2 Mạch chiếu sáng tự động khi có người

Khối chấp hành: tiếp nhận tín hiệu ra từ khối xử lý và thực hiện các công việc

theo đúng với yêu cầu người sử dụng.

Khối chương trình: Thiết lập các thông số, chương trình làm việc cho khối xử

lý, chương trình này do con người cài đặt, lập trình. Khối lập trình này không chịu

tác động bởi các yêu tố bên ngoài trong quá trình mạch hoạt động.



3.2.2 Sơ đồ nguyên lý mạch

VCC



R3

220



VCC

VCC



modul PIR

R1



Q1

C1815



LED1



VCC



R2

GND



LED2



1

LED3

GND

6

5

4

3

2

1

JP1



1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20



(T2) P1.0

(T2 EX) P1.1

P1.2

P1.3

P1.4

(MOSI) P1.5

(MISO) P1.6

(SCK) P1.7

RST

(RXD) P3.0

(TXD) P3.1

(INT0) P3.2

(INT1) P3.3

(T0) P3.4

(T1) P3.5

(WR) P3.6

(RD) P3.7

XTAL2

XTAL1

GND



VCC

P0.0 (AD0)

P0.1 (AD1)

P0.2 (AD2)

P0.3 (AD3)

P0.4 (AD4)

P0.5 (AD5)

P0.6 (AD6)

P0.7 (AD7)

EA/VPP

ALE/PROG

PSEN

P2.7 (A15)

P2.6 (A14)

P2.5 (A13)

P2.4 (A12)

P2.3 (A11)

P2.2 (A10)

P2.1 (A9)

P2.0 (A8)



40

39

38

37

36

35

34

33

32

31

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21



Q2

A1015

5



RL1



2

1



D5

R5



4



3



VCC

2



2

3



1



1



R5

R4

220



GND



J2

R6



Q3

A1015

5

4



GND

GND



Hình 3-31: Nguyên lý mạch chiếu sáng hồng ngoại



47



2

1



D6

AT89S52



RL2



3



a) Khối đầu vào :

+ Modul cảm biến chuyển động HC-SR501 được thiết kế trên thị trường với các

thông số kỹ thuật sau:



Hình 3-32: Cảm biến chuyển động HC-SR501

Thông Số Kỹ Thuật.

Sử dụng điện áp: 4.5-20 (V)

Đầu ra: 0-3.3 (V)

Có ba chân được nối ra bên ngoài: chân (Vcc) chân (OUT) và chân (GND)

Kích thước PCB: 32mmx24mm

Góc quét <100 độ.

Sử dụng cảm biến: 500 (BP)

Khoảng các phát hiện: 2-4.5 (m)

Tính năng của thiết bị: Tự động cảm ứng khi có người vào phạm vi cảm ứng,

chân OUT cho điện: 1.5-3.3 (V), khi không có người điện áp là 0 (V).

+transistor C1815: chức năng dùng để khuếch tín hiệu nhận từ modul cảm

biến để cấp cho vi điều khiển, vi điều khiển sẽ nhận được thông tin rõ ràng và

chính xác hơn. Thông số kỹ thuật (xem ở mục 3.1.2)

+ Đèn led: báo hiệu trạng thái làm việc của modul cảm biến, khi có người đèn

báo hiệu sáng, đèn tắt khi không có người.

48



+ Các giá trị điện trở R1, R2 giảm dòng cho đi vào cực B của transistor và đèn

led không bị cháy.

b) Khối thiếu bị chấp hành:

+ Rơ le 5V: có nhiệm vụ đóng cắt mạch điện xoay chiều.



Hình 3-33: Sơ đồ chân rơ le 5V

Thông số của rơle :

Coil resistanceat (20°C, 68°F) : 69,4(Ω) (±10%)

Nominal operating current (at 20°C, 68°F) : 72 (mA) (±10%)

+transistor A1015: điều khiển tự động việc cung cấp dòng cho rơ le. Khi transistor

dẫn thì có dòng chạy qua cuộn dây của rơ le. Transistor khóa thì không có dòng qua

cuộn dây.

Thông số của transistor



Hình 3-34 : Vị trí chân của A1015

Transistor A1015 là transistor thuộc loại transistor PNP.

49



A1015 có Uc max = -50 (V) dòng Ic max = -150 (mA)

Hệ số khuếch đại hFE của transistor A1015 trong khoảng 70 đến 400. Trong

rank (0) có hệ số khuếch đại từ 70 đến 140.

Thứ tự các chân từ trái qua phải: E C B

Với dòng Ic=-100 (mA), Ib= -10 (mA): thì hiệu điện thế Uce max =-0,3 (V) và

hiệu điện thế Ube max = -1,1 (V).

