MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ..................................................................................................................V
DANH MỤC BẢNG................................................................................................................ VI
GIỚI THIỆU ....................................................................................................... 1
1.1

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ................................................................................................ 1

1.2

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI ..................................................................................................... 1

1.3

PHẠM VI NGHIÊN CỨU............................................................................................ 2

1.4

BỐ CỤC ĐỀ TÀI .......................................................................................................... 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT ......................................................................................... 3

2.1
GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA ............................................. 3
2.1.1
Một số vấn đề cơ bản trong hệ thống điều khiển từ xa............................................. 3
Kết cấu tin tức................................................................................................ 4
Về kết cấu hệ thống ....................................................................................... 4
2.1.2
2.1.3

Các phương pháp mã hóa trong điều khiển từ xa ..................................................... 4

Sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển từ xa ......................................................... 5

2.2
ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DÙNG TIA HỒNG NGOẠI .................................................. 6
2.2.1
Khái niệm về tia hồng ngoại ..................................................................................... 6
2.2.2
Nguồn phát hồng ngoại ............................................................................................ 6
2.2.3
Linh kiện thu sóng hồng ngoại ................................................................................. 7
2.2.4
Sơ đồ khối hệ thống điều khiển từ xa dùng hồng ngoại ........................................... 7
Hệ thống phát ................................................................................................ 7
Hệ thống thu .................................................................................................. 8
2.3
CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA ............ 9
2.3.1
Thiết bị phát hồng ngoại ......................................................................................... 10
Chuẩn truyền dữ liệu của Remote TV Sony ................................................ 13
Các địa chỉ và lệnh trong khung giao tiếp: .................................................. 14

iii


2.3.2

Thiết bị thu hồng ngoại........................................................................................... 15
Mắt thu hồng ngoại ...................................................................................... 15
Vi điều khiển PIC 16F887 ........................................................................... 15
Thiết bị đóng ngắt Relay ............................................................................. 17

LCD 16×2 .................................................................................................... 18
Opto PC817 ................................................................................................. 18
Transistor C1815 ......................................................................................... 19
Diode ........................................................................................................... 19
THIẾT KẾ PHẦN CỨNG ............................................................................... 20

3.1

SƠ ĐỒ KHỐI ............................................................................................................. 20

3.2
CHỨC NĂNG VÀ NHIỆM VỤ TỪNG KHỐI ........................................................ 20
3.2.1
Khối nguồn ............................................................................................................. 20
3.2.2
Khối thu hồng ngoại ............................................................................................... 21
3.2.3
Khối điều khiển ...................................................................................................... 21
3.2.4
Khối hiển thị và động lực ....................................................................................... 22
KẾT QUẢ THỰC HIỆN .................................................................................. 24
4.1

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ ................................................................................................. 24

4.2

SƠ ĐỒ MẠCH LAYOUT ......................................................................................... 25

4.3


SƠ ĐỒ MẠCH THI CÔNG THỰC TẾ .................................................................... 26

4.4

THUẬT TOÁN ............................................................................................................ 28
KẾT LUẬN – HƯỚNG PHÁT TRIỂN .......................................................... 30

5.1

KẾT LUẬN .................................................................................................................. 30

5.2

HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ..................................................................... 30

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 31

iv


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1 Sơ đồ kết cấu hệ thống điều khiển từ xa. ......................................................... 3
Hình 2.2 Sơ đồ khối máy phát......................................................................................... 5
Hình 2.3 Sơ đồ khối máy thu .......................................................................................... 5
Hình 2.4 Dạng sóng hồng ngoại ...................................................................................... 6
Hình 2.5 Sơ đồ khối hệ thống phát. ................................................................................ 7
Hình 2.6 Sơ đồ khối hệ thống thu ................................................................................... 8
Hình 2.7 Cơ chế hoạt động thiết bị phát. ........................................................................ 9
Hình 2.8 Tín hiệu tại thiết bị thu. .................................................................................. 10

