Đồ Án : Mạch cảnh bảo chống trộm sử dụng PIR

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG KHOA CƠNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HĨA BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN NGÀNH Đề tài : THIẾT KẾ MẠCH CẢNH BÁO TRỘM SỬ DỤNG CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI PIR GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN LỚP MÃ SINH VIÊN : ThS.LÊ VĂN CHUNG : NGUYỄN TRUNG KIÊN : TỰ ĐỘNG HÓA K14A : DTC15HD5103030065 Thái Nguyên, Ngày 23 tháng 06 năm 2019 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, người với ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến giới, ngày thay đổi, văn minh hi ện đ ại Trong đó, Smarthome xu hướng phát tri ển rât m ạnh th ời gian gần Một nhà thông minh mang tới thoải mái tối đa cho ng ười chủ Từ bóng đèn tự động bật tắt, cánh cửa tự động mở, … Từ xưa đến nay, vấn đề an ninh vấn đề thiết người lưu tâm hàng đầu Từ xuất tư hữu, việc bảo vệ tài sản ln điều mà Hiện khóa hình th ức sử dụng thông dụng Tuy nhiên tên trộm hồn tồn có th ể b ẻ, phá khóa, chí khóa số điện tử Do cần phải có thi ết bị báo trộm, vừa để chủ nhà nhận biết có kẻ tr ộm đột nhâp, v ừa đ ể tên tr ộm biết bị phát hoảng loạn ph ải quay đ ầu b ỏ ch ạy V ới nhà thông minh hay hộ chung cư, thi ết bị báo tr ộm l ại c ần thiết Với đề tài Thực tập chuyên ngành lần này, em lựa ch ọn đề tài “Thi ết k ế mạch cảnh báo trộm sử dụng cảm biến hồng ngoại PIR” Đề tài gồm chương      CHƯƠNG PHÂN TÍCH ĐÈ TÀI CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ MODULE CẢM BIẾN PIR CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ BOARD MẠCH ARDUINO UNO CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ THỰC THI CHƯƠNG KẾT LUẬN Do điều kiện, kiến thức thời gian hạn chế nên đề tài này, chúng em trình bày mơ hình đ ơn giản, g ọn nh ẹ nh ưng mang đ ầy đủ nguyên lý hoạt động mạch chống trộm hoàn chỉnh đ ể từ sau phát triển đầy đủ, hồn thiện để phục vụ thực tế Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC CHƯƠNG PHÂN TÍCH ĐỀ TÀI 1.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1.1 Giới thiệu tổng quan hệ thống chống trộm Trước đây, nói đến cơng tác bảo vệ an ninh chống trộm liên tưởng đến điều thuê người làm bảo vệ nhờ đến vật nuôi để bảo vệ, Ngày với phát triển công nghiệp kỹ thuật điện tử, tự động hóa, nhấ kỹ thuật điện tử số, người tạo đượng phát minh lĩnh vực chống trộm mà trước người chưa nghĩ đến hiểu Về nguyên tắc chống trộm gồm ba phần : Các sensor, sử lý trung tâm thiết bị cảnh báo Các sensor cảm biến thu thập tín hiệu sau đưa x lý trung tâm (có nhiều loại sensor như: sensor khói, sensor từ, sensor nhi ệt, sensor hồng ngoại, sensor quang, sensor học, sensor áp suất, sensor âm thanh, sensor điện ) Bộ xử lý trung tâm phận thông tin từ sensor gửi sau x lý, tùy theo người lập[ trình mà đưa phản ứng khác nhận tín hiệu Hầu hết phản ứng điều khiển trung tâm đưa thiết bị cảnh báo để thơng báo tình cho người sử dụng Thiết bị cảnh báo loa, còi, điện thoại, đèn báo Hiện chống trộm đại tích hợp nhiều tính phụ nguồn dự phòng, mật điều khiển, tắt bật từ xa qua điện thoại, tắt bật hệ thống điện kết nối tới hệ thống thông minh khác, a) Trung tâm báo động chống trộm Đây phận dùng não hệ thống để lập trình, lưu trữ, biến mong muốn nhu cầu người sử dụng thành thực Người sử dụng bật chế độ báo động khỏi nhà trước ngủ, hay tắt chế độ báo động nhà đặt chế độ báo động khu vực nhà Bật tắt tay dùng điều khiển từ xa Khi xảy báo động có th ể tự quay số điện thoại cá nhân, đơn vị PCCC, bảo về, cảnh sát b) Chức - Có bàn phím điều khiển bật tắt báo động, lập trình hệ thống - Hoạt động 24/24 - Chống trường hợp báo động giả - Báo động nhiều vùng - Chức đặt trễ vào, trễ để thuận tiện cho việc bật tắt báo động - Giám sát báo động độc lập cho kênh riêng biệt hay lúc cho tất - Có nguồn dự phòng cúp điện (như ác quy, pin ) - Nhật biết báo động cho khu vực riêng rẽ - Gắn thiết bị ngoại vi báo động : đầu hồng ngoại, BEAM, báo GAS, báo khói, báo nhiệt, còi, - DÙng nguồn 220v AC – 5hz - Ngày thị trường có nhiều loại mạch chống trộm khác : Mạch chống trộm dùng hồng ngoại Mạch chống trộm dùng laser Mạch chống trộm dùng loại cảm biến khác Với đề tài Thực tập chuyên ngành lần này, em lựa chọn đề tài “ Thiết kế mạch cảnh báo trộm sử dụng cảm biến hồng ngoại PIR” 1.1.2 Yêu cầu đề tài Do nhu cầu thiết yếu sống đại, tất thiết bị tiên tiến đời để phục vụ nhu cầu người Em chọn đề Thiết kế mạch cảnh báo trộm sử dụng cảm biến hồng ngoại PIR Sơ đồ khối cửa hệ thống : Hình 1.1 Sơ đồ khối a) Khối nguồn Cung cấp điện áp 5V cho toàn mạch b) Khối cảm biến Module cảm biến PIR có nhiệm vụ cảm nhận xuất thân nhiệt xuất mức mức cho đầu vào IC Atmega328p Arduino để xử lí đưa tới khối báo động c) Khối xử lý Khối xử lý Arduino mà IC Atmega328P làm trung tâm, có nhi ệm vụ x lý tín hiệu từ cảm biến đưa tín hiệu đến khối báo động Hình 1.2 Sơ đồ chân IC Atmega328P ATmega328 có tên đầy đủ ATmega328P-PU, linh hồn board mạch Arduino, sức mạnh phần cứng mà Arduino Uno có từ ATmega328 chíp vi điều khiển sản xuất bời hãng Atmel thuộc họ MegaAVR có sức mạnh hẳn Atmega8 Atmega 328 vi điều khiển bít dựa kiến trúc RISC nhớ chương trình 32KB ISP flash có th ể ghi xóa hàng nghìn lần, 1KB EEPROM, nhớ RAM vô lớn giới vi xử lý bít (2KB SRAM) Hình 1.3 IC ATmega328P Với 32 chân sử dụng cho kết nối vào i/O, 32 ghi, timer/counter lập trình, có gắt nội ngoại (2 lệnh m ột vector ngắt), giao thức truyền thông nối tiếp USART, SPI, I2C Ngồi có th ể s dụng biến đổi số tương tự 10 bít (ADC/DAC) mở rộng tới kênh, khả lập trình watchdog timer, hoạt động với chế độ nguồn, sử dụng tới kênh điều chế độ rộng xung (PWM), hỗ trợ bootloader Atemega328 có khả hoạt động dải điện áp rộng (1.8V – 5.5V), tốc độ thực thi (thông lượng) 1MIPS 1MHz Ngày vi điều khiển Atmega328 thực sử sử dụng phổ biến từ dự án nhỏ sinh viên, học sinh với giá thành rẻ, xử lý mạnh mẽ, tiêu tốn lượng (chế độ hoạt động : 0.2 mA, chế độ ngủ: 0.1 μA, chế độ tích kiệm: 0.75 μA) hỗ trợ nhiệt tình cộng đồng người dùng AVR Và không th ể không nhắc tới thành công Vi điều khiển Atmega328 dự án mã nguồn mở Arduino với modul Adruino Uno (R3), Arduino Nano, Arduino Pro mini sản phẩm dẫn dắt vào giới mã nguồn mở để hoàn thành chương trình “nháy mắt” Các thơng số vi điều khiển Atmega328P-PU sau: + Kiến trúc: AVR 8bit + Xung nhịp lớn nhất: 20Mhz + Bộ nhớ chương trình (FLASH): 32KB + Bộ nhớ EEPROM: 1KB + Bộ nhớ RAM: 2KB + Điện áp hoạt động rộng: 1.8V - 5.5V + Số timer: timer gồm timer 8-bit timer 16-bit + Số kênh xung PWM: kênh (1timer kênh) d) Khối bao động Khi có xung từ khối thu phát hồng ngoại phát báo động 1.1.3 Lựa chọn linh kiện  Arduino Uno R3 Hình 1.4 : Arduino UNO R3  Khối thu phát hồng ngoại Cảm biến thân nhiệt chuyển động PIR (Passive infrared sensor) HCSR501 sử dụng để phát chuyển động vật thể phát x hồng ngoại (con người, vật, vật phát nhiệt, ), cảm bi ến có th ể ch ỉnh độ nhạy để giới hạn khoảng cách bắt xa gần cường độ xạ vật thể mong muốn, cảm biến có th ể ều ch ỉnh th ời gian kích trễ (giữ tín hiệu sau kích hoạt) qua biến trở tích h ợp s ẵn Hình 1.5 Cảm biến PIR  Khối báo động: Khối thiết kế để có trộm có còi báo với thời gian khoảng 10 giây đèn led sáng + Còi báo động: Hình 1.6 Còi báo động Điện áp hoạt động: 3.5V – 5.5V Dòng hoạt động: