Xây dựng hệ thống báo cháy trong 8 buồng độc lập

LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần công nghệ thơng tin có bước phát triển nhảy vọt, đặc biệt đời máy tính tạo cho xã hội bước phát triển mới, ảnh hưởng đến hầu hết vấn đề xã hội cơng nghiệp Máy tính phát triển vây việc kết nối điều khiển thiết bị ngày phát triển mạnh mẽ giúp điều khiển giám sát thiết bị thơng qua máy tính cách tối ưu Tiết kiêm thời gian tiền bạc Nhằm phục vụ nhu cầu trường cao đẳng, đại học đời mơn “ghép nối máy tính” Qua q trình học tập em nhận đề tài: “Xây dựng hệ thống báo cháy buồng độc lập Tín hiệu kênh đưa vào PC để sử lý đưa tín hiệu điều khiển tương ứng: báo động có khả gây cháy buồng (vị trí buồng tương ứng) Dùng giao diện Centronic Xây dựng phần mềm giao diện đơn giản máy tính cho phép kiểm tra giám sát nhiệt độ Nêu khả ứng dụng Module.” Nội dung bàn đề tài: - Tổng quan công nghệ - Giới thiệu chung cổng Centronic - Thiết kế phần cứng module - Lập trình phần mềm máy tính - Ứng dụng module Với kiến thức học trường chưa có nhiều kiến thức thực tế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong có bảo hướng dẫn thầy cô để tập lớn em hồn thiện Sinh viên thực Chương Giới thiệu chung 1.1 Tổng quan công nghệ Trong sống tồn khu vực dễ cháy, nên việc lắp đặt hệ thống báo cháy có tầm quan trọng lớn lao Nó giúp phát nhanh chóng, chữa cháy kịp thời đem lại bình n cho người, bảo vệ tài sản cho nhân dân, nhà máy sản xuất… Ngày nay, việc phòng chữa cháy trở thành mối quan tâm hàng đầu nước ta nhiều nước giới Nó trở thành nghĩa vụ người dân Trên phương tiện thông tin đại chúng tuyên truyền giáo dục cho người dân ý thức phòng cháy chữa cháy, nhằm mục đích hạn chế vụ cháy đáng tiếc xảy 1.2 Sơ lược hệ thống cháy 1.2.1 Cách nhận biết báo cháy: Khi đám cháy xảy ra, vùng cháy thường có dấu hiệu sau: - Lửa, khói, vật liệu chỗ cháy bị phá hủy - Nhiệt độ vùng cháy tăng lên cao - Khơng khí bị oxy hóa mạnh - Có mùi cháy, mùi khét Để đề phịng cháy dựa vào dấu hiệu hệ thống cảm biến làm thiết bị báo cháy Kịp thời khống chế đám cháy giai đoạn đầu Thiết bị báo cháy điện tử giúp liên tịc theo dõi để hạn chế vụ cháy tai hại, tăng cường độ an tồn, bình n cho người 1.2.2 Các phận a/ Cảm biến: Cảm biến phận quan trọng, định độ nhạy xác hệ thống Cảm biến hoạt động dựa vào đặc tính vật lý vật liệu cấu tạo nên chúng Cảm biến dùng để chuyển đổi tín hiệu vật lý sang tín hiệu điện Cảm biến nhiệt loại cảm biến dùng để chuyển tín hiệu vật lý thành tín hiệu điện, loại cảm biến có độ nhạy tương đối cao tuyến tính Nguyên tắc làm việc dịng điện hay điện áp thay đổi nhiệt độ nơi đặt thay đổi Tuy nhiên dễ báo động nhầm nguồn điện bên ngồi tác động khơng theo ý muốn Các loại cảm biến nhiệt: IC cảm biến: Là loại cảm biến bán dẫn chế tạo thành IC chuyên dụng với độ nhạy cao, điện áp thay đổi tỉ lệ thuận với nhiệt độ, số loại IC bán bên thị trường là: LM355, LM334,… Thermistor: Thermistor loại điện trở có độ nhạy nhiệt cao khơng tuyến