Hệ thống an ninh gia đình

Trong cuộc sống hiện đại, an ninh cho nhà ở trở thành mối quan tâm hàng đầu vì quanh ta luôn tồn tại những khu vực dễ cháy có thể gây ra hỏa hoạn, nhiều kẻ trộm lợi dụng lúc chúng ta sở hở để ra tay. Xuất phát từ nhu cầu trên, nhóm chúng tôi đã chọn đề tài “Hệ thống an ninh gia đình”. Hệ thống sẽ giúp phát hiện các nguy cơ gây cháy từ sự rò rỉ gas, các khí dễ cháy hoặc từ sự thay đổi nhiệt độ thông qua các cảm biến, từ đó sẽ có các hướng xử lý như phát chuông cảnh báo hoặc ngắt điện, kích hoạt hệ thống chữa cháy. Bên cạnh đó, hệ thống này còn sử dụng cảm biến chuyển động giúp phát hiện sự đột nhập. Và khi xảy ra các nguy cơ trên thì hệ thống sẽ gởi tin nhắn SMS đến người dùng.Phương pháp nghiên cứu chúng tôi sử dụng xuyên suốt đề tài là xây dựng các lưu đồ thuật toán, tính toán thiết kế mạch, viết code và thi công lắp ráp để kiểm chứng tính đúng đắn của phần thiết kế, code và các lưu đồ thuật toán vừa xây dựng.1.1Nội dung đề tàiCảnh báo cháy, cảnh báo trộm, khi có sự cố về cháy hoặc trộm xảy ra thì tiến hành báo động, đồng thời gửi SMS cảnh báo đến chủ nhà.CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC MỘT SỐ LINH KIỆN TRONG ĐỀ TÀICác linh kiện được sử dụng trong đề tài gồm có:•Pic16f877a•Màn hình LCD HD44780•Module thuphát RF433MHz•Cảm biến gas MQ6•Cảm biến nhiệt LM35•Module cảm biến chuyển động PIR•Module SIM 900 CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ MẠCH VÀ TÍNH TOÁNTất cả các khối đều sử dụng VDK Pic16f877a.3.1. Khối khóa điện tửLCD làm việc ở chế độ 4 bit, sử dụng ma trận phím 4x3 dùng phương pháp quét hàng cột. Sử dụng lần lượt chân D0 và chân D1 của VDK để nhận và gửi tín hiệu từ module thuphát RF.3.2. Khối báo trộmSử dụng chân A4 để lấy tín hiệu từ module PIR. Sử dụng chân D2 để điều khiển bậttắt chuông báo động. Sử dụng lần lượt chân D0 và chân D1 của VDK để nhận và gửi tín hiệu từ module thuphát RF.3.3 Khối báo cháyLCD làm việc ở chế độ 4 bit, ngõ ra cảm biến gas được kết nối với chân có chức năng ADCA1. Ngõ ra cảm biến nhiệt được kết nối với chân A0. Sử dụng chân D2 của VDK điều khiển đóng mở BJT tắtdẫn bão hòa để bậttắt chuông cảnh báo. Sử dụng lần lượt chân D0 và chân D1 của VDK để nhận và gửi tín hiệu từ module thuphát RF.3.4 Khối xử lý trung tâm LCD làm việc ở chế độ 4 bit, sử dụng 5 port: A0, A1, A2, A3, A4 làm nút điều khiển, khi chưa nhấn các chân này được trở kéo lên điện áp ở mức ‘1’. Khi được nhấn, điện áp ở mức ‘0’. Sử dụng chân C3 của VDK điều khiển BJT đóngdẫn bão hòa để bật tắt chuông. Sử dụng lần lượt chân D0 và chân D1 của VDK để nhận và gửi tín hiệu từ module thuphát RF.3.5 Khối RelayNgõ ra module PIR được đưa vào chân 1 của opto P817. Khi áp ra của PIR ở mức cao (3,3V) kích dẫn opto dẫn, đưa điện áp vào chân A4 của VDK lên mức cao. Sử dụng các chân B2, B3, B4 của VDK để điều khiển bậttắt RELAY. Sử dụng chân D1 của VDK để nhận tín hiệu