Thiết kế hệ thống đo nhiệt độ và báo cháy

Thiết kế hệ thống đo nhiệt độ và
báo cháy
Đồ Án 1
Đồ Án 1
1
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ
GVHD: Ths. TRƯƠNG NĂNG TOÀN
SV Thực hiện: Phạm Thành Danh
Nguyễn Trung Hiếu
Lớp: DHDT4B
2

Ý tưởng về đề tài

Các Linh Kiện Chính

Thiết kế Nguyên Lí

Thực hiện Phần Cứng
Nội Dung Trình Bày
Nội Dung Trình Bày

Thực hiện Phần Mềm
3

Ý Tưởng Về Đề Tài
4
_Ngày nay, cùng với những hiểm họa có thể xảy ra với con người thì hỏa hoạn cũng là
một trong những mối nguy hiểm mà con người cần phải đề phòng nhất.
_Hậu quả mà nó gây ra cho chúng ta là rất lớn, rất khó có thể lường được. Do đó vấn đề
mà chúng ta đề cập ở đây là cần phải cảnh giác cao về phòng cháy, chữa cháy.


Ý tưởng về đề tài
5
_Thiết kế hệ thống báo cháy sử dụng vi điều khiển PIC16F877A.
_Hiển thị giá trị nhiệt độ môi trường lên 4 led bảy đoạn.
_Có các nút nhấn để điều chỉnh nhiệt độ ngưỡng, nếu nhiệt độ vượt ngưỡng thì có
chuông báo động.

Ý tưởng về đề tài
6
Khối Nguồn
Khối Nguồn
PIC 16F877A
PIC 16F877A
Khối Hiển
Thị
Khối Hiển
Thị
Khối Báo Động
Khối Báo Động
Khối Cảm Biến và Khuếch
Đại
Khối Cảm Biến và Khuếch
Đại
Khối Nút Nhấn
Khối Nút Nhấn
Nhiệt độ môi trường
Nhiệt độ môi trường

Ý tưởng về đề tài

7

Các Linh Kiện Chính
8

Các Linh Kiện Chính
1. Vi điều khiển PIC16F877A
9

Các Linh Kiện Chính
2. IC Cảm Biến Nhiệt Độ LM35DZ
_Là IC cảm biến nhiệt, độ chính xác cao.
_Tỉ lệ tuyến tính +10mV/
0
C. Ở 25
0
C, điện áp ngõ ra V
out
=250mV.
_Sử dụng trong dải nhiệt độ: 0 đến 100
0
C
_Làm việc với nguồn nuôi 4V đến 30V
_Trở kháng ra thấp 0,1Ω với tải 1mA.
_Khả năng tự làm nóng thấp, 0.08
0
C trong không khí.
10

Các Linh Kiện Chính

_Dùng làm bộ khuyếch đại thuật toán.
_Có đặc tính nhiễu thấp, trở kháng vào cao, độ chính xác độ.
_Điện áp cung cấp ±3V đến ± 18V.
_Điện áp đầu vào cho phép ± 14V.
_Nhiệt độ hoạt động có thể lên tới 125
0
C.
3. OP-AMP OP07
11

Các Linh Kiện Chính
4. LED 7 Đoạn – Anode Chung:
+VCC
_Led 7 đoạn dùng để hiển thị giá trị giải mã. Led 7 đoạn là loại
dụng cụ chỉ thị, trong đó mỗi đoạn là một diode phát quang được kí hiệu
lần lượt là a, b, c, d, e, f,g.
_Led 7 đoạn có 2 loại là Anode chung và Cathode chung. Trong Đồ
án này ta dùng led 7 đoạn loại Anode chung.
12

Các Linh Kiện Chính
5. BJT PNP-A1015 và BJT NPN-C1815:
Trong phạm vi đồ án này, ta chỉ sử dụng các BJT như là “công tắc
đóng mở”, tức là BJT chỉ hoạt động trong vùng tắt và vùng dẫn bão
hòa.
13

Thiết Kế Nguyên Lí
14


Thiết Kế Nguyên Lí
led-alert
1
2
3
SW1
SW2
DP
A
D
G
2
3
1
Sw3
D0
D1
D0
D1
4
4
A
B
C
D
F
G
DP
I1
I2

I3
I4
E
loa
I1
I2
I3
SW3
led-alert
I4
SW0
SW1
SW2
F
E
C
B
SW0
loa
RA0/AN0
2
RA1/AN1
3
RA2/AN2/VREF-/CVREF
4
RA4/T0CKI/C1OUT
6
RA5/AN4/SS/C2OUT
7
RE0/AN5/RD

8
RE1/AN6/WR
9
RE2/AN7/CS
10
OSC1/CLKIN
13
OSC2/CLKOUT
14
RC1/T1OSI/CCP2
16
RC2/CCP1
17
RC3/SCK/SCL
18
RD0/PSP0
19
RD1/PSP1
20
RB7/PGD
40
RB6/PGC
39
RB5
38
RB4
37
RB3/PGM
36
RB2

35
RB1
34
RB0/INT
33
RD7/PSP7
30
RD6/PSP6
29
RD5/PSP5
28
RD4/PSP4
27
RD3/PSP3
22
RD2/PSP2
21
RC7/RX/DT
26
RC6/TX/CK
25
RC5/SDO
24
RC4/SDI/SDA
23
RA3/AN3/VREF+
5
RC0/T1OSO/T1CKI
15
MCLR/Vpp/THV

1
U1
PIC16F877A
X1
CRYSTAL
C1
33pF
C2
33pF
Q2
2N3702
Q3
2N3702
Q4
2N3702
44.0
3
1
VOUT
2
U2
LM35
Vout=Vin ( 1+R7/R6)
R22
10k
R3
10k
R4
10k
SW0

SW1
SW2
TANG NHIET DO CHUAN
GIAM NHIET DO CHUAN
XEM VA DIEU CHINH NHIET DO CHUAN
CHUONG BAO DONG KHI CO CHAY
KHOI HIEN THI NHIET DO
SO DO MACH BAO CHAY DUNG IC CAM BIEN NHIET LM35
1
2
3
4
5
6
7
8
16
15
14
13
12
11
10
9
RN1
330 ohm
R1
2K2
R2
2K2

R5
2K2
R14
100
R17
10k
C3
0.1uF
VCC
BUZZER
5V
5V
-5V
5V
5V
3
2
6
74
8 1
U3
OP07
R6
1K
R7
2K2
D1
LED-GREEN
D2
LED-GREEN

R53
330
R63
330
LED BAO NHIET DO THUC
LED BAO NHIET DO CHUAN
Q5
2N3702
R8
2K2
LS1
SPEAKER
Q1
C1815
R31
2k2
5V
R71
2K2
D3
LED-RED
R9
10k
SW3
DIEU CHINH VE NHIET DO CHUAN BAN DAU
Q6
C1815
R11
330
R10

220
15

Thiết Kế Nguyên Lí
1. Khối Cảm biến và Khuếch đại
44.0
3
1
VOUT
2
U2
LM35
Vout=Vin ( 1+R7/R6)
5V
5V
-5V
3
2
6
74
8 1
U3
OP07
R6
1K
R7
2K2
16

Thiết Kế Nguyên Lí

2. Khối Xử Lí
led-alert
1
2
3
DP
A
D
G
Sw3
D0
D1
4
SW0
SW1
SW2
F
E
C
B
loa
RA0/AN0
2
RA1/AN1
3
RA2/AN2/VREF-/CVREF
4
RA4/T0CKI/C1OUT
6
RA5/AN4/SS/C2OUT

7
RE0/AN5/RD
8
RE1/AN6/WR
9
RE2/AN7/CS
10
OSC1/CLKIN
13
OSC2/CLKOUT
14
RC1/T1OSI/CCP2
16
RC2/CCP1
17
RC3/SCK/SCL
18
RD0/PSP0
19
RD1/PSP1
20
RB7/PGD
40
RB6/PGC
39
RB5
38
RB4
37
RB3/PGM

36
RB2
35
RB1
34
RB0/INT
33
RD7/PSP7
30
RD6/PSP6
29
RD5/PSP5
28
RD4/PSP4
27
RD3/PSP3
22
RD2/PSP2
21
RC7/RX/DT
26
RC6/TX/CK
25
RC5/SDO
24
RC4/SDI/SDA
23
RA3/AN3/VREF+
5
RC0/T1OSO/T1CKI

15
MCLR/Vpp/THV
1
U1
PIC16F877A
44.0
3
1
VOUT
2
U2
LM35
Vout=Vin ( 1+R7/R6)
1
2
3
4
5
6
7
8
16
15
14
13
12
11
10
9
RN1

330 ohm
5V
5V
-5V
3
2
6
74
8 1
U3
OP07
R6
1K
R7
2K2
17
SPEAK
1
2
3
DP
A
D
G
2
3
1
Sw3
D0
D1

D0
D1
4
4
A
B
C
D
F
G
DP
I1
I2
I3
I4
E
I1
I2
I3
I4
SW0
SW1
SW2
F
E
C
B
RA0/AN0
2
RA1/AN1

3
RA2/AN2/VREF-/CVREF
4
RA4/T0CKI/C1OUT
6
RA5/AN4/SS/C2OUT
7
RE0/AN5/RD
8
RE1/AN6/WR
9
RE2/AN7/CS
10
OSC1/CLKIN
13
OSC2/CLKOUT
14
RC1/T1OSI/CCP2
16
RC2/CCP1
17
RC3/SCK/SCL
18
RD0/PSP0
19
RD1/PSP1
20
RB7/PGD
40
RB6/PGC

39
RB5
38
RB4
37
RB3/PGM
36
RB2
35
RB1
34
RB0/INT
33
RD7/PSP7
30
RD6/PSP6
29
RD5/PSP5
28
RD4/PSP4
27
RD3/PSP3
22
RD2/PSP2
21
RC7/RX/DT
26
RC6/TX/CK
25
RC5/SDO

24
RC4/SDI/SDA
23
RA3/AN3/VREF+
5
RC0/T1OSO/T1CKI
15
MCLR/Vpp/THV
1
U1
PIC16F877A
Q2
2N3702
Q3
2N3702
Q4
2N3702
KHOI HIEN THI NHIET DO
1
2
3
4
5
6
7
8
16
15
14
13

12
11
10
9
RN1
330 ohm
R1
2K2
R2
2K2
R5
2K2
5V
D1
LED-GREEN
D2
LED-GREEN
R53
330
R63
330
LED BAO NHIET DO THUC
LED BAO NHIET DO CHUAN
Q5
2N3702
R8
2K2

Thiết Kế Nguyên Lí
3. Khối Hiển Thị

18

Thiết Kế Nguyên Lí
4. Khối Nút Nhấn
1
2
3
SW1
SW2
DP
A
D
G
Sw3
D0
D1
4
SW3
SW0
SW1
SW2
F
E
C
B
SW0
RA0/AN0
2
RA1/AN1
3

RA2/AN2/VREF-/CVREF
4
RA4/T0CKI/C1OUT
6
RA5/AN4/SS/C2OUT
7
RE0/AN5/RD
8
RE1/AN6/WR
9
RE2/AN7/CS
10
OSC1/CLKIN
13
OSC2/CLKOUT
14
RC1/T1OSI/CCP2
16
RC2/CCP1
17
RC3/SCK/SCL
18
RD0/PSP0
19
RD1/PSP1
20
RB7/PGD
40
RB6/PGC
39

RB5
38
RB4
37
RB3/PGM
36
RB2
35
RB1
34
RB0/INT
33
RD7/PSP7
30
RD6/PSP6
29
RD5/PSP5
28
RD4/PSP4
27
RD3/PSP3
22
RD2/PSP2
21
RC7/RX/DT
26
RC6/TX/CK
25
RC5/SDO
24

RC4/SDI/SDA
23
RA3/AN3/VREF+
5
RC0/T1OSO/T1CKI
15
MCLR/Vpp/THV
1
U1
PIC16F877A
R22
10k
R3
10k
R4
10k
SW0
SW1
SW2
TANG NHIET DO CHUAN
GIAM NHIET DO CHUAN
XEM VA DIEU CHINH NHIET DO CHUAN
1
2
3
4
5
6
7
8

16
15
14
13
12
11
10
9
RN1
330 ohm
5V
R9
10k
SW3
DIEU CHINH VE NHIET DO CHUAN BAN DAU
19

Thiết Kế Nguyên Lí
5. Khối Báo Động Khi Có Cháy
SPEAK
SPEAK
CHUONG BAO DONG KHI CO CHAY
BUZZER
LS1
SPEAKER
Q1
C1815
R31
2k2
5V

R71
2K2
D3
LED-RED
Q6
C1815
R11
220
R10
220
20

Thực hiện Phần Cứng
21

Thực hiện Phần Cứng
1. Mạch Xử Lí
R 5
3 3 0
S W 0
C 2
3 3 p F
R 1 2
3 3 0
S W 3
J - K H O I H I E N T H I
P O W E R ( + )
1
2
3

V C C
R 2 6
2 2 0
R 8
3 3 0
S W 2
J - N U T N H A N
P O W E R ( + )
1
2
3
S W 1
R 1 1
3 3 0
L E D X A N H
L E D - P O W E R ( - - - )
R 1 0
3 3 0
Q 5
C 1 8 1 5
R _ N G U O N ( + )
3 3 0
D 3
L E D - A L E R
s p e a k
R 9
3 3 0
V C C
J 2
P O W E R ( - )

1
2
3
R _ N G U O N ( - - - )
3 3 0
s p e a k
J 1
P O W E R ( + )
1
2
3
L E D D O
L E D - P O W E R ( + )
P O R T - Q U E T L E D
C O N 4
1
2
3
4
P O R T - C H E D O _ H T
C O N 4
1
2
3
4
P O R T - S W
C O N 4
1
2
3

4
s p e a k
V C C
C 1
0 . 1 u F
U 2
L M 3 5 / T O
12
3
V S +V O U T
G N D
- V C C
R 1
1 0 K
R 2
1 0 0
C 2
B U T T O N
R E S E T
V C C
V C C
C 3
L S 1
B U Z Z E R
1
2
R 6
3 3 0
R 4
2 K 2

-
+
U 3
O P - 0 7
3
2
6
7
1
4
8
Y 1
C R Y S T A L
C 4
- V C C
Q 6
C 1 8 1 5
C 1
R 2 1
2 K 2
C 3
3 3 p F
V C C
R 7
3 3 0
P O R T D
C O N 8
1
2
3

4
5
6
7
8
D 1
V C C
U 1
P I C 1 6 F 8 7 7 A
7
6
5
4
3
2
4 0
3 9
3 8
3 7
3 6
3 5
3 4
3 3
1
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3

1 4
1 5
1 6
1 7
1 8
1 9
2 0
2 1
2 2
2 3
2 4
2 5
2 6
2 7
2 8
2 9
3 0
3 1
3 2
R A 5 / A N 4 / S S / C 2 O U T
R A 4 / T 0 C L K I / C 1 O U T
R A 3 / A N 3 / V r e f +
R A 2 / A N 2 / V r e f - / C V r e f
R A 1 / A N 1
R A 0 / A N 0
R B 7 / P G D
R B 6 / P G C
R B 5
R B 4
R B 3 / P G M

R B 2
R B 1
R B 0 / I N T
M C L R / V p p / R E 3
R E 0 / R D / A N 5
R E 1 / W R / A N 6
R E 2 / C S / A N 7
V D D 1 - V C C
V S S 1 - G N D
O S C 1 / C L K I
O S C 2 / C L K O
R C 0 / T 1 O S O / T 1 C L K I
R C 1 / T 1 O S I / C C P 2
R C 2 / C C P 1
R C 3 / S C K / S C L
R D 0 / P S P 0
R D 1 / P S P 1
R D 2 / P S P 2
R D 3 / P S P 3
R C 4 / S D I / S D A
R C 5 / S D O
R C 6 / T X / C K
R C 7 / R X / D T
R D 4 / P S P 4
R D 5 / P S P 5
R D 6 / P S P 6
R D 7 / P S P 7
V S S 2 - G N D
V D D 2 - V C C
R f

2 K 2
R i
1 K
D 0
22

Thực hiện Phần Cứng
2. Mạch Hiển Thị
E
S W 2
D 1
L E D - T H U C
C 4
E
R 1 6
2 K 2
F
S W 3
U 4
7 S E G - c h u c
8
3
7
6
4
2
9
1
1 0
5

C A
C A
A
B
C
D
F
E
G
D P
D 1
F
R 2 2
1 0 K
GA
C 3
Q 1
A 1 0 1 5
G
S W 2
C H U Y E N
D PB
C 4
D P
S W 0
R 1 5
2 K 2
A
J 1 8
P O W E R ( + )

1
2
3
C
S W 0
T A N G
C 1
U 6
7 S E G - d a u
8
3
7
6
4
2
9
1
1 0
5
C A
C A
A
B
C
D
F
E
G
D P
V C C

D P
BD
Q 4
A 1 0 1 5
S W 1
J - N U T N H A N
C O N 4
1
2
3
4
G
C
R 2 5
1 0 K
F
S W 3
F
DG
R 2 4
1 0 K
S W 0
R 1 8
2 K 2
E
ED P
V C C
S W 1
U 5
7 S E G - d v

8
3
7
6
4
2
9
1
1 0
5
C A
C A
A
B
C
D
F
E
G
D P
D 0
D
R 1 7
2 K 2
F
R 2 0
3 3 0
V C C
S W 2
C 2

C
G
U 7
7 S E G - C
8
3
7
6
4
2
9
1
1 0
5
C A
C A
A
B
C
D
F
E
G
D P
J - P O R T D - L E D
C O N 8
1
2
3
4

5
6
7
8
V C C
S W 3
D 1
B
J - C H E D O - L E D
C O N 4
1
2
3
4
D PA
D 2
L E D - C H U A N
C 1
A
Q 2
A 1 0 1 5
AB
Q 3
A 1 0 1 5
S W 2
V C C
C 2
E B
R 2 3
1 0 K

C
S W 0
R 1 9
3 3 0
C 3
T H I E T L A P N H I E T D O C H U A N
S W 1
G I A M
CD
S W 1
S W 3
- - - ? - - -
V C C
D 0
L E D B A O N H I E T D O T H U C
D
J - Q U E T L E D - L E D
C O N 4
1
2
3
4
23

Thực hiện Phần Cứng
3. Mạch Nguồn
R 1
1 K
D 5
L E D

- 5 V D C
U 6
L M 7 8 1 2 C / T O 2 2 0
1 3
2
I N O U T
G N D
J 2
C O N 8
1
2
3
4
5
6
7
8
- +
D 1
B R I D G E
2
1
3
4
J 1 0
C O N 3
1
2
3
U 5

L M 7 8 0 5 C / T O 2 2 0
1 3
2
I N O U T
G N D
D 1 2
L E D
+ 1 2 V D C
J 1
H E A D E R 3
1
2
3
D 3
L E D
D 2
L E D
C 1 2
1 0 4
+ 1 2 V D C
D 6
L E D
J 7
C O N 3
1
2
3
- 1 2 V D C
C 4
4 7 0 u F

D 1 0
L E D
+ 5 V D C
D 9
L E D
R 1 1
3 3 0
C 7
1 0 4
R 1 2
3 3 0
R 9
3 3 0
R 8
3 3 0
R 3
3 3 0
C 1 1
1 0 4
C 1 0
1 0 4
- 5 V D C
R 2
1 K
R 6
3 3 0
C 1
1 0 0 0 u F
- 1 2 V D C
C 9

1 0 4
D 8
L E D
C 3
4 7 0 u F
R _ C S 1
1 0 0 / 2 W
U 7
L M 7 9 0 5 C / T O 2 2 0
2 3
1
I N O U T
G N D
D 1 3
L E D
+ 1 2 V D C
+ 5 V D C
D 7
L E D
F 1
F U S E
+ 5 V D C
C 6
1 0 0 0 u F
J 4
C O N 3
1
2
3
R 1 0

3 3 0
C 8
1 0 4
- 1 2 V D C
J 6
C O N 3
1
2
3
R 5
3 3 0
J 8
C O N 3
1
2
3
- 5 V D C
- 5 V D C
U 8
L M 7 9 1 2 C / T O 2 2 0
2 3
1
I N O U T
G N D
R 7
3 3 0
+ 1 2 V D C
J 5
C O N 3
1

2
3
C 5
4 7 0 u F
D 4
L E D
C 2
4 7 0 u F
J 3
C O N 3
1
2
3
- 1 2 V D C
R _ C S 2
1 0 0 / 2 W
J 9
C O N 3
1
2
3
R 4
3 3 0
D 1 1
L E D
+ 5 V D C
24

Thực hiện Phần Mềm
25


Thực hiện Phần Mềm
1. Lưu Đồ Giải Thuật
Lưu Đồ Giải Thuật Chương Trình
Chính