Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn
LỜI NÓI ĐẦU .
Ngày nay tự động hoá đã trở thành một vấn đề thiết yếu trong ngành công nghiệp.
Để thiết kế,lập trình các quy trình làm việc tự động hoá của máy móc tự động theo
mong muốn của mình trong nhà máy công nghiệp thì người thiết kế cần nắm được các
kiến thức cơ bản về Vi điều khiển-bộ môn cơ bản của ngành công nghệ tự động. Một
trong các kỹ năng mà người học cần phải có sau khi học xong bộ môn này là kiến thức
cơ bản về vi điều khiển,cấu trúc cơ bản của mooti hệ vi điều khiển,phương pháp lập
trình dựa trên cơ sở họ vi điều khiển MCS-51,có khả năng phân tích nguyên lý hoạt
động của các mạch vi điều khiển,biết sử dụng một số phần mềm và công cụ hỗ trợ để
thực hiện các yêu cầu phân tích,nghiên cứu,thiết kế ứng dụng và thiết kế các Kit vi điều
khiển theo yêu cầu ứng dụng.
Trong đồ án này nhóm em sẽ trình bày về việc thiết kế một hệ thống điều khiển độ
sáng đn từ xa bằng hồng ngoại với phương pháp lập trình dựa trên cơ sở họ vi điều
khiển MCS-51 mà đặc trưng là họ vi điều khiển 8051.Và trong đồ án này nhóm em sử
dụng chip Intel 89C52 để lập trình.
Trong quá trình thực hiện đồ án này nhóm em đã nhận được rất nhiều sự chia sẻ ,
góp ý về việc trình bày một đồ án như thế nào và các kiến thức bổ ích sử dụng trong đồ
án này từ các bạn , anh chị khóa trên cũng như các thầy cô, đặc biệt là cô Lê Thị Vân
Anh - Giáo viên bộ môn “ Vi Xử Lý ” - khoa Công nghệ tự động - Trường Đại Học
Điện lực.
Do khả năng tiếp thu kiến thức còn non kém và thời gian có hạn nên trong bài đồ án
của nhóm em không thể tránh khỏi có các lỗi sai sót về mặt hình thức và về nội dung
kiến thức .
Nhóm em xin chân thành cảm ơn các bạn , các anh chị khóa trên và các thầy cô đã
giúp nhóm em làm đồ án này và mong mọi người xem lại dùm nhóm em đồ án của
nhóm em về các mắc phải trong đồ án và hy vọng các bạn , anh chị và thầy cô góp ý
cho nhóm em để nhóm em có thể chỉnh sửa đồ án được hoàn thiện hơn !
Nhóm em xin chân thành cảm ơn !
Nhóm sinh viên trình bày .
Nguyễn Mạnh Tuấn.

Lê Đức Trọng.
Lê Công Đức.
Lê Anh Quân.
Đàm Truyền Quân.
MỤC LỤC .
1
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ
Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn
Trang
Chương I. Đặt vấn đề và nhiệm vụ của đề tài. 3
Chương II. Thiết kế mạch phần cứng. 3
I. Sơ lược về lý thuyết thu phát hồng ngoại-Cấu tạo linh kiện. 3
1.1. Khái niệm về ánh sáng hồng ngoại. 3
1.2. Nguyên lý thu phát hồng ngoại. 4
1.3. Cấu tạo linh kiện. 6
II. Tính toán và thiết kế. 24
2.1. Sơ đồ khối của mạch. 24
2.2. Sơ đồ nguyên lý của mạch. 25
2.3. Tính toán mạch. 28
III. Mạch thay đổi độ sáng đn sử dụng băm xung áp. 32
3.1. Tìm hiểu về băm xung áp PWM. 32
3.2. Tìm hiểu phần cứng họ vi điều khiển 8051 và sơ đồ nguyên
lý mạch thay đổi độ sáng đn.
37
Chương III. Thiết kế phần mềm mạch. 53
1. Code chương trình thay đổi cường độ sáng đn bằng phương
pháp thay đổi độ rộng xung PWM sử dụng chip 89C52 họ vi điều
khiển 8051.
53
2. Sơ đồ phần phát và kết nôi mạch phần thu với mạch lực. 56

Chương IV. Kết quả mô phỏng và hướng phát triển. 57
1. Kết quả mô phỏng và nhận xét. 57
2. Hướng phát triển. 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO. 60
CHƯƠNG I. ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI.
2
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ
Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn
Thiết kế mạch điều khiển độ sáng đn từ xa bằng hồng ngoại với phương pháp điều
chỉnh độ sáng của đn sử dụng băm xung áp và lập trình dựa trên cơ sở họ vi điều khiển
MCS-51 mà đặc trưng là họ vi điều khiển 8051.
Để thiết kế được và giải quyết được vấn đề của đề tài đã đưa ra thì chúng ta phải
hiểu và xác định được nhiệm vụ của đề tài là gì ??? Và mình định hướng được phải
giải quyết vấn đề đó như thế nào ??? trong đồ án của mình.
Dựa trên vấn đề đặt ra của đề tài chúng em xin định hướng các nhiệm vụ mà đề tài
của chúng em sẽ tìm hiểu gồm có các vấn đề sau :
Tìm hiểu sơ lược và thiết kế về cấu trúc của mạch phần cứng.
Thiết kế phần mềm cho mạch.
Kết quả mô phỏng và hướng phát triển.
CHƯƠNG II. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG MẠCH.
I. SƠ LƯỢC VỀ LÝ THUYẾT THU PHÁT HỒNG
NGOẠI
- CẤU TẠO
LINH
KIỆN
.
Để thiết kế một hệ thống điều khiển độ sáng đn từ xa bằng hồng ngoại thì trước hết
chúng ta phải tìm hiểu sơ lược về mạch thu phát hồng ngoại và cấu tạo của các linh kiện
trong mạch thu phát hồng ngoại.
1.1. KHÁI NIỆM VẾ ÁNH SÁNG HỒNG NGOẠI :

Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấy được bằng
m
ắ
t
thường,có bước sóng khoảng từ 0.86µm đến 0.98µm. Tia hồng ngoại có vận tốc
truyền bằng vận
t
ố
c

án
h
sán
g.
Tia hồng ngoại có thể truyền đi được nhiều kênh tín hiệu. Nó được ứng dụng rộng
rãi
t
rong công nghiệp. Lượng thông tin có thể đạt 3 mega bit /s. Lượng thông tin được
truyền đi với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với song điện từ mà người ta
vẫn dùng.
Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ, khả năng xuyên thấu kém. Trong điều khiển từ xa
bằng
tia
hồng ngoại,chùm tia hồng ngoại phát đi hẹp,có hướng,do đó khi thu phải
đúng hướng.
Sóng hồng ngoại có những đặc tính quan trọng giống như ánh sáng ( sự hội tụ qua
thấu
kính,
tiêu cự …). Ánh sáng thường và ánh sáng hồng ngoại khác nhau rất rõ trong
sự xuyên suốt qua vật

ch
ấ
t.
C
ó những vật chất ta thấy nó dưới một màu xám đục nhưng với ánh sáng hồng
ngoại nó
t
rở nên xuyên suốt. Vì vật liệu bán dẫn “trong suốt” đối với ánh sáng hồng
ngoại,tia hồng ngoại không bị yếu đi khi nó vượt qua các lớp
bá
n
dẫn để đi ra
ngoài.
1.2. NGUYÊN LÝ THU PHÁT HỒNG NGOẠI :
Việc sử dụng được tia hồng ngoại rất hay vì nó phổ biến và không ảnh hưởng từ
trường,
vì
thế nó được sử dụng tốt trong truyền thông và điều khiển. Nhưng nó
không hoàn hảo, một số vật
phát
hồng ngoại rất mạnh làm ảnh hưởng đến truyền
3
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ
Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn
thông và điều khiển như quang phổ mặt
tr
ờ
i.
Khó khăn khi sử dụng hồng ngoại làm
REMOTE điều khiển

TV/VCR
hoặc những ứng dụng khác và linh kiện rất tốn
kém.

Việc thu hoặc phát bức xạ hồng ngoại bằng nhiều phương tiện khác nhau, có thể
nhận
tia
hồng ngoại từ ánh sáng mặt trời. Nhiều thứ có thể phát tia hồng ngoại như:
lò bức xạ, lò điện, đn, cơ
th
ể ngườ
i,…
Để có thể truyền tia hồng ngoại tốt phải tránh xung nhiễu bắt buộc phải dùng mã
phát
và
nhận ổn định để xác định xem đó là xung truyền hay nhiễu. Tần số làm việc
tốt nhất từ 30KHz đến 60KHz, nhưng thường sử dụng khoảng 36KHz. Ánh sáng
hồng ngoại truyền 36 lần/1s khi truyền mức 0 hay mức .
Dùng tần số 36KHz để truyền tín hiệu hồng ngoại thì dễ, nhưng khó thu và giải mã
phải
s
ử dụng bộ lọc để tín hiệu ngõ ra là xung vuông, nếu ngõ ra
c
ó
xung nghĩa là đã
nhận được tín hiệu ở ngõ
và
o.
1.2.1. Phần
phát:

a.Sơ đồ
kh
ố
i:

Hình 1.2.1.Sơ đồ khối mạch phần phát hồng ngoại.
b. Giải
thích:
Khối chọn chức năng và khối mã hóa: Khi người sử dụng bấm vào các phím chức
năng để phát lệnh yêu cầu của mình, mổĩ phím chức năng tương ứng với một số thập
phân. Mạch mã hóa
s
ẽ chuyển đổi thành mã nhị phân tương ứng dưới dạng mã lệnh
tín hiệu số gồm các bít 0 và 1. Số bit
t
rong mã lệnh nhị phân có thể là 4 bit hay 8
bit… tùy theo số lượng các phím chức năng nhiều hay
ít
.
Khối dao động có điều kiện: Khi nhấn 1 phím chức năng thì dồng thời khởi động
m
ạ
ch

dao
động tạo xung đồng hồ, tần số xung đồng hồ xác định thời gian chuẩn của
mỗi b
it.
K
hối chốt dữ liệu và khối chuyển đổi song song ra nối tiếp: Mã nhị phân tại mạch

4
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ
Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn
mã
hó
a
sẽ được chốt để đưa vào mạch chuyển đổi dữ liệu song song ra nối tiếp.
Mạch chuyển đổi dữ
li
ệu song song ra nối tiếp được điều khiển bởi xung đồng hồ và
mạch định thời nhằm đảm bảo kết
thúc
đúng lúc
vi
ệ
c

chuyển đổi đủ số bit của một
mã
l
ệnh.
Khối điều chế và phát FM: mã lệnh dưới dạng nối tiếp sẽ được đưa qua mạch điều
chế
và
phát FM để ghép mã lệnh vào sóng mang có tần số 38Khz đến 100Khz, nhờ
sóng mang cao tần tín hiệu được truyền đi xa hơn, nghĩa là tăng
c
ự
ly
phát.

