hệ thống báo cháy trong công nghiệp sử dụng module sim,hệ thống báo cháy trong công nghiệp sử dụng module sim,hệ thống báo cháy trong công nghiệp sử dụng module sim,hệ thống báo cháy trong công nghiệp sử dụng module sim,hệ thống báo cháy trong công nghiệp sử dụng module sim,hệ thống báo cháy trong công nghiệp sử dụng module sim,hệ thống báo cháy trong công nghiệp sử dụng module sim,hệ thống báo cháy trong công nghiệp sử dụng module sim,hệ thống báo cháy trong công nghiệp sử dụng module simhệ thống báo cháy trong công nghiệp sử dụng module simhệ thống báo cháy trong công nghiệp sử dụng module simhệ thống báo cháy trong công nghiệp sử dụng module simvvv
Trang 1BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
-BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HỆ THỐNG BÁO CHÁY VÀ TỰ ĐỘNG CHỮA CHÁY TRONG
CÔNG NGHIỆP BẰNG ĐIỆN THOẠI
Giảng viên hướng dẫn : ThS
Sinh viên thực hiện : HOÀNG THỊ LAN ANH
Trang 2LỜI NÓI ĐẦU
Trong cuộc sống hiện đại, việc phòng cháy chữa cháy đang trở thànhmối quan tâm hàng đầu vì quanh ta luôn tồn tại những khu vực dễ cháy, có thểgây thiệt hại nặng nề về người và của Cho nên việc lắp đặt hệ thống báo cháy
và chữa cháy có vai trò rất quan trọng, giúp ngăn chặn và xử lý kịp thời cácđám cháy khi con người chưa thể can thiệp được
Xuất phát từ nhu cầu trên, nhóm em đã chọn đề tài “Hệ thống báo cháy
và chữa cháy” Hệ thống sẽ giúp phát hiện các nguy cơ gây cháy từ sự rò rỉgas, 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
Phương pháp nghiên cứu chúng tôi sử dụng xuyên suốt đề tài là xâydựng các lưu đồ thuật toán, tính toán thiết kế mạch, viết code và thi công lắpráp để kiểm chứng tính đúng đắn của phần thiết kế, code và các lưu đồ thuậttoán vừa xây dựng
Với sự hướng dẫn tận tình của thầy Kiệm cùng những kiến thức đã học
từ các thầy cô, học hỏi từ bạn bè và tự tìm tòi trên Internet, em đã hoàn thành
hệ thống cảnh báo và chữa cháy có thể kích hoạt hệ thống chữa cháy khi cócảnh báo nguy hiểm
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Hoàng Thị Lan Anh
Trang 3MỤC LỤC
Trang 4DANH MỤC HÌNH ẢNH
U
Trang 5DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
5 IDE Integrated DevelopmentEnvironment
Môi trường tích hợpdùng để viết Code vàphát triển ứng dụng
memory
Bộ nhớ truy cập ngẫunhiên tĩnh
Electrically ErasableProgrammable Read-Only
Memory
Bộ nhớ không mất dữliệu khi ngừng cung cấp
điện
Trang 6CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG BÁO CHÁY
1.1 Lý do chọn dề tài
1 Ngày nay, kỹ thuật điện tử phát triển khá mạnh mẽ, cùng với sự bùng nổcủa ngành Công nghệ thông tin và Công nghệ viễn thông, đã thúc đẩy sựphát triển nền kinh tế toàn cầu làm tiền đề cho các lĩnh vực khác phát triển.Đặc biệt là trong lĩnh vực tự động hoá
2 Hiện nay có rất nhiều phương thức báo động, như các phương thức báođộng này đều phụ thuộc vào khoảng cách, chỉ có tác dụng trong một phạm
vi hẹp
3 Vì vậy, đề tài này không những là một thực tại khách quan mà nó vai trò
4 đặc biệt quan trọng thực sự ở hiện tại cũng như trong tương lai sau này Do
đó, việc báo động qua điện thoại là một nhu cầu hết sức cần thiết và đâychính là lý do mà em quyết định chọn đề tài này
1.2 Mục đích nghiên cứu của đề tài
Trên thực tiễn của cuộc sống hiện nay, con người luôn luôn bận rộn vớicông việc nên bị hạn chế rất nhiều trong công việc báo động các sự cố từ xa.Với sự phát triển của hệ thống thông tin và ứng dụng đường truyền cósẵn mạng điện thoại, nhóm thực hiện tiến hành nghiên cứu đề tài với mục đíchlà:
