BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
T
T
H
H
A
A
Ø
Ø
N
N
H
HP
P
H
H
----- U -----
K
K
H
H
O
O
A
AĐ
Đ
I
I
E
E
Ä
Ä
N
NT
T
Ư
Ư
Û

NT
T
Ư
Ư
Û
ÛC
C
O
O
Â
Â
N
N
G
GN
N
G
G
H
H
I
GVHD : TRƯƠNG NGỌC ANH
SVTH : NGUYỄN TIẾN AN
MSSV : 00101006
LỚP : 001012 TP HỒ CHÍ MINH – 2/2005
Đồ án tốt nghiệp
Phần A Giới thiệu
PHẦN A
Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghóa Việt Nam
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
Thành Phố Hồ Chí Minh
-----o0o----- -----o0o-----
K
K
H
H
O
O
A
AĐ
Đ
I
I
E
E
Ä
Ä
N
NT
T

Ä
Ä
N
NT
T
Ư
Ư
Û
ÛC
C
O
O
Â
Â
N
N
G
GN
N
G
G

.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
5. Giáo viên hướng dẫn: TRƯƠNG NGỌC ANH
6. Ngày giao nhiệm vụ:
7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
Thông qua bộ môn
Ngày …… tháng …… năm 2005 Ngày …… tháng …… năm 2005
Giáo viên hướng dẫn Chủ nhiệm bộ môn

Trương Ngọc Anh

N
N
H
H
A
A
Ä
Ä
N
NX
X
E
E

I
I
E
E
Â
Â
N
NH
H
Ư
Ư
Ơ
Ơ
Ù
Ù
N
N
G
GD
D
A
A
Ã
Ã

....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................

ĐHSPKT, Ngày ......... tháng ......... năm 2005
Giáo viên hướng dẫn N
N
H
H
A
A
Ä
Ä
N
NX
X
E
E
Ù
Ù
T
TC

NP
P
H
H
A
A
Û
Û
N
NB
B
I
I
E
E
Ä
Ä
N
N

......................................................................................................................................


Đồ án tốt nghiệp Trang -v-
Phần A Giới thiệu L
L
Ơ
Ơ
Ø
Ø
I
IM
M
Ơ
Ơ
Û
ÛĐ
Đ
A
A
À
À
U

tự động của người dân ngày càng tăng. Đồng thời, việc lắp đặt hệ thống lưới
điện ngày càng được phổ biến rộng rãi. Do đó, việc sử dụng mạng điện dân
dụng để truyền tín hiệu điều khiển các thiết bò là phương thức thuận tiện, tiết
kiệm nhiều thời gian cho công việc, vừa đảm bảo các tính năng an toàn cho các
thiết bò điện gia dụng vừa tiết kiệm được chi phí lắp đặt khi sử dụng.
Xuất phát từ những ý tưởng và tình hình thực tế như ở trên, tôi đã chọn
đề tài: "THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO NGÔI NHÀ TỰ ĐỘNG".

Với đề tài: "Thiết kế hệ thống điều khiển cho ngôi nhà tự động" gồm 3 phần:
PHẦN A GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
PHẦN B NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI
Đồ án tốt nghiệp Trang -vi-
Phần A Giới thiệu
PHẦN C PHỤ LỤC L
L
ơ
ơ
ø
ø
i
ic
c
a
a

học tập tốt.
Gởi đến thầy Trương Ngọc Anh lời ghi ơn vô vàn, người đã trực tiếp
theo sát, tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án.
Bên cạnh đó gia đình còn là nguồn động lực to lớn về tinh thần lẫn vật
chất giúp cho chúng em bước đi trên con đường mà chúng em đã chọn. Xin
chân thành cám ơn Cha, Mẹ và chò Hai đã hết sức động viên và giúp đỡ em về
mọi mặt trong suốt quá trình học tập.
Sau cùng là lời cảm ơn chân thành về sự giúp đỡ và những ý kiến đóng
góp của các bạn cùng lớp trong suốt quá trình làm đề tài. TP.HCM _ Tháng 2 năm 2005
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Tiến An