tính với hệ số nhiệt âm Điện trở giảm phi tuyến với tăng nhiệt độ Vì thân điện trở nên trình hoạt động Thermistor tạo nhiệt độ gây sai số lớn Thermo Couples: Thermo Couples biến đổi đại lượng nhiệt thành dòng điện hay điện áp DC nhỏ Nó gồm hai dây kim loại khác nối với hai mối nối Khi dây nối đặt vị trí khác nhau, dây xuất suất điện động Suất điện động tỉ lệ thuận với chênh lêch nhiệt độ hai mối nối Thermo Couples có hệ số nhiệt dương 1.3 Giới thiệu chung cổng Centronic 1.3.1 Cấu trúc cổng Centronic Cổng centronic gồm đường điều khiển, đường trạng thái đường liệu bao gồm chế độ hoạt động: - Chế độ tương thích - Chế độ nibble - Chế độ byte - Chế độ EPP - Chế độ ECP 3 Chế độ sử dụng port song song chuẩn (SPP – Standard Parallel Port) chế độ 4, cần thêm phần cứng phép hoạt động tốc độ cao Sơ đồ chân cổng Centronic sau: Chân 11 Tín hiệu STR (OUT ) D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 ACK (In) BUSY(In) 12 13 14 PAPER EMPTY (In) SELECT (In) AUTOFEED(Out ) máy in; máy in trạng thái off-line Mức cao: hết giấy Mức cao: máy in trạng thái online Tự động xuống dòng; mức thấp: máy in xuống dòng tự động 15 ERROR(In) Mức thấp: hết giấy; máy in offline; máy in lỗi 16 INIT (Out ) Mức thâp: khởi động máy in 17 SELECTIN (Out ) GROUND Mức thấp: chọn máy in 10 18-25 Mơ tả Mức tín hiệu thấp, truyền liệu tới máy in Bit liệu Bit liệu Bit liệu Bit liệu Bit liệu Bit liệu Bit liệu Bit liệu Mức thấp: máy in nhận ký tự có khả nhận Mức cao: ký tự nhận; đệm máy in đầy; khởi động 0V Cổng Centronic có ghi truyền liệu điều khiển máy in Địa sơ sở ghi cho tất cổng LPT từ LPT1 đến LPT4 lưu trữ vùng nhớ liệu BIOS Thanh ghi liệu định vị offset 00h, ghi trạng thái 01h ghi điều khiển 02h Thông thường, địa sở LPT 378h, LPT2 278h, địa ghi trạng thái 379h 279h địa ghi điều khiển 37Ah 27Ah Tuy nhiên số trường hợp, địa cổng song song trình khởi động BIOS BIOS lưu trữ địa sau: Địa 0000h:0408h 0000h:040Ah 0000h:040Ch Chức Địa sở LPT1 Địa sở LPT2 Địa sở LPT3 Định dạng ghi sau: - Thanh ghi liệu (hai chiều): D7 Tín hiệu máy in Chân số D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 - Thanh ghi trạng thái máy in (chỉ đọc): Tín hiệu máy in BUSY ACK PAPER SELECT ERROR IRQ x x 11 10 EMPTY 12 13 15 - - - Số chân cắm - Thanh ghi điều khiển máy in: Tín hiệu máy in x x DIR IRQ SELECTIN INIT AUTOFEED STROBE Số chân cắm - - - Enable - 17 16 14 x: không sử dụng IRQ Enable: yêu cầu ngắt cứng; = cho phép; = không cho phép Chú ý chân BUSY nối với cổng đảo trước đưa vào ghi trạng thái, bit SELECTIN , AUTOFEED STROBLE đưa qua cổng đảo trước đưa chân cổng máy in Thông thường tốc độ xử lý liệu thiết bị ngoại vi máy in chậm PC nhiều nên đường ACK , BUSY , STR sử dụng cho kỹ thuật bắt tay Khới đầu, PC đặt liệu lên bus sau kích hoạt thường STR xuống mức thấp để thông tin cho máy in biết liệu ổn định bus Khi máy in xử lý xong liệu, trả lại tín hiệu ACK xuống mức thấp để nhận PC đợi đường BUSY từ máy in xuống mức thấp đưa tiếp liệu lên