Trường ĐH SPKT Hưng Yên Đồ án môn học chuyên ngành

Khoa Điện-Điện tử


GVHD: Nguyễn Phương Thảo

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU
Việt Nam ngày càng phát triển và giàu mạnh. Một trong những thay đổi đáng kể
đó là Việt Nam đã gia nhập “WTO”, một bước ngoặt quan trọng để đất nước ta tiếp
cận với công nghệ hiện đại và chúng ta có nhiều cơ hội nắm bắt những thành tựu vĩ đại
của thế giới, đặc biệt là về các lĩnh vực khoa học kĩ thuật nói chung và ngành Điện-
Điện Tử nói riêng.
Thế hệ trẻ chúng ta không tự mình phấn đấu học hỏi thì sẽ sớm lạc hậu và nhanh
chóng thụt lùi. Nhận thức được điều đó Trường “ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
HƯNG YÊN” đã đưa ra nhiều chương trình đào tạo sâu rộng, từ thấp đến cao nhằm
đẩy mạnh chất lượng học tập của sinh viên nhà trường nói chung và khoa Điện - Điện
Tử nói riêng . Đó là việc tăng cường hơn nữa tổ chức cho sinh viên làm các Đồ Án
Môn Học nhằm tạo nền tảng vững chắc và kinh nghiệm thực tế cho sinh viên sau khi
ra trường, đáp ứng tốt nhu cầu tuyển dụng việc làm. Chính vì vậy nhóm chúng em đã
chọn đề tài về: “NGÔI NHÀ THÔNG MINH” làm Đồ Án Môn Học.
Dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của cô Nguyễn Phương Thảo cùng với sự
cố gắng lỗ lực của các thành viên trong nhóm chúng em đã hoàn thành xong đồ án của
mình. Tuy nhiên do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên chúng em không tránh khỏi
sai sót khi thực hiện đồ án này. Vì vậy chúng em rất mong sẽ nhận được nhiều ý kiến
đánh giá, góp ý của thầy cô giáo, cùng bạn bè để đề tài được hoàn thiện hơn.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Nhóm sinh viên thực hiện

1. Phạm Quốc Toản
2. Nguyễn Thị Trang
3. Trần Thị Lý
4. Lê Văn Lương




Trường ĐH SPKT Hưng Yên Đồ án môn học chuyên ngành

Khoa Điện-Điện tử


GVHD: Nguyễn Phương Thảo

Trang 2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………… …

Hưng yên, Ngày …. tháng 11 năm 2011
Giáo viên hướng dẫn




Trường ĐH SPKT Hưng Yên Đồ án môn học chuyên ngành

Khoa Điện-Điện tử


GVHD: Nguyễn Phương Thảo

Trang 3

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU………………………………………………………….…….….1

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN 2
PHẦN I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 7
CHƯƠNG I :TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 7
1.1 Lý do chọn đề tài……… …………………………… … …………….…7
1.2 Yêu cầu điều khiển… … ……………………… …………… 7
1.3 Mục tiêu…………………………………………………………………… 8
1.4 Nhiệm vụ……… ………………… …………… ……… …….……… 9
1.5 Hướng thực hiện đề tài………… ………………… …… …………… 9
1.6 Thuyết minh mô hình thuật toán “Nhà thông minh”… ……… … … …13
CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN…………………… 15
2.1 Sử dụng PLC…………………………………… ……….……………….15
2.2 Sử dụng Vi xử lý………………………………………………………… 16
PHẦN II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI…………………………………… … 18
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ HỌ VI XỬ LÝ 8051………………… …… 18
1.1 Tổng quan về 8051…………………………………………………… … 18
1.2 Giới thiệu về Vi điều khiển 89S52……….…………….………………… 20
1.2.1 Cấu hình 89S52……………………………………………………….…20
1.2.2 Sơ đồ khối ……………………… ……………………………… 21
1.2.3 Sơ đồ chân 89S52………………………………….……………… 22
1.2.4. Kết nối phần cứng………………….…… …………………… …… 25
1.2.5 Cấu trúc bên trong của 89s52 …………………………… ………….…27
Trường ĐH SPKT Hưng Yên Đồ án môn học chuyên ngành

Khoa Điện-Điện tử


GVHD: Nguyễn Phương Thảo

Trang 4


1.3 Bộ nhớ dữ liệu- RAM……………………………….…………………… 27
CHƯƠNG II: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN
DÙNG ĐIỀU KHIỂN REMOTE TV SONY………………… ……… 28
2.1 Ý Tưởng…………………… …………………………………………….28
2.2 Remote TV SONY ………………………… ………………………….28
2.3 Lưu đồ thuật toán……………………….………………………… …… 33
CHƯƠNG III : QUẢN LÝ CỬA VÀO RA TỰ ĐỘNG HIỂN THỊ TRÊN
LCD…………………………………………………………………………….34
3.1. Giới thiệu hệ thống… …………… …………………………… 34
3.2. Kết cấu hệ thống… ……… ……………………………………….….34
3.3 Lựa chọn phần cứng…………………………….……………….………35
3.4 Lưu đồ và giải thuật…………………….……….………………………….37
3.4.1 Các ký hiệu trong lưu đồ…………………… … ………………… 37
3.4.2 Các lưu đồ thuật toán………………………… …………………… 39
CHƯƠNG IV: HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG………………………….………… 45
4.1 Mạch cảm biến quang………………………… ……………………….….45
4.2 Cảm biến hồng ngoại………………………………………………… …46
4.3 Hệ thống chiếu sáng tự động…………………………….……………… 46
4.3.1 Đèn cầu thang………………………………………………………….…48
4.3.2 Đèn cửa………………………………………………………………… 48
4.3.3 Đèn trong nhà…………………………………………………………….48
4.3.4 Đèn ngủ…………………………… ………………………………… 49
4.4 Hệ thống rèm cửa tự động………………………… …………………… 49
Trường ĐH SPKT Hưng Yên Đồ án môn học chuyên ngành

