(Đồ án hcmute) thiết kế và thi công hệ thống báo cháy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG BÁO CHÁY GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM SVTH: PHAN THANH QUỲNH MSSV: 14119097 SVTH: ƯNG TẤN LỰC MSSV: 14119158 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 01/2019 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG BÁO CHÁY SVTH : PHAN THANH QUỲNH - MSSV : 14119097 ƯNG TẤN LỰC - MSSV : 14119158 Khố : 2014 Ngành : CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH GVHD: ThS.Nguyễn Ngơ Lâm Tp Hồ Chí Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2019 an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phan Thanh Quỳnh Họ tên sinh viên: Ưng Tấn Lực Ngành:Cơng Nghệ Kỹ Thuật Máy Tính Giảng viên hướng dẫn: ThS.Nguyễn Ngô Lâm Ngày nhận đề tài: 19/ 09 /2018 MSSV:14119097 MSSV:14119158 Lớp: 14119CL2 ĐT: Ngày nộp đề tài: 19 / 01 /2019 Tên đề tài: Thiết kế thi công hệ thống báo cháy Các số liệu, tài liệu ban đầu: Kiến thức môn Mạch điện, Điện tử bản, Vi xử lý Nội dung thực đề tài:  Thiết kế hệ thống  Mô mạch Proteus  Chỉnh sửa thi công mạch  Viết báo cáo Sản phẩm: Hệ thống dùng vi xử lý PIC16F887A GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN an CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Phan Thanh Quỳnh……………….MSSV: 14119097……… Ưng Tấn Lực…………………… MSSV: 14119097……… Ngành: Công nghệ kỹ thuật Máy Tính Tên đề tài: Thiết kế thi công hệ thống báo cháy Họ tên Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Ngô Lâm NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 01 năm 2019 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) an CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: Phan Thanh Quỳnh MSSV: 14119097 Ưng Tấn Lực…………………… MSSV: 14119097……… Ngành: Công nghệ kỹ thuật Máy Tính Tên đề tài: Thiết kế thi công hệ thống báo cháy Họ tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 01 năm 2019 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) an LỜI CẢM ƠN Để đề tài đồ án đạt kết tốt đẹp, em nghiên cứu nhận hỗ trợ, giúp đỡ nhiều thầy cơ, bạn bè Với tình cảm sâu sắc, chân thành, cho phép em nghiên cứu bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cá nhân tạo điều kiện giúp đỡ em nghiên cứu trình học tập nghiên cứu đề tài Trước hết em xin gửi tới thầy cô mơn Máy tính - Viễn thơng Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM lời chào trân trọng, lời chúc sức khỏe lời cảm ơn sâu sắc Với quan tâm, dạy dỗ, bảo tận tình chu đáo thầy cơ, đến em nghiên cứu hoàn thành đồ án, đề tài: "Thiết kế thi công hệ thống báo cháy " Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy – ThS.Nguyễn Ngô Lâm quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn em nghiên cứu hoàn thành tốt đồ án thời gian qua Với điều kiện thời gian kinh nghiệm hạn chế học viên, đồ án khơng thể tránh thiếu sót Em nghiên cứu mong nhận bảo, đóng góp ý kiến thầy để em có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức mình, phục vụ tốt công tác thực tế sau Em xin chân thành cảm ơn! Tp.HCM, ngày 19 tháng 01 năm 2019 an MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 1.2 1.3 1.4 GIỚI THIỆU MỤC TIÊU ĐỀ TÀI GIỚI HẠN ĐỀ TÀI BỐ CỤC QUYỂN BÁO CÁO CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10 2.1 PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA UART 10 2.2 NGUYÊN TÁC GIAO TIẾP SPI 14 2.3 CÁC LINH KIỆN CHÍNH TRONG MẠCH 21 2.3.1 PIC16F887A 21 2.3.2 ModulSim 800L 29 2.3.3 NRF24L01 31 2.3.4 DHT11 33 2.3.5 MQ2 34 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 37 3.1 YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG 37 3.1.1 Sơ đồ khối hệ thống 37 3.2 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 39 3.2.1 Khối