bus Giao tiếp với máy tính Q trình giao tiếp với cổng Centronic dùng chế độ: chế độ chuẩn SPP chế độ mở rộng Việc giao tiếp chế độ mô tả sau: Hình 1.1: Trao đổi liệu Centronic PC dùng chế độ chuẩn Sơ đồ kết nối mô tả sau: PC1 Chức D0 D1 D2 D3 D4 BUSY ACK PAPER EMPTY SELECT ERROR GND Chân 11 10 12 13 15 25 Chân 15 13 12 10 11 25 PC2 Chức ERROR SELECT PAPER EMPTY ACK BUSY D4 D3 D2 D1 D0 GND Ngoài ra, việc kết nối máy tính sử dụng cổng Centronic dùng chế độ mở rộng, chế độ cho phép giao tiếp với tốc độ cao Hình 1.2: Trao đổi liệu qua cổng Centronic PC dùng chế độ mở rộng Sơ đồ kết nối mô tả sau: PC1 Chức Chân D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 SELECT 13 BUSY 11 10 ACK 17 SELECTIN 16 INIT STROBE PC2 Chân Chức D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 17 SELECTIN 16 INIT STROBE 13 SELECT 11 BUSY 10 ACK CHƯƠNG THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 2.1 Sơ đồ khối Sau q trình tìm hiểu phân tích đề tài ta xây dựng module ghép nối có sơ đồ khối sau: PC Module Cảm biến nhiệt độ Báo động Hình 2.1: Sơ đồ khối module báo cháy Chức khối: - Hệ thống cảm biến: thiết bị đầu vào hệ thống, định xác mạch, gồm cảm biến nhiệt để đo phát hiên cố - Khối báo động: tạo tiếng còi để báo động 2.2 Thiết kế mạch cảm biến Khi vụ cháy xảy vùng cháy nhiệt độ tăng lên cao Lợi dụng đặc tính ta dùng cảm biến nhiệt để nhận biết báo cháy, ta dùng vi mạch cảm biến LM335 LM355 sensor thích hợp để cảm nhận thay đổi nhiệt độ, LM335 hoạt động zener có điện áp đánh thủng tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt gia tăng 10mV/oK, LM335 hoạt động phạm vi dòng từ 400μA 5mA mà khơng thay đổi đặc tính, LM335 có sai số nhỏ 0C tầm 1000C, đặc biệt có điện áp ngõ biến thiên tuyến tính theo nhiệt độ Cảm biến Khuyếch đại vi sai T/HXL So sánh Hình 2.2: Sơ đố khối mạch cảm biến nhiệt độ VC C R 2 K U 7A R 20K C 12 10uF + - C A M B IE N TL082 R 20K J3 LM 335 Hình 2.3: Mạch cảm biến LM335 Điện áp LM335 là: V1 = 0.01 × T(0k) (1) Suy ra: V1 = 0.01 × (273 + T(0C) = 2.73 + 0.01T(0C) Chọn dòng làm việc cho LM335 1mA Vậy: R1 = − 2.73 = 2.7 kΩ 0.001 Biến trở VR1 dùng để chỉnh giá trị offset cho LM335 VR dùng để điều chỉnh điện áp cho thỏa mãn công thức (1): Chọn VR1 = VR2 = 20kΩ Tụ chọn C1 dùng để lọc gai xung nhiễu, chọn C1 = 100μF Ở ta dùng mạch đệm TL082 để ngăn cách không cho tải ảnh hưởng đến đầu mạch cảm biến 2.3 Mạch chuyển đổi tín hiệu ADC0809 thiết bị CMOS vững với chuyển đổi bit analog to digital Thiết bị cảm biến nhiệt LM335 có thay đổi nhiệt độ phịng cho tín hiệu dạng điện áp ta cần có thiết bị để chuyển đổi sang dạng số để máy tính hiểu Thiết bi chuyển đổi ADC0809, sơ đồ mạch mắc sau: U C C C C C C C C U 11A M M M M M M M M B B B B B B B B N N N N N N N N 26 27 28 12 16 VC C 10 A0 A1 A2 7414 R 26 IE IE IE IE IE IE IE IE C 20 150pF A A A A A A A A O E STAR T 25 24 23 22 VC C 11 15K IN IN IN IN IN IN IN IN D D D D D D D D R EF + R EF - EO C 17 14 15 18 19 20 21 P P P P P P P P 0 