HỆ THỐNG báo CHÁY DÙNG PIC (có code và layout)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (882.45 KB, 41 trang )
ĐỒ ÁN 2
HỆ THỐNG BÁO CHÁY
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ..........................................................................................VII
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU...................................................................................VIII
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT................................................................................VIII
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÁO CHÁY...........................................1
1.1
GIỚI THIỆU..................................................................................................................1
1.1.1 Yêu cầu của đề tài....................................................................................................1
1.1.2 Hướng giải quyết.....................................................................................................1
1.2
NGUYÊN LÝ CHUNG....................................................................................................1
CHƯƠNG 2. NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI............................................................................2
2.1
SƠ ĐỒ KHỐI................................................................................................................2
2.2
PIC 16F877A..............................................................................................................3
2.3
IC LM35.....................................................................................................................4
2.3.1 Mô tả sơ lược...........................................................................................................4
2.3.2 Thông số và sơ đồ chân...........................................................................................5
2.3.3 Nguyên lý hoạt động................................................................................................5
2.3.4 Ưu điểm và nhược điểm...........................................................................................6
2.4
MODULE TRUYỀN NHẬN CC1101...............................................................................6
2.4.1 Mô tả sơ lược...........................................................................................................6
2.4.2 Thông số và sơ đồ chân...........................................................................................7
2.5
MỘT SỐ LINH KIỆN KHÁC...........................................................................................7
2.5.1 IC LM7805...............................................................................................................8
2.5.2 Module LCD............................................................................................................8
CHƯƠNG 3. GIẢI THUẬT, THỰC THI PHẦN CỨNG................................................9
3.1
LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT...................................................................................................9
3.2
SƠ ĐỒ MẠCH.............................................................................................................11
3.3
THIẾT KẾ PHẦN CỨNG...............................................................................................13
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN..................................................................................................14
4.1
KẾT LUẬN.................................................................................................................14
4.2
HƯỚNG PHÁT TRIỂN.................................................................................................14
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................................15
PHỤ LỤC A 16
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
HÌNH 2-1. SƠ ĐỒ KHỐI........................................................................................2
HÌNH 2-2: HÌNH ẢNH THỰC TẾ PIC16F877A [6]............................................3
HÌNH 2-3: PHẦN MỀM PIC C COMPLIER.......................................................4
HÌNH 2-4: IC LM35 [7]..........................................................................................4
HÌNH 2-5: SƠ ĐỒ CHÂN IC LM35 [6].................................................................5
HÌNH
2-6:
HÌNH
ẢNH
MODULE
RF
UART
CC1101
[7]
…................................6
HÌNH
2-7:
IC
LM7805
[6]
….....................................................................................8
HÌNH
2-8:
MODULE
LCD
16x02
[3].......................................................................8
HÌNH 3-1: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT MCU SLAVER............................................9
HÌNH
3-2:
LƯU
ĐỒ
GIẢI
THUẬT
MCU
MASTER...........................................10
HÌNH
3-3:
PCB
MẠCH
NGUỒN..........................................................................11
HÌNH
3-4:
PCB
MẠCH
MCU
MASTER..............................................................11
HÌNH
3-5:
PCB
MẠCH
CẢNH
BÁO....................................................................12
HÌNH
3-6:
PCB
SLAVER..............................................................12
MẠCH
MCU
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
VDC
Volt Direct Current
GND
Ground
EEPROM
Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory
SRAM
Static Random Access Memory
PWM
Pulse Width Modulation
IC
Integrated Circuit
RF
Radio Frequency
UART
Universal Asynchronous Receiver – Transmitter
ĐỒ ÁN 2
CHƯƠNG 1.
Trang 1/35
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÁO CHÁY
1.1 Giới thiệu
Ngày nay, kinh tế thương mại của nước ta phát triển mạnh, đời sống nhân
dân được cải thiện, đi cùng với điều đó là nhu cầu cần được bảo vệ bản thân,
bảo vệ gia đình được đa số người dân chú trọng. Bên cạnh đó, phong trào
phòng chống cháy nổ được nhà nước ta hết sức quan tâm và là vấn đề đươc
đặt lên hàng đầu. Vì vậy, hệ thống báo cháy có vai trò quan trọng và được
ứng dụng rộng rãi trong toàn xã hội.
1.1.1
Yêu cầu của đề tài
-
Sử dụng vi điều khiển để hiển thị nhiệt độ trên master từ các slaver.
-
Thi công phần cứng.
1.1.2
Hướng giải quyết
Viết sơ đồ giải thuật, viết code, sử dụng vi điều kiển PIC16F877A, thi công,
thiết kế mô hình, phần cứng.
1.2 Nguyên lý chung
Xây dựng code đọc nhiệt độ từ LM35 trên slaver. Sử dụng module truyền
UART RF để gọi các slaver và đọc giá trị nhiệt độ từ các slaver. Sau đó hiển
thị nhiệt độ lên LCD 16x02.
Hệ Thống Báo Cháy
ĐỒ ÁN 2
CHƯƠNG 2.
Trang 2/35
NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI
2.1 Sơ đồ khối
-
Từ những vấn đề đã đặt ra, sơ đồ khối được thiết kế để phù hợp với yêu cầu:
Khối nguồn
Khối vi điều
khiển
Khối Truyền
Khối hiển thị
Nhận dữ liệu
LCD
Hình 2-1. Sơ đồ khối
-
Khối nguồn:
Bộ nguồn 5v được thiết kế gồm 1 biến áp 220 VAC-12 VAC kế nối
với cầu diode để cho ra nguồn 12VDC. Cho nguồn 12 VDC qua IC
LM7805 ổn áp 5 VDC với dòng cung cấp tối đa 1 A cho mỗi IC.
-
Khối vi điều khiển:
Vi điều khiển PIC16F877A đảm nhận việc xử lý tín hiệu đọc giá trị
nhiệt độ từ IC LM35 ở các slaver.
Hệ Thống Báo Cháy
ĐỒ ÁN 2
-
Trang 3/35
Khối truyền nhận dữ liệu:
Sử dụng module RF UART CC1101 để chuyển đổi giao tiếp từ UART
sang RF để truyền dữ liệu từ slaver về master.
-
Khối hiển thị LCD:
Sử dụng LCD 16x02 để hiển thị thị độ và các thông tin cảnh báo.
2.2 PIC16F877A
-
Vi điều khiển PIC16F877A có kích thước nhỏ và có 40 chân. Số ngõ vào ra
số (Digital I/O) là 35 chân. Bộ điều chế xung PWM với số kênh ngõ ra là 1,
2, 4.
-
Điện áp hoạt động: từ 2 đến 5.5 VDC.
-
Dòng cấp ra hoặc nhận vào ở các chân là: 25 mA.
Hình 2-2: Hình ảnh thực tế PIC 16f877a [6]
-
Bộ nhớ của PIC16F877A gồm có :
Bộ nhớ flash: lưu mã lập trình (8192 words).
SRAM: lưu các biến được khai báo trong chương trình (368 Bytes).
Hệ Thống Báo Cháy
ĐỒ ÁN 2
Trang 4/35
EEPROM: lưu dữ liệu quan trọng vì khi mất điện thì dữ liệu này vẫn
còn (256 Bytes).
-
Dùng phần mềm PIC C Compiler để biên dịch chương trình.
Hình 2-3: Phần mềm PIC C complier
2.3 IC LM35
2.3.1
-
Mô tả sơ lược
Ngày nay, công nghệ bán dẫn phát triển mạnh đã cho ra đời nhiều loại cảm
biến nhiệt độ với các ưu điểm khác nhau như: độ chính xác cao, hoạt động ổn
định,giá thành thấp, chống nhiễu tốt,...
-
Cảm biến nhiệt bán dẫn là loại cảm biến làm từ các chất bán dẫn. Các loại
cảm biến thường được tìm thấy dưới dạng diode như LM35, LM335, LM45.
Hệ Thống Báo Cháy
ĐỒ ÁN 2
Trang 5/35
Hình 2-4: IC LM35 [5]
2.3.2
-
Thông số và sơ đồ chân
Thông số bao gồm:
Điện áp hoạt động: từ 4.0 – 30 VDC.
Tầm đo: -55 đến 150 ˚C.
Độ chính xác thực tế:
ở nhiệt độ phòng và ngoài khoảng -55 đến
150.
Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/ ˚C.
