44 NGÔ XUÂN NAM BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CNKT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG CỬA TỰ ĐỘNG ỨNG DỤNG TRONG CÁC SIÊU THỊ CBHD ThS.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - NGÔ XUÂN NAM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CNKT ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG THIẾT KẾ MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG CỬA TỰ ĐỘNG ỨNG DỤNG TRONG CÁC SIÊU THỊ CBHD: ThS DƯƠNG THỊ HẰNG Sinh viên: NGÔ XUÂN NAM CNKT ĐIỆN TỬ- VIỄN THÔNG Mã số sinh viên: 2018600882 Hà Nội – 2022 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội tận tình dạy dỗ suốt năm qua Trong phải kể đến quý thầy cô Khoa Điện Tử tạo điều kiện cho em thực đề tài tốt nghiệp Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn – Cơ Dương Thị Hằng tận tình giúp đỡ em lựa chọn đề tài hỗ trợ em q trình thực Cung cấp cho em kiến thức quý báu lời khuyên hữu ích, tạo động lực cho em hồn thành tốt nhiệm vụ Bên cạnh đó, em xin cảm ơn bạn sinh viên Khoa Điện Tử - Viễn Thơng đóng góp ý kiến cho thân em bạn khoa, giúp em thực đề tài đạt hiệu tốt Với thời gian thực đề tài ngắn, kiến thức thân hạn chế cố gắng trình thực đề tài khơng tránh khỏi sai sót Do em mong nhận ý kiến đóng góp sai sót khuyết điểm q thầy bạn Chính từ điều giúp thân em tích lũy thêm kinh nghiệm giúp đề tài áp dụng vào thực tế sống Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Sinh viên thực Ngơ Xn Nam MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng anh Tiếng việt SPI Serial Peripheral Interface Chuẩn giao tiếp nối tiếp PSP Parallel Slave Port Cổng giao tiếp nối tiếp LCD Liquid Crystal Display Màn hình LCD PWM Pulse-width modulation Điều chế xung USART ADC RAM EEPROM Universal Synchronous & Asynchronous serial Reveiver and Transmitter Bộ truyền nhận nối tiếp đồng không đồng Analog to digital converter Bộ chuyển đổi tương tự số Random Access Memor y Bộ nhớ khả dụng Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory Bộ nhớ không liệu LỜI NÓI ĐẦU Hiện với phát triển xã hội, chất lượng đời sống người ngày cao, đòi hỏi phải đáp ứng nhu cầu sống nhiều Cơng tự động hóa tạo bước ngoặt trình sản xuất sinh hoạt người Từ thực tế sống, kiến thức học khả thân, em muốn làm để góp phần vào việc cải thiện sống người Do đó, em lựa chọn đề tài “Thiết kế mơ hình điều khiển hệ thống cửa tự động ứng dụng siêu thị” sử dụng vi điều khiển PIC 18F4520, việc thiết kế hệ thống với mong muốn giúp người giảm bớt nặng nhọc đẩy cửa ra, vào chỗ đông người Bố cục đồ án gồm chương: Chương 1: Tổng quan mơ hình cửa tự động Chương 2: Các thành phần hệ thống cửa tự động Chương 3: Thiết kế mơ hình điều khiển hệ thống cửa tự động ứng dụng siêu thị Tình hình nghiên cứu: Trước việc ra, vào trung tâm thương mại, siêu thị lớn vất vả thường tốn nhiều công sức cho người Trong năm gần với phát triển kinh tế, thu nhập đời sống người dân nâng lên với gia tăng trung tâm mua sắm, siêu thị điện máy dẫn đến người lại đơng náo nhiệt Trong đó, bắt gặp nhiều cửa tự động siêu thị, tàu ga sân bay Việc sử dụng cửa tự động mang đến cho người mua hàng cảm giác thoải mái, sang trọng quý phái Lí chọn đề tài: Ngày nay, xã hội đại bắt gặp nhiều loại cửa đóng mở tự động siêu thị, cửa hàng Việc sử dụng loại cửa tự động góp phần tăng sang trọng đại cho nơi sử dụng mà giúp tiết kiệm thời gian, đem đến tiện lợi cho người qua lại Chính mà từ đời cửa tự động không ngừng cải tiến, đại hóa để đáp ứng nhu cầu người sử dụng Nhìn chung cửa tự động loại thiết bị thay cho loại cửa thông thường, có chức tự động cảm nhận đối vời người qua lại, tự động mở có người cần qua tự động đóng lại khơng cịn người qua lại Xuất phát từ u cầu thực tế đồng ý Giáo viên hướng dẫn, em xin thực đề tài “THIẾT KẾ MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG CỬA TỰ ĐỘNG ỨNG DỤNG TRONG CÁC SIÊU THỊ” với mong muốn đề tài ứng dụng thực tế tạo thiết bị thông minh sở phát triển cho tương lai Mục đích nghiên cứu đề tài • Phát triển cơng thức lý thuyết để tính tốn thơng số chế tạo cho • hệ khung dàn hệ dẫn động khí Thiết kế mạch tối ưu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu - Các hệ thống cửa tự động - Kết cấu giá đỡ, hệ truyền động khí - Mơ hình thực tế Phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu lý thuyết: Dựa sở lý thuyết tính tốn sức bền, chi tiết máy, tốn vị trí, động học, động lực học…để thiết lập cơng thức tính tốn chung cho hệ - Nghiên cứu thực nghiệm: o Thiết kế thực thí nghiệm so sánh o Chế tạo mơ hình thực tế Ý nghĩa đề tài Ý nghĩa khoa học - Xây dựng sở khoa học việc chế tạo cửa thông minh - Chứng minh hiệu việc ứng dụng cửa thông minh vào sinh hoạt nói riêng góp phần cải thiện mơi trường, đẩy mạnh nguồn tài nguyên nói chung Ý nghĩa thực tiễn - Việc sử dụng thiết bị cửa thông minh vào sinh hoạt hàng ngày có ý nghĩa lớn việc tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường - Mở hướng công khai thác tài nguyên thiên nhiên sẵn có để phục vụ người Mục tiêu đề tài: Tạo mơ hình cửa tự động sử dụng siêu thị với tiêu chí: - Kích thước gọn gàng, hợp lý, cấu hoạt động chắn, ổn định - Lập trình, điều khiển cửa tự động mở có người đến lại gần đóng lại người vào - Rèn luyện kĩ nghề nghiệp, bao gồm: thiết kế mạch điện tử, lắp ráp, lập trình, đo lường, kiểm tra, vận hành - Xây dựng thuật toán điều khiển cho sản phẩm Trong trình thực thiết kế đồ án, kinh nghiệm thiết kế thực thiếu sót nhiều Do đó, em mong nhận đóng góp thầy, bạn đề giúp em đưa đề tài ứng dụng vào thực tế sống.Qua đây, em chân thành cảm ơn quý thầy, cô giáo khoa Điện tử bạn giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành tốt đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MƠ HÌNH CỬA TỰ ĐỘNG 1.1 Giới thiệu cửa tự động siêu thị Trong Siêu thị ngày nay, cửa tự động điểm nhấn so với cửa mở tay truyền thống Những cánh cửa mở tự động cảm nhận có vào khỏi siêu thị, sau khoảng thời gian chờ tự động đóng lại Chính lý mà thường thấy cửa tự động có mặt siêu thị, sở kinh doanh với lượng lớn khách hàng vào nhiều Trong thực tế bắt gặp cửa hàng bán lẻ, siêu thị tỉnh thành nước Ngày hầu hết cánh cửa mở tay thay cửa tự động Nó không mang đến cho người mua sắm tận hưởng thoải mái mà giúp nhân viên, cá nhân, trẻ em người cao tuổi mua sắm cách dễ dàng có nhiều người Một lý làm giảm rắc rối cho việc mở đóng cửa vào tay nặng nhọc, mang đến an toàn truy cập dễ dàng Siêu thị hưởng nhiều lợi ích từ cửa tự động, cung cấp tới người mua sắm thoải mái tận hưởng cảm giác trải nghiệm mua sắm Tại nạn xảy người mua hàng va chạm với cánh cửa họ khơng để ý, với cánh cửa tự động nhận diện người xung quanh mở cho họ tự vào Mặt khác, siêu thị sở có lượng truy cập mua sắm đông đúc bao gồm người khuyết tật người cao tuổi, người gặp khó khăn với cánh cửa mở tay Thêm vào đó, khỏi siêu thị với đầy đủ mặt hàng mua sắm, cửa tự động giúp giải