Đồ Án Thiết kế ,chế tạo hệ thống đèn trang trí điểu khiển từ xa bằng atmega32

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới của
chúng ta đã và đang một ngày thay đổi, văn minh và hiện đại hơn. Sự phát triển của
kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự
chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ đó cũng là những yếu tố rất cần thiết góp phần
cho hoạt động của con người đạt hiệu quả cao.
Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Điện tử đã đáp ứng
được những đòi hỏi không ngừng từ các lĩnh vực Công – Nông – Lâm – Ngư
nghiệp, cho đến các nhu cầu thiết yếu nhất trong hoạt động đời sống hằng ngày.
Một trong những ứng dụng rất quan trọng của công nghệ điện tử là kỹ thuật
điều khiển từ xa. Nó đã góp phần rất lớn trong việc điều khiển các thiết bị từ xa.
Để hiểu rõ hơn về kỹ thuật điều khiển từ xa, cùng với kiến thức học tập chuyên
ngành Cơ – Điện tử trong suốt khóa học 2006 - 2010, đặc biệt trong cơ hội được
thực hiện đề tài tốt nghiệp. Em xin thực hiện để tài “Thiết kế, chế tạo hệ thống
đèn quay trang trí điều khiển từ xa”.
Đề tài gồm có 4 chương:
Chương 1: Tổng quan phương pháp điều khiển từ xa
Chương 2: Phương pháp và nội dung nghiên cứu
Chương 3: Thử nghiệm và phân tích kết quả
Chương 4: Kết luận và đề xuất
ơSau một thời gian nghiên cứu, thiết kế và thi công và được sự giúp đỡ tận tình
của các thầy hướng dẫn, cùng toàn thể thầy trong bộ môn Cơ – Điện tử. Em đã hoàn
thành đề tài.
Vì thời gian và kiến thức còn có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót và
hạn chế. Mong các quý thầy cô và bạn bè góp ý để để tài được hoàn thiện hơn.
MỤC LỤC
Trang
Nhận xét của cán bộ hướng dẫn i
Phiếu đánh giá chất lượng đề tài ii
Lời cảm ơn .iii
Mục lục iv
Danh sách các hình vii
LỜI MỞ ĐẦU .
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỪ XA
1.1. Hệ thống điều khiển từ xa .
1.1.1. Một số vấn đề cơ bản trong hệ thống điều khiển từ xa
1.1.1.1. Kết cấu tin tức
1.1.1.2. Về kết cấu hệ thống
1.1.1.3. Các phương pháp mã hóa trong điều khiển từ xa
1.1.2 Sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển từ xa
1.2. Tia hồng ngoại
1.2.1. Lược sử phát triển tia hồng ngoại
1.2.2. Khái niệm về tia hồng ngoại .
1.2.3. Ứng dụng tia hồng ngoại
1.3. Điều khiển từ xa bằng hồng ngoại .
1.3.1. Máy phát hồng ngoại
1.3.2. Nguồn phát và bức xạ hồng ngoại .
1.3.3. Lý thuyết mã hóa và điều chế tín hiệu hồng ngoại .
1.3.3.1. Amplitude Modulation, On-Off Keying, OOK:
1.3.3.2. FSK, Frequency Shift Keying, Frequency Modulation .
1.3.3.3. Flash, ‘Pulse’ Modulation, Base Band (Điều biến xung, dải tần số
cơ bản)
1.3.4. Một số mã IR thường dùng .
1.3.4.1. Pulse Distance Protocol (Định ước độ rộng xung)
1.3.4.2. Pulse Width Protocol (Định ước bề rộng xung)
1.3.4.3. Manchester Protocol (RC5): Định ước Manchester
1.3.4.4. Flash Protocol (Định ước Flash)
1 3.5. Một số giải thuật giải mã bức xạ IR
1.3.5.1. Giải thuật giải mã Manchester Protocol (RC5): .
1.3.5.2. Giải thuật giải mã Pulse Width Protocol (SIRC) .
1.4. Giới thiệu một số linh kiện thu hồng ngoại
1.4.1. Điện trở quang
1.4.2 Điôt quang .
1.4.2.1 Điôt quang loại tiếp xúc P-N .
1.2.4.2 Điôt quang PIN .
1.2.4.3 Điôt quang thác (APD)
1.2.5. Quang transistor(Photo Transistor)
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2.1. Sơ đồ tổng quát của hệ thống
2.1.1. Bộ phát hồng ngoại .
2.1.2. Bộ thu hồng ngoại
2.2.3. Bộ điều khiển trung tâm
2.2.3.1. Giới thiệu .
2.2.3.2. Công cụ
2.2.3.3. Vi điều khiển ATmega 32
2.2.4. Thiết bị đóng ngắt điện .
2.2. Thiết kế và thi công phần cứng
2.2.1. Thiết kế và thi công cơ khí
2.2.1.1. Yêu cầu thiết kế .
2.2.1.2. Các phơng án thiết kế .
2.2.2. Thiết kế và thi công mạch điện .
2.2.2.1. Mạch nguyên lý
2.2.2.2. Mạch in
2.2.3. Mô hình sản phẩm hoàn thiện .
2.3. Lưu đồ giải thuật và chương trình điều khiển
CHƯƠNG 3 THỬ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ .
CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
4.1. Kết luận
4.2. Đề xuất .
TÀI LIỆU THAM KHẢO .
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Kết cấu chung của hệ thống điều khiển từ xa .