0 0 0 7 O EC C LK A A A A O S LE E TA R T VC C AD C 0809 Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý mạch chuyển đổi ADC 2.4 Sơ đồ nguyên lý module hệ thống báo cháy tự động Sau trình thiết kế ta sơ đồ nguyên lý module sau: P2 1 2 2 U A0 A1 D C C C C C C C C D A2 D S TA R T D D U 11A A A A A A A A A M M M M M M M M B B B B B B B B IE IE IE IE IE IE IE IE N N N N N N N N C 20 D 150pF 10 A0 A1 A2 7414 R 26 26 27 28 12 16 VC C D D 6 15K VC C S TA R T 2 2 11 VC C IN IN IN IN IN IN IN IN D D D D D D D D R EF + R EF - EO C 1 1 2 7 D D D D D D D D O EC C LK A A A A O S LE E TA R T VC C AD C 0809 LPT VC C VC C R 14 2 K U 7A R 20K J7 LM 335 C A M B IE N 1 - TL082 U 9A R 16 20K R 15 20K C 16 10uF + C A M B IE N - C 12 10uF + TL082 R 20K J3 LM 335 R 2 K VC C VC C R 17 2 K U 7B J8 LM 335 C A M B IE N ô + ÿ ÿ ÿ ÿ & & & 6& & -& & & & & & ‰ & & & & & & p Ñ â & & & & è æ p A â & & & & 10uF TL082 + U 9B R 19 20K R 18 20K C 17 10uF + C A M B IE N - TL082 R 20K R 20K J4 LM 335 R 2 K VC C VC C R 20 2 K U 8A R 10 20K C A M B IE N - R 21 20K TL082 U 10A R 22 20K C 18 10uF + C A M B IE N - C 14 10uF + TL082 R 20K J9 LM 335 J5 LM 335 R 2 K VC C VC C R 23 2 K C 15 10uF + - TL082 R 12 20K J10 LM 335 C A M B IE N U 10B R 25 20K R 24 20K U 8B R 13 20K J6 LM 335 C 19 10uF + - C A M B IE N TL082 R 11 2 K Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý hệ thống báo cháy tự động CHƯƠNG XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT 3.1 Giao diện máy tính Hình 3.1: Giao diện phần mềm hệ thống điều khiển báo cháy tự động 3.2 Code chương trình 3.2.1 Chương trình Module: Public Declare Function Inportb Lib "dlportio.dll" Alias "DlPortReadPortUchar" (ByVal Port As Long) As Byte Public Declare Function DlPortReadPortUshort Lib "dlportio.dll" (ByVal Port As Long) As Integer Public Declare Function DlPortReadPortUlong Lib "dlportio.dll" (ByVal Port As Long) As Long Public Declare Sub DlPortReadPortBufferUchar Lib "dlportio.dll" (ByVal Port As Long, Buffer As Any, ByVal Count As Long) Public Declare Sub DlPortReadPortBufferUshort Lib "dlportio.dll" (ByVal Port As Long, Buffer As Any, ByVal Count As Long) Public Declare Sub DlPortReadPortBufferUlong Lib "dlportio.dll" (ByVal Port As Long, Buffer As Any, ByVal Count As Long) Public Declare Sub Outportb Lib "dlportio.dll" Alias "DlPortWritePortUchar" (ByVal Port As Long, ByVal Value As Byte) Public Declare Sub DlPortWritePortUshort Lib "dlportio.dll" (ByVal Port As Long, ByVal Value As Integer) Public Declare Sub DlPortWritePortUlong Lib "dlportio.dll" (ByVal Port As Long, ByVal Value As Long) Public Declare Sub DlPortWritePortBufferUchar Lib "dlportio.dll" (ByVal Port As Long, Buffer As Any, ByVal Count As Long) Public Declare Sub DlPortWritePortBufferUshort Lib "dlportio.dll" (ByVal Port As Long, Buffer As Any, ByVal Count As Long) Public Declare Sub DlPortWritePortBufferUlong Lib "dlportio.dll" (ByVal Port As Long, Buffer As Any, ByVal Count As Long) 3.2.2 Chương trình Form: Dim kenh_1 As Integer Dim kenh_2 As Integer Dim kenh_3 As Integer Dim kenh_4 As Integer Dim kenh_5 As Integer Dim kenh_6 As Integer Dim kenh_7 As Integer Dim kenh_8 As Integer Dim du_lieu As Integer Private Sub Timer1_Timer() Outportb &H39, kenh_1 = Inportb(&H378) Text1(0).Text = (kenh_1 / 255) * 200 If Text1(0).Text > 170 Then Shape1(0).BackColor = &HFF& End If Outportb &H39, kenh_2 = Inportb(&H378) Text1(1).Text = (kenh_2 / 255) * 200 If Text1(1).Text > 170 Then Shape1(1).BackColor = &HFF& End If Outportb &H39, kenh_3 = Inportb(&H378) Text1(2).Text = (kenh_3 / 255) * 200 If Text1(2).Text > 170 Then Shape1(2).BackColor = &HFF& End If Outportb &H39, kenh_4 = Inportb(&H378) Text1(3).Text = kenh_4 / 255 * 200 If Text1(3).Text > 170 Then Shape1(3).BackColor = &HFF& End If Outportb &H39, kenh_5 = Inportb(&H378) Text1(4).Text = kenh_5 / 255 * 200 If Text1(4).Text > 170 Then Shape1(4).BackColor = &HFF& End If Outportb &H39, kenh_6 = Inportb(&H378) Text1(5).Text = kenh_6 / 255 * 200 If Text1(5).Text > 170 Then Shape1(5).BackColor = &HFF& End If Outportb &H39, kenh_7 = Inportb(&H378) Text1(6).Text = kenh_7 / 255 * 200 If Text1(6).Text > 170 Then Shape1(6).BackColor = &HFF& End If Outportb &H39, kenh_8 = Inportb(&H378) Text1(7).Text = kenh_8 / 255 * 200 If Text1(7).Text > 170 Then Shape1(7).BackColor = &HFF& End If End Sub 3.3 Ứng dụng module Module ứng dụng hệ thống báo chữa cháy tự động Có thể nâng cấp hệ thống thành báo cháy qua mạng hay điện thoại giúp truyền tín hiệu cảnh báo cho người xa biết KẾT LUẬN Trong thời gian làm tập lớn “Xây dựng hệ thống báo cháy buồng độc lập Tín hiệu kênh đưa vào PC để sử lý đưa tín hiệu điều khiển tương ứng: báo động có khả gây cháy buồng (vị trí buồng tương ứng) Dùng giao diện Centronic Xây dựng phần mềm giao diện đơn giản máy tính cho phép kiểm tra giám sát nhiệt độ Nêu khả ứng dụng Module.” với hướng dẫn nhiệt tình thầy cô giáo môn giúp đỡ bạn lớp em hoàn thành nội dung cuả tập lớn Bài tập lớn thực nội dung sau: - Tổng quan công nghệ - Giới thiệu chung cổng Centronic - Thiết kế phần cứng module - Lập trình phần mềm máy tính - Ứng dụng module Tuy nhiên hạn chế mặt thời gian kiến thức thực tế thân nên trình tính tốn, thiết kế, lập trình khơng tránh khỏi thiếu sót Em xin chân thành cảm ơn! Hải phịng, ngày 12 tháng năm 2011 Sinh viên thực ... thể nâng cấp hệ thống thành báo cháy qua mạng hay điện thoại giúp truyền tín hiệu cảnh báo cho người xa biết KẾT LUẬN Trong thời gian làm tập lớn ? ?Xây dựng hệ thống báo cháy buồng độc lập Tín hiệu... 2.5: Sơ đồ nguyên lý hệ thống báo cháy tự động CHƯƠNG XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT 3.1 Giao diện máy tính Hình 3.1: Giao diện phần mềm hệ thống điều khiển báo cháy tự động 3.2 Code... vụ cháy đáng tiếc xảy 1.2 Sơ lược hệ thống cháy 1.2.1 Cách nhận biết báo cháy: Khi đám cháy xảy ra, vùng cháy thường có dấu hiệu sau: - Lửa, khói, vật liệu chỗ cháy bị phá hủy - Nhiệt độ vùng cháy