Đồ án tốt nghiệp hệ thống cảnh báo hoả hoạn và khí độc nguy hiểm

TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH o0o Tp HCM, ngày 07 tháng 07 năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Trần Ngọc Lợi MSSV: 14141178 Mai Thị Hòe MSSV: 14141118 Chuyên ngành: Điện tử Công nghiệp Mã ngành: 41 Hệ đào tạo: Đại học quy Mã hệ: Khóa: 2014 I TÊN ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG CẢNH BÁO HỎA HOẠN VÀ KHÍ ĐỘC NGUY HIỂM II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: (ghi thông số, tập tài liệu tín hiệu, hình ảnh,…) Ba mạch Arduino nano, hai module cảm biến lửa, hai module cảm biến khói MQ-2, hai module cảm biến chất lượng khơng khí MQ-135, hai cảm biến nhiệt độ LM35, module Sim900a ba module thu phát sóng cao tầng nRF24l-01 Nội dung thực hiện: (ghi nội dung cần thực phần tổng quan) Thiết kế, xây dựng hệ thông cảnh báo hỏa hoạn độc nguy hiểm gồm hai tram xử lý trung tâm xử lý Trạm sử lý có chức đo kiểm tra thông sô môi trường gửi thông số cho trung tâm xử lý Trung tâm i xử lý hiển thị thông số nhận lên giao diện giám sát gửi cảnh báo có cố hỏa hoạn khí độc xảy III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/04/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 07/07/2018 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: GV HÀ A THỒI CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH ii LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii LỜI CAM ĐOAN Nhóm sinh viên - Trần Ngọc Lợi Mai Thị Hòe cam đoan cơng trình nghiên cứu thân nhóm sinh viên hướng dẫn Giảng viên Hà A Thồi Kết công bố khóa luận tốt nghiệp trung thực khơng chép hồn tồn từ cơng trình khác Tp.HCM, ngày 07 tháng 07 năm 2018 SV thực đồ án (Ký ghi rõ họ tên) Trần Ngọc Lợi iv Mai Thị Hòe LỜI CẢM ƠN Để hồn thành đề tài nghiên cứu này, lời cho phép nhóm sinh viên gửi lời cảm ơn chân thành đến tồn thể q thầy Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM nói chung thầy Khoa Điện – Điện Tử nói riêng, người tận tình hướng dẫn, trang bị cho nhóm sinh viên kiến thức tảng kiến thức chuyên ngành quan trọng, giúp nhóm nhóm sinh viên có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ tốt cho nhóm sinh viên trình học tập nghiên cứu Đặc biệt, nhóm sinh viên xin chân thành cảm ơn thầy Hà A Thồi tận tình giúp đỡ, đưa định hướng nghiên cứu hướng giải số vấn đề để nhóm sinh viên thực tốt đề tài Trong thời gian làm việc với thầy, nhóm sinh viên khơng ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức dạy từ thầy, thể thái độ nghiên cứu nghiêm túc, hiệu điều cần thiết trình học tập làm việc sau nhóm sinh viên Mặc dù cố gắng hết sức, xong điều kiện thời gian kinh nghiệm thực tế nhóm nghiên cứu ít, đề tài khơng thể tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, nhóm sinh viên mong nhận đóng góp ý kiến quý thầy, cô giáo Xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, ngày 07 tháng 07 năm 2018 Sinh viên thực Trần Ngọc Lợi Mai Thị Hòe v MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii LỜI CAM ĐOAN iv LỜI CẢM ƠN v MỤC LỤC vi DANH MỤC HÌNH xi DANH MỤC BẢNG xiv TÓM TẮT xv Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .2 