Tự động điều khiển báo và dập cháy

PHẦN I: LỜI NÓI ĐẦU PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chương 1: Tổng quan về hệ thống báo cháy và dập cháy tự động 1.1. Đặt vấn đề 1.2. Mục đích yêu cầu của đề tài 1.3. Giới hạn của đề tài 1.4. Chọn phương án thực hiện đề tài Chương 2. Sơ lược về hệ thống “Tự động điều khiển báo và dập cháy” 2.1. Cách nhận biết báo cháy 2.2.5. Thiết bị báo động 2.2.2. Cảm biến nhiệt 2.2.3 Cảm biến lửa 2.2.4. Cảm biến khói 2.2. Các bộ phận chính 2.2.1. Cảm biến Chương 3: Giới thiệu họ vi điốu khiển AT89C52 3.1. Giới thiệu chung về vi điều khiển 3.2. Tổng quan về họ 8051 3.2.1. Lịch sử phát triển của họ 8051. 3.2.2. Sơ đồ khối của bộ vi điều khiển 8051. 3.3. Vi điều khiển AT89C52 3.3.1. Mô tả chức năng cỏc chõn. 3.3.4. Bộ đếm, bộ định thời của AT89C52 3.3.2.Tổ chức bộ nhớ của bộ vi điều khiển 8051 3.3.3 Tổ chức ngắt trong 8051

Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51 Lời cảm ơn Xin chân thành cảm ơn tất cả Các Thầy Cô Giáo trong nhà trường, Nhất là quý thầy cô trong Khoa Cơ Điện Trường Đại Học Nông nghiệp Hà Nội đã tận tình dạy dỗ em trong suốt 5 năm qua. Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc Th.S Ngô Thị Tuyến, Cô Nguyễn Thị Kim Dung Người đã nhiệt tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành quyển luận án này. Xin cảm ơn tất cả các bạn đã góp ý. Giúp đỡ tôi trong lúc thực hiện luận án này Khoa Cơ điện Trường ĐHNN Hà Nội 1 Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51 MỤC LỤC PHẦN I: LỜI NÓI ĐẦU PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chương 1: Tổng quan về hệ thống báo cháy và dập cháy tự động 1.1. Đặt vấn đề 1.2. Mục đích yêu cầu của đề tài 1.3. Giới hạn của đề tài 1.4. Chọn phương án thực hiện đề tài Chương 2. Sơ lược về hệ thống “Tự động điều khiển báo và dập cháy” 2.1. Cách nhận biết báo cháy 2.2.5. Thiết bị báo động 2.2.2. Cảm biến nhiệt 2.2.3 Cảm biến lửa 2.2.4. Cảm biến khói 2.2. Các bộ phận chính 2.2.1. Cảm biến Chương 3: Giới thiệu họ vi điốu khiển AT89C52 3.1. Giới thiệu chung về vi điều khiển 3.2. Tổng quan về họ 8051 3.2.1. Lịch sử phát triển của họ 8051. 3.2.2. Sơ đồ khối của bộ vi điều khiển 8051. 3.3. Vi điều khiển AT89C52 3.3.1. Mô tả chức năng cỏc chõn. 3.3.4. Bộ đếm, bộ định thời của AT89C52 3.3.2.Tổ chức bộ nhớ của bộ vi điều khiển 8051 3.3.3 Tổ chức ngắt trong 8051 Khoa Cơ điện Trường ĐHNN Hà Nội 2 Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51 Chương 4: Nghiên cứu ngôn ngữ và phần mềm lập trinh cho vi điều khiển AT89C52 4.1. Nghụn ngữ lập trình C 4.1.1.Cấu trúc một chương trình: 4.1.2.Các loại biến trong C 4.1.3.Hàm trong C 4.1.4.Các toán tử cơ bản 4.1.5. Các cấu trúc lệnh rẽ nhánh, kiểm tra thường dùng 4.1.6. Bộ tiền xử lí 4.2. Phần mềm lập trình 4.3: Nạp chương trình trình cho vi điều khiển 5.6.1.2. Cách giao tiếp với nhiều led Chương 5: Thiết kế hệ thống “ Tự động điều khiển báo và dập cháy ” 5.1. Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển 5.2. Khối cảm biến nhiệt 5.2.1 Sơ lược về IC cảm biến nhiệt 5.2.1.1. Nguyên lý hoạt động chung của IC đo nhiệt độ. 5.2.1.2. Đặc tính của một số IC cảm biến nhiệt độ thông dụng: 5.3. Thiết kế mạch đo nhiệt độ 5.3.1. Sơ đồ khối 5.3.2. Cảm biến LM335: 5.3.3. Mạch trừ và khuếch đại đầu ra gồm 1 con OP07, 4 điện trở 5.3.4. Bộ chuyển đổi tín hiệu tương tụ về dạng số ADC 5.4. Mạch cảm biến khói 5.4.1. Phương pháp sử dụng cảm biến khói ion: 5.4. Mạch cảm biến khói 5.4.1. Phương pháp sử dụng cảm biến khói ion: Khoa Cơ điện Trường ĐHNN Hà Nội 3 Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51 5.4.2. Phương pháp sử dụng cảm biến khói quang học 5.4.3. Nguyên lý hoạt động chung của cảm biến khói quang học 5.5. Mạch báo động tai chỗ 5.6. Mạch hiển thị nhiệt độ 5.6.1. Sơ lược về Led 7 thanh 5.6.1.1. Nguyên lý hoạt động 5.6.1.2. Cách giao tiếp với nhiều led 5.7. Phần dập cháy 5.7.1. Hệ thống bơm nước 5.7. 2. Hệ thống bể chứa nước 5.7.3. Hệ thống điều khiển dập cháy khi sự cố cháy sảy ra 5.7.3.1. Sơ lược Triac BT 137 5.7.3.2. OPTO TRIAC (MOC3021) 5.8. Khối mạch nguồn 5.8.1. Mạch cấp nguần 12VDC 5.8.2. Mạch cấp nguần 5 VDC 5.8.3. Mạch cấp nguần – 5VDC 5.9. Phần mền thiết kế mạch. 5.9.1. Giới thiệu phần mềm Orcad 10.0 Chương 6. Nghiên cứu phần lập trình cho vi điều 6.1. Lưu đồ thuật toán cho chương trình 6.1.1.Chương trỡnh chớnh 6.1.2.Lưu đồ thuật toán 6.2. Chương trình lập trình 6.3. Phần mềm mô phỏng Chương 7 :Lắp giáp mạch và khảo sát 7.1. Lắp giáp mạch Khoa Cơ điện Trường ĐHNN Hà Nội 4 Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51 7.2. Khảo sát mạch 7.3.Kết luận PHẦN III. KẾT LUẬN 1. Tự đánh giá kết quả 3. Những Hạn Chế 2. Khả Năng Phát Triển Của Đề Tài Khoa Cơ điện Trường ĐHNN Hà Nội 5 Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51 PHẦN I: LỜI NểI ĐẦU Trong cuộc sống của chúng ta luôn tồn tại những khu vực dễ cháy, nên việc lắp đặt hệ thống báo cháy có tầm quan trọng hết sức lớn lao. Nú giỳp chỳng ta phát hiện nhanh chóng, chữa cháy kịp thời kỳ đầu của vụ cháy đem lại sự bình yên cho mọi người, bảo vệ tài sản cho nhân dân, nhà máy xưởng sản xuất… Việc phũng chỏy chữa cháy trở thành mối quan tâm hàng đầu của nước ta cũng như nhiều nước trên thế giới. Nó trở thành nghió vụ của mỗi người dõn. Trờn cỏc phương tiện thông tin đại chúng luôn tuyên truyền giáo dục cho mỗi người dân ý thức phũng chỏy chửa cháy, nhằm mục đích hạn chế những vụ cháy đáng tiếc xảy ra. Cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật việc báo cháy và dập cháy tự động ngày càng trở nên phổ biến, nú giỳp ta báo cháy và đưa ra các phương pháp sử lý xự cố cháy kịp thời . Xuất phát từ những ý tưởng trên, em chọn đề tài “Tự động điều khiển báo và dập cháy ” cho luận án tốt nghiệp. Do thời gian và sự hiểu biết có hạn, chác chắn trong quá trình làm em cũng có nhiều thiếu sót, mong các thầy cô và các bạn chân thành góp ý. Khoa Cơ điện Trường ĐHNN Hà Nội 6 Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51 PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chương 1: Tổng quan về hệ thống báo cháy và dập cháy tự động 1.1. Đặt vấn đề Ngày nay, cùng với những hiểm họa có thể xảy ra với con người thì hỏa hoạn cũng là một trong những mối nguy hiểm mà con người cần phải đề phòng nhất. Hậu quả mà nó gây ra cho chúng ta là rõt lớn, rất khó có