ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG AN NINH GIA ĐÌNH BÁO CHÁY, BÁO TRỘM(có đầy đủ file code)aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG AN NINH GIA ĐÌNH BÁO CHÁY, BÁO TRỘM LỜI CAM ĐOAN -- Tôi xin cam đoan nội dung đồ án chép đồ án cơng trình có từ trước Nếu vi phạm tơi xin chịu hình thức kỷ luật Khoa Ngày 02 tháng 06 năm 2014 Sinh viên thực Phân công nhiệm vụ PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ - Nghiên cứu đề tài liên quan Đề xuất mơ hình tổng quan hệ thống Tìm hiểu linh kiện sử dụng mạch Tính tốn thiết kế mạch Thi cơng mạch Viết tối ưu code Kiểm tra sửa lỗi hệ thống - Nghiên cứu đề tài liên quan Tìm hiểu nội dung lý thuyết Thi cơng mạch Sửa code Kiểm tra sửa lỗi hệ thống Mục lục MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN…………………………………………………………………………1 PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ……………………………………………………………….2 MỤC LỤC……………………………………………………………………………… CÁC TỪ VIẾT TẮT………………………………………………………………………5 DANH MỤC HÌNH ẢNH……………………………………………………… ………6 LỜI NĨI ĐẦU…………………………………………………………………………….8 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG AN NINH GIA ĐÌNH…….…………… 1.1 Ý tưởng đề tài.……………………………………………………………………… 1.2 Nội dung đề tài…………………………………………………………………… .9 1.3 Sơ đồ khối………………………………………………………………………… 10 1.3.1 Khối Khóa điện tử……………………………………………………………… 10 1.3.2 Khối Báo trộm……………………………………………………………… … 11 1.3.3 Khối Báo cháy……………………………………………………………… ….11 1.3.4 Khối xử lý trung tâm…………………………………………………………… 12 1.3.5 Khối Relay……………………………………………………………………….12 1.4 Trình tự chức năng………………………………………………………………… 12 1.5 Kết luận chương…………………………………………………………………… 13 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC MỘT SỐ LINH KIỆN TRONG ĐỀ TÀI 14 2.1 Giới thiệu chương…………………………………….…………………………… 14 2.2 PIC16F877……………………………………… ………………………….…… 14 2.3 Màn hình LCD HD44780………………………………………………………… 15 2.4 Module thu/phát RF433MHz……………………………………………………… 18 2.4.1 Module phát RF 433 MHz ……………………………………………………… 18 2.4.2 Module thu RF433 MHz.…………………………………………… ………… 19 2.5 Cảm biến gas MQ-6……………………… .…………………………………….19 2.6 Cảm biến nhiệt LM35…………………………………………………….…………21 2.7 Module cảm biến chuyển động PIR ……………………………………………… 23 2.8 Module SIM 900………………… ……………………………………………… 23 Mục lục 2.9 Kết luận chương…………………………………………………………………… 24 CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ MẠCH VÀ TÍNH TỐN………………………….…………….25 3.1 Giới thiệu chương…………………………………………….……….…………… 25 3.2 Sơ đồ mạch……………………….……………………………………………….…25 3.2.1 Khối khóa điện tử …………………………………………………………………25 3.2.2 Khối báo trộm ……………………………………………….………………… 27 3.2.3 Khối báo cháy………………………………….……………….………… ….… 29 3.2.4 Khối xử lý trung tâm… ……………………………………….………… …… 31 3.2.5 Khối Relay……………………………………………………………………… 33 3.3 Tính tốn………………………………………………………………………… …35 3.3.1 Mạch điều khiển chuông……………………………………………………….