1.4 GIỚI HẠN 1.5 BỐ CỤC ĐỀ TÀI .3 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .5 2.1 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Phân loại cảm biến nhiệt 2.1.3 Chi tiết loại cảm biến nhiệt 2.1.3.1 Cặp nhiệt điện (Thermocouples) 2.1.3.2 Nhiệt điện trở (RTD) 2.1.3.3 Nhiệt kế (Thermistor) 2.1.3.4 Nhiệt kế xạ (còn gọi hỏa kế- pyrometer) 12 vi 2.2 CẢM BIẾN LỬA 13 2.2.1 Khái niệm Lửa 13 2.2.2 2.2 Cảm biến lửa 13 CẢM BIẾN KHÓI 15 2.3.1 Khái niệm Khói 15 2.3.2 Cảm biến khói phân loại 15 2.3.2.1 Đầu dò khói ION hóa 16 2.3.2.2 Đầu dò khói quang điện 17 2.4 CẢM BIẾN KHÍ CO2 17 2.4.1 Khí CO2 17 2.4.2 Cảm biến khí CO2 phân loại 18 2.5 ĐỘNG CƠ ĐIỆN PHA 21 2.5.1 Cấu tạo Động điện pha 21 2.5.1.1 Phần tĩnh 21 2.5.1.2 Phần quay 22 2.5.2 2.6 Nguyên lý hoạt động động điện pha 22 BỘ THU PHÁT SÓNG CAO TẦN (RF) 23 2.6.1 Sóng cao tần ( RF ) 23 2.6.2 Bộ thu phát sóng cao tần (RF) 25 2.7 ARDUINO 26 2.7.1 Phần cứng 27 2.7.2 Phần mềm 28 2.7.3 Các loại Arduino 29 2.7.3.1 Arduino uno R3 29 2.7.3.2 Arduino nano 30 vii 2.7.3.3 Arduino MEGA2560 R3 31 2.8 CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU NỐI TIẾP UART 33 2.8.1 Quá trình truyền liệu UART 34 2.8.2 Thông số chuẩn truyền UART 35 Chương 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 37 3.1 GIỚI THIỆU VỀ MƠ HÌNH HỆ THỐNG 37 3.2 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CHI TIẾT HỆ THỐNG 37 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 37 3.2.2 Tính tốn thiết kế mạch 39 3.2.2.1 Thiết kế khối phát khói 39 3.2.2.2 Thiết kế khối phát lửa 41 3.2.2.3 Thiết kế khối đo nhiệt độ 44 3.2.2.4 Thiết kế khối phát khí độc 47 3.2.2.5 Thiết kế khối phát sóng cao tần (RF) 49 3.2.2.6 Thiết kế khối thu sóng cao tần 53 3.2.2.7 Thiết kế khối báo động 53 3.2.2.8 Thiết kế khối xử lý 56 3.2.2.9 Thiết kế khối giao tiếp với máy tính 57 3.2.2.10 Thiết kế Trạm xử lý 59 3.2.2.11 Thiết kế Trung tâm xử lý 61 3.2.2.12 Thiết kế khối nguồn 62 3.2.2.12.1 Trạm xử lý 62 3.2.2.12.2 Trung tâm xử lý 63 Chương 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 63 4.1 GIỚI THIỆU 63 viii 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 63 4.2.1 Trạm xử lý 63 4.2.1.1 Thi công phần cứng trạm xử lý 63 4.2.1.2 Lắp ráp kiểm tra bo mạch trạm xử lý 65 4.2.2 Trung tâm xử lý 66 4.2.2.1 Thi công bo mạch trung tâm xử lý 66 4.2.2.2 Lắp ráp kiểm tra bo mạch trung tâm xử lý 68 4.3 ĐÓNG GÓI VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH 69 4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 70 4.4.1 Trạm xử lý 70 4.4.1.1 Lưu đồ giải thuật 70 4.4.1.2 Lưu đồ chương trình phân tích liệu 72 4.4.1.3 Lưu đồ chương trình hàm khởi tạo 73 4.4.2 Trung tâm xử lý 73 4.4.2.1 Lưu đồ giải thuật 73 4.4.2.2 Lưu đồ chương trình phân tích liệu nhận 76 4.4.3 Giao diện giám sát 77 4.4.4 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 79 4.5 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC 84 4.5.1 Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng 84 4.5.2 Quy trình thao tác 86 Chương 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 87 5.1 PHẦN CỨNG 87 5.1.1 Trạm xử lý 87 5.1.2 Trung tâm