TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
====o0o====
BÁO CÁO
BÀI TẬP LỚN VI XỬ LÝ
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ
TRONG NHÀ

Nhóm:
29 – TC205 – kỳ 20132
Nguyễn Doãn Tuấn - 20112432
Phạm Văn Hùng - 20101655
Phùng Quốc Đông - 20111412
Nguyễn Từ Thức - 20112263
Vũ Đăng Lân - 20111750

GVHD:
PGS.TS. PHẠM NGỌC NAM

Hà Nội, 6/2014
Tiêu chí đánh giá
Thang điểm
0. Tổng điểm ban đầu
10.0
1. Điểm trừ

1.1. Không có sản phẩm

hiển thị)

2.3. Có chức năng: sử dụng mô hình nhà để demo hệ thống

2.4. Có chức năng: tự động bật đèn khi có ngƣời đi vào phòng, sử dụng
cảm biến hồng ngoại

2.5. Có thêm các chức năng sáng tạo khác

2.6. Có một đoạn code viết bằng mã ASM

2.7. Dễ sử dụng (bàn phím lớn, ghi chú rõ ràng, thao tác đơn giản)

2.8. Trình bày rõ ràng, trả lời đƣợc các câu hỏi chuyên môn

TỔNG ĐIỂM: Mục lục

LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƢƠNG I. MÔ TẢ ĐỀ TÀI 2
CHƢƠNG II. THIẾT KẾ HỆ THỐNG 4
CHƢƠNG III. KẾT LUẬN 27
TÀI LIỆU THAM KHẢO 28
PHỤ LỤC A: ĐÓNG GÓP CÁC THÀNH VIÊN 29
PHỤ LỤC B: SOFTWARE CODE 30
PHỤ LỤC C: HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG 34
1. Đăng nhập password vào nhà thông qua hệ thống keypad và hiển
thị trên LCD. Nếu đúng thì trả về “Đăng nhập thanh công”, nếu
sai trả về “Đăng nhập lỗi”.
2. Báo hiểu chuông cảnh báo khi đăng nhập sai 2 lần.
3. Có thể chỉnh sửa, thay đổi password.
4. Khi không đăng nhập thì hệ hiển thị trên LCD ngày, tháng, năm
và giờ hiện tại.
5. Hiển thị nhiệt độ lên LED 7 thanh.
6. Điều khiển bật hoặc tắt đèn phụ thuộc ánh sánh trong phòng
trong phòng.
7. Hẹn tắt giờ đèn theo thời gian.
8. Tự động bật đèn khi có ngƣời vào.
1.2. Yêu cầu phi chức năng
Hệ thống mà nhóm xây dựng cuãng đặt ra nhƣng yêu cầu phi chức năng
nhƣ sau:
1. Sử dụng pic 16f877a.
2. Sử dụng keypad dán.
3. Code viết có cả mã ASM và code C.
4. PCB có tên nhóm và các thành viên trong nhóm.
5. Mạch nhỏ gọn và sắp xếp linh kiện hợp lý.
6. Các chức năng tƣơng tác ngƣời dùng dễ sử dụng.
7. Mạch có khả năng làm việc khi mất điện áp lƣới.
8. Giá thành hợp lý.
Báo cáo BTL Vi xử lý-2014 | Nhóm-29
3

1.3. Sơ đồ khối hệ thống
Dựa vào các chức năng mà hệ thống sẽ thực hiện. Nhóm em đã chia hệ
thống làm 8 khối nhỏ, và sơ đồ khối hệ thống nhƣ sau :


xoay chiều 12V.
- Mạch chỉnh lƣu: Chuyển điện áp xoay chiều 12V thành điện áp
một chiều có điện áp ổn định và ít nhấp nhô.
- Bộ lọc: San bằng điện áp một chiều trên cho ổn định và ít nhấp
nhô hơn nữa.
- Bộ ổn áp: Ổn định điện áp ra ở một giá trị cụ thể.
Đƣợc sự hƣớng dẫn của các anh, nhóm em thay đổi biến áp và mạch
chỉnh lƣu bằng adapter để cung cấp nguồn 1 chiều 12V, điện áp
đƣợc đi qua khối nguồn để chỉnh về 5V, cung cấp nguồn cho mạch.
b. Linh kiện
- Adapter 12V.
- IC nguồn LM2576, tụ gốm 104, 2 tụ hóa 100uF và 1000uF, cuộn
cảm, Diode 1N5822, điện trơ, led màu, jump các loại.
- Ƣu điểm của mạch khi dung IC nguồn LM2576 là có khả năng
hoạt động với điện áp lên tới 40V, dòng ra 3A, IC chạy ổn định,
ít nóng.

