Thiết kế mạch điều khiển thiết bị trong nhà

Thiết kế mạch điều khiển thiết bị trong nhà 1. Đăng nhập password vào nhà thông qua hệ thống keypad và hiển thị trên LCD. Nếu đúng thì trả về “Đăng nhập thanh công”, nếu sai trả về “Đăng nhập lỗi”.2. Báo hiểu chuông cảnh báo khi đăng nhập sai 2 lần.3. Có thể chỉnh sửa, thay đổi password.4. Khi không đăng nhập thì hệ hiển thị trên LCD ngày, tháng, năm và giờ hiện tại.5. Hiển thị nhiệt độ lên LED 7 thanh.6. Điều khiển bật hoặc tắt đèn phụ thuộc ánh sánh trong phòng trong phòng. 7. Hẹn tắt giờ đèn theo thời gian.8. Tự động bật đèn khi có người vào.

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ====o0o==== BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN VI XỬ LÝ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRONG NHÀ Nhóm: 29 – TC205 – kỳ 20132 Nguyễn Doãn Tuấn - 20112432 Phạm Văn Hùng - 20101655 Phùng Quốc Đông - 20111412 Nguyễn Từ Thức - 20112263 Vũ Đăng Lân - 20111750 GVHD: PGS.TS. PHẠM NGỌC NAM Hà Nội, 6/2014 Tiêu chí đánh giá Thang điểm 0. Tổng điểm ban đầu 10.0 1. Điểm trừ 1.1. Không có sản phẩm 1.2. Không có báo cáo bản cứng 1.3. Thiếu chức năng: đăng nhập password bằng keypad 1.4. Thiếu chức năng: hiển thị password/tình trạng đăng nhập trên LCD 1.5. Thiếu chức năng: cảnh báo khi nhập sai 2 lần 1.6. Thiếu chức năng: chỉnh sửa, thay đổi password 1.7. Thiếu chức năng: hiển thị ngày, giờ hiện tại trên LCD 1.8. Thiếu chức năng: hẹn giờ tắt đèn 1.9. Thiếu chức năng: đèn tự động bật tắt phụ thuộc vào cƣờng độ sang hiện tại 1.10. Thiếu chức năng: hiển thị nhiệt độ hiện thời lên LED 7 thanh 1.11. PCB không có tên nhóm và các thành viên 1.12. Báo cáo sơ sài/thiếu nội dung (tên để tài/nhóm/mục lục/yêu cầu của đề tài/kế hoạch nhóm/thiết kế sơ đồ khối/code) 2. Điểm cộng 2.1. Mạch in và sắp xếp linh kiện đẹp 2.2. Các chức năng đã thực hiện có đáp ứng tốt (độ nhạy, tốc độ tính toán, hiển thị) 2.3. Có chức năng: sử dụng mô hình nhà để demo hệ thống 2.4. Có chức năng: tự động bật đèn khi có ngƣời đi vào phòng, sử dụng cảm biến hồng ngoại 2.5. Có thêm các chức năng sáng tạo khác 2.6. Có một đoạn code viết bằng mã ASM 2.7. Dễ sử dụng (bàn phím lớn, ghi chú rõ ràng, thao tác đơn giản) 2.8. Trình bày rõ ràng, trả lời đƣợc các câu hỏi chuyên môn TỔNG ĐIỂM: Mục lục LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƢƠNG I. MÔ TẢ ĐỀ TÀI 2 CHƢƠNG II. THIẾT KẾ HỆ THỐNG 4 CHƢƠNG III. KẾT LUẬN 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO 28 PHỤ LỤC A: ĐÓNG GÓP CÁC THÀNH VIÊN 29 PHỤ LỤC B: SOFTWARE CODE 30 PHỤ LỤC C: HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG 34 Báo cáo BTL Vi xử lý-2014 | Nhóm-29 1 LỜI NÓI ĐẦU Song hành cùng sự phát triển của ngành khoa học máy tính trong hơn 60 năm qua, công nghệ điện tử đã có những bước phát triển vượt bậc với khả năng tích hợp ngày càng cao của vi mạch, từ đó giúp tăng tốc độ xử lý, nâng cao độ tin cậy và giá thành sản phẩm. Từ những ứng dụng ban đầu trong quân sự và máy tính của các bộ vi xử lý, ngày nay, sự ra đời của các họ vi điều khiển với việc tích hợp các khối chức năng trên một IC, các vi xử lý chuyên dụng, cùng với thế mạnh vốn có của các bộ vi xử lý đa năng, đã giúp cho việc ứng dụng kỹ thuật vi xử lý vào trong các hệ thống phi máy tính trở nên đơn giản hơn, mở rộng đối tượng ứng dụng, các thành quả của các ngành công nghiệp điện tử hiện đại này. Ta có thể ứng dụng của chúng trong các hệ thống máy tính lớn, các hệ thống viễn thông cho đến nhưng ứng dụng gần gũi như máy giặt, điều hòa, đèn giao thông… Đặc biệt, trong sự phát triển của con người, việc ứng dụng nhưng kỹ thuật vào ngồi nhà, giúp ngồi nhà trở nên thân thiện, an toàn hơn là rất cần thiết. Trong khuôn khổ môn học, nhóm chũng em xin trình bày báo cáo về “Thiết kế và thực hiện mạc điều khiển thiết bị trong nhà” ứng dụng kỹ thuật vi xử lý. Báo cáo BTL Vi xử lý-2014 | Nhóm-29 2 Chương I Mô tả đề tài Hệ thống điều khiển thiết bị trong nhà giúp cho phép ngƣời dùng tiếp xúc với ngôi nhà theo một cách thức mới, thân thiện, tiện ích, và an toàn hơn. Sau đây chúng em xin trình bày tổng quan về hệ thống đã đƣợc xây dựng. 1.1. Yêu cầu chức năng 1. Đăng nhập password vào nhà thông qua hệ thống keypad và hiển thị trên LCD. Nếu đúng thì trả về “Đăng nhập thanh công”, nếu sai trả về “Đăng nhập lỗi”. 2. Báo hiểu chuông cảnh báo khi đăng nhập sai 2 lần. 3. Có thể chỉnh sửa, thay đổi password. 4. Khi không đăng nhập thì hệ hiển thị trên LCD ngày, tháng, năm và giờ hiện tại. 5. Hiển thị nhiệt độ lên LED 7 thanh. 6. Điều khiển bật hoặc tắt đèn phụ thuộc ánh sánh trong phòng trong phòng. 7. Hẹn tắt giờ đèn theo thời gian. 8. Tự động bật đèn khi có ngƣời vào. 1.2. Yêu cầu phi chức năng Hệ thống mà nhóm xây dựng cuãng đặt ra nhƣng yêu cầu phi chức năng nhƣ sau: 1. Sử dụng pic 16f877a. 2. Sử dụng keypad dán. 3. Code viết có cả mã ASM và code C. 4. PCB có tên nhóm và các thành viên trong nhóm. 5. Mạch nhỏ gọn và sắp xếp linh kiện hợp lý. 6. Các chức năng tƣơng tác ngƣời dùng dễ sử dụng. 7. Mạch có khả năng làm việc khi mất điện áp lƣới. 8. Giá thành hợp lý. Báo cáo BTL Vi xử lý-2014 | Nhóm-29 3 1.3. Sơ đồ khối hệ thống Dựa vào các chức năng mà hệ thống sẽ thực hiện. Nhóm em đã chia hệ thống làm 8 khối nhỏ, và sơ đồ khối hệ thống nhƣ sau : Hình 1. Sơ đồ khối hệ thống 1.4. Kế hoạch thực hiện và phân chia công việc Tên thành viên Thực hiện chức năng Nguyễn Doãn Tuấn Đăng nhập, cảnh báo khi đăng nhập sai 2 lần, đổi pass, hiển thị thời gian qua LCD Nguyễn Từ Thức Hẹn giờ bật tắt đèn Phùng Quốc Đông Điều khiển bật tắt đèn bằng ngắt ngoài và cảm biến ánh sáng Vũ Đăng Lân Tạo nguồn 5V, 12V Phạm Văn Hùng Đo nhiệt độ từ LM35 và hiên thi ra Led 7 thanh qua IC 74HC595 Báo cáo BTL Vi xử lý-2014 | Nhóm-29 4 Chương II Thiết kế hệ thống 2.1. Khối Nguồn a. Sơ đồ khối chi tiết Hình 2. Sơ đồ khối chi tiết Khối nguồn. - Biến áp: Biến đổi dòng điện lƣới 220V/50Hz thành dòng điện xoay chiều 12V. - Mạch chỉnh lƣu: Chuyển điện áp xoay chiều 12V thành điện áp một chiều có điện áp ổn định và ít nhấp nhô. - Bộ lọc: San bằng điện áp một chiều trên cho ổn định và ít nhấp nhô hơn nữa. - Bộ ổn áp: Ổn định điện áp ra