HỆ THỐNG TIẾT KIỆM điện CHO THƯ VIỆN và KIỂM SOÁT NGƯỜI RA vào DÙNG PIC (có code và layout)

HỆ THỐNG TIẾT KIỆM điện CHO THƯ VIỆN và KIỂM SOÁT NGƯỜI RA vào DÙNG PIC (có code và layout) HỆ THỐNG TIẾT KIỆM điện CHO THƯ VIỆN và KIỂM SOÁT NGƯỜI RA vào DÙNG PIC (có code và layout) HỆ THỐNG TIẾT KIỆM điện CHO THƯ VIỆN và KIỂM SOÁT NGƯỜI RA vào DÙNG PIC (có code và layout) HỆ THỐNG TIẾT KIỆM điện CHO THƯ VIỆN và KIỂM SOÁT NGƯỜI RA vào DÙNG PIC (có code và layout) HỆ THỐNG TIẾT KIỆM điện CHO THƯ VIỆN và KIỂM SOÁT NGƯỜI RA vào DÙNG PIC (có code và layout)

ĐỒ ÁN 2

HỆ THỐNG TIẾT KIỆM ĐIỆN CHOTHƯ VIỆN VÀ KIỂM SOÁT NGƯỜI RA

VÀO DÙNG PIC

CHƯƠNG 2 CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG 9

2.1 CÁCLINHKIỆNCƠBẢNĐƯỢCSỬDỤNG 9 2.2 TÌMHIỂULINHKIỆN 9

4.1.1Sơ đồ mạch in của hệ thống tiết kiệm điện và kiểm soát người ra vào 224.1.2Sơ đồ mạch in của nguồn 23

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN

1.1Giới thiệu

Trong xã hội ngày nay, cùng với sự tiến bộ của Khoa học - kỹ thuật, cuộc sống con người trở nên đầy đủ và tiện nghi hơn, lượng của cải vật chất cũng được tạo ra nhiều hơn.

Với mong muốn giới thiệu hệ thống cơ bản trong đời sống hiện đại, em đưa ra mô hình thiết kế nhà thông minh tự động bật tắt đèn khi có người và hiển thị số người vào ra.

Với vốn kiến thức còn hạn chế của mình ,người viết sẽ giới thiệu và trình bày một hệ thống một cách đơn giản nhất Đây có thể chưa phải là một hệ thống hoàn chỉnh và hiện đại nhưng nó thể hiện những nguyên lý cơ bản nhất của một hệ thống đèn thông minh, từ đó mở ra khả năng phát triển những hệ thống tốt, hoàn thiện hơn cũng như ứng dụng vào các mục đích khác nhau trong cuộc sống.

1.1.1 Lý thuyết

Hiện nay hầu hết việc chiếu sáng trong các phòng công cộng được điều khiển bằng tay thông qua đóng mở công tắc các aptomat, cầu dao có thể thuận lợi với cuộc sống hằng ngày nhưng với nhu cầu và cuộc sống hiện đại ngày nay đa số mọi người đều sử dụng smarphone và công việc nhiều nên mốt số thiết bị thông minh ra đời trong đó có đèn khi người dùng nối Q-Station với nguồn điện, lúc này ta có thể dùng ứng dụng Belleds trên smartphone, tận dụng sóng hồng ngoại để điều khiển bóng đèn thông minh Q Bulbs - tất nhiên là bóng đèn cũng phải được nối điện để có năng lượng

Hình 1 - : Đèn thông minh Q-Station, Q-Bulbs [1]

1.1.2 Hướng dẫn nghiên cứu

Xây dựng hệ thống đèn thông minh cho các thư viện Điều khiển bật tắt đèn thông qua việc kiểm soát người ra vào phòng Thu và nhận tín hiệu rồi xử lý tín hiệu khi có người vào phòng nếu đèn đang bật thì vẫn bật còn đèn chưa bật thì bật lên Chờ cho mọi người ra khỏi phòng hết thì mới đèn tự tắt Trong quá trình làm việc hệ thống luôn kiểm tra số lượng người trong phòng để tiện cho việc kiểm tra số

1.2.3 Nguyên lý thứ ba

Chờ cho mọi người ra khỏi phòng hết thì mới đèn tự tắt Trong quá trình làm việc hệ thống luôn kiểm tra số lượng người trong phòng để tiện cho việc kiểm tra số người ra vào.

