THIẾT kế mô HÌNH báo CHÁY, cảm BIẾN KHÍ GAS tự ĐỘNG DÙNG PIC 16f877a

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG THIẾT KẾ MƠ HÌNH BÁO CHÁY, CẢM BIẾN KHÍ GAS TỰ ĐỘNG DÙNG PIC 16F877A Hà Nội – Năm 2020 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN MƠ HÌNH BÁO CHÁY, CẢM BIẾN KHÍ GAS DÙNG PIC 16F877A .11 1.1 HỆ THỐNG BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG 11 1.1.1 Khái niệm chung hệ thống báo cháy 11 1.1.2 Các thành phần hệ thống báo cháy tự động 12 1.1.3 Nguyên lý hoạt động hệ thống báo cháy 13 1.1.4 Phân loại hệ thống báo cháy 13 1.2 HỆ THỐNG CẢNH BÁO RỊ RỈ KHÍ GAS 16 1.2.1 Tìm hiểu hệ thống cảnh báo rị rỉ khí gas 16 1.2.2 Tính hệ thống 17 1.3 MƠ HÌNH BÁO CHÁY, CẢM BIẾN KHÍ GAS TỰ ĐỘNG DÙNG PIC16F877A 18 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 19 2.1 VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A 19 2.1.1 Giới thiệu chung PIC PIC16F877A .19 2.1.2 Sơ đồ chức chân PIC16F877A 20 2.1.3 Đặc điểm PIC 24 2.1.4 Sơ đồ khối VĐK PIC16F877A .25 2.2 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ LM35 26 2.2.1 Giới thiệu .26 2.2.2 Đặc điểm 26 2.3 MODULE CẢM BIẾN KHÍ GAS, KHĨI MQ-2 27 2.3.1 Giới thiệu .27 2.3.2 Thông số kỹ thuật 27 2.4 LCD 16X2 28 2.5 THẠCH ANH 28 2.6 OPTO PC817 29 2.7 IC 7805 29 2.8 TRASISTOR A1015 30 2.9 TRANSISTOR S8050 30 2.10 BUZZER 30 2.11 RELAY 12V 31 2.12 NÚT NHẤN 32 2.13 TỤ HÓA 33 2.14 ĐIỆN TRỞ 33 2.15 BIẾN TRỞ 33 2.16 LED ĐƠN 34 2.17 PHẦN MỀM CCS 34 CHƯƠNG CẤU TRÚC, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ MẠCH 35 3.1 SƠ ĐỒ KHỐI 35 3.2 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN 36 3.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 37 3.4 KHỐI NGUỒN 39 3.5 KHỐI CẢM BIẾN 39 3.6 KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM 41 3.7 KHỐI NÚT NHẤN 42 3.8 KHỐI CẢNH BÁO 43 3.9 KHỐI XỬ LÝ SỰ CỐ 44 3.10 THIẾT KẾ MẠCH 45 3.10.1 Phần mềm 45 3.10.2 Phần cứng 46 CHƯƠNG KẾT QUẢ 47 4.1 KẾT QUẢ TEST 47 4.2 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 48 4.3 KẾT QUẢ CHƯA ĐẠT ĐƯỢC 49 4.4 ĐÁNH GIÁ 49 KẾT LUẬN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO .51 PHỤ LỤC 52 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VCC Voltage Collector to Collect GND Ground I2C Inter-Intergrated Circuit I/O In/Out IDE Intergrated Development Environment SSP Synchronous Serial Port PWM Pulse Width Modulation SCK Serial Clock SPI Serial Peripheral Bus SS Slave Select TTL Transistor-transistor logic UART Universal Asynchronous Receiver – Transmitter LỜI CAM ĐOAN Để hồn thành đề tài em có tham khảo số tài liệu liên quan đến hệ thống thiết kế mơ hình báo cháy cảm biến khí gas tự động Em xin cam đoan đồ án em thực hiện, số liệu kết nghiên cứu đề tài trung thực Mọi giúp đỡ cho báo cáo cảm ơn thơng tin trích dẫn báo cáo ghi nguồn gốc rõ ràng Hà Nội, tháng năm 2020 Sinh viên thực Lương Tuấn Anh LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, lời em xin gửi lời cảm ơn đến tồn thể thầy trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội thầy khoa Điện tử tận tình hướng dẫn, dạy dỗ trang bị cho em kiến thức bổ ích bốn năm vừa qua Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Đắc Hải hướng dẫn cho em kiến thức, kỹ cần có để hồn thành đề tài nghiên cứu Em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè động viên đóng góp ý kiến q trình học tập, nghiên cứu trình làm đồ án tốt nghiệp em Tuy nhiên, trình nghiên cứu, kiến thức chuyên ngành hạn chế nên em nhiều thiếu sót tìm hiểu, đánh giá trình bày đề tài Em mong nhận quan tâm, chia sẻ ý kiến thầy cô giảng viên môn để đề tài em đầy đủ hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn! LỜI MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong sống đại ngày nay, vấn đề an toàn cháy nổ trở thành mối quan tâm hàng đầu quốc gia Ở Việt Nam, tốc độ xây dựng sở hạ tầng diễn cách mạnh mẽ trung tâm thương mại, trụ sở văn phòng, nhà máy, khu tập thể hay hộ, đặc biệt thành phố lớn Đó nơi thường xuyên tập trung lượng lớn người học tập, làm việc trang bị nhiều thiết bị, tài sản quý giá tiềm ẩn nguy an tồn cháy nổ Chính thế, em thấy việc lắp đặt hệ thống báo, chữa cháy phát rị rỉ khí gas cơng trình nhằm phát sớm nguy để ngăn chặn hiệu điều vô quan trọng cần thiết Với kiến thức học trường thực tiễn, em xin trình bày đề tài “Thiết kế mơ hình báo cháy, cảm biến khí gas tự động dùng PIC16F877A” Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu thiết kế mơ hình báo cháy cảm biến khí gas hộ gia đình Mục đích nghiên cứu Thiết kế mơ hình cảnh báo xử lý cố cháy nổ giúp ngăn chặn, hạn chế tai nạn đáng tiếc xảy giảm thiểu thiệt hại người tài sản Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung sâu vào vấn đề sau: • Đo nhiệt độ nhận biết khí gas hộ gia đình • Sử dụng chức ADC vi điều khiển PIC16F877A đọc nhiệt độ qua cảm biến nhiệt độ LM35 Nhận biết khí gas qua chân Dout Module cảm biến khí gas MQ2 • Viết chương trình điều khiển PIC phần mềm CCS 43 Hình 3.7: Khối nút nhấn Khối gồm nút nhấn thực chức Reset xử lý cố theo yêu cầu chữa cháy khắc phục rị rỉ khí gas 3.8Khối cảnh báo Hình 3.8: Khối cảnh báo 44 Khối bao gồm LCD biến trở chỉnh độ tương phản, đèn báo động còi khép kín nguồn transistor S8050 dẫn 3.9Khối xử lý cố Hình 3.9: Khối xử lý cố Khối gồm có đèn báo hoạt động, opto cách ly quang, transistor A1015, relay 12V, tụ chống nhiễu, diode 1N4007 jump cấp nguồn cho thiết bị quạt máy bơm nước 45 3.10 Thiết kế mạch 3.10.1Phần mềm Mạch in (J2 U5 vị trí gắn Module cảm biến khí gas MQ2 cảm biến nhiệt độ LM35) Hình 3.10: Sơ đồ mạch in 46 3.10.2Phần cứng Mạch hàn linh kiện Hình 3.11: Mạch thực tế hàn linh kiện Mạch thiết kế Hình 3.12: Mạch thiết kế 47 CHƯƠNG KẾT QUẢ 4.1Kết test Hình 4.1: Mạch điều kiện an tồn • Trong điều kiện nhiệt độ nồng độ khí gas mức an tồn, mà hình LCD hiển thị nhiệt độ đo xác định khơng có khí gas bị rị rỉ Hình 4.2: Mạch phát có cháy 48 • Khi cảm biến nhiệt độ đo nhiệt độ có giá trị lớn 50 oC, hình LCD hiển thị tình trạng nhiệt độ đo có dịng chữ “Bao dong co chay”, đồng thời mạch thực kích cịi kêu đèn báo động nguy hiểm, kích hoạt Relay để cấp điện cho máy bơm nước hoạt động Hình 4.3: Mạch phát rị rỉ khí gas • Khi cảm biến khí gas MQ2 phát có khí gas bị rị rỉ, lúc hình LCD thơng báo “Phat hien ro ri gas”, còi kêu đèn báo động nháy, lúc quạt thơng gió cấp điện đẩy khí gas ngồi 4.2Kết đạt • Thiết kế mơ hình, hồn thành phần mạch lắp thiết bị xử lý vào mơ hình Khi nhiệt độ đo cao vượt mức cho phép(50 oC) hay phát rị rỉ khí gas, hình LCD, đèn còi cảnh báo thực chức báo động, đồng thời thiết bị xử lý cố cấp nguồn hoạt động • Ứng dụng vi điều khiển PIC 16F877A họ PIC 16 vào thiết kế mạch 49 • Nắm kiến thức PCCC rị rỉ khí gas thực tế 4.3Kết chưa đạt • Tính thẩm mỹ mạch mơ hình chưa cao 4.4Đánh giá • Mạch chạy theo yêu cầu • Cảm biến nhạy xác với nhiệt độ khí