Khảo sát và thiết kế hệ thống báo cháy nhà cao tầng dùng PIC 16F877A

Trong cuộc sống của chúng ta luôn tồn tại những khu vực dễ cháy, nên việc lắp đặt hệ thống báo cháy có tầm quan trọng hết sức lớn lao. Nó giúp chúng ta phát hiện nhanh chóng, chữa cháy kịp thời ở đầu vụ cháy, đem lại sự bình yên cho mọi người, bảo vệ tài sản cho nhân dân, nhà máy, xưởng sản xuất… Ngày nay, việc phòng cháy chữa cháy trở thành mối quan tâm hàng đầu của nước ta cũng như nhiều nước trên thế giới. Nó trở thành nghĩa vụ của mỗi người dân. Trên các phương tiện thông tin đại chúng luôn tuyên truyền giáo dục cho mỗi người dân ý thức phòng cháy chữa cháy, nhằm mục đích hạn chế những vụ cháy đáng tiếc xảy ra. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ hiện đại, hệ thống báo cháy ngày càng được cải tiến đáng kể, đảm bảo độ tin cậy, làm việc chắc chắn của hệ thống. Đồng thời hệ thống báo cháy có thể kết hợp với các hệ thống khác như: hệ thống chữa cháy tự động tại chỗ, hệ thống thông tin truyền thông (điện thoại, mạng Internet…) để thông báo đến cho các trung tâm phòng cháy chữa cháy một cách kịp thời; bảo đảm an toàn cho tính mạng con người và tài sản. Xuất phát từ những ý tưởng trên, em chọn đề tài “Khảo sát, thiết kế hệ thống báo cháy tự động cho nhà cao tầng” cho đồ án tốt nghiệp này. Đề tài này được thiết kế với những công việc sau: + Khảo sát, nghiên cứu hệ thống báo cháy tự động tại tòa nhà hành chính UBND huyện Hòa Vang. + Giới thiệu về PIC 16F877A và các cảm biến của hệ thống báo cháy. + Thiết kế hệ thống báo cháy điều khiển tự động tại tòa nhà hành chính UBND huyện Hòa Vang. + Lắp ráp mô hình hệ thống báo cháy điều khiển tự động tại tòa nhà hành chính UBND huyện Hòa Vang. + Kết luận

THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên : Lâm Quang Tưởng Lớp : 05 DTD

Ngành : Tự Động- Đo Lường Khoa: Điện Trường: ĐHBK Đà Nẵng

Giáo viên hướng dẫn: ThS Khương Công Minh

I Đề Tài:

KHẢO SÁT, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

BÁO CHÁY NHÀ CAO TẦNG

II Số liệu cho trước

Lấy tại tòa nhà hành chính UBND huyện Hòa Vang

III Nhiệm vụ:

1 Khảo sát, nghiên cứu hệ thống báo cháy tại tòa nhà hành chính UBND huyệnHòa Vang

2 Giới thiệu về PIC 16F877A và các cảm biến của hệ thống báo cháy

3 Thiết kế hệ thống tự động điều khiển báo cháy tại tòa nhà hành chính UBNDhuyện Hòa Vang

4 Lắp ráp mô hình hệ thống tự động điều khiển báo cháy tại tòa nhà hành chínhUBND huyện Hòa Vang

5 Chạy thử mô hình và kết luận

IV Số Bản Vẽ:

V Ngày Giao Nhiệm Vụ: 22 02 2010

VI Ngày Hoàn Thành Nhiệm Vụ: 05 06 2010

Đà Nẵng, ngày… tháng …năm 2010 Đà Nẵng, ngày… tháng … năm 2010

Giáo Viên Hướng Dẫn Giáo Viên Duyệt

( Ký và ghi rõ họ tên) ( Ký và ghi rõ họ tên)

ThS Khương Công Minh

Đà Nẵng, ngày… tháng …năm 2010 Đà Nẵng, ngày… tháng … năm 2010 Trưởng bộ môn Sinh viên thực hiện

( Ký và ghi rõ họ tên) ( Ký và ghi rõ họ tên)

Trong cuộc sống của chúng ta luôn tồn tại những khu vực dễ cháy, nên việc lắpđặt hệ thống báo cháy có tầm quan trọng hết sức lớn lao Nó giúp chúng ta phát hiệnnhanh chóng, chữa cháy kịp thời ở đầu vụ cháy, đem lại sự bình yên cho mọi người,bảo vệ tài sản cho nhân dân, nhà máy, xưởng sản xuất…

Ngày nay, việc phòng cháy chữa cháy trở thành mối quan tâm hàng đầu củanước ta cũng như nhiều nước trên thế giới Nó trở thành nghĩa vụ của mỗi người dân.Trên các phương tiện thông tin đại chúng luôn tuyên truyền giáo dục cho mỗi ngườidân ý thức phòng cháy chữa cháy, nhằm mục đích hạn chế những vụ cháy đáng tiếcxảy ra

Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ hiện đại, hệ thống báo cháyngày càng được cải tiến đáng kể, đảm bảo độ tin cậy, làm việc chắc chắn của hệ thống.Đồng thời hệ thống báo cháy có thể kết hợp với các hệ thống khác như: hệ thống chữacháy tự động tại chỗ, hệ thống thông tin truyền thông (điện thoại, mạng Internet…) đểthông báo đến cho các trung tâm phòng cháy chữa cháy một cách kịp thời; bảo đảm antoàn cho tính mạng con người và tài sản

Xuất phát từ những ý tưởng trên, em chọn đề tài “Khảo sát, thiết kế hệ thốngbáo cháy tự động cho nhà cao tầng” cho đồ án tốt nghiệp này Đề tài này được thiết kếvới những công việc sau:

+ Khảo sát, nghiên cứu hệ thống báo cháy tự động tại tòa nhà hành chínhUBND huyện Hòa Vang

+ Giới thiệu về PIC 16F877A và các cảm biến của hệ thống báo cháy

+ Thiết kế hệ thống báo cháy điều khiển tự động tại tòa nhà hành chính UBNDhuyện Hòa Vang

+ Lắp ráp mô hình hệ thống báo cháy điều khiển tự động tại tòa nhà hành chínhUBND huyện Hòa Vang

+ Kết luận

MỤC LỤC

Chương 1: Khảo sát, nghiên cứu hệ thống báo cháy tại tòa nhà hành chính

UBND huyện Hòa Vang

1.1 Tầm quan trọng của hệ thống báo cháy……… 7

1.1.1 Sự cần thiết của hệ thống báo cháy tự động……… 7

1.1.2 Những quy định và cách bố trí hệ thống báo cháy tự động………… 7

1.2 Giới thiệu về hệ thống báo cháy tại trụ sở UBND huyện Hòa Vang ……… 13

1.2.1 Giới thiệu tổng quan về tòa nhà trụ sở UBND huyện Hòa Vang…… 13

1.2.2 Giới thiệu về hệ thống báo cháy sẽ thiết kế cho tòa nhà……… 15

Chương 2: Giới thiệu về PIC 16F877A và các cảm biến của hệ thống báo cháy 2.1 Giới thiệu về họ Vi Điều Khiển PIC 18

2.1.1 Tóm tắt phần cứng 18

2.1.2 Tổ chức bộ nhớ chương trình và stack 26

2.1.3 Các chế độ làm việc chính của PIC 37

2.2 Các loại cảm biến của hệ thống báo cháy 46

2.2.1 Cảm biến nhiệt 47

2.2.2 Cảm biến lửa 51

2.2.3 Cảm biến khói 51

2.2.4 Cảm biến quang 52

Chương 3: Thiết kế hệ thống báo cháy điều khiển tự động tại tòa nhà hành chính UBND huyện Hòa Vang 3.1 Giới thiệu về mặt bằng của tòa nhà 55

3.2 Thiết kế hệ thống báo cháy tự động cho tòa nhà 57

3.2.1 Sơ đồ mặt bằng chia khu vực cho tòa nhà và cách bố trí các đầu cảm biến ở từng khu vực

57 3.2.2 Các modun mạch trong hệ thống báo cháy thiết kế 60

3.2.3 Sơ đồ mạch cảm biến thiết kế lắp đặt trong tòa nhà 69

3.2.4 Sơ đồ chạy dây trên mặt bằng tòa nhà 70

3.2.5 Lưu đồ thuật toán của hệ thống báo cháy thiết kế cho tòa nhà 74

3.2.6 Thiết kế chương trình điều khiển cho hệ thống ……… 75

Chương 4: Lắp ráp mô hình hệ thống báo cháy điều khiển tự động tại tòa nhà hành chính UBND huyện Hòa Vang 4.1 Sơ đồ mạch lắp ráp mô hình hệ thống báo cháy 87

4.2 Lưu đồ thuật toán 90

4.3 Chương trình 92

Chương 5: Kết luận 5.1 Chạy thử mô hình 95

5.2 Kết luận 95

Phụ Lục 97

Tài Liệu Tham Khảo 100

Chương 1 KHẢO SÁT, NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG BÁO CHÁY TẠI TÒA NHÀ HÀNH

CHÍNH UBND HUYỆN HÒA VANG 1.1 Tầm quan trọng của hệ thống báo cháy:

1.1.1 Sự cần thiết của hệ thống báo cháy tự động :

Ngày nay, cùng với những hiểm họa có thể xảy ra với con người thì hỏa hoạn

cũng là một trong những mối nguy hiểm mà con người cần phải đề phòng nhất Hậuquả mà nó gây ra cho chúng ta là rất lớn, rất khó có thể lường được Do đó vấn đề màchúng tôi đề cập ở đây là chúng ta cần có cảnh giác cao về phòng cháy, chữa cháy.Chúng ta cần trang bị đầy đủ những phương tiện phòng cháy chữa cháy để kịp thời xử

lí nhanh khi có sự cố xảy ra Chỉ có những hệ thống báo cháy, chữa cháy được thiết kếđúng đắn, đầy đủ chức năng, ổn định và đạt tiêu chuẩn mới có thể đảm bảo cho cao ốccủa bạn, nhà xưởng của bạn, ngôi nhà thân yêu của bạn một cách chắc chắn khỏinhững rủi ro do hỏa hoạn gây ra Với những sản phẩm được thiết kế phù hợp, đạt tiêuchuẩn sẽ mang đến cho bạn những tính năng hữu dụng nhất:

• Giúp bạn tránh được những mối nguy hiểm do hỏa hoạn gây ra

• Báo trước cho bạn những hiểm họa sắp xảy ra (nhờ hệ thống các đầu dò, đầubáo khói, báo nhiệt, báo gas… )

• Bạn có thể dễ dàng xử lí khi xảy ra sự cố (nhờ những thiết bị chữa cháy đượcthiết kế phù hợp, hoàn hảo và rất dễ sử dụng )

1.1.2 Những quy định và cách bố trí hệ thống báo cháy tự động:

1.1.2.1 Những quy định khi thiết kế hệ thống báo cháy:

a. Hệ thống báo cháy tự động phải được trang bị cho các công trình nguy hiểm vềcháy nổ Cụ thể là

 Nhà hành chính, trụ sở làm việc của cơ quan chính quyền, tổ chức chính trị xãhội, trụ sở, nhà, văn phòng làm việc khác

 Khách sạn, nhà hàng, nhà nghỉ, nhà trọ từ năm tầng trở lên hoặc có

khối tích từ 5000 m3 trở lên, nhà ở khác từ 7 tầng trở lên

 Nhà, công trình thuộc cơ sở nghiên cứu khoa học , công nghệ.

 Trường học, cơ sở giáo dục từ năm tầng trở lên hoặc có khối tích tổng cộng từ

15000 m3 trở lên, nhà trẻ, hoặc trường mẫu giáo có 100 cháu trở lên hoặc cókhối tích tổng cộng từ 1000 m3 trở lên

 Bệnh viện, nhà điều dưỡng cấp tỉnh trở lên, cơ sở y tế khám chữa bệnh có 25giường trở lên

 Rạp hát, rạp chiếu phim, hội trường, nhà văn hóa, nhà thi đấu thể thao, nhữngnơi tập trung đông người từ 200 người trở lên, vũ trường, câu lạc bộ, cơ sở vuichơi giải trí và những công trình công cộng khác

 Chợ kiên cố và bán kiên cố, trung tâm thương mại siêu thị, cửa hàng bách hóa

có tổng diện tích gian hàng từ 300 m2 trở lên hoặc tổng khối tích từ 1000 m3 trởlên

 Nhà lưu trữ, thư viện, bảo tàng, triển lãm thuộc nhà nước quản lý

 Đài phát thanh, truyền hình, cơ sở bưu chính viễn thông từ cấp huyện trở lên

 Ga hàng không, cảng biển, nhà ga đường sắt loại 1, bãi đổ có 200 xe ô tô trởlên

 Cơ sở sản xuất thuộc thẩm quyền cấp huyện trở lên phê duyệt dự án thiết kế xâydựng

 Nhà máy điện, trạm biến áp từ 220KV trở lên

 Kho, cảng nhập khẩu xăng dầu khí đốt hóa lỏng

 Kho hàng hóa, vật tư khác có khối tích từ 1000 m3 trở lên, bãi hàng hóa, vật tưcháy có diện tích từ 500 m2 trở lên

 Công trình an ninh, quốc phòng có nguy hiểm về cháy, nổ hoặc có yêu cầu bảo

 Báo hiệu nhanh và rõ ràng mọi trường hợp sự cố hệ thống.