CHƯƠNG 2 CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG

2.1Các linh kiện cơ bản được sử dụng

Hình 2 - : Các linh kiện cơ bản [2]

2.2Tìm hiểu linh kiện2.2.1 Tụ điện

- Tụ điện là một loại linh kiện thụ động được tạo bởi hai mặt dẫn điện được ngăn cách bởi điện môi.

- Có hai loại tụ điện chính: loại không phân cực và loại có phân cực.

- Đơn vị của tụ điện:

- Đơn vị của tụ điện là Fara(F), 1 Fara có trị số rất lớn và trong thực tế người

ta thường dùng các đơn vị nhỏ hơn

- P (Pico Fara) 1 Pico = 10-12 Fara ( pF)

- N (Nano Fara) 1 Nano = 10-9 Fara (nF) - µ (MicroFara) 1 Micro = 10-6 Fara ( µF) - kí hiệu của tụ điện là C

Hình 2 - : Tụ điện [2]2.2.2 Điện trở

- Điện trở dùng để hạn chế dọng điệnvà một số ứng dụng khác tùy theo vị trí điện trở trong mạch điện

- Cấu tạo: Điện trở thường dùng dây kim loại có điện trở suất cao hoặc dùng bột than phun lên lõi sứ để làm điện trở

- Kí hiệu:

- Cách đọc giá trị điện trở có 4 vòng màu: điện trở có 4 vạch màu thì 3 vạch đầu tiên chỉ giá trị của điện trở, vạch thứ 4 là chỉ sai số của điện trở

- Giá trị điện trở có 5 vòng màu: 4 vòng đầu là trị số của điện trở, vòng còn lại là sai số của điện trở

- Giá trị điện trở có 6 vòng máu: 4 vòng đầu là trị số của điện trở vòng tiếp theo là sai số của điện trở, vòng cuối cùng là sai lệch trị số theo nhiệt độ

-Hình 2 - : vòng màu điện trở [2]2.2.3 Transistor

Cấu tạo của transistor: cấu tạo từ 3 lớp bán dẫn để hình thành hai mối tiếp giáp P-N Khi ghép PNP ta được trasitor thuận, khi ghép NPN ta được transistor ngược Nếu vùng giữa là N ta có transistor PNP, ngược lại vùng giữa là P ta có transistor NPN.

Hình 2 - : Transistor [2]2.2.4 Led thu phát hồng ngoại

- Hình led hồng ngoại

Hình 2 - : Led thu phát hồng ngoại [1]

- Led thu phát hồng ngoại thường có thể nhìn thấy bằng mắt thường và nó có thể sáng được trong khoảng 2 đến 3 VDC

- Led phát:Ánh sáng không nhìn thấy được bằng mắt thường có bước sóng lớn hơn 760nm và có thể phát tín hiệu khi điện áp nhỏ hơn 1.63 VDC

2.2.5 16F877A

Hình 2 - : Sơ đồ chân của pic 16F877A [1]

Hình 2 - : Vi điều khiển pic 16F877A [2]

- Các đặc tính ngoại vi: - Có 35 chân I/O

- Timer 0: Bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số 8 bit

- Timer 1: Bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số có thể thực hiện chức năng đếm dựa vào xung clock ngoại vi ngay khi vi điều khiển hoạt động ở chế độ chờ

- Timer 2: Bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số và bộ postcaler

- Hai bộ capture, so sánh, đều ở chế độ rộng xung - Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP, SPI, I2C

- Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ

- Cổng giao tiếp song song PSP có các chân điều khiển RD, WR - Các cổng ra của pic 16F877A

Hình 2 - : Sơ đồ khối của vi điều khiển Pic 16F877A [1]

- Vi điều khiển PIC16F877A có 5 cổng xuất nhập bao gồm PORT A, PORT B, PORT C, PORT D, PORT E.