gas 50 KẾT LUẬN Ưu điểm nhược điểm mô hình • Ưu điểm  Mạch hoạt động u cầu  Các phận cảm biến nhạy  Linh kiện thiết bị hoạt động ổn định  Có sử dụng nút nhấn khẩn cấp thiết bị gặp vấn đề • Nhược điểm  Mạch lớn so với mơ hình  Phần cấp nguồn rườm rà Hướng phát triển đề tài  Thiết bị xử lý khí gas thực tế đóng van gas hiệu  Thiết kế mạch nhỏ gọn 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Thị Thanh Huyền – Nguyễn Ngọc Anh – Nguyễn Thị Minh Tâm (2016), "Giáo trình Linh kiện điện tử", Đại học Sư Phạm, Hà Nội [2] Nguyễn Đình Phú(2007), "Vi xử lý 2", Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, thành phố Hồ Chí Minh [3] Nguyễn Văn Tình(2008), "Tài liệu vi điều khiển PIC 16F877A", Trường Sỹ quan Chỉ huy Kỹ thuật Thông tin, Nha Trang, Khánh Hòa WEBSITE tham khảo: [4] https://atpro.com.vn/he-thong-canh-bao-ro-ri-khi-gas/ [5] https://www.thietbiphongchay.org/thong-bao-chay-tu-dong-nguyen-ly-vacau-tao/ [6] http://robocon.vn [7] https://linhkienthanhcong.vn/cam-bien-khi-ga-mq2 52 PHỤ LỤC Code PIC16F877A #include #define LCD_ENABLE_PIN PIN_D0 #define LCD_RS_PIN PIN_D2 #define LCD_RW_PIN PIN_D1 #define LCD_DATA4 PIN_C3 #define LCD_DATA5 PIN_C2 #define LCD_DATA6 PIN_C1 #define LCD_DATA7 PIN_C0 #include #define chay pin_B1 #define gas pin_B2 #define coi pin_C5 #define pin_A1 #define co_chay pin_C4 #define co_rori pin_D3 #define baodong pin_D4 #define den pin_B0 53 void nhiet_do(); void khi_gas(); void khancap(); int16 kt,kt1,kt2=0,kt3=0; unsigned int16 adc, temp; void main() { lcd_init ( ) ; lcd_putc('\f'); setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL); setup_adc_ports(AN0); set_adc_channel(0); delay_ms(100); WHILE ( TRUE ) { adc=read_adc(); temp=adc*500/1023; if(kt==0&&kt1==0) { lcd_gotoxy(1,1); 54 printf(lcd_putc,"NHIET DO: %02lu",temp); lcd_putc(223); lcd_putc("C"); lcd_gotoxy(1,2); printf(lcd_putc,"KHI GAS: OK output_low(gas); output_low(chay); output_low(coi); output_low(den); } nhiet_do(); khi_gas(); khancap(); } } void khi_gas() { if(input(khi)==0||kt3==1) { lcd_gotoxy(1,1); printf(lcd_putc,"Phat hien ro ri "); "); 55 lcd_gotoxy(1,2); printf(lcd_putc,"khi gas output_high(gas); output_high(coi); output_high(den); delay_ms(500); output_low(den); delay_ms(500); kt1=1; } else { kt1=0; kt3=0; } } void nhiet_do() { if(temp>50||kt2==1) { kt=1; "); 56 lcd_gotoxy(1,1); printf(lcd_putc,"Bao dong co chay"); lcd_gotoxy(1,2); printf(lcd_putc,"Nhiet do: %02lu",temp); lcd_putc(223); lcd_putc("C"); output_high(chay); output_high(coi); output_high(den); delay_ms(500); output_low(den); delay_ms(500); } else { kt=0; kt2=0; } } void khancap() { 57 if(!input(co_chay)) { while(!input(co_chay)); kt2=1; } if(!input(co_rori)) { while(!input(co_rori)); kt3=1; } } Code #include #device ADC=10 #FUSE HS #use delay(crystal=20000000) ... mong muốn xảy Đề tài ? ?Thiết kế mơ hình báo cháy, cảm biến khí gas tự động dùng PIC1 6F877A” em gồm nội dung sau: Chương 1: Tổng quan mơ hình báo cháy, cảm biến khí gas dùng PIC1 6F877A Chương 2: Cơ... ngắt gas tự động [4] 1. 3Mô hình báo cháy, cảm biến khí gas tự động dùng PIC1 6F877A Là mơ hình thực chức năng: • Khi xảy đám cháy, nhiệt độ mà đám cháy tỏa lớn, mạch mô hình sử dụng cảm biến nhiệt... lý hoạt động thiết kế mạch Chương 4: Kết 11 CHƯƠNG TỔNG QUAN MƠ HÌNH BÁO CHÁY, CẢM BIẾN KHÍ GAS DÙNG PIC 16F877A 1.1Hệ thống báo cháy tự động 1.1.1 Khái niệm chung hệ thống báo cháy Một khía cạnh