ở một giá trị cụ thể. Đƣợc sự hƣớng dẫn của các anh, nhóm em thay đổi biến áp và mạch chỉnh lƣu bằng adapter để cung cấp nguồn 1 chiều 12V, điện áp đƣợc đi qua khối nguồn để chỉnh về 5V, cung cấp nguồn cho mạch. b. Linh kiện - Adapter 12V. - IC nguồn LM2576, tụ gốm 104, 2 tụ hóa 100uF và 1000uF, cuộn cảm, Diode 1N5822, điện trơ, led màu, jump các loại. - Ƣu điểm của mạch khi dung IC nguồn LM2576 là có khả năng hoạt động với điện áp lên tới 40V, dòng ra 3A, IC chạy ổn định, ít nóng. Báo cáo BTL Vi xử lý-2014 | Nhóm-29 5 c. Sơ đồ nguyên lý Hình 3. Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 2.2. Khối điều khiển 2.2.1. Mô tả Khối vào(khối cảm biến, Keypad, công tắc…) cho ra nhƣng tín hiệu điện, tín hiệu đi vào vi điều khiển. Tại đây, nhờ phần mềm đã đƣợc lầm trình sẵn, tín hiểu sẽ đƣợc sử lý thoe từng chức năng riêng, và cho tín hiệu điệ đi ra, thực hiện hiển thị, thông báo… Hình 4. Quy trình xử lý 2.2.2. Sơ đồ khối Hình 5. Sơ đồ khối vi điều khiển Báo cáo BTL Vi xử lý-2014 | Nhóm-29 6 2.2.3. Chức năng các thành phần  Vi điều khiển + Nhận tín hiệu từ. + Xử lý tín hiệu nhận đƣợc. + Đƣa ra tín hiệu.  Tạo dao động + Tạo dao động cho vi điều khiển hoạt động.  Reset + Đƣa vi điều khiển về trạng thái ban đầu.  Nguồn + Biến đổi điện áp lƣới thành điện áp 5V cung cấp cho vi điều khiển và khối Reset. + Sử dụng nguồn ở phần 1. 2.2.4. Linh kiện  Vi điều khiển : 16F877A  Tạo dao động : thạch anh 20MHz, 2 tụ điện 33pF  Linh kiện khác : nút bấm, điện trở 10, jump các loại. 2.2.5. Sơ đồ khố nguyên lý Hình 6. Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển Báo cáo BTL Vi xử lý-2014 | Nhóm-29 7 2.3. Khối đăng nhập 2.3.1. Sơ đồ khối chi tiết. Hình 7. Sơ đồ khối chi tiết khối đăng nhập. 2.3.2. Chức năng các thành phần.  Bàn phím : + Là đâu vào của tín hiệu. + Giao tiếp với ngƣời dùng.  Vi điều khiển + Nhận tín hiệu từ bàn phím. + Xử lý tín hiệu theo phần mềm định trƣớc. + Đƣa tín hiểu điều khiển hiển thị.  Hiển thị + Là đầu ra của khối. + Hiển thị các tháo tác ngƣời dùng lựa chọn. + Hiển thị các chỉ dẫn thông báo cho ngƣời dùng. + Hiển thị các chức năng ngƣời dùng đã lựa chọn.  Báo động + Đƣa ra thông báo nếu ngƣời dung nhập sai password 2 lần + Có thể dùng loa hoặc chuông.  Nguồn + Cung cấp nguồn 5V cho vi điều khiển, hiển thị, và báo động. + Chi tiết đƣợc nếu ở phần trên. [...]... thiện code cho mạch + Vẽ sơ đồ nguyên lý và mạch in cho 2 khối: Khối hiển thị và khối vi xử lý + Hàn mạch + Kiểm tra chức năng của mạch và sửa chữa những khối chƣa chạy A.2 Nguyễn Từ Thức + Tìm hiểu linh kiện của các khối A.3 Phùng Quốc Đông + Vẽ sơ đồ nguyên lý và thiết kế mạch in cho khối nguồn + Làm báo cáo A.4 Vũ Đăng Lân +Mua linh kiện + Đặt mạch in A.5 Phạm Văn Hùng + Vẽ nguyên lý và mạch in cho... tín hiệu và cho qua 2 tâng khuếch đại của LM324 Ở đây tín hiệu đƣợc khuếch và ổn áp, để dòng ra đƣợc ổn định Tín hiệu thu đƣợc ở đầu ra đƣa vào Vi điều khiển để thực hiện tính toán, kiểm tra… khi thõa mãn điều kiện cho trƣớc, vi điều khiển gửi lệnh điều khiển để đóng mở Transistor cấp nguồn cho cuộn dây của Role(dòng hoặc áp) Đèn điện nối với nguồn 220v xoay chiều qua tiếp điểm của Role, khi ro le... tắt đèn khi yêu cầu thỏa mãn + Hiển thị : đèn sẽ bật hoặc tắt khi có tín hiệu từ vi điều khiển + Nguồn : cung cấp nguồn cho các khối hoạt động 2.6.3 Linh kiện  Bàn phím : Keypad  Thời gian thực : bộ thời gian trong khối thời gian  Vi xử lý: vi điều khiển 16F877A Báo cáo BTL Vi xử lý-2014 | Nhóm-29 13 2.7 Khối điều khiển đèn theo ánh sáng 2.7.1 Mô tả  Mô tả Hệ thống sẽ dựa vào cƣờng độ ánh sáng để... phần  Cảm biến ánh sáng + Thu nhận tín hiệu tƣơng tự là cƣờng độ ánh sáng + Gửi tín hiệu đến bộ ADC dƣới dạng tín hiệu điện  Vi điều khiển + Nhận tín hiệu điện từ cảm biến + Xử lý tín hiệu này + Đƣa tín hiệu điều khiển ra hiển thị đèn  Hiển thị đèn + Nhận tín hiệu từ vi điều khiển để hiển thị đèn Báo cáo BTL Vi xử lý-2014 | Nhóm-29 14 2.7.3 Linh kiện 2.7.3.1 Cảm biến ánh sáng  Linh kiện: Quang trở... tự và đƣợc thành tín hiệu điện qua ADC sau đó đƣa vào vi điều khiển Dựa vào tín hiệu đƣợc đƣa vào vi điều khiển, điều khiển dòng điện ra cho phép rơ-le hoạt động, nhờ đó có thể bật tắt đèn Hình 22 Sơ đồ hoạt động của khối hiển thị đèn 2.8.2 Sơ đồ khối  Sơ đồ khối Hình 23 Sơ đồ khối chi tiết khối điều khiển đèn khi có người  Nguyên lý hoạt làm việc Cảm biến hồng ngoại thụ động – PIR (Passive Infrared)... đƣợc đƣa đến + Xử lý tín hiệu đƣợc nhận + Đƣa tín hiệu này hiển thị  Hiển thị nhiệt độ + Nhận tín hiệu từ vi điều khiển, hiển thị kết quả nhiệt độ môi trƣờng đo đƣợc Báo cáo BTL Vi xử lý-2014 | Nhóm-29 10  Nguồn + Cung cấp nguồn 5V cho cảm biến, vi điều khiển và hiển thị 2.4.3 Linh kiện Trong quá trình tìm hiểu và chạy thử nghiệm nhóm đã sử dụng nhƣng linh kiện cho khối này nhƣ sau 2.4.3.1 Cảm biến... số Tín hiệu số chuyển vào vi điều khiển để điều khiên hiển thị số lên Led 7 thanh 2.4.2 Sơ đồ khối chi tiết của Khôi đo nhiệt độ môi trƣờng Hình 12 Sơ đồ khối chi tiết Khối đo nhiệt độ môi trường 2.4.2.1 Chức năng khối các thành phần trong khối  Cảm biến nhiệt độ + Thu nhận tín hiệu tƣơng tự bên ngoài môi trƣờng + Gửi tín hiệu đến bộ ADC dƣới dạng tín hiệu điện  Vi điều khiển + Nhận tín hiệu đƣợc đƣa... đảm bảo cho hệ thống có thể làm việc ở cả chế độ bằng tay và tự động ta dùng thêm công tắc điện trong mạch 2.8.3 Linh kiện  Vi điều khiển: 16F877A  Cảm biến PIR D203S và lăng kính Fresnel o Điện áp cung cấp: 3-15V o Nhiệt độ hoạt động: -30 -> 70 o Số dƣ đầu ra . Thiết kế và thực hiện mạc điều khiển thiết bị trong nhà ứng dụng kỹ thuật vi xử lý. Báo cáo BTL Vi xử lý-2014 | Nhóm-29 2 Chương I Mô tả đề tài Hệ thống điều khiển thiết bị trong nhà. ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ====o0o==== BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN VI XỬ LÝ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRONG NHÀ Nhóm: 29 – TC205 – kỳ 20132 Nguyễn Doãn Tuấn - 20112432 Phạm Văn. giặt, điều hòa, đèn giao thông… Đặc biệt, trong sự phát triển của con người, việc ứng dụng nhưng kỹ thuật vào ngồi nhà, giúp ngồi nhà trở nên thân thiện, an toàn hơn là rất cần thiết. Trong