Báo cáo BTL Vi xử lý-2014 | Nhóm-29
5

c. Sơ đồ nguyên lý

Hình 3. Sơ đồ nguyên lý khối nguồn
2.2. Khối điều khiển
2.2.1. Mô tả
Khối vào(khối cảm biến, Keypad, công tắc…) cho ra nhƣng tín hiệu
điện, tín hiệu đi vào vi điều khiển. Tại đây, nhờ phần mềm đã đƣợc lầm
trình sẵn, tín hiểu sẽ đƣợc sử lý thoe từng chức năng riêng, và cho tín
hiệu điệ đi ra, thực hiện hiển thị, thông báo…


Báo cáo BTL Vi xử lý-2014 | Nhóm-29
7

2.3. Khối đăng nhập
2.3.1. Sơ đồ khối chi tiết.

Hình 7. Sơ đồ khối chi tiết khối đăng nhập.
2.3.2. Chức năng các thành phần.
 Bàn phím :
+ Là đâu vào của tín hiệu.
+ Giao tiếp với ngƣời dùng.
 Vi điều khiển
+ Nhận tín hiệu từ bàn phím.
+ Xử lý tín hiệu theo phần mềm định trƣớc.
+ Đƣa tín hiểu điều khiển hiển thị.
 Hiển thị
+ Là đầu ra của khối.
+ Hiển thị các tháo tác ngƣời dùng lựa chọn.
+ Hiển thị các chỉ dẫn thông báo cho ngƣời dùng.
+ Hiển thị các chức năng ngƣời dùng đã lựa chọn.
 Báo động
+ Đƣa ra thông báo nếu ngƣời dung nhập sai password 2 lần
+ Có thể dùng loa hoặc chuông.
 Nguồn
+ Cung cấp nguồn 5V cho vi điều khiển, hiển thị, và báo động.
+ Chi tiết đƣợc nếu ở phần trên.
Báo cáo BTL Vi xử lý-2014 | Nhóm-29
8

2.3.3. Linh kiện

một số nào đó ngƣời dùng có thể dùng nút Backspace để xóa số đó. Khi
đã nhập xong password ấn Enter để đăng nhập. Nếu đăng nhập thành
công sẽ có dòng thông báo “Đăng nhập thành công” hiển thị trên màn
hình LCD trong 3s sau đó trên màn LCD sẽ hiển thị các chức năng nhƣ
thay đổi password, cài đặt thời gian, cài đặt giờ bật tắt đèn… Ngƣợc lại
khi ngƣời dùng đăng nhập sai sẽ có dòng thông báo “Đăng nhập lỗi”
hiển thị lên màn hình LCD trong 3s sau đó màn hình hiển thị để ngƣời
dùng nhập lại password. Nếu tiếp tục nhâp sai thì loa sẽ kêu lên để cảnh
báo.

Báo cáo BTL Vi xử lý-2014 | Nhóm-29
10

2.4. Khối đo nhiệt độ môi trường
2.4.1. Quy trình đo nhiệt độ môi trƣờng

Hình 11. Quy trình đo nhiệt độ môi trường
Tín hiệu nhiệt độ là tín hiệu tƣơng tự, đƣợc cảm biến thu nhận và
chuyện đổi thành tín hiệu điện. Tín hiệu sau đó đƣợc đƣa vào bộ Analog
to Digital Converter(ADC), trở thành các tín hiệu số. Tín hiệu số chuyển
vào vi điều khiển để điều khiên hiển thị số lên Led 7 thanh.
2.4.2. Sơ đồ khối chi tiết của Khôi đo nhiệt độ môi trƣờng

Hình 12. Sơ đồ khối chi tiết Khối đo nhiệt độ môi trường
2.4.2.1. Chức năng khối các thành phần trong khối.
 Cảm biến nhiệt độ
+ Thu nhận tín hiệu tƣơng tự bên ngoài môi trƣờng.
+ Gửi tín hiệu đến bộ ADC dƣới dạng tín hiệu điện.
 Vi điều khiển
+ Nhận tín hiệu đƣợc đƣa đến.

12

2.5. Khối thời gian
2.5.1. Sơ đồ khối chi tiết

Hình 15. Sơ đồ chi tiết khối thời gian.
- Bàn phím dùng để thiết lập, chỉnh sửa thời gian thông qua phím bấm.
- Thời gian thực: Tạo thời gian thực sử dụng IC DS1307.
- Vi xử lý: xử lí tín hiệu từ khối thời gian thực để đƣa ra hiển thị.
- Hiển thị: hiển thị thời gian, các thao tách chỉnh sửa cài đặt thời gian.
2.5.2. Linh kiện
2.5.2.1. Khối thời gian thực
 Linh kiện :
IC DS1307.
Điện trở
Pin 3V
Thạch anh 32.768 kHz
 Sơ đồ nguyên lý

Hình 16. Sơ đồ nguyên lý khối thời gian thực.