 Không bị tê liệt một phần hay toàn bộ do cháy gây ra trước khi phát hiện cháy

 Đảm bảo độ tin cậy

 Những tác động bên ngoài gây ra sự cố cho một phần hệ thống không gây ranhững sự cố tiếp theo cho hệ thống

c. Trung tâm báo cháy tự động phải có chức năng báo cháy

Tự động kiểm tra tín hiệu từ các kênh báo về để loại trừ tín hiệu báocháy giả Cho phép trang bị các trung tâm báo cháy tự động không có chứcnăng tự động kiểm tra tín hiệu trong trường hợp sử dụng các đầu báo cháy cóchức năng tự động kiểm tra tín hiệu

Trung tâm báo cháy phải có hai nguồn điện độc lập Một nguồn 220Vxoay chiều và một nguồn ăcquy dự phòng Ắcquy dự phòng phải đảm bảo ítnhất 12 giờ cho thiết bị ở chế độ hoạt động thường trực và 1 giờ khi có cháy

d. Trường hợp hệ thống báo cháy liên kết với hệ thống chữa cháy, thì ngoài chứcnăng báo cháy thì còn phải điều khiển hệ thống chữa cháy hoạt động ngay đểdập tắt cháy kịp thời

e. Đầu báo cháy tự động phải đảm bảo phát hiện cháy theo chức năng đã đượcthiết kế và các đặc tính kỹ thuật của nó

Việc lựa chọn đầu báo cháy tự động phải căn cứ vào tính chất của chất cháy,đặc điểm môi trường bảo vệ và tính chất của cơ sở được trang bị

f. Trường hợp trung tâm báo cháy không có chức năng chỉ thị địa chỉ của từng đầubáo cháy tự động, các đầu báo cháy tự động được mắc trên một kênh cho phépkiểm soát đến 20 căn phòng hoặc khu vực chung trên một tầng nhà có lối rahành lang chung nhưng ở phía ngoài từng phòng phải có đèn chỉ thị về sự tác

động báo cháy của bất cứ đầu báo cháy nào được lắp đặt trong các phòng đóđồng thời phải đảm bảo yêu cầu diện tích mỗi kênh không lớn hơn 2000 m2 đốivới khu vực bảo vệ hở và 500 m2 đối với khu vực bảo vệ kín.

g. Trong trường hợp mỗi khu vực bảo vệ được trang bị đầu báo cháy hỗn hợp thìkhoảng cách giữa các đầu báo cháy được xác định theo tính chất cháy của khuvực đó

h. Đối với khu vực bảo vệ có nguy hiểm về nổ, phải trang bị các đầu báo cháy cókhả năng chống nổ

i. Những khu vực có độ ẩm cao, nhiều bụi phải trang bị các đầu báo cháy có khảnăng chống ẩm, chống bụi

j. Ở những khu vực có nhiều côn trùng phải trang bị đầu báo cháy có khả năngchống côn trùng xâm nhập vào bên trong đầu báo cháy hoặc có biện phápchống xâm nhập vào bên trong đầu báo cháy

b. Nơi bố trí trung tâm báo cháy phải có điện thoại liên lạc trực tiếp với các độichữa cháy hoặc nơi nhận tín hiệu báo cháy

c. Đầu báo cháy khói hoặc đầu báo cháy nhiệt được bố trí lắp trên mái nhà hoặctrần nhà Trong trường hợp không lắp đăt trên mái nhà hoặc trần nhà cho phéplắp trên xà và cột hoặc treo trên dây dưới trần nhà nhưng các đầu báo cháy phảicách trần nhà không quá 0.3m tính cả kích thước của đầu báo cháy tự động

d. Đầu báo cháy khói và đầu báo cháy nhiệt phải được bố trí trong từng khoangcủa trần nhà được giới hạn bởi các cấu kiện xây dựng nhô ra về phía dưới lớnhơn 0.4m Trường hợp trần nhà có những phần nhô ra về phía dưới từ 0.08m

đến 0.4m thì việc bố trí đầu báo cháy tự động được tính như trần nhà không cóphần nhô ra và diện tích bảo vệ của một đầu báo cháy giảm đi 25 %

e. Diện tích bảo vệ của một đầu báo cháy – báo khói, khoảng cách bố trí tối đagiữa các đầu báo cháy khói với nhau và đầu báo cháy khói với tường phải đượcxác định Nhưng không lớn hơn các trị số trong yêu cầu kỹ thuật và lý lịch kỹthuật của đầu báo khói

Trong những căn phòng có chiều rộng dưới 3m thì khoảng cách bố trí cho phépgiữa các đầu báo cháy khói là 1.5m

Đối với đầu báo cháy khói tia chiếu thì khoảng cách đường thẳng nối đầu phátvới đầu thu của 2 cặp đầu báo liền kề không được lớn hơn 10m và khoảng cáchđến tường nhà hoặc các đầu báo cháy khác không quá 5m Trong khoảng cáchgiữa đầu phát và đầu thu đầu báo khói tia chiếu không được có vật che khuất tiachiếu

Đầu báo khói ion hóa không được bố trí lắp đặt ở những nơi có vận tốc gió lớnhơn 10 m/s

Đầu bào khói quang điện không được bố trí lắp đặt ở những nơi mà chất cháykhi cháy chủ yếu tạo ra là khói đen

f. Diện tích bảo vệ của một đầu báo nhiệt, khoảng cách bố trí giữa các đầu báonhiệt với nhau và giữa đầu báo nhiệt được xác định Nhưng không được lớnhơn các trị số được ghi trong yêu cầu kỹ thuật và lý lịch kỹ thuật của đầu báocháy nhiệt

Ngưỡng tác động của đầu báo nhiệt độ cố định phải lớn hơn nhiệt độ tối đa chophép trong phòng là 2000C

Đầu báo cháy lửa trong các phòng hoặc khu vực phải được bố trí lắp đặt trêntrần nhà, tường nhà và các cấu kiện khác hoặc lắp ngay trên thiết bị cần bảo vệ

g. Hộp nút ấn báo cháy được bố trí lắp đặt bên trong cũng như bên ngoài nhà vàcông trình trên các lối thoát nạn, chiếu nghỉ cầu thang ở vị trí dễ thấy được lắpđặt trên tường và các cấu kiện xây dựng ở độ cao từ 0.8m đên 1.5m tính từ mặtđất hoặc mặt sàn

h. Khoảng cách bố trí giữa các hộp nút ấn không vượt quá 50m Nếu lắp đặt ngoàitrời thì khoảng cách tối đa giữa các hộp nút ấn báo cháy không vượt quá 150m,

có kí hiệu rõ ràng và phải là loại chống nước

1.1.2.3 Hệ thống báo cháy cho các công trình khác :

a. Tất cả các côg trình công nghiệp đều phải lắp đặt hệ thống phát hiện cháy

b. Tín hiệu báo cháy phải khác với các tín hiệu khác đang sử dụng trong các hoạtđộng thông thường của công trình

c. Trong một số trường hợp cụ thể thì một tín hiệu cảnh báo chung ban đầu khi cónhiều người có thể gây ra hỗn loạn không mong muốn Vì vậy, cần phải có lựclượng được đào tạo đầy đủ để thực hiện phương án và quy trình sơ tán an toànđược lập sẵn một cách có hiệu quả

d. Văn phòng, cửa hàng buôn bán, nơi tập trung đông người và nơi vui chơi giảitrí, nhà công nghiệp, kho và những khu không dùng để ở khác phải lắp đặt hệthống phát hiện cháy tự động với các đầu cháy phù hợp ở nhũng nơi có nguy cơcháy cao Ngoài ra, một số trường hợp cần đến hệ thống báo cháy tự động như: + Nhằm bổ sung cho một số trường hợp không nằm trong quy định củaquy chuẩn này

+ Là một phần của thiết bị điều khiển đối với hệ thống bảo vệ chốngcháy, như để chỉnh áp hay mở cửa tự động

+ Ở khu vực không có người trong khu nhà (như khu vực kho hoặc tầnghầm không có người qua lại thường xuyên, hoặc một phần của nhà bị bỏtrống) khi một đám cháy có thể xuất hiện và cản trở việc thoát nạn từ bất kỳkhu vực nào có người trong khu nhà

1.1.2.4 Kết nối hệ thống báo cháy tự động với hệ thống khác :

a. Trong các công trình nhà cao tầng hệ thống báo cháy tự động ngoài chức năngbáo cháy phải được kết nối với các hệ thống kỹ thuật khác, bao gồm :

+ Kết nối để hạ thang máy xuống tầng có lối thoát nạn thông trực tiếp

ra ngoài tòa nhà trong trường hợp có cháy

+ Kết nối để điều khiển đóng hệ thống quạt tăng áp của cầu thangthoát nạn, hệ thống hút khói khi có cháy.