từ module thu RF.CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN4.1 Khóa điện tử begin:Chờ phím OK được bấm. Chờ phím “1” hoặc “2” được bấm, nhảy sang khối chức năng tương ứng.bat_canh_bao:Gửi tín hiệu báo hiệu bật cảnh báo chủ vắng nhà đến khối trung tâm và khối báo trộm. Chờ mật khẩu được nhập: Nếu đúng thì gửi tín hiệu tắt cảnh báo đến khối trung tâm và khối báo trộm rồi mở chốt cửa. Cuối cùng quay lại khối begin. Nếu sai thì quay lại bước nhập mật khẩu. Nếu sai quá ba lần thì phát chuông cảnh báo trong 10s, rồi quay lại bước nhập mật khẩu.doi_mat_khau:Nhập mã bảo mật: •Nếu đúng: Nhập mật khẩu mới.•Xác nhận lại: Nếu sai, quay lại nhập mật khẩu mới. Nếu đúng, thoát khỏi hàm con.4.2 Khối báo trộmbegin:Chờ tín hiệu bật cảnh báo chủ ở nhà hoặc chủ vắng nhà từ khối khóa điện tử, rồi nhảy sang chức năng tương ứng.canh_bao:Kiểm tra liên tục tín hiệu từ module phát hiện vật thể PIR đưa về: Nếu phát hiện có người thì phát cảnh báo đến khối trung tâm. Chờ tín hiệu tắt cảnh báo từ khối trung tâm: Nếu nhận được tín hiệu tắt cảnh báo từ khóa điện tử thì quay về khối begin.4.3 Khối báo cháybegin:Khi bắt đầu MCU đọc dữ liệu ngõ ra của các cảm biến gas, cảm biến nhiệt độ hiển thị lên LCD. Sau đó kiểm tra các thông số. Nếu các thông số vượt quá giới hạn cho phép thì chuyển sang khối bao_dong. Nếu các thông số vẫn ở mức cho phép thì quay lại từ đầu.bao_dong:Khi phát hiện nguy cơ xảy ra cháy thì tiến hành bật chuông cảnh báo. Nếu trong 30s mà các thông số vẫn ở ngoài mức cho phép thì bắt đầu gửi tín hiệu cảnh báo đến mạch phát RF. Nếu trong 30s, các thông số trở về mức an toàn thì thoát khỏi hàm con.4.4 Khối Trung tâmbegin:Kiểm tra nút “OK” có được nhấn, nếu có nhảy sang hàm thiet_lap. Đồng thời kiểm tra các tín hiệu nhận được, nếu phát hiện tín hiệu báo cháy từ khối báo cháy thì nhảy sang hàm bao_dong. Nếu phát hiện tín hiệu bật cảnh báo từ khối khóa điện tử thì nhảy sang hàm bat_canh_bao.thiet_lap:Nhập mã bảo mật, nếu sai nhập lại. Nếu đúng, nhấn nút”UP” nhảy sang hàm doi_sdt để đổi sdt. Nhấn nút “DOWN” nhảy sang hàm set_relay để cài đặt relay.set_relay: Lần lượt thiết lập việc bật hoặc không bật relay1, 2, 3 khi xảy ra sự cố. Nếu chọn yes thì ghi giá trị “1”, nếu chọn no thì ghi giá trị “0” vào eeprom vị trí ô nhớ thứ 13, 14, 15 tương ứng với việc thiết lập bật hoặc không bật relay1, relay2, relay3.doi_sdt: Nhập số điện thoại mới, xác nhận lại. Nếu đúng thì thoát khỏi hàm con, nếu sai thì nhập lại.bao_dong:Bật chuông cảnh báo. Nếu là cảnh báo cháy thì gửi tín hiệu bật lần lượt các relay 1, 2, 3 như đã cài đặt, gửi tin nhắn cảnh báo cháy đến chủ nhà. Nếu là cảnh báo trộm thì gửi tin nhắn cảnh báo trộm đến chủ nhà. Chờ nhập mã bảo mật để tắt cảnh báo. Nếu sai thì nhập lại, nếu đúng thì thoát khỏi hàm con.4.5 Khối bậttắt relay:Chờ tín hiệu bậttắt từ khối trung tâm gửi về. Nếu đúng thì tiếng hành bậttắt relay tương ứng.