+ Đèn led : thông báo trạng thái làm việc của khối thiết bị chấp hành

+ Các giá trị điện trở R3, R4, R5, R6 giảm dòng cho đi vào chân B của transistor và

đèn led không bị cháy.

c) Khối xử lý, điều khiển:

Vi điều khiển dòng 8501 có tên AT89S52 do hãng Ateml sản xuất. Chức

năng của khối là từ chương trình được nạp từ khối lập trình, dựa trên cơ sở đó khi

tín hiệu đầu vào nhận được có sự thay đổi thì vi điều khiển sẽ xuất ra tín hiệu đáp

ứng phù hợp với sự thay đổi của tín hiệu đầu vào. Qua đó hoàn thành yêu cầu mà

người lập trình đề ra.

Thông số kỹ thuật của vi điều khiển AT89S52

Bộ nhớ 8K Bytes của trong hệ thống lập trình (ISP) Flash, có khả năng tới

10.000 ghi xóa.

Điện áp sử dụng 4,0(V) đến 5,5(V), tần số dao động từ 0 (Hz) đến 33 (MHz)

Bộ nhớ RAM nội ( Internal RAM) là 256 bytes

4 Port xuất /nhập (I/O), mỗi cổng có 8 bit I/O

3 bộ Timer / Counters 16 bit

Cho phép xử lý và thao tác bit.

Thời gian lập trình nhanh

50



Tổ chức bộ nhớ trong của vi điều khiển AT89s52.

Bộ nhớ ROM: là nơi chứa hay bộ nhớ được nạp chương trình hoạt động của vi điều

khiển, dung lượng của bộ nhớ là 8 KB cung cấp dung lượng lớn cho lập trình viên.

RAM nội: chia thành các vùng phân biệt: vùng RAM đa dụng (30h – FFh),

vùng RAM có thể định địa chỉ bit (20h – 2Fh) và các băng thanh ghi (00h –

1Fh).tra bảng phụ lục 1

• RAM đa dụng:

RAM đa dụng có 208 byte từ địa chỉ 30h – FFh có thể truy xuất mỗi

lần bit bằng cách dùng chế độ địa chỉ trực tiếp hay gián tiếp.

• RAM có thể định địa chỉ bit:

Vùng địa chỉ từ 20h – 2Fh gồm 16 byte (128 bit) có thể thực hiện giống như

vùng RAM đa dụng (mỗi lần 8 bit) hay thực hiện truy xuất mỗi lần 1 bit bằng

các lệnh xử lý bit.Vùng RAM này có các địa chỉ bit bắt đầu tại giá trị 00h và kết

thúc tại 7Fh.

• Các băng thanh ghi:

Vùng địa chỉ từ 00h – 1Fh được chia thành 4 băng thanh ghi: băng (0) từ

00h-07h, băng (1) từ 08h – 0Fh, băng (2) từ 10h –17h và băng (3) từ 18h – 1Fh.

Các băng thanh ghi này được đại diện bằng các thanh ghi từ R0 đến R7. Sau

khi khởi động hệ thống thì băng thanh ghi được sử dụng là băng (0).

Các thanh ghi chức năng SFR

Trên vi điều khiển AT89S52 được trang bị một số thanh ghi chức năng giống

với dòng vi điều khiển 8051, vị trí ( phụ lục 2) và chức năng của một số thanh ghi

( phụ lục 3)

Sơ đồ chân của vi điều khiển AT89S52



51



Hình 3-35: Vị trí chân của AT89S52

Bộ cấp nguồn:

Chân (40) dùng làm chân cấp điện áp nguồn dương (+)

Chân (20) dùng được nối với đất, tương ứng điện áp nguồn âm (-)

Các cổng xuất /nhập dữ liệu I/O: là cổng 8 bit hai chiều

Được sử dụng làm chân lấy dữ liệu vào vi điều khiển, cũng như làm chân lấy

dữ liệu ra từ vi điều khiển , có thể thao tác địa chỉ bit với hai mức logic là mức “1”

và mức “0”. Tùy vào yêu cầu lập trình mà ta sẽ lựa chọn chế độ mức làm việc sao

cho phù hợp.

Cổng P0: địa chỉ P0.0 đến P0.7 tương ứng với từ chân (39) trở về chân (32).

Cổng P1: địa chỉ P1.0 đến P1.7 tương ứng với từ chân (1) đến chân ( 8).

Cổng P2: địa chỉ P2.0 đến P2.7 tương ứng với từ chân (21) đến chân ( 28).

Cổng P3: điạ chỉ P3.0 đến P3.7 tương ứng với từ chân (10) đến chân ( 17).



