ĐAMH Hệ thống Nhúng  Tuấn Anh GVHD Nguyễn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ BỘ MÔN: TIN HỌC CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÔN HỌC HỆ THỐNG NHÚNG Đề Tài Điều khiển thiết bị điện(bóng đèn) sử dụng điện thoại di động SV: Ngô Thị Duyên MSSV: DTK1151030126 SV: Khúc Thị Kim Cương MSSV: DTK1151030007 ĐAMH Hệ thống Nhúng  Tuấn Anh GVHD Nguyễn ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh MỤC LỤC CHƯƠNG I: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG 1.1 Ý tưởng 1.2 Sơ đồ khối mạch Hình 1.1: Sơ đồ khối mạch 1.3 Nguyên lý hoạt động 1.3.1 Thực bật tắt thiết bị điện 1.4 Thiết kế phần cứng 1.4.1 Thiết kế mạch nguyên lý 1.4.2 Khối xử lý trung tâm Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý PIC16F877A mạch 1.4.3 Khối thu giải mã DTMF Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý nguồn nuôi mạch 1.4.5 Khối điều khiển thiết bị điện 1.4.6 Khối tín hiệu phản hồi Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý khối tín hiệu phản hồi 1.4.7 Mạch in thực tế sau thiết kế ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh CHƯƠNG I: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG 1.1 Ý tưởng Thiết kế mạch điều khiển qua điện thoại di động có chức thực điều khiển đóng ngắt thiết bị điện từ xa thông qua điện thoại di động Hệ thống thiết kế gồm khối: • Khối điện thoại thu sử dụng điện thoại Nokia 1280 • Khối thu giải mã DTMF sử dụng IC MT8870 • Khối xử lý trung tâm sử dụng PIC 16F887 • Khối điều khiển thiết bị sử dụng Relay 5VDC để đóng/ cắt thiết bị • Khối tín hiệu phản hồi sử dụng Speaker 5V Hệ thống điều khiển thiết kế có thể đóng/ ngắt thiết bị điện hoàn toàn có thể nâng cấp lên điều khiển nhiều thiết bị 1.2 Sơ đồ khối mạch Điện thoại thu Khối điều khiển thiết bị Audio GND Khối xử lý trung tâm Khối thu giải mã DTMF StD/Q1÷Q4 Tín hiệu phản hồi ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh Hình 1.1: Sơ đồ khối mạch Chức khối: • Khối xử lý trung tâm: vi điều khiển PIC 16F887 điều khiển toàn hoạt động mạch: nhận liệu giải mã DTMF từ giải mã DTMF(MT8870) sau đưa tín hiệu điều khiển bật /tắt thiết bị điện • Khối thu giải mã DTMF:Khối có nhiệm vụ nhận tín hiệu DTMF từ điện thoại di động thu sau giải mã thành mã nhị phân bit đưa vào khối xử lý trung tâm • Khối nguồn nuôi: Là khối cung cấp dòng nuôi cho toàn linh kiện mạch Nó tạo điện áp ổn định thoả mãn số về điện áp dòng • Khối bật tắt thiết bị điện: Là khối sử dụng Relay để đóng /ngắt mạch hoạt động thiết bị điện khối nhận tín hiệu từ VĐK PIC 16F877A • Khối tín hiệu phản hồi: Là khối báo hiệu trạng thái điều khiển mạch điều khiển Khi đăng nhập thành công hay thất bại, điều khiển bật/tắt thiết bị hệ thống đều đưa tín hiệu âm để người điều khiển khẳng định lệnh điều khiển hay sai “việc điều khiển thiết bị có thực hay không ?” 1.3 Nguyên lý hoạt động Mạch điều khiển ghép với đường Audio, GND điện thoại di động thu với đề tài em sử dụng điện thoại Nokia 1280 Mạch có chức sau: + Điều khiển bật /tắt thiết bị điện ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh Để điều khiển thiết bị điện người điều khiển phải gọi điện tới số máy nơi lắp đặt mạch điều khiển Điện thoại gọi, mắc với mạch điều khiển qua đường Audio Gnd (thiết bị muốn điều khiển on/off mắc vào mạch điều khiển) Sau thời gian định điện thoại tự động nhấc máy Sau người điều khiển nhấn đưa lệnh điều khiển thiết bị thông qua mã điều khiển bật/tắt thiết bị điện 1.3.1 Thực bật tắt thiết bị điện Để bật /tắt thiết bị trước tiên người điều khiển gọi đến thuê bao điện thoại nối với thiết bị điện thoại nhấc máy ta bấm nút điều khiển Ví dụ bật thiết bị ta bấm phím lần Muốn tắt thiết bị ta bấm phím lần thứ Nếu thiết bị bật Speaker phản hồi lại bằng tiếng Bip Nếu thiết bị tắt Speaker phản hồi lại bằng tiếng Bip 1.4 Thiết kế phần cứng 1.4.1 Thiết kế mạch nguyên lý Dựa sơ đồ khối mạch nguyên lý thiết kế tổng thể khối ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh Hình 1.2: Sơ đồ mạch nguyên lý hệ thống 1.4.2 Khối xử lý trung tâm Khối xử lý trung tâm vi điều khiển PIC16F877A, IC có 40 chân, với cổng vào Port A(RA0÷RA5), Port B(RB0÷RB7), Port C(RC0÷RC7), Port D(RD0÷RD7), Port E(RE0÷RE2) Nó có 8K Flash ROM 368 Byte RAM Sơđồ chi tiết sau: ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý PIC16F877A mạch Chân RESET chân số PIC (chân MCLR) PIC reset chân mức thấp Bộ dao động thạch anh (20 MHz) nối với chân 13 14 vi điều khiển, dao động có thêm tụ 22p tăng ổn định cho nguồn xung nhịp hệ thống PIC cấp nguồn qua hai