+ Kết nối để ngắt tự động hệ thống thông gió và điều khiển không khíkhi có cháy

b. Đối với các công trình tập trung đông người và các công trình khác được thiết

kế hệ thống thông tin nội bộ thì hệ thống này phải kết nối tự động với hệ thốngbáo cháy để tự động thông báo về báo động cháy và hướng dẫn thoát nạn antoàn khi có cháy

c. Đối với các công trình được thiết kế hệ thống ngăn cháy lan tự động như cáccửa ngăn cháy, cửa đi ngăn cháy, màn nước ngăn cháy…, hệ thống của thoátcháy tự động… thì các hệ thống này phải liên kết với hệ thống báo cháy tựđộng để báo về sự hoạt động của hệ thống này

d. Trong các công trình có lắp đặt hệ thống chữa cháy tự động thì các hệ thốngnày phải kết nối với hệ thống báo cháy tự động để báo các trường hợp chữacháy bằng hệ thống chữa cháy tự động trên

e. Kết nối hệ thống báo cháy tự động với đơn vị chữa cháy khu vực Hệ thống báocháy tự động của các công trình có quy mô lớn hoặc cao tầng, có lượng ngườithường xuyên lớn, các công trình có ý nghĩa chính trị quan trọng như : trụ sở cơquan đảng, chính quyền, đoàn thể,tôn giáo… phải được kết nối tự động với đơn

vị chửa cháy gần nhất Đối với các cơ sở khác khuyến khích kết nối với đơn vịchữa cháy gần nhất

1.2 Giới thiệu về hệ thống báo cháy tại trụ sở UBND huyện Hòa Vang:

1.2.1 Giới thiệu tổng quan về tòa nhà trụ sở UBND huyện Hòa Vang.

- Trong tiến trình phát triển của thành phố Đà Nẵng trong giai đoạn hiện nay, với

sự phát triển ngày càng cao của nền kinh tế thành phố, thì quy mô của mộtthành phố hiện đại ngày càng phát triển lớn hơn do lượng dân số ngày càngđông và diện tích cần cho các cơ sở kinh tế cũng ngày càng nhiều hơn trong cáckhu ở nội thành và vùng ven thành phố Để đáp ứng nhu cầu ngày càng nhiềucủa quá trình phát triển hiện đại, và tạo cơ sở để vùng quê hướng Tây Nam củathành phố phát triển cùng các khu vực khác, thành phố đã quyết định chia tách

huyện Hòa Vang cũ thành 2 đơn vị hành chính Đơn vị hành chính huyện HòaVang được chuyển về vị trí mới ở nhằm thực hiện mục tiêu phát triển vùng vencủa thành phố.

- Trụ sở UBND huyện Hòa Vang mới nằm trong khu liên hợp trung tâm hànhchính huyện Hòa Vang mới, đóng chân tại xã Hòa Phong, huyện Hòa Vang, TP

Đà Nẵng

- Trụ sở UBND huyện Hòa Vang là tòa nhà được xây dựng mới Bao gồm : Batòa nhà ba tầng được bố trí theo hình chữ U ở phía trước, phía sau có một khunhà hai tầng Sau cùng là một dãy nhà trệt dùng làm nhà nhà kho Quang cảnhkhu hành chính :

Hình 1.1: Trụ sở UBND huyện Hòa Vang

1.2.2 Giới thiệu về hệ thống báo cháy sẽ thiết kế cho tòa nhà:

Đây là tòa nhà hành chính của cơ quan nhà nước, quản lý tất cả các hoạt độngcủa toàn huyện Do đó, sẽ có những văn kiện, văn bản, tài liệu, hồ sơ quan trọngcần được bảo vệ Vì vậy, cần phải có hệ thống báo cháy tự động và phòng cháychữa cháy để xử lý ngay lập tức khi có sự cố cháy xảy ra, để bảo vệ an toàn chocon người và các tài sản, tài liệu có trong tòa nhà

Ta chọn tòa nhà chính diện để thiết kế hệ thống báo cháy cho đề tài này Tòanhà có 3 tầng, 32 phòng chức năng; ở giữa có cầu thang bộ Sơ đồ tòa nhà được bốtrí như hình 1.2

Tổng diện tích tòa nhà 560 m2

Tổng số phòng 32 phòng

 Do diện tích mỗi phòng tương đối nhỏ và kích thước không giống nhau nên tathiết kế ở mỗi phòng đặt 1 hoặc 2 cảm biến nhiệt ở trên trần nhà Tín hiệu đượcđưa về qua dây dẫn về hộp điều khiển trung tâm đặt ở phòng bảo vệ Tại cầuthang bộ, ta đặt chuông báo động để báo động cho nhân viên trong tòa nhà biếtkhi có sự cố cháy xảy ra Tại phòng bảo vệ, có đặt còi và đèn báo báo cháy đểnhân viên bảo vệ biết và xử lý khi có sự cố cháy xảy ra

 Cách bố trí các đầu cảm biến: do các phòng trong tòa có diện tích tương đốinhỏ nên trong mỗi phòng ta đặt hai đầu cảm biến, loai cảm biến nhiệt độ Cáccảm biến này sẽ làm nhiệm vụ nhận biết nhiệt độ trong phòng Khi nhiệt độtrong phòng bằng hoặc lớn hơn nhiệt độ đặt, cảm biến sẽ tác động, đưa tín hiệu

 Tín hiệu đưa về của các đầu cảm biến ở từng khu sẽ được đưa về từng chân PIC

ở bộ xử lý trung tâm đặt tại phòng bảo vệ,nhờ đó nhân viên bảo vệ sẽ biết sự cốcháy đang xảy ra ở đâu trong tòa nhà để có biện pháp xử lý kịp thời

 Bộ xử lý trung tâm sẽ dùng PIC16F877A làm nhiệm vụ nhận biết tín hiệu docác đầu cảm biến báo về để xuất ra các tín hiệu để điều khiển các bộ phận kháctrong hệ thống.