LỜI CAM ĐOAN

 -  - Tôi xin cam đoan nội dung của đồ án này không phải là bản sao chép của bất cứ

đồ án hoặc công trình đã có từ trước Nếu vi phạm tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật của Khoa

Ngày 02 tháng 06 năm 2014

Sinh viên thực hiện

PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

Vũ Tất Thành

- Nghiên cứu các đề tài liên quan

- Đề xuất mô hình tổng quan của hệ thống

- Tìm hiểu về các linh kiện sử dụng trong mạch

- Tính toán thiết kế mạch

- Thi công mạch

- Viết và tối ưu code

- Kiểm tra và sửa lỗi hệ thống

Nguyễn Văn Nhẫn

- Nghiên cứu về các đề tài liên quan

- Tìm hiểu về nội dung lý thuyết

- Thi công mạch

- Sửa code

- Kiểm tra và sửa lỗi hệ thống

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN………1

PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ……….2

MỤC LỤC……… 3

CÁC TỪ VIẾT TẮT………5

DANH MỤC HÌNH ẢNH……… ………6

LỜI NÓI ĐẦU……….8

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG AN NINH GIA ĐÌNH…….……… 9

1.1 Ý tưởng đề tài.……… 9

1.2 Nội dung đề tài……… 9

1.3 Sơ đồ khối……… 10

1.3.1 Khối Khóa điện tử……… 10

1.3.2 Khối Báo trộm……… … 11

1.3.3 Khối Báo cháy……… ….11

1.3.4 Khối xử lý trung tâm……… 12

1.3.5 Khối Relay……….12

1.4 Trình tự chức năng……… 12

1.5 Kết luận chương……… 13

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC MỘT SỐ LINH KIỆN TRONG ĐỀ TÀI 14

2.1 Giới thiệu chương……….……… 14

2.2 PIC16F877……… ……….…… 14

2.3 Màn hình LCD HD44780……… 15

2.4 Module thu/phát RF433MHz……… 18

2.4.1 Module phát RF 433 MHz ……… 18

2.4.2 Module thu RF433 MHz.……… ………… 19

2.5 Cảm biến gas MQ-6……… ……….19

2.6 Cảm biến nhiệt LM35……….…………21

2.7 Module cảm biến chuyển động PIR ……… 23

2.8 Module SIM 900……… ……… 23

2.9 Kết luận chương……… 24

CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ MẠCH VÀ TÍNH TOÁN……….……….25

3.1 Giới thiệu chương……….……….……… 25

3.2 Sơ đồ mạch……….……….…25

3.2.1 Khối khóa điện tử ………25

3.2.2 Khối báo trộm ……….……… 27

3.2.3 Khối báo cháy……….……….………… ….… 29

3.2.4 Khối xử lý trung tâm… ……….………… …… 31

3.2.5 Khối Relay……… 33

3.3 Tính toán……… …35

3.3.1 Mạch điều khiển chuông……….… 35

3.3.2 Mạch điều khiển Relay…… ……… 36

3.3.3 Tính toán mạch kích dẫn opto ……… 38

3.4 Kết luận chương……… …39

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN.…….……… 40

4.1 Giới thiệu chương ……… ……….40

4.2 Khối khóa điện tử……… ……….………… 40

4.3 Khối báo trộm……… 42

4.4 Khối báo cháy……….….43

4.5 Khối xử lý trung tâm… ……….44

4.6 Khối bật/tắt Relay.……….……… 48

4.7 Kết luận chương……… 48

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI……….….49

TÀI LIỆU THAM KHẢO……….51

PHỤ LỤC……… 52

MCU: Multipoint control unit

MPU: MIDI Processing Unit

RAM: Random Access Memory

RF: Radio frequency

ROM: Read-only memory

SMS: Short Messeage Service

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Sơ đồ khối

Hình 2.1: Sơ đồ chân và hình dạng của PIC16F877

Hình 2.2: Hình dáng của loại LCD thông dụng

Hình 2.3: Sơ đồ chân của LCD

Hình 2.4: Module phát RF 433 MHz

Hình 2.5 Module thu RF433MHz

Hình 2.6: Cảm biến gas MQ-6

Hình 2.7: Sơ đồ phân bố chân của MQ-6

Hình 2.8: Sơ đồ mạch đo các thông số của MQ-6

Hình 2.9: Cảm biến nhiệt LM35

Hình 2.10: Sơ đồ nối mạch LM35 (1)

Hình 2.11: Sơ đồ nối mạch LM35 (2)