Hình 1.2: Các thành phần chính của mạch phát .
Hình 1.3: Các thành phần chính của mạch thu .
Hình 1.4: Dải sóng hồng ngoại
Hình 1.5: Bức sóng tia hồng ngoại .
Hình 1.6: Ảnh chụp bằng hồng ngoại
Hình 1.7: Cấu tạo của một máy phát hồng ngoại
Hinh 1.8: Quang phổ của các nguồn sáng
Hình 1.9: Sơ đồ phát và thu hồng ngoại của thiết bị LED hồng ngoại và Photodiode .
Hình 1.10: Mã hóa khoảng cách xung
Hình 1.11: Mã hóa bề rộng xung .
Hình 1.12: Mã hóa vị trí xung
Hình 1.13: Mã hóa Manchester
Hình 1.14: FSK, Frequency Shift Keying, Frequency Modulation .
Hình 1.15: Flash, ‘Pulse’ Modulation, Base Band
Hình 1.16: Pulse Distance Protocol, Bit Encoding .
Hình 1.17: Pulse Distance Protocol, Data Frame Structure
Hình 1.18: Pulse Distance Protocol, Repeat Frame Structure .
Hình 1.19: Pulse Distance Protocol, Full Sequence Structure
Hình 1.20: Pulse Width Protocol, Bit Encoding .
Hình 1.21: Pulse Width Protocol, Data Frame Structure
Hình 1.22: Pulse Width Protocol, Full Sequence Structure
Hình 1.23: Định ước RC5, ma bit
Hình 1.24: Định ước RC5, cấu trúc Frame dữ liệu .
Hình 1.25: Định ước RC5, cấu trúc dãy đầy đủ
Hình 1.26: Flash Protocol, Bit Encoding
Hình 1.27: Flash Protocol, Data Frame Structure .
Hình 1.28: Flash Protocol, Full Sequence Structure .
Hình 1.29: Giải thuật giải mã Manchester Protocol (RC5) .
Hình 1.30: Giải thuật giải mã Pulse Width Protocol (SIRC)
Hình 1.31: a- Cấu tạo của điện trở quang .
b- Ký hiệu của điện trở quang trong sơ đồ mạch
Hình 1.32: Mối quan hệ giữa cường độ ánh sáng và giá trị điện trở.
Hình 1.33: Ký hiệu của điôt quang
Hình 1.34: a- Cấu tạo của điôt quang loại tiếp xúc P-N
b- phân bố dải năng lượng của tiếp xúc P-N(b)
Hình 1.35: Sơ đồ nguyên lý đấu nối điốt quang .
Hình 1.36: Đặc tuyến của quang diode. .
Hình 1.37: Cấu tạo của APD và phân bố điện trường trong điôt APD
Hình 1.38: Ký hiệu, cấu tạo và đặc tuyến của quang transistor. .
Hình 1.39: Một số loại quang bán dẫn khác.
Hình 2.1: Sơ đồ tổng quát của hệ thống .30
Hình 2.2: Các máy phát tín hiệu hồng ngoại khác nhau của Sony 30
Hình 2.3: Mã hóa tín hiệu sony
Hình 2.4: Định ước bề rộng xung, giải mã bit
Hình 2.5: Định ước bề rộng xung, cấu trúc Frame dữ liệu
Hình 2.6: Định ước bề rộng xung, cấu trúc dãy đầy đủ
Hình 2.7: Mã hóa dữ liệu nhận
Hình 2.8: Sơ đồ khối của PIC 1018SCL
Hình 2.9: Mạch Schmitt Trigger
Hình 2.10: Đồ thị biểu diễn ngưỡng điện áp của mạch Schmitt Trigger .
Hình 2.11: Biểu diễn tín hiệu qua PIC – 1018SCL .
Hình 2.12: Mạch chống nhiễu cho PIC – 1018SCL
Hình 2.13: Sơ đồ mạch nạp STK200/300 thu gọn
Hình 2.14: Sơ đồ mạch nạp STK200/300 có IC đệm
Hình 2.15: Mạch nạp STK200/300. .
Hình 2.16: Mạch nguyên lý AVR910 USB .
Hình 2.17: a- Cấu tạo của relay điện từ
b- Hình dạng một số rơle điện tử
Hình 2.18: Động cơ dùng để quay tròn ngang
Hình 2.19: Động cơ dùng quay dọc .
Hình 2.20: Mô hình thiết kế tổng thê.
Hình 2.21: Bản vẽ chi tiết các kích thước của hệ thống đèn ( Phương án 1) .
Hình 2.22: Mô hình thiết kế tổng thể .
Hình 2.23: Bản vẽ chi tiết các kích thước của hệ thống đèn ( Phương án 2) .
Hình 2.24: Mạch nguyên lý khối nguồn .
Hình 2.25: Mạch nguyên lý khối vi điều khiển
Hình 2.26: Mạch nguyên lý khối thu hồng ngoại .
Hình 2.28: Mạch nguyên lý mạch điều khiển động cơ .
Hình 2.29: Mạch in khối điều khiển trung tâm .
Hình 2.30: Mạch in khối relay .
Hình 2.31: Hình dạng tổng thể hệ thống
Hình 2.32: Động cơ quay ngang và đĩa dẫn điện
Hình 2.33: Mạch điều khiển trung tâm .
Hình 2.34: Mạch rơle .
Hình 2.35: Giải thuật giải mã tín hiệu sony
Hình 2.36: Giải thuật điều khiển mã phím .