Đồ Án Thiết kế mạch điều khiển thiết bị điện qua điện thoại di động

LỜI NÓI ĐẦU
​

Ngày nay, ngành công nghệ thông tin đã đạt được những tiến bộ vượt bậc với sự ra đời của ngành công nghiệp phần cứng, cũng như phần mềm việc giải quyết các công việc giúp con người trở nên dễ dàng, thuận tiện và nhanh chóng. Cùng với sự phát triển của ngành công nghệ thông tin là sự phát triển mạnh mẽ của các hệ thống thông tin liên lạc, sự ra đời của các dịch vụ điện thoại mà cụ thể là điện thoại di động với ưu thế dễ dàng hoạt động khi di chuyển mọi lúc mọi nơi. Chính vì vậy ngoài việc dùng điện thoại để liên lạc một vấn đề được đặt ra là chúng ta có thể sử dụng điện thoại như một chiếc Remote để điều khiển các thiết bị điện từ xa. Từ yêu cầu trên và những kiến thức em được học ở trường em đã lựa chọn đề tài: “Điều khiển thiết bị điện điện sử dụng điện thoại di động.”
Giới hạn đề tài: Việc thiết kế các ứng dụng của PIC với điện thoại di động, IC thu phát DTMF rất phong phú và phức tạp, do vậy trong đề tài này em tập trung giải quyết các vấn đề chính: Ø Thiết kế phần cứng điều khiển thiết bị điện thông qua IC MT8870. Ø Điều khiển bật/tắt thiết bị điện. Ø Hẹn giờ bật/tắt thiết bị điện. Hiển thị trên LCD mã điều khiển để kiểm tra
MỤC LỤC

MỤC LỤC 1
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 5
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 8
CHƯƠNG 1. 9
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI. 9
1.1 Ý tưởng bài toán. 9
1.2 Cấu tạo cơ bản và nguyên lý hoạt động của điện thoại 9
1.2.1 cấu tạo cơ bản. 9
1.2.2 Nguyên lý hoạt động. 10
1.3 Tín hiệu DTMF. 10
1.3.1 Định nghĩa. 10
1.3.2 KEYPAD 11
1.3.3 IC MT8870 thu tín hiệu DTMF. 13
CHƯƠNG 2. 19
TÌM HIỂU VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A 19
2.1 Giới thiệu PIC 16F877A 19
2.2 Các thành phần chính trong vi điều khiển PIC 16F877A 21
2.3 Tổ chức bộ nhớ. 23
2.3.1 Thanh ghi chức năng đặc biệt SFR 26
2.3.2 Thanh ghi mục đích chung GPR 27
2.3.3 Stack. 28
2.4 Các cổng xuất nhập của PIC16F877A 28
2.4.1 PORTA 29
2.4.2 PORTB 29
2.4.3 PORTC 30
2.4.4 PORTD 30
2.4.5 PORTE 30
2.5 Các bộ định thời 30
2.5.1 TIMER 0. 30
2.5.2 TIMER 1. 32
2.5.3 TIMER2. 34
2.6 ADC 36
2.7 NGẮT (INTERRUPT). 37
2.7.1 Ngắt INT 38
2.7.2 Ngắt do sự thay đổi trạng thái các Pin trong PORTB 39
2.7.3 Watchdog Timer (WDT). 39
2.7.4 Chế độ Sleep. 39
2.7.5 “Đánh thức” Vi điều khiển. 40
CHƯƠNG 3. 43
THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG 43
3.1 Ý tưởng. 43
3.2 Sơ đồ khối của mạch. 43
3.3 Nguyên lý hoạt động. 45
3.3.1 Thực hiện đổi password. 45
3.3.2 Thực hiện bật tắt thiết bị điện. 46
3.3.3 Thực hiện hẹn giờ bật tắt thiết bị 47
3.4 Thiết kế phần cứng. 48
3.4.1 Thiết kế mạch nguyên lý. 48
3.4.2 Khối xử lý trung tâm 49
3.4.3 Khối thu và giải mã DTMF. 51
3.4.4 Khối hiển thị thông tin. 51
3.4.5 Khối nguồn nuôi 52
3.4.6 Khối điều khiển thiết bị điện. 53
3.4.7 Khối tín hiệu phản hồi 53
3.4.8 Mạch in thực tế sau khi thiết kế. 53
3.5 Thiết kế phần mềm 54
3.5.1 Lập trình cho PIC 54
3.5.2 Thuật toán điều khiển. 55
3.5.3 Giới thiệu về CCS. 55
3.5.4 Thuật toán điều khiển. 72
CHƯƠNG 4. 73
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI. 73
4.1 Đánh giá kết quả. 73
4.1.1 Tổng quan kết quả. 73
4.1.2 Mạch thực tế sau khi thiết kế và chạy thử. 73
4.2 Lý do chọn PIC 16F877A 74
4.3 Hướng phát triển đề tài 75
DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 77
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 Ý tưởng bài toán
Ngày nay, công nghệ điện thoại di động ngày một phát triển mạnh. Điện thoại trở thành một nhu cầu không thể thiếu được của con người trong nhịp sống hiện đại chiếc điện thoại gần như lúc nào cũng được chúng ta mang theo bên người. Bởi vậy ngoài khả năng nghe, gọi, nhắn tin, truy cập internet, giải trí vv thì một câu hỏi được đặt ra là: Có thể dùng điện thoại di động để điều khiển các thiết bị điện như Tủ lạnh, TV, điều hoà nhiệt độ, máy tính, lò vi sóng, quạt điện, đèn chiếu sáng, bình nóng lạnh .vv không?
Trong thực tế cuộc sống có không ít lần chúng ta đi đến công ty hay đi ra ngoài mà quên không tắt máy tính, điều hoà, bình nóng lạnh vv và nhiều khi chúng ta phải trở về nhà chỉ để tắt các thiết bị này bởi nhiều lý do như: nguy cơ cháy nổ, nguy hiểm, hỏng hóc, tốn điện Trong những ngày mùa đông lạnh trước khi đi làm về chúng ta muốn có sẵn nước nóng để tắm cho thoải mái sau một ngày làm việc hay chúng ta muốn ngồi một chỗ để điều khiển công việc từ xa vv.
Xuất phát từ những yêu cầu thực tế cuộc sống đề tài của em nghiên cứu thu tín hiệu DTMF từ điện thoại di động để từ đó giải mã và đưa ra được các tín hiệu điều khiển bật /tắt thiết bị điện.Với khả năng này chúng ta chỉ cần mang điện thoại ra và gọi điện nhập mã điều khiển là có thể yên tâm các thiết bị điện chúng ta đã ở trạng thái tắt/bật như ý muốn.
1.2 Cấu tạo cơ bản và nguyên lý hoạt động của điện thoại
1.2.1 cấu tạo cơ bản
Gồm ba phần chính sau:

• Phần chuyển đổi mạch điện: Phần này gồm hệ thống lá mạ tiếp điểm và có nhiệm vụ đóng mở mạch điện khi có yêu cầu.
• Phần thu và phát tín hiệu gọi: Phần này gồm hai phần chính là máy điện quay tay có nhiệm vụ phát tín hiệu gọi lên đường truyền và phần chuông máy có nhiệm vụ biến dòng tín hiệu gọi thành tín hiệu gọi.
• Phần thu phát thoại: Gồm có loa và mic. Loa có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu âm thanh thành tín hiệu điện và mic thì có nhiệm vụ ngược lại biến tín hiệu điện thành tín hiệu âm thanh.

1.2.2 Nguyên lý hoạt động
Khi ta thực hiện cuộc gọi dao động âm thanh của tiếng nói sẽ tác động vào màng rung của mic làm xuất hiện dòng điện biến đổi tương ứng trong mạch. Dòng điện biến đổi này được truyền trên đường dây điện thoại và được chuyển mạch đến máy điện thoại được gọi, làm cho màng rung của loa dao động, lớp không khí trước màng sẽ dao động theo phát ra âm thanh tác động đến tai người nghe và quá trình truyền dẫn ngược lại cũng tương tự.
1.3 Tín hiệu DTMF
1.3.1 Định nghĩa
DTMF(Dual Tone Multi Frequency): là tín hiệu gồm có hai tần số xếp trồng lên nhau. Mỗi tần số được lựa chọn sao cho có lợi cho việc thiết kế bộ lọc và dễ dàng truyền đi trên đường dây điện thoại có băng thông khoảng chừng 3,5KHz. DTMF phát ra là 1 tín hiệu âm thanh ghép của 2 tín hiệu trong dải tần số từ 697Hz đến 1633Hz.
Phiên bản của DTMF sử dụng cho tín hiệu điện thoại được biết đến như hãng Touch-Tone, và được tiêu chuẩn hoá bởi ITU-T là Q.23. Tín hiệu DTMF có thể được phát hoặc thu bằng một IC chuyên dụng (VD: MTD887X).
Hệ thống DTMF đang phát triển và trở thành phổ biến trong hệ thống điện thoại hiện nay. Hệ thống này được hình thành vào năm 1960 nhưng mãi đến năm 1970 mới được phát triển rộng rãi.