Hình 2.12: Cảm biến chuyển động PIR

Hình 2.13: Module sim 900A

Hình 3.1: Sơ đồ mạch của khối khóa điện tử

Hình 3.2: Sơ đồ mạch của khối báo trộm

Hình 3.3: Sơ đồ mạch của khối báo cháy

Hình 3.4: Sơ đồ mạch của khối trung tâm

Hình 3.5: Sơ đồ mạch của khối bật/tắt relay

Hình 3.6: Mạch điều khiển chuông

Hình 3.7: Mạch điều khiển led và relay

Hình 3.8: Mạch kích dẫn opto

Hình 4.1: Lưu đồ thuật toán begin của khóa điện tử

Hình 4.2: Lưu đồ thuật toán hàm bat_canh_bao và doi_mat_khau khối khóa điện tử

Hình 4.3: Lưu đồ thuật toán của khối báo trộm

Hình 4.4: Lưu đồ thuật toán khối báo cháy

Hình 4.5: Lưu đồ thuật toán hàm chính khối xử lý trung tâm

Hình 4.6: Lưu đồ thuật toán hàm thiết lập khối xử lý trung tâm

Hình 4.7: Lưu đồ thuật toán hàm set_relay và doi_sdt của khôi xử lý trung tâm

Hình 4.8: Lưu đồ thuật toán hàm bao_dong của khối xử lý trung tâm

Hình 4.9: Lưu đồ thuật toán hàm chính khối bật/tắt relay

LỜI MỞ ĐẦU

Trong cuộc sống hiện đại, an ninh cho nhà ở trở thành mối quan tâm hàng đầu vì quanh

ta luôn tồn tại những khu vực dễ cháy có thể gây ra hỏa hoạn, nhiều kẻ trộm lợi dụng lúc

chúng ta sở hở để ra tay Cho nên việc lắp đặt hệ thống an ninh có vai trò rất quan trọng,

giúp ngăn chặn và xử lý kịp thời các đám cháy cũng như cảnh báo, phát hiện trộm

Xuất phát từ nhu cầu trên, nhóm chúng tôi đã chọn đề tài “Hệ thống an ninh gia đình”

Hệ thống sẽ giúp phát hiện các nguy cơ gây cháy từ sự rò rỉ gas, các khí dễ cháy hoặc từ

sự thay đổi nhiệt độ thông qua các cảm biến, từ đó sẽ có các hướng xử lý như phát

chuông cảnh báo hoặc ngắt điện, kích hoạt hệ thống chữa cháy Bên cạnh đó, hệ thống

này còn sử dụng cảm biến chuyển động giúp phát hiện sự đột nhập Và khi xảy ra các

nguy cơ trên thì hệ thống sẽ gởi tin nhắn SMS đến người dùng

Để thực hiện nội dung này, đồ án gồm có 4 chương:

Chương 1: Tổng quan về hệ thống an ninh gia đình

Chương 2: Giới thiệu sơ lược một số linh kiện sử dụng trong đề tài

Chương 3: Sơ đồ mạch và tính toán

Chương 4: Xây dựng lưu đồ thuật toán

Phương pháp nghiên cứu chúng tôi sử dụng xuyên suốt đề tài là xây dựng các lưu đồ

thuật toán, tính toán thiết kế mạch, viết code và thi công lắp ráp để kiểm chứng tính đúng

đắn của phần thiết kế, code và các lưu đồ thuật toán vừa xây dựng

Với sự hướng dẫn tận tình của thầy Lê Xứng cùng những kiến thức đã học từ các thầy cô,

học hỏi từ bạn bè và tự tìm tòi trên Internet, nhóm chúng tôi đã hoàn thành hệ thống an

ninh cho nhà ở có vi xử lý giao tiếp RF với các module cảm biến cùng 3 chế độ cảnh báo

được nhập từ bán phím, tự động ngắt điện và kích hoạt hệ thống chữa cháy khi có cảnh

báo nguy hiểm, đồng thời gửi tin nhắn SMS thông báo đến người dùng

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG AN NINH GIA ĐÌNH

1.1 Ý tưởng đề tài

Trong năm 2013, cả nước xảy ra gần 2.600 vụ cháy nổ, làm chết 124 người và bị thương

349 người Lực lượng phòng cháy chữa cháy đã lập biên bản hơn 27.500 trường hợp vi phạm về cháy nổ, đồng thời huy động 46.300 lượt cán bộ chiến sĩ trực tiếp cứu chữa 1.539 vụ cháy

Những vụ cháy liên quan đến nhà cao tầng, chợ, trung tâm thương mại, khu chung cư có chiều hướng gia tăng Đây cũng là năm xảy ra nhiều vụ cháy nổ đặc biệt nghiêm trọng về

số người chết và thiệt hại về tài sản Riêng vụ nổ nhà máy pháo hoa ở Phú Thọ đã làm chết 26 người và gần 100 người bị thương, toàn bộ nhà máy bị san phẳng, thiệt hại khoảng 53 tỉ đồng

