ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ BÁO CÁO GIỮA KỲ VI XỬ LÝ & VI ĐIỀU KHIỂN ĐỀ TÀI THIẾT BỊ CẢNH BÁO XÂM NHẬP Giảng viên hướng dẫn Thầy Phạm Mạnh Thắng Sinh viên thực hiện Phí Văn Hòa 19[.]
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ BÁO CÁO GIỮA KỲ VI XỬ LÝ & VI ĐIỀU KHIỂN ĐỀ TÀI: THIẾT BỊ CẢNH BÁO XÂM NHẬP Giảng viên hướng dẫn: Thầy Phạm Mạnh Thắng Sinh viên thực hiện: Phí Văn Hịa 19021047 K64 M-CLC2 Hồng Văn Thịnh 19021117 K64 M-CLC2 Hà Nội-2022 MỤC LỤC Tổng quan TÌNH TRẠNG, LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ LỰA CHỌN ĐỀ TÀI 2.1 Vi điều khiển ATmega16 2.2 LCD 16x2 2.3 Relay chân loại 5V 2.4 Cảm biến từ MC-38 2.5 Phím bấm 3x4 2.6 Mắt thu hồng ngoại 1838 10 2.7 Remote hồng ngoại kênh 11 2.8 Vi điều khiển ATtiny 85 11 2.9 Một số linh kiện khác 12 TỔNG QUAN QUY TRÌNH THIẾT BỊ 12 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 13 4.1 Mô Proteus 13 4.2 Thiết kế Altinum 14 THIẾT KẾ PHẦN MỀM 15 5.1 Giới thiệu nguyên lý sử dụng EEPROM 15 5.2 Lập trình với EEPROM 16 5.3 Giải mã hồng ngoại 17 5.4 Giải mã bàn phím 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO 20 KẾT LUẬN 19 7.1 Kết luận 19 7.2 Hạn chế 19 7.3 Hướng phát triển 19 Tổng quan ❑ Phần 1: Tình trạng, lý chọn đề tài ❑ Phần 2: Giới thiệu thiết bị lựa chọn đề tài ❑ Phần 3: Tổng quan quy trình thiết bị ❑ Phần 4: Thiết kế phần cứng ❑ Phần 5: Thiết kế phần mềm ❑ Phần 6: Tài liệu tham khảo TÌNH TRẠNG, LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hiện nay, tình hình an tồn xã hội phức tạp, nhiều vụ trộm cướp tài sản xảy đêm Kẻ trộm cắp thường phá khóa, cạy cửa lúc chủ nhà say giấc ngủ lấy nhiều tài sản có giá trị lớn Nhiều trường hợp, gia đình chủ nhà sinh hoạt tầng 2, cửa hàng để bn bán, tài sản có giá trị xe máy tầng nên xâm nhập khó phát Bên cạnh đó, tình hình dịch bệnh, nhiều bạn sinh viên, người làm lại thành phố người thường bị kẻ xấu lấy cắp tài sản ngủ phịng trọ Trước thực trạng đó, theo kinh nghiệm từ trước “ Phòng bệnh chữa bệnh”_ nâng cao an ninh cho nhà cách cảnh báo, phát tín hiệu cho chủ nhà kẻ xấu xâm nhập ngơi nhà giải pháp an tồn, đồng thời, khiến kẻ xấu hoảng loạn chạy khỏi nhà Đề tài nhóm em đặt với mục tiêu bảo vệ nhà, tài sản thân người GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ LỰA CHỌN ĐỀ TÀI 2.1 Vi điều khiển ATmega16 - Atmega16 vi điều khiển công suất thấp 40 chân phát triển công nghệ CMOS - Nó máy tính chip đơn kèm với CPU, ROM, RAM, EEPROM, định thời, đếm, ADC bốn cổng 8-bit gọi PORTA, PORTB, PORTC, PORTD cổng bao gồm chân I / O - Atmega16 có ghi tích hợp sử dụng để tạo kết nối CPU thiết bị ngoại vi bên ngồi CPU khơng có kết nối trực tiếp với thiết bị bên ngồi Nó nhận đầu