thể lường được. Do đó vấn đề mà chúng tôi đề cập ở đây là chúng ta cần có cảnh giác cao về phũng chỏy, chữa cháy. Chúng ta cần trang bị đầy đủ những phương tiện phòng cháy chữa cháy để kịp thời xử lí nhanh khi có sự cố xảy ra. Chỉ có những hệ thống báo cháy, chữa cháy được thiết kế đúng đắn, đầy đủ chức năng, ổn định và đạt tiêu chuẩn mới có thể đảm bảo cho cao ốc , nhà xưởng , ngôi nhà một cách chắc chắn khỏi những rủi ro do hỏa hoạn gây ra. Giúp chúng ta tránh được những mối nguy hiểm do hỏa hoạn gây ra. Phát hiện và dập cháy kịp thời là vấn đề cần thiết và rất được quan tâm hiện nay. Với sự phát triển như vũ bão của khoa học công nghệ , ứng dụng tự động hoá trong vấn đề báo cháy và dập cháy đang được áp dụng rỗng rãi nhằm khắc phục và hạn chế những sự cố do hoả hoạn . Xuất phát từ những yêu cầu cấp bách trên em đã tiến hành nghiên cứu đề tài “Tự động điều khiển báo và dập cháy ”. 1.2. Mục đích yêu cầu của đề tài Nhằm phục vụ cho việc báo và dập cháy tự động tại các toà nhà cao tầng các trung tâm thương mại , các nhà máy xí nghiệp … Từ mục đích trờn nờn thiết bị báo cháy và dập cháy tự động phải đảm bảo các yêu cầu: - Báo động kịp thời các vụ cháy nhằm giảm nhẹ thiệt hại do cháy gây ra. - Tự động dập cháy. - Ứng dụng rộng rãi Khoa Cơ điện Trường ĐHNN Hà Nội 7 Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51 1.3. Giới hạn của đề tài Điều khiển tự động nói chung thuộc phạm vi chuyên môn của ngành kỹ thuật điện hiện đai , cho nên phải cần một khoảng thời gian dài để tìm hiểu .có rất nhiều khó khăn trong núc thực hiện đề tài . Trong thời gian ngắn lại có nhiều vấn đề cần giải quyết do kiến thức chuyên môn có hạn nên em chỉ tập chung vào giải quyết một số vấn đề sau: - Báo động mức giới hạn an toàn băng đốn phỏt sang. - Cảnh báo mức nguy hiểm bằng đốn phỏt sang. - Báo cháy bằng đốn phỏt sang , tiếng còi - Thực hiện việc dập cháy. 1.4. Chọn phương án thực hiện đề tài Với những yêu cầu đặt ra ở trên , em đã xem xét và đưa ra ba phương án như sau: - Sử dụng kỹ thuật số. - Sử dụng kỹ thuật vi xử lý. - Sử dụng kỹ thuật vi điều khiển. Việc sử dụng kỹ thuật số ta có thể đơn giản những hoạt động . Nhưng tốn kém linh kiện và kích thước cồng kềnh , khó khả năng thay đổi phần mềm và không có khả năng mở rộng cho các hoạt động khác. Với kỹ thậu vi xử lý, có thể khắc phục được những yếu điểm của mạch số nhưng lại phức tạp trong việc thiết kế phần cứng . Nếu sử dụng kỹ thuật vi điều khiển, có thể khắc phục được yếu điểm của kỹ thuật số và vi xử lý vì bộ nhớ có thể được mở rộng và phần mềm linh hoạt hơn. Hơn nữa lại rất phổ biến trên thị trường hiện nay, giá cả chấp nhận được thiết kế phần cưng đơn giản cộng với tốc độ xử lý cao. Có rất nhiều họ vi điều khiển, nhưng để đáp ứng được về giá cả hợp lý và tính phổ biến , en quyết định chọn vi điều khiển AT89C51 của Intel cùng với các IC chuyên dùng để đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của đề tài đặt ra. Khoa Cơ điện Trường ĐHNN Hà Nội 8 Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51 Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống báo cháy, chữa cháy tự động 1. Bình chữa cháy 2. Hệ thống ống dẫn 3. Vòi phun 4. Màn hình hiển thị 5. Chuụng bỏo 6. Bộ phận kích hoạt hệ thống bằng tay 7. Đồng hồ chỉ thị chế độ hoạt động 8. Đầu dò, đầu báo 9. Màn chắn lửa 10. Tủ trung tâm Khoa Cơ điện Trường ĐHNN Hà Nội 9 Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51 Chương 2. Sơ lược về hệ thống “Tự động điều khiển báo và dập cháy” 2.1. Cách nhận biết báo cháy Khi một đám cháy xảy ra, ở những vựng chỏy thường có nhưng dấu hiệu sau: -Lửa, khói, vật liệu chỗ cháy bị phá huỷ. -Nhiệt độ vựng chỏy tăng cao. -Không khí bị Oxy hoá mạnh. -Có mùi chỏy, muũi khột. Để phũng chỏy chúng ta có thể dựa vào những dấu hiệu trên để đặt các hệ thống cảm biến làm các thiết bị báo cháy. Kịp thời khống chế đám cháy ở giai đoạn đầu. Thiết bị báo cháy điện tử giúp chúng ta liên tục theo dõi để hạn chế các vụ cháy tai hại, tăng cường độ an toàn, bình yên cho mọi người. 2.2. Các bộ phận chính 2.2.1. Cảm biến Cảm biến là bộ phận hết sức quan trọng , nó quyết định độ nhạy và sự chính xác của hệ thống. Cảm biến hoạt động dựa vào các đặc tính vật lý của vật liệu cấu tạo lờn chỳng, cảm biến được dung để chuyển đổi các tin hiệu vật lý sang tín hiệu điện. Các đặc tính của cảm biến : độ nhạy độ ổn định, độ tuyến tính. 2.2.2. Cảm biến nhiệt Là loại cảm biến dung để chuyển đổi tín hiệu vật lý ( nhiệt độ ) thành tín hiệu điện, đây là loại cảm biến có độ nhạy tuơng đối cao và tuyến tính. Nguyên tắc làm việc của nó là dòng điện hay điện áp thay đổi khi nhiệt độ tại nơi đặt nó thay đổi. Các loại cảm biến: Khoa Cơ điện Trường ĐHNN Hà Nội 10 [...]... khiển AT89C52 3.1 Giới thiệu chung về vi điều khiển Hình 3.1: Hình dạng bên ngoài vi điều khiển Ngày nay các bộ vi điều khiển đang có ứng dụng ngày càng rộng rãi và thâm nhập ngày càng nhiều trong các lĩnh vực kỹ thuật và đời sống xã hội Hầu hết các thiết bị kỹ thuật từ phức tạp đến đơn giản như thiết bị điều khiển tự động (điều khiển động cơ, máy tính hành trình, điều hoà nhiệt độ…), thiết bị văn phòng... kiếm và dễ thực thi cũng như lắp đặt Một nhược điểm của loại mạch này là: mạch báo động có thể sai nếu vùng bảo vệ bị xâm nhập bởi lớp bụi 2.2.5 Thiết bị báo động Báo động tại chỗ: báo động tại chỗ ta có thế sử dụng các chuông điện , mạch tạo cũi hỳ hay phát ra tiếng nói để cảch báo Khoa Cơ điện 12 Trường ĐHNN Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51 Chương 3: Giới thiệu họ vi điốu khiển. .. anh ngoài thường được nối tới cỏc chõn vào XTAL1 và XTAL2 Khi mắc vào dao động thạch anh cần có 2 tụ điện 33pF, một đầu mỗi tụ này nối tới cỏc chõn vào XTAL1 và XTAL2, còn đầu kia nối đất như hình 2.4: Khoa Cơ điện 18 Trường ĐHNN Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51 Hình 3.3: Sơ đồ bộ dao động ngoài sử dụng bộ dao động thạch anh *RST: chân khởi động lại (RESET) Bình thường chân này... P3.0 và P.1 được dùng để thu và phát dữ liệu trong truyền thông nối tiếp Bit P3.2 và P3.3 được dùng cho ngắt Bit 3.4 và P3.5 được dùng cho bộ định thời 0 và 1 Bit P3.6 và P3.7 được dùng để ghi và đọc các bộ nhớ ngoài 3.3.2.Tổ chức bộ nhớ của bộ vi điều khiển 8051 8051 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard : có những vùng bộ nhớ riêng biệt cho chương trình và dữ liệu Như đã nói ở trên, cả chương trình và dữ... 40 40 20 20 40 40 3.2.2 Sơ đồ khối của bộ vi điều khiển 8051 Khoa Cơ điện 15 Trường ĐHNN Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51 Hình 3.1: Sơ đồ khối của bộ vi điều khiển 8051 Trong các phiên bản trờn thỡ hiện nay AT89C52 là phiên bản đang được sử dụng rộng rãi Với những tính năng ưu việt của nó và phù hợp với mô hình điều khiển hệ thống vừa và nhỏ với giá thành tương đối rẻ, ta nên chọn... bộ vi điều khiển Có bốn họ vi điều khiển chính, đó là: 6811 của Motola, 8051 của Intel, Z8 của Zilog và PIC 16x của Microchip technology Mỗi loại trên cũng có tập lệnh và thanh ghi riờng nờn chỳng khụng tương thích lẫn nhau Mỗi một nhà thiết kế, khi thiết kế một hệ thống thì cần phải lựa chọn một loại vi điều khiển cho mình sao cho trước hết phải đáp ứng yêu cầu về tính toán một cách hiệu quả và kinh... của vi điều khiển, tiếp theo sẽ giới thiệu sơ đồ khối của bộ vi điều khiển Khoa Cơ điện 17 Trường ĐHNN Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51 3.3.1 Mô tả chức năng cỏc chõn Hình 3.2: Cấu tạo chân của AT89C52 * VCC: cung cấp điện áp nguồn 5V cho chip * GND: là chân đất * XTAL1 và XTAL2: 8051 có một bộ dao động trờn chớp nhưng vẫn cần một có bộ đồng hồ bên ngoài để kích hoạt Bộ dao động. .. sẽ dẫn điện và tạo thành một dòng điện chạy giữa hai cực được nạp điện Khi các cảm biến khói lọt vào khu vực cảm nhận được Ion hoá sẻ làm tăng điện trở trong buồng cảm nhận và làm giảm luồng điện giữa hai cực Khi luồng điện giảm Khoa Cơ điện 11 Trường ĐHNN Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51 xuống tới một giá trị nào đó thì bộ cảm biến sẽ phát hiện và phát tín hiệu báo động Cách thứ... đây là những khái quát chung về vi điều khiển AT89C52 3.3 Vi điều khiển AT89C52 Do họ MCS-51TM đã trở thành chuẩn công nghiệp nờn cú rất nhiềt hãng sản xuất ra nó, điển hình là ATMEL Corporation Hãng này đã kết hợp rất nhiều tính năng dựa trên nền tảng kỹ thuật của mình để tạo ra các vi điều khiển tương thích với MCS-51TM nhưng mạnh mẽ hơn AT89C52 là một vi điều khiển 8 bit do ATMEL sản xuất, chế tạo... nghiệp Vũ Văn Thiện – Tự động hoá K51 khả năng xoá và lập trình lại Chíp được sản xuất theo kỹ thuật nhớ không mất nội dung mật độ cao của ATMEL và tương thích với chuẩn công nghiệp MCS51TM về tập lệnh và cỏc chõn vào ra Flash on-chip cho phép bộ nhớ lập trình được trong hệ thống bởi một trỡnh viờn bỡnh thường Bằng cách nối 1 CPU 8 bit với 1 Flash trên chip đơn, AT89C52 là một vi điều khiển mạnh, có tính . báo và dập cháy tự động tại các toà nhà cao tầng các trung tâm thương mại , các nhà máy xí nghiệp … Từ mục đích trờn nờn thiết bị báo cháy và dập cháy tự động phải đảm bảo các yêu cầu: - Báo. ta báo cháy và đưa ra các phương pháp sử lý xự cố cháy kịp thời . Xuất phát từ những ý tưởng trên, em chọn đề tài Tự động điều khiển báo và dập cháy ” cho luận án tốt nghiệp. Do thời gian và. phương án thực hiện đề tài Chương 2. Sơ lược về hệ thống Tự động điều khiển báo và dập cháy 2.1. Cách nhận biết báo cháy 2.2.5. Thiết bị báo động 2.2.2. Cảm biến nhiệt 2.2.3 Cảm biến lửa 2.2.4.