Khoa Điện-Điện tử


GVHD: Nguyễn Phương Thảo


Trang 5

4.5 Hệ thống chống trộm………………………… ………………… 49
4.6 Lưu đồ thuật toán hệ thống tự động……………………… …………… 49
CHƯƠNG V: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH…………………… ….52
5.1 Sơ đồ khối………………………………………………………………… 52
5.2 Sơ đồ nguyên lý.………………………… ……………………………… 53
5.2.1 Sơ đồ nguyên lý cho toàn hệ thống nhà…… ………………… ……….53
5.2.2 Sơ đồ mạch nguồn…………………… ……………………………… 54
5.2.3 Sơ đồ mạch điều khiển động cơ ………………………… … ……….54
5.2.4 Sơ đồ mạch hiện thị LCD ……………………………… …….……… 55
5.2.5 Sơ đồ mạch thu tín hiệu điều khiển bằng tay……… ………………… 56
5.2.6 Sơ đồ mạch các cảm biến…….………………… ……………… 56
5.3 Board mạch……………………………………………………………… 58
5.3.1 Board mạch cho toàn hệ thống nhà ………………………….……….….58
5.3.2 Board mạch hiện thị LCD ……………………………….………………59
5.3.3 Board mạch cho cảm biến hồng ngoại………….……….……………….59
5.3.4 Board mạch cho cảm biến quang…………………….………………… 60
5.4 Thiết kế và chạy thử …………………………………………………… 60
5.4.1 Thiết kế phần cứng…………………………………….…………………60
5.4.2 Chạy thử chương trình……………………………….………………….60
5.4.3 Mô hình thực tế…… ………………………… … ………………….61
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI……….… ……………… 63
Trường ĐH SPKT Hưng Yên Đồ án môn học chuyên ngành

Khoa Điện-Điện tử


GVHD: Nguyễn Phương Thảo


Trang 6

I. Kết luận……………………… ………………………….……………… 63
II. Phương hướng phát triển………………………… ……………………….63
PHỤ LỤC……………………… …………………………………….………64
Tổng hợp các chương trình điều khiển ……………………….…… ….…… 64
1. Chương trình hiển thị và nhập password LCD………………………….… 64
2. Chương trình điều khiển tổng hợp hệ thống .… ………………………… 80














Trường ĐH SPKT Hưng Yên Đồ án môn học chuyên ngành

Khoa Điện-Điện tử


GVHD: Nguyễn Phương Thảo

Trang 7


PHẦN I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
CHƯƠNG I :TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1 Lý do chọn đề tài
Một ngôi nhà thông minh hay còn gọi là ngôi nhà số là một giải pháp điều khiển
tích hợp cho các căn hộ cao cấp, tích hợp các thiết bị điện tử, nghe nhìn, truyền thông
thành một hệ hoàn chỉnh và thống nhất, có thể tự vận hành tất cả các hệ thống một
cách tự động theo chương trình đã cài đặt hoặc theo điều khiển từ xa của người dùng.
Các hệ thống như chiếu sáng, máy lạnh, an ninh bảo vệ, âm thanh nghe nhìn, chuông
hình, cửa tự động hay cả rèm cửa sẽ được phối hợp vận hành thành một hệ thống đồng
nhất.
Mỗi chức năng của ngôi nhà thông minh đều có khả năng tự vận hành hoặc dưới
sự điều khiển của người dùng, thông qua điện thoại di động sử dụng mạng 3G hay
Internet, cung cấp nhiều chế độ sử dụng. Người dùng có thể truy cập từ xa vào hệ
thống quản lý tại nhà để xem cửa ngõ qua video, tắt hệ thống đèn nếu lỡ quên khi ra
khỏi nhà, tắt bớt các hệ thống đèn không cần thiết trong các khu vực trong nhà để tiết
kiệm điện năng Theo ABI Research, chức năng quan trọng trong ngôi nhà thông
minh được sử dụng phổ biến nhất hiện nay là cảnh báo an ninh.
Vì thế hiện nay nhà thông minh là một trong những đề tài công nghệ ứng dụng
đang tạo nên một cơn sốt trong thị trường địa ốc. Các hãng đầu tư công nghệ ở nước
ngoài đã và đang phát triển giải pháp nhà thông minh với rất nhiều tính năng vượt trội.
Tại Việt Nam, hiện nay đã có một số nhà đầu tư cho các công trình nhà thông
minh nhưng chủ yếu là phân phối các sản phẩm nhập của nước ngoài với giá thành
rất lớn.
Chính từ những thực tiễn đó là cơ sơ để chúng em chọn đề tài: “Nhà thông
minh”.
1.2 Yêu cầu điều khiển
Trong một gia đình thông thường ngày nay, TV, hệ thống nghe nhìn, máy tính, đèn
chiếu sáng, rèm cửa và địên thoại di động, ngày càng trở nên dễ sử dụng và đa năng
hơn, nhưng mỗi thiết bị hoạt động độc lập với các bộ điều khiển dùng riêng. Điều này

có nghĩa là có rất nhiều bộ điều khiển, nút chỉnh, làm phức tạp thêm cuộc sống.
Trường ĐH SPKT Hưng Yên Đồ án môn học chuyên ngành