Hình 2.9 Remote TV Sony. ........................................................................................... 10
Hình 2.10 Xung điều khiển. ........................................................................................... 11
Hình 2.11 Xung điều khiển Remote TV Sony. .............................................................. 11
Hình 2.12 Một xung của Remote TV Sony. .................................................................. 12
Hình 2.13 Một sóng của Remote TV Sony sau khi qua mắt thu. .................................. 12
Hình 2.14 Khung truyền remote TV Sony. .................................................................... 13
Hình 2.15 Khung truyền một lệnh của remote TV Sony. .............................................. 13
Hình 2.16 Sơ đồ nguyên lý mắt thu hồng ngoại TSOP 1838......................................... 15
Hình 2.17 Sơ đồ chân vi điều khiển PIC16F887. .......................................................... 15
Hình 2.18 Một số loại Relay .......................................................................................... 17
Hình 2.19 Sơ đồ nguyên lý relay 5 chân. ....................................................................... 17
Hình 2.20 LCD 16×2...................................................................................................... 18
Hình 2.21 Opto PC817. .................................................................................................. 18
Hình 2.22 Transistor C1815. .......................................................................................... 19
Hình 2.23 Các loại diode. ............................................................................................... 19
Hình 3.1 Sơ đồ khối điều khiển thiết bị bằng Remote TV Sony. ................................. 20
Hình 3.2 Adapter 5V 1A. .............................................................................................. 21
Hình 3.3 Khối thu hồng ngoại. ...................................................................................... 21
Hình 3.4 Khối điều khiển trung tâm PIC16F887. ......................................................... 21
Hình 3.5 Khối hiển thị LCD. ......................................................................................... 22
Hình 3.6 Khối động lực 4 kênh. .................................................................................... 22
Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển từ xa sử dụng remote TV Sony. ............... 24
Hình 4.2 Mạch layout khối điều khiển, khối thu hồng ngoại và khối hiển thị. ............ 25
Hình 4.3 Mạch layout khối động lực. ........................................................................... 25
Hình 4.4 Mạch thi công thực tế. ..................................................................................... 26
Hình 4.5 Mạch thi công khối điều khiển, thu hồng ngoại và hiển thị. ........................... 26
Hình 4.6 Mạch thi công khối động lực. ......................................................................... 27
Hình 4.7 Lưu đồ thuật toán mạch điều khiển thiết bị điện bằng remote TV Sony. ...... 29

v



DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Các địa chỉ và lệnh của remote TV Sony. ...................................................... 14

vi


GIỚI THIỆU
1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Do yêu cầu về lĩnh vực tự động hóa trong sinh hoạt ngày càng cao. Các thiết bị sinh
hoạt ngày càng hiện đại, do đó việc điều khiển từ xa ngày càng trở nên cần thiết và là
một yêu cầu không thể thiếu trong xã hội hiện nay.
Điều khiển từ xa là việc điều khiển một mô hình ở một khoảng cách nào đó mà con
người không cần thiết đến trực tiếp nơi đặt hệ thống. Khoảng cách đó tùy thuộc vào từng
hệ thống có mức phức tạp khác nhau, chẳng hạn như để điều khiển từ xa một phi thuyền
ta cần phải có hệ thống phát và thu mạnh, ngược lại, để điều khiển một trò chơi điện tử
từ xa ta chỉ cần một hệ thống phát và thu đơn giản công suất nhỏ… Những đối tượng
được điều khiển có thể ở trên không trung, ở dưới đáy biển hay ở một vùng xa xôi nào
đó.
Thế giới càng phát triển thì lĩnh vực điều khiển cần được mở rộng hơn. Việc ứng
dụng điều khiển từ xa vào thông tin liên lạc đã mang lại nhiều thuận lợi cho xã hội loài
người, thông tin được cập nhập hơn nhờ sự chính xác và nhanh chóng của quá trình điều
khiển từ xa.
Ngoài ra, điều khiển từ xa còn được ứng dụng trong kỹ thuật đo lường. Trước đây
muốn đo độ phóng xạ của lò hạt nhân thì hết sức khó khăn, phức tạp và nguy hiểm,
nhưng giờ đây con người có thể ở một nơi an toàn cũng có thể đo được độ phóng xạ của
lò phản ứng hạt nhân. Như vậy, hệ thống điều khiển từ xa đã hạn chế được mức độ phức
tạp của công việc và đảm bảo an toàn cho con người.
Trong sinh hoạt hằng ngày của con người như những trò chơi giải trí (robot, xe điều

khiển từ xa…) cho đến các thiết bị gần gũi với con người cũng được cải tiến cho phù
hợp với việc sử dụng và đạt mức tiện lợi nhất có thể được. Điều khiển từ xa đã xâm nhập
vào lĩnh vực này và cho ra những TV, đầu máy Video…. Đến các thiết bị như quạt máy,
điều hòa… Xuất phát từ những ý tưởng trên nên tôi đã chọn đề tài “Thiết kế mạch điều
khiển từ xa sử dụng remote TV Sony”.

1.2 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI
Thiế t kế và thi công ma ̣ch thực hiê ̣n các chức năng:
 Điều khiển từ xa: Bật tắt đèn, quạt từ xa thông qua remote TV Sony.
 Ma ̣ch hiể n thi ̣tra ̣ng thái hoạt động của thiế t bi ̣trên LCD.

1


1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Tìm hiểu nguyên lý thu phát của remote hồng ngoại (remote TV Sony).
Tìm hiểu datasheet của các linh kiện điện tử cơ bản: mắt thu hồng ngoại,
PIC16F887, LCD, …
Thiết kế mạch điều khiển thiết bị (đèn, quạt …) sử dụng remote TV Sony.
Hiển thị trạng thái hoạt động bằng LCD 16×2.