Đồ án tốt nghiệp Trang -vii-
Phần A Giới thiệu MỤC LỤC

Trang
Phần A Giới thiệu
Trang tựa ...................................................................................................................i

4.4 Nguyên lý hoạt động của mạch ................................................................ 48
Chương 5 Xây dựng phần mềm điều khiển ........................................................51
5.1 Xây dựng chương trình điều khiển trên các module .............................51
5.2 Xây dựng chương trình điều khiển trên máy tính .................................56
Đồ án tốt nghiệp Trang -viii-
Phần A Giới thiệu
Chương 6 Thi công ................................................................................................59
6.1 Thi công phần cứng ...................................................................................59
6.2 Thi công phần mềm điều khiển ...............................................................62
Chương 7 Kết luận ................................................................................................65
7.1 Tóm tắt .......................................................................................................65
7.2 Hướng phát triển đề tài ............................................................................66
Phần C Phụ lục ................................................................................................... 67
Tài liệu tham khảo ...............................................................................................122


Bảng 4.4: Chức năng các chân PLM ...................................................................44
Bảng 1: Bảng sự thật của mạch chuyển đổi ........................................................74
Bảng 2: Chức năng port 3 của họ MSC-51 ..........................................................78
Bảng 3: Thanh ghi SCON ......................................................................................80
Bảng 4: Các chế độ của Port nối tiếp ................................................................. 81
Bảng 5: Tóm tắt một số chuẩn tốc độ baud thông dụng .................................. 84 Đồ án tốt nghiệp Trang -x-
Phần A Giới thiệu
Hình 4.14: Sơ đồ kết nối PLM với thiết bò ...........................................................44
Hình 4.15: Sơ đồ mạng RS-485 dùng IC555 điều khiển .....................................45
Hình 4.16: Sơ đồ mạch chuyển đổi TTL – RS485 dùng IC 555 .........................46
Hình 4.17: Sơ đồ mạch thu, phát dữ liệu dùng RS485 ........................................47
Hình 5.1: Lưu đồ điều khiển trên module master ..............................................51
Hình 5.2: Lưu đồ ngắt nối tiếp ..............................................................................52
Đồ án tốt nghiệp Trang -xi-
Phần A Giới thiệu
Hình 5.3: Lưu đồ điều khiển trên module đo nhiệt độ ......................................53
Hình 5.4: Lưu đồ ngắt nối tiếp ..............................................................................54
Hình 5.5: Lưu đồ nhận dữ liệu từ module master ..............................................55

Hình 5.6 Lưu đồ mở cổng truyền thông ...............................................................57
Hình 5.7 Lưu đồ hỏi vòng nhận sự kiện truyền thông từ module master ........58
Hình 6.1 : Sơ đồ bố trí linh kiện module master .................................................59
Hình 6.2 : Sơ đồ mạch in modlue master (mặt trên) ..........................................60
Hình 6.3 : Sơ đồ mạch in modlue master (mặt dưới) ..........................................60
Hình 6.4 :Sơ đồ bố trí linh kiện module đo nhiệt độ ..........................................61
Hình 6.5 : Sơ đồ mạch in modlue đo nhiệt độ (mặt trên) ..................................61
Hình 6.6 : Sơ đồ mạch in modlue đo nhiệt độ (mặt dưới) ..................................62
Hình 1: Sơ đồ khối tổng quát của mạïch ADC .....................................................70
Hình 2: Sơ đồ nguyên lý mạch chuyển đổi AD dùng phương pháp tích phân . 71
Hình 3: Sơ đồ khối chuyển đổi ADC dùng phương pháp xấp xỉ ........................72
Hình 4: Sơ đồ khối mạch chuyển đổi AD dùng phương pháp song song .........73
Hình 5: Sơ đồ chân 8951 ........................................................................................76
Hình 6: Sơ đồ khối 8951 .........................................................................................77
Hình 7: Sơ đồ khối Port nối tiếp ...........................................................................80 PHẦN BNỘI DUNG Đồ án tốt nghiệp Trang- 2 -

