIFT CURSOR SETB EN CLR RS CLR RW MOV DATABUS,#00010100B CLR EN LCALL CHECK_BUSY_LCD RET CLEAR_LCD: ;XOA MAN HINH VA DUA CON TRO VE DAU DONG SETB EN CLR RS CLR RW MOV DATABUS,#00000001B ;CLEAR DISPLAY CLR EN LCALL CHECK_BUSY_LCD RET ; CHECK_BUSY_LCD: CLR EN SETB EN BnquynthucvGoccay.vn 79
Chương 4: Thiết kế phần mềm CLR EN CLR RS MOV DATABUS,#0FFH SETB RW PEW: SETB EN MOV A,DATABUS CLR EN SETB EN CLR EN JB ACC.7,PEW RET ; WRITE_TEXT: ;CHUONG TRING GHI KY TU VAO LCD MOV BUFFER_DATA,A MOV WRDATA,A SETB EN SETB RS CLR RW MOV DATABUS,A CLR EN LCALL CHECK_BUSY_LCD RET ; WRITE_STRING_LCD: POP DPH ; POP RETURN ADDRESS INTO DPTR POP DPL PRTNEXT: CLR A ; SET OFFSET = 0 MOVC A, @A+DPTR ; GET CHR FROM CODE MEMORY CJNE A, #0, CHROK ; IF CHR = 0 THEN RETURN SJMP RETPRTLCD BnquynthucvGoccay.vn 80
Chương 4: Thiết kế phần mềm CHROK: ACALL WRITE_TEXT ; SEND CHARACTER INC DPTR ; POINT AT NEXT CHARACTER AJMP PRTNEXT ; LOOP TILL END OF STRING RETPRTLCD: MOV A, #1H ; POINT TO INSTRUCTION AFTER STRING JMP @A+DPTR ; RETURN WITH A JUMP INSTRUCTION ; PLACECUR: ; CHUONG TRINH DI CHUYEN CON TRO DEC ACC ; ACC=0 FOR LINE=1 JNZ LINE2 ; IF ACC=0 THEN FIRST LINE MOV A, B ADD A, #080H ; CONSTRUCT CONTROL WORD FOR LINE 1 SJMP SETCUR LINE2: MOV A, B ADD A, #0C0H ; CONSTRUCT CONTROL WORD FOR LINE 2 SETCUR: SETB EN CLR RS CLR RW MOV DATABUS,A CLR EN LCALL CHECK_BUSY_LCD NOP RET ; XOA_RAM: MOV R0,#20H DELRAM: BnquynthucvGoccay.vn 81
Chương 4: Thiết kế phần mềm INC R0 MOV @R0,#00H CJNE R0,#80,DELRAM RET ; DELAY_1S: MOV R7,#20 DELAY: MOV TH0,#HIGH(-50000) MOV TL0,#LOW(-50000) SETB TR0 JNB TF0,$ CLR TR0 CLR TF0 DJNZ R7,DELAY RET END BnquynthucvGoccay.vn 82
Chương 5 : Phần thi công và kết qủa thi công CHƯƠNG 5 PHẦN THI CÔNG VÀ KẾT QỦA THI CÔNG 5.1 GIAI ĐOẠN CHUẨN BỊ: Để tiến hành giai đoạn thi công, đầu tiên ta phải lựa chọn linh kiện được sử dụng. Các IC được test trước khi dùng, sử dụng linh kiện mới, tụ điện và điện trở được chọn có sai số ± 10%. Sử dụng một testboard cho việc cân chỉnh sửa chửa và thay đổi được dễ dàng. • Chuẩn bị một VOM, tần số kế, Oscillatior để đo đạc • Chuẩn bị một bộ nguồn chuẩn xác có điện áp +5V, +9V (sử dụng nguồn máy tính) 5.2 GIAI ĐOẠN VẼ MẠCH IN: Để thiết kế mạch in ta có thể sử dụng phần mềm để trợ giúp như: ORCAD hay EAGLE. Có thể vẽ trực tiếp bằng viết lông dầu, sơn hay có thể đặt làm bằng công nghệ in lụa. 5.3 GIAI ĐOẠN LẮP RÁP: Thứ tự lắp ráp: Để quá trình thi công tiến hành thuận lợi, sai sót sơ xuất hay hư hỏng linh kiện là thấp nhất thì cần phải có thứ tự lắp ráp như sau: • Kiểm tra mạch in với sơ đồ nguyên lý • Lắp ráp cơ bản như đế IC, pinhead • Lắp ráp từng khối bằng cách ráp ở ngoài trước bằng testboard, sửa chữa cân chỉnh trước khi ráp vào mạch • Viết chương trình phần mềm, nạp và chạy thử chương trình • Lắp ráp hoàn chỉnh, kiểm tra và chạy thử. Ghi nhận kết quả để có phương án sửa chữa khi có sai sót 5.4 KẾT QỦA THI CÔNG Mục tiêu của đề tài là thiết kế và thi công hệ thống chống trộm bằng IR dùng vi xử lý, đồng thời hệ thống còn hiển thị cả vị trí trộm xuất hiện giúp cho ta xử lý một cách hiệu quả. BnquynthucvGoccay.vn 83
Chương 5 : Phần thi công và kết qủa thi công Hệ thống hoạt động ổn định ổ cự ly khoảng 3- 6m, ứng dụng của nó rất tiện ích cho các nhà dân, chung cư, xí nghiệp , kho chứa hàng . . . BnquynthucvGoccay.vn 84