rắc rối khách hàng vừa mang vác đồ đạc mua sắm xong vừa phải mở cánh cửa tay Việc sử dụng loại tự động góp phần làm tăng sang trọng đại cho công trình sử dụng, giúp tiết kiệm thời gian đem đến tiện lợi cho người qua lại Chính từ đời tự động không ngừng cải tiến, thị truờng xuất cửa tự động với nhiều chủng loại đa dạng phong phú để dáp ứng nhu cầu người sử dụng 10 1.2 Một số loại cửa tự động siêu thị 1.2.1 Cửa trượt tự động – Automatic sliding door Hình 1.1 Cửa trượt tự động Ai nhận lợi cánh cửa trượt thiết kế không gian sinh hoạt đô thị ngày Đầu tiên việc tiết kiệm diện tích Sau vẻ lịch mà thiết kế mang đến cho không gian Những cánh cửa trượt xem giải pháp gắn với tinh thần tiết kiệm diện tích thiết kế nội thất Tiết kiệm diện tích ưu thế, cịn điểm mạnh khác khiến cửa trượt lựa chọn cho không gian đại vẻ đẹp đơn giản đến mức tối đa – phong cách thiết kế tối giản (minimalism) mà ngày đẩy lên thành trào lưu thiết kế đương đại Kết hợp với hỗ trợ kỹ thuật tiên tiến bánh xe, hệ thống ray trượt cao cấp, chí điều khiển tự động vận hành hệ thống điều khiển từ xa hay mắt điện tử thông minh, cánh cửa trượt trở nên tuyệt vời Vì thế, ngồi chức đóng – mở, hệ thống cửa trượt hệ ngăn cách thật linh hoạt không gian với nhau, hay không gian bên nội thất với thiên nhiên bên môi trường bên ngồi Như ngồi tính linh động, cửa trượt góp phần mang lại cảm 39 3.4 Thiết kế phần mềm 3.4.1 Lưu đồ thuật toán Lưu đồ thuật tốn chiều từ ngồi vào Hình 3.10 Lưu đồ thuật tốn chiều từ ngồi vào 40 Lưu đồ thuật tốn chiều từ ngồi Hình 3.11 Lưu đồ thuật tốn chiều từ ngồi Đầu tiên, cửa trạng thái đóng Khi cảm biến phát người ngồi vào tự động mở cửa đến chạm công tắc hành trình dừng lại Nếu cảm biến phát có người cửa cửa trạng thái 41 mở Sau khoảng thời gian người lại khơng có vật thể chặn cửa cửa tự động đóng lại đến chạm cơng tắc hành trình đóng cửa 3.4.2 Lập trình điều khiển Để lập trình cho vi điều khiển PIC18F4520 có vài trình biên dịch code khác nhau, có CCS CCS trình biên dịch lập trình ngơn ngữ C cho vi điều khiển PIC hãng Microchip Giống nhiều trình biên dịch C khác cho PIC, CSS giúp cho người sử dụng nắm bắt nhanh vi điều khiển PIC sử dụng PIC dự án Các chương trình điều khiển thực nhanh chóng đạt hiệu cao thơng qua việc sử dụng ngơn ngữ lập trình cấp cao – Ngơn ngữ C Hình 3.12 Phần mềm CCS Phần code lập trình điều khiển hệ thống cửa tự động siêu thị ghi lại chi tiết phần Phụ lục 3.5 Kết thực nghiệm 3.5.1 Mạch in thực tế 42 Hình 3.13 Mặt mạch điều khiển cửa tự động thực tế 43 Hình 3.14 Mặt mạch điều khiển cửa tự động tự tế Mạch in điều khiển hệ thống làm theo phương pháp tráng mạch thủ công, sử dụng giấy in nhiệt, máy nhiệt bột sắt để tráng mạch 3.5.2 Mơ hình thực tế 44 Hình 3.15 Cơ cấu ảnh thực tế mặt trước mơ hình cửa Hình 3.16 Cơ cấu ảnh thực tế mặt sau mơ hình cửa 45 3.5.3 Hướng dẫn sử dụng lưu ý - Cấp nguồn 12V cho mơ hình để hệ thống cửa hoạt động - Sau có nguồn, vi điều khiển thực khởi tạo chương trình đọc cảm biến - Khi có người vào, cảm biến CB1 bắt được, gửi tín hiệu cho vi xử lý, điều khiển động motor DC 12V quay theo chiều mở cửa bắt công tắc hành trình dừng động - Khi người qua cửa gặp cảm biến CB2, tín hiệu gửi lên vi xử lý điều khiển cửa đóng lại bắt cơng tắc hành trình đóng cửa - Cách hoạt động tương tự chiều cịn lại có người từ bên thứ tự cảm biến bắt ngược lại 46 KẾT QUẢ CỦA ĐỀ TÀI Sau thời gian thực đề tài, em hoàn thành đạt mục tiêu đề ra: o Hồn thành mơ hình điều khiển hệ thống cửa tự động o Mơ hình cửa chạy trường hợp giả định đặt Một số ưu, nhược điểm rút từ đề tài Ưu điểm: o Thiết kế phát triển gắn với mục tiêu ứng dụng cụ thể o Dễ dàng sử dụng, có khả nâng cấp để đưa vào thực tế o Điều khiển hoạt động xác Nhược điểm: o Phức tạp thiết kế, chi phí cao đưa vào thực tiễn với số lượng sản phẩm nhỏ o Tính cịn đơn giản, nâng cấp thêm số tính đại 47 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Để nâng cao chất lượng cho cửa tự động, em xin đề xuất số giải pháp sau: - Sử dụng cảm biến có chất lượng tốt để tăng độ nhạy độ bền cửa - Sử dụng camera ảnh, công nghệ xử lý ảnh giúp phân biệt người động vật chó, mèo… giúp giảm khả mở cửa nhầm - Chất liệu làm cửa nên dùng loại vật liệu có tính bền bỉ chịu lực giảm tiếng ồn tốt giúp giảm tình trạng vỡ kính hay bị ảnh hưởng tiếng ồn bên - Cần lắp đặt thêm đèn cửa giúp người dùng dễ dàng lại vào buổi tối ban đêm - Nâng cao tính cửa không để tự động mở cửa mà có thêm tính quan sát báo động, gửi lời chào có người qua, chấm cơng quan doanh nghiệp, thống kê số người qua lại - Mở rộng phạm vi sử dụng cửa tự động, không sử dụng siêu thị, nhà hàng… Mà chỗ có đơng người qua lại sử dụng cửa tự động để giúp tiết kiệm lượng tăng tính an tồn - Quảng cáo tiếp thị giá trị cửa tự động đến gần với người dân giúp người hiểu lợi ích việc sử dụng cửa tự động sống ngày 48 TỔNG KẾT Sau thời gian làm đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế mơ hình điều khiển hệ thống cửa tự động ứng dụng siêu thị” đến em hoàn thành đồ án đạt số kết sau: - Hồn thành mơ hình điểu khiển cửa tự động ứng dụng siêu thị Phần cứng thiết kế đơn giản, sử dụng số linh kiện tối thiểu, kết nối chân đáp ứng nhu cầu phát triển đề tài sau Trong suốt trình làm đồ án, em biết vận dụng kiến thức học, kết hợp với việc tìm hiểu tra cứu thêm kiến thức bên giúp em hiểu nhiều học Cách giải đưa toán làm để giải cố mà gặp phải Những kiến thức quan trọng giúp em hoàn thiện thân chuẩn bị cho công việc sau Thời gian làm đồ án không dài, nhờ giúp đỡ bảo đặc biệt cô Dương Thị Hằng hướng dẫn thầy cô Khoa Điện Tử giúp em hồn thành đồ án tốt nghiệp Tuy nhiên kiến thức cịn có mặt hạn chế dẫn tới hệ thống chưa hoàn thiện tối ưu mặt tính Rất mong nhận góp ý thầy bạn để em tối ưu đề tài Em xin chân thành cảm ơn! 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://pdf1.alldatasheet.com/datasheetpdf/view/112665/MICROCHIP/PIC18F4520.html [2] https://tktech.vn/cam-bien-hong-ngoai-la-gi/ [3] https://thietbicambien.vn/cong-tac-hanh-trinh-la-gi/ [4] https://www.semiconvn.com/home/hoc-thiet-ke-vi-mach/bai-hc-vimch/8960-lm2576-ic-ngun.html 50 PHỤ LỤC Chương trình điều khiển hoạt động cửa: #include #device *=16 adc=10 #FUSES PUT,HS,NOWDT,NOPROTECT,NOLVP #use delay(clock=20M) #define CB1 input(PIN_A1) #define CB2 input(PIN_A0) #define CTM input(PIN_D0) #define CTD input(PIN_D1) #define BT1 input(PIN_B0) #define BT2 input(PIN_B1) void cua(int tt); void stop_cua(void); void dong_mo_1(void); void dong_mo_2(void); void main() { set_tris_c(0b10000000); set_tris_b(0xff); set_tris_a(0xff); set_tris_d(0xff); 51 output_c(0); delay_ms(500); cua(0); while(CTD!=0); stop_cua(); while(TRUE) { if(CB1==0&&CTM!=0) mo cua { dong_mo_1(); } else if(CB2==0&&CTM!=0) mo cua { dong_mo_2(); } //neu co nguoi vao thi //neu co nguoi thi else stop_cua(); } } // void dong_mo_1(void) { cua(1); while(CTM!=0); stop_cua(); for(int d=0;d