Khối thiết bị phát : là một LED hồng ngoại. Khi mã lệnh có giá trị
bit
=’1’ thì
LED phát hồng ngoại trong khoảng thời gian T của bit đó. Khi mã lệnh có giá trị
bit=’0’
thì
LED không sáng. Do đó bên thu không nhận được tín hiệu xem như bit =
‘0’ .
1.2.2. Phần
thu:
a. Sơ đồ
kh
ố
i:

Hình 1.2.2.Sơ đồ khối mạch phần thu hồng ngoại.
b. Giải
thích:
Khối thiết bị thu: Tia hồng ngoại từ phần phát được tiếp nhận bởi
LED
thu hồng
ngoại hay các linh kiện quang
khác.
Khối khuếch đại và Tách sóng: trước tiên khuếch đại tính hiệu nhận rồ
i
đưa qua
mạch tách sóng nhằm triệt tiêu sóng mang và tách lấy dữ liệu cần thiết là mã
l
ệnh.
Khối chuyển đổi nối tiếp sang song song và Khối giải mã: mã lệnh được đưa vào

m
ạ
ch
chuyển đổi nối tiếp sang song song và đưa tiếp qua khối giải mã ra thành số
thập phân tương ứng dướ
i
dạng một xung kích tại ngõ ra tương ứng để kích mở mạch
điều
khi
ển.
Tần số sóng mang còn được dùng để so pha với tần số dao động bên phần thu
giúp
c
ho mạch thu phát hoạt động đồng bộ, đảm bảo cho mạch
tách

sóng và mạch
5
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ
Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn
chuyển đổi nối tiếp sang song song hoạt động chính
xác
.
1.3. CẤU TẠO LINH KIỆN.
1.3.1. Tổng quan IC LOGIC CMOS :
a. Khái niệm :
CMOS được viết tắt từ Complementary –Metal-Oxide-Silicon . Đầu tiên,CMOS
đượ
c
nghiên cứu để sử dụng trong kỹ thuật hàng không vũ trụ . Với các đặc tính như

không bị lệ thuộc v
à
o lưới điện,miễn nhiễu … Ngày nay CMOS được sử dụng rộng
rãi trong điện tử công nghiệp,điện tử y khoa,kỹ thuật xe hơi và kỹ thuật máy tính điện
tử .
b. Một số đặc tính quan trọng :
Điện áp :
CMOS có thể hoạt động từ 3V đến 15V . Tuy nhiên với điện áp nhỏ hơn 4.5V
th
ờ
i

gian
trễ sẽ gia tăng (vận tốc làm việc chậm lại ), tổng trở ra cũng lớn hơn và
đồng thời tính
c
hống
nhi
ễu sẽ giảm. Tuy nhiên,với điện áp lớn 15V thì cũng có những
bất lợi
:
+ Công suất tiêu tán lúc CMOS hoạt động tăng cao .
+ Với những xung nhiễu từ nguồn vượt quá điện áp đánh thủng (20V),tạo ra
hi
ệu ứng SCR-latch_up và làm hỏng IC nếu dòng không được hạn chế từ bên ngoài .
Nếu dùng đện áp lớn
15V
thì cần phải có điện trở hạn dòng .
Thời gian trễ :
Điện áp cao thì CMOS hoạt động càng nhanh . Thời gian trễ gia tăng với nhiệt độ

và
tải điện dung .
Tính miễn nhiễu :
CMOS
chống nhiễu rất tốt,thường là 45% điện áp cấp: 2.25V với điện áp 5V ;
4.5V với điện áp 10V . Thời gian trễ CMOS đóng vai trò như là một bộ lọc nhiễu .
Xung 10ns biến mất
sau

m
ộ
t
chuỗi các cổng CMOS. Vì tính chất đặc biệt này, CMOS
được dung thiết kế các mạch điện
c
ủ
a
các thiết bị công nghiệp phải hoạt động động
trong môi trường đầy nhiễu điện và điện từ. Với đ
i
ện
áp
cấp +5V,CMOS vẫn làm
việc bình thường với sự mất ổn định của đ
i
ện
áp cấp hay điện áp nhiễu đến
1V.
Giao tiếp với Họ TTL :
Với điện áp 5V CMOS giao tiếp thẳng với TTL. Tổng trở vào của CMOS rất

lớn,
TTL
có thể tải vô số cổng CMOS mà không làm mất Fan Out ở trạng thái
LOW.
1.3.2. PT 2248:
Tổng quan :
- Đây là một bộ truyền phát tia hồng ngoại ứng dụng bởi công nghệ CMOS. PT 2248
kết hợp vớ
i
PT 2249 tạo ra 10 chức năng. Với cách tổ hợp như vậy có thể dùng cho
nhiều loại thiết bị từ xa.
Đặc tính :
+ Được sản xuất theo công nghệ CMOS.
6
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ
Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn
+ Tiêu thụ công suất thấp.
+ Vùng điện áp hoạt động từ 2.2V-5V.
+ Sử dụng được nhiều phím.
+ Ít thành phần ngoài.
Ứng dụng :
Bộ phát hồng ngoại dung trong các thiết bị điện tử như
:
Television,
Video Cassette
Recoder.
Sơ đồ và chức năng các chân của IC :

