CLASS SMART ROOM(có code và mạch in)

trang 1 / 20

CLASS SMART ROOM

CLASS SMART ROOM


trang 2 / 20

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1: Sơ đồ khối .............................................................................................3
Hình 2.2: Chip ATMega328 ..................................................................................4
Hình 2.3: Sơ đồ chân ATmega328 ........................................................................5
Hình 2.4: Cảm biến nhiệt độ LM35 ......................................................................6
Hình 2.5: Cảm biến ánh sáng ................................................................................7
Hình 2.6: LCD 16x2 ..............................................................................................8
Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý ..................................................................................11

CLASS SMART ROOM


trang 3 / 20

DANH MỤC BẢNG BI
Y
Bảng 2.2.5: Chức năng các chân của LCD …………………………………9

CLASS SMART ROOM


trang 4 / 20

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU MẠCH LỚP HỌC THÔNG MINH
1.1 Tính quan trọng của sản phẩm:
 Tiết kiệm được năng lượng điện 1 cách tối ưu
 Quản lý được phòng học 1 cách hiệu quả và nâng cao năng suất
 Đáp ứng nhu cầu của học sinh và giảng viên
 Giúp phát triển được tư duy, tính sáng tạo làm nền tảng để nghiên cứu,
khai thác những ứng dụng mới phức tạp hơn
1.2 Phương pháp nghiên cứu:
 Tìm hiểu được cơ chế cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Arduino, LM35,
cảm biến ánh sáng, cảm biến hồng ngoại, màn hình LCD, và một số linh
kiện khác, ….
 Phát triển mạch tìm hiểu và viết code C++ dùng chương trình giao tiếp
Arduino IDE (intergrated Development Editor )
 Thiết kế, thi công, sắp xếp hoàn thiên trên boarch để có được sản phẩm
hoàn chỉnh và tỉ mỹ
 Có thể áp dụng đưa ra thực tế làm sản phẩm có thể sử dụng được
1.3 Thành quả nghiên cứu:
 Tạo ra được sản phẩm hoàn chỉnh có thể sử dụng được trong thực tế đáp
ứng được yêu cầu đặt ra của đồ án

1.4 Yêu cầu đề tài:
 Đếm số người ra vào lớp học

CLASS SMART ROOM


trang 5 / 20

 Sử dụng cảm biến anh sáng và cảm biến nhiệt độ kết hợp điều khiển quạt
và đèn trong phòng học
 LCD hiện thị số người trong phòng, nhiệt độ hiện tại và status của đèn +
quạt
 Thiết kế thi công phần cứng

CLASS SMART ROOM


trang 6 / 20

CHƯƠNG 2
THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1 Sơ đồ khối:
2.1.1 Sơ đồ khối:

Đèn

LCD

Cảm biến hồng
ngoại

Khối Vi Xử lý

Cảm biến ánh
sáng

Quạt
Cảm biến âm

thanh
Khối nguồn

Hình 2.1: Sơ đồ khối
Lời giải thích:
Khi khối nguồn cấp điện vào khối vi xử lý khối vi xử lí cũng sẽ cấp nguồn vào khai
thác và vận hành các khối khác,, khi đó khối cảm biến nhiệt độ sẽ lấy nhiệt độ và
đưa vào khối vi xử lý đồng thời các khối khác như khối cảm biến ánh sáng và khối
cảm biến hồng ngoại sẽ trả kết quả về khối vi xử lí, khối vi xử lý sẽ tính toán thiết
kế đưa kết quả ra khối hiện thị là LCD, LCD sẽ xuất ra kết quả cần là hiện thị số
người ra vào phòng học, nhiệt độ trong phòng và trạng thái của đèn và quạt, khi trời
sáng đèn sẽ tắt và ngược lại, khi nhiệt độ vượt mức thì quạt cũng hoạt động