Trang 71.3 Giới hạn đề tài
• Dùng vi điều khiển PIC 16F877A làm bộ phận xử lý trung tâm
• Hệ thống thực hiện chức năng tự động báo động
• Chỉ sử dụng cảm biến nhiệt độ , khí ga để thực hiện quá trình báođộng
• Sử dụng module SIM cho việc thông báo tới điện thoại
1.4 thực trạng tình hình cháy nổ ở nước ta
Một hệ thống báo cháy tự động được thiết kế để giám sát môi trường chonhững thay đổi có liên quan đến hỏa hoạn và đưa ra các cảnh báo ngay lập tứckhi cần thiết Cảnh báo an toàn và kịp thời là hai trong số những lý do quantrọng nhẩt để có thể bảo vệ bạn khi có hỏa hoạn tại nhà Đối với các tòa nhàthương mại, chẳng hạn như ngân hàng, hệ thống báo cháy thường sử dụng đầubáo cháy khói giúp phát hiện và thông báo sự sắp cháy, sự cháy âm ỉ chưa cóngọn lửa Nhờ đó, ngăn chặn hỏa hoạn xảy ra Đây là những lợi ích không thểkhông nhắc đến của hệ thống báo cháy tự động
Trang 8Hình 1 1 Sơ đồ báo cháy hiện nayNgoài ra, hệ thống báo cháy tự động hiệu quả sẽ đảm bảo nguồn tàichính của bạn Bởi, khi hỏa hoạn xảy ra, nó sẽ đốt cháy tài sản, khi đó, bạn sẽcần một số tiền lớn để khôi phục lại trạng thái ngôi nhà, hệ thống công trìnhcủa mình của mình.
Khi người cao tuổi và người bệnh đang ở nhà một mình hay trẻ nhỏ, hệthống báo cháy tự động sẽ rất có ích trong việc ngăn chặn một thảm họa lớn.Bạn nên nhớ rằng, thị giác và thính giác của người già, người bệnh thường rấtkém, thậm chí họ có thể ngủ vào thời điểm đó Vì vậy, việc sử dụng hệ thốngcảnh báo là rất cần thiết
Còi báo động được kích hoạt ngay cả khi không có người ở nhà và nóluôn hoạt cả ngày Ngay cả khi bạn đang ở xa nếu có đám cháy hệ thống sẽgửi tín hiệu đến cho bạn Vì vậy, bạn có thể yên tâm là ngay cả khi bạn không
có nhà thì đồ đạc, vật nuôi và tài sản của bạn luôn được bảo vệ
Đặc biệt đối với các tòa nhà cao tầng hay các trung tâm thương mại, nơi
có nhiều người thì việc lắp đặt hệ thống báo cháy tự động là điều không thể thiếu Nhờ có thiết bị báo cháy này, người sử dụng biết thời gian ngọn lửa bùng cháy Từ đó đưa ra được nhiều thời gian dự phòng để di tản ra khỏi khu
Trang 9người phát hiện , tìm cách di chuyển ra khỏi khu vực nghiêm trọng trong thời gian ngắn để tránh tổn thương Vì những nơi này nếu xảy ra cháy nổ thì sẽ rất nguy hiểm đến tính mạng con người.
Và đặc biệt nơi này thường công tác chữa cháy khó khăn, khó tiếp cận vì thế
mà lắp đặt hệ thống báo cháy là biện pháp an toàn nhất
Ngày nay, hệ thống báo cháy tự động là một phần không thể thiếu tronghầu hết các tòa nhà Do đó, các sản phẩm ngày càng được cải tiến về chấtlượng, mẫu mã để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng
Một hệ thống báo cháy tự động được thiết kế để giám sát môi trường chonhững thay đổi có liên quan đến hỏa hoạn và đưa ra các cảnh báo ngay lập tứckhi cần thiết Cảnh báo an toàn và kịp thời là hai trong số những lý do quantrọng nhẩt để có thể bảo vệ bạn khi có hỏa hoạn tại nhà Đối với các tòa nhàthương mại, chẳng hạn như ngân hàng, hệ thống báo cháy thường sử dụng đầubáo cháy khói giúp phát hiện và thông báo sự sắp cháy, sự cháy âm ỉ chưa cóngọn lửa Nhờ đó, ngăn chặn hỏa hoạn xảy ra Đây là những lợi ích không thểkhông nhắc đến của hệ thống báo cháy tự động