… 35 3.3.2 Mạch điều khiển Relay…… …………………………………………………… 36 3.3.3 Tính tốn mạch kích dẫn opto …………………………………………………… 38 3.4 Kết luận chương………………………………………………………………… …39 CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN.…….………………………… 40 4.1 Giới thiệu chương …………………………………… …………………………….40 4.2 Khối khóa điện tử……………… …………………………………….………… 40 4.3 Khối báo trộm……………………………………………………………………… 42 4.4 Khối báo cháy…………………………………………………………………….….43 4.5 Khối xử lý trung tâm… …………………………………………………………….44 4.6 Khối bật/tắt Relay.………………………………………………………….……… 48 4.7 Kết luận chương…………………………………………………………………… 48 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI…………………………….….49 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………………….51 PHỤ LỤC……………………………………………………………………………… 52 Các từ viết tắt CÁC TỪ VIẾT TẮT AD: Adress CMOS: Complementary Metal-Oxide-Semiconductor GND: Ground ISP: Internet service provider I/O: Input/Output ICSP: In-Circuit Serial Programming LCD: Liquid-crystal display MCU: Multipoint control unit MPU: MIDI Processing Unit RAM: Random Access Memory RF: Radio frequency ROM: Read-only memory SMS: Short Messeage Service Danh mục hình ảnh DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sơ đồ khối Hình 2.1: Sơ đồ chân hình dạng PIC16F877 Hình 2.2: Hình dáng loại LCD thơng dụng Hình 2.3: Sơ đồ chân LCD Hình 2.4: Module phát RF 433 MHz Hình 2.5 Module thu RF433MHz Hình 2.6: Cảm biến gas MQ-6 Hình 2.7: Sơ đồ phân bố chân MQ-6 Hình 2.8: Sơ đồ mạch đo thơng số MQ-6 Hình 2.9: Cảm biến nhiệt LM35 Hình 2.10: Sơ đồ nối mạch LM35 (1) Hình 2.11: Sơ đồ nối mạch LM35 (2) Hình 2.12: Cảm biến chuyển động PIR Hình 2.13: Module sim 900A Hình 3.1: Sơ đồ mạch khối khóa điện tử Hình 3.2: Sơ đồ mạch khối báo trộm Hình 3.3: Sơ đồ mạch khối báo cháy Hình 3.4: Sơ đồ mạch khối trung tâm Hình 3.5: Sơ đồ mạch khối bật/tắt relay Hình 3.6: Mạch điều khiển chng Hình 3.7: Mạch điều khiển led relay Hình 3.8: Mạch kích dẫn opto Hình 4.1: Lưu đồ thuật tốn begin khóa điện tử Hình 4.2: Lưu đồ thuật tốn hàm bat_canh_bao doi_mat_khau khối khóa điện tử Hình 4.3: Lưu đồ thuật tốn khối báo trộm Hình 4.4: Lưu đồ thuật tốn khối báo cháy Hình 4.5: Lưu đồ thuật tốn hàm khối xử lý trung tâm Hình 4.6: Lưu đồ thuật toán hàm thiết lập khối xử lý trung tâm Danh mục hình ảnh Hình 4.7: Lưu đồ thuật tốn hàm set_relay doi_sdt khơi xử lý trung tâm Hình 4.8: Lưu đồ thuật tốn hàm bao_dong khối xử lý trung tâm Hình 4.9: Lưu đồ thuật tốn hàm khối bật/tắt relay Lời mở đầu Fb : https://www.facebook.com/th.tu2102/ để có đầy đủ file code LỜI MỞ ĐẦU Trong sống đại, an ninh cho nhà trở thành mối quan tâm hàng đầu quanh ta tồn khu vực dễ cháy gây hỏa hoạn, nhiều kẻ trộm lợi dụng lúc sở hở để tay Cho nên việc lắp đặt hệ thống an ninh có vai trò quan trọng, giúp ngăn chặn xử lý kịp thời đám cháy cảnh báo, phát trộm Xuất phát từ nhu cầu trên, nhóm chọn đề tài “Hệ thống an ninh gia đình” Hệ thống giúp phát nguy gây cháy từ rị rỉ gas, khí dễ cháy từ thay đổi nhiệt độ thông qua cảm biến, từ có hướng xử lý phát chng cảnh báo ngắt điện, kích hoạt hệ thống chữa cháy Bên cạnh đó, hệ thống sử dụng cảm biến chuyển động giúp phát đột nhập Và xảy nguy hệ thống gởi tin nhắn SMS đến người dùng Để thực nội dung này, đồ án gồm có chương: Chương 1: Tổng quan hệ thống an ninh gia đình Chương 2: Giới thiệu sơ lược số linh kiện sử dụng đề tài Chương 3: Sơ đồ mạch tính tốn Chương 4: Xây dựng lưu đồ thuật toán Phương pháp nghiên cứu sử dụng xuyên suốt đề tài xây dựng lưu đồ thuật tốn, tính tốn thiết kế mạch, viết code thi công lắp ráp để kiểm chứng tính đắn phần thiết kế, code lưu đồ thuật toán vừa xây dựng Với hướng dẫn tận tình thầy Lê Xứng kiến thức học từ thầy cô, học hỏi từ bạn bè tự tìm tịi Internet, nhóm chúng tơi hồn thành hệ thống an ninh cho nhà có vi xử lý giao tiếp RF với module cảm biến chế độ cảnh báo Lời mở đầu nhập từ bán phím, tự động ngắt điện kích hoạt hệ thống chữa cháy có cảnh báo nguy hiểm, đồng thời gửi tin nhắn SMS thông báo đến người dùng 10 Chương 3: Sơ đồ mạch tính tốn Ta có: Ibng = Ics/ βmin = -58mA/60 = -0,97mA Chọn Ib = (2 ÷ 3)Ibng = (-1,94÷ -2,9)mA, chọn Ib =-2mA =>Rb1 = Vbb/Ib = -4,3V/-2mA = 2.15 kΩ Chọn Rb1 trở 1,8 kΩ 3.3.3 Tính tốn mạch kích dẫn opto Hình 3.8: Mạch kích dẫn opto Khi opto dẫn Chọn Ir1 = 5mA =>R1 = (vin-Vak)/I = (3,3V-1,2V)/5mA = 420 Ω Chọn R1 trở 470 Ω 42 Chương 3: Sơ đồ mạch tính tốn Theo datasheet nhà sản xuất, với dòng qua R1=5mA, để Q dẫn bão hịa Ice R2 = (Vcc – Vcebh)/Ice = (5V-0,2V)/5mA = 9,8 kΩ Chọn R2 trở 10 kΩ 3.4 Kết luận chương Chương vào thiết kế phần cứng cho toàn hệ thống, từ số liệu tính tốn ta lựa chọn linh kiện tương đương có sẵn ngồi thị trường để thực yêu cầu chức khối hệ thống Để thuận tiện cho trình làm sửa mạch BJT sử dụng loại 43 Chương 4: Xây dựng lưu đồ thuật toán CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN 4.1 Giới thiệu chương Từ lưu đồ thuật tốn ta tiến hành phân tích xây dựng hàm để thực chức khối hệ thống 4.2 Khóa điện tử Hình 4.1: Lưu đồ thuật tốn begin khóa điện tử begin: • Chờ phím OK bấm 44 Chương 4: Xây dựng lưu đồ thuật tốn • Chờ phím “1” “2” bấm, nhảy sang khối chức tương ứng Hình 4.2: Lưu đồ thuật tốn hàm bat_canh_bao doi_mat_khau khối khóa điện tử bat_canh_bao: • Gửi tín hiệu báo hiệu bật cảnh báo chủ vắng nhà đến khối trung tâm khối báo trộm • Chờ mật nhập: o Nếu đúng: Gửi tín hiệu tắt cảnh báo đến khối trung tâm khối báo trộm mở chốt cửa Cuối quay lại khối begin o Nếu sai: Quay lại bước nhập mật Nếu sai ba lần phát chng cảnh báo 10s, quay lại bước nhập