Luận Văn Điều khiển từ xa theo cơ chế Master-Slave

1.Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn thì các phương pháp vi xử lý cũng mở ra một hướng phát triển mới đó là hình thành các họ vi điều khiển. Xét trong cấu trúc của một vi điều khiển thì ngoài khối trung tâm thực hiện chức năng nhiệm vụ của một vi xử lý, còn được tích hợp thêm các khối chức năng hỗ trợ để tạo thành một mạch điều khiển hoàn chỉnh. Ngoài đặc điểm công suất tiêu thụ thấp thì một đặc trưng nổi bật khác của các vi điều khiển là khả năng cho phép người sử dụng lập trình theo yêu cầu dựa trên tập lệnh riêng khá phong phú. Những đặc điểm nổi bật này làm cho các họ vi điều khiển có khả năng ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực điều khiển tự động.
Tuy nhiên hiện nay những hệ thống điều khiển từ xa sử dụng vi điều khiển có kết nối với máy tính cho phép bật tắt, hẹn giờ chưa được triển khai nhiều, trong khi đó thì nhu cầu về những hệ thống trên đang ngày càng tăng. Lý do chính khiến các hệ thống này chưa được phổ biến rộng rãi là vì hiện tại chi phí lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng còn khá cao. Để giải quyết vấn đề này nhóm chúng em đã mạnh dạn nghiên cứu cơ chế điều khiển từ xa master-slave để ứng dụng vào các hệ thống cụ thể.
2.Nội dung nghiên cứu
2.1.Sơ đồ khối của hệ thống
hệ thống bao gồm một máy tính, các mạch vi điều khiển và các thiết bị điện (quạt, đèn chiếu sáng, chuông). Máy tính có chức năng điều khiển các thiết bị điện của giảng đường, thông qua mạch điều khiển. Việc điều khiển này là tự động, nhờ các chương trình được cài đặt sẵn. Chương trình điều khiển các thiết bị điện có thể được thay đổi trực tiếp trên máy tính.
2.2.Các tính năng của hệ thống
Hệ thống có các tính năng sau:
v Điều khiển việc đánh chuông giờ học tự động cho giảng đường.
v Điều khiển bật tắt các đèn chiếu sáng tự động cho các hành lang, cầu thang và khu vực quanh giảng đường.
v Điều khiển bật tắt các thiết bị điện cho các phòng học của giảng đường một cách trực tiếp thông qua máy tính.
v Hệ thống cho phép hẹn giờ bật tắt các thiết bị điện thông qua giao diện trên máy tính.
v Có thể thay đổi chương trình điều khiển hệ thống thông qua máy tính.
v Là cơ sở để xây dựng mô hình ngôi nhà thông minh.
2.3.Nguyên lý hoạt động
a. Giải thích chức năng các khối
- Máy tính đóng vai trò là thành phần điều khiển trung tâm. Chức năng chính của máy tính là gửi các lệnh điều khiển đến vi điều khiển để thực hiện điều khiển các thiết bị điện.
- Khối giao tiếp RS 232 có chức năng kết nối hoạt động giao tiếp giữa máy tính và các vi điều khiển.
- Vi điều khiển có chức năng nhận lệnh từ máy tính để đưa ra tín hiệu điều khiển các thiết bị điện.
- Khối điều khiển thiết bị có chức năng như một cái khoá điện tử để điều khiển bật tắt thiết bị điện. Khi thiết bị điện có yêu cầu điều khiển công suất thì khối điều khiển thiết bị có cấu tạo là khối điều khiển công suất.
- Các thiết bị điện được bật tắt khi có tín hiệu điều khiển đưa đến.
b. Nguyên lý hoạt động.
Khi máy tính gửi một lệnh điều khiển đi thì thông qua khối giao tiếp RS 232, vi điều khiển nhận lệnh của máy tính gửi đến và tiến hành giải mã lệnh. Lệnh bao gồm 1 byte header, 1 byte ID để xác định vi điều khiển thực hiện lệnh, các byte lệnh sau đó và 1 byte kết thúc. Sau khi giải mã lệnh, vi điều khiển được chọn sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển đến khối điều khiển thiết bị. Khối điều khiển thiết bị hoạt động như một cái khoá điện tử do đó khi tín hiệu từ vi điều khiển gửi đến ở mức 1 thì nó đóng mạch thiết bị điện, mạch thiết bị điện lúc này được đóng kín nên thiết bị sẽ làm việc, ứng với chuông điện thì chuông sẽ kêu còn nếu ứng với đèn thì đèn sẽ sáng. Khi không có lệnh, tín hiệu từ vi điều khiển gửi đến ở mức 0 thì nó không đóng mạch làm cho hở mạch nên trạng thái của thiết bị điện là tắt. Hoạt động chi tiết của các thiết bị như sau:

v Vi điều khiển: được lập trình để cho các port1, port2, port3 có chức năng hoạt động như các port nối tiếp. Các chân của các port này được dùng như các chân xuất dữ liệu, dữ liệu ra của các chân này có hai mức logic là 0 và 1. Port 3 được lập trình có P3.0 và P3.1 dùng riêng vào việc giao tiếp với máy tính. Khi lệnh điều khiển từ máy tính gửi đến thì vi điều khiển tiến hành giải mã lệnh theo chương trình đã lập, sau khi giải mã lệnh vi điều khiển sẽ xuất tín hiệu ra chân của port nối tiếp theo lệnh điều khiển. Tín hiệu xuất ra có mức logic 1.