52



Chân kết nối với bộ dao động XTAL1, XTAL2:

Chân (19) và chân (18) là chân ngõ vào và ngõ ra của bộ dao động, khi sử

dụng có thể chỉ cần kết nối thêm thạch anh và các tụ như hình vẽ trong sơ đồ.

Tần số thạch anh thường sử dụng cho AT89S52 là 12Mhz.



Hình 3-36 : Sơ đồ mắc bộ dao động thạch anh

Giá trị C1, C2 = 30 pF ± 10 pF

Chân sử dụng cho việc nạp chương trình vào vi điều khiển

Gồm các chân

MOSI: chân (6)

MISO: chân (7)

SCK: chân (8)

EA /VPP (External Access)

EA chân (31) dùng để cho phép thực thi chương trình từ ROM ngoài. Khi nối

chân (31) với Vcc, AT89S52 sẽ thực thi chương trình từ ROM nội (tối đa 8KB),

ngược lại thì thực thi từ ROM ngoài (tối đa 64KB).Ngoài ra, chân /EA được lấy

làm chân cấp nguồn 12V khi lập trình cho ROM.

Timer:

AT89S52 có hai bộ định thời timer (0), timer (1) và bộ đếm timer (2). Trong

bài này ta sử dụng timer (0) để tạo thời gian trễ cho mạch tự động. Timer (0) là bộ

định thời 16 bit có thể đếm từ 0 đến 65535 được chia ra bởi hai thanh ghi TH0 và

53



TL0. Thanh ghi TH0 là dữ liệu byte cao, TL0 là dữ liệu bit thấp. Ngắt timer xảy ra

khi các thanh ghi timer (TL0; TH0) tràn và set cờ báo tràn (TF0) lên “1”. Cờ timer

(TF0) không bị xóa bằng phần mềm. Khi cho phép các ngắt, TF0 tự động bị xóa

bằng phần cứng khi CPU chuyển đến ngắt.



Hình 3-37 : Thanh ghi dữ liệu của Timer 0

Timer (0) có bốn chế độ làm việc từ chế độ (0) đến chế độ (3) được thể hiện

trên bằng 2 bit M1 và M1 của thanh ghi chức năng TMOD( xem chi tiết tại phụ lục

4).



Hình 3-38: Thanh ghi TMOD

Chệ độ làm việc sử dụng là chế độ (1). Tần số của bộ định thời luôn bằng 1/12

tần số của thạch anh gắn với 8051. Ta cần khởi tạo giá trị bắt đầu bộ đếm trên hai

thanh ghi TH0 là TL0, bộ đếm sẽ được bắt đầu từ giá trị khởi tạo cho đến khi tràn

timer, quá trình ngắt được xảy ra.



Hình 3-39: Cơ chế hoạt động khi tràn Timer



54



Thanh ghi phục vụ quá trình ngắt (xem chi tiết tại phụ lục 4)



Hình 3-40: Thanh ghi phục vụ lập trình ngắt IE



Hình 3-41: Thanh ghi TCON, điều khiển báo tràn Timer

d) Khối chương trình:

Lập trình viên sẽ viết chương trình hoạt động của mạch để nạp vào vi điều

khiển, đáp ứng được các yêu cầu đặt ra, khi có người đèn sáng và khi không có

người sau một khoảng thời gian tính từ thời điểm con người xuất hiện gần nhất đèn

sẽ tự tắt.

Sử dụng ngôn ngữ C để lập trình cho vi điều khiển

Lưu đồ thuật toán



55



Bắt đầu



Đặt chân P1_1 là chân vào



Đặt cổng P0 và P2 là cổng ra



Khởi tạo giá trị ban đầu



S



P1_1=0



Chờ hoạt động của

timer



Đ

Led sáng, rơ le đóng

S



d > 10s ss

Đ

Led tắt, rơ le ngắt



Hình 3-43: Lưu đồ thuật toán chương trình chính

Chương trình phục vụ ngắt



56



Phục vụ ngắt



Khởi tạo giá trị đếm cho timer



Đếm thời gian



d tăng thêm 1s



Thoát về chương trình chính



Hình 3-44: Lưu đồ thuật toán chương trình ngắt

3.2.3 Nguyên lý hoạt động:

Sau khi được cấp nguồn, vi đều khiển ở chế độ khởi tạo các đèn trạng thái tắt, rơle

ngắt.

Khi có người tác động trong vùng cảm biến, lúc này modul cảm biến nhận biết

được tia hồng ngoại phát ra từ con người, qua đó điện áp ra tại chân (Out) ở mức

cao. Điện áp ra làm đèn led (1) sáng bao hiệu có người trong cùng cảm biến, đồng

thời có dòng đi vào chân B transistor, transitor dẫn, mức logic tại chân C của chân

P1_1 đang ở mức không tích cực thành mức tích cực. Khi vi điều khiển nhận được

57