CLASS SMART ROOM


trang 7 / 20

2.1.2 Chức năng của từng khối:
 Khối nguồn: cấp nguồn một chiều từ 5-12V DC dùng để cung cấp nguồn





điện cho các linh kiện trong mạch vận hành được
Khối vi xử lý: tính toán xử lý xuất ra những gì cần mong muốn
Khối cảm biến nhiệt độ LM35: đo nhiệt độ trả kết quả cho Vi xử lí
Khối hiển thị (LCD): dùng LCD 16x2 để hiện thị yêu cầu đề tài
Khối hiện thị cảm biến ánh sáng: dùng quang trở để xác định chính xác

trời tối hay trời sáng để vi xử lí xử lý
 Khối cảm biến hồng ngoại: đếm được số mức cao để arduino xử lý dùng
để xác số người ra vào phòng học
2.1.3 Linh kiện chính của mỗi khối:
 Khối vi xử lí: Arduino Uno
 Khối cảm biến: cảm biến nhiệt độ LM35, cảm biến ánh sáng, cảm biến
hồng ngoại
 Khối hiện thị: màn hình LCD
2.2 Tìm hiểu linh kiện:
2.2.1 ATMeGa328 (khối vi xử lí):

Hình 2.2: Chip ATMega328

CLASS SMART ROOM


trang 8 / 20

Hình 2.3: Sơ đồ chân ATmega328

2.2.2 Cảm biến nhiệt độ LM35 (khối cảm biến):

CLASS SMART ROOM


trang 9 / 20

Hình 2.4: Cảm biến nhiệt độ LM35
Cảm biến LM35 là bộ cảm biến nhiệt độ là bộ cảm biến tích hợp chính xác rất cao

là cảm biến tiêu hao điện năng thấp sử dụng điện áp 5V.điện áp đầu ra của nó tỷ lệ
tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ , Cảm biến gồm có 3 chân, 1 chân tín hiệu ra
dạng Analog 2 chân nguồn.
Thông số kỹ thuật
Điện áp vào trong phạm vi : 4V - 30V
Điện áp ra từ : -1V - 6V
Độ phân giải điện áp đầu ra là 10 mV/oC
Công suất tiêu thụ : 60uA
Trở kháng đầu ra thấp 0.1 cho 1mA tải
Độ chính xác cao ở 25 C là 0.5 C
Độ chính xác thực tế: 1/4°C ở nhiệt độ phòng và 3/4°C ngoài khoảng -55°C tới
150°C

2.2.3 cảm biến ánh sáng (khối cảm biến):

CLASS SMART ROOM


trang 10 / 20

Hình 2.5: cảm biến ánh sáng

Thông số kỹ thuật:







Điện áp hoạt động 3.3-5V DC
Sử dụng quang trở CDS
Kích thước 36x16mm
Xuất tín hiệu Digital
Tích hợp sẵn bộ so sánh opamp LM393.
Trên mạch có 1 biến trở 10K ohm dùng để điều chỉnh độ nhạy sáng.

CLASS SMART ROOM


trang 11 / 20

Chức năng các chân:
 VCC: dùng để cấp nguồn 5V
 GND: dùng nối đất
 D0: ngõ ra tín hiệu Digital
2.2.5 LCD 16x2 (khối hiện thị LCD):

Hình 2.6: LCD 16x2
LCD hiện thị ở chế độ 4 bit dùng để giao tiếp với Vi điều khiển

2.2.5 khối cảm biến thu phát hồng ngoại (khối cảm biến):
Cảm biến hồng ngoại có chức năng phát hiện vật cản đồng thời xuất ra mức cao và
mức thấp trả về vi xử lý từ đó có thể dùng để đếm số người
Thộng số kỹ thuật






Sử dụng 1 led phát hồng ngoại.
1 led thu hồng ngoại.
IC chính LM358 SMD.
Led nguồn báo sáng.
Biến trở điều chỉnh độ chỉnh VR vuông 10K.