Trong những năm gần đây, tình hình cháy trên địa bàn toàn quốc có những diễn biến

phức tạp Tuy số vụ cháy có chiều hướng giảm nhưng vẫn xảy ra những vụ cháy lớn gây

hậu quả nghiêm trọng Đặc biệt vào mùa khô và các đợt lễ, tết Nguyên nhân chủ yếu là

do bất cẩn trong sinh hoạt và việc sử dụng điện của người dân

Thêm vào đó, trộm cắp cũng đang là vấn đề nhức nhối gây mất trật tự an ninh xã hội, đe

dọa đến tính mạng và tài sản của người dân Từ đầu năm đến nay, thành phố Đà Nẵng

liên tiếp xảy ra nhiều vụ trộm đột nhập vào nhà dân lấy tài sản, số vụ án được phá chỉ gần

30%

Tóm lại, việc lắp đặt hệ thống an ninh gia đình có chức năng báo cháy và cảnh báo đột

nhập là nhu cầu chính đáng và cần thiết, giúp người dùng an tâm hơn và phòng tránh

được các rủi ro đáng tiếc

1.2 Nội dung đề tài

• Cảnh báo cháy

• Cảnh báo trộm

• Khi có sự cố về cháy hoặc có trộm đột nhập thì hệ thống phát chuông báo động,

đồng thời gửi SMS cảnh báo đến chủ nhà

1.3 Sơ đồ khối

• Người dùng tương tác với khối này thông qua màn hình LCD và hệ thống

nút bấm để cài đặt các chức năng cảnh báo và thay đổi mật khẩu

1.3.2 Khối Báo trộm

Bao gồm:

• Vi xử lý pic 16f877a

• Cảm biến hiện diện

• Cảm biến phát hiện đóng/mở cửa

• Bộ thu phát RF 433MHz

Hoạt động:

• Nhận tín hiệu hoạt động từ module Khóa điện tử thông qua bộ thu

RF433Mhz

• Phát hiện trộm hoặc cửa bị cạy bằng các cảm biến hiện diện và cảm biến

phát hiện đóng/mở cửa Khối này gửi tín hiệu cảnh báo đến module Xử lý trung tâm thông qua bộ phát RF433MHz

1.3.3 Khối Báo cháy:

• Lấy thông tin từ các cảm biến, hiển thị các thông số về nhiệt độ, nồng độ

gas cũng như nguyên nhân dẫn đến sự cố trên màn hình LCD

• Khi xảy ra cháy, khối này gửi tín hiệu cảnh báo đến khối Xử lý trung tâm

thông qua module phát RF 433MHz

1.3.4 Khối xử lý trung tâm:

• Người dùng tương tác với khối này thông qua màn hình LCD và hệ thống

nút bấm để cài đặt các chức năng đóng ngắt của khối relay và thay đổi số điện thoại nhận SMS khi xảy ra sự cố

• Khối này nhận tín hiện cảnh báo từ các module cảnh báo cháy, báo trộm

thông qua module thu RF 433MHz và thực hiện trình tự theo cài đặt ban đầu

1.4 Trình tự chức năng

Người sử dụng có thể cài đặt các chế độ: cảnh báo khi vắng nhà, cảnh báo khi có người ở

nhà và tắt chức năng cảnh báo trộm thông qua khóa điện tử

• Chế độ 1: cảnh báo khi vắng nhà

Các module cảm biến hiện diện và các module phát hiện cửa đóng/mở thuộc khối báo

trộm được kích hoạt Nếu phát hiện có vật di chuyển trong nhà hoặc cửa mở thì ngay lập

tức bật chuông báo động và gửi tin nhắn SMS đến người sử dụng

Khi phát hiện có nguy cơ cháy: Trong 30 giây đầu, khối báo cháy bật chuông cảnh báo

Nếu sau 30s các nguy cơ xảy ra cháy không biến mất, khối này sẽ gửi tín hiệu cảnh báo

