MẠCH CHỐNG TRỘM DÙNG PIR và dùng 89c51

có sơ đồ nguyên lý, sơ đồ khối và lưu đồ giải thuật, mạch in và code đầy đủ cho MẠCH CHỐNG TRỘM DÙNG PIR và dùng 89c51 ...............................................................................................................................................................

ĐỒ ÁN MẠCH CHỐNG TRỘM DÙNG PIR VÀ 89C51 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU CÁC TỪ VIẾT TẮT - PIR : Passive Infrared Sensor - Led: Light – emitting diode ĐỒ ÁN Trang / 18 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Hiện có nhiều loại vi điều khiển hãng khác nhau, ví dụ họ 8051, AVR hãng Atmel, PIC hãng Microchip Trong loại vi điều khiển phổ biến Việt Nam chip vi điều khiển thuộc họ 8051 Do họ 8051 chip vi điều khiển xuất sớm nên tảng cho phát triển họ vi điều khiển hệ sau Hơn sử dụng hầu hết loại đồ điện tử dân dụng nước ta lập trình cho vi điều khiển đưa vào chương trình học cho sinh viên Cuộc sống tồn lúc với nhiều thực thể vật lý, thứ nhận biết động học, tác dụng nhiệt, ánh sáng, âm thanh, mùi vị Nhằm mục đích người nhận biết rõ vận động nghiên cứu loại cảm biến Cảm biến thết bị điện tử cảm nhận thay đổi từ môi trường bên biến đổi thành tín hiệu để điều khiển thiết bị khác Ngày có nhiều loại cảm biến tạo ra, cảm biến ánh sáng, cảm biến nhiệt độ, cảm biến siêu âm, cảm biến hồng ngoại Trong đề tài này, dùng cảm biến để phát vật thể thân nhiệt có chuyển động qua lại hay gọi PIR Ứng dụng nhiều khu vực xảy tình trạng trộm nhiều ý tưởng làm mạch chống trộm đơn giản gắn cửa vào, có chi phí thấp để hiểu rõ nguyên lý hoạt động muốn phát triển thêm mô hình này, chọn đề tài cho đồ án thiết kế mạch chống trộm dùng PIR 89C51 ĐỒ ÁN Trang / 18 CHƯƠNG LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 2.1 LINH KIỆN CHÍNH SỬ DỤNG TRONG MẠCH 2.1.1 Vi điều khiển 89C51 Đặc điểm chức hoạt động IC 8951 họ IC vi điều khiển hãng Intel Chúng có đặc điểm chung sau: - KB EPROM bên - 128 Bye RAM nội - Port xuất/nhập I/O bit - Giao tiếp nối tiếp - 64 KB vùng nhớ mã 64 KB vùng nhớ liệu ngoại - 210 vị trí nhớ định vị bit Hình 2.1 Vi điều khiển 89C51[5] Vi điều khiển 89C51 có tất 40 chân có chức đường xuất nhập Trong có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa chân có chức năng), đường hoạt động đường xuất nhập đường điều khiển thành phần bus liệu bus địa ĐỒ ÁN Trang / 18  Gồm port - Port (P0.0 - P0.7) có số chân từ 32 - 39 gồm có chức năng: port xuất nhập xử liệu (P0.0 - P0.7) không sử dụng nhớ Bus địa byte - thấp bus liệu đa hợp (AD0 - AD7) có sử dụng nhớ Port (P1.0 - P1.7) có số chân từ - có chức port xuất nhập - liệu (P1.0- P1.7) sử dụng không sử dụng nhớ Port (P2.0 - P2.7) có số chân từ 21 - 28 có chức năng: Port xuất nhập liệu (P2.0 - P2.7) không sử dụng nhớ Bus địa byte cao (A8 - - A15) có sử dụng nhớ Port (P3.0 - P3.7) có số chân 10 - 17 có hai chức năng: port xuất nhập liệu (P3.0 - P3.7) không sử dụng nhớ chức đặc biệt Các tín hiệu điều khiển có sử dụng nhớ chức đặc - biệt Chân PSEN: cho phép nhớ chương trình, chân số 29, tín hiệu cho phép truy xuất (đọc) nhớ chương trình ngoài, tín hiệu xuất, tích cực mức - thấp Chân ALE: cho phép chốt địa chỉ, chân số 30, tín hiệu cho phép chốt địa để thực việc giải đa hợp cho bus địa byte thấp bus liệu đa - hợp, tín hiệu xuất, tích cực mức cao Chân EA: truy xuất ngoài, chân số 31, tín hiệu cho phép truy xuất nhớ - chương trình ngoài, tín hiệu nhập, tích cực mức thấp Chân XTAL1, XTAL2: tinh thể thạch anh, chân số 18 - 19, dùng để nối với thạch anh mạch dao động tạo xung clock bên ngoài, cung cấp tín hiệu xung clock cho chip hoạt động XTAL1: ngõ vào mạch tạo xung clock - chip XTAL2: ngõ mạch tao xung clock chip Chân RST: thiết lập lại, chân số 9, tín hiệu cho phép thiết bị lặp lại trạng - thái ban đầu cho hệ thống, tín hiệu nhập, tích cực mức cao Chân Vcc, GND: nguồn cấp điện, chân số 40 20 -  Hoạt động Timer 89C51 Bộ định thời Timer chuỗi Flip Flop chia làm 2, nhận tín hiệu vào nguồn xung clock, xung clock đưa vào Flip Flop thứ xung clock Flip Flop thứ hai mà chia tần số clock cho tiếp tục ĐỒ ÁN Trang / 18 - Vì tầng chia cho 2, nên Timer n tầng phải chia tần số clock - cho tiếp tục Ngõ tầng cuối clock Flip Flop tràn Timer cờ mà kiểm tra phần mềm sinh ngắt Giá trị nhị phân Flip Flop Timer nghĩ đếm xung clock - kiện quan trọng Timer khởi động Hoạt động Timer đơn giản bit minh họa hình sau: Hình 2.2 Hoạt động Timer bit [3] - Trong hình tầng Flip Flop loại D phủ định tác động cạnh xuống hoạt động mode chia cho (ngõ Q nối vói D) Tầng đầu đổi trạng thái ởtần số clock, tần số thứ hai đổi trạng thại tần số - tần số clock Các Timer ứng dụng thực tế cho hoạt động định hướng, 89C51 có hai Timer 16 bit, Timer có mode hoạt động, Các Timer dùng để đếm giờ, đếm kiện cần thiết sinh tốc độ Baud - gắn liền Port nối tiếp Trong ứng dụng định thời, Timer lập trình để tràn khoảng thời gian dặn set cờ tràn Timer Cờ dùng để đồng chương trình để thực hoạt động việc đưa tới tầng ĐỒ ÁN Trang / 18 ngõ vào gởi liệu đến ngỏ Các ứng dụng khác có sử dụng việc ghi đều Timer để đo thời gian trôi qua hai trạng thái Việc đếm kiện dùng để xác định số lần xuất cúa kiện - đó, tức thời gian trôi qua kiện  Hoạt động port nối tiếp: Vi điều khiển 89C51 có port nối tiếp chip hoạt động nhiều chế độ dãy tần số rộng Chức chủ yếu thực chuyển đổi song song sang nối tiếp với liệu xuất chuyển đổi nối tiếp - sang song song với liệu nhập Port nối tiếp hoạt động song công đệm thu cho phép ký tự thu giữ ký tự thứ hai nhận Nếu CPU đọc ký tự thứ trước ký tự thứ hai thu đầy đủ liệu không bị - Hai ghi có chức đặc biệt cho phép phần mềm truy xuất đến port nối tiếp là: SBUF SCON Bộ đệm port nối tiếp (SBUF) địa 99H nhận liệu