hệ thống báo cháy sử dụng lm 35

Thiết kế hệ thống báo cháy tự động

NHẬN XÉT
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
Chữ ký của giảng viên

SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 1

GVHD: Ngô Văn An


Thiết kế hệ thống báo cháy tự động

MỤC LỤC

SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 2

GVHD: Ngô Văn An


Thiết kế hệ thống báo cháy tự động

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, việc ứng dụng vi
điều khiển và máy tính vào kỹ thuật đo lường, điều khiển đã đem lại cho
con người những kết quả hết sức ưu việt trong cuộc sống. Việc giao tiếp
với thiên nhiên, môi trường là rất cần thiết để con người ta có thể hiểu rõ
về nó hơn. Cụ thể ngay xung quanh chúng ta, nhiệt độ là yếu tố đặc biệt,
giúp chúng ta rất nhiều trong đời sống cũng như sản xuất.
Theo thống kê,hằng năm tại trên đất nước chúng ta có rất nhiều vụ
hỏa hoạn,gây nhiều thiệt hại về người và của.Nguyên nhân những cuộc
hoả hoạn trên đa phần là do sơ ý của con người,sự cảnh báo không kịp
thời về sự xuất hiện của các đám cháy.Nhóm tác giả nhận thấy sự cảnh
báo những vụ hỏa hoạn kịp thời là yếu tố rất quan trọng. Dưới sự hướng dẫn
tận tình của giảng viên Ngô Văn An, nhóm tác giả quyết định chọn đề tài “Thiết kế
hệ thống báo cháy tự động”. vì nó rất gần gũi với thực tế,rất cần thiết và nó thật
sự rất có ý nghĩa.
Do tài liệu tham khảo bằng Tiếng Việt còn hạn chế, kiến thức có hạn và ít kinh nghiệm
trong thực tế nên đồ án này chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Vì vậy chúng em mong là sẽ
nhận được sự đóng góp và chỉ bảo của các thầy cô trong khoa.
Chúng em xin chân thành cám ơn!

SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 3

GVHD: Ngô Văn An


Thiết kế hệ thống báo cháy tự động
CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÁO CHÁY
1.1. Tổng quan chung về hệ thống báo cháy.
1.1.1. Khái niệm về hệ thống báo cháy tự động.
Hệ thống báo cháy tự động là hệ thống gồm tập hợp các thiết bị có
nhiệm vụ phát hiện và báo động khi có cháy xảy ra. Việc phát hiện ra các
tín hiệu cháy có thể được thực hiện tự động bởi các thiết bị hoặc bởi con
người, và nhất thiết phải hoạt động liên tục trong 24/24 giờ.
1.1.2. Các thành phần của hệ thống báo cháy tự động.
Một hệ thống báo cháy tự động tiêu biểu sẽ có 3 thành phần như
sau:

Trung tâm báo cháy được thiết kế dạng tủ, bao gồm các thiết bị


−
−
−
−
−
−
−
−

−

chính :
Mainboard.
Biến thế.
Battery.
 Thiết bị đầu vào:
Đầu báo: báo khói, báo nhiệt, báo gas, báo lửa.
Công tắc khẩn (nút nhấn khẩn).
 Thiết bị đầu ra:
Bảng hiển thị phụ (bàn phím).
Chuông báo động, còi báo động.
Đèn báo động, đèn exit.
Bộ quay số điện thoại tự động.
1.1.3. Nguyên lí hoạt động của hệ thống báo cháy.
Quy trình hoạt động của hệ thống báo cháy là một quy trình khép
kín. Khi có hiện tượng về sự cháy (chẳng hạn như nhiệt độ gia tăng đột
ngột, có sự xuất hiện của khói hoặc các tia lửa) các thiết bị đầu vào (đầu
báo, công tắc khẩn) nhận tín hiệu và truyền thông tin của sự cố về trung
tâm báo cháy. Tại đây trung tâm sẽ xử lý thông tin nhận được, xác định vị
trí nơi xảy ra sự và truyền thông tin đến các thiết bị đầu ra (bảng hiển thị
phụ, chuông, còi, đèn), các thiết bị này sẽ phát tín hiệu âm thanh, ánh
sáng để mọi người nhận biết khu vực đang xảy ra sự cháy và xử lý kịp
thời.
SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 4