xử lý trung tâm 39 3.2.2 Khối cảm biến 40 3.2.3 Khối hiển thị 41 3.2.4 Khối thời modul sim 41 3.2.5 Khối Remote 42 3.2.6 Khối thiết bị (máy bơm nước) 43 3.2.7 Khối nguồn 44 3.3 THIẾT KẾ PHẦN MỀM 45 3.3.1 Yêu cầu phần mềm 45 3.3.2 Lưu đồ giải thuật 45 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 53 an 4.1 4.2 4.3 KẾT QUẢ PHẦN CỨNG 53 KẾT QUẢ PHẦN MỀM 54 NHẬN XÉT 58 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 59 5.1 5.2 KẾT LUẬN 59 HẠN CHẾ VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 an DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IC IoT Integrated Circuit Internet of Things GPIO General-purpose input/output SPI OS I/O SMS UART Serial Peripheral Interface Operating System Input/Output Short Message Service Universal Asynchronous Receiver – Transmitter Liquid Crystal Display Analog Digital Converter LCD ADC hay A/D I2C Inter-Integrated Circuit ĐATN Mạch tích hợp Mạng lưới thơng minh kết nối máy tính mạng Cổng đầu vào với mục đích Giao diện ngoại vi nối tiếp Hệ điều hành Ngõ vào/ngõ Dịch vụ tin nhắn ngắn Truyền liệu nối tiếp bất đồng Màn hình tinh thể lỏng Chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số Vi mạch tích hợp truyền thơng nối tiếp Đồ án tốt nghiệp an DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.3.5: Mô tả Mode SPI 25 Bảng 2.3.15: Mô tả chân cảm biến MQ2 30 Bảng 5: Các chân LCD 41 Bảng 3.1: Dòng tiêu thụ linh kiện 50 Bảng 4.1: Điều khiển hệ thống qua module sim 44 an 47 Hình 3.3.3 Lưu đồ giải thuật hệ thống an Giải thích lưu đồ: Khi cấp điện hệ thống bắt đầu hoạt động, Khi lúc cảm biến đưa tín hiệu vào cho vi điều khiển, vi điều khiển nhận tín hiệu xử lý liệu đưa lên hiển thị LCD, gửi nhiệt độ độ ẩm qua cho remote hiển thị giá trị Khi có trường hợp nhiệt theo ngưỡng cài đặt có rị khí gas, vi điều khiển gửi loa, kích cho relay bật phun nước, đồng thời gửi tín hiệu cho module sim để module gửi tin nhắn cho điện thoại Ngoài vi điều khiển chờ nhận tín hiệu bật tắt đèn remote RF tin nhắn từ điện thoại gửi cho module sim Khi trạng thái đèn phun sương thay đổi gửi tín hiệu qua remote để báo trạng thái bật hay tắt  Lưu đồ chương trình điều khiển thiết bị module sim: Hình 3.3.2 Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển module sim Giải thích lưu đồ: Bắt đầu khởi tạo phần cứng cho sim Kiểm tra ngat =1 xoá liệu, sai kiểm tra new = cho biến j = bắt đầu chạy j Nếu chuỗi nhận xố tiến hành xố sms sim sau phản hồi lại cho điện thoại Nếu nhận = battb1 bật thiết bị gửi phản hồi, nhận = battb2 bật thiết bị gửi phản hồi, nhận = tattb1 tắt thiết bị gửi phản hồi, nhận = tattb2 bật thiết bị gửi phản hồi tới điện thoại người dùng 48 an  Lưu đồ chương trình ngắt : Hình 3.3.3 Lưu đồ giải thuật chương trình ngắt an 49 Giải thích lưu đồ: Bắt đầu có liệu gửi vào tiến hành nhận Kiểm tra ký tự đầu có +CMT khơng Nếu có new=1 sai bỏ qua Kiểm tra giá trị nhận có khác khoảng trắng khơng, tiếng hành nhận sai bỏ qua Kiểm tra giá trị nhận lớn 89 xố, sai bỏ qua Kiểm tra giá trị nhận > new = ngat = sai bỏ qua kết thúc  Lưu đồ chương trình điều khiển Remote : Hình 3.3.4 Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển Remote an 50 Giải thích lưu đồ: Remote cấp điện chờ nhận tín hiệu từ mạch phát sau xử lý để hiển thị lên LCD, đồng thời nhấn nút gửi tín hiệu cho bên chủ, để bật tắt đèn, thiết bị Khi nhấn nút bật/tắt thiết bị gửi tín hiệu tới mạch chủ VXL nhận tín hiệu thực bật/tắt thiết bị nhận tín hiệu phản hồi từ mạch chủ Tương tự thiết bị  Lưu đồ chương trình kiểm tra nút nhấn : Hình 3.3.5 Lưu đồ giải thuật chương trình kiểm tra nút nhấn 51 an Giải thích lưu đồ: Chương trình kiểm tra nút nhấn xem có người dùng nhấn hay khơng Nếu nhấn gọi hàm chống dội cho nút nhấn sau gửi liệu tới VXL Tiếp kiểm tra trạng thái nút nhấn, khơng cịn nhấn kết thúc gửi liệu Như với lần nhấn truyền tín hiệu tới VXL mà không bị dội nhiều lần 52 an CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 4.1 KẾT QUẢ PHẦN CỨNG Qua trình thiết kế phần cứng, chọn lựa linh kiện, nhóm tiến hành kiểm tra kết nối module, linh kiện với cho sản phẩm hình bên dưới: Hình 4.1 Mạch hệ thống Hình 4.2 Mạch điều khiển Remote 53 an 4.2 KẾT QUẢ PHẦN MỀM Hình 4.3 Mạch hệ thống sau cấp điện Hình 4.4 Mạch điều khiển Remote sau cấp điện 54 an Hình 4.5 Remote điều khiển bật thiết bị Hình 4.6 Hệ thống bật thiết bị 55 an Hình 4.7 Remote điều khiển bật thiết bị Hình 4.8 Hệ thống bật thiết bị 56 an Hình 4.9 Điều khiển hệ thống qua module sim 57 an 4.3 NHẬN XÉT Hệ thống hoạt động tương đối tốt Tuy nhiên q trình truyền nhận cịn phải có thời gian chờ thu liệu ổn định Hệ thống Thực tế Nhiệt độ (độ Độ ẩm Nhiệt độ (độ Độ ẩm C) (%) C) (%) 32 60 31 62 31 65 31 63 29 68 28.5 69 25 63 27 62 30 61 30 63 32 61 31 61 33 64 32 63 28 66 28 65 Hình 4.9 Điều khiển hệ thống qua module sim Qua bảng ta thấy nhiệt độ độ ẩm thệ thống thực tế chênh lệch không nhiều Sai số nhiệt độ xấp xỉ độ C, độ ẩm xấp xỉ 2-3% 58 an CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 KẾT LUẬN Qua đề tài “THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG HỆ THỐNG BÁO CHÁY ”, nhóm thực nghiên cứu vấn đề sau: - Tìm hiểu kĩ thuật phương thức truyền nhận tín hiệu module sim800L - Tìm hiểu ngơn ngữ C cho lập trình PIC - Tìm hiểu board PIC16F887A - Xây dựng hệ thống theo dõi nhiệt độ, độ ẩm, khói khí gas - Hệ thống hoạt động đo nhiệt độ ngưỡng 20oC đến 50oC, độ ẩm đo 50% đến 100% thông qua cảm biến - Hệ thống tưới nước tự động cảnh báo q nhiệt hay có rị rỉ khí gas Tự động kích hoạt vịi phun nước có cháy Có thể điều khiển bật tắt thiết bị thông qua điện thoại remote điều khiển tay 5.2 - - HẠN CHẾ VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN Trong trình thực đề tài cịn gặp nhiều khó khăn tiếp cận với module mới, mạch thiết kế chưa đẹp Sai số cảm biến nhiệt độ, độ ẩm so với sản phẩm khác hoạt động lúc Q trình thu thập liệu thơng qua cảm biến chưa xác Nhiệt độ độ ẩm thu thập chênh lệch so với liệu có từ thực tế Q trình truyền nhận cịn phải có thời gian chờ thu liệu ổn định Do hệ thống sử dụng vi điều khiển PIC nên chưa đáp ứng thời gian thực Hệ thống phát triển lên thơng qua giao tiếp với máy tính, App điện thoại, điều khiển lấy liệu từ xa qua wifi 59 an TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Đình Phú, “Giáo trình Vi xử lý – Vi điều khiển”, 2013, trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam [2] Datasheet DHT11 [3] Datasheet PIC16F87xA [4] Datasheet Modul Sim 800L [5] Datasheet DHT11 [6] Datasheet MQ2 [7] https://xcvn.blogspot.com/2015/12/bai-15-giao-tiep-uart-pic16f887a-ccsp2.html [8] https://www.youtube.com/watch?v=vqacwt1FL1U Tiếng Anh [9] https://www.youtube.com/watch?v=euv9O_7DZdo [10] https://www.instructables.com/id/Wireless-Remote-Using-24-GhzNRF24L01-Simple-Tutor/ 60 an S an K L 0 ... Chương 3: Thi? ??t kế hệ thống, trình bày cách thức hoạt động hệ thống, module sử dụng hệ thống nguyên lý mà hoạt động, bước thi? ??t kế module liên kết chúng lại để xây dựng hệ thống, Chương 4: Kết quả,... cấp 44 an 3.3 THI? ??T KẾ PHẦN MỀM 3.3.1 Yêu cầu phần mềm Vì thi? ??t kế hệ thống ta chọn thi? ??t kế VXL nên việc giải toán phụ thuộc vào thuật toán chủ yếu Chức phần mềm: Khi cấp điện hệ thống bắt đầu... Đặt biệt hệ thống nhúng nói ngày họ VXL PIC16F8xx sử dụng nhiều Vì lý nên em xin thực đề tài ? ?THI? ??T KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG BÁO CHÁY” với việc sử dụng VXL PIC16F887A làm VXL cho tồn hệ thống Đề