Chương 1 Dẫn nhập
CHƯƠNG 1

DẪN NHẬP

1.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI

Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ
thuật điện tử mà trong đó là kỹ thuật số đóng vai trò quan trọng trong mọi lónh
vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin….
do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp
phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự
phát triển kỹ thuật điện tử nói riêng.
Xuất phát từ những đợt đi thực tập tốt nghiệp tại nhà máy và tham quan
các doanh nghiệp sản xuất, tôi đã được thấy nhiều khâu được tự động hóa

ngày càng cao của con người và góp phần vào công cuộc tự động hóa.
1.2 TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI
Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các thiết bò điện tử
ra đời ngày càng nhiều về chủng loại cũng như tính năng sử dụng. Bên cạnh đó
nhu cầu sử dụng các thiết bò một cách tự động ngày càng cao, con người ngày
càng muốn có nhiều thiết bò giải trí cũng như các thiết bò sinh hoạt với kỹ thuật
và công nghệ ngày càng cao. Hiện nay, ở châu Âu đã ra đời một số mô hình về
ngôi nhà của tương lai. Bên trong ngôi nhà sẽ được trang bò những dụng cụ,
thiết bò để làm cho cuộc sống của chúng ta trở nên vui vẻ và dễ chòu hơn.
Những thiết bò sẽ được điều khiển bằng điện và có thể trao đổi các lệnh điều
khiển, hình ảnh, âm thanh với nhau thông qua dây điện hoặc không dây. Những
thiết bò này sẽ được quản lý bởi một hệ thống điều khiển trung tâm. Một thiết
bò sẽ hiển thò tất cả các thông tin có liên quan đến việc quản lý ngôi nhà như :
nhiệt độ, cài đặt hệ thống báo động...
Từ những nhu cầu thực tế đó, người thực hiện muốn đưa một phần những
kỹ thuật hiện đại của thế giới áp dụng vào điều kiện thực tế trong nước để có
thể tạo ra một hệ thống ngôi nhà tự động đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của
con người. Ngôi nhà tự động có thể tự động điều khiển các thiết hoạt động theo
một chương trình đã được cài đặt trước. Tất cả các thiết bò liên lạc, trao đổi dữ
liệu với nhau thông qua đường dây điện chính trong ngôi nhà. Việc này nhằm
tận dụng được đường dây điện hiện có để truyền dữ liệu, giảm bớt chi phí khi
lắp đặt hệ thống. Hệ thống còn được áp dụng cho những ngôi nhà có sẵn hoặc
những ngôi nhà chuẩn bò xây dựng.
1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Một hệ thống ngôi nhà tự động hoàn chỉnh bao gồm rất nhiều các thiết bò
hoạt động một cách tự động, có liên hệ chặt chẽ và trao đổi dữ liệu với nhau.
Ngôi nhà đó có thể tự động điều khiển hệ thống ống dẫn khí, tự động đo độ ẩm
của môi trường để có thể điều khiển hệ thống tưới cây xung quanh nhà hoặc có
thể tự động điều chỉnh nhiệt độ ở một nhiệt độ đã được cài đặt trước tùy theo
từng phòng ở hay tùy khu vực. Ngoài ra, nó còn có thể quản lý hệ thống báo

giữa các phòng với máy tính cần phải thống nhất về phương pháp truyền nhận
và xử lý ở chế độ đa nhiệm (vi điều khiển + máy vi tính). Đây chính là vấn đề
chính của đề tài cần giải quyết, đòi hỏi các thiết bò phải đồng nhất về tốc độ và
cách thức truy cập lẫn nhau theo phương pháp chủ tớ.
- Hệ thống chỉ thực hiện việc đo và điều khiển nhiệt độ trong từng khu
vực khác nhau trong ngôi nhà.
1.4. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU

Dựa vào những kiến thức đã học và các yêu cầu từ thực tế đặt ra, người
thực hiện muốn thiết kế một phần trong hệ thống điều khiển để củng cố những
kiến thức đã được học và tạo ra một sản phẩm làm cho hệ thống ngày càng
hoàn thiện để có thể phục vụ nhu cầu ngày càng cao của con người.
Với đề tài này người thực hiện muốn tạo ra một hệ thống nhỏ bao gồm
các module đo nhiệt độ và nó có thể gởi dữ liệu về bộ xử lý trung tâm để cho
người sử dụng có thể quan sát một cách trực quan. Từ những dữ liệu thu nhận
được thì bộ xử lý trung tâm xử lý để đưa ra các lệnh điều khiển các thiết bò
một cách thích hợp.
Hệ thống đo và điều khiển nhiệt độ bao gồm:
Đồ án tốt nghiệp Trang- 5 -

Chương 1 Dẫn nhập
ª Hai module đo nhiệt dộ
ª Một board điều khiển trung tâm dùng để giao tiếp với hai module
đo nhiệt độ và máy tính.
ª Các khối vào ra để lấy thông số nhiệt độ và điều khiển các thiết
bò.
CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ LUẬN


N
G
G
H
H
I
I
E
E
Â
Â
N
NC
C
Ư
Ư
Ù
Ù
U
UC
C
H
H
I

in
n
a
a
ø
ø
y
yđ
đ
ư
ư
ơ
ơ
ï
ï
c
ct
t
h
h
ư

4p
p
h
h
a
a
à
à
n
n
:
:P
P
h
h
a
a
à
à
n
nA

,g
g
i
i
ơ
ơ
ù
ù
i
it
t
h
h
i
i
e
e
ä
ä
u
um

iq
q
u
u
a
a
ù
ù
t
tv
v
e
e
à
àđ
đ
e
e
à
à


N
O
O
Ä
Ä
I
ID
D
U
U
N
N
G
G
,
,g
g
o
o
à
à
m
m


2
2
.
.
2
2P
P
H
H
Ư
Ư
Ơ
Ơ
N
N
G
GP
P
H
H
A
A
Ù
Ù

Trong đề tài này người thực hiện đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp tham khảo tài liệu bằng cách thu thập thông tin từ
sách, tạp chí về điện tử và truy cập từ mạng internet.
- Phương pháp quan sát: khảo sát một số mạch điện thực tế đang có
trên thò trường và tham khảo thêm một số dạng mạch từ mạng Internet.
- Phương pháp thực nghiệm: từ những ý tưởng và kiến thức vốn có
của mình kết hợp với sự hướng dẫn của giáo viên, người thực hiện đã lắp
ráp thử nghiệm nhiều dạng mạch khác nhau để từ đó chọn lọc những
mạch điện tối ưu.
Đồ án tốt nghiệp Trang- 6 -

Chương 2 Cơ sở lý luận
2
2
.
.
3
3P
P
H
H
Ư
Ư
Ơ
Ơ
N
N
C
C
Ư
Ư
Ù
Ù
U
U Với đề tài này, người thực hiện dựa vào sách giáo khoa và những kiến
thức được trang bò trong quá trình học tập cùng với sự trợ giúp của máy tính và
những thông tin trên mạng. Ngoài ra, còn có những thiết bò trợ giúp trong quá
trình thiết kế mạch do người thực hiện tự trang bò. 2
2
.
.
4
4K
K
E
E

H
H
I
I
E
E
Ä
Ä
N
N- Tuần 1 : Chọn đề tài, chính xác hóa đề tài, thu thập thông tin và tìm
kiếm tài liệu có liên quan.
- Tuần 2 : Tìm ra thuật giải để giải quyết vấn đề.
- Tuần 3 : Kiểm tra thực tế bằng việc ráp thử.
- Tuần 4 : Thi công.
- Tuần 5 : Đánh máy, in ấn.
- Tuần 6 : Kiểm tra và hoàn thiện đề tài.
Đồ án tốt nghiệp Trang- 7 -

Chương 3 Truyền dữ liệu và giao tiếp máy tính
CHƯƠNG 3

TRUYỀN DỮ LIỆU VÀ GIAO TIẾP MÁY TÍNH3.1 TỔNG QUÁT HỆ THỐNG TRUYỀN DỮ LIỆU
Không giống với việc truyền thông tin bằng cách phát và thu tín hiệu
tương tự như âm thanh và hình ảnh, việc truyền dữ liệu được thực hiện bằng