Khoa Điện-Điện tử


GVHD: Nguyễn Phương Thảo

Trang 8

Với ý nghĩa một ngôi nhà "thông minh", các thiết bị nói trên sẽ được tích hợp trong
một hệ thống đồng nhất, cung cấp các chức năng của từng loại thiết bị nhưng được
điều khiển tập trung từ bộ điều khiển trung tâm. Như vậy, các thiết bị “thông minh” rời
rạc trước đây giờ đây là các thành phần cấu thành nên một hệ thống “thông minh”.
Một ngôi nhà thông minh cần đảm bảo những tính năng tiện lợi cho người dùng,
tính bảo mật và tính tiết kiệm năng lượng. Do vậy yêu cầu điều khiển cho ngôi nhà của
chúng em bao gồm:
- Cửa ra/vào: được tự động đóng mở bằng password. Chủ nhân muốn vào nhà
phải nhập đúng password đó. Nếu ai đó vào nhà nhập sai password quá 3 lần thì
chuông báo động sẽ reo và gọi điện báo cho chủ nhà biết. Nó thực sự giúp cho ngôi
nhà được bảo mật cao hơn.
- Hệ thống chiếu sáng tự động. Khi vào nhà, phòng vệ sinh, phòng ngủ, đèn tự
động bật lên và khi không có người đèn tự động tắt đảm bảo tiết kiệm điện tối ưu. Đèn
cầu thang cũng được bật tự động, người đi đến đâu đèn sáng đến đó tránh một số rủi ro
không đáng có xảy ra cho trẻ nhỏ và người già vào ban đêm. Nó thực sự mang lại
nhiều tiện lợi và tiết kiệm cho chủ nhân.
- Rèm cửa được tự động đóng mở. Ban ngày cửa tự động mở cho thoáng nhà và
tuần hoàn không khí. Ban đêm rèm tự động đóng lại tránh sương, gió.
- Hệ thống báo động tới điện thoại cho chủ nhân khi có trộm đột nhập.
Một điều thú vị nữa của ngôi nhà thông minh đó là có thể điều khiền tất cả các

thiết bị trên bằng tay thông qua một chiếc điều khiển với các nút bấm. Ngồi một chỗ
bạn có thể điều khiển tất cả các thiết bị điện theo ý muốn.
1.3 Mục tiêu
Nhà thông minh là một đề tài mở với rất nhiều các ứng dụng, các tiện ích có thể áp
dụng nhằm phục vụ nhu cầu ngày càng nâng cao của con người. Chính vì vậy mà giới
hạn trong một đồ án môn học chúng ta không thể giải quyết được hết các bài toán trên
thực tế. Trước mắt, chúng ta sẽ thi công 1 số thiết bị điện cho ngôi nhà thông minh, từ
đó có kế hoạch phát triển và thi công những thiết bị khác cho ngôi nhà thông minh.
Trong tương lai, chúng ta sẽ mở rộng và phát triển được những thiết bị này bằng
cách mở rộng khả năng giao tiếp của thiết bị, như qua Internet hay mạng điện thoại di
động.


Trường ĐH SPKT Hưng Yên Đồ án môn học chuyên ngành

Khoa Điện-Điện tử


GVHD: Nguyễn Phương Thảo

Trang 9

1.4 Nhiệm vụ
Chúng ta cần tìm hiểu nguyên lý hoạt động của nhà thông minh và ứng dụng công
nghệ vào mô hình thiết kế nhằm đáp ứng được các yêu cầu điều khiển đã đặt ra ở trên.
Ví dụ như hệ thống cửa tự động, rèm cửa tự động, chiếu sáng tự động, hệ thống báo
động…

Ngoài ra chúng ta cần có cái nhìn tổng quan hơn về cấu trúc của thiết bị trong ngôi
nhà thông minh, từ đó ta sẽ định hướng được khả năng phát triển của đề tài. Tương lai

có thể hoàn thiện được những yêu cầu mà một ngôi nhà thông minh cần có.
- Tổng quát hóa mô hình và các ứng dụng của ngôi nhà thông minh.
- Giải quyết từng khối chức năng bằng các thiết bị điều khiển.
- Xây dựng mô hình ngôi nhà thông minh và ứng dụng một số thiết bị điện được
điều khiển tự động như hệ thống cửa tự động, rèm cửa tự động, ánh sáng tự động…
- Vạch ra những kế hoạch, hướng phát triển và thi công cho những thiết bị khác mà
trong khuôn khổ và thời gian của đồ án chúng em chưa hoàn thành được. Ví dụ chúng
ta có thể phát triển những thiết bị này bằng cách mở rộng khả năng giao tiếp của thiết
bị, như qua Internet hay mạng điện thoại di động, điều khiển các thiết bị cần tính ổn
định cao.
1.5 Hướng thực hiện đề tài
Qua những yêu cầu và nhiệm vụ cần thiết của một ngôi nhà thông minh, chúng
ta có thể đưa ra một hướng thực hiện đề tài để đạt được các mục đích tối ưu nhất cho
một ngôi nhà.