1.4 BỐ CỤC ĐỀ TÀI
Chương 1: Giới thiệu: Trình bày tổng quan nội dung chính trong đề tài – những
vấn đề sẽ được đề cập đến trong đề tài.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết: Trình bày các vấn đề về lý thuyết thu, phát bằng sóng
hồng ngoại; các nguồn phát sóng hồng ngoại; thiết bị phát sóng hồng ngoại; lý thuyết
mắt thu hồng ngoại, PIC 16F887, LCD 16×2, relay,…
Chương 3: Thiết kế phần cứng: Trình bày sơ đồ khối của hệ thống, các chức năng
của từng khối.
Chương 4: Kết quả thực hiện: Trình bày sơ đồ nguyên lý, mạch thi công thực tế

và lưu đồ thuật giải.
Chương 5: Kết luận – Hướng phát triển: Trình bày kết quả thi công, hạn chế và
hướng phát triển.

2


CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA
Hệ thống điều khiển từ xa là một hệ thống cho phép ta điều khiển các thiết bị từ
một khoảng cách xa. Ví dụ, hệ thống điều khiển bằng sóng vô tuyến, hệ thống điều khiển
bằng hồng ngoại, hệ thống điều khiển xa bằng cáp quang dây dẫn… Ở đây, trong khuôn
khổ đề tài được giao ta chỉ nói đến hệ thống điều khiển xa bằng hồng ngoại.
Sơ đồ kết cấu của hệ thống điều khiển từ xa bao gồm:
 Thiết bị phát: biến đổi lệnh điều khiển thành tín hiệu và phát đi.
 Đường truyền: đưa tín hiệu điều khiển từ thiết bị phát đến thiết bị thu.
 Thiết bị thu: nhận tín hiệu điều khiển từ đường truyền, qua quá trình biến đổi,
biến dịch để tái hiện lại lệnh điều khiển rồi đưa đến các thiết bị thi hành.

Thiết bị
phát

Đường
truyền

Thiết bị
thu

Hình 2.1 Sơ đồ kết cấu hệ thống điều khiển từ xa.
Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống điều khiển từ xa:

 Phát tín hiệu điều khiển.
 Sản sinh ra xung hoặc hình thành các xung cần thiết.
 Phát các tổ hợp mã đến điểm chấp hành.
 Ở điểm chấp hành (thiết bị thu) sau khi nhận được mã phải biến đổi các mã nhận
được thành các lệnh điều khiển và đưa đến các thiết bị, đồng thời kiểm tra sự
chính xác của mã mới nhận.

2.1.1 Một số vấn đề cơ bản trong hệ thống điều khiển từ xa
Do hệ thống điều khiển từ xa có những đường truyền dẫn xa nên ta cần phải nghiên
cứu về kết cấu của hệ thống để đảm bảo tín hiệu được truyền đi chính xác và nhanh
chóng theo những yêu cầu sau:

3


Kết cấu tin tức
Trong hệ thống điều khiển từ xa, độ tin cậy truyền dẫn tin tức có quan hệ rất nhiều
đến kết cấu tin tức. Nội dung về kết cấu tin tức có hai phần: về lượng và về chất. Về
lượng có các biến lượng điều khiển và lượng điều khiển thành từng loại xung gì cho phù
hợp, và những xung đó cần áp dụng những phương pháp nào để hợp thành tin tức, để có
dung lượng lớn nhất và tốc độ truyền dẫn nhanh nhất.

Về kết cấu hệ thống
Để đảm bảo các yêu cầu về kết cấu tin tức, hệ thống điều khiển từ xa có các yêu
cầu sau:
 Tốc độ làm việc nhanh.
 Thiết bị phải an toàn tin cậy.
 Kết cấu phải đơn giản.
Hệ thống điều khiển từ xa có hiệu quả cao là hệ thống đạt tốc độ điều khiển cực đại
đồng thời đảm bảo độ chính xác trong phạm vi cho phép.


2.1.2 Các phương pháp mã hóa trong điều khiển từ xa
Trong hệ thống truyền thông tin rời rạc hoặc truyền thông tin liên tục nhưng đã
được rời rạc hóa tin tức thường phải được biến đổi thông qua một phép biến đổi thành
số (thường là số nhị phân) rồi mã hóa và được phát đi từ máy phát. Ở máy thu, tín hiệu
phải thông qua các phép biến đổi ngược lại với các phép biến đổi trên: giải mã, liên tục
hóa…
Sự mã hóa tín hiệu điều khiển nhằm tăng tính hữu hiệu và độ tin cậy của hệ thống
điều khiển từ xa, nghĩa là tăng tốc độ truyền và khả năng chống nhiễu.
Trong điều khiển từ xa ta thường dùng mã nhị phân tương ứng với hệ gồm có 2
phần tử [0] và [1].
Do yêu cầu về độ chính xác cao trong các tín hiệu điều khiển được truyền đi để
chống lại nhiễu ta dùng loại mã tín hiệu và sửa sai.
Mã phát tín hiệu và sửa sai thuộc loại mã đồng đều bao gồm các loại mã: mã phát
hiện sai, mã sửa sai, mã phát hiện và sửa sai.
Dạng sai nhầm của các mã được truyền đi tùy thuộc tính chất của kênh truyền,
chúng có thể phân thành 2 loại:

