Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV GVHD Đào Minh Đức TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN MÔN KỸ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI THIẾT BỊ NGOẠI VI ĐỀ TÀI THIẾT KẾ MẠCH BÁO ĐỘNG CHỐNG. SỬ DỤNG MẠCH ARDUINO UNO ĐỂ ĐIỀU KHIỂN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ *** ĐỒ ÁN MÔN KỸ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI THIẾT BỊ NGOẠI VI ĐỀ TÀI THIẾT KẾ MẠCH BÁO ĐỘNG CHỐNG TRỘM CẢNH BÁO QUA ĐIỆN THOẠI HỌ VÀ TÊN: Đào Như Ý LỚP : DCĐL21 GVHD : ThS Đào Minh Đức Quảng Ngãi, Tháng 12 ,Năm 2022 LỜI CẢM ƠN Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV GVHD:Đào Minh Đức ………………………… Để đề tài hồn thiện ngày hơm nay, em nhận giúp đỡ tận tình đến từ thầy cơ, bạn bè, đồng nghiệp Qua Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Kỹ thuật công nghệ trường Đại Học Phạm Văn Đồng tận tình chi bảo truyền đạt kiến thức tảng chuyên môn làm sở củng tạo điều kiện tốt , xếp thời gian hợp lý để em hồn thành đề tài Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Thầy giáo ThS Đào Minh Đức đặc biệt quan tâm trực tiếp hướng dẫn , nhiệt tình giúp đỡ em thời gian thực đề tài Do đặc thù sinh viên vừa học vừa làm, quỹ thời gian hạn hẹp, cộng thêm kiến thức hạn chế, đề tài chắn nhiều sai sót, mong thầy bạn góp ý để đề tài hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Quảng Ngãi ,tháng 12 năm 2022 Sinh viên thực Đào Như Ý SVTH:Đào Như Ý DCDL21 Trang | Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV TRƯỜNG ĐH PHẠM VĂN ĐỒNG KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ GVHD:Đào Minh Đức CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ******* Quảng Ngãi, ngày tháng năm 2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI THIẾT BỊ NGOẠI VI Họ tên sinh viên: Đào Như Ý Lớp: DCDL21 Ngành: Kỹ thuật điện tử Khóa: 2021 • Tên đề tài: Thiết kế mạch báo động chống trộm, cảnh báo qua điện thoại • Các số liệu ban đầu: Sử dụng mơ đun Sim, LCD, cảm biến chống trộm • Nội dung thuyết minh: Chương 1: Giới thiệu tổng quan ứng dụng liên quan, ưu nhược điểm thiết kế Phân tích lý lựa chọn đề tài Chương 2: Phương pháp nghiên cứu - Thiết kế ứng dụng - Lựa chọn phương án thiết kế, chọn mô đun vi điều khiển, cảm biến, thiết bị hiển thị tương tác, chế độ truyền thông liệu - Thiết kế mạch điều khiển kết nối mô đun: Mô đun nguồn, vi điều khiển, mô đun giao tiếp ngoại vi Xây dựng sơ đồ điều khiển (sơ đồ nguyên lý mạch, sơ đồ mạch SVTH:Đào Như Ý DCDL21 Trang | Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV GVHD:Đào Minh Đức in) - Xây dựng lưu đồ giải thuật điều khiển - Viết chương trình điều khiển Chương 3: Kết thiết kế đạt được: Trình bày, thảo luận kết đạt Chương 4: Kết luận kết đạt được, tồn chưa giải định hướng mở rộng tương lai • Các vẽ: - Bản vẽ sơ đồ mạch điều khiển: 01 A3/A4 - Bản vẽ lưu đồ giải thuật điều khiển: 01 A3/A4 • Thời gian thực hiện: - Ngày giao nhiệm vụ: 9/9/2022 - Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 2/12/2022 Bộ mơn Cơ khí GV hướng dẫn Th.S Nguyễn Hoàng Lĩnh SVTH:Đào Như Ý ThS Đào Minh Đức DCDL21 Trang | Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV GVHD:Đào Minh Đức MỞ ĐẦU 1.Lí chọn đề tài Như biết, thời gian gần tình trạng trộm cắp trở nên phổ biến ngày tinh vi Việt Nam Các vụ việc trộm cắp gây thiệt hại lớn tài sản gia đình, quan, mà tạo lo lắng cho nhiều người, ảnh hưởng đến trật tự an toàn xã hội Sau hàng loạt vụ việc khuyến cáo quan chức năng, nhiều gia đình có biện pháp tăng cường lắp đặt thiết bị báo trộm cho gia đình Tuy nhiên biện pháp đơi không phát huy nhiều tác dụng Từ yêu cầu thực tế đó, địi hỏi ngày cao sống, cộng với phát triễn mạnh mẽ mạng di động em chọn đề tài “THIẾT KẾ MẠCH BÁO ĐỘNG CHỐNG TRỘM CẢNH BÁO QUA ĐIỆN THOẠI”nhằm đáp ứng nhu cầu giám sát điều khiển từ xa điện thoại di động, góp phần vào giữ vững trật tự an ninh gia đình xã hội Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu Mục tiêu “THIẾT KẾ MẠCH BÁO ĐỘNG CHỐNG TRỘM CẢNH BÁO QUA ĐIỆN THOẠI” phát đột nhập từ bên ngồi sau cảnh báo cho kịp thời đưa phương án xử lý hiệu Đề tài sử dụng vi điều khiển làm xử lý trung tâm, cảm biến hồng ngoại phát dấu hiệu đột nhập Cùng số thiết bị đầu âm (chng, cịi), tín hiệu phát sáng (đèn), Module SIM nhận tín hiệu từ trung tâm gửi tin nhắn thông báo đến người quản lý để kịp thời xử lý có cố đột nhập xảy SVTH:Đào Như Ý DCDL21 Trang | Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV GVHD:Đào Minh Đức Nhiệm vụ nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu vấn đề sau: • Nghiên cứu hệ thống báo trộm thị trường • Nghiên cứu thành phần hệ thống báo trộm • Tìm hiểu loại cảm biến, module • Phân biệt loại cảm biến, nắm thông số cảm biến : phạm vi, khoảng cách hoạt động, điện áp cung cấp, … Từ đưa lựa chọn phù hợp để đưa vào sử dụng mơ hình • Tìm hiểu mạng thơng tin di động : modul sim800L • Thiết kế mạch báo trộm qua điện thoại 3.Đối tượng phương pháp nghiên cứu Đối tượng • Nghiên cứu hệ thống báo trộm • Nghiên cứu thiết bị cảm biến hồng ngoại module sim • Nghiên cứu linh kiện có mạch • Phương pháp nghiên cứu • Nghiên cứu lý thuyết thành phần có hệ thống báo trộm • Nghiên cứu lý thuyết loại cảm biến • Nghiên cứu lý thuyết mạng thông tin di đông GSM 4.Ý nghĩa đề tài SVTH:Đào Như Ý DCDL21 Trang | Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV GVHD:Đào Minh Đức Đề tài giúp em nắm rõ kiến thức hệ thống báo trộm kết hợp Arduino với thiết bị ngoại vi ,kết hợp mạng thông tin di động GSM cảnh báo điều khiển từ xa Đề tài mang tính thực tế cao áp dụng nhiều vào sống Không quan, doanh nghiệp mà hộ gia đình sử dụng phổ biến 5.Nội dung bố cục CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH TÍNH TỐN VÀ THUYẾT KẾ MẠCH CHƯƠNG III: THI CÔNG MẠCH VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN SVTH:Đào Như Ý DCDL21 Trang | Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV GVHD:Đào Minh Đức CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠCH CHỐNG TRỘM 1.1.1Giới thiệu mạch chống trộm Trước đây, nói đến công tác bảo vệ an ninh chống trộm đột nhập thường nghĩ đến là: thuê người làm bảo vệ ni chó để bảo vệ nhà … Ngày với phát triễn công nghệ điện tử số, người cho đời phát minh lĩnh vực báo động có đột nhập, chúng đa dạng ứng dụng rộng rãi sống Về nguyên tắc cảnh báo gồm phần chính: sensor, xử lý trung tâm thiết bị cảnh báo Các sensor cảm biến thu thập tín hiệu sau đưa xử lý trung tâm Có nhiều loại sensor như: cảm biến khói, cảm biến từ, cảm biến nhiệt, cảm biến hồng ngoại, cảm biến quang, cảm biến âm thanh, … Bộ xử lý trung tâm phận nhận thông tin từ sensor gửi sau xử lý, tùy theo ngƣời lập trình mà đưa xử lý khác nhận tín hiệu Hầu hết xử lý xử lý trung tâm đưa thiết bị cảnh báo để thơng báo tình cho người sử dụng Thiết bị cảnh báo thường là: loa, còi, điện thoại, đèn báo, … SVTH:Đào Như Ý DCDL21 Trang | Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV GVHD:Đào Minh Đức Hình Sơ đồ tổng quan hệ thống chống trộm 1.1.2 Vùng bảo