Trường ĐH SPKT H
ưng Yên
Khoa Điện-Đi
ện tử


GVHD: Nguyễn
Phương Th

 Sơ đồ khối cấ
u trúc nhà


- Kh
ối cảm biến có khả nă
thiết bị phù h
ợp nhu cầu sinh ho
- Khối xử lý trung tâm
có nhi
chương trình điều khi
ển (bao g
tín hi
ệu phản hồi của các c
- Khối điều khiển từ xa:

xa như hệ thống đ
èn, rèm c
- Khối mật khẩu và hi
ển th
khẩu và yêu cầu ngư
ời sử
hi
ển thị những ký tự trong quá tr
chính xác nh
ững thao tác trong quá t




ưng Yên
Đồ án môn

ện tử


ương Th
ảo


u trúc nhà
thông minh
ả năng nhận dạng sự có m
ặt của con ngư
ời để
ầu sinh hoạt (ban ng
ày- ban đêm).
có nhi
ệm vụ điểu khiển toàn b
ộ các thiế
ển (bao gồm ch
ương trình đi
ều khiển bằng tay hay t
a các cảm biến.


Sử dụng sóng hồng ngoại điều khi

ển các th
èn, rèm c
ửa, ti vi, quạt…
ển th
ị LCD: thông qua chương trình đi
ều khi
ời sử dụng phải nhập đúng mật k
hẩu mới đư
ợc v
ự trong quá tr
ình ấn mật khẩu, giúp ngư
ời d
ng thao tác trong quá t
rình sử dụng.

học chuyên ngành

Trang 10

ời để tự động bật
tắt các
các thiết bị điện thông qua
ằng tay hay tự động)
và
n các th
iết bị trong nhà từ
ều khiển tạo ra một mật
ợc v
ào nhà, đồng thời
ời d

ùng có thể xác định
Trường ĐH SPKT Hưng Yên Đồ án môn học chuyên ngành

Khoa Điện-Điện tử


GVHD: Nguyễn Phương Thảo

Trang 11

 Mô hình “Ngôi nhà thông minh”

Hình 1.1 Mô hình ngôi nhà thông minh









PHßNG VÖ SINH
PHßNG NGñ
PHßNG KH¸CH
§ÌN NGñ
§ÌN CÇU THANG
§ÌN CöA CHÝNH
rÌm cöa
rÌm cöa

Trng H SPKT Hng Yờn ỏn mụn hc chuyờn ngnh

Khoa in-in t


GVHD: Nguyn Phng Tho

Trang 12

Lu thut toỏn iu khin nh thụng minh

Hỡnh 1.2 Lu thut toỏn nh thụng minh


XéT CHế Độ BằNG TAY REMOTE
NúT CHUYểN
Tự ĐộNG <==> BằNG TAY
BậT TắT ĐèN
CáC
THIếT Bị KHáC
XéT CáC CảM BIếN
NGàY
ĐÊM
ĐèN
TRONG NHà
Mở RèM CửA
TắT Hệ
THốNG ĐèN
RA NGOàI
Mở CủA HếT NGƯờI

ĐóNG LạI SAU 1 PHúT
TắT CHế Độ BằNG TAY CHUYểN
SANG CHế Độ Tự ĐộNG
HẹN GIờ
NấU CƠM
KíCH HOạT CHế Độ KHóA CửA
THIếT LậP
BảO Vệ NHà
BáO ĐộNG
BáO TớI
ĐIệN THOạI
JMP START
XéT CảM BIếN
PHòNG NGủ
ĐèN CầU THANG
& PHòNG WC
RèM CửA Mở
ĐèN
PHòNG SáNG
SAU
5 GIÂY TắT
XéT CảM
BIếN GIƯờNG
TắT ĐèN -
BậT ĐèN NGủ
ĐóNG RèM CửA
THIếT LậP
BảO Vệ NHà
BáO ĐộNG
BáO TớI

ĐIệN THOạI
trời sáng
chuyển - ngày
đèn cửa sáng
START
YÊU CầU
NHậP MậT KHẩU
Mở CủA HếT NGƯờI
ĐóNG LạI SAU 1 PHúT
KíCH HOạT CHế Độ Tự ĐộNG
Trường ĐH SPKT Hưng Yên Đồ án môn học chuyên ngành

Khoa Điện-Điện tử


GVHD: Nguyễn Phương Thảo

Trang 13

1.6 Thuyết minh mô hình thuật toán “Nhà thông minh”
Các ứng dụng của “Nhà thông minh” được mô tả như sau:
1. Vào cửa yêu cầu nhập mật khẩu có 6 số hiển thị trên LCD.
 Nhập đúng mật khẩu cửa tự động mở ra, nhập sai được phép nhập lại 3
lần. Nếu quá 3 lần sai thì reset hệ thống lại từ đầu đồng thời kích hoạt chế độ báo động
trong một phút ( chế độ báo động thuộc phần dưới).
 Khi nhập đúng cửa tự động mở, hết người vào thì một phút sau cửa tự
động đóng lại. Sau đó thiết lập chế độ tự động cho nhà. Có thể dùng điều khiển bằng
tay để tắt bật chế độ tự động chuyển sang chế độ bằng tay.
2. Chế độ bằng tay sử dụng remote tv sony (điều khiển từ xa) để điểu khiển
các thiết bị trong nhà khi đặt ở chế độ bằng tay. Ví dụ như : bật quạt, điều hòa, ti vi,

