Phần I: Giới thiệu tổng quan về đề tài
I. Lý do chọn đề tài
Ngày nay khoa học công nghệ phát triển nhu cầu của con ngời ngày càng
cao. Việc nghiên cứu khoa học ngày càng đợc đầu t để đáp ứng nhu cầu đó, các
ngành công nghệ kỹ thuật điện tử đã có sự phát triển vợt bậc đa khoa học vào kỷ
nguyên mới. Kỹ thuật vi xử lý, vi điều khiển là một ứng dụng lớn của khoa học
kỹ thuật vào cuộc sống phục vụ trực tiếp cho con ngời.
Ví dụ: Lập trình cho vi xử lý vi điều khiển điều khiển mạch đèn giao thông, hệ
thống quản lý mạng, các thiết bị điện tử dân dụng
ở nhóm ngành điện tử dân dụng thì vi xử lý, vi điều khiển đã thâm nhập
khá nhiều vào lĩnh vực này. Điều khiển từ xa là một ứng dụng điển hình của vi
xử lý, vi điều khiển trong cuộc sống của con ngời: trong kinh doanh, trong
chăm sóc sức khoẻ, trong sinh hoạt thờng ngày Ban đầu con ngời chỉ điều
khiển các thiết bị điện, điện tử thông qua việc đóng tắt các công tắc và hiện nay
với sự hỗ trợ của vi điều khiển ngời ta đã tạo ra các mạch điện để điều khiển các
thiết bị từ xa mà không cần phải đi lại, giảm bớt lao động chân tay. Với mong
muốn góp phần nhỏ vào lĩnh vực này nhóm em đã chọn đề tài:
Thiết kế bộ thu hồng ngoại (thiết bị phát hồng ngoại là bộ điều khiển tivi từ
xa xủa hãng sony) để điều khiển bật tắt các bóng đèn trong gia đình.
II. Mục đích
- Tìm hiểu nguyên lý làm việc của bộ thu phát hồng ngoại.
- ứng dụng viết chơng trình và giao tiếp với tải.
III. Đối tợng nghiên cứu
- Họ vi điều khiển 89C51 ứng dụng trong ngành vi xử lý, vi điều khiển để
tạo ra những ứng dụng trong đời sống xã hội hiện nay.
- Thiết bị phát hồng ngoại là điều khiển từ xa của hãng Sony.
1
- Phần mền lập trình Pinnacle 52, phần mền mô phỏng Protues, phần
mềm vẽ mạch CircuitMaker.
- Phần mềm mô phỏng và viết chơng trình trên máy.
tớn hiu
khuych
i thu
sa
dng
gii
mó
OSC
Khuếch
đại
Mã hoáTạo dao
động
Khuếch
đại
Sửa
dạng
đồng bộ
Giải mã
Hình 1-2: Sơ đồ khối của điều khiển từ xa dùng hồng ngoại
1.2. Giới thiệu về hồng ngoại.
1.2.1. Hồng ngoại là gì?
Hồng ngoại là sự bức xạ năng lợng với tần số thấp hơn tần số mà mắt ta
nhìn thấy, vì vậy chúng ta không thể nhìn thấy đợc. Bớc sóng hồng ngoại vào
khoảng 0,8
à
m
ữ
0,9
à
m và có vận tốc truyền bằng vận tốc ánh sáng.
+ Dòng điện chịu đựng: I
F
+Công suất tiêu tán: P
* Một số Led hồng ngoại :
5
P
n- GaAs Silic
n- GaAs
Bảng 1-1: Một số led hồng ngoại thông dụng
2. Thiết bị thu sóng hồng ngoại:
Hiện nay trên thị trờng có nhiều thiết bị thu sóng hồng ngoại nh: Photo
diode, cds. Tuy nhiên với việc điều khiển từ xa thì hiện nay ngời ta sử dụng chủ
yếu là: Photo diode.
Photo diode đợc dùng với tầng khuyếch đại có tổng trở cao. Nó có đặc tính
sau:
+ Rất tuyến tính.
+ Có ít nhiễu.
+ Dải tần số rộng.
+ Nhẹ và có sức bền cơ khí cao.
+ Tuổi thọ cao.
- Với các đặc tính trên Photo diode đợc làm các bộ cảm nhận( detector) sự
hiện diện cờng độ vị trí màu sắc, ánh sáng.
- Nếu ta mắc một điện thế ngợc( hình 1.5) với diode silic bất kỳ chỉ có một dòng
điện rất bé chạy qua diode và điện áp trên R gần bằng 0. Nhng nếu vỏ của diode
này đợc bọc cẩn thận, vùng chuyển tiếp PN đợc phơi trần dới ánh sáng thì dòng
điện ngợc chảy qua diode đến 1mA và cho ta một tín hiệu đáng kể ở R1. Tất cả
các lớp chuyển tiếp PN của diode đều nhạy sáng.
Photo diode với điện thế ngợc.
Chủng loại V
T
S
I I e
=
.
Trong đó:
+ Ip là dòng quang điện.
+ Is là dòng bão hoà.
+ V là điện áp rơi trên diode.
+ Vt=kT/e (điện áp tơng ứng với nhiệt độ).
+ n là hệ số Diode.
Trong trờng hợp không đợc chiếu sáng I
p
= 0. Phơng trình trên đợc rút gọn
thành một phơng trình cho một diode bình thờng nh là đặc tuyến sau:
7
I
V
break
down
V
Hình 1-5: Đặc tuyến diode
**Độ nhạy của Photo diode với quang phổ
- Photo diode loại Germani và Silic có vùng quang phổ kéo dài từ 300
đến 1800 nm. Chỉ có photo diode silic là quan trọng nhất. Nó nhạy với ánh
sáng thấy đợc và độ nhạy của nó nằm trong vùng hồng ngoại gần, rất phù hợp
cho điều khiển từ xa với led loại GaAs.
Ranh giới độ nhạy của photo diode bán dẫn bị hạn chế trong vùng sóng
dài với g bởi độ rộng vùng cấm Eg:
g (nm) = hc/Eg = 1,24/Eg (Ev)
6
đến 1.10
7
cm/s các hạt điện tích xuyên qua.
- Lớp điện tích dầy 5àm chỉ cần 50ps .
Chơng 2: Giới thiệu và lựa chọn linh kiện
2.1.Giới thiệu về vi điều khiển 89XX- 89C2051.
2.1.1 Giới thiệu chung về họ vi diều khiển 89xx .
9
Bộ vi điều khiển 89xx là phiên bản của họ 8051. Phiên bản này do hãng
Atmel Coporation sản xuất. Phiên bản này có ROM trên chip là bộ nhớ Flash(
Vi mạch nhớ lập trình ). Phiên bản này rất thích hợp cho các ứng dụng nhanh
vì bộ nhớ Flash có thể xoá trong vài giây( không phải mất 20 phút nh 8751).
Dĩ nhiên là để dùng 89xx cần phải có một bộ đốt ROM hỗ trợ bộ nhớ Flash,
song lại không cần bộ xoá ROM vì bộ nhớ Flash đợc xoá bằng bộ đốt PROM.
Tuy nhiên để tiện sử dụng hiên nay hãng Atmel đang nghiên cứu một phiên
bản của họ 89xx có thể lập trình qua cổng COM của máy vi tính IBM PC và
nh vậy sẽ không cần bộ đốt PROM.
Ký hiệu Rom Ram Chân
I/O
Time Ngắt Vcc Đóng
vỏ
AT89C51 4K 128 32 2 6 5 40
AT89CV51 4K 128 32 2 6 3 40
AT89C1051 1K 64 15 1 3 3 20
AT89C2051 2K 128 15 2 6 3 20
AT89C52 8K 128 32 3 8 5 40
AT89LV52 8K 128 32 3 8 3 40
Bảng 2.1:Các phiên bản của 8051 do hãng At mel sản xuất
Nh vậy có thể thấy rằng các thành viên của họ 89xx hoàn toàn giống với họ
Bus điều
khiển
Ram
onchip
4 cổng vào
ra
Cổng nối
tiếp
P
0
P
1
P
2
P
3
Etc
Time0
Time1
- Với yêu cầu của đồ án cũng nh cách thức lựa chọn bộ vi điều khiển sao cho phù
hợp với việc thiết kế cũng nh cách thức sử dụng của một sản phẩm bất kì ta phải
chú ý những tiêu chuẩn sau:
a. Đáp ứng yêu cầu tính toán một cách hiệu quả và đảm bảo tính kinh tế chứa trong
sản phẩm của mình nh: tốc độ của vi điều khiển, kiểu đóng vỏ, công suất tiêu thụ,
dung lợng, số chân, khả năng dễ dàng mà hiệu quả, giá thành.