mật 45 Chương 4: Xây dựng lưu đồ thuật tốn doi_mat_khau: • Nhập mã bảo mật: o Nếu đúng: Nhập mật o Xác nhận lại: Nếu sai, quay lại nhập mật Nếu đúng, thoát khỏi hàm 4.3 Khối báo trộm Hình 4.3: Lưu đồ thuật tốn khối báo trộm begin: • Chờ tín hiệu bật cảnh báo chủ nhà chủ vắng nhà từ khối khóa điện tử, nhảy sang chức tương ứng canh_bao: 46 Chương 4: Xây dựng lưu đồ thuật tốn • Kiểm tra liên tục tín hiệu từ module phát vật thể PIR đưa về: Nếu phát có người phát cảnh báo đến khối trung tâm • Chờ tín hiệu tắt cảnh báo từ khối trung tâm: Nếu nhận tín hiệu tắt cảnh báo từ khóa điện tử quay khối begin 4.4 Khối báo cháy Hình 4.4: Lưu đồ thuật tốn khối báo cháy begin: • Khi bắt đầu MCU đọc liệu ngõ cảm biến gas, cảm biến nhiệt độ hiển thị lên LCD 47 Chương 4: Xây dựng lưu đồ thuật tốn • Sau kiểm tra thơng số Nếu thông số vượt giới hạn cho phép chuyển sang khối bao_dong Nếu thơng số mức cho phép quay lại từ đầu bao_dong: • Khi phát nguy xảy cháy tiến hành bật chng cảnh báo • Nếu 30s mà thơng số ngồi mức cho phép bắt đầu gửi tín hiệu cảnh báo đến mạch phát RF • Nếu 30s, thơng số trở mức an tồn khỏi hàm 4.5 Khối Trung tâm Hình 4.5: Lưu đồ thuật tốn hàm khối xử lý trung tâm 48 Chương 4: Xây dựng lưu đồ thuật toán begin: Kiểm tra nút “OK” có nhấn, có nhảy sang hàm thiet_lap Đồng thời kiểm tra tín hiệu nhận được, phát tín hiệu báo cháy từ khối báo cháy nhảy sang hàm bao_dong Nếu phát tín hiệu bật cảnh báo từ khối khóa điện tử nhảy sang hàm bat_canh_bao Hình 4.6: Lưu đồ thuật tốn hàm thiết lập khối xử lý trung tâm thiet_lap: 49 Chương 4: Xây dựng lưu đồ thuật toán Nhập mã bảo mật, sai nhập lại Nếu đúng, nhấn nút”UP” nhảy sang hàm doi_sdt để đổi sdt Nhấn nút “DOWN” nhảy sang hàm set_relay để cài đặt relay True False True False True False Hình 4.7: Lưu đồ thuật tốn hàm set_relay doi_sdt khôi xử lý trung tâm set_relay: Lần lượt thiết lập việc bật không bật relay1, 2, xảy cố Nếu chọn yes ghi giá trị “1”, chọn no ghi giá trị “0” vào eeprom vị trí nhớ thứ 13, 14, 15 tương ứng với việc thiết lập bật không bật relay1, relay2, relay3 doi_sdt: 50 Chương 4: Xây dựng lưu đồ thuật toán Nhập số điện thoại mới, xác nhận lại Nếu khỏi hàm con, sai nhập lại Hình 4.8: Lưu đồ thuật toán hàm bao_dong khối xử lý trung tâm bao_dong: Bật chng cảnh báo Nếu cảnh báo cháy gửi tín hiệu bật relay 1,2,3 cài đặt, gửi tin nhắn cảnh báo cháy đến chủ nhà Nếu cảnh báo trộm gửi tin nhắn cảnh báo trộm đến chủ nhà Chờ nhập mã bảo mật để tắt cảnh báo Nếu sai nhập lại, khỏi hàm 51 Chương 4: Xây dựng lưu đồ thuật toán 4.6 Khối bật/tắt relay Hình 4.9: Lưu đồ thuật tốn hàm khối bật/tắt relay begin: Chờ tín hiệu bật/tắt từ khối trung tâm gửi Nếu tiếng hành bật/tắt relay tương ứng 4.7 Kết luận chương Các hàm xây dựng dựa chức theo yêu cầu đề thơng qua lưu đồ thuật tốn tương ứng 52 Kết