Ngoài ra, hệ thống báo cháy tự động hiệu quả sẽ đảm bảo nguồn tàichính của bạn Bởi, khi hỏa hoạn xảy ra, nó sẽ đốt cháy tài sản, khi đó, bạn sẽcần một số tiền lớn để khôi phục lại trạng thái ngôi nhà, hệ thống công trìnhcủa mình của mình
Khi người cao tuổi và người bệnh đang ở nhà một mình hay trẻ nhỏ, hệthống báo cháy tự động sẽ rất có ích trong việc ngăn chặn một thảm họa lớn.Bạn nên nhớ rằng, thị giác và thính giác của người già, người bệnh thường rấtkém, thậm chí họ có thể ngủ vào thời điểm đó Vì vậy, việc sử dụng hệ thống
Trang 10Còi báo động được kích hoạt ngay cả khi không có người ở nhà và nóluôn hoạt cả ngày Ngay cả khi bạn đang ở xa nếu có đám cháy hệ thống sẽgửi tín hiệu đến cho bạn Vì vậy, bạn có thể yên tâm là ngay cả khi bạn không
có nhà thì đồ đạc, vật nuôi và tài sản của bạn luôn được bảo vệ
Đặc biệt đối với các tòa nhà cao tầng hay các trung tâm thương mại, nơi
có nhiều người thì việc lắp đặt hệ thống báo cháy tự động là điều không thể thiếu Nhờ có thiết bị báo cháy này, người sử dụng biết thời gian ngọn lửa bùng cháy Từ đó đưa ra được nhiều thời gian dự phòng để di tản ra khỏi khu vực nguy hiểm Bên cạnh đó, thiết bị còn đưa ra chuông báo cảnh tỉnh con người phát hiện , tìm cách di chuyển ra khỏi khu vực nghiêm trọng trong thời gian ngắn để tránh tổn thương Vì những nơi này nếu xảy ra cháy nổ thì sẽ rất nguy hiểm đến tính mạng con người
Và đặc biệt nơi này thường công tác chữa cháy khó khăn, khó tiếp cận vì thế
mà lắp đặt hệ thống báo cháy là biện pháp an toàn nhất
Ngày nay, hệ thống báo cháy tự động là một phần không thể thiếu tronghầu hết các tòa nhà Do đó, các sản phẩm ngày càng được cải tiến về chấtlượng, mẫu mã để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng
Trang 11CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 GIỚI THIỆU VỀ PIC16F877A
2.1.1 Giới thiệu
PIC16F877A là một trong những vi điều khiển phổ biến trong ngànhcông nghiệp điện tử và vi mạch Vi điều khiển này rất thuận tiện khi sử dụng,việc mã hóa hoặc lập trình cho vi điều khiển này cũng khá đơn giản, dễ dàng.Một trong những lợi ích chính là nó có thể ghi-xóa được nhiều dữ liệu vì nó
sử dụng công nghệ bộ nhớ FLASH Nó có tổng số 40 chân và có 33 pinsI/O(In/Out - Ngõ vào/Ngõ ra) PIC16F877A được sử dụng trong nhiều dự án
vi điều khiển PIC PIC16F877A cũng có nhiều ứng dụng trong các mạch điện
tử kỹ thuật số
PIC16F877A ứng dụng trong phần lớn các thiết bị điện tử Nó được sửdụng trong các cảm biến từ xa, thiết bị an ninh và an toàn, tự động hóa thiết bịnhà ở và công nghiệp Nó cũng được đặc trưng bởi một EEPROM có thể lưutrữ một số thông tin vĩnh viễn như mã máy phát và tần số nhận và một số dữliệu liên quan khác Vi điều khiển này có mức khá thấp và xử lý cũng dễ dàng
Trang 12Bảng 2 1: Thông số của PIC16F877A
Trang 13Hình 2 1:Hình ảnh PIC16F877A
2.1.3 Sơ đồ và chức năng chân của PIC16F877A
Hình 2 2: Sơ đồ chân PIC16F877A
PIN 2,3: RA0 / AN0, RA1 / AN1: PORTA Xuất/nhập số, kênh vào tương tự 0, 1 PIN 4: RA2 / AN2 / Vref- / CVref: PORTA Xuất/nhập số, kênh vào tương tự 2 Hoặc điện áp tham chiếu âm tương tự.
Trang 14PIN 5: RA3 / AN3 / Vref +: PORTA Xuất/nhập số, kênh vào tương tự 3 Hoặc có thể hoạt động như điện áp tham chiếu dương tương tự.
PIN 6: RA0 / T0CKI: PORTA Xuất nhập số/ ngõ vào xung clock bên ngoài cho Timer 0/ ngõ ra bộ so sánh 1.
PIN 7: RA5 / SS / AN4 / COUT2: xuất nhập số/ kênh vào tương tự 4/ PORTA ngõ vào chọn lựa SPI phụ/ ngõ ra bộ so sánh 2.
PIN 8, 9, 10: RE0 / RD / AN5, RE1 / WR / AN6, RE2 / CS / A7: PORTE xuất nhập số/ đọc, ghi, chọn port song song/ ngõ vào tương tự 5.
PIN 11 và 32, 12 và 31: VDD, VSS: chân nguồn của PIC.
PIN 13, 14: OSC1 / CLKIN, OSC2 / CLKOUT: Đây là đầu vào/ra dao động thạch anh hoặc pin đầu vào/ra xung clock ngoài.
PIN 15, 16: RC0 / T1OCO / T1CKI, RC1 / T1OSI / CCP2: PORTC cổng đầu vào,
ra số 1, 2 / Đầu vào, ra dao động của Timer1 / Ngõ vào xung clock ngoài Timer 1, ngõ vào Capture 2, ngõ ra so sánh 2, ngõ ra PWM2
PIN 17: RC2 / CCP: PORTC xuất nhập số / ngõ vào Capture 1 ,ngõ ra so sánh 1, ngõ ra PWM1
PIN 18: RC3 / SCK / SCL: PORTC xuất nhập số/ ngõ vào xung clock nối tiếp đồng
bộ, ngõ ra chế độ SPI./ ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ, ngõ ra của chế độ I2C PIN 23: RC4 / SDI / SDA: PORTC xuất nhập số/ dữ liệu vào SPI/ xuất nhập dữ liệu I2C.
PIN 24: RC5 / SDO: PORTC xuất nhập số/ dữ liệu vào SPI
PIN 25: RC6 / TX / CK: PORTC xuất nhập số/ truyền bất đồng bộ USART/ xung đồng bộ USART.
PIN 26: RC7 / RX / DT: PORTC xuất nhập số/ nhận bất đồng bộ USART.
Trang 15PIN 19,20,21,22,27,28,29,30: PORTD xuất nhập số Khi bus bộ vi xử lý được giao tiếp, nó có thể hoạt động như một cổng song song slave.
PIN 33-40: PORT B: PORTB Trong đó RB0 có thể được sử dụng như pin ngắt bên ngoài và RB6 và RB7 có thể được sử dụng như trong mạch gỡ lỗi mạch.
của PIC
Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài
14 bits Mỗi lệnh đều được thực thi trong một chu kì xung clock Tốc độ hoạt động tối đa cho phép là 20 MHz với một chu kì lệnh là 200ns Bộ nhớ chương trình 8Kx14 bit, bộ nhớ dữ liệu 368x8 byte RAM và bộ nhớ dữ liệu EEPROM với dung lượng 256x8 byte Số PORT I/O là 5 với 33 pin I/O Có 8 kênh chuyển đổi A/D.
• Các đặc tính ngoại vi:
- Timer0: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số 8 bit.
- Timer1: bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số, có thể thực hiện chức năng đếm
dựa vào xung clock ngoại vi ngay khi vi điều khiển hoạt động ở chế độ
sleep.
- Timer2: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số, bộ postcaler.
- Hai bộ Capture/so sánh/PWM.
- Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP (Synchronous Serial Port), SPI và I2C.
- Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ.
- Cổng giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với các chân điều khiển
RD, WR
Trang 162.1.5 Sơ đồ khối VĐK PIC16F877A
Hình 2 3:Sơ đồ khối PIC16F877A
Gồm các khối:
\
Trang 17Hình 2 4: Cảm biến nhiệt LM35
2.2.2 Đặc điểm
• Hiệu chỉnh theo nhiệt độ Celsius( o C)
• Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/ o C
• Đảm bảo độ chính xác khoảng 0.5°C ở 25°C
• Được đánh giá cao ở nhiệt độ -55 °C đến 150 °C
• Nguồn cấp từ 4 V đến 30 V
Trang 18• Độ chính xác thực tế: 1/4°C ở nhiệt độ phòng và 3/4°C ở khoảng -55°C tới 150°C
2.3 Cảm biến khí gas, khói MQ-2
Hình 2 5: Cảm biến khí ga, khói MQ2
2.3.2 Thông số kỹ thuật
Aout: Điện áp ra tương tự từ 2.5 - 5V, độ nhạy của MQ-2 phụ thuộc vàonồng độ khí xung quanh
Trang 19Dout: Điện áp ra số, giá trị 0 hay 1 phụ thuộc vào điện áp tham chiếu
và nồng độ khí mà MQ-2 đo được Chân ra số Dout rất tiện cho ta mắc cácứng dụng đơn giản, không cần đến vi điều khiển Ta chỉ cần điều chỉnh giá trịbiến trở tới giá trị nồng độ ta muốn cảnh báo Khi nồng độ MQ-2 đo đượcthấp hơn mức cho phép thì Dout = 1 Đèn LED tắt Khi nồng độ khí đo đượclớn hơn nồng khí cho phép, Dout = 0, đèn LED sáng