vệ Khái niệm “vùng bảo vệ” hệ thống cảnh báo hiểu cách đơn giản thể tích mà giới hạn phận cảnh báo tạo bảo vệ phát đột nhập việc phát chùm tia hồng ngoại, sóng siêu âm, … tạo nên khơng gian bảo vệ Kích thước hình dáng vùng bảo vệ thay đổi theo bố trí, xếp phụ thuộc vào đặc tính, độ rộng quét cảm biến Vùng bảo vệ cảm biến hồng ngoại thân nhiệt SVTH:Đào Như Ý DCDL21 Trang | Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV GVHD:Đào Minh Đức Hình Vùng bảo vệ cảm biến thân nhiệt Tùy vào loại cảm biến có thơng số góc qt, khoảng cách qt tối đa, nhiệt độ phát kích thước khác Một số lưu ý để có vùng quan sát bảo vệ tốt nhất: • Tránh vị trí điều hòa, lò sưởi, nơi thay đổi nhiệt độ • Nên lắp phịng có vật cản để có phạm vi qt tốt • Cần phải điều chỉnh vị trí, góc, độ cao phù hợp để có vùng qt rộng • Tránh để thiết bị đối diện thẳng song song với hướng chuyển động, cảm biến nhạy với chuyển động song song với tia quét 1.2 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN 1.2.1Khái niệm cảm biến Cảm biến thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi đại lượng vật lý đại lượng khơng có tính chất điện cần đo thành đại lượng vật lý có tính chất điện như: điện trở, điện tích, điện áp SVTH:Đào Như Ý DCDL21 T r a n g | 10 Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV GVHD:Đào Minh Đức Code chương trình //chống trộm báo qua điện thoại #include #include LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); #include #include SoftwareSerial sim(10, 11); int _timeout; String _buffer; #define buzzer #define led #define ir Sim800l Sim800l; String textSms; String number = "+84787781569"; call // thay số điện thoại để module gửi SMS uint8_t index1; int demSms = 0, ena = 1; // void setup() { SVTH:Đào Như Ý DCDL21 T r a n g | 49 Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV GVHD:Đào Minh Đức Serial.begin(9600); buffer.reserve(50); sim.begin(9600); Sim800l.begin(); lcd.init(); lcd.backlight(); pinMode(buzzer, OUTPUT); pinMode(led, OUTPUT); pinMode(ir, INPUT); lcd.setCursor(5, 0); lcd.print("WELCOME"); chaychu(); delay(1000); lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" ANTI THEFT "); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Status:"); Sim800l.delAllSms(); Serial.println(""); } SVTH:Đào Như Ý DCDL21 T r a n g | 50 Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV GVHD:Đào Minh Đức // void loop() { if (digitalRead(ir) == 1) { lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Status: "); lcd.setCursor(8, 1); lcd.print("NORMAL "); Serial.println("normal"); } if (digitalRead(ir) == 0) { lcd.setCursor(8, 1); lcd.print("WARNING "); digitalWrite(buzzer, HIGH); digitalWrite(led, HIGH); Serial.println("WARNING"); Serial.println(number); Serial.println("send meggase"); lcd.setCursor(0, 1); Serial.println("Calling to phone"); SVTH:Đào Như Ý DCDL21 T r a n g | 51 Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV GVHD:Đào Minh Đức lcd.print("Calling to phone"); callNumberr(); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Sending message "); SendMessage(); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Send message "); ena = 1; buffer.reserve(50); Sim800l.delAllSms(); Serial.println("Loaded"); while (ena == 1) { ReadSMS(); } } } // void ReadSMS() { Serial.println("Ready"); textSms = Sim800l.readSms(1); SVTH:Đào Như Ý DCDL21 T r a n g | 52 Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV GVHD:Đào Minh Đức digitalWrite(buzzer, LOW); digitalWrite(led, HIGH);// thêm