Đô án thiết kế hệ thống báo cháy bằng vi điều khiển , có code

Đô án thiết kế hệ thống báo cháy bằng vi điều khiển , có code

THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG BẰNG VI ĐIỀU KHIỂN MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT ĐỀ TÀI .7 1.1 Giới thiệu đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phạm vi nghiên cứu .7 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN PROTEUS 2.1 Giới thiệu .8 2.2 Các tính .8 2.3 Giao diện proteus CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN PIC 16F877A VÀ THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CÁC LINH KIỆN 3.1 Giới thiệu .9 3.2 Cấu tạo PIC 16F877A 3.3 Thông số kỹ thuật linh kiện 11 3.3.1 Cảm biến nhiệt độ LM35 11 3.3.2 Cảm khí GAS MQ2 12 3.3.3 Màn hình hiển thị LCD1602A: 13 3.3.4 Còi buzzer: báo hiệu có cháy 15 3.3.5 Bộ nạp: .15 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 16 4.1 Sơ đồ mạch proteus 16 4.2 Sơ đồ thiết bị chức 17 4.2.1 Sơ đồ thiết bị 17 4.2.2 Chức năng: 18 4.2.2.1 Nguồn DC adapter 5v: .18 4.2.2.2 Bộ cảm biến: 19 4.2.2.3 PIC 16F877A 19 4.2.2.4 Thiết bị điện .19 4.2.2.5 Bộ hiển thị trạng thái .20 4.3 Nguyên lý hoạt động: 20 4.4 Lưu đồ giải thuật: 21 4.5 Code vi điều khiển 22 4.6 Mô proteus: 26 CHƯƠNG 5: CHẠY HỆ THỐNG BÁO CHÁY THỰC TẾ .28 5.1 Trạng thái hiển thị: .28 5.2 kết luận: .29 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: hình chương trình proteus Hình 3.1: PIC 16F877A Hình 3.2: sơ đồ chân PIC 16F877A .10 Hình 3.3: cảm biến nhiệt độ LM35 11 Hình 3.4: ký hiệu LM35 proteus .11 Hình 3.5: cảm biến khí gas MQ2 12 Hình 3.6: ký hiệu MQ2 proteus 12 Hình 3.7: hình LCD 1602A 13 Hình 3.8: ký hiệu LCD1602A proteus 13 Hình 3.9: ký hiệu cịi buzzer proteus 15 Hình 3.10: nạp code 15 Hình 4.1 sơ đồ mạch proteus 16 Hình 4.2 nguồn adapter 5V .18 Hình 4.3 nguồn proteus 18 Hình 4.4: cảm biến proteus 19 Hình 4.5: thiết bị điện proteus 20 Hình 4.6: hiển thị trạng thái proteus 20 Hình 4.7: mơ proteus 26 Hình 4.8: mơ proteus gị rỉ gas .27 Hình 4.9: mơ proteus có cháy 27 Hình 5.1: hệ thống báo cháy 28 Hình 5.2: hệ thống báo chay có cố 29 CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu đề tài - Trong giới công nghiệp hoa đại hóa ngày phát triển mạnh mẽ, cơng trình đại to lớn ngày xuất nhiều kèm theo rủi ro phát sinh mà điển hình cố cháy nổ hệ thống báo cháy phần thiếu Ngày người phát minh nhiều hệ thống báo cháy tiên tiến cảm biến khí gas cảm biến nhiệt độ ngồi tịa nhà trang bị thêm vòi xịt nước tự động xảy cố cháy nổ Thiết bị giúp ích cho người nhiều ngày ứng dụng rộng rãi 1.2 Mục đích nghiên cứu - Để hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống báo cháy, ngồi tìm hiểu, học hỏi thêm chương trình làm mạch proteus picc Em sử dụng vi điều khiển với pic 16F877A phổ biến với sinh viên ngành điện để làm đồ án 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu tham khảo tài liệu hệ thống báo cháy vi điều khiển PIC 16F877A ngồi cịn có cảm biến nhiệt độ LM35, cảm biến khói MQ2 cách xuất thơng tin lên hình LCD 1602A 1.4 Phạm vi nghiên cứu - Hiện hệ thống báo cháy sử dụng rộng rãi phổ biến nhiều lĩnh vực điển hình khu chung cư, trường học, nhà máy, hộ gia đình,… CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN PROTEUS 2.1 Giới thiệu - Proteus phần mềm chuyên gia điện tử sử dụng rộng rãi để mô mạch điện tử thiết kế mạch in Bằng cách sử dụng phần mềm này, bạn tiết kiệm nhiều thời