GVHD: Ngô Văn An

Thiết kế hệ thống báo cháy tự động
1.1.4. Phân loại hệ thống báo cháy.
Hệ thống báo cháy sử dụng 2 loại điện thế khác nhau : 12V và 24V.
Về mặt lý thuyết cả hai loại này đều có tính năng kỹ thuật và công dụng
như nhau. Nhưng, so với hệ thống báo cháy 24V thì hệ thống báo cháy
12V không mang tính chuyên nghiệp, trung tâm 12V chủ yếu được sử
dụng trong hệ thống báo trộm, ngoài ra hệ thống còn bắt buộc phải có
bàn phím lập trình. Trong khi hệ thống báo cháy 24V là một hệ thống báo
cháy chuyên nghiệp, khả năng truyền tín hiệu đi xa hơn, và không bắt
buộc phải có bàn phím lập trình. Tuy nhiên, trung tâm xử lý hệ báo cháy
12V ( trung tâm Networx) có giá thành thấp hơn so với trung tâm xử lý
hệ báo cháy 24V (trung tâm Mircom,…) Ngoài ra, Hệ thống báo cháy
được chia làm 2 hệ chính, gồm:
a. Hệ báo cháy thông thường.
Với tính năng đơn giản, giá thành không cao, hệ thống báo cháy
thông thường chỉ thích hợp lắp đặt tại các công ty có diện tích vừa hoặc
nhỏ (khoảng vài ngàn m2), số lượng các phòng ban không nhiều (vài
chục phòng); lắp đặt cho những nhà, xưởng nhỏ… Các thiết bị trong hệ
thống được mắc nối tiếp với nhau và mắc nối tiếp với trung tâm báo
cháy, nên khi xảy ra sự cố trung tâm chỉ có thể nhận biết khái quát và
hiển thị toàn bộ khu vực (zone) mà hệ thống giám sát (chứ không cho
biết chính xác vị trí từng đầu báo, từng địa điểm có cháy). Điều này làm
hạn chế khả năng xử lý của nhân viên giám sát.
b. Hệ báo cháy địa chỉ.
Với tính năng kỹ thuật cao, hệ thống báo cháy địa chỉ dùng để lắp
đặt tại các công ty mà mặt bằng sử dụng rộng lớn (vài chục ngàn m2),
được chia ra làm nhiều khu vực độc lập, các phòng ban trong từng khu
vực riêng biệt với nhau. Từng thiết bị trong hệ thống được mắc trực tiếp
vào trung tâm báo cháy giúp trung tâm nhận tín hiệu xảy ra cháy tại

từng khu vực, từng địa điểm một cách rõ ràng, chính xác. Từ đó trung
tâm có thể nhận biết thông tin sự cố một cách chi tiết và được hiển thị
trên bảng hiển thị phụ giúp nhân viên giám sát có thể.
1.2. Yêu cầu thiết kế hệ thống báo cháy tự động.
Đề tài “ Thiết kế hệ thống báo cháy tự động” yêu cầu phải tiến
hành quá trình hiển thị qua 3 công việc đó là:
-

Hiển thị nhiệt độ môi trường ra LCD.

SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 5

GVHD: Ngô Văn An


Thiết kế hệ thống báo cháy tự động
-

Khi nhiệt độ môi trường quá cao,vượt ngưỡng 50 0 C, có tín hiệu báo
ra loa.

CHƯƠNG II

THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG

2.1. Sơ đồ khối.

Khối báo hiệu

(loa điện tử)

Khối
Khối sensor

Khối vi xử lý

(LM35)

(PIC16F877A
)

Hiển
thị
(LCD1
6x2)

Khối nguồn
(LM2576)
Hình 2.1: Sơ đồ khối của mạch sản phẩm.
Nguyên lí hoạt động:
Khối nguồn cung cấp nguồn cho khối sensor,khối vi xử lí và khối hiển
thị.Khối sensor nhận tín hiệu từ môi trường bên ngoài,qua khối vi xử
lí.Khối vi xử lí xử lí tín hiệu và xuất ra khối hiển thị.Khi nhiệt độ vượt quá
ngưỡng cho phép,cụ thể trong đồ án là ngưỡng 50 0 C.Vi điều khiển sẽ
SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 6

GVHD: Ngô Văn An

Thiết kế hệ thống báo cháy tự động
xuất tín hiệu làm thông tranzito,từ đó loa báo động.Khi nhiệt độ trở về
dưới ngưỡng 500C,tranzito không thông,tín hiệu loa tắt.
2.2. Chức năng từng khối.
2.2.1. Khối sensor (LM 35).
a. LM 35.
LM 35 là một cảm biến nhiệt độ analog, nhiệt độ được các định bằng
cách đo hiệu điện thế ngõ ra của LM35.Sơ đồ chân của LM35 như sau:

Hình 2.2: Cảm biến LM 35 và sơ đồ chân.
Cấu tạo cảm biến LM 35:
Chân 1: Chân nguồn VCC
Chân 2: Đầu ra Vout
Chân 3: GND
Nguyên lí hoạt động của cảm biến LM 35:
LM 35 hoạt động theo nguyên lí hiệu ứng nhiệt điện.lm 35 nhận tín
hiệu nhiệt chuyển thành tín hiệu điện dưới dạng dòng điện hay điện
áp.khi ta cấp nguồn cho cảm biến,dưới tác dụng của nhiệt độ tạo ra các
SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 7