xử lý 88 ix 5.2 GIAO DIỆN PHẦN MỀM 88 5.3 HOẠT ĐỘNG THỰC TẾ 89 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 91 6.1 KẾT LUẬN 91 6.1.1 Ưu điểm 91 6.1.2 Khuyết điểm 91 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 PHỤ LỤC 94 x KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN const uint16_t other_node = 01; const uint16_t other_node_2 = 02; struct payload_t { unsigned int tram; float nhietdo; unsigned int khoi; unsigned int khongkhi; unsigned int lua; unsigned int SOS; }; unsigned int tttinnhan1=0,tttinnhan2=0; #define pin_chuong #define led1 #define led2 #define ON #define OFF unsigned int SOS1=0,SOS2=0; const int EEPROM_MIN_ADDR = 0; const int EEPROM_MAX_ADDR = 511; boolean eeprom_is_addr_ok(int addr) { return ((addr >= EEPROM_MAX_ADDR));} EEPROM_MIN_ADDR) && (addr 0 && vitri2 >0) { sdt=timchuoi(&chuoitam[0],vitri1,vitri2); sdt.toCharArray(myStringChar, BUFSIZE); strcpy(buf, myStringChar); eeprom_write_string(0, buf); } BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 100 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN xoachuoitam(30,&chuoitam[0]); } } void serialEvent() { while (Serial.available() > 0) { c = Serial.read(); if (c == '#') { c1 = c; dem = 0; } if (c == '!' && c1 == '#') { mode = 1; } if (dem >= 100) { dem = 0; } else { chuoitam[dem++] = c; } } } void xoachuoitam(int sophantu,char *p) { for(int ii=0;ii 0) { tbxNhietdo2.Text = chuoinhanve.Substring(vitrib + 1, vitric - vitrib - 1); tbxKhoi2.Text = chuoinhanve.Substring(vitric + 1, vitrid - vitric - 1); txby2.Text = chuoinhanve.Substring(vitrid + 1, vitrie - vitrid - 1); txbz2.Text = chuoinhanve.Substring(vitrie + 1, vitrif - vitrie - 1); if (chuoinhanve.Substring(vitrif + 1, vitrig - vitrif - 1) == "0") { trangthai2.Text = " TỐT"; trangthai2.BackColor = Color.Lime; } BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 110 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN else { trangthai2.Text = "BÁO ĐỘNG"; trangthai2.BackColor = Color.Red; } DateTime dt = DateTime.Now; string text = dt.ToString("dd-MMM-yyyy HH:mm:ss") + "," + tbxNhietdo2.Text + "," + tbxKhoi2.Text + "," + txby2.Text + "," + txbz2.Text + "," + chuoinhanve.Substring(vitrif + 1, vitrig - vitrif - 1); using (System.IO.StreamWriter file = new System.IO.StreamWriter(@"D:\Room2.csv", true)) { file.WriteLine(text); } } BeginInvoke(new Action(() => { })); } catch (Exception) { } } private void btnsdt_Click(object sender, EventArgs e) { String sdt="#a"+txbSDT.Text+"b!\n"; UART.Write(sdt); } } } BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 111 ... MODULE NRF-24L01 51 HÌNH 26: SƠ ĐỒ NGUY N LÝ CỦA MODULE NRF-24L01 52 HÌNH 27: SƠ ĐỒ NGUY N LÝ KHỐI PHÁT SÓNG CAO TẦN 52 HÌNH 28: SƠ ĐỒ NGUY N LÝ KHỐI THU SÓNG CAO TẦN ... REZONTECH 42 HÌNH 7: CẢM BIẾN LỬA 42 HÌNH 8: MẠCH NGUY N LÝ CỦA MODULE FLAME SENSOR 43 HÌNH 9: SƠ ĐỒ NGUY N LÝ KHỐI PHÁT HIỆN LỬA 43 HÌNH 10: MODULE CẢM BIẾN DHT11... SƠ ĐỒ NGUY N LÝ KHỐI ĐO NHIỆT ĐỘ 46 HÌNH 16: MODULE CẢM BIẾN KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHI MQ-135 47 HÌNH 17: SƠ ĐỒ CHÂN CỦA MODULE CẢM BIẾN MQ 135 47 HÌNH 18: MẠCH NGUY N