4


 Sai độc lập: Trong quá trình truyền, do nhiều tác động, một hoặc nhiều ký hiệu
trong các tổ hợp mã có thể bị sai nhầm, nhưng những sai nhầm đó không liên
quan nhau.
 Sai tương quan: Được gây ra bởi nhiều nhiễu tương quan, chúng hay xảy ra
trong từng chùm, cụm ký hiệu kế cận nhau.
Sự lựa chọn của cấu trúc mã chống nhiễu phải dựa trên tính chất phân bố xác suất
sai nhầm trong kênh truyền.
Hiện nay lý thiết mã hóa phát triển rất nhanh, nhiều loại mã phát hiện và sửa sai
được nghiên cứu như: mã Hamming, mã chu kỳ, mã nhiều cấp.


2.1.3 Sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển từ xa
Sau đây là sơ đồ khối cơ bản của một hệ thống điều khiển từ xa.

Tín hiệu
điều khiển

Điều chế

Khuếch
đại

Thiết bị
phát

Tín hiệu
sóng mang
Hình 2.2 Sơ đồ khối máy phát

Thiết bị
thu

Khuếch
đại

Giải điều
chế

Khuếch
đại

Chấp
hành

Hình 2.3 Sơ đồ khối máy thu

5


2.2 ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DÙNG TIA HỒNG NGOẠI
2.2.1 Khái niệm về tia hồng ngoại

Hình 2.4 Dạng sóng hồng ngoại
Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấy được bằng
mắt thường, có bước sóng khoảng 0,8µm 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 một lúc
15000 điện thoại hay 12 kênh truyền hình qua một sợi tơ quang học có đường kính
0,13mm với khoảng cách 10 – 20km. 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.

2.2.2 Nguồn phát hồng ngoại
Các nguồn sáng nhân tạo thường chứa nhiều ánh sáng hồng ngoại. Sóng hồng ngoại
có đặc tính quang học giống như ánh sáng (sự hội tụ qua thấu kính, tiêu cự…). 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 hồng ngoại thì 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 vì sao LED hồng ngoại cho hiệu suất cao hơn so với
LED cho màu xanh lá cây hay màu đỏ… 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. 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.

6


2.2.3 Linh kiện thu sóng hồng ngoại
Người ta có thể dùng quang điện trở, phototransistor, photodiode để thu sóng hồng
ngoại gần. Để thu sóng hồng ngoại trung bình và xa phát ra từ cơ thể con người, vật
nóng… Loại detector với vật liệu Lithiumtitanat hay tấm chất dẻo PolyvinyLidendifuorid (PVDF). Cơ thể con người phát ra tia hồng ngoại với độ dài sóng từ 8ms
- 10ms.

2.2.4 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển từ xa dùng hồng ngoại
Hệ thống phát
Máy phát có nhiệm vụ tạo ra lệnh điều khiển, mã hóa và phát tín hiệu đến máy
thu, lệnh truyền đi đã được điều chế.

Mã hóa

Điều chế

Tín hiệu
điều khiển

Tín hiệu
sóng mang


Khuếch
đại

LED phát

Hình 2.5 Sơ đồ khối hệ thống phát.
Khối phát lệnh điều khiển: có nhiệm vụ tạo ra lệnh điều khiển từ nút nhấn. Khi
một phím được ấn tức là một lệnh đã được tạo ra. Các nút ấn này có thể là một nút (ở
mạch điều khiển đơn giản) hay ma trận nút (ở mạch điều khiển chức năng). Lệnh điều
khiển được đưa đến bộ mã hóa dưới dạng các bit nhị phân tương ứng với từng phím điều
khiển.
Khối mã hóa: để truyền các tín hiệu khác nhau đến máy thu mà chúng không lẫn
lộn nhau, ta phải tiến hành mã hóa các tín hiệu. Khối mã hóa có nhiệm vụ biến đổi các
lệnh điều khiển thành các bit nhị phân. Trong kỹ thuật điều khiển từ xa dùng tia hồng
ngoại, phương pháp điều chế mã xung thường được sử dụng nhiều hơn cả, vì phương
pháp này tương đối đơn giản và dễ thực hiện.
Khối dao động tạo sóng mang: có nhiệm vụ tạo ra sóng mang có tần số ổn định,
sóng mang này sẽ mang tín hiệu điều khiển khi truyền ra môi trường.
Khối điều chế: có nhiệm vụ kết hợp tín hiệu điều khiển đã mã hóa và sóng mang
để đưa đến khối khuếch đại.

7


Khối khuếch đại: khuếch đại tín hiệu đủ lớn để LED phát hồng ngoại phát tín hiệu
ra môi trường.
LED phát: biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu ánh sáng hồng ngoại phát ra môi
trường.

Hệ thống thu

Chức năng của khối máy thu là thu được tín hiệu điều khiển từ máy phát, loại bỏ
sóng mang, giải mã tín hiệu điều khiển thành các lệnh riêng biệt, từ đó mỗi lệnh sẽ đưa
đến khối chấp hành cụ thể.

LED thu

Khuếch
đại

Tách
sóng

Giải mã

Mạch chấp
hành

Khuếch
đại

Chốt

Hình 2.6 Sơ đồ khối hệ thống thu
LED thu: thu tín hiệu hồng ngoại do máy phát truyền tới và biến đổi thành tín hiệu
điều khiển.
Khối khuếch đại: có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu điều khiển lớn lên.
Khối tách sóng mang: có chức năng triệt tiêu sóng mang, chỉ giữ lại tín hiệu điều
khiển như tín hiệu gửi đi từ máy phát.
Khối giải mã: nhiệm vụ của khối này là giải mã tín hiệu điều khiển thành các lệnh
điều khiển dưới dạng các bit nhị phân hay các dạng khác để đưa đến khối chấp hành.

Khối chốt: có nhiệm vụ giữ nguyên trạng thái tác động khi tín hiệu điều khiển
không còn, điều này có nghĩa là khi phát lệnh điều khiển ta chỉ tác động vào phím ấn 1
lần, trạng thái mạch chỉ thay đổi khi tác động vào nút khác thực hiện điều khiển khác.
Khối khuếch đại: khuếch đại tín hiệu đủ lớn để tác động được vào mạch chấp
hành.
Khối chấp hành: có thể là một relay hay một linh kiện điều khiển nào đó, đây là
khối cuối cùng tác động trực tiếp vào thiết bị thực hiện nhiệm vụ điều khiển mong muốn.

8


2.3 CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ
XA
Hồng ngoại được tạo ra một cách dễ dàng và không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện
từ, do đó nó được sử dụng một cách rộng rãi và tiện lợi trong hệ thống thông tin và điều
khiển. Tuy nhiên nó không hoàn hảo, nhiều nguồn sáng khác nhau có thể phát ra hồng
ngoại và có thể gây nhiễu đến thông tin này. Mặt trời là một ví dụ, nó phát ra một khoảng
phổ rất rộng trong đó có phổ hồng ngoại. Việc sử dụng hồng ngoại trong các thiết bị điều
khiển từ xa TV/VCR và nhiều ứng dụng khác cũng là một phần do các diode phát và thu
hồng ngoại rất rẻ và có sẵn trên thị trường.
Như đã nói ở trên, nhiều thứ có thể tạo ra hồng ngoại, bất kỳ thứ gì bức xạ nhiệt
đều có khả năng đó. Bao gồm cơ thể chúng ta, đèn, lò vi sóng. Vì vậy, để cho phép việc
truyền thông hiệu quả sử dụng hồng ngoại và tránh những tín hiệu nhiễu không mong
muốn ta phải sử dụng một “khóa” để báo cho đầu thu đâu là tín hiệu có ích, đâu là nhiễu.
Điều khiển từ xa dùng để điều biến hồng ngoại của nó tại một tần số nào đó. Đầu
thu hồng ngoại ở TV/VCR sẽ đi theo tần số này mà lờ đi hồng ngoại khác nhận được.
Khoảng tần số hay sử dụng là 30 - 60 kHz, tốt nhất là khoảng từ 36 - 38 kHz. Hồng ngoại
phát ra từ các diode hồng ngoại theo các xung nhịp với tần số 36 000 lần/giây phát ra
các mức logic [0] và [1].
Đó là lý do vì sao nhiều công ty sản xuất ra thiết bị thu hồng ngoại bao gồm những

bộ dịch, mạch giải mã và sửa dạng đầu ra. Một xung vuông chu kỳ xấp xỉ 27µs đưa vào
cực bazơ của transistor có thể điều khiển một LED hồng ngoại để truyền đi.

Hình 2.7 Cơ chế hoạt động thiết bị phát.

9


Có thể bật tắt tần số này tại đầu phát, đầu thu sẽ chỉ ra khi nào đầu phát là bật hay
tắt.

Hình 2.8 Tín hiệu tại thiết bị thu.
Những bộ giải điều chế có mức logic đảo tại đầu ra khi có
một gói hồng ngoại được gửi, đầu ra ở mức tích cực thấp, tương
đương với mức logic 1.
Để tạo ra tần số 36 kHz khá đơn giản vì vậy trong đề tài
này, thay vì chế tạo bộ phát như trên, chúng ta sử dụng
REMORE TV SONY làm nguồn phát, đây là thiết bị giá rẻ,
được bán rất nhiều trên thị trường. Điều quan trọng ở đây là thu
và giải mã được chuỗi tín hiệu của nó.
Để tránh việc một điều khiển từ xa của nhà sản xuất này
có thể điều khiển được thiết bị của nhà sản xuất khác, người ta
sử dụng cách mã hóa khác nhau cho cùng một khoảng tần số
đó. Chúng sử dụng các kiểu tổ hợp bit khác nhau để mã hóa
việc truyền dữ liệu và tránh nhiễu.
Hình 2.9 Remote TV Sony.

2.3.1 Thiết bị phát hồng ngoại
SONY sử dụng loại mã hóa độ rộng bit, đây là kiểu mã hóa đơn giản cho việc giải
mã.

Hãy xem xét khoảng thời gian nhỏ T cỡ 600µs. Mỗi bit truyền đi là sự kết hợp của
–T+T cho bit “0” và –T+2T cho bit “1”. Vì vậy bit 0 có chiều dài 1200µs và bit 1 có
chiều dài 1800µs.

10


Hình 2.10 Xung điều khiển.
Mức lên (+T) trong tín hiệu trên có nghĩa là hồng ngoại được truyền đi, mức
xuống (-T) nghĩa là không có tín hiệu.
Để tiết kiệm pin, hầu hết các nhà sản suất khoảng 5/6 thậm chí 3/4 so với độ rộng
xung như lý thuyết. Bằng cách này, pin 500 giờ có thể sử dụng được tới 600 giờ (5/6)
hoặc 800 giờ (3/4). Một số nhà sản xuất khác không quan tâm lắm về vấn đề này. Họ
tăng cường hiệu quả truyền tín hiệu bằng cách mở rộng một chút khoảng thời gian sóng
mang 36kHz tích cực và rút ngắn khoảng thời gian kia. Như vậy tín hiệu từ REMOTE
SONY có dạng sóng:

Hình 2.11 Xung điều khiển Remote TV Sony.
Ta thấy:
 Phần đầu tiên được truyền đi gọi là Header, nó cũng được coi là bit bắt đầu
(START bit), bit START có độ rộng 4T hay 2400µs.
 Tiếp theo phần Header ta sẽ thấy 12 bit liên tiếp được giải điều chế như sau:
500µs mức thấp + 700µs mức cao = bit “0”.
500µs mức thấp + 1300µs mức cao = bit “1”.

11


Hình 2.12 Một xung của Remote TV Sony.
Bit đầu tiên sau bit START là bit LSB, ta đặt tên nó là bit Bo, cuối cùng sẽ là B11.

B0 tới B6 là 7 bit mã lệnh.
B7 tới B11 là 5 bit địa chỉ.
Trong hình vẽ trên, địa chỉ là 02H, mã lệnh là 16H. Có 32 khả năng địa chỉ và 128
lệnh. Toàn bộ thời gian truyền đi của khung có thể thay đổi theo thời gian vì độ rộng của
bit “1” lớn hơn độ rộng của bit “0”. Nếu ta giữ nút bấm, khung dữ liệu sẽ lặp lại sau mỗi
25µs. Nếu ta sử dụng mắt thu hồng ngoại có sẵn trên thị trường, tất cả các dạng sóng
trên sẽ bị đảo lại:

Hình 2.13 Một sóng của Remote TV Sony sau khi qua mắt thu.
Để thu và giải mã được tín hiệu từ remote Sony, thực tế ta không cần thu toàn bộ
12 bit mã hóa. Ta chỉ cần thu 7 bit COMMAND và có thể bỏ qua 5 bit địa chỉ, bởi với
cùng một điều khiển thì tất cả các nút bấm đều phát ra mã địa chỉ như nhau, chỉ khác
nhau mã lệnh. Mã địa chỉ được Sony sử dụng để phân biệt giữa các model remote Sony
khác nhau.

12


Chuẩn truyền dữ liệu của Remote TV Sony
Đặc điểm:
 Khung truyền 12 bit.
 Độ dài 5 bit địa chỉ (address) và 7 bit lệnh (command).
 Điều chế độ rộng xung.
 Tần số khoảng 40kHz.
 Thời gian truyền một bit khoảng 1,2ms (bit 1) hoặc 0,6ms (bit 0).
Khung tryền:

Hình 2.14 Khung truyền remote TV Sony.
Chuẩn truyền dữ liệu này dùng độ rộng xung để phân biệt bit 0 và bit 1. Độ rộng
xung với bit 1 là 1,2ms, trong khi đó độ rộng xung với bit 0 là 0,6ms. Sau đây là khung

truyền 1 lệnh đến một thiết bị của Remote TV Sony:

Hình 2.15 Khung truyền một lệnh của remote TV Sony.
Hình trên thể hiện giao thức truyền SIRC của Sony. Với giao thức là bit thấp (LSB)
được truyền đầu tiên, bit cao (MSB) được truyền sau cùng của một lệnh (command) hay
một địa chỉ thiết bị (address). Với bit start có độ rộng khoảng 2,4ms, khoảng thời gian

13


giữa hai bit truyền là 0,6ms. Giao thức này thường được sử dụng để điều chỉnh các bộ
phận nhận hồng ngoại. Đầu tiên là truyền 7 bit lệnh, tiếp đến là 5 bit địa chỉ.