- PORT A: Có 6 bit (từ RA0 đến RA5) các chân ở cổng A có tích hợp một số chức năng ngoại vi Nếu một ngoại vi được enable thì cổng này sẽ không hoạt động được như một cổng vào ra Bình thường PORT A sẽ là một cổng vào ra 2 chiều thanh ghi xác định chiều tương ứng của các chân PORT A là

thanh ghi TRISA Các bit ở thanh ghi TRISA bằng 1sẽ xác định các chân PORT A là đầu vào và ngược lại muốn chân nào là chân output thì ta clear bit chân đó trong thanh ghi TRISA.

- PORT B: Có 8 chân (RB0 đến RB7) các chân ở PORT B cũng thực hiện 2 chức năng input và output, hai chức năng này được điều khiển bởi thanh ghi TRISB, khi muốn chân nào của PORT B là input thì chân port B là thanh ghi TRISB bằng 1 và ngược lại sẽ là output.

- PORT C: Có 8 chân (RC0 đến RC7) cũng thực hiện hai chức năng là input và output với sự điều khiển của thanh ghi TRISC tương tự như 2 thanh ghi trên và Các chân RC3 và RC4 dùng để kết nối truyền nhận thông tin với các thiết bị ngoại vi.

- PORT D: Có 8 bit (RD0 đến RD7) tương tự như các thanh ghi trên, PORT D cũng là cổng dữ liệu của chuẩn giao tiếp song song PSP.

- PORT E: Có 3 bit (RE) đến RE2) điều khiển xuất nhập tương ưng là TRISE các chân của PORT E có ngoc vào là analog và còn là các chân điều khiển của chuẩn giao tiếp PSP.

2.2.6 LCD 16×2

LCD được sử dụng rất nhiều trong các ứng dụng của vi điều khiển và nó có khả năng hiển thị kí tự đa dạng (chữ, số và kí tự đồ họa) dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tốn rất ít tài nguyên hệ thống và giá thành rẽ

- Hình ảnh:

Hình 2 - : LCD 16×2 [2]

- Các chân của LCD

- VSS là chân nối đất của LCD

- VDD là chân cấp nguồn cho LCD khi thiết kế mạch ta cấp nguồn VCC=5V của mạch điều khiển

- VE để điều chỉnh độ tương phản của LCD

- Register select: Điều khiển địa chỉ nào sẽ được ghi lại dữ liệu đó

- Read/Write: Nó sẽ đọc và ghi lại dữ liệu và phụ thuộc vào mình sẽ gữi đi giá trị nào

- Enable: Cho phép ghi vào LCD

- Chân (D0-D7): Mỗi chân sẽ có giá trị HIGH và LOW nếu ở chế độ đọc thì nó sẽ nhận giá trị HIGH và ở chế độ ghi thì nhận giá trị là LOW

- Hai chân Backlight anode và Backlight Cathde: có chứ năng bật tắt đèn LCD

2.2.7 IC LM358N

IC LM358N có thể hoạt động ở nguồn điện áp thấp 3V hoặc cao lên tới 32V LM358 có công suất thấp Tuy nhiên có độ lợi cao 100db và cấu tạo bên trong của

IC LM358 gồm 2 bộ khuếch đại thuật toán và tương thích với nhiều loại mạch khác

nhau.

- Hình ảnh:

Hình 2 - : IC LM358N [1]

- Các tính năng của khuếch đại thuật toán: - Bảo vệ quá điện áp tối đa

- Tần khuếch đại vi sai lối vào - Dòng điện cung cấp lối vào thấp

- Dãy tín hiệu cùng pha mở rộng tới nguồn âm

- Hoạt động với nguồn điện đơn (3V đến 32V) và nguông đối xứng (±1.5 đến ±16V)

- Sơ đồ chân LM358N

Hình 2 - : Sơ đồ chân LM358N [1]

- Chân 1: Output 1

- Chân 2: Inverting output 1 - Chân 3: Non inverting input 1

- Chân 4: VCC

- Chân 5: Non inverting input 2 - Chân 6: Inverting input 2 - Chân 7: Output 2

- Chân 8: VCC

-CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẠCH

3.1Sơ đồ nguyên lý

Hình 3 - : Sơ đồ khối

- Khối nguồn: Cung cấp nguồn 5Vdc cho hệ thống.