các thiết bị chiếu sáng….
3. Chế độ tự động :
Cảm biến quang được xét để xác định chế độ là ban ngày hay ban đêm.
 Ban ngày thì chỉ xét cho động cơ mở rèm cửa, tắt các thiết bị chiếu sáng.
 Ban đêm:
• Đèn cửa sẽ tự động sáng lên khi thuộc chế độ ban đêm
• Khi cửa được mở ra người vào nhà thì đèn phòng khách tự động sáng
lên, rèm phòng khách sẽ mở ra.
• Khi đến các vị trí cầu thang cũng như các phòng trong nhà thì đồng thời
các đèn tại vị trí đó sẽ được sáng lên và các vị trí không được cảm biến xét thì sẽ tự
động tắt các đèn tại vị trí đó sau 1 phút.
• Vào đến phòng ngủ thì đèn trong phòng sáng, lên giường thì đèn ngủ
sáng, đèn phòng tắt đi. Đèn ngủ sáng thì đóng các rèm cửa lại và bật chế độ bảo vệ ban
đêm.
• Chế độ báo động được kích hoạt khi đi ngủ và ra khỏi phòng. Khi có
trộm, đèn báo động sáng lên và còi báo động báo, đồng thời kết nối với điện thoại di
động báo cho chủ nhà.
• Bộ báo tới điện thoại
Kết nối tới một phím của điện thoại cài đặt sẵn số điện thoại của chủ nhà, khi báo
động sẽ kích hoạt phím đó và tự động gọi cho chủ nhà
• Tiếp quá trình là khi trời sáng thì chuyển sang chế độ ban ngày. Các rèm
cửa tự động mở ra đồng thời tắt tất cả các đèn khi trời sáng
Trường ĐH SPKT Hưng Yên Đồ án môn học chuyên ngành

Khoa Điện-Điện tử


GVHD: Nguyễn Phương Thảo

Trang 14


• Khi ra ngoài cửa tự động sẽ mở ra.Chế độ mật khẩu mở cửa chỉ được xét
đến khi có người từ ngoài vào và với điều kiện không có người trong nhà.
• Khi ra khỏi nhà các chế độ bằng tay sẽ được thoát bỏ và trở về chế độ tự
động. Thiết lập chế độ khoá cửa bằng mật khẩu và chế độ báo động. Kết thúc một quá
trình.
=> Các cảm biến được sử dụng là cảm biến quang và cảm biến hồng ngoại.

































Trường ĐH SPKT Hưng Yên Đồ án môn học chuyên ngành

Khoa Điện-Điện tử


GVHD: Nguyễn Phương Thảo

Trang 15

CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN
PLC và Vi xử lý là hai thiết bị điểu khiển được sử dụng phổ biến hiện nay. Tùy
vào từng yêu cầu ứng dụng mà ta chọn bộ điều khiển nào cho hợp lý.
2.1 Sử dụng PLC
PLC - Programmable Logic Controller là bộ điều khiển logic khả trình (lập trình
được). Khởi thủy ban đầu PLC chỉ có chức năng điều khiển logic, tức là điều khiển on-
off như các relay. PLC hiện đại bây giờ có khả năng điều khiển PID và điều khiển mờ,
.v.v. PLC cho phép mở rộng thêm các module vào/ra nên có khả năng quản lý một hệ
thống lớn trong nhà máy. Do vậy PLC ứng dụng để điều khiển một hệ thống sản xuất
lớn (so với Vi Xử Lý) và có đặc tính động học chậm (so với Vi Xử Lý) như điều khiển
mức nước, áp suất, lưu lượng, nhiệt độ, tốc độ băng tải, .v.v.
Đặc trưng của PLC là khả năng có thể lập trình được, cho phép PLC hoạt động

trong môi trường khắc nghiệt công nghiệp, yếu tố bền vững thích nghi, độ tin cậy cao,
tỉ lệ hư hỏng rất thấp, thay thế và hiệu chỉnh chương trình dễ dàng, khả năng nâng cấp
các thiết bị ngoại vi hay giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính,
nối mạng, các modul mở rộng tốt.
Từ các ưu điểm nêu trên, hiện nay PLC đã được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực
khác nhau trong công nghiệp như:
- Hệ thống nâng vận chuyển.
- Dây chuyền đóng gói.
- Các robot lắp giáp sản phẩm .
- Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn.
- Dây chuyền lắp giáp Tivi.
- Điều khiển hệ thống đèn giao thông.
- Và rất nhiều những ứng dụng hữu ích khác…






Trường ĐH SPKT Hưng Yên Đồ án môn học chuyên ngành

Khoa Điện-Điện tử


GVHD: Nguyễn Phương Thảo

Trang 16

2.2 Sử dụng Vi xử lý
Vi xử lý là bộ xử lý tín hiệu, có thể nhận tín hiệu vào, tính toán, xử lý, xuất tín hiệu

ra. Vi xử lý ứng dụng để thực hiện các thuật toán điều khiển yêu cầu khối lượng tính
toán lớn (so với PLC) cho các đối tượng có đặc tính động học nhanh (so với PLC)
như điều khiển dòng điện, mômen, tốc độ động cơ, điều khiển các mạch điện tử (tín
hiệu hoặc công suất), .v.v.
• Ưu điểm:
- Vi điều khiển có khả năng điều khiển linh hoạt theo mong muốn của người
sử dụng dựa vào phần mềm được viết.
- Khả năng thay đổi mã có thể thực hiện được.
- Hệ thống đơn giản hơn nhiều, kích thức nhỏ. Hơn nữa sẽ giảm được độ kém
ổn định do nhiều linh kiện gây ra.
- Có thể thay đổi, thêm chức năng bằng cách thay đổi phần mềm.
Ngày nay VXL được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống của con người . Một
số ứng dụng của VXL có thể liệt kê trong bảng dưới đây :
Thiết bị nội thất gia đình

Văn phòng

Ô tô

Đồ điện trong nhà

Máy đàm thoại

Máy điện thoại

Các hệ thống an toàn

Các bộ mở cửa ga-ra xe

Máy trả lời


Máy Fax

Máy tính gia đình

Tivi

Truyền hình cáp

VCR

Máy quay camera

Điện thoại

Máy tính

Các hệ thống an toàn
Máy Fax

Lò vi sóng

Máy sao chụp

Máy in lazer

Máy in màu

Máy nhắn tin


Máy tính hành trình

Điều khiển động cơ

Túi đệm khí

Thiết bị ABS

Đo lường

Hệ thống bảo mật

Điều khiển truyền tin

Giải trí

Điều hoà nhiệt độ

Mở cửa không cần chìa khoá

Trường ĐH SPKT Hưng Yên Đồ án môn học chuyên ngành

Khoa Điện-Điện tử


GVHD: Nguyễn Phương Thảo

Trang 17

Điều khiển từ xa


Trò chơi điện tử

Các nhạc cụ điện tử

Máy khâu

Điều khiển ánh sáng

Máy nhắn tin

Trong các ứng dụng trên, ứng dụng điều khiển từ xa trong “Nhà thông minh” là
một ứng dụng rất thú vị. Thay cho việc phải đứng dậy tắt quạt, bật điện, tắt điện thì
giờ đây chỉ với một chiếc điều khiển từ xa trong tay ta có thể ở nguyên một vị trí
trong nhà mà có thể điều khiển được tất cả các thiết bị điện tắt mở theo ý muốn . Mặt
khác khi điều khiển tự động các thiết bị trong nhà( như điểu khiển ánh sáng, mở cửa tự
động ) thì vi xử lý cũng tỏ ra rất ưu việt. Xuất phát từ những ứng dụng cần trong đề
tài “Ngôi nhà thông minh”, chúng em đã quyết định chọn bộ điều khiển là vi xử lý.
Ý tưởng thực hiện là sử dụng sóng hồng ngoại để điều khiển, dùng một bộ phát
hồng ngoại có mã hoá với nhiều nút bấm, mỗi nút bấm với một mã riêng điều khiển
một thiết bị. Ngoài ra cũng có thể điều khiển các thiết bị này thông qua giao tiếp với
máy tính. Việc giải mã được lập trình trên vi xử lý 8051. Đối với khối điều khiển tự
động và khóa cửa tự động hiển thị trên LCD, ta cũng dùng cảm biến để thu nhận tín
hiệu và vi xử lý để điều khiển.








Trường ĐH SPKT Hưng Yên Đồ án môn học chuyên ngành

Khoa Điện-Điện tử


GVHD: Nguyễn Phương Thảo

Trang 18

PHẦN II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ HỌ VI XỬ LÝ 8051

1.1 Tổng quan về 8051
Hiện nay có rất nhiều họ Vi điều khiển trên thị trường với nhiều ứng dụng khác
nhau, nhưng họ Vi điều khiển MCS- 51 được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới và ở
Việt Nam.
Vậy căn cứ vào đó, những ứng dụng của Vi xử lý trong đề tài bao gồm:
- Lập trình và điều khiển hệ thống điều khiển từ xa bằng remote tv
- Lập trình và điều khiển cửa ra vào tự động hiển thị LCD
- Điều khiển toàn bộ hệ thống điện trong ngôi nhà
Ta dự kiến dùng các chip vi điều khiển thuộc họ MCS-51 của Intel, mà cụ thể ở đây
là dùng chip 8051 vì những lý do sau:
• Thứ nhất, 8051 thuộc họ MCS-51 là chip vi điều khiển. Đặc điểm của
các chip vi điều khiển nói chung là nó được tích hợp với đầy đủ chức năng của một hệ
VXL nhỏ, rất thích hợp với những thiết kế theo hướng điều khiển. Tức là trong nó bao
gồm: mạch VXL, bộ nhớ chương trình và dữ liệu, bộ đếm, bộ tạo xung, các cổng
vào/ra nối tiếp và song song, mạch điều khiển ngắt…
• Thứ hai là, vi điều khiển 8051 đang được phát triển theo các hướng :
giảm nhỏ dòng tiêu thụ, tăng tốc độ làm việc hay tần số xung nhịp của CPU và giảm

điện áp nguồn nuôi. Ngoài ra nó có thể mở rộng nhiều chức năng trên chip, mở rộng
cho các thiết kế lớn. Vì vậy vi điều khiển 8051 đạt được hai tính năng quan trọng là:
giảm công suất tiêu thụ và cho phép điều khiển thời gian thực nên về mặt ứng dụng nó
rất thích hợp với các thiết kế theo hướng điều khiển.
• Thứ ba là, vi điều khiển thuộc họ MCS-51 được hỗ trợ một tập lệnh
phong phú nêng cho phép nhiều khả năng mềm dẻo trong vấn đề viết chương trình
phần mềm điều khiển.
• Cuối cùng là, các chip thuộc họ MCS-51 hiện được sử dụng phổ biến và
được coi là chuẩn công nghiệp cho các thiết kế khả dụng.Với sinh viên mới làm quen
với VĐK thì 8051 có nhiều tài liệu tham khảo, đồng thời cũng sử dụng đơn giản nhất.
• Mặt khác, qua việc khảo sát thị trường linh kiện việc có được chip 8051
là dễ dàng nên mở ra khả năng thiết kế thực tế.
Trường ĐH SPKT Hưng Yên Đồ án môn học chuyên ngành