-
IC gồm 3 chân:
Hệ Thống Báo Cháy
ĐỒ ÁN 2
Trang 6/35
Hình 2-5: Sơ đồ chân IC LM35 [6]
2.3.3
-
Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động là dựa trên mức độ phân cực của các lớp P-N tuyến tính
với nhiệt độ môi trường bên ngoài.
-
Khi nhiệt độ thay đổi sẽ cho ra điện áp thay đổi ở chân Vout. Điện áp này
được phân áp từ điện áp chuẩn có trong mạch.
2.3.4
Ưu điểm và nhược điểm
-
Ưu điểm: giá thành thấp, độ nhạy cao, cấu tạo đơn giản.
-
Khuyết điểm: kém bền, không chịu được nhiệt độ cao, nếu vượt ngưỡng
nhiệt độ sẽ làm hỏng IC và chỉ tuyến tính trong một khoảng nào đó.
2.4 Module truyền nhận CC1101
2.4.1
Mô tả sơ lược
Module hoạt động trên dãi tần 433 MHz. Trong điều kiện không có vật cản,
khoảng cách hoạt động tối đa là 200 m. Module sử dụng chip thu phát sóng
Hệ Thống Báo Cháy
ĐỒ ÁN 2
Trang 7/35
RF CC1101. Trên module còn có 1 chip STM8 đảm nhận việc chuyển từ
giao tiếp SPI trên CC1101 sang UART.
Hình 2-6: Hình ảnh module RF UART CC1101 [7]
2.4.2
Thông số và sơ đồ chân
-
Điện áp hoạt động trong khoảng từ: 3.3 – 5 VDC.
-
Tần số hoạt động: 433 MHz.
-
Phương thức giao tiếp: serial UART.
-
Khi sử dụng cài đặt module cần lưu ý:
Các module giao tiếp được với nhau khi có củng địa chỉ, kênh
sóng (phải khác 0).
Để cài đặt kênh sóng dùng lệnh: AT+Cxxx (xxx trong khoảng 001
đến 127).
Hệ Thống Báo Cháy
ĐỒ ÁN 2
Trang 8/35
Để cài đặt địa chỉ dùng lệnh: AT+Axxx (xxx trong khoảng 001
đến 255).
-
Sơ đồ chân:
Chân 1 VCC.
Chân 2 GND.
Chân 3 RXD: nối với TXD của MCU
Chân 4 TXD: nối với RXD của MCU
Chân 5 Set: khi vào chế độ AT cần nối GND
2.5 Một số linh kiện khác
-
IC LM7805.
-
Module LCD 16x02.
2.5.1
IC LM7805
-
Điện áp vào từ 7 – 25 VDC, điện áp ra: 5VDC.
-
Dòng điện cung cấp: 1 A
-
IC LM7805 gồm 3 chân: chân Input (1), chân GND (2), chân Out (3).
Hệ Thống Báo Cháy
ĐỒ ÁN 2
Trang 9/35
Hình 2-7: IC LM7805 [6]
2.5.2
Module LCD
-
Điện áp hoạt động: 5 VDC.
-
Dòng tiêu thụ khi hoạt động: 1 A.
Hình 2-8: Module LCD 16x02 [3]
CHƯƠNG 3.
GIẢI THUẬT, THỰC THI PHẦN CỨNG
3.1 Lưu đồ giải thuật
Lưu đồ giải thuật điều khiển hệ thống báo cháy.
Hệ Thống Báo Cháy
ĐỒ ÁN 2
Hình 3-6: Lưu đồ giải thuật MCU Slaver
Hệ Thống Báo Cháy
Trang 10/35
ĐỒ ÁN 2
Hình 3-2: Lưu đồ giải thuật MCU Mater
Hệ Thống Báo Cháy
Trang 11/35
ĐỒ ÁN 2
3.2 Sơ đồ mạch
Hình 3-3: PCB mạch nguồn
Hệ Thống Báo Cháy
Trang 12/35
ĐỒ ÁN 2
Hình 3-4: PCB mạch MCU Master
Hệ Thống Báo Cháy
Trang 13/35
ĐỒ ÁN 2
Hình 3-5: PCB mạch cảnh báo
Hệ Thống Báo Cháy
Trang 14/35
ĐỒ ÁN 2
Hình 3-6: PCB mạch MCU Slaver
3.3 Thiết kế phần cứng
Hệ Thống Báo Cháy
Trang 15/35
ĐỒ ÁN 2
CHƯƠNG 4.
Trang 16/35
ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN
4.1 Đánh giá hệ thống
4.1.1
-
Ưu điểm
Mạch thiết kế đã nhận dữ liệu nhiệt độ được gửi từ các slaver và hiển thị lên
LCD.
-
Bên cạnh đó, hệ thống cảnh báo nhiệt độ cao hoạt động tốt.
4.1.2
-
Nhược điểm
Thời gian nhận mã ở slaver không đồng đều. Khoảng thời gian nhận mã cách
nhau khoảng 6 s. Thời gian chênh lệch dao động từ 3 s, đến 24 s.
-
Master chưa thể kiểm tra được slaver không hoạt động.
4.2 Hướng phát triển
-
Kết hợp module DFPlayer Mini để cảnh báo bằng giọng nói phát ra loa.
-
Kết hợp nhiều module như module khí gas, khói, lửa, … để mở rộng cảnh
báo từ các slaver đến master.
-
Sử dụng module Bluetooth để có thể xem nhiệt độ tại các slaver qua
Smartphone.
-
Kết hợp với module ESP8266 để truyền dữ liệu lên Web Server.
Hệ Thống Báo Cháy
ĐỒ ÁN 2
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
[1]
[2]
[3]
[4]
Tài liệu vi điều khiển của Nguyễn Đình Phú
Tiếng Anh:
[5]
[6]
[7]
Hệ Thống Báo Cháy
Trang 17/35
ĐỒ ÁN 2
Trang 18/35
PHỤ LỤC A
A. CHƯƠNG TRÌNH CHO MASTER
///////////////
//////////////
//////////////-----UART-LCD-LM35------//////////////
////////////// Sua lai chan lcd /////
//
B0 => B3
//!
#define LCD_ENABLE_PIN PIN_B0
//!
#define LCD_RS_PIN
//!
#define LCD_RW_PIN
//!
#define LCD_DATA4
PIN_B4
////
//!
#define LCD_DATA5
PIN_B5
////
//!
#define LCD_DATA6
PIN_B6
////
//!
#define LCD_DATA7
PIN_B7
PIN_B1
////
////
PIN_B2
////
////////////// Sua lai port B3 master1 => D2 master1
#include <16f877A.h>
#device ADC=10
#define LCD_ENABLE_PIN PIN_B3
#define LCD_RS_PIN
PIN_B1
#define LCD_RW_PIN
PIN_B2
////
////
////
#define LCD_DATA4
PIN_B4
////
#define LCD_DATA5
PIN_B5
////
#define LCD_DATA6
PIN_B6
////
#define LCD_DATA7
PIN_B7
#fuses HS, NOWDT, NOPUT
#use delay(clock=20M)
Hệ Thống Báo Cháy
ĐỒ ÁN 2
Trang 19/35
#use rs232(uart,baud=9600,parity=n,BITS=8,STOP=1,timeout=10,stream=rf)
#use
rs232(xmit=pin_d0,rcv=pin_d1,baud=9600,parity=n,BITS=8,STOP=1,timeout=10,s
tream=pc)
#include <stdlib.h>
#include <lcd.c>
unsigned int16 nhietdo,tong,giatriadc;
float tmp;
unsigned int8 id[6], data[6], inf[6];
unsigned int8 t=0,dem=0;
unsigned int16 idx=0 , datax=0 , infx=0;
int1 done=0;
unsigned int16 t1=0,t2=0,f1=0,f2=0;
//--------new-------//
unsigned int8 button=0;
#int_RDA
void nhan_data()
{
unsigned int8 temp,n; // int 8
for(n=0;n<6;n++)//get id
{
temp=getc();
if(temp==",")break;//done
id[n]=temp;
}
for(n=0;n<6;n++)//get data
Hệ Thống Báo Cháy
ĐỒ ÁN 2
{
temp=getc();
if(temp=="\n")break;//done
data[n]=temp;
}
for(n=0;n<6;n++)//get information
{
temp=getc();
if(temp=="\n")break;//done
inf[n]=temp;
}
done=1;
}
#INT_TIMER0
void timer_0(void)
{
dem=dem+1;
switch (dem)
{
case 18:
{
output_toggle(PIN_C1);
output_toggle(PIN_C0);
dem=0;
break;
}
}
}
Hệ Thống Báo Cháy
Trang 20/35