GVHD: Ngô Văn An


Thiết kế hệ thống báo cháy tự động
điện tích tự do và các lỗ trống trong chất bán dẫn.bằng sự phá vỡ các
phân tử,bứt các electron thành dạng tự do di chuyển qua vùng cấu trúc

mạng tinh thể tạo ra sự xuất hiện các lỗ trống.đo tín hiệu điện,ta biết
được nhiệt độ cần đo.
Một số thông số chính của LM35:
Cảm biến LM 35: là bộ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao
mà điện áp đầu ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ
Celsius. Chúng cũng không yêu cầu cân chỉnh ngoài vì vốn chúng đã
được cân chỉnh.
Đặc điểm chính của LM35:
+ Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V.


+ Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/0C.
+ Độ chính xác cao ở 25 0C là 0.5 0C.


+ Trở kháng đầu ra thấp 0.1 cho 1mA tải.
Dải nhiệt độ đo được của LM35 là từ -55 0C - 150 0C với các mức điện áp
ra khác nhau. Xét một số mức điện áp sau :
+ Nhiệt độ -55 0C điện áp đầu ra -550mV.
+ Nhiệt độ 25 0C điện áp đầu ra 250mV.
+ Nhiệt độ 150 0C điện áp đầu ra 1500Mv.
Tùy theo cách mắc của LM35 để ta đo các giải nhiệt độ phù hợp. Đối
với hệ thống này thì đo từ 00C đến 150 0C.
b. Tính toán nhiệt độ đầu ra của LM35.
Việc đo nhiệt độ sử dụng LM35 thông thường chúng ta sử dụng bằng
cách: LM35 - > ADC - >Vi điều khiển.
Như vậy ta có:
U= t.k
Với:U là điện áp đầu ra .
t là nhiệt độ môi trường đo.

K là hệ số theo nhiệt độ của LM35 10mV/1

0

C.

Giả sử điện áp Vcc cấp cho LM35 là 5V ADC 10bit .
Vậy bước thay đổi của LM35 sẽ là 5/(2^10) = 5/1024 .
Giá trị ADC đo được thì điện áp đầu vào của LM35 là:
(t*k)/(5/1024) = ((10^-2)*1024*t)/5 = 2.048*t
Vậy nhiệt độ ta đo được t = giá trị ADC/2.048 .
SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 8

GVHD: Ngô Văn An


Thiết kế hệ thống báo cháy tự động
2.2.2. Khối nguồn ( LM 2576).
LM2576 là loại IC nguồn rất thông dụng trên thị trường và có khả
năng hoạt động được với điện áp vào lên tới 40V đối với các loại thông
thường hoặc tới 57V đối với loại LM7526HV (đuôi ‘HV’ kèm theo có nghĩa
là High Voltage tức là điện áp cao).
Họ LM2576 có nhiều loại với các mức điện áp đầu ra khác nhau, như
LM2576-3.3V, LM2576-5V, LM2576-12V, LM2576-15V, và còn loại có khả
năng điều chỉnh điện áp đầu ra là LM2576ADJ.
Ngoài ưu điểm so về dải điện áp đầu vào so với các IC ổn định điện
áp tuyến tính thông thường như KA7805, KA7812,… Họ LM2576 còn có
khả năng cho dòng đầu ra lớn hơn nhiều, lên tới 3A dòng tải, là lựa chọn

phù hợp cho nhiều ứng dụng cần ổn áp dòng lớn như Led driver, motor
DC ….
Họ LM2576 có 5 chân với các chức năng bên dưới :
Sơ đồ chân LM2576

Chức năng các chân
Chân 1 : chân điện áp vào
Chân 2 : chân điện áp ra.
Chân 3 : chân nối đất.
Chân 4 : chân phản hồi
điện áp.
Chân 5: điều khiển ON/OFF
nguồn.

Bảng 2.1:Chức năng các chân LM 2576

SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 9

GVHD: Ngô Văn An


Thiết kế hệ thống báo cháy tự động

Hình 2.3: Hình ảnh khối nguồn dùng IC LM2576
Chức năng: dùng để biến đổi nguồn 12V => 5V, ổn định nguồn 5V
cho mạch.

2.2.3. Khối vi xử lí ( PIC16F877A).

a. Vi điều khiển PIC.
PIC là viết tắt của “ Progamable Intelligent Computer”, có thể tạm
dịch là “ Máy tính thông minh khả trình” do hãng Genenral Instrument
đặt tên đầu tiên cho vi điều khiển của họ: PIC1650 được thiết kế để dùng
làm các thiết bị ngoại vi cho vi điều khiển CP1600.
Vi điều khiển này được Ngiên cứu phát triển them và từ đó được hình
thành nên dòng vi điều khiển PIC ngày nay.
•

Các dòng PIC và cách lựa chọn vi điều khiển PIC.
Các ký hiệu của vi điều khiển PIC.
C: PIC có bộ nhớ EPROM (chỉ có 16C84 là EEPROM).
F: PIC có bộ nhớ flash.
LF: PIC có bộ nhớ flash hoạt động ở điện áp thấp.
LV: tương tự như LF, đấy là ký hiệu cũ.

SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 10

GVHD: Ngô Văn An


Thiết kế hệ thống báo cháy tự động
Bên cạnh đó một số bi điều khiển có ký hiệu xxFxxx là EEPROM, nếu
có thêm chữ A ở cuối là Flash( ví dụ PIC16F877 có EEPROM, còn
PIC16F877A có Flash).
Ngoài ra còn có thêm một dòng vi điều khiển PIC mới là dsPIC.
Ở Việt Nam phổ biến nhất là các họ vi điều khiển PIC do hãng
microchip sản xuất.

Cách lựa chọn một vi điều khiển PIC phù hợp:
Trước hết cần chú ý đến số chân của vi điều khiển cần thiết cho ứng
dụng.Có nhiều vi điều khiển PIC có số lượng chân khác nhau, thậm chí có
vi điều khiển chỉ có số lượng 8 chân, ngoài ra còn có vi điều khiển
28,40,44 …chân.Cần lựa chọn vi điều khiển PIC có bộ nhớ flash để có thể
nặp xóa chương trình được nhiều lần hơn.
Tiếp theo là cần chú ý đến các khối chức năng được tích hợp sẵn
trong vi điều khiển và các chuẩn giao tiếp bên trong.
Sau cùng cần chú ý đến bộ nhớ chương trình mà vi điều khiển cho
phép.
Ngoài ra mọi thông tin về cách lựa chọn vi điều khiển PIC có thể tìm
thấy trong cuốn sách “Select PIC guide” do nhà sản xuất microchip cung
cấp.
b. Vi điều khiển PIC16F877A

Sơ đồ chân vi điều khiển PIC16F877A:

SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 11

GVHD: Ngô Văn An


Thiết kế hệ thống báo cháy tự động

Hình 2.4: Vi điều khiển PIC16F877A và sơ đồ chân.
Chức năng cơ bản:

Hình 2.5: Chức năng cơ bản của Vi điều khiển PIC16F877A.

•
•
•

•

•

Chức năng các chân:
Chân OSC1/CLK1 (13): ngõ vào kết nối với dao động thạch anh hoặc
ngõ vào nhận xung clock từ bên ngoài.
Chân OSC2/CLK2 (14): ngõ ra dao động thạch anh hoặc ngõ ra cấp
xung clock.
Chân MCLR/Vpp (1) có 2 chức năng.
 MCLR: ngõ vào reset tích cực ở mức thấp.
 Vpp: ngõ vào nhận điện áp lập trình khi lập trình cho PIC.
Chân RA0/AN0 (2), RA1/AN1 (3), RA2/AN2 (3): có 2 chức năng .
 RA0,1,2: xuất/ nhập số.
 AN 0,1,2: ngõ vào tương tự của kênh thứ 0,1,2.
Chân RA2/AN2/VREF-/CVREF+ (4): xuất nhập số/ ngõ vào tương tự
của kênh thứ 2/ nhõ vào điện áp chuẩn thấp của bộ AD/ ngõ vào
điện áp chẩn cao của bộ AD.

SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 12

GVHD: Ngô Văn An

Thiết kế hệ thống báo cháy tự động
•
•
•

•
•
•
•

•
•

Chân RA3/AN3/VREF+ (5): xuất nhập số/ ngõ vào tương tự kênh 3/ ngõ
vào điện áp chuẩn (cao) của bộ AD.
Chân RA4/TOCK1/C1OUT (6): xuất nhập số/ ngõ vào xung clock bên ngoài
cho Timer 0/ ngõ ra bộ so sánh 1.
Chân RA5/AN4/SS/ C2OUT (7): xuất nhập số/ ngõ vào tương tự kênh 4/
ngõ vào chọn lựa SPI phụ/ ngõ ra bộ so sánh 2.
•
Chân RB0/INT (33): xuất nhập số/ ngõ vào tín hiệu ngắt ngoài.
•
Chân RB1 (34), RB2 (35): xuất nhập số.
•
Chân RB3/PGM (36): xuất nhập số/ cho phép lập trình điện áp thấp
ICSP.
•
Chân RB4 (37), RB5 (38): xuất nhập số.
•
Chân RB6/PGC (39): xuất nhấp số/ mạch gỡ rối và xung clock lập

trình ICSP.
•
Chân RB7/PGD (40): xuất nhập số/ mạch gỡ rối và dữ liệu lập trình
ICSP.
Chân RC0/T1OCO/T1CKI (15): xuất nhập số/ ngõ vào bộ giao động
Timer1/ ngõ vào xung clock bên ngoài Timer 1.
Chân RC1/T1OSI/CCP2 (16) : xuất nhập số/ ngõ vào bộ dao động Timer 1/
ngõ vào Capture2, ngõ ra compare2, ngõ ra PWM2.
Chân RC2/CCP1 (17): xuất nhập số/ ngõ vào Capture1 ,ngõ ra compare1,
ngõ ra PWM1.
Chân RC3/SCK/SCL (18): xuất nhập số/ ngõ vào xung clock nối tiếp đồng
bộ, ngõ ra chế độ SPI./ ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ, ngõ ra của
chế độ I2C.
•
Chân RC4/SDI/SDA (23): xuất nhập số/ dữ liệu vào SPI/ xuất nhập dữ
liệu I2C.
•
Chân RC5/SDO(24): xuất nhập số/ dữ liệu ra SPI.
•
Chân RC6/TX/CK (25): xuất nhập số/ truyền bất đồng bộ USART/
xung đồng bộ USART.
•
Chân RC7/RX/DT (26): xuất nhập số/ nhận bất đồng bộ USART.
•
Chân RD0-7/PSP0-7 (19-30): xuất nhập số/ dữ liệu port song song.
Chân RE0/
/AN5 (8): xuất nhập số/ điều khiển port song song/ ngõ vào
tương tự kênh 5
Chân RE1/
/AN6 (9): xuất nhập số/ điều khiển ghi port song song/ ngõ

vào tương tự kênh thứ 6.
•
Chân RE2/
/AN7 (10): xuất nhấp số/ Chân chọn lụa điều khiển
port song song/ ngõ vào tương tự kênh thứ 7.
•
Chân VDD (11, 32) và VSS (12, 31): là các chân nguồn của PIC.
c. Một vài thông tin về Vi điều khiển PIC16F877A.
Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh
có độ dài 14bits. Mỗi bit điều được thực thi trong một chu kỳ xung clock.
SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 13

GVHD: Ngô Văn An


Thiết kế hệ thống báo cháy tự động
Tốc độ hoạt động tối đa cho phép là 20MHZ với một chu kỳ lệnh là
200ns. Bộ nhớ chương trình là 8Kx14bit, bộ nhớ dữ liệu 368x8byte RAM
và bộ nhớ dữ liệu EEPROM với dung lượng 256x8byte. Số PORT I/O là 5
với 33 pin I/O.
Các đặc tính ngoại vi bao gồm các khối chức năng khác.
Timer0: bộ điếm 8 bit với bộ chia tần số 8 bit.
Timer1: bộ điếm 16 bit với bộ chia tần số, có thể thực hiện các chức
năng điếm dựa vào xung clock ngooai vi ngay khi vi điều khiển hoạt động
ở chế độ sleep.
Timer2: bộ điếm 8bit với bộ chia tần số, bộ postcaler.
Hai bộ so sánh capture/so sánh/ điều chế độ rộng xung.
Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP (Synchronous Serial Port), SPI và

I2C.
Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ.
Cổng giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với các chân điều
khiển RD,WR,CS ở bên ngoài.
Các đặc tính Analog:
8 kênh chuyển đổi ADC 10bit.
Hai bộ so sánh.
Bên cạnh đó là một vài đặc tính khác của vi điều khiển như:
Bộ nhớ flash với khả năng ghi xóa được 100.000 lần.
Bộ nhớ EEPROM với khả năng ghi xóa được 1000.000 lần.
Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thế lưu trữ trên 40 năm.
Khả năng tự nạp xóa chương trình với sự điều khiển của phần mềm.
Nạp được chương trình ngay trên mạch điện ICSP (In Circuit Serial
Programming) thông qua 2 chân.
Watchdog Timer với bộ dao động trong.
Chức năng bảo mật mã chương trình.
Chế độ sleep.
SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 14

GVHD: Ngô Văn An


Thiết kế hệ thống báo cháy tự động
Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác nhau.
d.Tổ chức bộ nhớ.
Cấu trúc bộ nhớ của vi điều khiển PIC16F887 bao gồm bộ nhớ chương trìn (Program
memory) và bộ nhớ dữ liệu (Data Memory).


Bộ nhớ chương trình.

Hình 2.6: Bộ nhớ chương trình PIC16F887.
Bộ nhớ chương trình của vi điều khiển PIC16F887 là bộ nhớ flash, dung lượng bộ nhớ
8K word (1 word = 14 bit) và được phân thành nhiều trang (từ page0 đến page 3). Như vậy
bộ nhớ chương trình có khả năng chứa được 8*1024 = 8192 lệnh (Vì một lệnh sau khi mã
hóa sẽ có dung lượng 1 word (14 bit). Để mã hóa được địa chỉ của 8K word bộ nhớ chương
trình, bộ đếm chương trình có dung lượng 13 bit (PC<12:0>). Khi vi điều khiển được
reset, bộ đếm chương trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0000h (Reset vector). Khi có ngắt xảy ra, bộ
đếm chương trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0004h (Interrupt vector). Bộ nhớ chương trình không
bao gồm bộ nhớ stack và không được địa chỉ hóa bởi bộ đếm chương trình.


Bộ nhớ dữ liệu

Bộ nhớ dữ liệu của PIC là bộ nhớ EEPROM được chia ra làm nhiều bank. Đối với
PIC16F887 bộ nhớ dữ liệu được chia ra làm 4 bank. Mỗi bank có dung lượng 128 byte, bao
SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 15

GVHD: Ngô Văn An


Thiết kế hệ thống báo cháy tự động
gồm các thanh ghi có chức năng đặc biệt SFG (Special Function Register) nằm ở các vùng
địa chỉ thấp và các thanh ghi mục đích chung GPR (General Purpose Register) nằm ở vùng
địa chỉ còn lại trong bank. Các thanh ghi SFR thường xuyên được sử dụng (ví dụ như thanh
ghi STATUS) sẽ được đặt ở tất cà các bank của bộ nhớ dữ liệu giúp thuận tiện trong quá

trình truy xuất và làm giảm bớt lệnh của chương trình.
Sơ đồ cụ thể của bộ nhớ dữ liệu PIC16F887 như sau:

Hình 2.7: Sơ đồ bộ nhớ dữ liệu PIC16F887.
e. Các cổng xuất nhập của PIC16F887.
Cổng xuất nhập (I/O port) chính là phương tiện mà vi điều khiển dùng
để tương tác với thế giới bên ngoài. Sự tương tác này rất đa dạng và
thông qua quá trình tương tác đó, chức năng của vi điều khiển được thể
hiện một cách rõ ràng.
Một cổng xuất nhập của vi điều khiển bao gồm nhiều chân (I/O pin),
tùy theo cách bố trí và chức năng của vi điều khiển mà số lượng cổng
xuất nhập và số lượng chân trong mỗi cổng có thể khác nhau. Bên cạnh
đó, do vi điều khiển được tích hợp sẵn bên trong các đặc tính giao tiếp
SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 16

GVHD: Ngô Văn An


Thiết kế hệ thống báo cháy tự động
ngoại vi nên bên cạnh chức năng là cổng xuất nhập thông thường, một
số chân xuất nhập còn có thêm các chức năng khác để thể hiện sự tác
động của các đặc tính ngoại vi nêu trên đối với thế giới bên ngoài. Chức
năng của từng chân xuất nhập trong mỗi cổng hoàn toàn có thể được xác
lập và điều khiển được thông qua các thanh ghi SFR liên quan đến chân
xuất nhập đó.
Vi điều khiển PIC16F887 có 5 cổng xuất nhập, bao gồm PORTA,
PORTB, PORTC, PORTD và PORTE. Cấu trúc và chức năng của từng cổng
xuất nhập sẽ được đề cập cụ thể trong phần sau.

 PORTA.

PORTA (RPA) bao gồm 6 I/O pin. Đây là các chân “hai chiều”
(bidirectional pin), nghĩa là có thể xuất và nhập được. Chức năng I/O này
được điều khiển bởi thanh ghi TRISA (địa chỉ 85h). Muốn xác lập chức
năng của một chân trong PORTA là input, ta “set” bit điều khiển tương
ứng với chân đó trong thanh ghi TRISA và ngược lại, muốn xác lập chức
năng của một chân trong PORTA là output, ta “clear” bit điều khiển tương
ứng với chân đó trong thanh ghi TRISA. Thao tác này hoàn toàn tương tự
đối với các PORT và các thanh ghi điều khiển tương ứng TRIS (đối với
PORTA là TRISA, đối với PORTB là TRISB, đối với PORTC là TRISC, đối với
PORTD là TRISD vàđối với PORTE là TRISE).
Bên cạnh đó PORTA còn là ngõ ra của bộ ADC, bộ so sánh, ngõ vào
analog ngõ vào xung clock của Timer0 và ngõ vào của bộ giao tiếp MSSP
(Master Synchronous Serial Port). Đặc tính này sẽ được trình bày cụ thể
trong phần sau.
Các thanh ghi SFR liên quan đến PORTA bao gồm:
PORTA (địa chỉ 05h): Chứa giá trị các pin trong PORTA.
TRISA (địa chỉ 85h): Chứa giá trị các pin trong PORTA.
CMCON (địa chỉ 9Ch): Thanh ghi điều khiển bộ so sánh.
CVRCON (địa chỉ 9Dh) : Thanh ghi điều khiển bộ so sánh điện
áp.
 ADCON1 (địa chỉ 9Fh): Thanh ghi điều khiển bộ ADC.





 PORTB.

PORTB (RPB) gồm 8 pin I/O. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng
là TRISB. Bên cạnh đó một số chân của PORTB còn được sử dụng trong
quá trình nạp chương trình cho vi điều khiển với các chế độ nạp khác
nhau. PORTB còn liên quan đến ngắt ngoại vi và bộ Timer0. PORTB còn
SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 17

GVHD: Ngô Văn An


Thiết kế hệ thống báo cháy tự động
được tích hợp chức năng điện trở kéo lên được điều khiển bởi chương
trình.
Các thanh ghi SFR liên quan đến PORTB bao gồm:




PORTB (địa chỉ 06h,106h): Chứa giá trị các pin trong PORTB.
TRISB (địa chỉ 86h,186h): Điều khiển xuất nhập.
OPTION_REG (địa chỉ 81h,181h) : điều khiển ngắt ngoại vi và
bộ Timer0.

 PORTC.

PORTC (RPC) gồm 8 pin I/O. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng
là TRISC. Bên cạnh đó PORTC còn chứa các chân chức năng của bộ so
sánh, bộ Timer1, bộ PWM và các chuẩn giao tiếp nối tiếp I2C, SPI, SSP,
USART.

Các thanh ghi điều khiển liên quan đến PORTC:



PORTC (địa chỉ 07h) : chứa giá trị các pin trong PORTC.
TRISC (địa chỉ 87h) : Điều khiển xuất nhập.

 PORTD.

PORTD (RPD) gồm 8 chân I/O, thanh ghi điều khiển xuất nhập tương
ứng là TRISD. PORTD còn là cổng xuất dữ liệu của chuẩn giao tiếp PSP
(Parallel Slave Port).
Các thanh ghi liên quan đến PORTD bao gồm:



Thanh ghi PORTD: Chứa giá trị các pin trong PORTD.
Thanh ghi TRISD: Điều khiển xuất nhập.

 PORTE.

PORTE (RPE) gồm 3 chân I/O. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương
ứng là TRISE. Các chân của PORTE có ngõ vào analog. Bên cạnh đó
PORTE còn là các chân điều khiển của chuẩn giao tiếp PSP.
Các thanh ghi liên quan đến PORTE bao gồm:
PORTE: Chứa giá trị các chân trong PORTE.
TRISE: Điều khiển xuất nhập và xác lập các thông số cho
chuẩn giao tiếp PSP.
 ADCON1: Thanh ghi điều khiển khối ADC.




2.2.4. Khối hiển thị.
SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 18

GVHD: Ngô Văn An


Thiết kế hệ thống báo cháy tự động

Hình 2.8:Màn hình LCD

Hình2.9: Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị LCD
Có rất nhiều loại LCD với nhiều hình dáng và kích thước khác nhau,
LCD 16x2 là một loại LCD thông dụng.
Khi sản xuất LCD, nhà sản xuất đã tích hợp chíp điều khiển
(HD44780) bên trong lớp vỏ và chỉ đưa các chân giao tiếp cần thiết. Các
chân này được đánh số thứ tự và đặt tên như trong bảng.

Chức năng các chân:
SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 19

GVHD: Ngô Văn An


Thiết kế hệ thống báo cháy tự động

Chân

Ký
hiệu

1

Vss

Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này
với GND của mạch điều khiển

2

VDD

Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân
này với VCC=5V của mạch điều khiển

3

VEE

Điều chỉnh độ tương phản của LCD.

4

5

6

Mô tả

RS

Chân chọn thanh ghi (Register select). Nối chân RS với
logic “0” (GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn thanh ghi.
+ Logic “0”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của
LCD (ở chế độ “ghi” - write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ
của LCD (ở chế độ “đọc” - read)
+ Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR
bên trong LCD.

R/W

Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write). Nối chân R/W với
logic “0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với logic
“1” để LCD ở chế độ đọc.

E

Chân cho phép (Enable). Sau khi các tín hiệu được đặt lên
bus DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung
cho phép của chân E.
+ Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển
vào(chấp nhận) thanh ghi bên trong nó khi phát hiện một
xung (high-to-low transition) của tín hiệu chân E.
+ Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-DB7 khi
phát hiện cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và
được LCD giữ ở bus đến khi nào chân E xuống mức thấp.

Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với
MPU. Có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này :
DB0 - + Chế độ 8 bit : Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với
7 - 14
DB7 bit MSB là bit DB7.
+ Chế độ 4 bit : Dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4
tới DB7, bit MSB là DB7
15
16

-

Nguồn dương cho đèn nền
GND cho đèn nền

SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 20

GVHD: Ngô Văn An


Thiết kế hệ thống báo cháy tự động
2.2.5. Khối loa báo.

Chức năng:dùng để báo động khi có nhiệt độ quá 50 0C,có nhiều
chủng loại và công suất sử dụng khác nhau.
Đặc điểm:
-

Điện áp hoạt động: 3.5 - 5.5V
Dòng hoạt động: < 25mA
Tần số âm thanh: 2500Hz

SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 21

GVHD: Ngô Văn An


Thiết kế hệ thống báo cháy tự động

CHƯƠNG III

THIẾT KẾ MẠCH
3.1. Thiết kế mạch mô phỏng.
Sử dụng phần mềm proteus 7.10 để mô phỏng và chạy chạy chương
trình.
Các linh kiện cần thiết để mô phỏng:
-

PIC16F877A: ký hiệu trên protues là PIC16F877A
LM35
: ký hiệu: LM35
LCD16x02 : ký hiệu : LM016L

Hình 3.1:Mạch mô phỏng
3.2. Thiết kế mạch in

Để thiết kế được mạch in trước hết ta cần phải ôn lại một số linh
kiện cơ bản: tụ xoay chiều, tụ một chiều, diot, điện trở, biến trở.

SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 22

GVHD: Ngô Văn An


Thiết kế hệ thống báo cháy tự động
Trên mô phỏng, thì ta sử dụng một số linh kiện cần thiết để mô
phỏng chương trình, khi thiết kế ta có thể tra datasheet của một số linh
kiện như PIC16F877A, LM35, LCD16x02.
Từ đó ta sẽ biết cách sử dụng và vẽ mạch cho từng modul. ở đây ta
dùng phần mềm ARES của protues để ta vẽ mạch in

Hình 3.2:Mạch in
3.3. Các linh kiện khác sử dụng trong mạch.
3.3.1.Điện trở.
Điện trở là một linh kiện có tính cản trở dòng điện và làm một số
chức năng khác tùy vào vị trí điện trở trong mạch điện.
- Cấu tạo: điện trở được cấu tạo từ những vật liệu có điện trở suất cao
như làm
bằng than, magie kim loại Ni-O2, oxit kim loại, dây quấn. Để biểu thị giá
trị điện
SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 23

GVHD: Ngô Văn An


Thiết kế hệ thống báo cháy tự động
trở. Người ta dung các vòng màu để biểu thị giá trị điện trở.
- Ký hiệu:

- Hình dạng thực tế:

Hình 3.3:Điện trở

- Cách đọc trị số điện trở 4 vòng màu:

Hình 3.4:Cách đọc thông số điện trở
SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 24

GVHD: Ngô Văn An


Thiết kế hệ thống báo cháy tự động

Giá trị điện trở thường được thể hiện qua các vạch màu trên thân
điện trở, mỗi màu đại diện cho một số. Màu đen: số 0, màu nâu: số 1,
màu đỏ: số 2, màu cam: số 3, màu vàng: số 4, màu lục: số 5, màu lam số
6, màu tím số 7, màu xám: số 8, màu trắng: số 9.
Nhìn trên thân điện trở, tìm bên có vạch màu nằm sát ngoài cùng
nhất, vạch màu
đó và vạch màu thứ hai, kế nó được dùng để xác định trị số của màu.

Vạch thứ ba là vạch để xác định nhân tử lũy thừa.
Giá trị điện trở = trị số x nhân tử lũy thừa.
Phần cuối cùng:làvạch màu nằm tách biệt với ba vạch màutrước,
thường có màu hoàng kim hoặc màubạc, dùng để xác định sai số của giá
trị điệntrở, hoàng kim là 5%, bạc là 10%.
3.3.2. Tụ điện.
- Tụ điện là linh kiện có khả năng tích điện. Tụ điện cách điện với dòng
điện một chiều và cho dòng điện xoay chiều truyền qua.
- Tụ điện được chia làm hai loại chính: loại không phân cực và loại có
phân cực.
- Loạicó phân cực thường có giá trị lớn hơn loại không phân cực, trên hai
chân của loại phân cực có phân biệt chân nối âm, nối dương rõ ràng, khi
gắn tụ có phân cực vào mạch điện, nếu gắn ngược chiều âm dương, tụ
phân cực có thể bị hư và hoạt động sai. Ngoài ra người ta còn gọi tên tụ
điện theo vật liệu làm tụ, ví dụ: tụ gốm, tụ giấy, tụ hóa...

SVTH: Vương Mạnh Hào

Trang 25

GVHD: Ngô Văn An