TRƯỜNG 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
GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Nam
Nhóm:
Hà Nội, 6/2014
Tiêu chí đánh giá Thang điểm
1. Tổng điểm ban đầu
10.0
2. Điểm trừ
Báo cáo BTL Vi Xử Lý
2014
2.1. Không có sản phẩm
2.2. Không có báo cáo bản cứng
2.3. Thiếu chức năng: đăng nhập password bằng keypad
2.4. Thiếu chức năng: hiển thị password/tình trạng đăng nhập trên
LCD
2.5. Thiếu chức năng: cảnh báo khi nhập sai 2 lần
2.6. Thiếu chức năng: chỉnh sửa, thay đổi password
2.7. Thiếu chức năng: hiển thị ngày, giờ hiện tại trên LCD
2.8. Thiếu chức năng: hẹn giờ tắt đèn
2.9. Thiếu chức năng: đèn tự động bật tắt phụ thuộc vào cường độ
sang hiện tại
2.10. Thiếu chức năng: hiển thị nhiệt độ hiện thời lên LED 7 thanh
2.11. PCB không có tên nhóm và các thành viên
2.12. Báo cáo sơ sài/thiếu nội dung (tên để tài/nhóm/mục lục/yêu cầu
của đề tài/kế hoạch nhóm/thiết kế sơ đồ khối/code)

người tạo ra ngày càng nhiều. Việc học tập để tạo nên những thiết bị như vậy là
một việc không thể thiếu, đặc biệt là với những sinh viên ngành Điện tử - Viễn
thông như chúng em.
Thông qua môn học Kỹ thuật Vi xử lý, với đề tài bài tập lớn là thiết kế mạch
điều khiển các thiết bị trong nhà, sau một kỳ học và tìm hiểu miệt mài, chúng em
đã dần hoàn thiện đề tài và đã cho ra mạch điều khiển trên, trong đó bao gồm các
tiện ích thực dụng đối với một mô hình nhà hiện đại như ngày nay. Cụ thể, mô
hình mạch bao gồm việc đăng nhập mật khẩu để mở cửa, có hẹn giờ bật tắt đèn,
có cảm biến và hiển thị nhiệt độ, cảm biến ánh sáng điều khiển bật tắt đèn tuỳ
theo điều kiện ánh sáng…
Tất cả các nội dung, nguyên lý hoạt động, sơ đồ mạch… của từng khối sẽ
được chúng em trình bày cụ thể dưới đây.
6
Báo cáo BTL Vi Xử Lý
2014
CHƯƠNG 1: MÔ TẢ ĐỀ TÀI
1.1 Yêu cầu chức năng
- Đăng nhập password vào nhà thông qua hệ thống keypad và hiển thị trên màn hình
LCD. Nếu đúng thì trả về “Đăng nhập thành công”, nếu sai thì trả về “Đăng nhập lỗi”.
- Báo hiệu chuông cảnh báo khi đăng nhập sai 2 lần.
- Có thể thay đổi password.
- Khi không đăng nhập thì hiển thị trên LCD ngày, tháng, năm và giờ hiện tại.
- Hiển thị nhiệt độ hiện thời trên LED 7 thanh.
- Điều khiển bật hoặc tắt đèn phụ thuộc vào ánh sáng trong phòng.
- Hẹn giờ tắt đèn theo thời gian.
- Demo điều khiển mở của khi nhập password đúng (dùng đọng cơ DC)
1.2 Yêu cầu phi chức năng
- Sử dụng PIC16F887
- Sử dụng keypad tự thiết kế: 4x4 dùng 16 button
- Thiết kế module cảm biến ánh sáng để xác định độ sáng của phòng, dùng quang trở +

- IC LM2576 không những đảm bảo các yêu cầu đặt ra cho nguồn xung mà còn
luôn hoạt động ổn định và cấp một điện áp +5V rất chính xác với sai số nhỏ hơn
10mV. LM2576 là IC ổn áp xung với khoảng điện áp đầu vào từ 4,75 tới 40V, cho
điện áp ra các mức 3.3V, 5V, 12V, 15 V, 1.23 tới 37 V có thể điều chỉnh được. Dòng ra
lớn nhất 3A.
Hình 2.1. Sơ đồ chân IC2576
10
Báo cáo BTL Vi Xử Lý
2014
3. Nguyên lý làm việc

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn xung
- Trong đó, D1 là diode 1N5822 (sử dụng loại diode Xung chịu được 1A đến 3A
và điện áp xung có thể lên tới trên 100V được bán rất phổ biến trên thị trường hiện
nay) dùng để triệt xung ngược do cuộn cảm L
1
sinh ra, cuộn cảm L
1

được sử dụng để
chặn xung sao cho điện áp ra trên tải và tụ lọc nguồn C
out
không vượt quá mức danh
định. Tụ C
out
có tác dụng lọc, đảm bảo điện áp đầu ra “tương đối bằng phẳng”.
11
Báo cáo BTL Vi Xử Lý
2014
2.2 Keypad


* Sử dụng kỹ thuật quét Keypad :
- Các chân P1.0, P1.1, P1.2, P1.3 (các hàng) được thiết lập là các chân INPUT, còn lại
các chân P1.4, P1.5, P1.6, P1.7 (các cột) là các chân OUTPUT (ở mức logic ‘0’).
- Giả sử SW9 được bấm:
+ Cho COL1 = 0 (COL[2,3,4] = 1), kiểm tra trạng thái của các hàng: ROWA=
ROWB= ROWC= ROWD=1: vậy kết luận không có nút được bấm trên COL1.
+ Cho COL2 = 0 (COL[1,3,4] = 1), kiểm tra trạng thái của các hàng:
ROWA=ROWB=ROWD=1, ROWC =0: vậy kết luận có nút nằm trên hàng C,
cột 2 được bấm (SW9).
+ Cho COL3 = 0 (COL[1,2,4]=1): ROWA = ROWB = ROWC= ROWD=1: vậy
kết luận không có nút được bấm trên COL3.
13
Báo cáo BTL Vi Xử Lý
2014
+ Cho COL4 = 0 (COL[1,2,3]=1): ROWA= ROWB= ROWC= ROWD=1: vậy
kết luận không có nút được bấm trên COL4.
2.3 Khối LCD (LCD Module)
1. Mô tả
- Chế độ đăng nhập:
Dòng trên hiển thị dòng chữ “Enter password:”
Dòng dưới hiển thị các dấu “*” thay cho mỗi kí tự mật khẩu mà người dùng
nhập qua keypad để đảm bảo tính bảo mật
Nếu đúng mật khẩu, hiển thị lên màn hình tuỳ chọn nhấn tiếp phím ‘*’ để mở
cửa, Nếu sai hiển thị “ Password Fail – Again ”
Chế độ không đăng nhập:
Dòng trên hiển thị giờ, phút, giây theo định dạng: HH : MM : SS
Dòng dưới hiển thị thứ, ngày, tháng, năm theo định dạng: TTT-DD/MM/YYYY
- Chế độ điều chỉnh thời gian:
Hiển thị như chế độ đăng nhập, thêm chữ “SETUP” góc bên phải của dòng trên.

Nhược điểm
Tống số chân sử dụng cho LCD là quá
nhiều
Dữ liệu ghi và đọc chậm hơn
nhưng không đáng kể