gian, lượng tiền bạc Để tạo điều kiện cho bạn bắt đầu tìm hiểu sử dụng phần mềm Proteus, sưu tầm xếp thành cẩm nang kiến thức tổng hợp từ đầu đến cuối để người nhanh chóng xem tự học Bạn xem nội dung tài liệu tải xuống tài liệu cần cách nhấp vào liên kết cung cấp bên 2.2 Các tính - Vẽ sơ đồ mạch - Mơ phỏng: Bạn mơ vi điều khiển Tùy thuộc vào vi điều khiển, phác thảo dựa PIC24, dsPIC33, 8051, Arduino ARM7 Ngồi ra, mơ tích hợp thời gian thực cơng tắc, điện trở, quang trở, chí sử dụng Volt kế, ampe kế - Thiết kế PCB: tính cho phép tự tạo thiết kế cách dễ dàng ngồi tính tự động phát lỗi vi phạm quy tắc thiết kế - Thiết lặp tạo mạch 3D 2.3 Giao diện proteus Hình 2.1: hình chương trình proteus CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN PIC 16F877A VÀ THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CÁC LINH KIỆN 3.1 Giới thiệu - PIC viết tắt Programable Intelligent Comput có nghĩa máy tính thơng minh lập trình hãng Genenral Instrument đặt tên Trải qua nhiều lần nghiên cứu phát triển nâng cao thêm cho đời dòng vi điều khiển PIC sử dụng rộng rãi ngày điển hình PIC 16F877A cho phép kết nối vi điều khiển với thiết bị điều khiển theo yêu cầu người sử dụng 3.2 Cấu tạo PIC 16F877A Hình 3.1: PIC 16F877A - Bao gồm 40 chân sử dụng phổ biến vi điều khiển Nó có năm cổng cổng A đến cổng E có ba định thời có định thời bit định thời 16 Bit.Hỗ trợ nhiều giao thức giao tiếp giao thức nối tiếp, giao thức song song, giao thức I2C - Kích thước RAM 368 x byte kích thước ROM EEPROM 256 x byte bao gồm 35 lệnh có độ dài 14 bit lệnh nhập chạy có tốc độ tối đa 20MHz chu kỳ xung - Độ phân giải 8bit, có 33 chân I/O - Điện áp hoạt động từ 4V đến 5,5V - Có Port :  PORT A gồm chân I/O, chân vừa xuất nhập ký hiệu từ RA0 đến RA5  PORT B gồm chân I/O, ký hiệu từ RB0 chân 33 đến RB7 chân 40  PORT C gồm chân I/O, ký hiệu chân nằm song song từ chân 15 đến chân số 18  PORT D gồm chân I/O ký chân không nằm hàng chân số 19 đến số 22 chân cuối từ số 27 đến số 30  PORT E gồm chân I/O, ký hiệu từ RE0 chân số đến RE2 chân số 10 Hình 3.2: sơ đồ chân PIC 16F877A - Ngồi PIC16F877a có tổng cộng nguồn ngắt tạo cách sau:  Ngắt  Ngắt định thời (Timer0,Timer1)  Thay đổi trạng thái cổng B  Cổng Slave song song đọc, ghi  Bộ chuyển đổi A/D  Nhận truyền nối tiếp  Điều chế độ rộng xung  Thao tác ghi EEPROM 3.3 Thông số kỹ thuật linh kiện 3.3.1 Cảm biến nhiệt độ LM35 Hình 3.3: cảm biến nhiệt độ LM35 Hình 3.4: ký hiệu LM35 proteus - Điện áp hoạt động: 4~20VDC - Công suất tiêu thụ khoảng 60uA - Giới hạn tầm đo -55°C đến 150°C - Điện áp tuyến tính theo nhiệt độ: 10mV/°C - Sai số 0.25°C - Gồm chân Vcc, analog output, GND - Kích thước: 4.3 × 4.3mm 3.3.2 Cảm khí GAS MQ2 Hình 3.5: cảm biến khí gas MQ2 Hình 3.6: ký hiệu MQ2 proteus - Điện áp hoạt động từ 3.3V-5V - Kích thước PCB: 3cm x 1.6cm - Gồm chân Vcc, GND, DO AO - DO: Đầu tín hiệu số digital - AO: Đầu tín hiệu Analog - Có cấu tạo từ chất dẫn Sno2 3.3.3 Màn hình hiển thị LCD1602A: - Giới thiệu: LCD viết tắt Liquid Crystal Display nghĩa hình tinh thể lỏng loại thiết bị hiển thị bới điểm ảnh chứa lớp tinh thể lỏng có khả thay đổi tính phân cực ánh sáng làm thay đổi cường độ ánh sáng truyền qua kết hợp với kinh lọc phân cực 10 - Dòng cấp nguồn từ 350uA đến 600uA - Nhiệt độ hoạt động từ - 30 đến 75 độ C 3.3.4 Cịi buzzer: báo hiệu có cháy Hình 3.9: ký hiệu còi buzzer proteus - Điện áp hoạt động ổn định từ 3,5VDC