để thu phát Thanh ghi điều khiển port nối tiếp (SCON) địa 98H ghi có địa bit chứa bit trạng thái bit điều khiển Báo cáo kết thúc việc phát thu ký tự Các bit trạng thái kiểm tra phần mềm lập trình để - tạo ngắt Chế độ hoạt động port nối tiếp đặt cách ghi vào ghi chế độ port nối tiếp (SCON) địa 98H Sau bảng tóm tắt ghi SCON chế độ port nối tiếp Bit Ký hiệu Mô tả SMO Địa 9FH SCON SCON SCON SM1 9EH Bit chế độ port nối tiếp SM3 9DH REN 9CH Bit chế độ port nối tiếp Cho phép truyền thông xử lý chế độ 3, RI không bị tác động bit thứ thu Cho phép thu phải đặt lên để thu ký SCON Bit chế độ port nối tiếp ĐỒ ÁN Trang / 18 SCON SCON SCON SCON TB8 9BH RB8 9AH TI 99H RI 98H tự Bit phát, bit thứ phát chế độ 3, đặt xóa phần mềm Bit thu, bit thứ thu Cờ ngắt phát Đặt lên kết thúc phát ký tự, xóa phần mềm Cờ ngắt thu Đặt lên kết thúc thu ký tự, xóa phần mềm Bảng 2.1 Tóm tắt ghi SCON [3] Tóm tắt ghi chế độ port nối tiếp: SM0 SM1 Chế độ Mô tả Tốc đọ Baud 0 Thanh ghi dịch Cố định (Fosc/12) 1 UART bit Thay đổi(đặt Timer) UART bit Cố định (Fosc/12 Fosc/64) 1 UART bit Thay đổi (dặt timer) Bảng 2.2 Tóm tắt ghi chế độ port nối tiếp[3] 2.1.2 PIR( Passive InfraRed sensor) a Tìm hiểu cảm biến PIR Hình 2.3 Cảm biến PIR [2] - Là cảm biến thụ động dùng nguồn kích thích tia hồng ngoại mà tia hồng ngoại tia nhiệt phát từ vật thể nóng Con người ĐỒ ÁN Trang 10 / 18 phát tia nhiệt hay gọi tia hồng ngoại, người ta dùng tế bào điện để chuyển đổi tia nhiệt dạng tín hiệu điện nhờ mà làm cảm biến phát vật thể nóng chuyển động Cảm biến gọi thụ động không dùng nguồn nhiệt tự phát mà phụ thuộc vào nguồn tha nhiệt thực thể khác - người vật PIR có chân ra, chân nối masse, chân nối với nguồn volt DC, mức áp làm việc từ đến 15V b Cấu tạo cảm biến PIR Hình 2.4 Chuyển động tia nhiệt [1] Mọi vật thể cấu tạo từ phân tử nhỏ li ti nhiệt độ dạng lượng tạo từ xao động phân tử, chuyển động hỗn loạn, không trật tự Từ dao động này, phát tia nhiệt, cảm giác thông thường giác quan gọi sức nóng Ở người nguồn thân nhiệt thường ổn định mức 37độ C, có thiết bị phát vật thể phát tia nhiệt, dùng thiết bị motion detector, điều khiển theo nguồn thân nhiệt chuyển động Dùng vật liệu pyroelectric để làm cảm biến dò tia nhiệt, người ta kẹp vật liệu pyroelectric hai cực, có tác kích tia nhiệt, hai cực xuất tín hiệu điện dùng tín hiệu điện vào để tạo ứng dụng tín hiệu yếu nên cần mạch khuếch đại tín hiệu ĐỒ ÁN Trang 11 / 18 Hình 2.5 Vật liệu pyroelectric để cảm ứng với tia nhiệt [1]  Tìm hiểu module pir Module cảm biến PIR mạch điện tích hợp bao gồm cảm biến PIR mạch chức mạch khuếch đại, mạch so sánh mạch đình thời tất khối mạch thiết kế thành mạch hoàn chỉnh Mạch gồm chân để kết nối gồm chân nối nguồn, chân nối mas chân output tín hiệu ngõ Ngoài module PIR cần thiết bị hội tụ tia nhiệt gọi kính Fresnel Các tia nhiệt phát từ vật thể sống yếu phân