Đang tải... (xem toàn văn)
Ngày nay, khi khoa học công nghệ phát triển một cách mạnh mẽ, việc ứng dụng các thiết bị điện tử vào đời sống cũng ngày càng phổ biến hơn, nhất là với thời đại mà các hệ thống nhúng đang lên ngôi. Từ những ứng dụng đơn như đồng hồ kĩ thuật số, máy nghe nhạc...đến những ứng dụng cho xã hội như đèn giao thông, bộ kiểm soát trong nhà máy, cửa tự động...cho đến những ứng dụng mang tính quy mô, tầm cỡ như robot, phi thuyền không người lái, kiểm soát nhà máy hạt nhân... Với những kiến thức đã được học và tìm hiểu từ trường học và khoa học công nghệ của cuộc sống hiện đại, em cũng có mong muốn góp thêm phần nào sự phát triển xã hội bằng cách học hỏi và đưa ra những sản phẩm có ích cho cuộc sống. Em xin giới thiệu một sản phẩm rất thiết thực cho cuộc sống của chúng ta: “MẠCH HỆ THỐNG CẢM BIẾN PHÁT HIỆN KHÍ GAS, KẾT NỐI CÒI BÁO ĐỘNG HIỂN THỊ TRÊN LCD BẰNG PHẦN MỀM ARDUINO". Với ý tưởng trên em mong muốn được góp phần bảo vệ cho những gia đình, tập thế hay công ty có sử dụng khí Gas được an toàn hơn. Mạch phát hiện sự rò ri khí Gas sẽ cảnh báo cho chúng ta biết được có khí gas bị rò ri ra khỏi bình chứa hoặc ống dẫn để tránh được những tai nạn đánh tiếc xảy ra. MỤC LỤCLỜI MỞ ĐẦU1LỜI CẢM ƠN2NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN3DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT4MỤC LỤC5CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI VÀ CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ71.1 Giới thiệu về hệ thống mạch cảm biến khí gas71.1.1 Lý do lựa chọn đề tài mạch cảm biến khí gas71.1.2 Yêu cầu của mạch cảm biến khí gas71.2 Giới thiệu các linh kiện cần dùng trong đề tài81.2.1 Arduino UNO R3 SMD chip dán81.2.1.1 Phần cứng81.2.1.2 Phần mềm201.2.2 Module cảm biến khí gas (MQ5)211.2.3 Màn hình LCD 1602231.2.4 Module I2C Arduino251.2.5 Điện trở271.2.6 Led đơn (3mm)271.2.7 Loa báo281.2.8 Relay 5V291.2.9 Quạt tản nhiệt 12VDC301.2.10 Dây Bus Nối Hai Đầu Kẹp Cá Sấu (Crocodile Clip)311.2.11 Dây Cắm Breadboard Đực Đực và Đực Cái321.2.12 Test board32CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH, VIẾT CHƯƠNG TRÌNH HOẠT ĐỘNG CHO MẠCH BẰNG PHẦN MỀM ARDUINO VÀ MẠCH HOẠT ĐỘNG TRONG THỰC TẾ342.1. Thi công mạch342.1.1. Vẽ sơ đồ của mạch bằng phần mềm Fritzing và Proteus342.1.2. Nguyên lí hoạt động toàn mạch (từng khối)352.2. Viết chương trình cho mạch hoạt động bằng phần mềm Arduino37KẾT LUẬN40HƯỚNG PHÁT TRIỂN41Ý TƯỞNG41LỜI KẾT42TÀI LIỆU THAM KHẢO43
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỀ TÀI: MẠCH HỆ THỐNG CẢM BIẾN PHÁT HIỆN KHÍ GAS KẾT NỐI CỊI BÁO ĐỘNG HIỂN THỊ TRÊN LCD VÀ BẬT QUẠT TẢN KHÍ GAS BẰNG ARDUINO Giảng viên hướng dẫn: Lê Anh Uyên Vũ Sinh viên thực hiện: Dương Ngọc Hiếu Lớp: DV19 Mã số sinh viên: 1951040052 TP.HCM, ngày 25 tháng năm 2022 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: cô Lê Anh Uyên Vũ LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, khoa học công nghệ phát triển cách mạnh mẽ, việc ứng dụng thiết bị điện tử vào đời sống ngày phổ biến hơn, với thời đại mà hệ thống nhúng lên Từ ứng dụng đơn đồng hồ kĩ thuật số, máy nghe nhạc đến ứng dụng cho xã hội đèn giao thơng, kiểm sốt nhà máy, cửa tự động ứng dụng mang tính quy mơ, tầm cỡ robot, phi thuyền khơng người lái, kiểm sốt nhà máy hạt nhân Với kiến thức học tìm hiểu từ trường học khoa học công nghệ sống đại, em có mong muốn góp thêm phần phát triển xã hội cách học hỏi đưa sản phẩm có ích cho sống Em xin giới thiệu sản phẩm thiết thực cho sống chúng ta: “MẠCH HỆ THỐNG CẢM BIẾN PHÁT HIỆN KHÍ GAS, KẾT NỐI CỊI BÁO ĐỘNG HIỂN THỊ TRÊN LCD BẰNG PHẦN MỀM ARDUINO" Với ý tưởng em mong muốn góp phần bảo vệ cho gia đình, tập hay cơng ty có sử dụng khí Gas an tồn Mạch phát rị ri khí Gas cảnh báo cho biết có khí gas bị rị ri khỏi bình chứa ống dẫn để tránh tai nạn đánh tiếc xảy Dương Ngọc Hiếu_1951040052_DV19 pg ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: cô Lê Anh Uyên Vũ LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực Đồ án điện tử Em tìm hiểu bổ học hỏi nhiều kiến thức kinh nghiệm việc thiết kế thực thi công thiết bị “MẠCH HỆ THỐNG CẢM BIẾN PHÁT HIỆN KHÍ GAS, KẾT NỐI CỊI BÁO ĐỘNG HIỂN THỊ TRÊN LCD BẰNG PHẦN MỀM ARDUINO” Do điều kiện thời gian kiến thức hạn chế nên đề tài chúng em dừng lại mức nghiên cứu, thiết kế mơ mơ hình Trong thời gian thực đồ án, chúng em tham khảo ý kiến giảng viên hướng dẫn, tìm hiểu tài liệu hỗ trợ góp ý từ giảng viên Tuy nhiên kiến thức hạn chế nên khơng thể tránh khỏi sai sót, chúng em mong nhận góp ý để đồ án em hoàn thiện hơn, tạo lập cho em có sở nhìn nhận khả năng, kiến thức, từ có hướng phấn tốt cho đồ án Em xin chân trọng cảm ơn đến quý Thầy Cô giáo Khoa Điện - Điện Tử Viễn Thông, Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh, dạy bảo, truyền đạt kiến thức cho chúng em suốt trình học tập tạo điều kiện cho em tiếp cận với kiến thức từ năm qua, giúp em có thêm kiến thức q trình thực đề tài Đồ án điện tử viễn thông Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến cô Lê Anh Uyên Vũ, giảng viên hướng dẫn em Đồ án môn học Giúp em tiếp cận với đề tài kiến thức chuyên sâu thực đề tài cách tốt Tuy cịn nhiều thiếu xót q trình thực đề tài kiến thức hạn hẹp Vì mong góp ý chân thành Cơ để em rút kinh nghiệm đề tài Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy cô! Dương Ngọc Hiếu_1951040052_DV19 pg ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD: Lê Anh Uyên Vũ NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Dương Ngọc Hiếu_1951040052_DV19 pg ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD: Lê Anh Un Vũ DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT IC: Integrated circuit I/O: Input/Output V: Voltage A: Ampe PIC: Programmable Intelligent Computer ID: Identification CNC: Computer Numerical Control GSM: Global System for Mobile Communications IDE: Integrated Development Environment LPG: Liquefied Petroleum Gas LCD: Liquid Crystal Display I2C: Inter-Intergrated Circuit Dương Ngọc Hiếu_1951040052_DV19 pg ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD: Lê Anh Un Vũ MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI VÀ CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 1.1 Giới thiệu hệ thống mạch cảm biến khí gas 1.1.1 Lý lựa chọn đề tài mạch cảm biến khí gas 1.1.2 Yêu cầu mạch cảm biến khí gas 1.2 Giới thiệu linh kiện cần dùng đề tài 1.2.1 Arduino UNO R3 SMD chip dán 1.2.1.1 Phần cứng 1.2.1.2 Phần mềm 20 1.2.2 Module cảm biến khí gas (MQ-5) 21 1.2.3 Màn hình LCD 1602 23 1.2.4 Module I2C Arduino 25 1.2.5 Điện trở 27 1.2.6 Led đơn (3mm) 27 1.2.7 Loa báo 28 1.2.8 Relay 5V 29 Dương Ngọc Hiếu_1951040052_DV19 pg ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD: Lê Anh Uyên Vũ 1.2.9 Quạt tản nhiệt 12VDC 30 1.2.10 Dây Bus Nối Hai Đầu Kẹp Cá Sấu (Crocodile Clip) 31 1.2.11 Dây Cắm Breadboard Đực Đực Đực Cái 32 1.2.12 Test board 32 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH, VIẾT CHƯƠNG TRÌNH HOẠT ĐỘNG CHO MẠCH BẰNG PHẦN MỀM ARDUINO VÀ MẠCH HOẠT ĐỘNG TRONG THỰC TẾ 34 2.1 Thi công mạch 34 2.1.1 Vẽ sơ đồ mạch phần mềm Fritzing Proteus 34 2.1.2 Nguyên lí hoạt động toàn mạch (từng khối) 35 2.2 Viết chương trình cho mạch hoạt động phần mềm Arduino 37 KẾT LUẬN 40 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 41 Ý TƯỞNG 41 LỜI KẾT 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 Dương Ngọc Hiếu_1951040052_DV19 pg ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: cô Lê Anh Uyên Vũ CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI VÀ CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 1.1 Giới thiệu đề tài 1.1.1 Lý lựa chọn đề tài mạch cảm biến khí gas Ngày nay, khoa học công nghệ kĩ thuật điện tử phát triển cách nhanh chóng mạnh mẽ với phát triển vượt bậc sở hạ tầng ứng dụng nhiều lĩnh vực thực tế để phụ vụ nhu cầu người, chăm sóc sức khỏe, bảo vệ tính mạng tài sản cho người Nhiều dịch vụ sử dụng mục đích định việc dùng gas hay sản phẩm gas hoạt động dịch vụ ăn uống hay nhà bếp dùng phổ biến nhiều tiện ích trog việc nấu nướng Bên cạnh tiện lợi gas mà tất sử dụng, cịn có nhiều vấn đề khác gas mối bận tâm lo lắng người sử dụng Khi tiếp xúc trực tiếp với khí gas (vượt nồng độ cho phép định) thời gian dài dễ bị ngộ độc gas gây biến chứng, đặc biết tử vong Vì thế, vấn đề khắc phục xử lí cố rị rỉ khí gas tốn khó nang giải để giải tính an tồn cho người sử dụng tất người xung quanh Xuất phát từ vấn đề thực tế mà em chứng kiến để ý, em cảm thấy đề tài thực tế ứng dụng hiệu cao phát triển định hướng lâu dài hữu ích nên em chọn đề tài làm đề tài thức Đồ Án Mơn Học Để khắc phục cố khí gas sử dụng hoạt động sống, dựa kiến thức học vận dụng tính tị mị ham học hỏi, em học hỏi nghiên cứu mạch cảm biến khí gas giúp dễ dàng nhận biết khí gas khắc phục cảnh báo nhanh sử dụng tất lĩnh vực 1.1.2 Yêu cầu mạch cảm biến khí gas - Mạch phải đơn giản, dễ điều khiển, dễ lắp đặt, dễ dàng sửa chữa Dương Ngọc Hiếu_1951040052_DV19 pg ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: cô Lê Anh Uyên Vũ - Mạch phải chạy ổn định, sát, dễ vận hành - Chi phí thiết kế phải rẻ 1.2 Giới thiệu linh kiện cần dùng đề tài 1.2.1 Arduino UNO