Hình 1.3.1.Sơ đồ của IC PT 2248.
- Chức năng các chân của IC :

+ Chân 1 (Vss): là chân mass được nối với cực âm của nguồn đ
i
ện.
+ Chân 2 và 3: là hai đầu để nối với thạch anh bên ngoài cho bộ tạo
da
o động ở
bên trong
IC.
+ Chân 4 – 9 (K1 - K6): là đầu của tín hiệu bàn phím kiểu ma trận, các chân từ K1
đến K6 kế
t
hợp với các chân 10 đến 12 (T1 – T3) để tạo thành ma trận 18
phím
.
+ Chân 13 ( CODE ): là chân mã số dùng để kết hợp với các chân T1 –
T2
để tạo
ra tổ hợp mã hệ thống giữa phần phát và phần
thu
.
+ Chân 14 (TEST): là chân dùng để kiểm tra mã của phần phát, bình thường khi
không sử dụng
c
ó thể bỏ
tr
ống.
+ Chân 15 ( TXout): là đầu ra của tín hiệu đã được điều chế
FM
.
+ Chân 16 ( Vcc): là chân cấp nguồn dương.

Sơ đồ
chức năng của PT 2248:
7
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ
Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn

Hình 1.3.2.Sơ đồ chức năng của PT 2248.
- Giải thích sơ đồ khối :
Bộ tạo dao động và bộ phân tần: Để có thể phát được đi xa, ta phần có một xung có
tần
s
ố
38Khz
ở nơi nhận nhưng trên thị trường khó tìm được thạch anh đúng tần số
nên ta chọn tần số
c
ủ
a

th
ạ
ch
anh là 455Khz cho bộ tạo dao động. Sau đó tần số sẽ được
đưa qua bộ phân tần để chia nó ra
thành
12
l
ần.
Mạch điện phím vào: Có tổng cộng 18 phím được nối tới các chân K1 – K6 và
mạch hoạ

t
động thời gian T1 – T3 để tạo ra bàn phím ma trận (6*3).
8
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ
Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn

Hình 1.3.3.Mạch điện phím vào.
- Phím 1 – 6: là những phím cho ra tín hiệu liên tục khi ấn
gi
ữ.
- Phím 7 – 18: là những phím cho ra những tín hiệu không liên tục. Tín hiệu sẽ bị
mất
nga
y khi nhấn vào cho dù có giữ
phím
.
* Mạch hoạt động tín hiệu thời gian - Mạch phát sinh tín
hi
ệ
u:
- Lệnh truyền: gồm một từ lệnh được tạo bởi 3 bit mã người dùng, 1 bit mã liên tục, 2
bit
mã
không liên tục và 6 bit mã ngõ vào. Vậy, nó có 12 bit mã. Trong đó, 3 bit mã
người dùng được tạo như
sau:
+ Dữ liệu của 3 bit mã T1, T2, T3 sẽ là “1” nếu 1 diode được nối giữa chân CODE
và
chân
Tn (n = 1-3); và là “0” khi không nối

diode.
+ Vì IC thu PT 2249, chỉ có 2 bit mã (CODE 2, CODE 3), nên
chân
T1 của PT
2248 sẽ luôn ở mức
“1”.

+ C1,C2,C3 : mã người dùng .
+ H
:
mã tín hiệu liên
t
ụ
c.
+ S1,S2 : mã tín hiệu không liên tục.
+ D1-
D6
: mã ngõ
vào.
9
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ
Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn
* Dạng sóng truyền
:


- Thời gian của bit “a” phụ thuộc vào tần số dao động và được tính bởi công
th
ứ
c:


*
Tín hiệu không liên tục
:

- Khi nhấn bất kỳ 1 phím không liên tục, tín hiệu không liên tục chỉ
truy
ền
2 từ lệnh
đến ngõ
ra.

*
Tín hiệu liên tục
:

- Khi nhấn bất kỳ một phím liên tục , tín hiệu liên tục sẽ lặp lại chu kỳ sau khi
truyền 2 từ
l
ệnh
và
thời gian dừng cho đến khi phím không được nhấn nữ
a.
10
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ
Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn
* Bảng các tham số cực hạn :
* Bảng các tham số chủ yếu :
1.3.3. PT 2249:
Tổng quan :

- PT 2249 cũng được chế tạo bởi công nghệ CMOS. Nó có thể điều khiển tối đa 10
11
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ
Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn
thiết bị.
Đặc tính :
+ Tiêu tán công suất thấp.
+ Khả năng chống nhiễu rất cao.
+ Nhận được đồng thời 5 chức năng từ IC phát PT2248.
+ Cung cấp bộ tạo dao động RC.
+ Bộ lọc số và Bộ kiểm tra mã ngăn ngừa sự tác động từ những nguồn sáng khác
nhau như đn PL . Do đó không ảnh hưởng đến độ nhạy của mắt thu.
Ứng dụng :
Bộ phát hồng ngoại dung trong các thiết bị điện tử như
:
Television,
Video Cassette
Recoder.
Sơ đồ và chức năng các chân của IC :