luận hướng phát triển đề tài KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Về phần cứng: Hệ thống an ninh thiết kế đạt yêu cầu đặt ra, xảy cháy có trộm đột nhập, hệ thống phát cảnh báo chuông, bật/tắt relay điều khiển bơm chữa cháy, ngắt nguồn điện gửi SMS cảnh báo đến chủ nhà Về phần mềm: Đã lập trình thành cơng cho PIC16f877a thực cơng việc như: - Giao tiếp với module RF, module Sim900 Nhận tín hiệu từ module thu RF điều khiển việc ngắt điện kích hoạt hệ thống chữa cháy Đánh giá ưu nhược điểm hệ thống: Ưu điểm hệ thống: - Người dùng thiết lập mức cảnh báo, bật bơm chữa cháy (nếu có sử dụng) ngắt nguồn điện (nếu muốn) mạch mà không cần phải kết nối đến hệ - thống máy tính để lập trình lại Giao tiếp RF vi xử lý module cảm biến thuận tiện cho việc lắp đặt cảm - biến đâu Giao diện đơn giản, số nút thiết lập ít, thuận tiện cho người sử dụng Phần cứng thiết kế đơn giản, số linh kiện ít, lắp thêm nhiều cảm biến để chuyển thành mạng cảm biến đo nhiều điểm khác mà không tốn - thêm tài nguyên MCU trung tâm Có chế độ dùng mật mã, giới hạn số người thay đổi thiết lập ban đầu hệ - thống Có thơng báo SMS cho chủ nhà có xảy cháy, trộm Nhược điểm hệ thống: - Do sử dụng module thu phát RF bán thị trường nên việc nhiễu cặp thu phát xảy 53 Kết luận hướng phát triển đề tài Khả ứng dụng thực tế đề tài: Đề tài đáp ứng nhu cầu xã hội: - Phát tín hiệu cảnh báo cháy chuông cho người xung quanh tự động - kích hoạt hệ thống chữa cháy người sử dụng Giao tiếp RF vi xử lý module cảm biến thuận lợi cho việc lắp đặt Bán phím đơn giản dễ sử dụng - Với đặc điểm tính trên, hệ thống trở thành sản phẩm tiêu dùng Hướng phát triển đề tài - Có thể tăng số cảm biến lên để theo dõi nhiều địa điểm hơn, độ xác - hệ thống cảnh báo tăng lên Từ đồ án này, chúng tơi phát triển, xây dựng hệ thống an ninh cho tòa nhà, khu công nghiệp, giám sát tất hệ thống máy tính tổng đài trung tâm 54 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Duy Phi, “Hướng dẫn lập trình vi điều khiển PIC “ [2] http://codientu.org [3] http://dientuvietnam.net [4] http://en.wikipedia.org [5] http://google.com.vn 55 Phụ lục PHỤ LỤC CODE: Fb : https://www.facebook.com/th.tu2102/ để có đầy đủ file code 56 ... tài • Cảnh báo cháy • Cảnh báo trộm • Khi có cố cháy có trộm đột nhập hệ thống phát chng báo động, đồng thời gửi SMS cảnh báo đến chủ nhà 1.3 Sơ đồ khối 11 Chương 1: Tổng quan hệ thống an ninh... thành hệ thống an ninh cho nhà có vi xử lý giao tiếp RF với module cảm biến chế độ cảnh báo Lời mở đầu nhập từ bán phím, tự động ngắt điện kích hoạt hệ thống chữa cháy có cảnh báo nguy hiểm, đồng... tài sản, số vụ án phá gần 30% Tóm lại, việc lắp đặt hệ thống an ninh gia đình có chức báo cháy cảnh báo đột nhập nhu cầu đáng cần thiết, giúp người dùng an tâm phòng tránh rủi ro đáng tiếc 1.2