Hệ thống báo cháy tự động sử dụng vi điều khiển AT89C51

báo cáo gồm: Sơ đồ khối mạch in nguyên lý hoạt động của mạch, và linh kiện đầy đủ và hoàn thiện một bài báo cáo

LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tri ân sâu sắc thầy cô trường Đại học công nghệ truyền thông Thái Nguyên, đặc biệt thầy cô khoa Công nghệ điện tử truyền thông trường tạo điều kiện tổ chức khóa học để em có điều kiện tiếp thu kiến thức có thời gian để hồn thành báo cáo chuyên ngành Và em xin chân thành cám ơn ThS Cao Thị Trang nhiệt tình hướng dẫn hướng dẫn em hồn thành tốt khóa thực tập chuyên ngành Em xin chân thành cảm ơn thầy cô truyền đạt cho chúng em kiến thức q báu q trình học hồn thành báo cáo Trong q trình làm báo cáo, khó tránh khỏi sai sót, mong thầy, bỏ qua Đồng thời trình độ lý luận kinh nghiệm thực tiễn hạn chế nên báo cáo khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy, để em học thêm nhiều kinh nghiệm hoàn thành tốt báo cáo tốt nghiệp tới Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 16 tháng năm 2019 Sinh viên Lý Văn Hảo MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .5 2.2.2Sơ đồ khối hệ thống 29 3.1.2Test hoạt động cảm biến khói 32 3.2.2 Sản phẩm thực hành 34 Ưu nhược điểm mạch 41 Ứng dụng phát triển 41 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ khối AC89C51 .7 Hình 1.2 Sơ đồ chân AC89C51 Hình 1.3 Port Hình 1.4 Port Hình 1.5 Port Hình 1.6 Port 10 Hình 1.7 ADC0809 .16 Hình 1.8 Sơ đồ chân ADC0809 17 Hình 1.9 Hình dáng LCD 18 Hình 1.10 Sơ đồ chân LCD 18 Hình 1.11 Cảm biến nhiệt độ LM35 21 22 Hình 1.12 Module cảm biến khí GAS MQ2 .22 Hình 1.13 Tụ 23 Hình 1.14 Điện trở .23 Hình 1.15 Nút bấm 23 Hình 1.16 Thạch anh 12 Mhz 23 Hình 1.17 Còi buzz 24 Hình 1.18 Dây cắm 24 Hình 1.19 Biến trở .24 Hình 1.20: Giao diện phần mềm Keil C uvision 25 Hình 1.21: Giao diện phần mềm proteus 8.6 25 Hình 1.22: Giao diện phần mềm PROGISP 27 Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống 29 Hình 2.2 Lưu đồ thuật tốn 30 Hình 3.1 Đèn không báo nhiệt độ nhỏ 40OC .32 Hình 3.2 Đèn báo nhiệt độ lớn 40OC 32 Hình 3.3 Đèn khơng báo khơng có khói 33 Hình 3.4 Đèn báo có khói 33 Hình 3.5 Mạch mơ 33 Hình 3.6 Sơ đồ mạch in .34 Hình 3.7 Mạch thực tế .34 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ADC DC IC VCC Analog to Digital Converter Direct Curent Itegrated Circuit Voltage Common Collector LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần với phát triển mạnh mẽ khoa học – kĩ thuật.