 Các bộ phận khác của hệ thống bao gồm:

+ Hệ thống dây dẫn nối các đầu cảm biến với bộ điều khiển

thực hiện chức năng báo động khi có cháy xảy ra

Tầng 1

Tầng 2

Tầng 3 Hình 3.1: Sơ đồ mặt bằng của tòa nhà

Trưởng

phòng

Nội Vụ

Phòng Nội Vụ

Phòng

NN & PTNT

Trưởng phòng

NN &

PTNT

Phó phòng

Phòng Họp

Phòng Truyền Thống

PhòngCôngThương

Trưởng phòng Công Thương

Phòng Tài Nguyên

& Môi Trường

Trưởng phòng TN&MT

PhòngThanhTra

ChánhThanhTra

PhòngTiếp Dân

Phòng KhánhTiết

Phòng chủ tịch HĐND

Phòng phó CT HĐND

Ủy Viên

Phòng

Phòng C.T

UBND

Phó Chánh VănPhòng & Kế ToánPhòng

Bảo Vệ

Chương 2 GIỚI THIỆU VỀ PIC 16F877A VÀ CÁC CẢM BIẾN CỦA

HỆ THỐNG BÁO CHÁY 2.1 Giới thiệu về họ Vi Điều Khiển PIC

PIC là viết tắt của “Programable Intelligent Computer”, có thể tạm dịch là

“máy tính thông minh khả trình” do hãng Genenral Instrument đặt tên cho vi điềukhiển đầu tiên của họ PIC1650 được thiết kế để dùng làm các thiết bị ngoại vi cho

vi điều khiển CP1600 Vi điều khiển này sau đó được nghiên cứu phát triển thêm

và từ đó hình thành nên dòng vi điều khiển PIC ngày nay

Các kí hiệu của vi điều khiển PIC:

PIC12xxxx: độ dài lệnh 12 bit

PIC16xxxx: độ dài lệnh 14 bit

PIC18xxxx: độ dài lệnh 16 bit

C: PIC có bộ nhớ EPROM (chỉ có 16C84 là EEPROM)

F: PIC có bộ nhớ flash

LF: PIC có bộ nhớ flash hoạt động ở điện áp thấp

LV: tương tự như LF, đây là kí hiệu cũ

Bên cạnh đó một số vi điệu khiển có kí hiệu xxFxxx là EEPROM, nếu cóthêm chữ A ở cuối là flash (ví dụ PIC16F877 là EEPROM, còn PIC16F877A làflash) Ngoài ra còn có thêm một dòng vi điều khiển PIC mới là dsPIC

Hình 2.1 : Cấu trúc Havard và Von – Neumann.

Không giống như cấu trúc Von Neuman, cấu trúc Harvards tách riêng bộ nhớ

dữ liệu và bộ nhớ chương trình, cùng một thời điểm, CPU có thể tương tác với cảhai bộ nhớ Chính điều này đã tăng tốc độ xử lý của vi điều khiển lên một cáchđáng kể Các vi điều khiển có cấu trúc phần cứng kiểu Harvards thì được gọi là viđiều khiển RISC RISC là viết tắt của thuật ngữ “Reduce Instruction SetComputer” hay vi điều khiển có tập lệnh rút gọn Vi điều khiển được thiết kế theokiến trúc Von-Neuman còn được gọi là vi điều khiển CISC (Complex InstructionSet Computer) hay vi điều khiển có tập lệnh phức tạp vì mã lệnh của nó không phải

là một số cố định mà luôn là bội số của 8 bit (1 byte)

PIC16F877A thuộc vi điều khiển 16 bit có cấu trúc RISC (Reduce InstructionSet Computer) Với công nghệ RISC (Reduced Instruction Set Computer) nâng caođáng kể tốc độ xử lý, khả năng chống nhiễu, khả năng mở rộng tốt, khả năng nạp

lại trên 1000 lần, tập lệnh đơn giản, được hỗ trợ lập trình dưới dạng Macro và đa

dạng về chủng loại, thì dòng PIC là một dòng vi điều khiển tốt nhất trong các ứngdụng tự động từ đơn giản đến phức tạp nhất

PIC16F877A là một tiêu biểu, có thể được coi là chip vi điều khiển khá đơngiản của dòng PIC Với 5 Port, 40 chân và đầy đủ các tính chất ưu việt của dòng

PIC, PIC16F877A phù hợp với các ứng dụng vừa và nhỏ và được sử dụng khá phổbiến hiện nay.

Cấu trúc tổng quát của nó được biểu diễn dưới dạng các khối sau :

Hình 2.2 : Cấu trúc tổng quát của PIC

Bộ nhớ chương trình (Program memory) : Dùng để chứa chương trình nạp

Vì được chế tạo bằng công nghệ FLASH nên bộ nhớ này có thể được lập trình hayxoá nhiều lần Ưu điểm này khiến cho con vi điều khiển này thích hợp cho việc xâydựng các ứng dụng điều khiển

EPPROM: Đây là bộ nhớ để lưu trữ dữ liệu khi không cấp nguồn Thôngthường nó được dùng để chứa dữ liệu quan trọng không thể mất nếu chẳng maynguồn cấp bị mất đột ngột

RAM: Bộ nhớ dữ liệu được sử dụng cho trong suốt quá trình thực thi chươngtrình trong vi điều khiển

PORTA, PORTB , PORTC, PORTD, PORTE là các ngõ kết nối vật lý giữa

vi điều khiển với các phần cứng bên ngoài PORTA có 6 chân giao tiếp trong khiPORTB và PORTC và PORTD có đến 8 chân, PORTE có 3 chân

FREE- RUN TIMER: Đây là một thanh ghi 8 bit ở bên trong vi điều khiển, nóhoạt động độc lập với chương trình Cứ mỗi bốn xung nhịp của bộ dao động thì giátrị của nó tăng lên một cho đến khi đạt đến giá trị tối đa là 255, và sau đó nó lại bắtđầu đếm từ 0 Nếu như chúng ta biết được chính xác thời giữa hai lần tăng của nộidung thanh ghi Timer, thì khi đó nó sẽ được dùng để định thời gian, một đặc điểmhết sức hữu ích và được ứng dụng rất nhiều trong thực tế.

CPU (Central Processing Unit): Đóng vai trò then chốt trong việc kết nối cácthành phần trong vi điều khiển với nhau, được so sánh giống như bộ não conngười Nó liên kết các hoạt động của các khối trong vi điều khiển và thực thichương trình

Hình 2.3 : Sơ đồ khối của PIC 16F877

Hình 2.4 : Sơ đồ chân của PIC 16F877A

 Chân 1 : MCLR/VPP, Cổng Reset và cấp điện áp lập trình cho vi điều khiển

 Chân 2 : RA0/AN0, Chân số 0 của port A, đầu vào bộ Analog 0 (Port A là portvào ra 2 chiều)

 Chân 3 : RA1/AN1, Chân số 1 của port A, đầu vào bộ Analog 1

 Chân 4 : RA2/AN2/VREF-/CVREF , Chân số 2 port A, đầu vào Analog 2 và đầuvào bộ A/D (Điện áp thấp) và nối với bộ so sánh Compare

 Chân 5 : RA3/AN3/VREF+ , Chân 3 của port A, đầu vào Analog 3, đầu vào bộ A/

 Chân 8 :RE0/ RD/AN5: điều khiển đọc cho các cổng song song, đầu vào tương

 Chân 12 : VSS, Chân nối đất của nguồn

 Chân 13 : OSC1/CLKI, Chân nối với bộ dao động và có chức năng là bộ địnhthời

 Chân 14 : OSC2/CLKO, Chân nối với bộ dao động và có chức năng là bộ địnhthời

 Chân 15 : RC0/T10SO/T1CKI, chân số 0 của port C, đầu vào bộ tạo dao độngTimer 1

 Chân 16 : RC1/T1OSI/CCP2,chân số 1 của port C, đầu vào bộ dao động T1,đầu ra bộ Capture 2, và đầu ra PWM2

 Chân 17 : RC2/CCP1, chân số 2 của port C, đầu ra bộ Capture1, và đầu raPWM1

 Chân 18 : RC3/SCK/SCL, chân số 3 của port C, đầu vào/ra của port đồng bộchuẩn SPI và chuẩn I2C (Synchronous serial clock)

 Chân 40 : RB7/PGD, chân số 7 của port B

 Chân 39 : RB6/PGC

 Chân 38 : RB5, Chân số 5 của port B

 Chân 37 : RB4, Chân số 4 của port B

 Chân 36 : RB3/PGM

 Chân 35 : RB2, Chân số 2 của port B

 Chân 34 : RB1, Chân số 1 của port B

 Chân 33 : RB0/INT, Chân số 0 của port B và là ngỏ vào của ngắt

 Chân 32 : VDD, Chân cấp nguồn cho vi điều khiển.

 Chân 25 : RC6/TX/CK, chân số 6 của port C

 Chân 24 : RC5/SDO, chân số 5 của port C

 Chân 23 : RC4/SDI/SDA, chân số 4 của port C

Lưu ý chân RA4/TOCKI vừa là chân số 4 của Port A và vừa là ngõ vào từ bênngoài cho bộ đếm Việc lựa chọn một trong hai chức năng này được thực hiện quaviệc thay đổi giá trị cho các thanh ghi chuyên dụng Khi ta chọn một trong hai chứcnăng thì chức năng kia sẽ không hoặt động được

Tất cả các chân RARD thuộc cổng port Aport D đều có thể được dùngnhư các ngõ xuất hay nhập tùy thuộc vào yêu cầu của thiết bị điều khiển Để địnhnghĩa một chân là xuất hay nhập ta sử dụng các thanh ghi TRIS ở bank 1 Nếu mộtbit trong thanh ghi TRIS bằng 1 thì bit tương ứng với vị trí đó trong port lúc này sẽ

là ngõ nhập và ngược lại Mỗi port có thanh ghi TRIS cho riêng nó Port A ứng vớithanh ghi TRISA nằm trong bank 0, port B ứng với thanh ghi TRISB nằm trongbank 1, Port C ứng với thanh ghi TRISC nằm trong bank 2 Đối với PIC16F877APortA có 6 chân, PortB và PortC và PortD có 8 chân

2.1.2 Tổ chức bộ nhớ chương trình và stack

Bộ nhớ chương trình được chế tạo bằng công nghệ FLASH, nó cho phép lập

trình cho vi điều khiển được nhiều lần trước khi nó được lắp đặt vào thiết bị, hoặcngay các sau khi nó được lắp đặt mà có một sự cố nào đó xảy ra Dung lượng của

bộ nhớ chương trình này là 8K Word*14 bit, trong đó các vị trí từ 0h đến 4h đượcdùng cho các vector reset và ngắt:

 Vector ngắt (Interrupt Vector) (0004h): khi cho phép ngắt chương trình sẽ

bắt đầu ở vị trí này

 Vector Reset (0000h): khi xảy ra Reset bằng cách bật nguồn hay do các

nguyên nhân khác thì chương trình sẽ bắt đầu ở vị trí này PIC có các cách

Hình 2.5 : Tổ chức bộ nhớ chương trình PIC 16F877A

Reset sau: Reset khi bật nguồn, Reset khi có mức logic 0 trên chân MCRL, khi

ở chế độ Sleep và khi bộ WDT bị tràn

 Stack:

Hình 2.6 : Hoạt động của Stack.

PIC16F877A có một ngăn chứa Stack 13 bit với 8 mức hay nói cách khác đó

là một nhóm 8 vị trí nhớ có độ rộng 13 bit Stack hoạt động giống như một bộ đệmvòng Vai trò của nó là lưu giữ giá trị của bộ đếm chương trình sau khi thực hiệnmột lệnh nhảy từ chương trình chính tới địa chỉ của chương trình con nhằm mụcđích để cho chương trình biết chính xác điểm trở về sau khi thực hiện chương trình

con Lệnh Return đánh dấu điểm kết thúc của chương trình con Lệnh Call là lệnh nhảy tới chương trình con, khi gặp lệnh Call thì địa chỉ trở về (địa chỉ của câu lệnh sau chương trình con) sẽ dược chứa vào đỉnh của Stack Khi lệnh Return được bắt

gặp thì địa chỉ ở đỉnh Stack sẽ được đặt vào bộ đếm chương trình PC và chươngtrình tiếp tục bình thường Do PIC có 8 thanh ghi Stack nên các chương trình con

có thể gọi lồng vào nhau liên tiếp 8 lần và sau lần gọi thứ 8 thì mỗi lệnh sẽ làm mấtnội dung của ngăn Stack thứ 8 Do đó, khi gặp lệnh Return thì PC sẽ gửi tớichương trình báo địa chỉ trở về sai và lúc này chương trình hoặt động sai

 Bộ nhớ dữ liệu

Bộ nhớ dữ liệu bao gồm bộ nhớ RAM và EPPROM Bộ nhớ EPPROM baogồm 128 hoặc 256 byte, nội dung của nó không bị mất đi nếu lỡ như mất nguồn.EPPROM không được định địa chỉ trực tiếp, mà được truy xuất gián tiếp thông qua

2 thanh ghi là EEADR và EEDATA Bởi vì bộ nhớ EPPROM được dùng cho việclưu trữ những thông số quan trọng, cho nên người lập trình cần phải tuân theo một

số quy tắc để tránh mắc lỗi trong lúc viết Bộ nhớ RAM có địa chỉ từ 0x0C đến0x4F, bao gồm 68 ố nhớ 8 bit Việc xác định vị trí của RAM cũng được thực hiệnthông qua thanh ghi GPR (General Purpose Register)

 Bộ nhớ RAM (Các thanh ghi SFR và GPR)

Hình 2.7 : Tổ chức bộ nhớ dữ liệu (RAM) PIC 16F877A.

Bộ nhớ dữ liệu được phân chia thành nhiều bank (4 bank), là nơi chứa cácthanh ghi SFR và các thanh ghi GPR Bit RP1 và RP0 trong thanh ghi STATUSdùng để chọn bank

Bảng 2.1

Mỗi bank dài đến 7Fh tương ứng với độ lớn128 byte, các bit ở vị trí thấp củamỗi bank để dành cho các thanh ghi có chức năng đặc biệt và ở vị trí cao là các

thanh ghi đa mục đích, chúng được xem như là các RAM tĩnh.

 Bộ nhớ dữ liệu EEPROM

PIC16F877A có một bộ nhớ dữ liệu EPPROM với dung lượng 128 có địa chỉ

từ 80h đến FFh hoặc 256 bytes có địa chỉ từ 00h đến FFh , có thể được ghi hay đọc.Đặc tính quan trọng nhất của nó chính là dữ liệu cất trong nó không bị mất đi khi bịmất nguồn Theo nhà sản xuất thì dữ liệu có thể cất trong EPPROM sẽ được bảotoàn đến 40 năm Bộ nhớ EPPROM được đặt trong một vùng nhớ đặc biệt và cóthể được truy xuất thông qua các thanh ghi đặc biệt Chúng là:

EEDATA và EEDATH chứa các dữ liệu đọc viết.