CLASS SMART ROOM


trang 12 / 20







Chân AO - DO- GND - VCC.
Điện áp hoạt động : 3.3 đến 5VDC.
VCC= 3-5VDC.
GND = 0V.
D0 = tín hiệu ra 1, 0.

CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH

3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch:

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý

Giải thích sơ đồ:
 Cảm biến nhiệt độ sẽ lấy nhiệt độ từ bên ngoài xuất tiến hiệu vào vi xử lý,
sau đó vi xử lý sẽ tính toán theo code được lập trình xuất nhiệt hiện thị ra

CLASS SMART ROOM


trang 13 / 20








ngoài LCD nếu nhiệt độ vượt ngưỡng cho phép thì đèn thứ nhất sẽ sáng lên
tức thay cho quạt
Cảm biến hồng ngoại được gán vào 2 chân PB1 và PB0 khi phát hiện vật cản
đi qua cảm biến sẽ trả về mức cao hoặc mức thấp về vi xử lý, từ đó vi xử lý
sẽ tính toán được số vật cản đi qua tức số người ra vào phòng học rồi trả kết
quả hiện thị ra LCD
Cảm biến ánh sáng được gắn vào chân của vi xử lý sau đó khi trời sáng
quang trở sẽ tạo mức cao ngược lại trời tối sẽ tạo mức thấp, trả kết quả về vi
xử lý rồi vi xử lý sẽ biết được kết quả mà tạo mức cao hay thấp cho đèn tức
đèn phòng học
LCD nhận mã lấy dữ liệu rồi xuất ra những yêu cầu của vi xử lý như nhiệt độ
phòng học, số người ra vào và cuối cùng là trạng thái của đèn hoặc quạt
Ngoài ra các chân Vcc và chân GND của các linh kện sẽ được cấp nguồn từ
khối nguồn để hoạt động

CLASS SMART ROOM


trang 14 / 20

3.2 Sơ đồ mạch in:

CLASS SMART ROOM


trang 15 / 20

CHƯƠNG 4
KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THI CÔNG
4.1Điều kiện mô phỏng:
4.1.1 Điều kiện mô phỏng:





Cảm biến hoạt động lấy được dữ liệu gửi về về vi xử lí
vi xử lí điều khiển gữi dữ liệu lên màn hình LCD theo yêu cầu
hiện thị đếm được số người, status của đèn và quạt
có thể bật tắt đèn theo yêu cầu

4.1.2 Kết quả:
Từng phần yêu cầu đạt ra chạy được và đạt điều kiện mô phỏng mong muốn
4.2 Thi công:

4.2.1 Kết quả:
 Cảm biến nhiệt độ hoạt động tốt gữi dữ liệu chính xác về vi xử lý và hiện thị
đúng kết quả mong muốn lên được LCD
 Đèn và quạt đáp ứng kịp thời khi đã đạt được điều kiện cho phép
 Số người ra vào trả về đúng kết quả
 Đèn của phòng học hoạt động đúng khi cảm biến ánh sáng nhận diện được
độ sáng tối của phòng học

CHƯƠNG 5
KẾT LUẬN CHUNG
5.1 Ưu điểm:
 Hoạt động linh hoạt, chính xác dễ sử dụng, không tốn nhiều năng lượng

CLASS SMART ROOM


trang 16 / 20

 Mạch đơn giản dễ chế tạo, ít tốn kém chi phí
 Có thể áp dụng vào thực tiễn khi đưa vào phòng học
5.2 Khuyết điểm:
 Chưa đáp ứng tốt khi ánh sáng ngoài trời không rõ kết quả, cảm biến ánh
sáng dễ bị nhầm lẫn
 Cảm biến hồng ngoại đôi khi bị xử cố
 Cảm biến nhiệt độ vẫn còn đáp ứng chậm
5.3 Những vấn đề đạt được và không đạt được:
 Khi thiết kế và thi công mạch thì mạch chạy khá chính xác kết quả phù hợp
những yêu cầu đồ án được giao, nhưng vẫn gặp phải những khó là trong
trong vấn đề làm mạch
 Trả về kết quả trên LCD vẫn còn sơ sài chưa tỷ mỷ

 Cảm biến hồng ngoại đôi khi vẵn bị nhầm lẫn
5.3 Hướng phát triển:
Có thể thêm vào một số phần như là cảm biến âm thanh, điều khiển đèn quạt bằng
giọng nói thay vì để nó tự động hoạt động, trả kết quả có thể giao tiếp qua smart
phone hay máy tính để phòng quản lý có thể giám sát được tốt hơn

CLASS SMART ROOM


trang 17 / 20

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng việt
[1] Sử dụng cảm biến nhiệt độ LM35Tại diễn đàn
[2] Điều khiển LCD người đăng robotchomoingui tại youtube trannel
[3] Thông tin cơ bản về linh kiện điện tử tại trang web tae.vn
[4] Cảm biến siêu âm hồng ngoại, ánh sáng ,nhiệt độ của Thanh Dâng Nguyễn tại
youtube trannel

CLASS SMART ROOM


trang 18 / 20

PHỤ LỤC
Code chương trình:
#include <mega8.h>
#include <delay.h>
#include <alcd.h>
#define cb1 PINB.0

#define cb2 PINB.1
#define LDR PINB.2
#define den PORTC.3
#define quat PORTC.2
#define ADC_VREF 0xe0 //Lay ap 2.56V, ADLAR=1
unsigned char soNguoi = 0,chuc = 0,dv = 0,nhiet_do = 0;
unsigned char read_adc(unsigned char adc_input){
ADMUX=adc_input | ADC_VREF; //Chon kenh ADC va ap so sanh
ADCSRA|=0x40; //Start ADC
while (!(ADCSRA & 0x10)); //Kiem tra co ADC
ADCSRA|=0x10;
return ADCH; //ADC 8bit
}
void temp(unsigned char z){ //Chuyen doi hien thi
lcd_puts("T:");
lcd_putchar((z%100/10)+48);
lcd_putchar((z%10)+48);
lcd_puts("oC");

CLASS SMART ROOM


trang 19 / 20

}
void HTsoNguoi(unsigned char x){
lcd_puts("SN:");
lcd_putchar((x/10)+48);
lcd_putchar((x%10)+48);
}

void TrangThai(){
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_puts("Den:");
if(den == 0)lcd_puts("ON ");else lcd_puts("OFF");
lcd_gotoxy(8,1);
lcd_puts("Quat:");
if(quat == 0)lcd_puts("ON ");else lcd_puts("OFF");
}
void main(void){
PORTB=0x00;
DDRB=0x00;
DDRC = 0x0c;
cb1 = cb2 = 1;
LDR = 0;
den = 1;
quat = 1;
LDR = 1;
ADMUX=ADC_VREF;

CLASS SMART ROOM


trang 20 / 20

ADCSRA=0x86; //Fosc/64
lcd_init(16);
lcd_puts("Mach Dem Nguoi");
delay_ms(2000);
lcd_clear();
while (1){

lcd_gotoxy(0,0);
nhiet_do = read_adc(0);
temp(nhiet_do);
lcd_gotoxy(10,0);
HTsoNguoi(soNguoi);
TrangThai();

if(nhiet_do > 35)quat = 0;else quat = 1;
if(cb1 == 0)
{
while(cb2 == 1){}
if(soNguoi < 100)soNguoi++;
while(cb2 == 0){}
}
if(cb2 == 0)
{
while(cb1 == 1){}
if(soNguoi > 0)soNguoi--;

CLASS SMART ROOM


trang 21 / 20

while(cb1 == 0){}
}
if(LDR == 0)den = 1;
else
{
if(soNguoi > 0)den = 0;else den = 1;

}
}
}

CLASS SMART ROOM