tán, để tăng độ rộng cho đầu dò hội tụ tia nhiệt lại vị trí cảm biến PIR, nên dùng kính Fresnel chụp lên đầu cảm biến PIR Đồng thời giúp cảm biến tránh tia tử ngoại từ môi trường bên chiếu vào đầu cảm biến ĐỒ ÁN Trang 12 / 18 Hình 2.6 Module PIR [1]  - Nguyên lý làm việc loại đầu dò PIR: Các nguồn nhiệt phát tia hồng ngoại, qua kính Fresnel, qua kính lọc lấy tia hồng ngoại, cho tiêu thụ cảm biến hồng ngoại gắn đầu dò tạo điện áp khuếch đại với transistor FET Khi có vật nóng ngang qua, từ cảm biến cho xuất tín hiệu tín hiệu khuếch có biên độ đủ cao đưa vào mạch so áp để tác động vào thiết bị điều khiển hay báo động Hình 2.7 Bộ cảm biến dò vật nóng chuyển động ngang [1]  Thiết bị hội tụ tia nhệt cho module cảm biến PIR Các tia nhiệt phát từ vật thể sống yếu phân tán, để tăng độ rộng cho đầu dò hội tụ tia nhiệt lại vào vị trí cảm biến PIR, người ta dùng kính Fresnel để chụp lên đầu cảm biến PIR Đồng thời giúp cho cảm biến tránh tia từ môi trường bên chiếu vào đầu cảm biến ĐỒ ÁN Trang 13 / 18 Hình 2.8 Kính Fresnel [1] 2.2 Những linh kiện phụ sử dụng mạch Hình 2.9 Transistor A1015 Hình 2.11 Điện trở Hình 2.10 Tụ gốm Hình 2.12 Led ĐỒ ÁN Trang 14 / 18 Hình 2.13 Còi buzz Hình 2.14Nút nhấn Hình 2.14 Transistor C1815 CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH TỔNG QUÁT 3.1 Sơ đồ khối mạch ĐỒ ÁN Trang 15 / 18 Hình 3.1 Sơ đồ khối mạch -  Chức khối Bộ nguồn: cung cấp cho toàn mạch sử dụng nguồn chiều 5V Khối cảm biến: Chức cảm nhận xuất thân nhiệt xuất mức mức cho đầu vào 89C51 Khối cảm biến - gồm 1PIR, điện trở cổng not Khối xử lý: gồm vi điều khiển 89C51 làm trung tâm, bên cạnh khối RESET, khối tạo dao động Có đầu vào nhận từ khối cảm biến, xử lý tín hiệu vào để xét phát xung cho khối tạo âm Mà khối tạo âm gồm dao động thạch anh có tần số 12 Mhz, tụ có trị số 33pF Bộ dao động tự phát xung dao động có tần số 12MHz để vi điều khiển hoạt động có đặc điểm không cần cấp nguồn - phát xung xác Khối tạo âm thanh: gồm transistor loại PNP A1015, điện trở, led, loa Khối nhận xung từ vi điều khiển, tín hiệu từ chân vi điều khiển khuếch đại dòng qua transisror A1015 qua loa để đảm bảo loa đủ dòng để hoạt động 3.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ ĐỒ ÁN Trang 16 / 18 Hình 3.2 Mô hình mô phần mềm protues  Nguyên lý mạch chống trộm dùng pir 89C51 Ở trạng thái thường trực chưa có tia nhiệt di chuyển vào đầu dò cảm biến tín hiệu mức mạch không hoạt động Khi có vật chuyển động vào đầu dò nhiệt PIR tia nhiệt từ vật thể phát qua thấu kính Fresnel tia nhiệt hội tụ vào đầu dò PIR, vào vùng dò cảm biến tia nhiệt hội tụ vào cảm biến pyroelectric thứ 1, mức cảm biến thứ tăng lên 1, khoảng thời gian nhỏ vật di chuyển ngang qua tới cảm biến pyroelectric thứ tương tự cảm biến thứ ĐỒ ÁN Trang 17 / 18 chuyển từ mức lên mức tín hiệu qua khuếch đại thứ FET, ngõ cảm biến PIR chân vào mạch khuếch đại nữa, mạch khuếch đại khuếch đại tín hiệu lên mức cần thiết theo thiết kế sẵn nhà sản xuất, tín hiệu đến mạch so sánh đề xuất tín hiệu chuẩn kỹ thuật số mức mức hoạt động, mức không hoạt động.Trong thực tế vật phát tia hồng ngoại di chuyển nhanh hay chậm đứng yên vùng quét cảm ứng, ta cần mạch làm trễ tín hiệu lâu so với tín hiệu nhận thực tế để ta điều chỉnh thiết bị hoạt động khoảng thời gian mong muốn, từ tín hiệu module cảm biến đưa kết nối với vi điều khiển 89C51 đưa thiết bị báo động 3.3 PHẦN MỀM ORG 00H MAIN: JB P2.0,HIGHX MOV P3,#0 ACALL DELAY MOV P3,#255 ACALL DELAY SJMP MAIN DELAY: MOV R1,#1 LAP3: NOP NOP NOP ĐỒ ÁN Trang 18 / 18 NOP DJNZ R3,LAP3 RET HIGHX: MOV P3,#255 SJMP MAIN END 3.4 SƠ ĐỒ MẠCH IN Hình 3.3 Sơ đồ mạch in CHƯƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THỰC THI 4.1 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ĐỒ ÁN Trang 19 / 18 Hình 4.1 Mô 3D 4.2 KẾT QUẢ THỰC THI Hình 4.2 Mô thực tế CHƯƠNG KẾT LUẬN ĐỒ ÁN Trang 20 / 18 5.1 ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM Ưu điểm: Mạch chống trộm dùng PIR 89C51 gọn nhẹ, đơn giản, sử dụng linh kiện rẻ tiền, hoạt động ổn định, xác, dễ lắp đặt sửa chữa Mạch có giá trị thiết thực sống hàng ngày - Nhược điểm: Mạch sử dụng rộng rãi nhiên mang tính sơ sài - mang tính chất mô Qua đó, em rút kinh nghiệm làm mạch, áp dụng lý thuyết vào thực hành 5.2 ỨNG DỤNG VÀ PHÁT TRIỂN Đồ án tập lớn, thử thách lớn sinh viên, với tập lớn giúp cho sinh viên vận dụng cách cụ thể kiến thức mà sinh viên học suốt trình học tập Đây cách học theo phương pháp tự nghiên cứu tìm tòi phát triển tư Mạch chống trộm dùng PIR 89C51 ứng dụng rộng đời sống, giúp bảo vệ sống người TÀI LIỆU THAM KHẢO - [1] http://luanvan.co/luan-van/khao-sat-ung-dung-module-cam-bien-pir53618/ ĐỒ ÁN Trang 21 / 18 - [2] http://hshop.vn/products/cam-bien-chuyen-dong-pir-5v-2 - [3] http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-tim-hieu-vi-dieu-khien-89c51-va-mophong-proteus-54330/ - [4] http://www.slideshare.net/kythuatviengiap/vi-dieu-khien-ung-dungat89s52 - [5] Nguyễn Đình Phú – Trương Ngọc Anh, (Năm 2013), Giáo trình vi xử lý, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh 4.85% ... module pir Module cảm biến PIR mạch điện tích hợp bao gồm cảm biến PIR mạch chức mạch khuếch đại, mạch so sánh mạch đình thời tất khối mạch thiết kế thành mạch hoàn chỉnh Mạch gồm chân để kết nối... Nguyên lý mạch chống trộm dùng pir 89C51 Ở trạng thái thường trực chưa có tia nhiệt di chuyển vào đầu dò cảm biến tín hiệu mức mạch không hoạt động Khi có vật chuyển động vào đầu dò nhiệt PIR tia... chọn đề tài cho đồ án thiết kế mạch chống trộm dùng PIR 89C51 ĐỒ ÁN Trang / 18 CHƯƠNG LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 2.1 LINH KIỆN CHÍNH SỬ DỤNG TRONG MẠCH 2.1.1 Vi điều khiển 89C51 Đặc điểm chức hoạt động