Đồ á Vi xử lý Vi điều khiển: Thiết kế hệ thống điều khiển đèn khi có người chuyển động

Đồ á Vi xử lý Vi điều khiển: Thiết kế hệ thống điều khiển đèn khi có người chuyển động Đồ á Vi xử lý Vi điều khiển: Thiết kế hệ thống điều khiển đèn khi có người chuyển động Đồ á Vi xử lý Vi điều khiển: Thiết kế hệ thống điều khiển đèn khi có người chuyển động

Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển GVHD: TS Ngơ Đình Thanh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HĨA ĐỒ ÁN MƠN HỌC VI ĐIỀU KHIỂN CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA NHĨM: 18Nh32B Thơng tin Sinh viên: SVTH: Lớp: Nhóm: Thơng tin cán hướng dẫn: TS: Ngơ Đình Thanh Đà Nẵng, tháng …… năm 20… SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển GVHD: TS Ngơ Đình Thanh CHƯƠNG 1: NGUN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG VI ĐIỀU KHIỂN 1.1 Xây dựng mục tiêu sơ đồ khối hệ thống dùng vi điều khiển PIC 1.1.1 Sơ đồ khối hệ thống dùng vi điều khiển PIC 1.1.2 Chức khối: CHƯƠNG 2: TÍNH CHỌN LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG 2.1 Giới thiệu linh kiện hệ thống 2.1.1 Vi điều khiển PIC18F4520 2.1.2 Cảm biến chuyển động PIR HC-SR501 19 2.1.4 Rơ le đóng ngắt thiết bị 23 2.1.5.Điện trở: 24 2.2 Tính tốn linh kiện hệ thống 26 2.2.1 Tính điện trở 26 2.2.2 Tính chọn transistor 26 2.2.3 Tính chọn RơLe 27 2.2.4 Tính chọn tụ điện 27 2.2.5 Tính chọn diode 28 2.2.6 Mạch nguồn 28 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 29 3.1 Thiết kế mạch nguyên lí cho hệ thống 29 3.1.1 Khối Nguồn 29 3.1.2 Khối xử lý 29 3.1.3 Khối cảm biến 30 3.1.4 Khối chấp hành 31 3.1.5 Khối hiển thị 32 3.2 Thiết lập lưu đồ thuật toán viết code 34 3.2.1 Lưu đồ thuật toán 34 3.2.2 Viết code 35 SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển GVHD: TS Ngơ Đình Thanh 3.3 Chạy mô phần mềm ứng dụng proteus 40 CHƯƠNG : CHẾ TẠO MẠCH THỰC TẾ 48 4.1 Thiết kế mạch in 48 4.2 Lắp đặt thiết bị hoàn thiện mạch 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO .50 SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển GVHD: TS Ngơ Đình Thanh CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG VI ĐIỀU KHIỂN 1.1 Xây dựng mục tiêu sơ đồ khối hệ thống dùng vi điều khiển PIC Cuộc sống tồn lúc với nhiều thực thể vật lý, thứ nhận biết động học, tác dụng nhiệt, ánh sáng, âm thanh, mùi vị Nhằm mục đích người nhận biết rõ vận động nghiên cứu loại cảm biến Cảm biến thiết bị điện tử cảm nhận thay đổi từ mơi trường bên ngồi biến đổi thành tín hiệu để điều khiển thiết bị khác Ngày có nhiều loại cảm biến tạo ra, cảm biến ánh sáng, cảm biến nhiệt độ, cảm biến siêu âm, cảm biến hồng ngoại Trong đề tài này, chúng em dùng cảm biến để phát vật thể thân nhiệt có chuyển động qua lại hay cịn gọi PIR Ứng dụng “hệ thống tự động bật đèn có người chuyển động” dùng để điều khiển thiết bị chiếu sáng nơi đặc thù hành lang, cầu thang, nhà vệ sinh, nhằm mục đích tiết kiệm lượng, tự động hóa hệ thống, SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển GVHD: TS Ngơ Đình Thanh 1.1.1 Sơ đồ khối hệ thống dùng vi điều khiển PIC Khối nguồn Cảm biến Khối xử lí Khối hiển thị cảnh báo Khối chấp hành Khối điều khiển 1.1.2 Chức khối:  Khối nguồn nuôi: cung cấp nguồn cho hệ thống  Khối chấp hành: Sử dụng rơ le để bật/ tắt bóng đèn có tín hiệu nhận từ khối xử lý  Khối hiển thị cảnh báo : gồm led đoạn có chức hiển thị số lần bật tắt đèn led xanh, đỏ, vàng thông báo mức thấp, trung bình, cao số lần bật tắt đèn sau nhận tín hiệu từ khối xử lý  Khối xử lý trung tâm: Sử dụng vi điều khiển PIC 18F4520 để lấy tín hiệu từ cảm biến PIR gửi yêu cầu cho khối chấp hành khối hiển thị làm việc SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển GVHD: TS Ngơ Đình Thanh Sơ đồ khối vào/ra LED ĐOẠN ĐÈN ĐỎ NÚT ON/OFF PIC18F4520 ĐÈN VÀNG NÚT RESET ĐÈN XANH RELAY (ĐÈN) ĐẦU VÀO VI XỬ LÝ ĐẦU RA 1.2 Nguyên lý làm việc hệ thống  Khâu hiển thị cảnh báo:  Khi nhận tín hiệu từ module cảm biến PIR truyền đến vi điều khiển PIC18F4520, pic ta xây dựng biến đếm thay đổi, để đếm số lần bật-tắt đèn, sau qua giải mã để hiển thị số lần bật-tắt đèn lên led đoạn  Để biết số lần bật tắt đèn nhiều hay tương đương với số người qua vùng quét PIR, khối cảnh báo thực chức cảnh báo cho người chưa qua biết đèn bật lần, tương ứng với người qua vùng quét Cụ thể: • Ứng với từ đến 10: Khối cảnh báo hiển thị mức thấp hiển thị thông qua đèn Led màu xanh SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển • GVHD: TS Ngơ Đình Thanh Ứng với 11 đến 20: Khối cảnh báo hiển thị mức trung bình thơng qua việc sáng đèn Led màu vàng • Ứng với 21 đến 99: Khối cảnh báo thông báo mức cao thông qua việc sáng đèn Led màu đỏ  Nhận xét: khối cảnh báo ứng dụng tốt cho việc bật đèn theo hướng(ví dụ đặt cầu thang vào thư viện, đường khác,v v)  Khâu xử lí: Khi vi xử lý tiếp nhận tín hiệu từ module PIR, thực lệnh cho phép bật đèn thay đổi biến đếm theo chương trình lập sẵn, sau tín hiệu Module truyền bị ngắt (tức người nằm ngồi vùng cảm biến quét), vi xử lý thực lệnh tắt bóng đèn trì khâu hiển thị  Khâu cảm biến: Module PIR quét xạ liên tục Khi có người qua vùng quét PIR, cảm biến PIR phát xuất xung mức cao vào PIC18F4520 để vi điều khiển xử lý Khi người ngồi vùng qt PIR, xung thay đổi từ mức cao mức thấp, Vi điều khiển nhận tín thực xử lý tắt đèn  Khâu điều khiển: Với phím bấm AUTO ~ AUTO/MANUAL RESET *Phím AUTO ~ AUTO/MANUAL: Dùng để chuyển đổi hai chế độ Auto Auto/Manual *Phím RESET: Dùng để LED đoạn tắt đèn trạng thái SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển GVHD: TS Ngơ Đình Thanh CHƯƠNG 2: TÍNH CHỌN LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG 2.1 Giới thiệu linh kiện hệ thống 2.1.1 Vi điều khiển PIC18F4520 Hình 2.1 Vi điều khiển PIC18F4520 PIC họ vi điều khiển RISC sản xuất công ty Microchip Technology PIC bắt nguồn chữ viết tắt "Programmable Intelligent Computer" (Máy tính khả trình thơng minh) sản phẩm hãng General Instrument đặt cho dòng sản phẩm họ PIC1650 Vi điều khiển PIC18F4520 có đặc điểm bản: Sử dụng công nghệ nanoWatt: Hiệu cao, tiêu thụ lượng Kiến trúc RISC 75 lệnh mạnh, hầu hết lệnh thực bốn chu kì xung • • Tốc độ thực lên tới 10 triệu lệnh 1s với tần số 40Mhz Có nhân cứng SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển GVHD: TS Ngơ Đình Thanh  Các nhớ chương trình liệu cố định - 32 Kbytes nhớ flash có khả tự lập trình hệ thống thực 100.000 lần ghi/xóa - 256 bytes EEPROM thực 1.000.000 lần ghi/xóa - 256 bytes SRAM  Những ngoại vi tiêu biểu - định thời/bộ đếm bit với chế độ tỉ lệ đặt trước chế độ so sánh - Bộ đếm thời gian thực với tạo dao động riêng biệt - kênh PWM - 13 kênh ADC 10 bit - Bộ truyền tin nối tiếp USART khả trình - Watchdog Timer khả trình với tạo dao động bên riêng biệt - Bộ so sánh tương tự  Các đặc điểm đặc biệt khác - Power on Reset Brown Out Reset - Bộ tạo dao động nội RC - Các nguồn ngắt bên bên - I/O kiểu đóng gói • Đóng gói 40-pin PDIP, 44-lead TQFP, 44-pad MLF SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển GVHD: TS Ngơ Đình Thanh Hình 2.2 Sơ đồ khối kiến trúc vi điều khiển PIC18F4520 PIC18F4520 kèm với năm cổng (Port) cổng chứa chân trừ cổng E kèm với chân chức Thiết bị cấu hình 10 chế độ dao động khác giá trị tụ khác yêu cầu để tạo nguồn giao động để VXL làm việc 10 SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển GVHD: TS Ngơ Đình Thanh output_low(pin_c6); delay_ms(1); } if(T1>10&&T120) { output_low(pin_c4); output_low(pin_c5); output_high(pin_c6); delay_ms(1); } } #INT_EXT //ngat ngoai o chan RB0 void isr() //ham xu ly ngat ngoai vi RB0 { kick=~kick; // dao che Auto ~ Auto/Manual } void main() { 36 SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển GVHD: TS Ngơ Đình Thanh T1=0; SETUP_TIMER_1(T1_EXTERNAL|T1_DIV_BY_1); SET_TIMER1(0); set_tris_b(0x03); ext_int_edge(h_to_l); enable_interrupts(int_ext); enable_interrupts(global); int tg=0; while(true) { Hienthi2led(); HienThiMau(); If(Input(pin_A1)==1) { output_low(pin_C3); } If(Input(pin_A1)==0) { output_high(pin_C3); } If(GET_TIMER1()=1) { T1=GET_TIMER1()+1; } If(T1==100) { set_timer1(0); } If(Input(pin_c0)==1 && kick==0) { output_high(pin_c7); } If(input(pin_c0)==0 && kick==0) { output_low(pin_c7); } If(kick!=0) { if(input(pin_B1)==1) { While (input(pin_B1)==1); if (tg==0) { output_high(pin_c7); tg=1; } 38 SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển GVHD: TS Ngơ Đình Thanh else { output_low(pin_c7); tg=0; } } } } } Code hợp ngữ MOVLW 0xFF MOVWF TRISA ; Thiết lập cổng A cổng vào MOVLW 0xFF MOVWF TRISB ; Thiết lập cổng B cổng vào MOVLW 0x00 MOVWF TRISC ; Thiết lập cổng C cổng MOVLW 0x00 MOVWF TRISD ; Thiết lập cổng D cổng BSF INTCON,4 ; Thiết lập cho phép ngắt BSF T0CON,5 ; Thiết lập đếm xung ngoại đưa đến chân T0CK1 BCF T0CON,4 ; Thiết lập chọn tích cực cạnh lên chân T0CK1 39 SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển GVHD: TS Ngơ Đình Thanh 3.3 Chạy mô phần mềm ứng dụng proteus Sơ đồ lắp đặt thiết bị 40 SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển GVHD: TS Ngơ Đình Thanh Chế độ Auto: Vừa cấp nguồn 41 SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển GVHD: TS Ngơ Đình Thanh Có người vào, sensor mức 42 SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển GVHD: TS Ngơ Đình Thanh Đã có người vào, sensor mức 43 SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển GVHD: TS Ngơ Đình Thanh Có 11 người vào 44 SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển GVHD: TS Ngơ Đình Thanh Có 21 người vào Chế độ Auto/ Manual: Hoạt động giống chế độ Auto Lamp bật/ tắt phụ thuộc vào người, khơng phụ thuộc vào cảm biến Ví dụ chế độ Auto/ Manual, có người bật Lamp cảm biến có tín hiệu hay khơng Lamp bật 45 SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển GVHD: TS Ngơ Đình Thanh Cảm biến ON 46 SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển GVHD: TS Ngơ Đình Thanh Cảm biến OFF 47 SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển GVHD: TS Ngơ Đình Thanh CHƯƠNG : CHẾ TẠO MẠCH THỰC TẾ 4.1 Thiết kế mạch in Mạch in 48 SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển GVHD: TS Ngơ Đình Thanh 4.2 Lắp đặt thiết bị hồn thiện mạch 49 SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khiển GVHD: TS Ngơ Đình Thanh TÀI LIỆU THAM KHẢO PIC18F2420/2520/4420/4520 Data Sheet Microchip Giáo trình vi điều khiển pic 16F887 Nguyễn Đình Phú Giáo trình kĩ thuật vi điều khiển Pic Đặng Phước Vinh, Võ Như Thành 50 SVTH: Nhóm: N32B .. .Đồ án Vi xử lí &Vi điều khi? ??n GVHD: TS Ngơ Đình Thanh CHƯƠNG 1: NGUN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG VI ĐIỀU KHI? ??N 1.1 Xây dựng mục tiêu sơ đồ khối hệ thống dùng vi điều khi? ??n PIC... logic b, Tính đa chân vi điều khi? ??n Nhìn vào sơ đồ chân vi điều khi? ??n, ta thấy số chân vi điều khi? ??n gồm nhiều phần gạch chéo 17 SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khi? ??n GVHD: TS Ngơ Đình... N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khi? ??n GVHD: TS Ngơ Đình Thanh Có 11 người vào 44 SVTH: Nhóm: N32B Đồ án Vi xử lí &Vi điều khi? ??n GVHD: TS Ngơ Đình Thanh Có 21 người vào Chế độ Auto/ Manual: Hoạt động