đến khối xử lý trung tâm Tại khối xử lý trung tâm, hệ thống gửi tin nhắn SMS đến người

sử dụng đồng thời cắt nguồn điện và bật bơm chữa cháy theo trình tự cài đặt ban đầu của

người sử dụng

• Chế độ 2: cảnh báo khi có người ở nhà

Chỉ các module phát hiện cửa đóng/mở thuộc khối báo trộm được kích hoạt Ngay khi có

sự xâm nhập từ bên ngoài được phát hiện bởi các module này, vi điều khiển trung tâm sẽ

bật chuông báo động

Khi phát hiện có nguy cơ cháy: tương tự chế độ 1 nhưng không thực hiện chức năng gởi

tin nhắn SMS cho người sử dụng

• Chế độ 3: tắt chức năng cảnh báo

Chỉ có chức năng báo cháy được kích hoạt Khi phát hiện nguy cơ cháy: tương tự chế độ

2

1.5 Kết luận chương

Nội dung chính của chương này là giới thiệu mô hình của hệ thống dưới dạng sơ đồ khối,

chỉ ra các linh kiện và chức năng của từng khối và của cả hệ thống, từ đó ta có thể xác

định được các loại linh kiện cần được sử dụng trong đề tài để có thể thực hiện mạch mô

phỏng cho kết quả gần sát với thực tế

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC MỘT SỐ LINH KIỆN TRONG ĐỀ TÀI

2.1 Giới thiệu chương

Nội dung của chương 2 là giới thiệu loại vi xử lý, các loại module cảm biến về khí gas,

nhiệt độ, chuyển động, module thu/phát RF, loại LCD được sử dụng trong đề tài

2.2 PIC16F877

PIC16F877A là dòng PIC phổ biến nhất hiện nay (đủ mạnh về tính năng, có 40 chân, bộ

nhớ đủ cho hầu hết các ứng dụng thông thường)

Hình 2.1: Sơ đồ chân và hình dạng của PIC16F877

Cấu trúc tổng quát của PIC 16F877A như sau:

• 8 KB Flash ROM

• 368 Bytes RAM

• 256 Bytes EEPROM

• 5 ports (A, B, C, D, E) vào ra với tín hiệu điều khiển độc lập

• 2 bộ định thời 8 bits (Timer 0 và Timer 2)

• Một bộ định thời 16 bits (Timer 1) có thể hoạt động trong chế độ tiết kiệm năng

lượng (SLEEP MODE) với nguồn xung Clock ngoài

• 2 bộ CCP (Capture / Compare/ PWM)

• 1 bộ biến đổi AD 10 bits, 8 ngõ vào

• 2 bộ so sánh tương tự (Compartor)

• Watch Dog Timer

• Một cổng song song 8 bits với các tín hiệu điều khiển

• Một cổng nối tiếp

• 15 nguồn ngắt

• Có chế độ tiết kiệm năng lượng

• Nạp chương trình bằng cổng nối tiếp ICSP

• Được chế tạo bằng công nghệ CMOS

đa dạng, trực quan (chữ, số và kí tự đồ họa), dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều

giao thức giao tiếp khác nhau, tốn rất ít tài nguyên hệ thống và giá thành rẻ

Có rất nhiều loại LCD với nhiều hình dáng và kích thước khác nhau, trên hình 2.2 là loại

LCD thông dụng

Hình 2.2: Hình dáng của loại LCD thông dụng

Khi sản xuất LCD, nhà sản xuất đã tích hợp bên trong lớp vỏ và chỉ đưa các chân giao

tiếp cần thiết Các chân này được đánh số thứ tự và đặt tên như hình 2.3

Hình 2.3: Sơ đồ chân của LCD

Chức năng các chân:

1 Vss Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này

với GND của mạch điều khiển

2 VDD Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân

này với VCC = 5V của mạch điều khiển

3 VEE Điều chỉnh độ tương phản của LCD

4 RS Chân chọn thanh ghi (Register Select) Nối chân RS với

logic “0” (GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn thanh ghi

- Logic “0”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của LCD (ở chế độ “ghi” – write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ của LCD (ở chế độ “đọc” – read)

- Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên trong LCD

5 R/W Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write) Nối chân R/W

với logic “0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với logic “1” để LCD ở chế độ đọc

6 E Chân cho phép (Enable) Các tín hiệu được đặt lên bus

DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho phép của chân E

- Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển vào (chấp nhận) thanh ghi bên trong nó khi phát hiện một xung (high-to-low transition) của tín hiệu chân E

- Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB7 khi phát hiện cạnh lên (low-to-high

DB0-transition) ở chân E và được LCD giữ ở bus đến khi nào chân E xuống mức thấp

7 – 14 DB0 – DB7Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với

MPU Có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này :

- Chế độ 8 bit: Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit MSB là bit DB7

- Chế độ 4 bit: Dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới DB7, bit MSB là DB7