Hình 1.3.4.Sơ đồ của IC PT 2249.
- Chức năng các chân của IC :
+ Chân 1 (Vss): là chân mass được nối với cực âm của nguồn đ
i
ện.
+ Chân 2 (R) : là đầu vào tín hiệu thu.
+ Các chân 3 – 7 (H1 - H5) : là đầu ra tín hiệu liên tục. Chỉ cần thu được tín hiệu
tương ứng với đầu ra nào thì đầu ra đó sẽ luôn duy trì ở mức logic “1”.
+ Các chân 8 – 12 (S5 – S1): là đầu ra tín hiệu không liên tục. Chỉ cần thu được tín
hiệu tương ứng với đầu ra nào thì đầu ra đó sẽ duy trì ở mức logic “1” trong khoảng

thời gian là 107ms.
+ Chân 13 và 14 (CODE 2 và CODE 3): để tạo ra các tổ hợp mã hệ thống giữa phần
phát và phần thu. Mã số của hai chân này phải giống tổ hợp mã hệ thống của phần phát
thì mới thu được tín hiệu.
12
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ
Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn
+ Chân 15 (OSC): dùng để nối với tụ điện và điện trở bên ngoài tạo ra dao động cho
mạch.
+ Chân 16 (Vcc): là chân được nối với cực dương của nguồn cung cấp.
Sơ đồ
chức năng của PT 2249 :

Hình 1.3.5.Sơ đồ chức năng của PT 2249.
- Giải thích sơ đồ khối :
Sau khi IC phát PT2248 phát tín hiệu (2 chu kỳ) đi, tín hiệu sẽ được mắt thu tiếp
nhận rồi đưa nó đến chân RXin. Chân RXin có nhiệm vụ sẽ chỉnh lại dạng sóng của tín
hiệu cho chuẩn. Sau đó, tín hiệu được đưa tới bộ lọc số. Bộ lọc số có nhiệm vụ lọc lấy
các dữ liệu rồi đưa đến thanh ghi. Dữ liệu đầu tiên được lưu vào thanh ghi 12 bit. Tiếp
đến, dữ liệu thứ hai sẽ được nạp vào thanh ghi. Dữ liệu đầu tiên sẽ được đưa qua bộ
đệm ngõ ra nếu mã của nó khớp với mã của phần phát. Trường hợp , mã của dữ liệu
không khớp với mã của phần phát thì quá trình sẽ được lặp lại. Khi các dữ liệu nhận đã
được thông qua, ngõ
ra

sẽ chuyển từ mức thấp lên mức
cao.

* Tổ hợp mã hệ thống giữa IC phát PT 2248 và IC thu
PT 2249 :

13
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ
Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn

- Vì PT 2249 không có chân C1 nên chân C1 của PT 2248 mặc nhiên ở mức
logic
“1”. Qua bảng mã hệ thống, ta thấy rằng tổ hợp mã của các chân C2 và C3 của
hai IC phả
i

gi
ống nhau, đó là mã hệ thống. Trong các tổ hợp mã, không có tổ hợp
C2=C3=0.
- Các chân C2 và C3 sẽ ở mức logic “1” nếu một tụ giữa
chân
Cn(n=2,3) và
mass. Ngược lại, các chân C2 và C3 sẽ ở mức logic “0” nếu nối xuống
mass
.
* Bảng đối ứng quan hệ phím / mã giữa IC thu PT 2248 và IC phát
PT 22
49:
14
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ
Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn
* Bảng các tham số chủ yế
u:
1.3.4. Module hay LED thu tín hiệu hồng ngoại PIC 1018SCL.
- PIC 1018SCL là IC thu tín hiệu hồng ngoại với những ưu điểm sau:
+ Là IC có Kích thước nhỏ.

+ Phạm vi thu nhận tín hiệu xa (+,- 45 độ)
+ Khả năng chống nhiễu tốt.
Sơ đồ khối của PIC 1018SCL.

15
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ
Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn
Hình 1.3.6.Sơ đồ khối của PIC 1018SCL.
- Giải thích sơ đồ khối:
+ Tín hiệu hồng ngoại từ nguồn phát qua bộ truyền đến mạch thu được led hồng ngoại
nhận rồi đưa qua ba tầng khuếch đại. Sau đó tín hiệu này được qua mạch lọc băng thông
(Band Pass Filter) để chọn dãy băng thông thích hợp,ở ngõ ra tín hiệu này dược qua
mạch khuếch đại (AGC) để tăng độ khuếch đại nếu cần thiết. Xung này được qua mạch
so sánh và phân tích truớc khi vào mạch Schmitt Trigger.
Mạch Schmitt Trigger là mạch so sánh có phản hồi như hình sau:

Hình 1.3.7.Sơ đồ mạch Schmitt Trigger.
+ Lúc này do so sánh với tín hiệu ngõ vào V+ là điện thế trên mạch phân áp R4 – R2,
nên theo sự biến thiên giữa hai mức điện áp của , mạch Schimitt Trigger cũng có hai
ngưỡng so sánh là VH và VL.

Hình 1.3.8.Sơ đồ 2 ngưỡng so sánh của mạch Schmitt Trigger.
+ Qua hình ta nhận thấy, mạch Schmitt Trigger là mạch so sánh theo hai ngưỡng VH
và VL. Khi điện áp Vin vượt qua VH thì giaù trị là 0V và khi Vin thấp hơn VL thì
Vout sẽ ở +Vcc (nghĩa là có sự đảo pha).
+ Nhiệm vụ chủ yếu của mạch Schmitt Trigger là đổi tín hiệu liên tục thành tín hiệu
vuông với khả năng chống nhiễu cao.
+ Tín hiệu ngõ ra của mạch Schmitt Trigger qua mạch đảo sẽ cho tín hiệu ở ngõ của
16
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ

Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn
PIC 1018SCL là tín hiệu đảo.

Hình 1.3.9.Tín hiệu ngõ ra của PIC 1018SCL.
Thông số kỹ thuật :
- Nguồn cung cấp 2.5-5v thuờng chọn 5v.
- Dòng tiêu thụ cực đại ngõ vào =0 ,Ic=1.5mA.
- Tần số dao động F0=37.9KhZ.
- Tín hiệu ngõ ra là tín hiệu đảo.
- Mức cao ngõ ra VOH=VCC-0.5v.
- Mức thấp ngõ ra VOL=0.2v.
- Độ rộng xung =60us.
- Hoạt động ở nhiệt độ từ-10->+60.
1.3.5. LED quang - LED phát tín hiệu hồng ngoại.
- Ở quang trở, quang diode và quang transistor, năng lượng của ánh sáng chiếu vào
chất bán dẫn và cấp năng lượng cho các điện tử vượt dãi cấm. Ngược blại khi một điện
tử từ dãi dẫn điện rớt xuống dãi hoá trị thí sẽ phát ra một năng lượng E=h.f
- Dải dẫn điện Dải hóa trị Dải cấm hf. Khi phân cực thuận một nối P-N, điện tử tự do
từ vùng N xuyên qua vùng P và tái hợp với lỗ trống (về phương diện năng lượng ta nói
các điện tử trong dãi dẫn điện – có năng lượng cao – rơi xuống dãi hoá trị - có năng
lượng thấp – và kết hợp với lỗ trống), khi tái hợp thì sinh ra năng lượng.
- Đối với diod Ge, Si thì năng lượng phát ra dưới dạng nhiệt. Nhưng đối với diot cấu
tạo bằng GaAs (Gallium Arsenide) năng lượng phát ra là ánh sáng hồng ngoại (không
thấy được) dùng trong các mạch báo động, điều khiển từ xa…). Với GaAsP (Gallium
Arsenide phosphor) năng lượng phát ra là ánh sáng vàng hay đỏ. Với GaP (Gallium
phosphor), năng lượng ánh sáng phát ra màu vàng hoặc xanh lá cây. Các Led phát ra
ánh sáng thấy được dùng để làm đn báo,trang trí… Phần ngoài của LED có một thấu
kính để tập trung ánh sáng phát ra ngoài.
17
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ

Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn

Hình 1.3.10.Cấu hình LED phẳng GaAs.
- Để có ánh sáng liên tục, người ta phân cực thuận LED. Tuỳ theo mức năng lượng
giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau sẽ quyết định màu
sắc của LED. Thông thường, LED có điện thế phân cực thuận cao hơn điốt thông
thường, trong khoảng 1,5 – 2,8V tuỳ theo màu sắc phát ra, màu đỏ: 1,4 – 1,8V, vàng: 2
– 2,5V, còn màu xanh lá cây: 2 – 2,8V, và dòng điện qua LED tối đa khoảng vài mA.
1.3.6. IC chia tần số hay IC đếm xung CD4017.
CD4017 là dòng CMOS dùng đếm xung thập phân. Nó có thể đếm xung ở sườn
dương và sườn âm và kết thúc 1 chu kì đếm tự động Reset. Nó được ứng dụng nhiều
vào trong các ứng dụng như : điều khiển tự động, làm các công cụ âm nhạc, điện tử y
sinh, hệ thống cảnh báo, điện tử công nghiệp, và thiết bị đo từ xa
a. Sơ đồ kiểu chân và tác dụng của các chân :

Hình 1.3.11. Sơ đồ kiểu chân của IC CD4017.
- Tác dụng của các chân :
18
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ
Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn
+ Từ chân 1,2,3,4,5,6,7,8,9,11 tương ứng với 10 xung đầu ra của CD4014. Các
chân này được xuất ra mức 1 khi số xung được đếm tương ứng với thứ tự các chân đầu
ra.
+ Chân 15 là chân Reset. Khi chân này tác động ở mức 1 thì đếm sẽ bị Reset về
đầu.
+ Chân 14 là chân xung đầu vào và đếm ở sườn dương.
+ Chân 13 là chân xung đầu vào và đếm ở sườn âm.
+ Chân 12 là chân xung báo hiệu là đã đếm xong 1 chu kì đếm ( Có nghĩa là khi
CD4017 đếm từ 1 đến 5 thì chân 12 ở mức 1 và CD4017 đếm từ 6 đến 10 thì chân 12 ở
mức 0).

+ Chân 8 và 16 là chân nguồn.
b. Bảng giá trị của CD4017.