GND: Chân nối đất
Vcc: Chân nối nguồn
2.4 LCD 16x2
Hình 2 6: Hình ảnh LCD 16x2Màn hình LCD 16x2 là module cơ bản và thường được sử dụng trong các thiết bị và mạch khác nhau LCD 16x2 có thể hiển thị 16 ký tự trên mỗi dòng và có 2 dòng Trong màn hình LCD mỗi ký tự được hiển thị trong
ma trận pixel 5x7 Màn hình ma trận chữ và số 16 x 2 thông minh có khả năng hiển thị 224 ký tự và các ký hiệu khác nhau
Trang 202.5 Thạch anh
Hình 2 7:Tụ thạch anhThạch anh là bộ dao động khá ổn định để tạo ra tần số dao động cho vi điều khiển, và tần số dao động được ghi trên lưng thạch anh Trong điện tử đa phần cần tạo tần số ổn định và tần số của thạch anh tạo ra ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ hơn là các mạch dao động RC Trong Vi điều khiển cần phải có thạch anh (trừ các loại có dao động nội) vì VĐK có CPU, timer,…
2.6 Tụ hóa
Hình 2 8: Tụ hóaTụ hoá hay Tụ điện điện phân (electrolytic capacitor) là loại tụđiện có phân cực Anode (+) làm bằng kim loại đặc biệt được xử lý bề mặt đểtạo lớp oxyt cách điện Sau đó chất điện phân rắn hoặc không rắn (non-solid)được phủ lên mặt lớp oxyt để tạo ra cathode (-) Nó được dùng nhiều trongcác bộ lọc cung cấp nguồn, nơi mà điện tích lưu trữ cần cho việc điều tiết điện
áp ra và sự dao động của dòng điện, trong chỉnh lưu ngõ ra
Trang 212.7 Điện trở
Hình 2 9: Điện trởĐiện trở là linh kiện giúp điều chỉnh dòng điện theo nhu cầu của mạch Các loại điện trở khác nhau có thể được sử dụng trong cả mạch điện và điện tử để kiểm soát dòng điện hoặc tạo ra một điện áp bằng nhiều cách khác nhau
Trang 222.9 Transistor C1815
Hình 2 11: Transistor C1815Transistor C1815 (NPN) là loại linh kiện bán dẫn chủ động, có nhiều ứng dụng như khuếch đại, công tắc đóng mở khóa điện tử, điều chỉnh điện áp… Trong mạch nó được dùng như 1 khóa điện tử
2.10 Nút nhấn
Hình 2 12: Nút nhấn
Là linh kiện thụ động Trong mạch, nó được dùng để điều khiển các chức năng cài đặt trong VĐK
Trang 232.11 Led đơn
Hình 2 13: Led đơnThường được dùng trang trí hoặc kiểm tra khả năng hoạt động của mạch
2.12 Buzzer
Hình 2 14: BuzzerĐược dùng trong mạch để tạo tín hiệu âm thanh báo động
2.13 Relay
Hình 2 15: BuzzerĐược dùng trong mạch để tạo tín hiệu âm thanh báo động
Trang 24Ngõ ra LCD 16x2 Chuông báo cháy, điện thoại
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG
3.1 Thiết kế phần cứng
3.1.1 Sơ đồ khối
Quy trình hoạt động của hệ thống báo cháy:
Cảm biến khói MQ2 gửi tín hiệu khí ga về vi điều khiển vi điều khiển đọcđược và kiểm tra xem liệu giá trị trả về có trên 40 °C hay không nếu đúng thì viđiểu sẽ gửi tín hiệu đến module sim và cho biết là nhiệt dộ đang vượt ngưỡngcho phép vi điều khiển sẽ kích mức 1 cho chân octo cấp nguần cho relay khởiđộng còi cảnh báo
Cảm biến nhiệt độ LM35 đọc nhiệt độ môi trường và trả về chân AN1 của
vi điều khiển, nếu tín hiệu ga trả về có gia trị lớn hơn 30 thì vi điều khiển sẽ kíchmức 1 cho chân octo cấp cho relay khởi động quạt Nếu giá trị trả về mà lớn hơn
50 thì hệ thống sẽ gửi tin nhắn cảnh báo về
3.2 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển:
Hình 3 1:Sơ đồ khối của mạch