Đặc biệt ngành công nghiệp chế tạo linh kiện bán dẫn,các vi mạch tích hợp IC hướng phát triển Vi xử lý hình thành Vi Điều Khiển.Với ưu điểm to lớn tốc độ,độ xác cao,khả sử lý bìa tốn,tính linh hoạt nên Vi Điều khiển ứng dụng hầu hết lĩnh vực sống Bằng cách áp dụng Vi Điều Khiển sản xuất xử lý, Vi Điều Khiển thực thể ưu điểm so với thiết bị thơng thường khác Vì ứng dụng to lớn Vi điều khiển, mà trường Đại Học, Cao Đẳng, TCCN Về khoa học – công nghệ, vi điều khiển 8051 cung cấp cho sinh viên khái niệm cách thức hoạt động Vi xử lý qua sinh viên có tư ,kiến thức tảng,để giải toán ứng dụng thực tế sống,cũng sở để học tập nghiên cứu dòng vi xử lý khác như: PIC,AVR Qua đợt thực tập chun ngành em có nhìn thực tế hơn, sâu sắc vi điều khiển Em hiểu thêm nhiều cách thức xử lý toán thực tế phức tạp Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu dòng vi điều khiển 8051 giúp đỡ cô Cao Thị Trang , em thiết kế xây dựng hệ thống báo cháy tự động sử dụng vi điều khiển AT89C51 Chúng em xin chân thành cảm ơn cô! CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÁC LINH KIỆN 1.1 Vi điều khiển AT89C51 1.1.1 Giới thiệu tổng quan họ vi điều kiển 8051 AT89C51 vi điều khiển bit, chế tạo theo công nghệ CMOS chất lượng cao, công suất thấp với KB PEROM (Flash Programeable and erasable read only memory) Các đặc điểm 8951 tóm tắt sau:  4KB nhớ, lập trình lại nhanh, có khả ghi xóa tới 1000 chu kỳ  Tần số hoạt động từ Hz đến 24 MHz  mức khóa nhớ lập trình  Timer/Counter 16 bit  128 Byte RAM nội  Port xuất/nhập (I/O) bit  Giao tiếp nối tiếp  64 KB vùng nhớ mã  64 KB vùng nhớ liệu  Xử lý Boolean (hoạt động bit đơn)  210 vị trí nhớ định vị bit a) Sơ đồ khối sơ đồ chân AT89C51 Hình 1.1 Sơ đồ khối AC89C51 Hình 1.2 Sơ đồ chân AC89C51 b) Chức chân AT89C51 Port Hình 1.3 Port Port (P0.0 – P0.7 hay chân 32 – 39): Ngoài chức xuất nhập ra, port bus đa hợp liệu địa (AD0 – AD7), chức sử dụng AT89C51 giao tiếp với thiết bị ngồi có kiến trúc bus Port Port (P1.0 – P1.7 hay chân – 8): có chức xuất nhập theo bit byte Ngoài ra, chân P1.5, P1.6, P1.7 dùng để nạp ROM theo chuẩn ISP, chân P1.0 P1.1 dùng cho Timer Hình 1.4 Port Port Port (P2.0 – P2.7 hay chân 21 – 28): port có cơng dụng kép Là đường xuất nhập byte cao bus địa thiết kế dùng nhớ mở rộng Hình 1.5 Port Port Port (P3.0 – P3.7 hay chân 10 – 17): chân port ngồi chức xuất nhập có số chức đặc biệt Bảng 1.1 Các chức đặc biệt port Bit Tên Chức chuyển đổi P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho port nối tiếp P3.1 TXD Dữ liệu truyền cho port nối tiếp P3.2 INT0 Ngắt bên P3.3 INT1 Ngắt bên P3.4 T0 Ngõ vào Timer/Counter P3.5 T1 Ngõ vào Timer/Counter P3.6 WR Xung ghi nhớ liệu P3.7 RD Xung đọc nhớ liệu ngồi Hình 1.6 Port Chân RST RST (Reset – chân 9): mức tích cực chân mức 1, để reset ta phải đưa mức (5V) đến chân với thời gian tối thiểu chu kỳ máy (tương đương 2µs thạch anh 12MHz Chân XTAL XTAL 1, XTAL 2: AT89S52 có dao động chip, thường nối với dao động thạch anh có tần số lớn 33MHz, thông thường 12MHz Chân EA EA (External Access): EA thường mắc lên mức cao (+5V) mức thấp (GND) Nếu mức cao, vi điều khiển thi hành chương trình từ ROM nội Nếu mức thấp, chương trình thi hành từ nhớ mở rộng 10 2.2 Tổng quan hệ thống báo cháy 2.2.1 Cấu trúc hệ thống Cấu trúc hệ thống báo cháy gồm: - Cảm biến nhiệt độ LM35 - Cảm biến cảm biến khói MQ2 - Dùng IC AT89C51 để giao tiếp với cảm biến nhiệt độ, cảm biến khói phát tín hiệu đến thiết bị báo động - Thiết bị báo động có hỏa hoạn chng đèn báo 2.2.2 Sơ đồ khối hệ thống KHỐI CẢm biẾn nhiỆt đỘ KhỐi KHỐI CẢm biẾn khói KhỐi phát tín hiệu xỬ lý nguỒn Hình 2.1 SơKhỐi đồ khối hệ thống 2.2.3 Chức khối: Khối cảm biến nhiệt độ:Sử dụng cảm biến nhiệt độ LM35 có nhiệm vụ lấy nhiệt độ môi trường xung quanh để đưa thông tin khối xử lý đưa cảnh báo nhiệt độ vượt qua ngưỡng cho phép Khối cảm biến khói: Sử dụng cảm biến gas MQ2 có nhiệm vụ phát khói đưa thơng tin khối xử lý Khối xử lý: Sử dụng vi điều khiển IC AT89C51 dùng để giao tiếp với khối cảm biết nhiệt độ, cảm biến khói qua cổng P2 P3 đưa thơng tin đến khối phát tín hiệu cổng P1.5 P1.6 Khối phát tín hiệu: Sử dụng còi báo đèn có nhiệm vụ báo động cho người biết có cố cháy xảy Khối nguồn: Sử dụng nguồn điện DC có điện áp 9V để cung cấp cho hoạt động mạch 29 2.3 Lập trình mơ 2.3.1 Lưu đồ thuật toán BẮT ĐẦU I = CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ J = CẢM BIẾN KHÓI S KẾT THÚC I > 40OC J=0 CHNG BÁO KÊU Đ XỬ LÝ TÍN HIỆU ĐÈN BÁO SÁNG Hình 2.2 Lưu đồ thuật tốn 2.3.2 Giải thích lưu đồ: Lưu đồ Hình 2.2 bắt đầu ta gán I cảm biến nhiệt độ J cảm biến khói Tiếp theo ta so sánh I > 40OC ta có hai trường hợp xảy ra: - Trường hợp 1: I 40OC chương trình đưa hiệu xử lý Tiếp tục chương trình ta xem đầu cảm biến khói có mức thấp ta có hai trường hợp - Trường hợp 1: J=1 chương trình kết thúc - Trường hợp 2: J=0 chương tiếp tục đưa hiệu xử lý Khi nhận hiệu từ khối cảm biến nhiệt độ lúc xử lý phát tín hiệu cho đèn báo động Và đồng thời nhận liệu cảm biến khói đưa chng báo động kêu lên 2.3.3 Ngun lý hoạt dộng 30 Khi có cháy nhiệt độ mơi trường xung quanh cao lên đến vượt qua ngưỡng giới hạn cảm biến nhiệt độ DS18B20 (>40 OC) đưa tín hiệu xử lý Hoặc mật độ khói tăng lên cảm biến khói có đầu mức cao (khơng có khói) nhảy sang mức thấp (có khói) Bộ xử lý trung tâm (IC AT89C51) có nhiệm vụ xử lí liệu cảm biến truyền qua, sau xử lí xong xử lí trung tâm đưa liệu xử lí phát tín hiệu qua chng đèn báo động 31 CHƯƠNG III KẾT QUẢ MƠ PHỎNG 3.1 Mạch mơ 3.1.1Test hoạt động cảm biến nhiệt độ Hình 3.1 Đèn khơng báo nhiệt độ nhỏ 40OC Hình 3.2 Đèn báo nhiệt độ lớn 40OC 3.1.2Test hoạt động cảm biến khói Vì giá trị đầu cảm biến khói mức thấp có khói mức cao khơng có khói Nên em sử dụng nút bấm nối với đất để mô tả tương tự cảm biến khói Cũng có nghĩa bấm nút có khói khơng bấm bút khơng có khói 32 Hình 3.3 Đèn khơng báo khơng có khói Hình 3.4 Đèn