MẠCH PHÁT HIỆN KHI đi vào VÙNG cấm DÙNG PIC (có code và sơ đồ mạch)

ĐỒ ÁN 1

MẠCH PHÁT HIỆN KHI ĐI VÀO VÙNG
CẤM DÙNG PIC


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ............................................................................................VI
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT................................................................................VIII
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠCH PHÁT HIỆN KHI ĐI VÀO VÙNG CẤM
DÙNG PIC 1
1.1

MỤC ĐÍCH..................................................................................................................1

1.2

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠCH PHÁT HIỆN KHI ĐI VÀO VÙNG CẤM DÙNG PIC...........1

1.3

HƯỚNG NGHIÊN CỨU.................................................................................................1

1.3.1

Giới hạn đề tài...................................................................................................1

1.3.2

Mục đích nghiên cứu.........................................................................................2

CHƯƠNG 2. TÌM HIỂU LINH KIỆN...............................................................................3
2.1

GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH.......................................3

2.1.1

PIC 16F877A....................................................................................................3

2.2

LCD 16X2.................................................................................................................4

2.3

ĐIỆN TRỜ, BIẾN TRỞ..................................................................................................6

2.4

TỤ ĐIỆN.....................................................................................................................7

2.5

DIODE BÁN DẪN........................................................................................................8

2.6

LED (DIODE PHÁT QUANG).......................................................................................8

2.7

DIODE QUANG (PHOTODIODE)...................................................................................9

2.8

THẠCH ANH...............................................................................................................9

2.9

NÚT NHẤN...............................................................................................................10

2.10

IC LM358................................................................................................................10

2.11

IC NHẠC UM66.......................................................................................................11

2.12

TRANSISTOR NPN...................................................................................................12

2.13

IC 7805....................................................................................................................12

2.14

BIẾN ÁP...................................................................................................................13

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ MẠCH......................................................................................14


3.1

SƠ ĐỒ KHỐI.............................................................................................................14

3.2

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA TỪNG KHỐI........................................................................15

3.2.1

Khối nguồn......................................................................................................15

3.2.2

Khối cảm biến.................................................................................................15

3.2.3

Khối khuếch đại...............................................................................................17

3.2.4

Khối xử lý........................................................................................................18

3.2.5

Khối hiển thị....................................................................................................19

3.2.6

Khối báo động.................................................................................................20

3.3

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH.......................................................................21

CHƯƠNG 4. THỰC THI PHẦN CỨNG.........................................................................22
4.1

SƠ ĐỒ MẠCH IN.......................................................................................................22

4.2

KẾT QUẢ THỰC TẾ...................................................................................................23

4.2.1

Mạch đề tài......................................................................................................23

4.2.2

Mạch nguồn.....................................................................................................25

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN..................................................................................................26
5.1

KẾT QUẢ..................................................................................................................26

5.2

ỨNG DỤNG...............................................................................................................26

5.3

HƯỚNG PHÁT TRIỂN................................................................................................26

TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................................27


WWW.ALLDATASHEET.COM
27

PHỤ LỤC 2 30

PHỤ LỤC 1


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
HÌNH 2.1 HÌNH DẠNG CỦA PIC 16F877A.....................................................................3
HÌNH 2.2 SƠ ĐỒ CHÂN CỦA PIC16F887A....................................................................4
HÌNH 2.3 HÌNH DẠNG CỦA LCD16X2...........................................................................5
HÌNH 2.4 SƠ ĐỒ CHÂN LCD16X2...................................................................................5
HÌNH 2.5 BIẾN TRỞ............................................................................................................6
HÌNH 2.6 MỘT SỐ LOẠI BIẾN TRỞ THÔNG DỤNG..................................................7
HÌNH 2.7 MỘT SỐ TỤ ĐIỆN THÔNG DỤNG................................................................8
HÌNH 2.8 DIODE BÁN DẪN...............................................................................................8

HÌNH 2.9 MỘT SỐ DIODE PHÁT QUANG....................................................................9
HÌNH 2.10 DIODE QUANG................................................................................................9
HÌNH 2.11 THẠCH ANH...................................................................................................10
HÌNH 2.12 NÚT NHẤN......................................................................................................10
HÌNH 2.13 IC LM358 VÀ SƠ ĐỒ CHÂN........................................................................11
HÌNH 2.14 IC UM66 VÀ SƠ ĐỒ CHÂN..........................................................................11
HÌNH 2.15 TRANSISTOR NPN VÀ SƠ ĐỒ CHÂN......................................................12
HÌNH 2.16 IC 7805 VÀ SƠ ĐỒ CHÂN............................................................................12
HÌNH 2.17 BIẾN ÁP 220V – 12V......................................................................................13
HÌNH 3.1 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH.............................................................................14
HÌNH 3.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ KHỐI NGUỒN...........................................................15
HÌNH 3.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ KHỐI CẢM BIẾN.....................................................16
HÌNH 3.4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA KHỐI KHUẾCH ĐẠI VÀ ĐIỀU KHIỂN....17
HÌNH 3.5 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ KHỐI XỬ LÝ.............................................................18
HÌNH 3.6 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ KHỐI HIỂN THỊ.......................................................19


HÌNH 3.7 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ KHỐI BÁO ĐỘNG....................................................20
HÌNH 3.8 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MẠCH................................................................21
HÌNH 4.1 SƠ ĐỒ MẠCH IN CỦA KHỐI NGUỒN.......................................................22
HÌNH 4.2 SƠ ĐỒ MẠCH IN MẠCH ĐỀ TÀI................................................................22
HÌNH 4.3 HÌNH ẢNH THỰC TẾ CỦA MẠCH ĐỀ TÀI ( MẶT TRƯỚC )..............23
HÌNH 4.4 HÌNH ẢNH THỰC TẾ CỦA MẠCH ( MẶT SAU )....................................24
HÌNH 4.5 MẶT TRƯỚC VÀ SAU CỦA MẠCH NGUỒN............................................25


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

AC

Alternating Current

DC

Direct Current

IC

Integrated Circuit

OP-AMP

Operational Amplifier

USART

Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter

LED

Light Emitting Diode

PIC

Programmable Intelligent Computer

SSP

Synchronous Serial Port

I2C

Inter – Intergrated Circuit

PSP

Paralell Slave Port

SPI

Serial Peripheral Bus

EEPROM

Electrically Erasable Programmable Read Only Memory

LCD

Liquid Crystal Display


ĐỒ ÁN 1
Trang 1/28

CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN VỀ MẠCH PHÁT HIỆN KHI ĐI VÀO
VÙNG CẤM DÙNG PIC

1.1 Mục đích

Hiện nay, tự động hoá đã được triển khai rộng rãi ở khắp mọi ngành nghề, lĩnh vực.
Lợi ích mà nó mang lại rất nhiều, có thể kể ra như: mở cửa tự động ở các ngân
hàng, siêu thị, rạp chiếu phim hoặc chống trộm, hay đếm lượng người hoặc vật
dùng các cảm biến,… Chính vì sự hữu ích này đã làm cảm hứng để em xây dựng
nên đề tài này.
1.2 Giới thiệu chung về mạch phát hiện khi đi vào vùng cấm dùng PIC
Mạch phát hiện khi đi vào vùng cấm dùng PIC là một mạch điện sẽ đếm số lượng
người vào ở một cổng bất kì hoặc báo động có người đột nhập vào cửa hoặc vùng
cấm , nhờ vào cảm biến hồng ngoại tín hiệu sẽ được truyền đến vi điều khiển PIC
16F877A xử lý.

1.3 Hướng nghiên cứu
1.3.1

Giới hạn đề tài

Dùng cảm biến hồng ngoại để đếm số lượng người vào và báo động khi có người
vào
Dùng PIC 16F877A để xử lý tín hiệu vào
Hiển thị dùng LCD 16x2
Cảnh báo dùng loa với IC nhạc

MẠCH PHÁT HIỆN KHI ĐI VÀO VÙNG CẤM DÙNG PIC


ĐỒ ÁN 1
Trang 2/28

1.3.2

Mục đích nghiên cứu

Sử dụng các kiến thức về linh kiện điện tử với vi xử lý đã học để thực nghiệm, ứng
dụng trong thực tế một cách thiết thực nhất, giúp bản thân hiểu thêm nhiều kiến
thức và nâng cao kỹ năng chuyên môn nhiều hơn.

MẠCH PHÁT HIỆN KHI ĐI VÀO VÙNG CẤM DÙNG PIC


ĐỒ ÁN 1
Trang 3/28

CHƯƠNG 2.

TÌM HIỂU LINH KIỆN

2.1 Giới thiệu các linh kiện được sử dụng trong mạch
2.1.1
-

PIC 16F877A

Giới thiệu:

Đây là vi điều khiển họ PIC16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài 14bit. Mỗi
lệnh đều được thực thi trong một chu kì xung clock. Tốc độ hoạt động tối đa là
20MHz với một chu kì lệnh là 200ns. Bộ nhớ chương trình 8Kx14 bit, bộ nhớ dữ
liệu 368x8 byte RAM và bộ nhớ dữ liệu EEPROM với dung lượng 256x8 byte. Số
port I/O là 5 và 33 pin I/O.

Hình 2.1 Hình dạng của PIC 16F877A

-

Các đặc tính ngoại vi gồm các khối chức năng sau:

Timer0/Timer1/Timer2: bộ đếm 8/16/8 bit.
Hai bộ Capture/so sánh/ điều chế độ rộng xung.

MẠCH PHÁT HIỆN KHI ĐI VÀO VÙNG CẤM DÙNG PIC


ĐỒ ÁN 1
Trang 4/28

Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ.
Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP, SPI, I2C.
Cổng giao tiếp song song PSP với các chân điều khiển RD, WR, CS ở bên ngoài.
-

Sơ đồ chân của PIC 16F877A

Hình 2.2 Sơ đồ chân của PIC16F887A

2.2 LCD 16x2
Là màn hình LCD cỡ nhỏ gồm 16 cột và 2 hàng dùng để hiển thị thông tin mong
muốn.

MẠCH PHÁT HIỆN KHI ĐI VÀO VÙNG CẤM DÙNG PIC

ĐỒ ÁN 1
Trang 5/28

Hình 2.3 Hình dạng của LCD16x2

Sơ đồ chân:

Hình 2.4 Sơ đồ chân LCD16x2

MẠCH PHÁT HIỆN KHI ĐI VÀO VÙNG CẤM DÙNG PIC


ĐỒ ÁN 1
Trang 6/28

2.3 Điện trờ, biến trở
-

Điện trở

Là linh kiện dùng để cản trở dòng điện.

Hình 2.5 Biến trở

-

Biến trở:

Là một biến thể của điện trờ cũng dùng để cản trở dòng điện nhưng giá trị được

điều chỉnh theo ý muốn người dùng.

MẠCH PHÁT HIỆN KHI ĐI VÀO VÙNG CẤM DÙNG PIC


ĐỒ ÁN 1
Trang 7/28

Hình 2.6 Một số loại biến trở thông dụng

2.4 Tụ điện
Là linh kiện dùng để lọc nhiễu tín hiệu, làm phẳng điện áp, tích điện.

Hình 2.7 Một số tụ điện thông dụng

2.5 Diode bán dẫn
Là linh kiện chỉ cho phép dòng điện đi qua một chiều từ anode sang cathode khi
diode phân cực thuận và không cho dòng điện đi qua khi phân cực nghịch.

MẠCH PHÁT HIỆN KHI ĐI VÀO VÙNG CẤM DÙNG PIC


ĐỒ ÁN 1
Trang 8/28

Hình 2.8 Diode bán dẫn

2.6 LED (diode phát quang)
Là một loại diode phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại.

Hình 2.9 Một số diode phát quang

2.7 Diode quang (Photodiode)
Là loại diode nhạy với ánh sáng, có thể biến ánh sáng vào thành đại lượng điện
( thường kết hợp với diode phát quang và gọi chúng là cảm biến hồng ngoại).

MẠCH PHÁT HIỆN KHI ĐI VÀO VÙNG CẤM DÙNG PIC


ĐỒ ÁN 1
Trang 9/28

Hình 2.10 Diode quang

2.8 Thạch anh
Là linh kiện dùng để tạo dao động cho vi điều khiển.

Hình 2.11 Thạch anh

2.9 Nút nhấn
Là linh kiện dùng để đóng ngắt dòng điện.

MẠCH PHÁT HIỆN KHI ĐI VÀO VÙNG CẤM DÙNG PIC


ĐỒ ÁN 1
Trang 10/28

Hình 2.12 Nút nhấn

2.10

IC LM358

Là linh kiện dùng để khuếch đại và so sánh tín hiệu, gồm có 2 bộ OP-AMP.