Hình 1.3.12. Bảng giá trị của CD4017.
- Nhìn vào bảng trên ta thấy được CD4017 nó đếm nào nhưng hiểu qua thế này : Khi
xung đầu vào nó đang ở mức dương thì xung đầu tiên được đếm và khi xung đầu vào
xuống mức âm thì chân 1 vẫn giữ trạng thái là ở mức 1. Khi xung đầu vào lại đến sườn
dương thứ 2 thì ngày lập tức xung thứ 2 được đếm và xung đầu tiên bị mất trạng thái và
19
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ
Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn
xuống mức âm. Cứ như thế nó đếm đến 10 là kết thúc 1 chu kì đếm và quay trở về chu
kì mới.
- Nhìn vào bảng đếm để đếm tới 10 thì chân Reset luôn phải ở mức 0 và chân 13 phải
ở mức âm.
Chú ý : CD4017 nó có thể đếm được ở 2 mức : Đếm sườn âm và Đếm sườn dương.
+ Nếu mà đếm sườn dương thì :Clock vào chân 14 và Chân 13 phải nối xuống đất.
+ Nếu đếm sườn âm thì : Clock được vào chân 13 và Chân 14 phải được nối lên
Vcc.
+ CD4017 không chỉ đếm từ 1 đến 10. Nó có thể đếm từ 1 đến 2 hay đến 3 nhưng
lớn nhất là 10 dựa vào chân Reset.
1.3.7.
Transistor.
a. Cấu tạo của
Transistor.
- Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N,
nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận, nếu ghép theo thứ tự NPN ta
được Transistor ngượ
c.
về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai

Diode đấu ngược chiều
nhau.

Hình 1.3.13. Cấu tạo của Transistor.
- Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực , lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B
(
Base),

l
ớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất
th
ấp.
- Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát (Emitter) viết tắt là E, và cực
thu

hay
cực góp (Collector) viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn
(loại N hay P) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị
cho nhau đượ
c.
b. Nguyên tắc hoạt động của
Transis
t
or.
* Xét hoạt động của Transistor NPN .
20
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ
Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn

Hình 1.3.14. Mạch khảo sát về nguyên tắc hoạt động của transistor

NPN.
- Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E trong đó
(+
) nguồn vào cực
C và (-) nguồn vào cực
E
.
- Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai
c
ự
c
B và E,
trong đó cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân
E.
- Khi công tắc mở , ta thấy rằng, mặc dù hai cực C và E đã được
c
ấp điện nhưng
vẫn không có dòng điện chạy qua mối C E (lúc này dòng IC = 0).
- Khi công tắc đóng, mối P-N được phân cực thuận do đó có một dòng điện chạy từ
(+)
nguồn UBE qua công tắc => qua R hạn dòng => qua mối BE về cực (-) tạo thành
dòng
IB.
- Ngay khi dòng IB xuất hiện => lập tức cũng có dòng IC chạy qua
m
ố
i
CE làm
bong đn phát sáng, và dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng
IB.

Như vậy rõ ràng dòng IC
hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB và phụ
thuộc theo một công thức :

I
C
= β.I
B
Trong đó :
- I
C
là dòng chạy qua mối CE.
- I
B
là
dòng chạy qua mối
BE.
- β là hệ số khuyếch đại của
Transist
or.
- Giải thích: Khi có điện áp UCE nhưng các điện tử và lỗ trống không thể vượt
qua
m
ố
i
tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, khi xuất hiện dòng IBE do lớp bán
dẫn P tại cực B rất mỏng
và
nồng độ pha tạp thấp, vì vậy số điện tử tự do từ lớp bán
dẫn N (cực E) vượt qua tiếp giáp sang lớp

bán
dẫn P (cực B) lớn hơn số lượng lỗ
trống rất nhiều, một phần nhỏ trong số các điện tử đó thế vào lỗ
tr
ống tạo thành dòng
IB còn phần lớn số điện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE =>
t
ạo thành dòng ICE chạy qua
Transistor.
21
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ
Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn
* Xét hoạt động của Transistor
PNP.
- Sự hoạt động của Transistor PNP hoàn toàn tương tự Transistor NPN nhưng cực
tính
c
ủ
a
các nguồn điện UCE và UBE ngược lại. Dòng IC đi từ E sang C còn dòng IB
đi từ E sang
B.


Hình 1.3.15.
Ký hiệu & hình dạng của
Transistor.
* Ký hiệu ( trên thân Transistor )
- Hiện nay trên thị trường có nhiều loại Transistor của nhiều nước sản xuất nhưng
thông

dụng nhất là các transistor của Nhật bản, Mỹ và Trung quố
c.
- Transistor Nhật bản : thường ký hiệu là Axxx, Bxxx, Cxxx, Dxxx.
Ví dụ :
A
564 , B733 , C828 , D1555.v.v.
Trong đó các Transistor ký hiệu là A và B là Transistor thuận PNP còn ký
hi
ệu
là C và D là Transistor ngược NPN. Các Transistor A và C thường có công xuất
nhỏ và tần số
làm
việc cao còn các Transistor B và D thường có công xuất lớn và tần
số làm việc thấp hơn.
- Transistor do Mỹ sản xuất:thường ký hiệu là 2Nxxx.
Ví dụ : 2N3055, 2N4073 .v.v.
- Transistor do Trung quốc sản xuất: Bắt đầu bằng số 3, tiếp theo là hai chũ cái.
Ch
ữ cái thức nhất cho biết loại bóng: Chữ A và B là bóng thuận, chữ C và D là bòng
ngược, chữ thứ hai
c
ho biết đặc điểm: X và P là bòng âm tần, A và G là bóng cao tần.
Các chữ số ở sau chỉ thứ tự sản phẩ
m.