vào textSms = Sim800l.readSms(1); digitalWrite(buzzer, HIGH); if (textSms.length() > 8) { if (textSms.indexOf("OFF") != -1) { lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Turn OFF BUZZER "); delay(1000); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Turn OFF LED "); delay(4000); digitalWrite(buzzer, LOW); digitalWrite(led, LOW);// thêm vào Serial.println("off"); Sim800l.delAllSms(); Serial.println("delete"); ena = 0; } SVTH:Đào Như Ý DCDL21 T r a n g | 53 Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV GVHD:Đào Minh Đức } } // void SendMessage() { Serial.println ("Sending Message"); sim.println("AT+CMGF=1"); //Sets the GSM Module in Text Mode delay(1000); sim.println("AT+CMGS=\"" + number + "\"\r"); //Mobile phone number to send message delay(1000); String SMS = "CO TROM DOT NHAP"; //sms sim.println(SMS); delay(100); sim.println((char)26);// ASCII code of CTRL+Z delay(5000); updateSerial(); } // void callNumberr() { sim.println("AT"); updateSerial(); SVTH:Đào Như Ý DCDL21 T r a n g | 54 Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV GVHD:Đào Minh Đức sim.println("ATD+ " + number + ';'); updateSerial(); Serial.println("calling"); delay(20000); // wait for 20 seconds sim.println("ATH"); updateSerial(); } void updateSerial() {delay(500); while (Serial.available()) { sim.write(Serial.read()); } while (sim.available()) { Serial.write(sim.read()); } } // void chaychu(){ for (int positionCounter = 0; positionCounter < 13; positionCounter++) { SVTH:Đào Như Ý DCDL21 T r a n g | 55 Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV GVHD:Đào Minh Đức lcd.scrollDisplayLeft(); delay(150); } for (int positionCounter = 0; positionCounter < 29; positionCounter++) { lcd.scrollDisplayRight(); delay(150); } for (int positionCounter = 0; positionCounter < 16; positionCounter++) { lcd.scrollDisplayLeft(); delay(150); } } SVTH:Đào Như Ý DCDL21 T r a n g | 56 Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV GVHD:Đào Minh Đức ♣ PHẦN MỀM SỬ DỤNG I.Phần mềm 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 MCS51, 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 Phần mềm bao gồm chương trình: ISIS (Intelligent Schematic Input System) cho phép mô mạch ARES (Advanced Routing and Editing Software) dùng để vẽ mạch in II phần mềm Arduino IDE Arduino IDE làm phần mềm với mã nguồn mở, sử dụng chủ yếu để viết biên dịch mã vào module Arduino Arduino IDE bao gồm phần cứng phần mềm: Phần cứng chứa đến 300.000 board mạch thiết kế sẵn với cảm biến, linh kiện Phần mềm giúp bạn sử dụng cảm biến, linh kiện phần cứng cách linh hoạt, phù hợp với mục đích sử dụng SVTH:Đào Như Ý DCDL21 T r a n g | 57 Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV GVHD:Đào Minh Đức Đây phần mềm Arduino thống, giúp cho việc biên dịch mã trở nên dễ dàng, người bình thường khơng có kiến thức kỹ thuật làm ♣ TÀI LIỆU THAM KHẢO - Bkaii.com.vn “hệ thống thơng tin di động tồn cầu mạng di động GSM” [2] Esmarthome.net “TÀI LIỆU ĐÀO TẠO HỆ THỐNG BÁO ĐỘNG” - HUỲNH MINH PHÚ (2017) “Hƣớng dẫn sử dụng module sim800L” Lập trình vi điều khiển, (221) - Tìm hiểu module sim800l (https://espace.edu.vn/module-arduinova-thu- vien/sim800l-module-gsm-nhan-tin-va-goi-dien-gia-re/ ) - http://arduino.vn/ Diễn đàn arduino SVTH:Đào Như Ý DCDL21 T r a n g | 58 Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV GVHD:Đào Minh Đức MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN……………………………………………………………… MỞ ĐẦU…………………………………………………………………… Lý chọn đề tài…………………………………………………… Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu…………………………………….4 Đối tượng phương pháp nghiên cứu ………………………………5 Ý nghĩa đề tài …………………………………………………….5 Nội dung bố cục……………………………………………………6 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN……… ……………………… 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠCH CHỐNG TRỘM …………7 1.1.1 Gioi thiệu mạch chống trộm………………………………………7 1.1.2 Vùng bảo vệ………………………………………………………… 1.2 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN………………………… 1.2.1 Khái niệm cảm biến……………………………………………………9 1.2.2 Giới hạn sử dụng cảm biến……………………………………….12 1.3 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG THƠNG TIN TỒN CẦU GSM 1.3.1 giới thiệu cơng nghệ GSM……………………………………… 13 1.3.2 Các dịch vu tiêu chuẩn GSM…………………………………14 1.3.3 Cấu trúc địa lý mạng GSM……………………………………….15 1.4 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ARDUINO………………………… 16 1.4.1 giới thiệu Ardino……………………………………………… 16 1.5.GIỚI THIỆU TỔNG QUAN LINH KIỆN THIẾT KẾ TRONG MẠCH 24 1.5.1 Module SIM800L…………………………………………………….24 1.5.2 Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK………………………… 27 1.5.3 Module relay kênh 5V…………………………………………… 28 1.5.4 Màn hình LCD 16x2………………………………………………….30 SVTH:Đào Như Ý DCDL21 T r a n g | 59 Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV GVHD:Đào Minh Đức 1.5.5 Module I2C Arduino………………………………………………….31 1.5.6 Cịi buzzer…………………………………………………………….34 1.5.7 Bóng led …………………………………………………………… 35 1.5.8 Mạch giảm áp DC LM2596 3A…………………………………… 35 CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ…………………… 2.1 Phân tích sơ đồ hoạt động mạch …………………………………38 2.2 Phân tích nguyên lý làm việc mạch………………………………39 2.3 Thiết kế sơ đồ mạch ………………………………………………… 39 2.4 Nhiệm vụ khối ………………………………………………….40 2.4.1 Khối nguồn…………………………………………………… 40 2.4.2 Khối xử lý trung tâm………………………………………… 41 2.4.3 Khối cảm biến …………………………………………………42 2.4.4 Khối báo động từ xa……………………………………………42 2.4.5 Khối báo động chổ………………………………………….43 2.4.6 Khối hiển thị ………………………………………………… 43 2.4.7 Sơ đồ nguyên lý tồn mạch ………………………………… 44 CHƯƠNG III: THI CƠNG MƠ HÌNH VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC………… 3.1 Thi cơng mơ hình………………………………………………… 46 3.2 Kết đạc nhận xét đánh giá …………………………… 47 CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN …………………… 4.1 Kết luận……………………………………………………………49 3.2 Hướng phát triển………………………………………………….49 LƯU ĐỒ THUẬT TỐN………………………………………………….50 CODE CHƯƠNG TRÌNH………………………………………………… 51 SVTH:Đào Như Ý DCDL21 T r a n g | 60 Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV GVHD:Đào Minh Đức PHẦN MỀM SỬ DỤNG TÀI LIỆU THAM KHẢO SVTH:Đào Như Ý DCDL21 T r a n g | 61 Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV SVTH:Đào Như Ý GVHD:Đào Minh Đức DCDL21 T r a n g | 62 ... cịn nhiều sai sót, mong thầy bạn góp ý để đề tài hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Quảng Ngãi ,tháng 12 năm 2022 Sinh viên thực Đào Như Ý SVTH :Đào Như Ý DCDL21 Trang | Đồ án VĐK Và Ghép Nối... cứu • Nghiên cứu lý thuyết thành phần có hệ thống báo trộm • Nghiên cứu lý thuyết loại cảm biến • Nghiên cứu lý thuyết mạng thông tin di đông GSM 4 .Ý nghĩa đề tài SVTH :Đào Như Ý DCDL21 Trang |... vật lý đại lượng khơng có tính chất điện cần đo thành đại lượng vật lý có tính chất điện như: điện trở, điện tích, điện áp SVTH :Đào Như Ý DCDL21 T r a n g | 10 Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV GVHD:Đào