vào cách đọc ghi đưa đầu cách ghi ghi - Atmega16 kèm với hai định thời bit định thời 16 bit Tất định thời sử dụng làm đếm chúng tối ưu hóa để đếm tín hiệu bên ngồi - Atmega16 kèm với 1KB RAM tĩnh nhớ dễ bay hơi, tức lưu trữ thông tin thời gian ngắn phụ thuộc nhiều vào nguồn điện liên tục Trong 16KB nhớ flash, cịn gọi ROM, tích hợp thiết bị với chất không bay lưu trữ thơng tin thời gian dài không bị thông tin nguồn điện bị ngắt - Các chức liên quan đến chân: • PORTA: Các chân từ 33 đến 40 thuộc PORTA Nó hoạt động giống đầu vào analog cho chuyển đổi A / D Tuy nhiên, trường hợp khơng có chuyển đổi A / D, PORTA sử dụng làm cổng I / O hai chiều bit Nó kèm với điện trở kéo bên • PORTB: Các chân từ đến thuộc PORTB Đây chân hai chiều I / O Cổng bao gồm điện trở kéo lên bên • PORTC: PORTC cổng I / O hai chiều bao gồm chân Chân từ 22 đến 29 thuộc cổng này, tương tự cổng khác, kèm với điện trở kéo bên • PORTD: Chân từ 14 đến 21 thuộc cổng Đây cổng hai chiều chân sử dụng làm chân đầu vào đầu Tuy nhiên, có tính bổ sung liên quan đến cổng ngắt, giao tiếp nối tiếp, hẹn PWM • Reset: Chân chân reset mức thấp hoạt động Xung mức thấp dài độ dài xung tối thiểu tạo reset Các xung ngắn khả tạo reset • VCC: Chân 10 chân cấp nguồn cho điều khiển Nguồn điện cần phải có V để đặt điều khiển điều kiện chạy • GND: Chân 11 chân nối đất • AREF: Chân 32 chân tham chiếu tương tự chủ yếu sử dụng cho chuyển đổi A / D • AVCC: Chân 30 AVCC chân điện áp cung cấp cho PORTA ADC Nó kết nối với VCC thơng qua lọc thơng thấp có ADC Tuy nhiên, trường hợp khơng có ADC, AVCC kết nối bên ngồi với VCC • Chân 12 & 13: Một dao động tinh thể kết nối với chân Atmega16 hoạt động tần số bên 1MHZ; dao động thêm vào để tạo xung clock tần số cao 2.2 LCD 16x2 Thông số kĩ thuật sản phẩm LCD 1602: - Điện áp MAX : 7V - Điện áp MIN : - 0,3V - Hoạt động ổn định : 2.7-5.5V Chức chân LCD 1602: - Chân số - VSS : chân nối đất cho LCD nối với GND mạch điều khiển - Chân số - VDD : chân cấp nguồn cho LCD, nối với VCC=5V mạch điều khiển - Chân số - VE : điều chỉnh độ tương phản LCD - Chân số - RS : chân chọn ghi, nối với logic "0" logic "1": + Logic “0”: Bus DB0 - DB7 nối với ghi lệnh IR LCD (ở chế độ “ghi” write) nối với đếm địa LCD (ở chế độ “đọc” - read) + Logic “1”: Bus DB0 - DB7 nối với ghi liệu DR bên LCD - Chân số - R/W : chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write), nối với logic “0” để ghi nối với logic “1” đọc - Chân số - E : chân cho phép (Enable) Sau tín hiệu đặt lên bus DB0-DB7, lệnh chấp nhận có xung cho phép chân sau: + Ở chế độ ghi: Dữ liệu bus LCD chuyển vào ghi bên phát xung (high-to-low transition) tín hiệu chân E + Ở chế độ đọc: Dữ liệu LCD xuất DB0-DB7 phát cạnh lên (low-tohigh transition) chân E LCD giữ bus đến chân E xuống mức thấp - Chân số đến 14 - D0 đến D7: đường bus liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU Có chế độ sử dụng đường bus là: Chế độ bit (dữ liệu truyền đường, với bit MSB bit DB7) Chế độ bit (dữ liệu truyền đường từ DB4 tới DB7, bit MSB DB7) - Chân số 15 - A: nguồn dương cho đèn - Chân số 16 - K: nguồn âm cho đèn 2.3 Relay chân loại 5V Thông số kỹ thuật: - Điện áp điều khiển: 5V - Dòng điện cực đại: 10A - Thời gian tác động: 10ms - Thời gian nhả hãm: 5ms - Nhiệt độ hoạt động: -45oC ~ 75oC • Chân chân nối vào cuộn hút, có điện vào cuộn hút hút tiếp điểm chuyển từ vị trí xuống tiếp điểm • Chân 3: đặt điện áp(nếu loại Relay 5V đặt 5V DC vào đây) • Chân 4, chân 5: tiếp điểm 2.4 Cảm biến từ MC-38 • Cảm biến từ MC-38 cơng tắc từ có dây, gắn cửa, tủ Cảm biến từ MC-38 đóng miếng đặt gần nhau, thường dùng ứng dụng chống trộm cửa, tủ, két sắt,… THƠNG SỐ KỸ THUẬT • Kích thước: 27x 14 x 10mm • Khoảng cách hoạt động: 18mm ± 6mm • Điện áp tiếp điểm: tối đa 100 VDC • Dịng tiêu thụ: 300mA (Max) • Dạng ngõ ra: thường đóng (NC) • Tuổi thọ: 100 triệu lần 2.5 Phím bấm 3x4 THƠNG SỐ KĨ THUẬT : • Module bànphím ma trận 3x4 loại phím mềm • Độ dài cáp: 88mm • Nhiệt độ hoạt động ~ 70oC • Đầu nối chân • Kích thước bàn phím 76.9 x 69.2 mm 2.6 Mắt thu hồng ngoại 1838 • Điện áp : 3~5VDC 10 • Tần số hoạt động: 38KHz • Độ ổn định cao • Tương thích với TTL CMOS 2.7 Remote hồng ngoại kênh - Module Phát Hồng Ngoại phím ON/OFF - Tần Số Phát: 38KHz - Điều khiển từ xa dùng pin CR2025/160mAH - Mã hóa NEC, người dùng sử dụng mã 00BF - Khoảng cách: lớn mét điện áp đầy đủ, khoảng cách tối đa đạt 22m - Kích thước: 86 * 40 * 6mm 2.8 Vi điều khiển ATtiny 85 Thơng số kỹ thuật ATtiny85 : • Chứa kilobyte nhớ flash • Chứa 512 byte SRAM • Chứa 512 byte EEPROM 11 • Chứa tổng cộng hai định thời đếm bit, có chế độ so sánh đếm khác có tốc độ cao • Tổng số chân I / O chân • kênh ADC 10 bit • Bộ định thời lập trình • Điện áp hoạt động tối thiểu tối đa từ 1.8V DC đến 5.5V DC 2.9 Một số linh kiện khác - Điện trở - Nút nhấn - Đui đèn Đèn loại 220V - Diode Zenner 1N4733 - Transistor D718 - Pin 9V - Adapter 12V 1A - Dây dăm, jumb,… … TỔNG QUAN QUY TRÌNH THIẾT BỊ Đầu tiên kiểm tra nguồn điện Mạch thiết kế để điện sử dụng sang 12 nguồn dự phịng Tiếp đến kiểm tra hệ thống xem có kích hoạt hay khơng(Kích hoạt hệ thống cách nhấn phím ON Remote ) Nếu phim ON nhấn tiếp đến kiểm tra MC38 (chính kiểm tra cửa mở hay đóng) Khi cửa đóng (2 phần MC38 gần nhau) xuất chân OUT= 0V Khi cửa mở (2 phần MC38 xa nhau) chân OUT =5V , lúc tín hiệu cảnh báo bật (đèn 220V sáng còi kêu lên) Nếu có tác động người cố tình đóng cửa vào lúc khơng có ảnh hưởng (cịi kêu) Để tắt hệ thống có cách : Cách nhấn nút OFF remote ; cách 2: nhập mật THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 4.1 Mô Proteus Phần mềm Proteus cho phép mô hoạt động mạch điện tử bao gồm phần thiết kế mạch viết chương trình điều khiển cho họ vi điều khiển MCS-51, PIC, AVR, … Proteus phần mềm mô mạch điện tử Labcenter Electronics, mô cho hầu hết linh kiện điện tử thông dụng, đặc biệt hỗ trợ cho MCU PIC, 8051, AVR, Motorola Mơ hình mơ sơ đồ phần mềm proteus 13 4.2 Thiết kế Altinum 14 THIẾT KẾ PHẦN MỀM 5.1 Giới thiệu nguyên lý sử dụng EEPROM - EEProm vùng nhớ lưu trữ điện mà không bị liệu - EEProm Atmega16 có 512 nhớ, ô nhớ chứa byte = 8bit - Mỗi ô nhớ ghi giá trị tối đa : 256 (vì 8bit ~ 0xFF) - Nếu nhớ khơng kích hoạt giá trị mặc định 0xFF - Muốn thay đổi giá trị nhớ ghi đè lên giá trị cũ (update) cách ghi giá trị vào địa cũ - Các thao tác với nhớ EEPROM: • Ghi giá vào địa nhớ • Đọc giá trị từ địa nhớ • - Update giá trị vào địa nhớ Sử dụng thư viện có sẵn AVR • Bước 1: Khai báo thư viện EEPROM • Bước 2: Gọi hàm để sử dụng 15 5.2 Lập trình với EEPROM Khai báo: Cách update giá trị vào EEPROM : gán biến Lưu đồ thuật toán EEPROM: 16 5.3 Giải mã hồng ngoại Sơ đồ đấu dây để giải mã hồng ngoại 17 5.4 Giải mã bàn phím 18 KẾT LUẬN 6.1 Kết luận Qua trình nghiên cứu tìm hiểu, thiết kế, xây dựng mơ hình, mơ thực nghiệm, nhóm thực cơng việc sau: - Nghiên cứu hiểu rõ cấu tạo, chức năng, nguyên lý hoạt động cách kết nối với vi điều khiển cảm biến Nghiên cứu tìm hiểu ATMEGA16 datasheet linh kiện Thực kết nối GIPO với thiết bị ngoại vi 6.2 Hạn chế Hệ thống dừng việc thiết kế mạch PCB mà chưa làm mạch thực tế, dừng dùng board kết nối dây dẫn đến có độ ổn định xác chưa cao 6.3 Hướng phát triển - - Hoàn thiện nâng cấp sản phẩm hướng đến sản phẩm IOT ứng dụng vào đời sống, sản xuất để nâng cao hiểu chất lượng Thiết kế mạch PCB để tăng tính ổn định xác hệ thống 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://www.electronicwings.com/avr-atmega/atmega16-eeprom [2] http://www.hocavr.com/ [3] https://khuenguyencreator.com/hoc-altium-tu-a-toi-z-cho-sinh-vien/ 20 ... Tình trạng, lý chọn đề tài ❑ Phần 2: Giới thiệu thiết bị lựa chọn đề tài ❑ Phần 3: Tổng quan quy trình thiết bị ❑ Phần 4: Thiết kế phần cứng ❑ Phần 5: Thiết kế phần mềm ❑ Phần 6: Tài liệu tham khảo... nhà cách cảnh báo, phát tín hiệu cho chủ nhà kẻ xấu xâm nhập nhà giải pháp an toàn, đồng thời, khiến kẻ xấu hoảng loạn chạy khỏi nhà Đề tài nhóm em đặt với mục tiêu bảo vệ ngơi nhà, tài sản thân...MỤC LỤC Tổng quan TÌNH TRẠNG, LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ LỰA CHỌN ĐỀ TÀI 2.1 Vi điều khiển ATmega16 2.2 LCD 16x2