Ghi chú: Ở chế độ “đọc”, MPU sẽ đọc thông tin từ LCD thông qua các chân DBx Còn

khi ở chế độ “ghi”, MPU sẽ xuất thông tin điều khiển cho LCD thông qua các chân DBx

• Truyền khoảng cách: khoảng cách không có Anten: 20-30cm

Tùy thuộc vào Anten Và Môi Trường Truyền Khoảng cách từ 50-100m Có thể

Hình 2.7: Sơ đồ phân bố chân của MQ-6 Hình 2.8:Sơ đồ mạch đo các thông số của

MQ-6

Sơ đồ phân bố chân của cảm biến khí gas MQ-6 như hình 2.10 Cảm biến có cấu tạo gồm ống gốm micro AL203, lớp cảm biến SnO2, điện cực đo đạc và sợi nung được gắn cố định trong lớp vỏ được làm bằng nhựa và lưới thép không gỉ Sợi nung cung cấp điều kiện làm việc cần thiết cho hoạt động của các thiết bị cảm biến MQ-6 có 6 chân, trong

đó 4 chân được dùng để nhận tín hiệu, 2 chân còn lại được dùng để tạo dòng cấp nhiệt

Giá trị trở kháng của MQ-6 khác so với các loại còn lại Khi dùng linh kiện này, việc điều chỉnh độ nhạy là rất cần thiết Để được kết quả tốt nhất, hiệu chỉnh việc phát hiện khí gây cháy về 1000ppm trong không khí và sử dụng giá trị trở kháng tải vào khoảng 20KΩ (trong khoảng 10KΩ đến 47KΩ) Khi đo đạc một cách chính xác, mức gây báo động thích hợp đối với việc phát hiện khí gas nên được xác định sau khi đã xem xét các ảnh hưởng về nhiệt độ và độ ẩm

2.6 Cảm biến nhiệt LM35

Hình 2.9: Cảm biến nhiệt LM35

Là vi mạch cảm biến nhiệt, điện áp đầu ra tỷ lệ với nhiệt độ

Để đo dải nhiệt từ 0°C đến 150°C ta nối mạch như sau:

Hình 2.10: Sơ đồ nối mạch LM35 (1)

VOUT = 0mV + 10mV/°C

Tại 0°C áp đầu ra VOUT = 0mV

Tại 25°C, áp đầu ra VOUT = 250mV

Để đo miền nhiệt từ -55°C đến 150°C, nối mạch như sau:

2.7 Module cảm biến chuyển động PIR

Hình 2.12: Cảm biến chuyển động PIR

Là một một module cảm biến chuyển động pyroelectricity (pyroelectric sensor module),

được phát triển để phát hiện cơ thể người, bao gồm cảm biến PIR kết hợp với ống kính

Fresnel được gắn trên một board mạch kích thước nhỏ gọn cùng với một IC Analog và

các linh kiện khác để tạo thành một Module hoàn chỉnh Đầu ra khi phát hiện vật thể

chuyển động ở mức logic cao và độ rộng xung có thể thay đổi được

Các tính năng và thông số kỹ thuật

• Kích thước nhỏ gọn: 28 x 28 mm

• Đầu ra header 3-pin, 2.54mm bao gồm VCC, Output, GND)

• Nguồn cung cấp: 5V-20V DC (Có thể thiết kế từ 3V-24V)

• Điện áp đầu ra: mức tín hiệu High/Low 3.3V

• Cảm biến hồng ngoại: 2 yếu tố, độ nhiễu thấp, độ nhạy cao

• Cảm biến ánh sáng : CdS photocell đã gắn sẵn có ngõ ra riêng

• Điện áp ngõ ra được lựa chọn thông qua một “jumper select “ trên mạch

• Giao tiếp máy tính:

• Cổng USB 2.0 kiểu B cho phép SIM908 giao tiếp máy tính

• Nút nhấn chọn cổng GSM hoặc GPS giao tiếp với máy tính

• Sử dụng IC FT232RL chuyển đổi USB TO UART

• Tích hợp kết nối anten ngoài cho GSM, GPS

• Tích hợp đế SIM Card trên mạch

• Tích hợp Transistor kích nguồn và led Netlight

• Nút nhấn ON/OFF: dùng để bật/tắt nguồn cung cấp cho SIM908

• Led PWR: led hiển thị nguồn

• Led NET: led hiển thị sóng của SIM908

• Led TX, RX: hiển thị dữ liệu truyền nhận khi giao tiếp qua cổng USB

• Cổng kết nối ngoài 16 chân: ON/OFF, SPK1N, SPK1P, MIC1N, MIC1P, VCHG,

TEMP-BAT, SDA, SCL, PWM3, PWM2, PWM1, ADC, VRTC, STATUS, LED

• Cổng kết nối ngoài 8 chân giao tiếp RS232 cổng GSM: DTR, DCD, RI, CTS,

sẽ thực hiện tính toán để kết hợp các linh kiện với nhau nhằm tạo ra mạch hoàn chỉnh có