Khoa Điện-Điện tử


GVHD: Nguyễn Phương Thảo

Trang 19

Vào năm 1980 Intel công bố chip 8051(80C51), bộ vi điểu khiển đầu tiên của họ vi
điều khiển MCS-51. Nó bao gồm 4KB ROM, 128 Byte RAM, 32 đường xuất nhập, 1
port nối tiếp và 2 bộ định thời 16 bit. Tiếp sau đó là sự ra đời của chíp 8052, 8053,
8055… với nhiều tính năng được cải tiến.
Hiện nay Intel không còn cung cấp các loại vi điều khiển học MCS-51 nữa, thay
vào đó các nhà sản xuất khác. Hiện nay Intel không còn cung cấp các loại Vi điều
khiển họ MCS-51 nữa, thay vào đó các nhà sản xuất khác như Atmel,
Philips/signetics,MD, Siemens, Matra&Dallas, Semiconductorsđược cấp phép làm nhà
cung cấp thứ hai cho các chip của họ MSC-51. Chip Vi điều khiển được sử dụng rộng

rãi trên thế giới cũng như ở Việt Nam hiện nay là Vi điều khiển của hãng Atmel với
nhiều chủng loại vi điều khiển khác nhau.

Hãng Atmel có các chip Vi điều khiển có tính năng tương tự như chip Vi điều
khiển MCS-51 của Intel, các mã số chip được thay đổi chút ít khi được Atmel sản
xuất. Mã số 80 chuyển thành 89, chẳng hạn 80C52 của Intel khi sản xuất ở Atmel mã
số thành 89C52 (Mã số đầy đủ: AT89C52) với tính năng chương trình tương tự như
nhau. Tương tự 8051,8053,8055 có mã số tương đương ở Atmel là
89C51,89C53,89C55. Vi điều khiển Atmel sau này ngày càng được cải tiến và được
bổ sung thêm nhiều chức năng tiện lợi cho người dùng.
Sau khoảng thời gian cải tiến và phát triển, hãng Atmel tung ra thị trường dòng
Vi điều khiển mang số hiệu 89Sxx với nhiều cải tiến và đặc biệt là có thêm khả năng
nạp chương trình theo chế độ nối tiếp rất đơn giản và tiện lợi cho người sử dụng.
Chính vì thế, chúng em đã quyết định lựa chọn bộ vi điều khiển 89S52 (Mã
đầy đủ : AT89S52; AT viết tắt của nhà sản xuất ATMEL) với những lý do sau:
 Các Vi điều khiển 89Sxx được cải tiến từ dòng 89Cxx
 Chương trình viết cho 89Cxx đều chạy được với 89Sxx.
 89Sxx rẻ hơn 89Cxx
 89Sxx có chế độ nạp nối tiếp với mạch nạp đơn giản có khả năng nạp ngay trên
bo mạch mà không cần tháo chip vi điều khiển sang mạch khác để nạp chương trình
và nhiều tính năng cải tiến khác
Trường ĐH SPKT Hưng Yên Đồ án môn học chuyên ngành

Khoa Điện-Điện tử


GVHD: Nguyễn Phương Thảo

Trang 20




1.2 Giới thiệu về Vi điều khiển 89S52
1.2.1 Cấu hình 89S52:
 + 8KB bộ nhớ chương trình.
 + Dao động bên ngoài với thạch anh <24MHz. Thông thường, VĐK 89S52
chạy với thạch anh 12MHz.
 + 256 Byte Ram nội.
 + 4 Port xuất nhập.
 + 3 Timer/ Counter 16 bit Timer 0,1,2. Timer 2 có các chức năng
Capture/Compare.
 + 8 nguồn ngắt.
 + Nạp chương trình song song hoặc nạp nối tiếp qua đường SPI.







Trường ĐH SPKT Hưng Yên Đồ án môn học chuyên ngành

Khoa Điện-Điện tử


GVHD: Nguyễn Phương Thảo

Trang 21

1.2.2 Sơ đồ khối


Hình 2.1 Sơ đồ khối họ 8051






Trường ĐH SPKT Hưng Yên Đồ án môn học chuyên ngành

Khoa Điện-Điện tử


GVHD: Nguyễn Phương Thảo

Trang 22

1.2.3 Sơ đồ chân 89S52

Hình 2.2 Sơ đồ chân 89S52
1. Chân VCC
Chân số 40 là VCC cấp điện áp nguồn cho Vi điều khiển Nguồn điện cấp là
+5V±0.5.

2. Chân GND
Chân số 20 nối GND(hay nối Mass). Khi thiết kế cần sử dụng một mạch ổn áp
để bảo vệ cho Vi điều khiển, cách đơn giản là sử dụng IC ổn áp 7805.

3. Port 0 (P0)
Port 0 gồm 8 chân (từ chân 32 đến 39) có hai chức năng:

+ Chức năng xuất/nhập :các chân này được dùng để nhận tín hiệu từ bên ngoài
vào để xử lí, hoặc dùng để xuất tín hiệu ra bên ngoài, chẳng hạn xuất tín hiệu để điều
khiển led đơn sáng tắt.
+ Chức năng là bus dữ liệu và bus địa chỉ (AD7-AD0) : 8 chân này (hoặc Port
0) còn làm nhiệm vụ lấy dữ liệu từ ROM hoặc RAM ngoại (nếu có kết nối với bộ nhớ
ngoài), đồng thời Port 0 còn được dùng để định địa chỉ của bộ nhớ ngoài.
Trường ĐH SPKT Hưng Yên Đồ án môn học chuyên ngành

Khoa Điện-Điện tử


GVHD: Nguyễn Phương Thảo

Trang 23


4. Port 1 (P1)
Port P1 gồm 8 chân (từ chân 1 đến chân 8), chỉ có chức năng làm các đường
xuất/nhập, không có chức năng khác.

5. Port 2 (P2)
Port 2 gồm 8 chân (từ chân 21 đến chân 28) có hai chức năng:
+ Chức năng xuất/nhập
+ Chức năng là bus địa chỉ cao (A8-A15): khi kết nối với bộ nhớ ngoài có dung
lượng lớn,cần 2 byte để định địa chỉ của bộ nhớ, byte thấp do P0 đảm nhận, byte cao
do P2 này đảm nhận.

6. Port 3 (P3)
Port 3 gồm 8 chân (từ chân 10 đến 17): Chức năng xuất/nhập
Với mỗi chân có một chức năng riêng thứ hai như trong bảng sau




7. Chân RESET (RST)
Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào Reset dùng để thiết lập trạng thái ban đầu
cho vi điều khiển. Hệ thống sẽ được thiết lập lại các giá trị ban đầu nếu ngõ này ở mức
1 tối thiểu 2 chu kì máy.
8. Chân XTAL1 và XTAL2
Hai chân này có vị trí chân là 18 và 19 được sử dụng để nhận nguồn xung clock
từ bên ngoài để hoạt động, thường được ghép nối với thạch anh và các tụ để tạo nguồn
xung clock ổn định.

9. Chân cho phép bộ nhớ chương trình PSEN
PSEN ( program store enable) tín hiệu được xuất ra ở chân 29 dùng để truy xuất
Trường ĐH SPKT Hưng Yên Đồ án môn học chuyên ngành

Khoa Điện-Điện tử


GVHD: Nguyễn Phương Thảo

Trang 24

bộ nhớ chương trình ngoài. Chân này thường được nối với chân OE (output enable)
của ROM ngoài.
Khi vi điều khiển làm việc với bộ nhớ chương trình ngoài, chân này phát ra tín
hiệu kích hoạt ở mức thấp và được kích hoạt 2 lần trong một chu kì máy
Khi thực thi một chương trình ở ROM nội, chân này được duy trì ở mức logic
không tích cực (logic 1)
(Không cần kết nối chân này khi không sử dụng đến)


10. Chân ALE (chân cho phép chốt địa chỉ-chân 30)
Khi Vi điều khiển truy xuất bộ nhớ từ bên ngoài, port 0 vừa có chức năng là bus
địa chỉ, vừa có chức năng là bus dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ.
Tín hiệu ở chân ALE dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và
các đường dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt.
Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động đưa vào Vi điều
khiển, như vậy có thể dùng tín hiệu ở ngõ ra ALE làm xung clock cung cấp cho các
phần khác của hệ thống.
Ghi chú: khi không sử dụng có thể bỏ trống chân này

11. Chân EA
Chân EA dùng để xác định chương trình thực hiện được lấy từ ROM nội hay
ROM ngoại.
Khi EA nối với logic 1(+5V) thì Vi điều khiển thực hiện chương trình lấy từ bộ
nhớ nội
Khi EA nối với logic 0(0V) thì Vi điều khiển thực hiện chương trình lấy từ bộ
nhớ ngoại















Trường ĐH SPKT Hưng Yên Đồ án môn học chuyên ngành

Khoa Điện-Điện tử


GVHD: Nguyễn Phương Thảo

Trang 25

1.2.4. Kết nối phần cứng
1. Kết nối trên hai chân XTAL1 và XTAL2.

Ghi chú: C1,C2= 30pF±10pF (thường được sử dụng với C1,C2 là tụ 33pF)
dùng ổn định dao động cho thạch anh.

2 . Chu kì máy
Gọi fzat là tần số dao động của thạch anh. Đối với 89Sxx có thể sử dụng thạch
anh có tần số fzat từ 2MHz đến 33MHz.
Chu kì máy là khoảng thời gian cần thiết được qui định để Vi điều khiển thực
hiện hoàn thành một lệnh cơ bản. Một chu kì máy bằng 12 lần chu kì dao động của
nguồn xung dao động cấp cho nó.

Tck = 12.Toc
Với: Tck là chu kì máy
Toc là chu kì của nguồn xung dao động cấp cho Vi điều khiển
Như vậy:
Với: Tck là chu kì máy
foc là tần số dao động cấp cho Vi điều khiển.

Khi giao tiếp truyền nối tiếp với máy vi tính dùng thạch anh có tần
số fzat là 11.0592MHz.

3. Kết nối chân RESET-chân 9
Việc kết nối chân RESET đảm bảo hệ thống bắt đầu làm việc khi Vi điều khiển
được cấp điện, hoặc đang hoạt động mà hệ thống bị lỗi cần tác động cho Vi điều khiển
hoạt động trở lại, hoặc do người sử dụng muốn quay về trạng thái hoạt động ban đầu.
Vì vậy chân RESET được kết nối như sau: