Đồ án về chống cháy

Lời nói đầu
Trong cuộc sống ngày nay của chúng ta tồn tại rất nhiều rủi ro mà con người
nếu không biết trước sẽ gây hậu quả nghiêm trọng về người và tài sản. Một trong
những rủi ro thường gặp nhất là hỏa hoạn. Vì vậy việc báo cháy tự động là rất cần
thiết để hạn chế những rủi ro và tác hại do đám cháy gây ra cho con người
Ngày nay việc phòng cháy chữa cháy trở thành mối quan tâm hàng đầu của
nước ta. Nó trở thành nghĩa vụ của toàn dân. Hằng ngày hằng giờ, trên các
phương tiện truyền thông vẫn đang cố gắng đưa các thông tin về phòng cháy chữa
cháy một cách thường xuyên, nhằm mục đích hạn chế tối đa các vụ cháy xẩy ra
hoặc hạn chế tối đa các thiệt hại do các vụ cháy gây ra
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ và kỹ thuật cảm biến thì việc
báo cháy tự động trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết, hệ thống sẽ giúp chúng ta phát
hiện kịp thời vụ cháy sớm nhất có thể để giảm tối đa thiệt hại về người và tài sản
Xuất phát từ những ý tưởng ban đầu đó, nhóm F chúng em chọn đề tài:”Thiết kế
hệ thống báo cháy tự động” cho môn đồ án 1. Do thời gian hạn chế và sự hiểu
biết có hạn nên chắc chắn trong quá trình làm đồ án chúng em có nhiều thiếu sót,
kính mong thầy hướng dẫn chân thành góp ý

Lời cảm ơn
Để hòan thành đồ án này chúng em đã nhận được sự hướng dẫn và
chỉ bảo chi tiết của Giáo viên hướng dẫn. Chúng em xin chân thành cảm ơn
thầy Th.s Vũ Đức Trọng đã hướng dẫn chỉ dạy cho chúng em trong suốt quá
trình thực hiện đồ án này.
Qua đây chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy Cô trong viện
Điện đã cung cấp cho chúng em những kiến thúc nền tảng giúp chúng em
hoàn thành đồ án này.
Trong quá trình thực hiện đề tài, mặc dù nhóm đã cố gắng nhưng
cũng không thể tránh khỏi một số thiếu sót vậy nên chúng em kính mong
quý thầy cô thông cảm và góp ý giúp chúng em hoàn thiện hơn.

Chương 1: Lý thuyết chung về cảnh báo
cháy
1.Dấu hiệu nhận biết của một vụ cháy:
-Lượng khí đặc trưng của vụ cháy tăng cao (CO2,CO,khí ga…); đi kèm là
lượng khí O2 giảm , không khí bị oxi hóa mạnh
-Nhiệt độ tăng cao
-Có khói xuất hiện
-Có mùi cháy, khét
- Nguyên liệu bị phá hủy
2.Phương án để cảnh báo cháy
2.1. Chỉ xét một dấu hiệu
a.Dựa vào dấu hiệu nhiệt độ:Dùng cảm biến nhiệt độ
b.Có khói xuất hiện: Dùng cảm biến khói, quang trở, cảm biến hồng ngoại
+Quang trở và cảm biến hồng ngoại xác định được có khói bằng cách
gián tiếp. Quang trở bị thay đổi R khi thay đổi ánh sáng(Giảm có hàm số). Cảm
biến hồng ngoại cũng tương tự như quang trở-đo thay đổi ảnh sáng để dự đoán có
khói hay không
c-Dựa vào cảm biến đo nồng độ khí
2.2. Kết hợp cả hai dấu hiệu
-Kết hợp a với b: Lấy a làm cái để đi kiểm tra thường xuyên. Khi kết hợp cả a
và b thì báo động để cảnh báo cháy
-Kết hợp a với c
-Kết hợp b với c
3.Các thành phần của hệ thống
3.1.Trung tâm điều khiển:
-Vi xử lý
3.2.Thiết bị đầu vào:
-Đầu báo: báo khói, báo nhiệt, báo gas, báo lửa.
3.3.Thiết bị đầu ra
-Chuông báo động, còi báo động

-Đèn báo động, đèn exit.
4.Nguyên lý hoạt động của hệ thống
-Quy trình hoạt động của hệ thống báo cháy là một quy trình khép kín. Khi có
1


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) nhận tín hiệu và truyền
thông tin của sự cố về vi xử lý. Tại đây sẽ xử lý thông tin nhận được, xác định vị
trí nơi xảy ra sự cháy (thông qua các cảm biến) 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.
5. Đầu báo:
5.1. Đầu báo khói: (Smoke Detector)
-là thiết bị giám sát trực tiếp, phát hiện ra dấu hiệu khói để chuyển các tín hiệu
khói về trung tâm xử lý. Thời gian các đầu báo khói nhận và truyền thông tin đến
trung tâm báo cháy không quá 30s. Mật độ môi trường từ 15% đến 20%. Nếu
nồng độ của khói trong môi trường tại khu vực vượt qua ngưỡng cho phép (10%
-20%) thì thiết bị sẽ phát tín hiệu báo động về trung tâm để xử lý.
- Các đầu báo khói thường được bố trí tại các phòng làm việc, hội trường, các kho
quỹ, các khu vực có mật độ không gian kín và các chất gây cháy thường tạo khói
trước.
* Đầu báo khói được chia làm 2 loại chính như sau :
a.Đầu báo khói dạng điểm. Được lắp tại các khu vực mà phạm vi giám sát nhỏ,
trần nhà thấp (văn phòng, chung cư …)
- Đầu báo khói Ion : Thiết bị tạo ra các dòng ion dương và ion âm chuyển động,
khi có khói, khói sẽ làm cản trở chuyển động của các ion dương và ion âm, từ đó
thiết bị sẽ gởi tín hiệu báo cháy về trung tâm xử lý.
b. Đầu báo khói Quang (photo): Thiết bị bao gồm một cặp đầu báo (một đầu phát

tín hiệu, một đầu thu tín hiệu) bố trí đối nhau, khi có khói xen giữa 2 đầu báo,
khói sẽ làm cản trở đường truyền tín hiệu giữa 2 đầu báo, từ đó đầu báo sẽ gởi tín
hiệu báo cháy về trung tâm xử lý.
5.1.1. Đầu báo khói dạng Beam
- Gồm một cặp thiết bị được lắp ở hai đầu của khu vực cần giám sát. Thiết bị
chiếu phát chiếu một chùm tia hồng ngoại, qua khu vực thuộc phạm vi giám sát
rồi tới một thiết bị nhận có chứa một tế bào cảm quang có nhiệm vụ theo dõi sự
cân bằng tín hiệu của chùm tia sáng. Đầu báo này hoạt động trên nguyên lý làm
mờ ánh sáng đối nghịch với nguyên lý tán xạ ánh sáng (cảm ứng khói ngay tại
đầu báo).
- Đầu báo khói loại Beam có tầm hoạt động rất rộng (15m x 100m), sử dụng thích
hợp tại những khu vực mà các loại đầu báo khói quang điện tỏ ra không thích
hợp, chẳng hạn như tại những nơi mà đám khói tiên liệu là sẽ có khói màu đen.
- Hơn nữa đầu báo loại Beam có thể đương đầu với tình trạng khắc nghiệt về
nhiệt độ, bụi bặm, độ ẩm quá mức, nhiều tạp chất,… Do đầu báo dạng Beam có
2


thể đặt đằng sau cửa sổ có kiếng trong, nên rất dễ lau chùi, bảo quản.
– Đầu báo dạng Beam thường được lắp trong khu vực có phạm vi giám sát lớn,
trần nhà quá cao không thể lắp các đầu báo điểm (các nhà xưởng, …)
5.2. Đầu báo nhiệt: (Heat Detector)
- Đầu báo nhiệt là loại dùng để dò nhiệt độ của môi trường trong phạm vi bảo vệ ,
khi nhiệt độ của môi trường không thỏa mãn những quy định của các đầu báo
nhiệt do nhà sản xuất quy định, thì nó sẽ phát tín hiệu báo động gởi về trung tâm
xử lý.
- Các đầu báo nhiệt được lắp đặt ở những nơi không thể lắp được đầu báo khói
(nơi chứa thiết bị máy móc, Garage, các buồng điện động lực, nhà máy, nhà bếp,
…)
a.Đầu báo nhiệt cố định

-Là loại đầu báo bị kích hoạt và phát tín hiệu báo động khi cảm ứng nhiệt độ
trong bầu không khí chung quanh đầu báo tăng lên ở mức độ nhà sản xuất quy
định (57o, 70o, 100o…).
b. Đầu báo nhiệt gia tăng Là loại đầu báo bị kích hoạt và phát tín hiệu báo động
khi cảm ứng hiện tượng bầu không khí chung quanh đầu báo gia tăng nhiệt độ đột
ngột khoảng 9oC / phút
5.3 Đầu báo ga (Gas Detector)
- Là thiết bị trực tiếp giám sát, phát hiện dấu hiệu có gas khi tỉ lệ gas tập trung
vượt quá mức 0.503% (Propane/ Butane) và gởi tín hiệu báo động về trung tâm
- Các đầu báo gas thường được bố trí trong khoảng gần nơi có gas như các phòng
vô gas hay các kho chứa gas. Các đầu báo gas được lắp trên tường, cách sàn nhà
từ 10-16cm, tuyệt đối không được phép lắp đặt dưới sàn nhà
5.4 Đầu báo lửa (Flame Detector)
- Là thiết bị cảm ứng các tia cực tím phát ra từ ngọn lửa, nhận tín hiệu, rồi gởi tín
hiệu báo động về trung tâm xử lý khi phát hiện lửa. - Được sử dụng chủ yếu ở các
nơi xét thấy có sự nguy hiểm cao độ, những nơi mà ánh sáng của ngọn lửa là dấu
hiệu tiêu biểu cho sự cháy (ví dụ như kho chứa chất lỏng dễ cháy). - Đầu báo lửa
rất nhạy cảm đối với các tia cực tím và đã được nghiên cứu tỉ mỉ để tránh tình
trạng báo giả. Đầu dò chỉ phát tín hiệu báo động về trung tâm báo cháy khi có 2
xung cảm ứng tia cực tím sau 2 khoảng thời gian, mỗi thời kỳ là 5s..

Chương 2 : Các phương án chọn để
thiết kế hệ thống(Dựa trên dấu hiệu
của vụ cháy)
3


1.Dựa vào dấu hiệu nhiệt độ:
-Dùng cảm biến nhiệt độ.Cảm biến nhiệt độ LM35 là một loại cảm biến tương tự
rất hay được ứng dụng trong các ứng dụng đo nhiệt độ thời gian thực. Vì nó hoạt

động khá chính xác với sai số nhỏ, đồng thời với kích thước nhỏ và giá thành rẻ
là một trong những ưu điểm của nó. Vì đây là cảm biến tương tự (analog sensor)
nên ta có thể dễ dàng đọc được giá trị của nó bằng hàm analogRead

Hình 1a. Chân cảm biến
Hình 1b. Cảm biến nhiệt LM35

Hình 6.1b: Sơ đồ chân
-LM 35 là cảm biến analog
-Nhiệt độ được xác định bằng cách đo hiệu điện thế ngõ ra của LM35.
-Đơn vị nhiệt độ: °C.
-Nhiệt độ thay đổi tuyến tính: 10mV/°C
LM35 không cần phải canh chỉnh nhiệt độ khi sử dụng.
Độ chính xác thực tế: 1/4°C ở nhiệt độ phòng và 3/4°C ngoài khoảng 2°C tới
150°C
LM35 có hiệu năng cao, công suất tiêu thụ là 60uA
Cảm biến LM35 hoạt động bằng cách cho ra một giá trị hiệu điện thế nhất định
tại chân Vout (chân giữa) ứng với mỗi mức nhiệt độ.

-Ưu điểm: Dễ thực hiên với giá rẻ.
-Nhược điểm: Nếu dùng phương pháp này rất dễ báo nhầm bởi vì có nhiều môi
trường nhiệt độ cao nhưng không xẩy ra cháy hay nơi xẩy ra cháy nhưng nhiệt độ
4


thay đổi đột ngột
2. Có khói xuất hiện:
-Dùng cảm biến khói, quang trở, cảm biến hồng ngoại
Đây là phương pháp đo mức độ khói để đưa ra cảnh báo cháy
2.1. Cảm biến khói

- Cảm biến MQ135 là một cảm biến khí được dùng trong các thiết bị kiểm tra
chất lượng không khí phát hiện NH3, NOx, Ancol, Benzen, khói, CO2,…
Với những tính năng như khoảng đo rộng, phát hiện nhanh độ nhạy cao và đặc
biệt là mạch đơn giản chi phí thấp nên được ứng dụng rộng dãi trong công nghiệp
và dân dụng
–Thông số kỹ thuật
Điện áp của heater: 5V±0.1 AC/DC
Điện trở tải: thay đổi được (2kΩ-47kΩ)
Điện trở của heater: 33Ω±5%
Công suất tiêu thụ của heater: ít hơn 800mW
Khoảng phát hiện: 10 - 300 ppm NH3, 10 - 1000 ppm Benzene, 10 - 300 Alcol
Kích thước: 32mm*20mm
.

Hình 2.1a. Hình ảnh cảm biến

5


Hình 2.1b. Chân cảm biến

-Ưu điểm: Dễ thực hiện và báo chính xác
-Nhược điểm: Dễ hổng hóc linh kiện do đây là các mạch điện tử
2.2. Quang trở
-Quang trở 5mm là điện trở có trở kháng thay đổi khi có sự thay đổi của ánh sáng
chiếu vào.Quang trở sẽ giảm trở kháng khi có ánh sáng và tăng trở kháng khi ánh
sáng yếu hoặc không có ánh sáng.Giá trị trở kháng đo được từ vài trăm Ohm cho
tới 1 mega Ohm.Nguyên lý làm việc của quang điện trở là khi ánh sáng chiếu vào
chất bán dẫn (có thể là Cadmium sulfide – CdS, Cadmium selenide – CdSe) làm
phát sinh các điện tử tự do, tức sự dẫn điện tăng lên và làm giảm điện trở của chất

bán dẫn. Các đặc tính điện và độ nhạy của quang điện trở dĩ nhiên tùy thuộc vào
vật liệu dùng trong chế tạo

Hình 2.2a Hình ảnh quang trở
quang trở

Hình 2.2b:Chân cảm biến ánh sáng dùng
6


Lấy tính chất của quang trở để làm mạch. Khi có khói đi qua phần giữa quang trở
thì làm thay đổi cường độ ánh sáng mà quang trở nhận được, từ đó làm thay đổi
điện trở của nó.
Nắm được tính chất này sẽ phát hiện được ở đâu có khói bốc lên làm tiền đề
-Ưu điểm: Dễ dàng làm và dễ dàng sử dụng
-Nhược điểm: Tính chính xác không cao
2.3 Cảm biến hồng ngoại
-Nguyên tắc hoạt động:
Tất cả các đối tượng với nhiệt độ trên không độ tuyệt đối phát ra nhiệt năng lượng
dưới dạng bức xạ. Thường bức xạ này là vô hình đối với mắt người vì nó tỏa ở
bước sóng hồng ngoại, nhưng nó có thể được phát hiện bởi các thiết bị điện tử
được thiết kế cho mục đích như vậy.
Thuật ngữ thụ động trong trường hợp này đề cập đến một thực tế là các thiết bị
PIR không tạo ra hoặc tỏa bất kỳ năng lượng cho mục đích phát hiện. Họ làm
việc hoàn toàn bằng cách phát hiện các năng lượng phát ra bởi các đối tượng
khác. cảm biến PIR không phát hiện hoặc đo lường "sức nóng"; vào đó họ phát
hiện các bức xạ hồng ngoại phát ra hay phản xạ từ một đối tượng
-Từ nguyên tắc hoạt động của cảm biến, có thể phát hiện được hồng ngoại. Từ đó
sẽ tạo điều kiện phát hiện khói, nhiệt độ
Ưu điểm: Dễ sử dụng, giá cả hợp lý

Nhược điểm: Dễ bị nhiễu
3.Lượng khí CO2 tăng cao: Cảm biến đo nồng độ khí CO2
-Ứng dụng: Thích hợp cho môi trường nhỏ như hộ gia đình, hoặc các nơi chưa
gas B oard mạch có tích hợp cảm biến khí CO2 là MG811, có thể tùy chỉnh
khuếch đại tín hiệu ngõ ra. Cảm biến MG811 có độ nhạy cao với khí CO2 và độ
nhạy thấp hơn với Alcohol và khí CO. Thích hợp cho môi trường không khí bình
thường, quá trình lên men, môi trường khép kín, phòng thí nghiệm,... Điện áp ngõ
ra của mạch tăng theo độ tăng của khí CO2.
Thông số kỹ thuật:
-Dải đo khí CO: 0 to 10000ppm.
-Ngõ ra tín hiệu tương tự và số. Có led báo mạch hoạt động và led báo nguồn.
-Tốc độ hồi đáp và độ nhạy cao, chạy ổn định, tuổi thọ dài
-Thích hợp với các ứng dụng có sử dụng vi điều khiển.
-Điện áp hoạt động: 6V DC. Kích thước: 31 mm X 22mm X 29mm
Ngoài ra còn có thể dùng các cảm biến khí ga MQ2 hay cảm biến khí Oxi.
Nếu được có thể dùng các cảm biến đo khí tổng hợp

7


Hình 3a. Hình ảnh cảm biến và chân cảm biến

Hình 3c. Thông số của cảm biến
8


Ưu điểm: Chính xác
Nhược điểm: Chi phí đắt

4. Kết hợp tổng hợp các phương án

4.1. Kết hợp Dùng cảm biến nhiệt độ với dùng cảm biến khói: Phương pháp này
có ưu điểm là chính xác và có thể theo dõi được hằng ngày. Nó có thể giám sát
hiệu quả. Tuy nhiên nó dễ hổng do linh kiện điện tử, cần kiểm tra thường xuyên.
4.2. Kết hợp dùng cảm biến nhiệt độ với cảm biến đo nồng độ khí
4.3. Kết hợp cảm biến đo nồng độ khí với cảm biến khói

Chương 3: Lựa chọn phương án thiết kế
và triển khai thực hiện
1. Đặt vấn đề:
-Ở đám cháy dấu hiệu nhận biết rõ ràng nhất vấn là dấu hiệu khói. Tuy nhiên để
theo dõi hằng ngày thì chúng ta cần để ý đến nhiệt độ. Vì vậy để hệ thống cảnh báo
cháy hoạt động hiệu quả thì ta sẽ dùng phương án dùng cảm biến nhiệt độ để theo dõi
hằng ngày và dùng cảm biến khói để cảnh báo cháy. Ngoài ra chi phí cho hệ thống này
cũng rẻ, dễ dàng thực hiện nên thuận tiện cho người thực hiện
2. Triển khai thực hiện theo phương án định sẵn

9


Hình 3: Sơ đồ tổng quan hệ thống
2.1 Các bộ phận của hệ thống
2.1.1. Khối nguồn
2.1.2. Khối vi xử lý: Sử dụng vi điều khiển 8051

10


Hình 2.1.2a: Sơ đồ chân và các cổng của VXL

-Ý nghĩa các chân

*Port 0:
Port 0 là port có 2 chức năng ở các chân 32 – 39 của AT89C51:
- Chức năng IO (xuất / nhập): dùng cho các thiết kế nhỏ. Tuy nhiên, khi dùng
chức năng này thì Port 0 phải dùng thêm các điện trở kéo lên (pull-up), giá trị
của điện trở phụ thuộc vào thành phần kết nối với Port.
Khi dùng làm ngõ ra, Port 0 có thể kéo được 8 ngõ TTL.
Khi dùng làm ngõ vào, Port 0 phải được set mức logic 1 trước đó.
- Chức năng địa chỉ / dữ liệu đa hợp: khi dùng các thiết kế lớn, đòi hỏi phải sử
dụng bộ nhớ ngoài thì Port 0 vừa là bus dữ liệu (8 bit) vừa là bus địa chỉ (8 bit
thấp). Ngoài ra khi lập trình cho AT89C51, Port 0 còn dùng để nhận mã khi lập
trình và xuất mà khi kiểm tra (quá trình kiểm tra đòi hỏi phải có điện trở kéo lên).
*Port 1:
-Port1 (chân 1 – 8) chỉ có một chức năng là IO, không dùng cho mục đích khác
(chỉ trong 8032/8052/8952 thì dùng thêm P1.0 và P1.1 cho bộ định thời thứ 3).
Tại Port 1 đã có điện trở kéo lên nên không cần thêm điện trở ngoài.
Port 1 có khả năng kéo được 4 ngõ TTL và còn dùng làm 8 bit địa chỉ thấp
11


trong quá trình lập trình hay kiểm tra.
Khi dùng làm ngõ vào, Port 1 phải được set mức logic 1 trước đó.
*Port 2:
Port 2 (chân 21 – 28) là port có 2 chức năng:
- Chức năng IO (xuất / nhập): có khả năng kéo được 4 ngõ TTL.
- Chức năng địa chỉ: dùng làm 8 bit địa chỉ cao khi cần bộ nhớ ngoài có địa chỉ
16 bit. Khi đó, Port 2 không được dùng cho mục đích IO.
Khi dùng làm ngõ vào, Port 2 phải được set mức logic 1 trước đó.
Khi lập trình, Port 2 dùng làm 8 bit địa chỉ cao hay một số tín hiệu điều khiển.
*Port 3:
Port 3 (chân 10 – 17) là port có 2 chức năng:

-Chức năng IO: có khả năng kéo được 4 ngõ TTL.
Khi dùng làm ngõ vào, Port 3 phải được set mức logic 1 trước đó.
-Nguồn:
Chân 40: VCC = 5V ± 20%
Chân 20: GND
-PSEN (Program Store Enable):
PSEN (chân 29) cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng đối với các ứng
dụng sử dụng ROM ngoài, thường được nối đến chân OC (Output Control)
của ROM để đọc các byte mã lệnh. PSEN sẽ ở mức logic 0 trong thời gian
AT89C51 lấy lệnh.Trong quá trình này, PSEN sẽ tích cực 2 lần trong 1 chu kỳ
máy.Mã lệnh của chương trình được đọc từ ROM thông qua bus dữ liệu (Port0)
và bus địa chỉ (Port0 + Port2). Khi 8951 thi hành chương trình trong ROM nội,
PSEN sẽ ở mức logic 1.
-ALE/PROG (Address Latch Enable / Program):
ALE/PROG (chân 30) cho phép tách các đường địa chỉ và dữ liệu tại Port 0
khi truy xuất bộ nhớ ngoài. ALE thường nối với chân Clock của IC chốt (74373,
74573). Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip
và có thể được dùng làm tín hiệu clock cho các phần khác của hệ thống. Xung
này có thể cấm bằng cách set bit 0 của SFR tại địa chỉ 8Eh lên 1. Khi đó, ALE chỉ
có tác dụng khi dùng lệnh MOVX hay MOVC. Ngoài ra, chân này còn được
dùng làm ngõ vào xung lập trình cho ROM nội (PROG ).
- EA /VPP (External Access) :
EA (chân 31) dùng để cho phép thực thi chương trình từ ROM ngoài. Khi nối
chân 31 với Vcc, AT89C51 sẽ thực thi chương trình từ ROM nội (tối đa 8KB),
ngược lại thì thực thi từ ROM ngoài (tối đa 64KB).
Ngoài ra, chân EA được lấy làm chân cấp nguồn 12V khi lập trình cho ROM.
12


-RST (Reset):

RST (chân 9) cho phép reset AT89C51 khi ngõ vào tín hiệu đưa lên mức 1 trong
ít nhất là 2 chu kỳ máy.
-X1,X2:
Ngõ vào và ngõ ra bộ dao động, khi sử dụng có thể chỉ cần kết nối thêm thạch
anh và các tụ như hình vẽ trong sơ đồ. Tần số thạch anh thường sử dụng cho
AT89C51 là 12Mhz
2.1.3. Khối cảm biến khói
1.1.
Đặc điểm kỹ thuật:
a. Điều kiện làm việc tiêu chuẩn:
Ký hiệu
Thông số
VC
Điện áp
VH
Điện áp nung nóng
RL
Trở tải
RH
Điện trở đốt nóng
PH
Công suất tiêu thụ
a. Điều kiện môi trường
Ký hiệu
Tao
Tas
RH
O2

Thông số

Nhiệt độ sử dụng
Nhiệt độ lưu trữ
Độ ẩm tương đối
Nồng độ oxy

Thông số kỹ thuật
5V±0.1
5V±0.1
Có thể điều chỉnh
33Ω±5%
Nhỏ hơn 800 mW

Lưu ý
AC hoặc DC
AC hoặc DC
Nhiệt độ phòng

Thông số kỹ thuật
Lưu ý
5V±0.1
5V±0.1
Nhỏ hơn 95%Rh
21%(đktc) Nồng độ oxy có thể
Giá trị nhỏ nhất
ảnh hưởng tới độ nhạy
> 2%

a. Đặc tính độ nhạy
Ký hiệu

Thông số
Thông số kỹ thuật
Lưu ý 2
Điện trở cảm biến
30 ÷ 200 kΩ Phạm vi nồng độ phát hiện:
(100ppm NH3)
Tỷ lệ dốc nồng độ
≤0.65
10÷300ppm NH3

(200/50)
NH3
Điều kiện phát hiện tiêu
Nhiệt độ: 20ºC ±2ºC
Vc: 5V±0.1
chuẩn
Độ ẩm: 65±5% Vh: 5V±0.1
Thời gian làm nóng
Trên 24 giờ

10÷1000ppm Benzen
10÷300ppm Alcohol

Cấu trúc và cấu hình, mạch đo cơ bản

13


2
3

4

Bộ phận
Lớp cảm biến
khí
Cực
Đường điện cực
Cuộn dây nóng

5
6
7
8
9

Ống gốm
Mạng chống nổ
Vòng kẹp
Đế
Ống chốt

1

Chất liệu
SnO2
Au
Pt
Hợp kim NiCr
Al2O3
Thép không gỉ

Cu mạ Ni
Nhựa bakelit
Cu mạ Ni

14


Cấu trúc và cấu hình của cảm biến khí MQ-135 như trong hình 1, cảm biến được cấu tạo
từ ống gốm Al2O3, SnO2. Điện cực đo và điện cực nóng được cố định vào một lớp
vỏ được làm bằng lưới thép không gỉ và nhựa. Cực nóng cung cấp các điều kiện
làm việc cần thiết cho cảm biến.
b. Đặc tính đường cong độ nhạy

Hình 3 cho thấy các đặc tính độ nhạy điển hình của MQ-135 với một số khí.
Ro: điện trở cảm biến ở nồng độ 100ppm của khí NH3 trong không khí sạch
Rs: điện trở cảm biến ở các nồng độ khác nhau của các chất khí

15


Hình 4 là cho thấy sự phụ thuộc của MQ-135 vào nhiệt độ và độ ẩm
Ro: điện trở cảm biến ở nồng độ 100ppm của khí NH3 trong không khí ở độ ẩm 33% 20
độ C
Rs: điện trở cảm biến ở nồng độ 100ppm của khí NH3 trong không khí ở độ ẩm và nhiệt
độ khác nhau.

Điều chỉnh độ nhạy:
Giá trị điện trở của MQ 135 là khác nhau với các loại khí khác nhau và nồng độ
khác nhau. Vì vậy khi sử dụng cảm biến này ta nên điều chỉnh độ nhạy.
Module cảm biến khí MQ 135

Điện áp sử dụng: +5V
Trạng thái:
1. Led báo
2. Đầu Ra tương tự ( AOUT); đầu ra số ( DOUT)
3. Đầu ra TTL, dòng thấp nên nên sử dụng Tran, hoặc Buffer để nâng dòng
4. Đầu ra tương tự, điện áp tăng với nồng độ thay đổi.
5. Phát Hiện khí NH3,NOx, alcohol, Benzene, smoke,CO2..

16


Hình ảnh cảm biến
2.1.4.Khối hiển thị (LCD 16x2)
a.Màn hình LCD 16x2 có 16 chân như sau:
Chân
1
2
3
4

Ký hiệu
VSS
VCC
VEE
RS

I/O
I

5

RW

I

6
E
I/O
7
D0
I/O
8
D1
I/O
9
D2
I/O
10
D3
I/O
11
D4
I/O
12
D5
I/O
13
D6
I/O
14

D7
I/O
15
A
16
K
.b.Nguyên lý hoạt động của LCD:
-

Mô tả
Đất
Dương nguồn 5 V
Điều khiển độ tương phản
RS = 0 chọn thanh ghi lệnh,
RS = 1 chọn thanh ghi dữ liệu
RW = 1 đọc dữ liệu, RW = 0 ghi dữ
liệu
Cho phép
Các bit dữ liệu
Các bit dữ liệu
Các bit dữ liệu
Các bit dữ liệu
Các bit dữ liệu
Các bit dữ liệu
Các bit dữ liệu
Các bit dữ liệu
Anode
Cathode

Chân VCC được cấp dương nguồn 5V, chân VEE được nối đất, chân VSS với một

biến trở để điều chỉnh độ tương phản.
Chân chọn thanh ghi RS (Register Select): Có 2 thanh ghi trong LCD, chân RS
được dùng để chọn thanh ghi như sau: Nếu RS = 0 thì thanh ghi mã lệnh được
chọn để cho phép người dùng gửi một lệnh chẳng hạn như xóa màn hình, đưa
17


-

-

con trỏ về đầu dòng. Nếu RS = 1 thanh ghi dữ liệu được chọn cho phép người
dùng gửi dữ liệu cần hiển thị lên LCD.
Chân đọc ghi RW (Read/ Write): Đầu vào đọc/ ghi cho phép người dùng ghi
thông tin lên LCD khi RW = 0 và đọc thông tin từ nó khi RW = 1.
Chân E (Enable): chân cho phép E được sử dụng trong LCD để chốt dữ liệu của
nó. Khi dữ liệu được cấp đến chân dữ liệu thì một xung mức cao xuống mức
thấp được đặt lên chân này để LCD chốt dữ liệu. Xung này phải rộng tối đa
450ns.
Chân D0 – D7: đây là 8 chân dữ liệu 8bit, được dùng để gửi thông tin lên LCD
hoặc đọc nội dung của các thanh ghi trong LCD. Để hiển thị các chữ cái và các
con số, chúng ta gửi mã ASCII của các chữ cái từ A đến Z, a đến z và các con số
từ 0 đến 9 đến các chân này khi RS = 1.

Cũng có các mã lệnh mà có thể được gửi đến LCD để xóa màn hình hoặc đưa con
trỏ trở về đầu dòng hoặc nhấp nháy con trỏ
Chú ý: chúng ta cũng sử dụng RS = 0 để kiểm tra bit cờ bận để kiểm tra xem LCD
có sẵn sàng nhận dữ liệu không. Cờ bận là bit D7 và có thể được đọc khi RW = 1 và
RS = 0 như sau:
Nếu RW = 1, RS = 0 D7 = 1 thì LCD bận bởi các công việc bên trong và sẽ không

nhận bất kỳ thông tin nào
4.3. Bảng mã lệnh của LCD:
Mã lệnh (Hex)
1
2
4
6
5
7
8
A
C
E
F
10
14
18
1C
80
C0
38

Lệnh đến thanh ghi của LCD
Xóa màn hình hiển thị
Trở về đầu dòng
Dịch con trỏ sang trái
Dịch con trỏ sang phải
Dịch hiển thị sang phải
Dịch hiển thị sang trái
Tắt hiển thị, tắt con trỏ