- Khối cảm biến: Dùng tia hồng ngoại để thu nhận tín hiệu của người ra vào thư viện, đưa tín hiệu thu được vào chân pic để xử lý tín hiệu, để nhận biết người đi ra hay đi vào ta dung 2 bộ thu phát hồng ngoại mắc gần nhau

- Khối xử lý: Dung vi điều khiển Pic 16F877A để lấy tín hiệu từ cảm biến tính toán lưu trữ và đưa ra khối hiển thị và khối chấp hành

- Khối hiển thị: lấy được tín hiệu từ chân Pic để hiển thị số lượng người đang ở trong thư viện lên LCD

- Khối chấp hành: Nhận tín hiệu từ khối xử lý để thực hiện đóng cắt tiếp điểm mạch động lực

Hình 3 - : Sơ đồ nguyên lý của hệ thống tiết kiệm điện và kiểm soát người ravào

- Mạch nguồn:

- Nguồn AC 220V được đưa qua biến áp TR1 lấy 12 VAC, sau đó đưa vào cầu diode BR1 để chỉnh lưu sau đó lọc bởi tụ C2, tiếp tục qua IC ổn áp 7805 để lấy nguồn 5 V, đưa qua tụ C3, C1, ta được 5 VDC, D6 là led báo nguồn, khi có nguồn 5 VDC led sẽ sáng.

Hình 3 - : Sơ đồ mạch nguyên lý của mạch nguồn

CHƯƠNG 4 THỰC THI PHẦN CỨNG

4.1Sơ đồ mạch in

4.1.1 Sơ đồ mạch in của hệ thống tiết kiệm điện và kiểm soát người ra vào

Hình 4 - : Sơ đồ mạch in cho hệ thống tiết kiệm điện cho thư việnvà kiểm soát số người ra vào

4.1.2 Sơ đồ mạch in của nguồn

Hình 4 - : Mạch in của nguồn

Cấp nguồn xoay chiều 220 VAC qua máy biến áp làm giảm áp còn 12 VAC rồi tiếp tục truyền qua mạch nguồn để còn 5 VDC sau đó cấp nguồn 5 VDC vào vi điều khiển Pic.

o Nguyên lý 1

Khi có người đèn Led 1 bị mất tín hiệu trước xong đến Led 2 mất tín hiệu khi người đi qua cả 2 tín hiệu thì bắt đầu đếm lên 1, đèn được bật, khi có thêm người vào thư viện thì Led hiển thị số người là 2, đèn vẫn tiếp tục sáng o Nguyên lý 2

Khi có người đi ra Led 2 bị mất tín hiệu trước xong đến Led 1 mất tín hiệu khi người đi qua cả 2 tín hiệu thì bắt đầu đếm xuống, đèn tiếp tục sáng cho đến khi không còn ai trong thư viện thì đèn sẽ tắt.

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

5.1Kết luận

Đây là đề tài nghiên cứu và thiết kế được thi công hệ thống tiết kiệm điện cho thư viện và kiểm soát số người ra vào Trong đề tài người viết đã giới thiệu một số mạch điện liên quan như mạch nguồn 5 VDC, người viết đã tính toán và lựa chọn linh kiện để tạo thành một hệ thống đèn thông minh bằng Led hồng ngoại hoàn chỉnh, đơn giản và có độ chính xác tương đối cao

5.2Hướng phát triển

Đề tài có thể phát triển khá rộng rải bằng việc sử dụng các thiết bị điều khiển tự động trong phòng họp hay các công ty

sbit LCD_RS_Direction at TRISC2_bit; sbit LCD_EN_Direction at TRISC1_bit; sbit LCD_D4_Direction at TRISD1_bit; sbit LCD_D5_Direction at TRISD0_bit; sbit LCD_D6_Direction at TRISD3_bit; sbit LCD_D7_Direction at TRISD2_bit;