EEADR và EEADRH chứa địa chỉ của phân vùng EPPROM cần truy xuất EECON1 chứa các bit điều khiển.

EECON2 thanh ghi này không tồn tại về mặt vật lý, mà nó dùng để bảo vệ

EPPROM khỏi những lỗi lập trình không đáng có

 Thanh ghi EECON1: (địa chỉ 18Ch)

 Bit 4 EEIF (EEPROM Write Operation Interupt Flag bit):

Bit dùng để báo cho vi điều khiển biết quá trình ghi dữ liệu vào EPPROM đãkết thúc Khi kết thúc quá trình ghi, thì bit này sẽ tự động set lên 1 Người lập trình

cần phải xoá bit này bằng phần mềm để nó có thể nhận biết được một sự kết thúccủa việc ghi tiếp theo.

1 = Ghi kết thúc

0 = Ghi chưa xong, hoặc chưa bắt đầu ghi

 Bit 3 WRERR (Write EPPROM Error Flag ):

Báo lỗi nếu gặp trong quá trình ghi vào EPPROM Bit này chỉ được set lênkhi quá trình ghi vào EPPROM bị ngắt bởi một tín hiệu reset hoặc bị tràn WDT khiWDT được kích hoạt

1 = Có lỗi xảy ra

0 = Không có lỗi

 Bit 2 WREN ( EPPROM Write Enable bit ):

Bit cho phép ghi vào EPPROM Nếu bit này không được set lên thì vi điềukhiển sẽ không cho phép ghi vào EPPROM

 Bit 1 WR (Write Control bit ):

Việc set bit này lên sẽ khởi tạo việc ghi dữ liệu từ thanh ghi EEDATA đếnmột địa chỉ cụ thể thông qua thanh ghi EEDR

1 = Khởi tạo ghi

0 = Không khởi tạo

 Bit 0 RD ( Read Control bit ):

Bit dùng để điều khiển việc khởi tạo quá trình chuyển dữ liệu từ một địa chỉ

đã được định nghĩa trong EEDR đến thanh ghi EEDATA

này sẽ giữ giá rị cho đến khi có một byte khác được đọc hoặc cho đến khi có mộtlệnh ghi vào vùng EEPROM một dữ liệu khác.

Ví dụ:

MOVLW CONFIG_ADDR ; địa chỉ cần đọc => W

 Ghi dữ liệu vào vùng EEPROM (Thanh ghi EEDATA):

Để ghi dữ liệu vào vùng EEPROM người viết chương trình ghi địa chỉ cần lưuvào thanh ghi EEADR và địa chỉ cần ghi vào thanh ghi EEDATA, rồi phải theotừng bước trong đoạn chương trình ví dụ sau mà ghi mỗi byte dữ liệu

Ví dụ:

Quá trình ghi sẽ không được thực hiện nếu bắt đầu từ lệnh đưa giá trị 55h vàothanh ghi EECON2 cho đến lệnh set bit WR trong thanh ghi EECON1 cho mỗi lầnghi một byte Khi ghi tốt nhất là cấm ngắt xảy ra.

Thêm vào đó bit WREN trong thanh ghi EECON1 phải được set lên 1 để chophép ghi Để ngăn chặn việc ghi vào EEPROM một giá trị không mong muốn thìbit nay nên được xóa và chỉ khi nào muốn ghi vào EEPROM thì mới set lên Bitnày không được xoá bởi phần cứng

Sau một chu kỳ ghi, tức một byte đã được ghi vào EEPROM thì người viếtchương trình nên xóa bit này để không tác động đến lần ghi sau

Sau một chu kỳ ghi hoàn tất, bit WR tự động được xoá bằng phần cứng và cờEEIF sẽ được bật và điều này sẽ tạo ra một ngắt ( nếu được cho phép) và bit nàyphải được xoá bằng phần mềm trong chương trình ngắt nếu muốn lần sau xảy rangắt khi ghi xong một byte vào EEPROM

 Kiểm tra ghi vào EEPROM:

Để biết được dữ liệu ghi vào EEPROM có đúng hay không thì tốt nhất là tanên kiểm tra bằng cách đọc lại giá trị vừa ghi và so sánh với giá trị ghi vào và nếukết quả hai giá trị bằng nhau thì kết quả tốt và byte cần ghi tiếp theo mới tiếp tục vàcũng được kiểm tra như byte trước

 Bảo vệ ghi vào EEPROM giá trị không mong muốn:

Để tránh trường hợp ghi vào EEPROM giá trị không mong muốn nhà sản xuất

đã thiết kế: khi cấp nguồn thì bit WREN bị xoá và có một khoảng thời gian trễ72ms không cho phép ghi vào EEPROM

 Các thanh ghi có chức năng đặt biệt quan trọng (SFR)

Các thanh ghi có chức năng đặc biệt là các thanh ghi dùng cho CPU và cácModul thiết bị ngoại vi để điều khiển hoạt động của các thiết bị theo yêu cầu Cácthanh ghi này được xem như là các RAM tĩnh Các SFR bao gồm 2 phần: phầnchính (CPU) và phần ngoại vi

o Thanh ghi STATUS: (Địa chỉ bộ nhớ 03h, 83h, 103h, 183h)

Thanh ghi STATUS bao gồm trạng thái số của ALU, trạng thái Reset và cácbit chọn bank cho bộ nhớ dữ liệu Thanh ghi STATUS có thể là đích tới cho bất cứđịa chỉ nào như các thanh ghi khác.

 Bit IRP: bit dùng để chọn bank (chọn gián tiếp)0: chọn bank 2,3

1: chọn bank 0,1

 Bit RP1, RP0: dùng để chọn bank (chọn trực tiếp)00: chọn bank 0

01: chọn bank 110: chọn bank 211: chọn bank 3

 Bit TO (Time out bit): Cờ báo tràn bộ WDT1: Không xảy ra tràn

 Bit RBPU (Potr b pull-up Enable bit)1: Cho phép điện trở kéo lên ở Port B

0: Không cho phép điện trở kéo lên

 Bit INTEDG (Interrupt Edge Select Bit): Nếu ngắt ngoài đượccho phép thì bit này xác định ngắt sẽ xảy ra khi tín hiệu ở chân RB0/INT làsườn lên hay sườn xuống

1: sườn lên0: sườn xuống

 Bit TOCS (TM0 Clock Source Select Bit): Bit này cho phép bộđịnh thời tăng giá trị hoặc là từ dao động nội, hoặc là từ dao động ngoài trênchân RA4/TOCKI

1: dao động ngoài0: dao động nội

 Bit TOSE (TMR0 Source Edge Select Bit): Bit này cho phép tínhiệu trên chân RA4/TOCKI tác động vào bộ định thời ở sườn lên hay sườnxuống

1: sườn xuống0: sườn lên

 Bit PSA (Prescaler Assigment bit): bit này qui định bộ chia tầnđược gán bộ định thời(TMR0) hay bộ watch dog (WDT)

1: gán cho bộ WDT0: gán cho bộ TMR0

 Bit PS0, PS1, PS2 (Prescaler Rate Select bit) ba bit này xác định

hệ số của bộ chia tần, các tỷ số này như sau:

 Bit TMR0IE( TMR0 Overflow Interrupt Enable): bit này chophép ngắt khi tràn bộ định thời.