cặp chân VSS VDD Hai cặp chân VSS chân 12 31 nối đất hai cặp chân VDD chân 11 32 nối lên nguồn +5V nguồn nuôi cung cấp Các cổng PortD chân RD0 đầu tín hiệu phản hồi nối với speaker Các cổng PortA (từ RA0 đến RA3) lối vào tín hiệu DTMF mã hoá thành mã nhị phân bit Các cổng RB nối với Board mạch điều khiển thiết bị điện ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh 1.4.3 Khối thu giải mã DTMF Giải mã DTMF thực bằng vi mạch chuyên dụng IC MT8870 nhờ mà việc giải mã trở nên đơn giản Sơ đồ nguyên lý kết nối IC MT8870 mạch trình bày hình dưới: Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý kết nối mạch IC MT8870 1.4.4 Khối nguồn nuôi Dùng IC LM2756T để tạo nguồn +5V ổn định cấp toàn mạch cho mạch Sơ đồ nguyên lý hình dưới: ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý nguồn nuôi mạch 1.4.5 Khối điều khiển thiết bị điện Hình 1.7 : Sơ đồ nguyên lý khối đóng ngắt thiết bị điện 10 ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh Khối điều khiển thiết bị điện sử dụng Relay để đóng/ ngắt mạch điện khối công suất nhận lệnh điều khiển từ VĐK PIC 16F877A 1.4.6 Khối tín hiệu phản hồi Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý khối tín hiệu phản hồi Khối tín hiệu phản hổi nhận tín hiệu từ VĐK khiển để đưa âm phản hồi ứng với trạng thái hệ thống 1.4.7 Mạch in thực tế sau thiết kế Dựa sơ đồ nguyên lí mạch in thiết kế lớp có diện tích 7x15 cm 11 ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh Hình 1.9: Sơ đồ mạch in thực tế sau thiết kế 1.5 Thiết kế phần mềm Mã lập trình: #include int1 gt1, gt2, gt3, gt4; char num=0,val=0; char read_BCD() { if(input(PIN_A0))val |= 0x01; if(input(PIN_A1))val |= 0x02; if(input(PIN_A2))val |= 0x04; if(input(PIN_A3))val |= 0x08; return(val); } void kiemtra1(){ gt1 = INPUT(pin_c0); if(gt1==1) { output_high(pin_d0);delay_ms(200);output_low(pin_d0);delay_ms(50);output_ high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);} 12 ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh if(gt1==0) { output_high(pin_d0);delay_ms(200);output_low(pin_d0);delay_ms(50);} } void kiemtra2(){ gt2 = INPUT(pin_c1); if(gt2==1) { output_high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);delay_ms(50);output_ high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);} if(gt2==0) { output_high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);delay_ms(50);} } void kiemtra3(){ gt3 = INPUT(pin_c2); if(gt3==1) { output_high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);delay_ms(50);output_ high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);} if(gt3==0) { output_high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);delay_ms(50);} } void kiemtra4(){ gt4 = INPUT(pin_c3); if(gt4==1) { output_high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);delay_ms(50);output_ high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);} if(gt4==0) { output_high(pin_d0);delay_ms(100);output_low(pin_d0);delay_ms(50);} } void main() { int1 m=1; set_tris_a(0xFF); set_tris_c(0xff); set_tris_d(0x00); set_tris_b(0b00000001); output_b(0x00); output_d(0x00); while(true) { if((input(PIN_B0))&&(m==1)){num=read_BCD();val=0;m=0;} if((input(PIN_B0))==0)m=1; switch(num) { 13 ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh case 0:break; case 1: { output_toggle(PIN_B1); num=0; break; } case 2: { output_toggle(PIN_B2); num=0; break; } case 3: { output_toggle(PIN_B3); num=0; break; } case 4: { output_toggle(PIN_B4); num=0; break; } case 5: { kiemtra1(); num=0; break; } case 6: { kiemtra2(); num=0; break; } case 7: { kiemtra3(); num=0; break; 14 ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh } case 8: { kiemtra4(); num=0; break; } }}} ĐÁNH GIÁ KẾT LUẬN: 1.Ưu điểm: - Dễ dàng điều khiển bật/tắt thiết bị gia đình xa theo mong muốn 2.Nhược điểm: - Do mật để bảo mật việc điều khiển thiết bị gia đình nên thuê bao có thể điều khiển thiết bị Kết luận: Với hoạt động trên, từ mô phần mềm hoàn toàn có thể đưa làm mạch thật Đây đề tài có ứng dụng thực tế nên chúng em cố gắng để hoàn thiện đề tài,và phù hợp với nhu cầu thực tế TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Bộ môn tin học công nghiệp – Khoa điện tử - Trường ĐHKTCN-TN , giảng hệ thống nhúng, năm 2010 [2] Bài giảng Vi xử lý- Vi điều khiển – Bộ môn Kỹ thuật Máy tính – ĐH Kỹ thuật Công Nghiệp Thái Nguyên – 2009 [3] Tài liệu tham khảo trang web : http://www.microchip.com 15 ĐAMH Hệ thống nhúng GVHD Nguyễn Tuấn Anh http://www.picvietnam.com/ http://www.dientuvietnam.net/forums/ 16