Báo cáo BTL Vi xử lý-2014 | Nhóm-29
13

2.6. Khối hẹn giờ bật tắt đèn
2.6.1. Sơ đồ khối chi tiết

Hình 17. Sơ đồ khối chi tiết khối hẹn giờ bất tắt đèn.
2.6.2. Chức năng các thành phần.
+ Bàn phím : nhập vào thời gian để hẹn giò bật tắt.

+ Thu nhận tín hiệu tƣơng tự là cƣờng độ ánh sáng.
+ Gửi tín hiệu đến bộ ADC dƣới dạng tín hiệu điện.
 Vi điều khiển
+ Nhận tín hiệu điện từ cảm biến.
+ Xử lý tín hiệu này.
+ Đƣa tín hiệu điều khiển ra hiển thị đèn.
 Hiển thị đèn
+ Nhận tín hiệu từ vi điều khiển để hiển thị đèn.
Báo cáo BTL Vi xử lý-2014 | Nhóm-29
15

2.7.3. Linh kiện
2.7.3.1. Cảm biến ánh sáng
 Linh kiện: Quang trở LDR
 Sơ đồ nguyên lý

Hình 20. Sơ đồ nguyên lý cảm biến ánh sáng.
- Quang trở có vai trò đo sự thay đổi cƣờng độ ánh sáng trong phòng,
biến đổi thành sự thay đổi giá trị điện trở. Khi ánh sáng kích thích
chiếu vào LDR thì nội trở của LDR sẽ giảm xuống , tiến về 0 Ω.
Nhƣng khi ánh sáng kích thích ngừng thì nội trở tăng đến ∞.
- Quang trở nối với 1 điện trở tạo thành cầu phân áp rồi đƣa vào chân
AN1 của vi điều khiển PIC 16F877A và đọc giá trị điện áp đó qua bộ
ADC.
- Mối quan hệ giữa trở kháng R
L
và cƣờng độ ánh sáng Lux cho một
điển hình LDR là:
R
L

+ Rơ le
+ Điện trở
+ Đèn
 Sơ đồ nguyên lý

Hình 21. Sơ đồ nguyên lý hiển thị đèn.
+ Vi xử lí sau khi xử lí tín hiệu sẽ gửi lệnh điều khiển để đóng mở
Trazitor cấp nguồn cho cuộn dây của Rơ le. Đèn điện đƣợc nối với
nguồn 220V xoay chiều qua tiếp điểm của Rơ le, khi Rơ le tác động
thì đèn bật lên và ngƣợc lại khi Rơ le thôi tác động thì đèn sẽ tắt.
+ Để đảm bảo cho hệ thống có thể làm việc ở cả 2 chế độ bằng tay và
tự động ta dùng công tắc 3 vị trí.Trong đó vị trí 1 là chế độ làm việc
tự động, vị trí 2 và 3 tƣơng ứng là bất và tắt đèn. Báo cáo BTL Vi xử lý-2014 | Nhóm-29
17

2.8. Khối điều khiển đèn khi có người
2.8.1. Mô tả
Khối này có chức năng thu nhận tín hiệu hồng ngoại do con ngƣời phát
ra nhở cảm biến hồng ngoại, tín hiệu thu đƣợc là tín hiệu tƣơng tự và
đƣợc thành tín hiệu điện qua ADC sau đó đƣa vào vi điều khiển. Dựa
vào tín hiệu đƣợc đƣa vào vi điều khiển, điều khiển dòng điện ra cho
phép rơ-le hoạt động, nhờ đó có thể bật tắt đèn.

Hình 22. Sơ đồ hoạt động của khối hiển thị đèn

cho hệ thống có thể làm việc ở cả chế độ bằng tay và tự động ta dùng
thêm công tắc điện trong mạch.

2.8.3. Linh kiện
 Vi điều khiển: 16F877A
 Cảm biến PIR D203S và lăng kính Fresnel.
o Điện áp cung cấp: 3-15V.
o Nhiệt độ hoạt động: -30 -> 70.
o Số dƣ đầu ra <10%.
o Ở 25 :Cảm biến thân nhiệt 147, tần số điều chỉnh là
1hz (    ).
o Dễ tìm linh kiện trên thị trƣờng, giá cả phù hợp.
 Linh kiện khác
o Lăng kính Fresnel.
o Tụ điện, điện trở các loại, led.
o Rơ-le.
o Thạch anh dao động.
o Bòng đèn, công tắc điện. Báo cáo BTL Vi xử lý-2014 | Nhóm-29
19

2.9. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch
2.9.1. Khối nguồn.

2.9.2. Khối vi xử lý

Báo cáo BTL Vi xử lý-2014 | Nhóm-29
20