 Bit RBIE ( RB Port Change Interrupt Enable): bit cho phép ngắtkhi có sự thay đổi trên Port B

0: không có thay đổi

2.1.3 Các chế độ làm việc chính của PIC:

2.1.3.1 Chế độ định thời timer:

Bộ định thời là phần phức tạp nhất của vi điều khiển Hầu hết các ứng dụngcủa nó là tạo ra mối quan hệ cần thiết giữa không gian thực và vi điều khiển Vềmặt vật lý, bộ định thời là một thanh ghi mà giá trị của nó liên tục tăng tới 255 vàsau đó nó bắt đầu lại từ đầu : 0,1,2…255…0,1,2….255… Hình 1.14 là sơ đồ khốicủa bộ định thời (TMR0) và bộ Watchdog (WDT) Các thanh ghi INTCON,OPTION_REG, TRISA là các thanh ghi tác động trực tiếp tới bộ định thời

Bộ chia tần số (Prescaler) có thể được sử dụng cho bộ định thời TMR0 hoặc

bộ WDT phụ thuộc vào bit PSA của thanh ghi OPTION_REG Bộ chia tần là một

bộ đếm có thể lập trình được, tỉ số đếm của nó phụ thuộc vào 3 bit PS0, PS1, PS2của thanh ghi OPTION_REG Bộ định thời TMR0 là bộ định thời 8 bit, do đó nó

có thể đếm lên tới giá trị 256 Khi giá trị của bộ định thời tràn từ 255 về 0 nó sẽsinh ra một ngắt Nhận thấy rằng giá trị cực đại của bộ định thời là 256, do đó thời

gian định thời sẽ rất ngắn Ví dụ: ở tần số hoạt động là 20Mhz thì tần số ngõ vào bộđếm là 5Mhz Chu kỳ của xung đồng hồ này là 200ns (1/5 Mhz = 0.2 μs) Vì vậy sẽs) Vì vậy sẽlàm cho bộ định thời tràn sau 0.2*256 = 51.1μs) Vì vậy sẽs Do đó để tăng thời gian định thời

ta sử dụng bộ chia tần Prescaler:

Bảng 2.3

Ví dụ khi bộ chia tần được thiết lập là 1:256, thì có nghĩa là sau 256 xung ngõvào bộ định thời mới tăng lên 1 Do đó bộ định thời sẽ tràn sau 51.1 μs) Vì vậy sẽs * 256 =13ms

Hình 2.8 : Sơ đồ bộ định thời.

2.1.3.2 Chế độ reset bằng bộ giám sát WDT

Bộ WDT (Watchdog timer) là một bộ dao động chạy độc lập với hệ thống.Chức năng của nó là tự động Reset hoạt động của vi điều khiển khi xảy ra sự cố.Bởi vì thông thường, khi xảy ra lỗi vi điều khiển thường ở trong trạng thái dừnglàm việc cho đến khi được Reset trở lại Bộ WDT hoạt động dựa trên một nguyên

lý đơn giản là: nếu xảy ra tràn ở bộ WDT (mặc định là 18ms) thì vi điều khiển sẽđược Reset Do đó Reset sẽ xảy ra trong hai trường hợp hoạt động đúng và hoạtđộng sai Để tránh trường hợp vi điều khiển bị Reset khi hoạt động đúng thì ta thựchiện ghi vào thanh ghi WDT giá trị “0” mỗi khi nó gần tràn Thực tế, bộ WDTthường không được sử dụng bởi vì nếu có lỗi xảy ra ở phần mềm thì thông thườngbạn sẽ nhận ra lỗi thông qua cách hoạt động của nó Nếu sử dụng bộ WDT thì bạn

có thể không nhận ra tại sao chương trình hoạt động sai

Hình 2.9: Sơ đồ hoạt động của bộ WDT.

2.1.3.3 Chế độ truyền thông nối tiếp USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver- Transmitter)

-USART thường là một mạch tích hợp được sử dụng trong việc truyền dẫn dữliệu nối tiếp giữa máy tính và thiết bị ngoại vi thông qua cổng nối tiếp Rất nhiều viđiều khiển hiện nay đã tích hợp USART Để bắt đầu việc truyền dữ liệu bằngUSART, một start bit được gửi đi, sau đó là 5-8 bit dữ liệu, sau đó là stop bit Startbit có trạng thái ngược với trạng thái bình thường của đường truyền dữ liệu Stop

bit có trạng thái trùng với trạng thái bình thường của đường truyền dữ liệu Tốc độcủa USART được quy định bởi tốc độ baud Một số chuẩn giao tiếp của USART làEIA, RS232, RS422 và RS485 Thường khi làm việc với USART ta thường chú ýđến các thông số sau:

 Tốc độ Baud: thường là 9600

 Số bit được dùng để truyền dữ liệu: 5-8 bit ( thường là 8)

 Bit Stop 1 hay 2 ( thường chọn 1)

 Bit chẵn lẻ

Các thanh ghi dùng trong bộ điều khiển truyền thông USART

Để sử dụng cho quá trình điều khiển USART trong PIC 16F876A sử dụng 5thanh ghi: 2 thanh ghi chức năng (TXSTA, RCSTA), 2 thanh ghi dữ liệu (RCREG,TXREG), thanh ghi tốc độ Baud (SPBRG)

 Thanh ghi TXSTA:

1 CSRC: bit chọn nguồn cho đồng hồ.

1: chọn kiểu Master (lấy nguồn bên trong từ BRG)0: chọn kiểu Slave (lấy nguồn từ bên ngoài)

2 TX9: bit chọn chế độ truyền 9 bit.

1: chế độ truyền 9 bit0: chế độ truyền 8 bit

3 TXEN: bit cho phép truyền.

1: cho phép truyền

0: không cho phép truyền

4 SYNC: bit chọn chế độ truyền đồng bộ hay không đồng bộ.

1: đồng bộ0: không đồng bộ

5 BRGH: bit chọn tốc độ truyền cao hay thấp.

1: chế độ cao0: chế độ thấp

6 TRMT: bit báo chế độ truyền của thanh ghi trạng thái(TSR:

Transmit Shift Register Status)

1: TSR rỗng (dữ liệu đã được truyền xong)0: TSR đầy ( dữ liệu còn trong bộ đệm của USART)

7 TX9D: giá trị của bit thứ 9 trong chế độ truyền 9 bit, bit này có

thể dùng để lưu bít chẵn lẻ

 Thanh ghi RCSTA:

1 SPEN: bit cho phép sử dụng bộ USART

1: cho phép sử dụng0: không cho phép sử dụng

2 RX9: bit chấp nhận chế độ nhận 9 bit

1: chấp nhận chế độ nhận 9 bit0: không chấp nhận chế độ nhận 9 bit

3 SREN: bit chỉ cho phép nhận( bit này sẽ được xóa sau khi quá

trình nhận hoàn thành )1: cho phép nhận0: không cho phép nhận