báo có khói 3.1.3Mơ proteus Hình 3.5 Mạch mơ 33 3.2 Thực thi phần cứng 3.2.1Sơ đồ mạch in Hình 3.6 Sơ đồ mạch in 3.2.2 Sản phẩm thực hành Hình 3.7 Mạch thực tế 34 Code chương trình #include #define VREF5 //VREF=5V //Khai bao chan giao tiep ADC0808 #define ADC0808_DATA P3//PORT #define ADC0808_A P2_0 //PIN #define ADC0808_B P2_1 #define ADC0808_C P2_2 #define ADC0808_ALE P2_3 #define ADC0808_START P2_4 #define ADC0808_EOC P2_5 #define ADC0808_OE P2_6 #define ADC0808_CLKP2_7 //Khai bao chan giao tiep LCD16x2 4bit #define LCD_RS P0_0 #define LCD_RW P0_1 #define LCD_EN P0_2 #define LCD_D4 P0_4 #define LCD_D5 P0_5 #define LCD_D6 P0_6 #define LCD_D7 P0_7 /*****************ADC0808*********************/ //Ham doc ADC0808 theo kenh unsigned char ADC0808_Read(unsigned char channel){ unsigned char kq; ADC0808_A = channel & 0x01; ADC0808_B = channel & 0x02; ADC0808_C = channel & 0x04; ADC0808_ALE = 1; ADC0808_START = 1; ADC0808_ALE = 0; ADC0808_START = 0; 35 while(ADC0808_EOC); while(!ADC0808_EOC); ADC0808_OE = 1; kq = ADC0808_DATA; ADC0808_OE = 0; return kq; } /*****************Ham delay*********************/ void delay_us(unsigned int t){ unsigned int i; for(i=0;i>2)&1; LCD_D7=(Data>>3)&1; } // Ham Gui Lenh Cho LCD 36 void LCD_SendCommand(unsigned char command){ LCD_Send4Bit(command >>4);/* Gui bit cao */ LCD_Enable(); LCD_Send4Bit(command); /* Gui bit thap*/ LCD_Enable(); } void LCD_Clear(){// Ham Xoa Man Hinh LCD LCD_SendCommand(0x01); delay_us(10); } // Ham Khoi Tao LCD void LCD_Init(){ LCD_Send4Bit(0x00); delay_ms(20); LCD_RS=0; LCD_RW=0; LCD_Send4Bit(0x03); LCD_Enable(); delay_ms(5); LCD_Enable(); delay_us(100); LCD_Enable(); LCD_Send4Bit(0x02); LCD_Enable(); LCD_SendCommand( 0x28 ); // giao thuc bit, hien thi hang, ki tu 5x8 LCD_SendCommand( 0x0c); // cho phep hien thi man hinh LCD_SendCommand( 0x06 ); // tang ID, khong dich khung hinh LCD_SendCommand(0x01); // xoa toan bo khung hinh } void LCD_Gotoxy(unsigned char x, unsigned char y){ unsigned char address; if(!y)address=(0x80+x); 37 else address=(0xc0+x); delay_us(1000); LCD_SendCommand(address); delay_us(50); } void LCD_PutChar(unsigned char Data){//Ham Gui Ki Tu LCD_RS=1; LCD_SendCommand(Data); LCD_RS=0 ; } void LCD_Puts(char *s){//Ham gui chuoi ky tu while (*s){ LCD_PutChar(*s); s++; } } /**************Show Temp*********************** unsigned char Temp(unsigned char adc){//Tinh nhiet tu adc8bit return ((VREF*adc)/2.56f); //Tinh nhiet } */ void TempShow(unsigned char z){ //Chuyen doi hien thi LCD_Puts("Nhiet do: "); LCD_PutChar((z/100)+48);//Tram LCD_PutChar((z%100/10)+48);//Chuc LCD_PutChar((z%10)+48);//Don vi LCD_Puts("'C"); } /******************Ctr ngat timer 0**************************/ void INT_Timer0()interrupt { //ctr phuc vu ngat tao xung clock cho ADC0808 ADC0808_CLK=~ADC0808_CLK; //Dao bit } 38 /******************Chuong trinh chinh**************************/ void mq2(){ if(P1_7==1) { P1_6 = 0; } // Khi co tin hieu thi cap nguon cho coi chip keu if(P1_7==0) { P1_6 =1; // Khi khong co tin hieu thi coi chip khong hoat dong } } void main(){ unsigned char temp; //Tao xung clock cho ADC0808 dung ngat timer TMOD=0x02; //Timer0 8bit tu nap lai TH0=TL0=236;//Tao ngat 20us TR0=1;//Khoi dong timer0 ET0=1;//Ngat timer0 EA=1;//Cho phep ngat cuc bo //init LCD_Init();//Khoi tao LCD delay_ms(200); ///LCD_Puts("Do nhiet ");//Gui chuoi len LCD // delay_ms(500); LCD_Clear();//Xoa man hinh LCD_Gotoxy(0,1); LCD_Puts("LyHaoBTHTMT_K14A"); while(1){ LCD_Gotoxy(0,0); temp=ADC0808_Read(0); //Doc ADC0 if(temp>=40) { P1_5=1; } Else { P1_5=0; } P1_6=0; 39 if(P1_7=1) { P1_6 = 1; } // Khi co tin hieu thi cap nguon cho coi chip keu else{ P1_6 = 0; // Khi khong co tin hieu thi coi chip khong hoat dong } //temp=Temp(temp); //Tinh nhiet TempShow(temp); //Hien thi nhiet delay_ms(200); //0.5s doc mot lan P1_6=1; if(P1_7==0) { P1_6 = 1; } // Khi co tin hieu thi cap nguon cho coi chip keu if(P1_7==1) { P1_6 = 0; } // Khi khong co tin hieu thi coi chip khong hoat dong mq2(); } } 40 KẾT LUẬN Ưu nhược điểm mạch - Ưu điểm: Hệ thống hoạt động tương đối ổn định linh kiện cảm biến nhạy bén - Có độ bền cao giá thành rẻ - Nhược điểm: Mạch có khả bị nhiễu, khơng hoạt động nguồn xoay chiều 220V nguồn điện dân dụng Ứng dụng phát triển Hệ thống báo cháy có ứng dụng lớn báo động có hỏa hoạn xảy Giúp đảm bảo phần an toàn người dân, tránh thiệt hại đáng tiếc tính mạng người tài sản Mạch có khả nâng cấp cải tiến để dùng cho mục đích khác hệ thống phát rò rỉ gas, ứng dụng vào cơng trình lớn cải thiện nâng cấp hoàn chỉnh … 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Mạnh Giang (2002), Kỹ thuật ghép nối máy vi tính, NXB Giáo dục [2] Giáo trình họ vi điều khiển 8051-Tống Văn On [3] dientuvietnam.net [4] banlinhkien.vn [5] luanvan.net.vn [6] codientu.org 42 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN Thái Nguyên, ngày 16 tháng 04 năm 2019 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 43 ... vực sản xuất , điều khiển, giám sát, đo lường đêù trang bị hệ thống tự động hóa Một vi mạch sử dụng vi điều khiển, ứng dụng phổ biến lĩnh vực Vi điều khiển quản lý hoạt động hệ thống thông qua... •Ngơn ngữ lập trình đơn giản Hệ thống dễ sử dụng Hệ thống hoạt động ổn định xác •Dễ dàng bảo trì hệ thống 2.1.4 Giải pháp Sử dụng vi điều kiển AT89s52 vào hệt thống •Thiết kế phần cứng theo... báo cháy tự động sử dụng vi điều khiển AT89C51 Chúng em xin chân thành cảm ơn cô! CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÁC LINH KIỆN 1.1 Vi điều khiển AT89C51 1.1.1 Giới thiệu tổng quan họ vi điều kiển