R3 SMD chip dán 1.2.1.1 Phần cứng Hình 1: Arduino UNO R3 Arduino Uno board mạch vi điều khiển phát triển Arduino.cc, tảng điện tử mã nguồn mở chủ yếu dựa vi điều khiển AVR ATmega328P Với Arduino xây dựng ứng dụng điện tử tương tác với thông qua phần mềm phần cứng hỗ trợ ►Khi arduino chưa đời, để làm dự án điện tử nhỏ liên quan đến lập trình, biên dịch, cần đến hỗ trợ thiết bị biên dịch khác để hỗ trợ Ví dụ như, dùng Vi điều khiển PIC IC vi điều khiển họ 8051 , phải thiết kế chân nạp onboard, mua thiết bị hỗ trợ nạp biên dịch mạch nạp 8051, mạch nạp PIC ►Trong năm qua, Arduino não cho hàng ngàn dự án điện tử lớn nhỏ, từ sản phẩm đời ứng dụng đơn giản sống đến dự án khoa học phức tạP, thư viện mã nguồn mở ngày tăng lên, giúp ích Dương Ngọc Hiếu_1951040052_DV19 pg ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD: Lê Anh Uyên Vũ cho nhiều người biết đến Arduino chuyên viên lập trình nhúng chuyên gia tham khảo xây dựng tiếp nối ►Bạn muốn thiết kế điều khiển thiết bị thông qua cảm biến ánh sáng, Đo nồng độ hóa chất, khí ga xử lý thông qua cảm biến nồng độ cảm biến khí, Bạn muốn làm robot mini, Bạn muốn quản lý tắt mở thiết bị điện nhà, bạn muốn điều khiển motor, nhận dạng ID, Khó xíu bạn muốn làm máy CNC máy in 3D mini, máy bay không người lái ( Flycam) hệ thống thu thập liệu thông qua GSM, xử lý ảnh,điều khiển vạn vật thông qua internet giao tiếp với điện thoại thông minh ► Để làm điều đó, từ đơn giản đến phức tạp cần sử dụng ngơn ngữ lập trình Arduino dựa sơ đồ, hệ thống bạn thiết kế, thông qua phần mềm Arduino IDE, để thực yêu cầu đưa phận xử lý trung tâm (Arduino) -Thơng số kỹ thuật: Hình 2: Arduino UNO R3 dây board ► Chíp điều khiển chính: ATMEGA328P-PU ► Chip nạp giao tiếp UART: CH340 Dương Ngọc Hiếu_1951040052_DV19 pg ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD: Lê Anh Uyên Vũ Loa thiết bị tạo tiếng cịi tiếng bíp Là miếng phẳng vật liệu áp điện với hai điện cực Đòi hỏi phải có dao động vi điều khiển để điều khiển Nếu sử dụng điện áp chiều, kêu cách cách Không cần sử dụng nhiều lượng Còi báo FM-20B rung chủ động với decibel cao giải điện áp rộng từ 3-24vdc thích hợp ứng dụng làm mạch thông báo, mạch bảo vệ, mạch chống trộm, Thông số kỹ thuật: -Điện áp cấp: 3-24VDC -Âm liên tục -Đường kính: 22.5 mm -Khoảng cách lỗ lắp đặt: 30mm -Chiều cao: 11mm -Trọng lượng: 5g 1.2.8 Relay 5V Hình 16: Relay Mạch Relay KY-019 5VDC Sơ lược relay 5V Dương Ngọc Hiếu_1951040052_DV19 pg 29 ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD: Lê Anh Uyên Vũ Mạch Relay KY-019 5VDC có tiếp điểm đóng ngắt gồm tiếp điểm NC (thường đóng), NO (thường mở) COM (chân chung) cách ly hồn tồn với board mạch chính, trạng thái bình thường chưa kích NC nối với COM, có trạng thái kích COM chuyển sang nối với NO kết nối với NC Thông số kỹ thuật relay 5V • Điện áp sử dụng: 5VDC • Tín hiệu kích: TTL 3.3~5VDC, mức cao High Relay đóng, mức thấp Low Relay ngắt • Relay tiêu thụ dịng khoảng 80mA • Điện đóng ngắt tối đa: AC250V ~ 10A DC30V ~ 10A (Để an toàn nên dùng cho tải có cơng suất