Tắt hiển thị , bật con trỏ
Bật hiển thị, tắt con trỏ
Bật hiển thị, nhấp nháy con trỏ
Tắt hiển thị, nhấp nháy con trỏ
Dịch vị trí con trỏ sang trái
Dịch vị trí con trỏ sang phải
Dịch toàn bộ hiển thị sang trái
Dịch toàn bộ hiển thị sang phải
Ép con trỏ về đầu dòng thứ nhất
Ép con trỏ về đầu dòng thứ hai
Hai dòng và ma trận 5x7
18


2.1.5. Khối ADC (ADC 0809)
aĐặc điểm chính:
-

Độ phân giải 8bit.
Sai sót chưa điều chỉnh: ±½ LSB and ±1 LSB.
Nguồn cấp: 5V.
Công suất nhỏ: 15mW.
Thời gian chuyển đổi: 100 μs.
19


b.Sơ đồ khối

c.Sơ đồ kết nối:

d.Đặc tính điện áp – thông số kỹ thuật bộ chuyển đổi
Thông số kỹ thuật bộ chuyển đổi: VCC=5 VDC=VREF+, VREF- = GND,
TMIN≤TA≤TMAX và fCLK=640 kHz trừ khi có quy định khác.

20


Ký hiệu

VREF(+)

VREF(−)
IIN

Thông số
Sai số chưa điều
chỉnh
Điện trở vào
Điện áp vào
tương tự
Điện áp trên
thang R
Điện áp trung
tâm thang
điện trở
Điện áp dưới
thang R
Dòng đầu vào
của bộ so
sánh

Điều kiện
0°C đến 70°C
TMIN đến TMAX
Từ Ref(+) đến
Ref(−)

Min

Typ

Max
±1
±1¼

Đơn vị
LSB
LSB
kΩ

1.0

2.5
VCC + 0.1

VDC

VCC + 0.1

V

VCC/2−0.1 VCC/2 VCC/2+0.1

V

GND − 0.1
Được đo ở
Ref(+)

Được đo ở
Ref(−)
fc=640 kHz

VCC

−0.1

0

−2

±0.5

V
2

μA

e. Đặc tính điện áp – thông số kỹ thuật DC
4.75≤VCC≤5.25V, −40°C≤TA≤+85°C

Ký hiệu
Thông số
DỒN KÊNH TƯƠNG TỰ
IOFF+
OFF dòng rò kênh
IOFF-

OFF dòng rò kênh

Điều kiện
VCC=5V, VIN=5V,
TA=25°C, TMIN to
TMAX
VCC=5V, VIN=0V,
TA=25°C, TMIN to
TMAX

ĐẦU VÀO ĐIỀU KHIỂN
VIN(1)
Logic 1 điện áp vào
VIN(0)
Logic 0 điện áp vào
IIN(1)
Logic 1 dòng vào
IIN(0)
Logic 0 dòng vào
ICC
Cấp nguồn
ĐẦU RA DỮ LIỆU VÀ EOC
VOUT(1)

Logic 1 điện áp ra
VOUT(0)
Logic 0 điện áp ra

Min

-200
-1.0

Typ

Max

Đơn vị

10

200
1.0

nA
μA

-10

nA
μA

(VCC −
1.5)

VIN=15V
VIN=0V
fCLK=640 kHz

V
1.5
1.0

-1.0
0.3

0.3

V
μA
μA
mA
V
V
21


VOUT(0)
IOUT

Logic 0 điện áp ra
EOC
Dòng ra 3 trạng thái

V

V0 = 5V
V0 = 0V

3
-3

μA
μA

f. Chọn kênh
CHỌN KÊNH
TƯƠNG TỰ

IN0
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7

3.1.

ĐƯỜNG ĐỊA CHỈ

C
L
L
L

L
H
H
H
H

B
L
L
H
H
L
L
H
H

A
L
H
L
H
L
H
L
H

g. Đặc tính chuyển đổi

Lược đồ thời gian

22


3.Phần code
#include <REGX51.H>

//khai bao ket noi LCD
sbit lcd_rs = P1^0;
sbit lcd_en = P1^1;
sbit lcd_d4 = P1^4;
sbit lcd_d5 = P1^5;
sbit lcd_d6 = P1^6;
sbit lcd_d7 = P1^7;
23


//Khai bao ket noi ADC0808
sbit adc_adda = P2^4;
sbit adc_addb = P2^5;
sbit adc_addc = P2^6;
sbit adc_oe = P2^2;
sbit adc_start = P2^0;
sbit adc_eoc = P2^1;
sbit adc_ale = P2^7;
sbit adc_clock = P2^3;
//sbit adc_vref = P1^2;
#define adc_data P0
//#define adc_vref 2.5

//Ket noi voi Relay

sbit relay_en = P1^3;

unsigned int dem;

//ham tao delay
void delay_ms(unsigned int t)
{
unsigned int x, y;
for(x=0;x{
for(y=0;y<123;y++);
}
24