0

BÁO cáo đồ án môn học 2 đề tài THIẾT k ế và THI CÔNG MẠCH CẢNH báo NỒNG độ cồn

39 2 0

Đang tải.... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 16/01/2023, 05:26

  BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM K Ỹ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN –  ĐIỆN TỬ   BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC  ĐỀ  TÀI THIẾT K Ế VÀ THI CÔNG MẠCH CẢNH BÁO NỒNG ĐỘ CỒN  Tp.Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2019    MỤC LỤC PHẦN TỔNG QUAN  1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI .1 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨ U ĐỐI TƯỢ NG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨ U THÔNG SỐ GIỚI HẠ N .2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ U PHẦN NỘI DUNG  CHƯƠNG CƠ SỞ  LÝ THUYẾT.  1.1 Mơ tả q trình ho ạt động 1.2 Nguyên tắc hoạt động cảm biến nồng độ cồn MQ3 1.3 Nguyên tắc k ết nối cảm biến MQ3 Arduino 1.4 Cách lậ p trình vớ i Arduino 1.5 Cách đọc dữ liệu từ cảm biến hiển thị dữ liệu lên LCD oled 12 1.6 Hiển thị dữ liệu lên LCD oled 13 1.7 Tìm hiểu về buzzer .14 CHƯƠNG THIẾT K Ế PHẦN CỨ NG 16 2.1 Giớ i thiệu 16 2.2 Thiết k ế sơ đồ khối .16 2.3 Giải thích chức khối .16 2.4 Tính toán lựa chọn linh kiện 18 2.5 Sơ đồ k ết nối mạch .19 CHƯƠNG THIẾT K Ế PHẦN MỀM  19 3.1 Lưu đồ chương trình  20 3.2 Code chạy chương trình.  .20 CHƯƠNG THI CÔNG MẠCH  25 4.1 Chuẩn bị linh kiện 26   4.2 K ết nối mạch 27 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰ C HIỆN VÀ HƯỚ NG PHÁT TRIỂN  29 5.1 K ết quả thực 29 5.2 Hướ ng phát triển 32 PHẦN K ẾT LUẬN  .33 TÀI LIỆU THAM KHẢO.  34   DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ BẢNG  Hình Trang Hình 1.1 Cảm biến MQ-3 Hình 1.2 Sơ đồ mạch điện cảm biến Hình 1.3 Sơ đồ k ết nối Hình 1.4 Arduino IDE 10 Hình 1.5 Arduino toolbar 10 Hình 1.6 IDE menu 10 Hình 1.7 File menu 11  Hình 1.8 Edit menu 11 Hình 1.9 Sketch menu 12 Hình 1.10 Hình ảnh mặt trướ c mặt sau LCD OLED 12 Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống 16 Hình 2.2 Sơ đồ k ết nối khối cảm biến 17 Hình 2.3 Sơ đồ khối hiển thị và cảnh báo 17 Hình 2.4 Sơ đồ mạch 19 Hình 3.1 Lưu đồ thuật tốn 20 Hình 4.1 Sơ đồ k ết nối 28 Hình 5.1 sản phẩm hồn chỉnh 29 Hình 5.2 Trườ ng hợ  p bạn tỉnh táo 29 Hình 5.3 Trườ ng hợ  p bạn uống bia 30   Hình 5.4 Trườ ng hợ  p bạn uống nhiều bia 30 Hình 5.5 Trườ ng hợ  p bạn uống rượ u 31 Hình 5.6 Trườ ng hợ  p bạn say  31 Bảng Trang  Bảng Các thông s ố kĩ thuật MQ-3 Bảng Sơ đồ và chức chân  13 Bảng Danh sách linh ki ện 26   ĐỒ ÁN PHẦN TỔNG QUAN GIỚ I THIỆU ĐỀ TÀI Hiện nay, ở  nướ c ta tệ nạn xã hội ngày gia tăng mà nguyên nhân chủ yếu uống nhiều rượu bia Rượ u, bia nguyên nhân ch ủ yếu làm giảm suất lao động, gây tệ nạn xã hội bạo lực, gia đình tan vỡ , hư hỏng đặc biệt gây v ụ tai nạn giao thông nghiêm tr ọng đặc biệt nghiêm tr ọng Việt Nam qu ốc gia thuộc t ốp đầu nướ c s ử dụng rượ u, bia tham gia giao thơng Tình tr ạng sử dụng rượ u, bia tràn lan ở  nhiều nơi khiến tr ật tự an toàn giao thơng tr ở thành vấn đề báo động ngun nhân hàng đầ u gây tai n ạn giao thông, điề u khiển phương tiện người lái xe thườ ng phản ứng chậm, buồn ngủ, thiếu tậ p trung, việc nhìn thấy biển báo, tín hiệu quan sát đườ ng khơng cịn rõ ràng nên có x ử  lý khơng  gây tai nạn Ngườ i say "bốc đồng", khơng cịn khả năng kiểm sốt tốc độ cho nên thườ ng phóng nhanh, vượ t ẩu, lấn đườ ng r ất dễ gây tai nạn Chính thế, có nhiều cơng trình nghiên c ứu về vấn đề  đo nồng độ cồn đối vớ i ngườ i tham gia giao thông V ớ i nh ững thực t ế trên, nhóm em xin tìm hi ểu nghiên cứu đề tài “Thiết k ế và thi công m ạch cảnh báo nồng độ cồn.” mang tính cộng đồng và xã hội cao, nhm mục đích chủ  động ngăn ngừa k ị p thờ i và cảnh báo sớ m hiểm họa về tai nạn giao thông x ảy ra, tạo nên thói quen và ý thức tốt cho ngườ i tham gia giao thơng MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨ U  Tạo thiết bị  cảm biến cảnh báo nồng độ  cồn từ  mơi trườ ng dùng lậ p trình Arduino Thiết bị có khả năng đưa cảnh báo vớ i mức ngưỡ ng nồng độ cồn Trang   ĐỒ ÁN ĐỐI TƯỢ NG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨ U  Đối tượ ng nghiên cứ u:  Nghiên cứu nguyên tắc hoạt động cảm biến nồng độ cồn  Nguyên tắc k ết nối cảm biến Arduino  Tìm hiểu về cách lậ p trình với Arduino, cách đọc dữ liệu từ cảm biến, cách hiển thị  dữ liệu lên LCD oled.   Phạm vi nghiên cứ u: Dùng lậ p trình Arduino k ết hợ  p vớ i cảm biến nồng độ cồn Hiển thị giá tr ị nồng độ và cảnh báo LCD oled Không k ết nối đượ c vớ i thiết bị ngoại vi THÔNG SỐ GIỚ I HẠN  Sử dụng nguồn pin 9V để  cấ p cho Arduino  Sử dụng nguồn 5V cho oled LCD c ảm biến MQ3  Mạch sử dụng vi điều khiển  Không k ết nối đượ c vớ i thiết bị ngoại vi PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ U  Phương pháp nghiên cứ u lý luận: thông qua vi ệc đọc phân tích tài li ệu c ần thiết  phục vụ  cho đề  tài… thu thậ p tài li ệu liên quan h ệ thống hóa sở   lý luận, đưa quan điểm nghiên cứu cụ thể, rõ ràng, thuyết phục  Phương pháp tiế  p cận môi trườ ng : qua khảo sát thực tiễn, nghiên cứu ứng dụng nhm mang lại lợ i ích thiết thực, có tính ứng dụng cao có kh ả  phát triển mở  r ộng Trang   ĐỒ ÁN PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT  1.1 Mơ tả q trình hoạt động Máy phát nồng độ cồn có nhiệm vụ chính là kiểm tra tr ực tiế p nồng độ cồn thở  Bộ phận cảnh báo có nhiệm vụ chính là phát tín hiệu cảnh báo nồng độ cồn vng không gian thở  trướ c mặt ngườ i sử dụng cao Chọn ngưỡ ng chặn cảnh báo, cứ vào qui định luật giao thông, ta chọn ngưỡ ng ngăn chặn cảnh báo cho hệ thống ứng vớ i nồng độ cồn   Nếu nồng độ cồn đo dướ i 200µg/1 lít khí th ở  hiển thị “ Bạn tỉnh táo”    Nếu nồng độ cồn đo đượ c 200µg/1 lít khí th ở  và dướ i 250µg/1lit hiển thị “ Bạn uống bia” và led đỏ sẽ sáng   Nếu nồng độ cồn đo đượ c 250µg/1 lít khí th ở  và dướ i 320µg/1lit hiển thị “ Bạn uống nhiều bia”  led đỏ  sáng đồng thờ i buzzer kêu , oled hi ển thị mức phạt triệu –  2 triệu   Nếu nồng độ cồn đo đượ c 320µg/1 lít khí th ở  và dướ i 400µg/1lit hiển thị “Bạn uống rượu” led đỏ sáng đồng thờ i buzzer kêu, oled hi ển thị mức phạt triệu-2 triệu   Nếu n ồng độ c ồn đo đượ c 400µg/1 lít khí th ở  hi ển thị  “Bạn say”  led đỏ  sáng đồng thờ i buzzer kêu, oled hi ển thị mức phạt triệu-4 triệu 1.2 Nguyên tắc hoạt động cảm biến nồng độ cồn MQ3 Cảm biến MQ-3 đượ c s ử d ụng để  đo nồng độ c ồn Đượ c làm từ v ật li ệu SnO2 Vật liệu có tính dẫn điện mơi trườ ng khơng khí lại r ất nhạy cảm với cồn Trong mơi trườ ng có nồng độ cồn cao, điện tr ở của cảm  biến giảm Từ bảng số liệu, t ỷ lệ điện tr ở của cảm biến giảm g ần l ần đo mơi trườ ng khơng khí Tuy nhiên hi ệu ứng phát nồng độ cồn Trang   ĐỒ ÁN cảm biến phụ thuộc điều kiện nhiệt độ Khi nhiệt độ bề mặt cảm biến đượ c sấy nóng tớ i 600C thờ i gian cần thiết để phát nồng độ cồn kéo dài kho ảng giây Cũng mơi trường đó, nhiệt độ  bề mặt cảm biến 200C thờ i gian phát nồng độ cồn kéo dài từ 3 đến phút  Hình 1.1 C ảm biế n MQ-3  Bảng Các thơng s ố  kĩ thuật MQ-3 Tên thông số  Giá tr ị  Đơn vị  Kí hiệu MQ-3 Chất phản ứng Cồn (ethanol) Dải đo  0,04- 0,4 mg/l Điện áp làm việc < 24 V Điện áp sấy 5± 0,2 V (AC DC) Tải đầu Điều chỉnh đượ c Ω  Điện tr ở sấy 31± Ω  Công suất sấy ≤ 900  mW Trang   ĐỒ ÁN Điện tr ở cảm biến 2÷ 20 KΩ nồng độ  cồn 0,4 mg/l Tỉ lệ  điện tr ở  cảm bi ến Độ nhạy ≥ 5  nồng độ  cồn bng 0,4mg/l Sơ đồ mạch điện cảm biến  Hình 1.2 Sơ đồ mạch điện cảm biế n Trong mạch điện cảm biến MQ3, có đầu dây áp đầ u cảm biến, RL điện tr ở m ạch đượ c n ối n ối ti ế p v ớ i c ảm biến, tr ị s ố  đượ c c ấp điện áp: VH điện áp cấ p cho m ạch sấy Vc điện áp cấ p cho cảm biến, VRL điện RL có thể  điều chỉnh Các điện áp VH Vc thường đượ c cấ p tr ị số Trong mạch đo, điện áp đượ c cấ p Vol DC Các tín hiệu cảm biến đượ c gửi về bộ vi điều khiển để tính tốn x ử lý Module cảm biến MQ-3 Cảm biến thích hợ  p cho việc phát nồng độ  cồn thở  Phát khí phát t ừ  Etanol, Alcohol Đặc điểm module cảm biến MQ-3: Có bốn chân, điện áp cung cấ p nguồn 5V, Dout đầu tín hi ệu số (0 1), Aout đầ u vào tín hi ệu tương tự, đèn LED sáng phát hi ện có khí, GND cấp điện cực âm, độ nhạy cao ch ọn lọc tốt vớ i ethanol, bền ổn định đáng tin cậy, độ nhạy cao thời gian đáp ứ ng nhanh Trang   ĐỒ ÁN 3.1 Lưu đồ  chương trình   Hình 3.1 lưu đồ thuật tốn 3.2 Code chạy chương trình  #include #include #include #include #define OLED_RESET const int buzzer = ; Trang 20   ĐỒ ÁN int led = ; int analogPin = 0; int val = 0;  Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET); void setup() { Serial.begin(9600); display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); display.clearDisplay();  pinMode(buzzer,OUTPUT);// CHAN BUZZER  pinMode(5, OUTPUT);//CHAN LED  } void loop() { delay(100); val = readAlcohol();  printTitle();  printAlcohol(val);  printAlcoholLevel(val); display.display(); Serial.print(val); Serial.println("ug/l"); delay(200);  } void printTitle() Trang 21   ĐỒ ÁN { display.clearDisplay(); display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(22,0); display.println("DO NONG DO CON"); display.setCursor(76,8); display.println("ug/l");  } void printAlcohol(int value) { display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(48,8); display.println(val);  } void printAlcoholLevel(int value) { display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(20,25); if(value=200 && value=250 && value=320 && value 400) { display.println("ban dang say"); digitalWrite(5,1); display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(4,18); display.println("PHAT TRIEU-4 TRIEU"); digitalWrite(buzzer,1); Trang 24   ĐỒ ÁN tone(buzzer,3200); delay(800); digitalWrite(buzzer,0); noTone(buzzer);  }  } int readAlcohol() { int val = 0; int val1; int val2; int val3; display.clearDisplay(); val1 = analogRead(analogPin); delay(10); val2 = analogRead(analogPin); delay(10); val3 = analogRead(analogPin); val = (val1+val2+val3)/3; return val;  } CHƯƠNG THI CÔNG MẠCH  Trang 25   ĐỒ ÁN 4.1 Chuẩn bị linh kiện Dựa vào sở   lý thuyết, sơ đồ khối mạch nguyên lý thiết k ế  trước để  chuẩn bị các linh kiện cho phần thi công mạch  Bảng Danh sách linh ki ện STT Tên linh ki ện Arduino uno R3 Thông số   Nguồn nuôi mạc : 5V từ cổng USB -9v từ  giắc tròn DCIN  Cảm biến MQ3  Số chân Digital: 14 chân  Số chân PW: chân  Số chân Analog: chân   Dòng chân tối đa : 40mA  Dòng chân 3v3 tối đa: 150mA  Dung lượng nhớ Flash:  32 KB –  ATmega328  Điện áp hoạt động: 5VDC-150mA  Tín hiệu Digital: &1 ( 0.1V & 3.3V) 150mA Tín hiệu Analog: 0.1-0.3V  Oled LCD  Độ phân giải: 128*64  Chip điều khiển: SSD1306  Điện áp: 3.3-5 v    Nhiệt độ hoạt động: -40°C đến 70°C Loại giao diện: IIC/I2C giao diện Trang 26   ĐỒ ÁN Buzzer   Dòng điện tiêu thụ: 80 dB  Led đơn màu đỏ   Nguồn: 3.5V - 5.5V  Nhiệt độ hoạt động: -20 °C đến +70 °C  Kích thướ c: Đườ ng kính 12mm, cao 9,7mm  Màu Led: Màu đỏ   Kích thước Led: 10mm    Nguồn cấ p: 5V 4.2 K ết nối mạch Trang 27   ĐỒ ÁN  Hình 4.1 Sơ đồ k ế t nố i Trang 28   ĐỒ ÁN CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN  5.1 K ết quả thự c  Hình 5.1 sản phẩ m hoàn chỉ nh Trườ ng hợ  p nồng độ cồn đo đượ c dướ i 200µg/1 lít khí th ở  hiển thị “Bạn tỉnh táo”   Hình 5.2 Trườ ng hợ  p bạn t ỉn  h táo Trang 29   ĐỒ ÁN Trườ ng hợ  p n ồng độ c ồn đo đượ c 200µg/1 lít khí th