thể thực hiện chức năng theo yêu cầu của đề tài

CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ MẠCH VÀ TÍNH TOÁN

3.1 Giới thiệu chương

Chương này gồm có các sơ đồ mạch của từng khối và phần tính toán cụ thể về thông số

của các linh kiện được sử dụng

3.2 Sơ đồ mạch

3.2.1 Khối khóa điện tử

Sử dụng Vi điều khiển Pic16f877a

Hình 3.1: Sơ đồ mạch của khối khóa điện tử

3.2.2 Khối báo trộm

Sử dụng Vi điều khiển Pic16f877a

Sử dụng chân A4 để lấy tín hiệu từ module PIR

Sử dụng chân D2 để điều khiển bật/tắt chuông báo động

Sử dụng lần lượt chân D0 và chân D1 của VDK để nhận và gửi tín hiệu từ module

thu/phát RF

Hình 3.2: Sơ đồ mạch của khối báo trộm

3.2.3 Khối báo cháy

Sử dụng Vi điều khiển Pic16f877a

LCD làm việc ở chế độ 4 bit, được kết nối với VDK như hình vẽ

Ngõ ra cảm biến gas được kết nối với chân có chức năng ADC-A1

Ngõ ra cảm biến nhiệt được kết nối với chân A0

Sử dụng chân D2 của VDK điều khiển đóng mở BJT tắt/dẫn bão hòa để bật/tắt chuông

cảnh báo

Sử dụng lần lượt chân D0 và chân D1 của VDK để nhận và gửi tín hiệu từ module

thu/phát RF

Hình 3.3: Sơ đồ mạch của khối báo cháy

3.2.4 Khối xử lý trung tâm

Sử dụng Vi điều khiển Pic16f877a

LCD làm việc ở chế độ 4 bit, được kết nối với VDK như hình vẽ

Sử dụng 5 port: A0, A1, A2, A3, A4 làm nút điều khiển, khi chưa nhấn các chân này

được trở kéo lên điện án ở mức ‘1’ Khi được nhấn, điện áp ở mức ‘0’

Sử dụng chân C3 của VDK điều khiển BJT đóng/dẫn bão hòa để bật tắt chuông

Sử dụng lần lượt chân D0 và chân D1 của VDK để nhận và gửi tín hiệu từ module

thu/phát RF

Sơ đồ mạch:

Hình 3.4: Sơ đồ mạch của khối trung tâm

3.2.5 Khối Relay

Sử dụng Vi điều khiển Pic16f877a

Ngõ ra module PIR được đưa vào chân 1 của opto P817 Khi áp ra của PIR ở mức cao

(3,3V) kích dẫn opto dẫn, đưa điện áp vào chân A4 của VDK lên mức cao

Sử dụng các chân B2, B3, B4 của VDK để điều khiển bật/tắt RELAY

Sử dụng chân D1 của VDK để nhận tín hiệu từ module thu RF

Hình 3.5: Sơ đồ mạch của khối bật/tắt relay

3.3 Tính toán

3.3.1 Mạch điều khiển chuông

Hình 3.6: Mạch điều khiển chuông

Theo datasheet của nhà sản xuất chuông sử dụng dòng 25mA

Chọn Ics = -25mA

Công suất tiêu tán: Ptt = Ics * Vces = -25mA * -0.2V = 5mW

Chọn BJT Q1 thỏa yêu cầu: Vceo < -2Vcc = -10V

3.3.2 Mạch điều khiển bật/tắt Relay

Hình 3.7: Mạch điều khiển led và relay

Theo Datasheet nhà sản xuất, trở kháng cuộn dây của Relay = 100 Ω

Ta có: Irelay = (Vcc – Vecbh)/Rrelay

= (Vcc + Vcebh)/Rrelay

= (5V – 0,2V)/100Ω

= 48mA

Chọn dòng qua LED là 10mA

Ta có: R= (Vcc-Vecbh-Vled)/Iled