Hình 2.13 IC LM358 và sơ đồ chân

2.11

IC nhạc UM66

Là linh kiện dùng phát ra nhạc để thông báo ra loa khi có tín hiệu vào
MẠCH PHÁT HIỆN KHI ĐI VÀO VÙNG CẤM DÙNG PIC


ĐỒ ÁN 1
Trang 11/28

Hình 2.14 IC UM66 và sơ đồ chân

2.12

Transistor NPN

Là linh kiện dùng để đóng ngắt như công tắc điện tử hoặc khuếch đại tín hiệu.

Hình 2.15 Transistor NPN và sơ đồ chân

2.13

IC 7805

Là IC ổn định điện áp ở mức xấp xỉ 5V DC.

MẠCH PHÁT HIỆN KHI ĐI VÀO VÙNG CẤM DÙNG PIC


ĐỒ ÁN 1
Trang 12/28

Hình 2.16 IC 7805 và sơ đồ chân

2.14

Biến áp

Là linh kiện dùng để biến đổi điện áp và cung cấp nguồn cho mạch hoạt động.

Hình 2.17 Biến áp 220V – 12V

MẠCH PHÁT HIỆN KHI ĐI VÀO VÙNG CẤM DÙNG PIC


ĐỒ ÁN 1
Trang 13/28

CHƯƠNG 3.

THIẾT KẾ MẠCH

3.1 Sơ đồ khối

Khối

Khối cảm biến Khối khuếch đại

MẠCH PHÁT HIỆN KHI ĐI VÀO VÙNG CẤM DÙNG PIC

Khối


ĐỒ ÁN 1
Trang 14/28

Hình 3.1 Sơ đồ khối của mạch

3.2 Sơ đồ nguyên lý của từng khối
3.2.1

Khối nguồn

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn

Khối nguồn dùng biến áp để biến đổi điện áp 220V – 12V AC, điện áp xoay chiều
sẽ được chuyển đổi thành điện áp một chiều thông qua cầu diode, điện áp sau đó
được đưa qua tụ để lọc nhiễu và ổn định điện áp, tiếp theo điện áp sẽ qua IC 7805
để hạ áp xuống còn mức xấp xỉ 5V DC.

3.2.2

Khối cảm biến

MẠCH PHÁT HIỆN KHI ĐI VÀO VÙNG CẤM DÙNG PIC


ĐỒ ÁN 1
Trang 15/28

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý khối cảm biến

Khối cảm biến sử dụng 2 cặp cảm biến hồng ngoại để lấy tín hiệu.

MẠCH PHÁT HIỆN KHI ĐI VÀO VÙNG CẤM DÙNG PIC


ĐỒ ÁN 1
Trang 16/28

3.2.3

Khối khuếch đại

Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý của khối khuếch đại và điều khiển

Khối này có chức năng khuếch đại tín hiệu mà khối cảm biến truyền tới vì
photodiode xuất ra tín hiệu khá thấp, ngoài ra còn có thể điều khiển độ nhạy của bộ
cảm biến thông qua biến trở.

MẠCH PHÁT HIỆN KHI ĐI VÀO VÙNG CẤM DÙNG PIC

ĐỒ ÁN 1
Trang 17/28

3.2.4

Khối xử lý

Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý khối xử lý

Khối xử lý dùng vi điều khiển PIC 16F877A để xử lý tín hiệu đưa về từ khối khuếch
đại dựa vào code đã được nạp vào, sau đó sẽ xuất tín hiệu điện về khối hiển thị hoặc
khối báo động.

MẠCH PHÁT HIỆN KHI ĐI VÀO VÙNG CẤM DÙNG PIC


ĐỒ ÁN 1
Trang 18/28

3.2.5

Khối hiển thị

Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị

Khối này có chức năng hiển thị thông tin trên màn hình LCD sau khi nhận được tín
hiệu từ khối vi điều khiển.

MẠCH PHÁT HIỆN KHI ĐI VÀO VÙNG CẤM DÙNG PIC


ĐỒ ÁN 1
Trang 19/28

3.2.6

Khối báo động

Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý khối báo động

Khối báo động dùng để phát ra âm thanh sau khi nhận tín hiệu từ khối xử lý.

MẠCH PHÁT HIỆN KHI ĐI VÀO VÙNG CẤM DÙNG PIC