đến 5VDC - Tần số hoạt động: 2KHz – 5KHz - Kích thước: 12mm x 8.5mm - Nhiệt độ hoạt động từ -20 °C đến 70 °C 3.3.5 Bộ nạp: 12 Hình 3.10: nạp code - Mạch nạp PIC K150 mạch nạp cho Vi điều khiển PIC Mạch hổ trợ gần hồn tồn dịng PIC thị trường Đây mạch khơng thể thiếu cho có nhu cầu làm việc với PIC thường xuyên Mạch hoạt động ổn định Phần mềm driver đầy đủ Đơn giản dễ sử dụng CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MẠCH 4.1 Sơ đồ mạch proteus Hình 4.1 sơ đồ mạch proteus 13 4.2 Sơ đồ thiết bị chức 4.2.1 Sơ đồ thiết bị NGUỒN DC ADAPTER 5V CẢM BIẾN KHÍ GAS( MQ2) VÀ CẢM BIẾN NHIỆT( LM35) PIC 16F877A THIẾT BỊ ĐIỆN BỘ HIỂN THỊ TRẠNG THÁI 14 4.2.2 Chức năng: 4.2.2.1 Nguồn DC adapter 5v: - Cung cấp nguồn cho toàn hệ thống Bộ sử dụng adapter 5V - 2A Hình 4.2 nguồn adapter 5V Hình 4.3 nguồn proteus - Thông số kỹ thuật: 15 + Điện áp ngõ DC 5V + Điện áp ngõ vào AC 100V - 240V + Cường độ dòng điện 2A 4.2.2.2 Bộ cảm biến: - Phát khí dễ cháy đo nhiệt độ liên tục truyền liệu PIC16F877A Hình 4.4: cảm biến proteus - Nguyên lý hoạt dộng: + Cảm biến khí gas MQ2: cấu tạo từ chất bán dẫn SnO2 mơi trường có khí dễ cháy chất này phản ứng làm thay đổi độ dẫn nhờ đặc tính người biến đổi độ dẫn thành tín hiệu điện + Cảm biến nhiệt độ LM35: dựa vào thay đổi tuyến tính điện áp so với nhiệt độ nhiệt độ tăng giảm 10C điện áp ngõ tăng giảm 10mV 16 4.2.2.3 PIC 16F877A - Nhận tín hiệu truyền cảm biến xử lý thông tin để điều khiển thiết bị điện hiển thị trạng thái 4.2.2.4 Thiết bị điện - Tăng giảm nhiệt độ điều chỉnh để phù hợp với mơi trường xung quanh Hình 4.5: thiết bị điện proteus 4.2.2.5 Bộ hiển thị trạng thái - Hiển thị thơng tin lên hình LCD1602A trường hợp có cháy có cịi đèn LED báo động 17 Hình 4.6: hiển thị trạng thái proteus 4.3 Nguyên lý hoạt động: - Cấp nguồn hệ thống hoạt động, lúc hai cảm biến nhiệt độ LM 35 liên tục đo nhiệt độ truyền liệu đến PIC 16F877A để xử lý xuất thơng tin lên hình hiển thị LCD1602A, nhiệt bên ngồi mơi trường lớn nhiệt độ điều chỉnh (nút tăng giảm cho phù hợp với môi trường bình thường bên ngồi) LCD hiển thị có cháy, tương tự cảm biến khí gas MQ2 hoạt động bình thường có khí dễ cháy nổ truyền liệu đến Pic 16F877A để xử lý hiển thị thông tin LCD 4.4 Lưu đồ giải thuật: Bắt đầu Cảm biến nhiệt độ LM35, cảm biến khí gas MQ2, truyền thơng tin đến pic để so sánh với nhiệt độ điều chỉnh Đúng Nhiệt độ đo > nhiệt điều chỉnh có khí dể cháy Sai LCD hiển thị nhiệt độ đo 18 Kết thúc LCD hiển thị có cháy, đèn báo động còi hoạt động 4.5 Code vi điều khiển #include #device *=16 adc=10; #fuses hs,put,nowdt #use delay(clock=20000000) #include #define gas input(pin_a1) #define up input(pin_b0) #define down input(pin_b7) #define LCD_ENABLE_PIN PIN_D0 #define LCD_RS_PIN #define LCD_RW_PIN PIN_D1 PIN_D2 #define LCD_DATA4 PIN_D4 #define LCD_DATA5 PIN_D5 #define LCD_DATA6 PIN_D6 #define LCD_DATA7 PIN_D7 int16 nhietdo,i; int x=40; void main() { set_tris_b(0x11); set_tris_d(0x00); lcd_init(); delay_ms(10); setup_adc(adc_clock_internal); setup_adc_ports(an0); set_adc_channel(0); delay_ms(1000); while(true) 19 { if(up==0) // dieu chinh nhiet dat tang don vi { x=x+5; while(up==0) x=x; } else if(down==0) // dieu chinh nhiet dat giam don vi { x=x-5; while(down==0) x=x; } for(i=0;i nhiệt điều chỉnh có khí dể cháy Sai LCD hiển thị nhiệt độ đo 18 Kết thúc LCD hiển thị có cháy, đèn báo động cịi hoạt động 4.5 Code vi điều khiển #include