b. Nó phải có sẵn các công cụ phát triển phần mềm nh: Trình biên dịch, trình hợp
ngử và gỡ rối.
c. Nguồn cung cấp bộ vi điều khiển phải có nhiều và tin cậy.
* Từ tiêu chuẩn trên mà nhóm chúng em đã quyết định sử dụng vi điều khiển
AT98C2051 để viết mã nguồn trơng trình cho bộ điều khiển từ xa mà nhóm đang
2.1.2.2. Cấu hình chi tiết.
a . Sơ đồ chân
Hình 2.3: Sơ đồ chân AT89C2051
Chip có 20 chân.
13
Vcc: ( chân số 20) điện áp vào ( khoảng 2,7V đến 6V ).
GND : (chân số 10 ) chân nối mass.
Port 1 : ( từ chân 12 đến 19 ) port 8 bit, định hớng xuất nhập dữ liệu, từ P1.2 đến
P1.7 đợc dùng pull-ups nội.
P1.0 v P1.1 t ơng ứng tích cực mức logic cao v thấp cho đầu v o ( AIN0 v AIN
1 ) tơng ứng của bộ so sánh chính xác trên chip. Port1 nhận đợc mã dữ liệu từ ch-
ơng trình lu trong bộ nhớ và thực hiện.
Port 3: ( gồm chân 2, 3 , 6, 7, 8, 9, 11 ) Port 3 các chân từ 3.0 đến P3.5, P3.7 l 7
chân đã có điện trở kéo lên. P3.6 đợc nối cố định giữa I/O trên bọ so sánh của chip
v không thể truy cập nh một mục đích tổng quan trên chân I/O. Port 3 cũng phục
cho các chức năng của nhiều tính năng đặc biệt của AT89C2051 nh liệt kê dới đây:
Bảng 2.3: Các cổng của AT89C2051
Port 3 cũng nhận đợc tín hiệu điều khiển từ Flash.
RST : Xác lập lại trạng thía ban đầu. Tất cả các chân I / O đợc thiết lập lên mức 1
sau khi RST ở mức cao. Mỗi chu kỳ cần 12 dao động.
XTAL1 : Ngõ vào bộ khuếch đại đảo chiều và ngõ vào mạch tạo xung clock trong
chip.
XTAL2: Ngõ ra từ bộ khuếch đại đảo chiều.
b.Các đặc tính mạch dao động.
XTAL1v XTAL2 lần l ợt là đầu vào và đầu ra của 1 bộ khuếch đại đảo đợc cấu
14
hình làm mạch dao động trên chip, đợc chỉ ra trong hình minh họa. Hoặc 1 tinh thể
thạch anh hoặc mạch cộng hởng gốm đợc sử dụng. Để điều khiển thiết bị này từ 1
nguồn xung clock bên ngo i, XTAL2 đ ợc thả nổi (không kết nối) trong khi
XTAL1 đợc điều khiển.(nh hình 2.4). Không có yêu cầu nào về chu kỳ nhiệm vụ
2.2.2. Nhóm lệnh số học.
Lệnh cộng không nhớ ADD.
Lệnh cộng có nhớ ADDC.
Lệnh tăng toán hạng một đơn vị.
Lệnh trừ .
Lệnh giảm một đơn vị DEC.
Lệnh nhân MUL.
Thực hiện nhân nội dung thanh ghi A với nội dung thanh ghi B.
Kết quả: Byte thấp lu trên thanh ghi A.
Byte cao lu trên thanh ghi B.
Lệnh chia DIV.
Thực hiện chia nội dung thanh ghi A với nội dung thanh ghi.
Kết quả: Phần nguyên lu trên thanh ghi A.
18
Copyright: Tài liệu đại học ©