Các địa chỉ và lệnh trong khung giao tiếp:
Address
1
2
3
6
12
16
17
18

Device
TV
VCR 1
VCR 2
Laser Disc
Unit

Surround
Sound
Cassette deck /
Tuner
CD Player
Equalizer

Command
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

30
31
38
39
47

Function
Digit key 1
Digit key 2
Digit key 3
Digit key 4
Digit key 5
Digit key 6
Digit key 7
Digit key 8
Digit key 9
Digit key 0
Channel +
Channel Volume +
Volume Mute
Power
Reset
Audio Mode
Contrast +
Contrast Colour +
Colour Brightness +
Brightness Balance Left
Balance Right
Standby


Bảng 2.1 Các địa chỉ và lệnh của remote TV Sony.

14


2.3.2 Thiết bị thu hồng ngoại
Mắt thu hồng ngoại
Mạch thu được thiết kế với một mắt thu hồng ngoại sẵn có trên thị trường. Mắt thu
này được thiết kế với bộ lọc một dải, chỉ cho phép tần số xấp xỉ 36kHz đi qua. Bình
thường đầu ra của mắt thu ở mức cao, khi nhận được tìn hiệu hồng ngoại ở tần số xấp xỉ
36kHz truyền tới, đầu ra của mắt thu sẽ lập tức trở về về mức logic thấp (0V). Khi hết
tín hiệu hồng ngoại đầu ra sẽ lập tức trở về mức logic cao (mức 1). Nhờ vào việc đo thời
gian ở mức thấp của đầu ra, chúng ta có thể biết được thời gian phát xung tương đương
ở bên phát, từ đó suy ra mã được truyền đi.

Hình 2.16 Sơ đồ nguyên lý mắt thu hồng ngoại TSOP 1838.
Ở mắt thu này chân 1 là tín hiệu ra (SIGNAL), chân 2 là GND, chân 3 là VCC.

Vi điều khiển PIC 16F887

Hình 2.17 Sơ đồ chân vi điều khiển PIC16F887.

15


Là khối xử lý trung tâm, nhận và điều khiển tín hiệu bằng các port I/O, các thông
số của vi điều khiển như sau:
Đặc điểm thực thi tốc độ cao CPU RISC là:
 Có 35 lệnh đơn.
 Thời gian thực hiện tất cả các lệnh chỉ trong 1 chu kỳ máy, ngoại trừ lệnh rẽ

nhánh là 2.
 Tốc độ hoạt đông: Ngõ vào xung clock có tần số 20MHz.
Chu kỳ thực hiện lệnh 200ns.
 Có nhiều nguồn tắt.
 Có 3 kiểu định địa chỉ: trực tiếp, gián tiếp và tức thời.
Cấu trúc đặc biệt của vi điều khiển:
 Bộ dao động nội chính xác.
 Có chế độ ngủ để tiết kiệm công suất.
 Dãy điện áp hoạt động từ 2V đếm 5.5V.
 Tầm nhiệt độ làm việc theo chuẩn công nghiệp.
 Có mạch reset khi có điện.
 Có bộ định thời chờ ổn định điện áp khi mới có điện và bộ định thời chờ dao
động hoạt động ổn định khi mới cấp điện.
 Có bộ định thời giám sát.
 Có bảo vệ code đã lập trình.
 Bộ nhớ Flash cho phép xóa và lập trình 100 000 lần.
 Cho phép đọc, ghi bộ nhớ chương trình khi mạch hoạt động.
 Có tích hợp mạch gỡ rối.
Cấu trúc ngoại vi:
 Có 35 chân I/O cho phép lựa chọn hướng độc lập.
 Có module so sánh tương tự.
 Có bộ chuyển đổi tương tự sang số.
 Có bộ dao động định thời timer0, timer1, timer2.
 Có module capture, compare và điều chế xung PWM.
 Có thể lập trình trên ISP thông qua 2 chân.
Có module truyền dữ liệu nối tiếp đồng bộ MSSP hỗ trợ chuẩn truyền 3 dây SIP,
chuẩn I2C ở chế độ chủ tớ.

16



Thiết bị đóng ngắt Relay
Relay là một thiết bị điện tự động mà tín hiệu đầu ra thay đổi nhảy cấp khi tín hiệu
đầu vào đạt những giá trị xác định.
Relay là thiết bị dùng để đóng cắt mạch điều khiển, bảo vệ và điều khiển sự làm
việc của mạch động lực.
Các bộ phận chính của Relay:
 Cơ cấu tiếp thu (Khối tiếp thu): Có nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu đầu vào và biến
đổi nó thành đại lượng cần thiết cung cấp tín hiệu phù hợp cho khối trung gian.
 Cơ cấu trung gian (Khối trung gian): Làm nhiệm vụ nhận những tín hiệu đưa
đến từ khối tiếp thu và biến đổi nó thành đại lượng cần thiết cho relay tác động.
 Cơ cấu chấp hành (Khối chấp hành): Làm nhiệm vụ phát tín hiệu cho mạch điều
khiển.

Hình 2.18 Một số loại Relay
Relay sử dụng trong mạch là lại Relay 5 chân - 5V. Chúng ta có thể phân nó làm
2 phần:
Phần điều khiển là hai chân của cuộn dây:
chân 1, 2.

1
4

Phần công tắc gồm các chân 3, 4, 5 tạo
thành một công tắc đóng mở.

3

 Khi không có tín hiệu điện (5V) vào
chân 1-2 thì các chân 3-5 nối với nhau.



Khi có tín hiệu vào các chân 1-2 thì
chân 3-4 sẽ nối với nhau.

5
2

Hình 2.19 Sơ đồ nguyên lý relay 5 chân.

17


LCD 16×2

Hình 2.20 LCD 16×2
Có nhiều loại LCD với hình dáng và kích thước khác nhau, hình trên là 1 loại
LCD thông dụng. Khi sản xuất LCD, nhà sản xuất đã tích hợp chip điều khiển
(HD44780) bên trong lớp vỏ và chỉ đưa ra các chân giao tiếp cần thiết. Các chân
được đánh số theo thứ tự như hình.

Opto PC817
Opto là một trong những linh kiện điện tử cơ bản được người dùng sử dụng rộng
rãi trong lĩnh vực điện tử. Opto hay còn được gọi là bộ cách ly quang dùng để truyền tín
hiệu điện bằng cách chuyển tín hiệu ánh sáng và sau đó mới truyền đi. Nó dùng để cách
ly điện giữa đầu vào và đầu ra.

Hình 2.21 Opto PC817.
Khi cung cấp 5V vào chân số 1, LED phía trong Opto nối giữa chân số 1 và 2 sáng,
xảy ra hiệu ứng quang điện dẫn đến chân 3 - 4 thông mạch, mức logic sẽ bị chuyển từ 1

sang 0 mà không cần tác động trực tiếp từ IC.

18


Transistor C1815

Hình 2.22 Transistor C1815.
Transistor C1815 là transistor thuộc loại transistor NPN. C1815 có Uc cực đại
50V, dòng Ic cực đại 150mA. Hệ số khuếch đại hFE của C1815 trong khoảng 25 đến
100.

Diode
Diode bán dẫn hay diode là một loại linh kiện bán dẫn chỉ cho phép dòng điện đi
qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lại.
Có nhiều loại diode bán dẫn, như diode chỉnh lưu thông thường, diode Zener,
LED… Chúng đều có nguyên lý cấu tạo chung là một khối bán dẫn loại P ghép với một
khối bán dẫn loại N.
Diode bán dẫn được sử dụng phổ biến nhất hiện nay là các mẫu vật liệu bán dẫn kết
tinh với cấu trúc P-N được nối với hai chân ra là anode và cathode.

Hình 2.23 Các loại diode.

19


THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
3.1 SƠ ĐỒ KHỐI

KHỐI THU

HỒNG
NGOẠI

KHỐI ĐIỀU
KHIỂN

KHỐI HIỂN
THỊ, ĐỘNG
LỰC

KHỐI NGUỒN
Hình 3.1 Sơ đồ khối điều khiển thiết bị bằng Remote TV Sony.
Khối nguồn cung cấp điện áp cho toàn mạch hoạt động. Khi bấm remote TV, khối
thu hồng ngoại thu tín hiệu đảo và gửi đến khối điều khiển. Tại đây khối điều khiển xử
lý thông tin sau đó xuất giá trị ra khối hiển thị đồng thời đưa tín hiệu điều khiển đến khối
động lực.
Yêu cầu nội dung từng khối:
-

Khối nguồn: đảm bảo cung cấp đủ nguồn cho mạch là 5V.
Khối thu hồng ngoại: khi có tín hiệu từ Remote hồng ngoại, tín hiệu sẽ bị đảo.
Khối điều khiển: xử lý nhanh, chính xác tín hiệu từ khối thu hồng ngoại đưa tới.
Khối hiển thị: hiển thị các kênh được điều khiển.
Khối điều khiển relay: đóng ngắt các thiết bị theo tín hiệu điều khiển.

3.2 CHỨC NĂNG VÀ NHIỆM VỤ TỪNG KHỐI
3.2.1 Khối nguồn
Sử dụng nguồn Adapter 5V 1A cung cấp trực tiếp cho mạch hoạt động.

20



Hình 3.2 Adapter 5V 1A.

3.2.2 Khối thu hồng ngoại
Sơ đồ nguyên lý:
 Khối này gồm mắt thu hồng ngoại TSOP
1838 có vỏ bọc bằng kim loại để chống
nhiễu.
 Điện trở kéo lên 10kΩ nối với chân DATA
để lọc nhiễu.
Nguyên lý hoạt động: khi Remote phát tín hiệu
hồng ngoại thì mắt thu sẽ nhận được, tín hiệu thu
được sẽ được nối với chân RA0 của vi điều khiển.
Hình 3.3 Khối thu hồng ngoại.

3.2.3 Khối điều khiển
Đưa đến khối động lực

Đưa đến LCD

Hình 3.4 Khối điều khiển trung tâm PIC16F887.

21