Truyền
tin
Nhận
tin
Cơ
cấu
chấp
hành
Đường truyền
Hình 3.1: Hệ thống thông tin
Đồ án tốt nghiệp Trang- 8 -

Chương 3 Truyền dữ liệu và giao tiếp máy tính
¾ Đường truyền:
Có nhiều dạng như đường truyền hữu tuyến, vô tuyến, tương tự, số…
Bản chất của đường truyền có ảnh hưởng rất nhiều khối khác trong
sơ đồ.
¾ Khối nhận tin:
Nhận lấy tín hiệu từ đường truyền gửi xuống và thực hiện việc
chuyển đổi nhằm lấy lại thông tin ban đầu.
Khối nhận tin thường gồm: một bộ giải điều chế tín hiệu (tách sóng
mang), một bộ phân kênh tín hiệu.
¾ Cơ cấu chấp hành:
Nhận tín hiệu từ khối nhận tin đưa đến sau đó biến đổi đại lượng điện
đầu vào thành đại lượng đồng dạng với đại lượng vào của nguồn tín hiệu.
Cơ cấu chấp hành có thể là một màn hình hiển thò hoặc loa, rờle dể
đóng ngắt thiết bò …
3.1.2 Phân loại các hệ thống thông tin

3.1.2.1 Phân loại theo đường truyền

♦ Loại bán song công: tín hiệu có thể truyền theo hai chiều nhưng
không cùng lúc, tức là phải thay đổi luân phiên.
3.1.3 Giao tiếp song song bất đồng bộ

3.1.3.1 Sơ đồ khối: Khi truyền dữ liệu với tốc độ từ thấp đến trung bình trên khoảng cách
ngắn người ta có thể dùng đường truyền song song bất đồng bộ.
Ví dụ, như việc kết nối một máy tính với một thiết bò ngoại vi như máy in.
Hệ thống giao tiếp song song bất đồng bộ này có đặc điểm là: mỗi bit
chiếm lấy một đường truyền và xung đồng bộ nơi phát không nhất thiết phải
bằng xung đồng bộ của nơi thu. Do đó, ngoài các đường dây cho các bit còn cần
thêm các đường tín hiệu để thực hiện việc bắt tay giữa phần phát và phần thu.
Giả sử thực hiện việc truyền song song 8 bit thì ít nhất có 9 đường dây
(một đường mass giữa phần phát và phần thu).
THU
PHÁ
Đồ án tốt nghiệp Trang- 10 -

Chương 3 Truyền dữ liệu và giao tiếp máy tính

♦ Đọc giá trò của đường Busy\ cho đến khi Busy\ = 1 tức là phần thu
không bận.
♦ Sau đó phần phát gửi data ra bus dữ liệu.
♦ Cho chân Strobe =1 để báo cho phần thu biết kí tự đã sẵn sàng.
♦ Đọc chân ACK cho đến khi chân này lên 1 tức là phần thu đã thu xong
kí tự.
♦ Cho chân Strobe = 0 để tránh trường hợp phần thu thu thêm một lần
nữa.
♦ Chuẩn bò dữ liệu kế tiếp theo để xuất đi nếu như chưa truyền hết.
Phần thu:
♦ Khi cần thu một dữ liệu nó phải đưa chân Busy\ lên 1 để báo cho phần
phát biết rằng nó không bò bận và sẵn sàng nhận kí tự.
♦ Sau đó phần thu đọc giá trò của tín hiệu Strobe cho đến khi chân này lên
1 tức là phần phát đã gửi dữ liệu ra đường truyền.
Đồ án tốt nghiệp Trang- 11 -

Chương 3 Truyền dữ liệu và giao tiếp máy tính
♦ Cho chân Busy\ = 0 để phần phát tạm thời ngưng lại và cho chân ACK =
0 để khoan thay đổi data.
♦ Xử lí data (cất vào vùng nhớ đệm).
♦ Cho chân Busy\ =1. 3.1.4 Giao tiếp nối tiếp bất đồng bộ

¾ Cấu trúc :