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển đề tài CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 6.1 KẾT LUẬN Trong thời gian làm đề tài, với sự hạn chế về thời gian vàtài liệu vì vậy đòi hỏi bản thân em phải cố gắng tìm tòi và nhiệt tình trong công việc nghiên cứu đề tài và cuối cùng đề tài đã hoàn thành một cách trọn vẹn. Đó là kết quả của một thời gian dài nổ lực của em thời gian nghiên cứu và dưới sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn cùng với sự giúp đỡ của nhà trường nên đề tài đã hoàn thành đúng thời hạn. Với đề tài này, yêu cầu phải có kiến thức tổng quát về nhiều mặt: kiến thức về kỹ thuật xung, mạch điện tử 1, mạch điện tử 2, kiến thức phần cứng và phần mềm của vi xử lý, kiến thức về quang điện tử . Đề tài “Hệ thống chống trộm bằng hồng ngoại dùng Vi xử lý” là sự kết hợp giữa các khối tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh. Trong đề tài nghiên cứu đã trình bày khá sâu sắc về cấu trúc và chức năng từng khối của phần cứng, phần mềm giúp cho người đọc dễ dàng nắm được cấu trúc và chức năng của mạch. Nội dung đề tài được trình bày đầy đủ, hình thức rõ ràng, từ ngữ thông dụng và dễ hiểu giúp cho người đọc hiểu được một cách dễ dàng để vận dụng đúng đắn và chính xác. 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Với “Hệ thống chống trộm bằng hồng ngoại dùng Vi xử lý” , ta có thể phát triển thêm chức năng cập nhật ngày giờ xảy ra khi có kẻ trộm đột nhập và nghi lại được hình ảnh từ lúc phát hiện được kẻ trộm đột nhập bằng camera thông qua mạng internet để lưu trữ vào máy tính muốn quan sát. Đồng thời, chúng ta có thể phát triển theo hướng đưa hệ thống này giao tiếp với máy tính. Sau đó, đưa chức năng điều khiển và báo động lên mạng internet. Tức hệ thống này vẫn hoạt động bình thường ở chế độ như trước nhưng bây giờ hệ thống này được giao tiếp với mạng máy tính. Nếu chúng ta sử dụng mạng thì những thông tin về điều khiển, báo động sẽ phong phú và có nhiều chức năng hơn. BnquynthucvGoccay.vn 85
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển đề tài Nhìn chung đây là hướng phát triển khá lý thú và khả thi trong điều kiện nước nhà như hiện nay. Đó là một hệ thống chức năng đa dụng, tiện ích, hiện đại, kinh tế không ngoài mục đích nâng cao đời sống tiện ích cho con người. BnquynthucvGoccay.vn 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Ngô Anh Ba, Ampli Hifi và mạch điện tử, Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội, 1996. 2. Nguyễn Tấn Phước, Giáo trình “Kỹ thuật xung” , Nhà Xuất Bản Thanh Hoá,1998. 3. Tống Văn On, Hoàng Đức Hải, Họ Vi Điều Khiển 8051 . Nhà Xuất Bản Lao Động – Xã Hội, 2005. 4. Dương Minh Trí, Linh kiện Quang Điện Tử, Nhà Xuất Bản Khoa Học và Kỹ Thuật, 2004. 5. Phan Quốc Phô, Nguyễn Đức Chiến, Giáo trình Cảm biến , Nhà Xuất Bản Khoa Học và Kỹ Thuật, 2005. 6. Dương Minh Trí, Cảm biến và Ứng dụng, Nhà Xuất Bản Trẻ, 2007. 7. Hồ Trung Mỹ, Vi Xử Lý, Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP.HCM, 2006. 8. Lê Tiến Thường, Giáo trình Mạch Điện Tử 1, Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP.HCM, 2000. 9. Đỗ Xuân Tiến, Kỹ thuật Vi Xử Lý và Lập Trình ASSEMBLER cho hệ Vi Xử Lý, Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật, 2006. 10. Nguyễn Hữu Phương, Mạch Số, Nhà Xuất Bản Thống Kê, 2004, trang 355 – 379. 11. www.Epanorama.net 12. www.National.com BnquynthucvGoccay.vn 87