ở   dướ i 250µg/1lit hiển thị “Bạn uống bia” led đỏ sẽ sáng  Hình 5.3 Trườ ng hợ  p bạn uố ng bia Trườ ng hợ  p nồng độ cồn đo đượ c 250µg/1 lít khí th ở  và dướ i 320µg/1lit hiển thị“Bạn uống nhiều bia” led đỏ sáng đồng thờ i buzzer kêu , oled hi ển thị mức phạt triệu-2 triệu  Hình 5.4 Trườ ng hợ  p bạn uố ng nhiề u bia Trang 30   ĐỒ ÁN Trườ ng hợ  p n ồng độ c ồn đo đượ c 320µg/1 lít khí th ở   dướ i 400µg/1lit hiển thị  “Bạn uống rượu”  led đỏ  sáng đồng thờ i buzzer kêu, oled hi ển thị mức phạt triệu-2 triệu  Hình 5.5 Trườ ng hợ  p bạn uống rượ u Trườ ng h ợ  p nồng độ cồn đo đượ c 400µg/1 lít khí th ở   “Bạn say”  led đỏ  sáng đồng thờ i buzzer kêu, oled hi ển thị mức phạt triệu-4 triệu  Hình 5.6 Trườ ng hợ  p bạn say  Trang 31   ĐỒ ÁN 5.2 Hướ ng phát triển - Xây dựng thêm phần mềm g ửi tin nhắn thông báo nồng độ c ồn v ề điện thoại ngườ i thân - K ết hợ  p đo nồng độ cồn từ đó điều khiển việc chạy xe máy c người đo. Nếu nồng độ cồn cao khơng cho xe kh ởi động Trang 32   ĐỒ ÁN PHẦN K ẾT LUẬN Trong thời gian làm đề tài vớ i sự hạn chế về thờ i gian, tài li ệu, sở  vật chất hạn chế về kiến thức đòi hỏi thân chúng em phải cố gắng tìm tịi nhi ệt tình cơng việc nghiên cứu đề  tài Đó kết quả của thờ i gian dài n ỗ lực nghiên cứu chúng em dướ i sự hướ ng dẫn tận tình giáo viên hướ ng dẫn Với đồ án này, bng kiến thức học, chúng em tìm hiểu ứng dụng tạo sản phẩm phục vụ cho sống Từ đó dẫn dắt chúng em làm quen v ớ i việc ứng dụng kiến th ức học vào thực tế, t ạo khả  tự l ậ p nghiên c ứu m ột v ấn đề nào Tuy nhiên trình làm vi ệc chúng em khơng th ể tránh khỏi sai sót R ất mong q thầy thơng c ảm chỉ bảo Trang 33   ĐỒ ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đình Phú, Trương Ngọc Anh , Giáo Trình Vi Điề u Khiể n, khoa Điện-Điện Tử, trường ĐHSPKT, Tp.HCM, 2013  [2] Lê Mỹ Hà, Phạm Quang Huy, Lậ p trình IOT vớ i Arduino, nhà xuất niên [3] Tr ần Thu Hà, Trương Thị Bích Ngà, Nguyễn Th ị  Lưỡ ng, Bùi Thị Tuy ết Đan, Ph Thị  Ngọc Hiếu, Dương Thị  Cẩm Tú, Giáo Trình Điện T ử  Cơ Bản, khoa Điện-Điện tử, trường ĐHSPKT, Tp.HCM, 2013   Trang 34 ... ồng độ? ?cồn vượ t mức quy định Oled hiển thị? ?nồng độ? ?cồn mức phạt tiền vi ph ạm 2. 2 Thi? ??t k? ?ế? ?sơ đồ? ?khối Từ các yêu cầu đề? ?tài, sơ đồ? ?khối hệ thống đượ c thi? ??t k? ?ế? ?như sau:   Hình 2. 1 Sơ đồ? ?khố i... Buzzer Khối cảm biến: Dùng cảm biến nồng độ? ?cồn MQ3 Cảm biến tín hiệu nồng độ? ?cồn từ  thở , gửi tín hiệu đến khối điều khiển Trang 16   ĐỒ? ?ÁN  Hình 2. 2 Sơ đồ? ?k? ?ế? ?t nố i khố i cảm biế n Khối điều khiển: Dùng... 16 2. 2 Thi? ??t k? ?ế? ?sơ đồ? ?khối .16 2. 3 Giải thích chức khối .16 2. 4 Tính tốn lựa chọn linh kiện 18 2. 5 Sơ đồ? ?k? ?ết nối mạch .19 CHƯƠNG THI? ??T K? ?Ế? ?PHẦN
- Xem thêm -

Xem thêm: BÁO cáo đồ án môn học 2 đề tài THIẾT k ế và THI CÔNG MẠCH CẢNH báo NỒNG độ cồn,