=> Dùng mode 4 bit để tiết kiệm chân cho vi điều khiển.
2.4 IC thời gian thực (Real Time Clock)
1. Mô tả
Với các chức năng như hiển thị thời gian, hẹn giờ thì hệ thống cần có một bộ
đếm thòi gian. Trong PIC16F887 đã có sẵn bộ đếm thời gian tuy nhiên độ chính
xác chưa cao, nếu mất điện thì phải cài đặt lại thời gian rất bất tiện nên cần đến
khối thời gian thực cho hệ thống.
16
Báo cáo BTL Vi Xử Lý
2014
2. Giải pháp lựa chọn
IC thời gian thực DS1307.
Hình 2.7: IC DS1307 và sơ đồ chân
Bộ nhớ cố định. 56 byte.
Hai đường giao tiếp nối tiếp.
Tín hiệu ra dạng xung vuông.
Tiêu thụ dòng nhỏ hơn 500nA khi sử dụng pin.
Tự động phát hiện khi mất nguồn và chuyển mạch sang chế sử dụng pin.
Hoạt động ổn định trong khoảng nhiệt độ từ - 40 đến 80 độ. Được đóng vỏ 8
chân như hình vẽ.
17
Báo cáo BTL Vi Xử Lý
2014
3. Nguyên lý làm việc

vì vậy nó cũng cần có một điện trở kéo trong. Chân này sẽ hoạt động khi cả Vcc
và Vbat được cấp.
X1, X2: được nối với một thạch anh tần số 32,768 kHz. Là một mạch tạo dao
động ngoài, để hoạt động ổn định thì phải nối thêm 2 tụ33pF.
2.5 Khối cảm biến nhiệt độ (Temperature Sensor Module)
1. Mô tả
Khối cảm biến nhiệt độ có chức năng đo nhiệt độ môi trường bên ngoài,
biến đổi thành tín hiệu tương tự để đưa vào Vi điều khiển.
2. Giải pháp lựa chọn
- Sử dụng cảm biến nhiệt độ LM35 vì:
+ Đo được sự thay đổi nhiệt độ với độ chính xác cao, tin cậy, sai số của hệ
thống nhỏ (<1%).
+ Giá thành thấp.

19
Báo cáo BTL Vi Xử Lý
2014

Hình 2.9: Cảm biến nhiệt độ, sơ đồ chân
3. Nguyên lý làm việc
Chân OUTPUT của LM35 sẽ được nối với ADC của Vi điều khiển qua chân
A0 - Điện áp đầu ra của LM35 tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang đo độ
Celsius. Độ phân giải đầu ra là 10 mV/
o
C, tức là nhiệt độ môi trường thay đổi
1
o
C thì điện áp đầu ra cũng thay đổi 1 lượng tương ứng 10mV…
2.6 Khối cảm biến ánh sáng
1. Mô tả

21
Báo cáo BTL Vi Xử Lý
2014
Hình 2.10 Vi điều khiển PIC 16F887
Hình 2.11 Sơ đồ chân và chức năng vi điều khiền PIC16F887
2.8 LED 7 thanh (7 segment LED Module)
1. Mô tả
- Khối LED 7 thanh có chức năng nhận tín hiệu từ Vi điều khiển để hiển thị chỉ
số nhiệt độ môi trường tương ứng theo thang độ C, giới hạn nhiệt độ hiển thị là từ 0
đến 99 độ C.
2. Giải pháp lựa chọn
- Sử dụng 2 LED 7 thanh anot chung.
Hình 2.12. LED 7 thanh, sơ đồ chân
3. Nguyên lý làm việc
22
Báo cáo BTL Vi Xử Lý
2014
- Điều khiển bật tắt các đèn LED A, B, C, D, E, F, G, DP cho phù hợp sẽ cho ra số cần
hiển thị.
- Sử dụng thuật toán quét LED, dựa trên hiện tượng lưu ảnh của mắt.
2.9 Khối báo động (Alarm)
1. Mô tả
- Khối báo động có chức năng nhận tín hiệu từ Vi điều khiển, phát ra âm thanh
cảnh báo khi mật khẩu nhập sai 2 lần.
2. Giải pháp chon lựa
- sử dụng còi chíp
3. Nguyên lý làm việc

Hì
nh 2.13. Hình ảnh sản phẩm
2.13 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch
25