Ví
dụ: 3CP25 ,
3AP20 .v.v.
* Cách xác định chân E, B, C của

Transistor.
- Với các loại Transistor công xuất nhỏ thì thứ tự chân C và B tuỳ theo bóng
c
ủ
a
nước nào sản xuất nhưng chân E luôn ở bên trái nếu ta để Transistor như hình
dướ
i.
22
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ
Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn
- Nếu là Transistor do Nhật sản xuất thì chân C ở giữa , chân B ở bên phả
i.

Ví dụ Transistor C828, A564
-
Nếu là Transistor Trung quốc sản xuất thì chân B ở giữa , chân C ở
bên phả
i.
-
Tuy nhiên một số Transistor được sản xuất nhái thì không theo
t
hứ tự này => để
biết chính xác ta dùng phương pháp đo bằng đồng hồ vạn năng.

Hình 1.3.16.Thứ tự chân
Transistor công suất nhỏ.
- Với loại Transistor công xuất lớn thì hầu hết đều có chung thứ
t
ự chân là : Bên

trái là cực B, ở giữa là cực C và bên phải là cực
E.

Hình 1.3.17.Thứ tự chân
Transistor công suất lớn.
* Đo xác định chân B và
C
- Với Transistor công xuất nhỏ thì thông thường chân E ở bên trái như vậy ta chỉ
xác
định chân B và suy ra chân C là chân còn
l
ạ
i.
- Để đồng hồ thang x1Ω , đặt cố định một que đo vào từng chân , que kia chuyển sang
hai
chân còn lại, nếu kim lên = nhau thì chân có que đặt cố định là chân B, nếu que
đồng hồ cố định là
que
đen thì là Transistor ngược, là que đỏ
thì là Transistor
t
huận
II. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ.
2.1. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH :
2.1.1. Sơ đồ khối của phần thu và phần phát.
Sơ đồ khối phần phát :
23
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ
Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn


Hình 2.1. Sơ đồ khối phần phát.
Sơ đồ khối phần thu :

Hình 2.2. Sơ đồ khối phần thu.
2.1.2. Giải thích sơ đồ khối phần thu – phần phát.
- Khối bàn phím: có nhiệm vụ tạo ra lệnh cho khối điều khiển phát tín hiệu tương
ứng với một thiết bị cần điều khiển thông qua khối phát tín hiệu.
- Khối điều khiển: sẽ xử lý những thông tin từ khối bàn phím gởi đến để đưa ra lệnh
điều khiển thích hợp cho khối phát, phát chuỗi tín hiệu theo dạng xung nhị phân.
- Khối tạo dao động: có nhiệm vụ tạo ra tần số xung nhịp cho các khối
điều khiển làm việc.
- Khối phát: có nhiệm vụ nhận chuoãi tín hiệu từ khối điều khiển dưới dạng điện áp,
sau đó chuyển chuoãi tín hiệu điện này thành ánh sáng hồng ngoại và phát đi qua môi
trường không gian đến khối thu (trên máy thu).
- Khối nhận: có nhiệm vụ nhận tín hiệu (chuỗi ánh sáng hoàng ngoại từ khối phát gởi
đến, chuyển chuỗi tín hiệu này thành tín hiệu điên trở lại như ban đầu, rồi khuếch đại
lên sau đó gởi đến khối giải mã.
24
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ
Đồ án Vi Điều Khiển Điều khiển thay đổi độ sáng đn
- Khối giải mã: sau khi đã nhận được chuỗi tín hiệu điện từ khối nhận gởi đến, khối
này sẽ giải mã ra bằng cách so sánh với những chuỗi tín hiệu đã được quy định sẵn
trong khối, và đưa ra lệnh để điều khiển khối chấp hành(thông qua bộ đệm).
- Bộ đệm: có nhiệm vụ là giữ mức điện ổn định cho khối chấp hàn thực thi lệnh, khi
có phím nào
được nhấn thì tín hiệu ở ngõ ra chi được duy trì trong một không thời gian nhất định
(170 ms đối với phím đơn), cho nên muốn tín hiệu được duy trì khi không còn tác động
từ bàn phím thì cần phải có khối đệm.
- Khối chấp hành: chỉ có nhiệm vụ là nhận lệnh từ khối giải mã rồi thi hành lệnh đó
(đóng hoặc ngắt một thiết bị nào đó).

- Khối nguồn: cung cấp điện năng cho các khối trong mạch làm việc.
2.2. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MẠCH :
2.2.1. Sơ đồ phần phát.
Thạch anh dao động của PT 2248 là thạch anh dao động có tần số 455Khz.

Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý phần phát.
Ở đồ án này chúng em sử dụng 5 phím bấm với 5 tác dụng ứng dụng trong mạch
là :
+ Phím reset : Reset lại đn sáng như khi mới bật.
+ Phím ON : Bật đn.
+ Phím OFF : Tắt đn.
+ Phím UP : Tăng độ sáng của đn lên.
+ Phím DOW : Giảm độ sáng của đn xuống.
25
Nhóm Sinh Viên Đ3-CNTĐ