Báo cáo Kỹ thuật Vi Xử Lý

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
====o0o====

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

KĨ THUẬT VI XỬ LÝ
Đề tài: Cảm biến chuyển động thân nhiệt báo động chống trộm

Nhóm 21 – ET3300 – 102117
Tên
Giảng

Mã sinh viên

Lớp

Trịnh Quang Truyền

20154007

ĐT 08 K60

Lưu Thị Hồng Thắm

20153478

ĐT 04 K60

Lê Văn Thuận

20153658

ĐT 03 K60

Nguyễn Thị Thảo

20153448

ĐT 09 K60

hướng dẫn: TS.

Nguyễn Hoàng Dũng

Hà Nội, 6/2018

viên


Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

MỤC LỤC
MỤC LỤC................................................................................................................ 2
DANH MỤC HÌNH VẼ...........................................................................................4
DANH MỤC BẢNG BIỂU.....................................................................................5
LỜI NÓI ĐẦU.........................................................................................................6
CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH YÊU CẦU ĐỀ TÀI......................................................7

1.1. Yêu cầu chức năng................................................................................7

1.2. Yêu cầu phi chức năng.........................................................................7
1.3. Sơ đồ khối của hệ thống.......................................................................9
1.4. Kế hoạch thực hiện phân công công việc.........................................10
1.4.1. Kế hoạch và tiến độ thực hiện......................................................10
1.4.2. Kế hoạch phân công công việc.....................................................13
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG................................................................14

2.1. Khối xử lý............................................................................................14
2.1.1. Vi điều khiển PIC16F877A...........................................................14
2.1.2. Mạch xử lí trung tâm....................................................................20
2.2. Khối nguồn..........................................................................................21
2.3. Khối cảm biến.....................................................................................21
2.3.1. Giới thiệu chung về PIR...............................................................21
2.3.2. Cấu tạo của PIR............................................................................23
2.3.3. Nguyên lý làm việc của đầu dò PIR.............................................26
2.4. Khối hiển thị.......................................................................................27
2.5. Khối thông báo....................................................................................29
CHƯƠNG 3: HOÀN THIỆN SẢN PHẨM..........................................................31

3.1. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch................................................................31
2


Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

3.2. Sơ đồ Layout mạch.............................................................................32
3.3. Hình ảnh sản phẩm hoàn thiện.........................................................33
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN.....................................................................................35
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................36
PHỤ LỤC A: ĐÓNG GÓP CÁC THÀNH VIÊN................................................37

PHỤ LỤC B: SOFTWARE CODE......................................................................38
PHỤ LỤC C: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG.............................................................50

3


Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1: Sơ đồ khối của toàn hệ thống....................................................................9
Hình 2: Hình ảnh thực tế của PIC 16F877A.......................................................14
Hình 3: Sơ đồ chân của PIC16F877A..................................................................15
Hình 4: Sơ đồ khối chức năng..............................................................................16
Hình 5: Sơ đồ khối của PIC16F887......................................................................19
Hình 6: Sơ đồ nguyên lí khối xử lý.......................................................................20
Hình 7: Adapter 5V-1A.........................................................................................21
Hình 8: Hình ảnh thực tế của cảm biến PIR.......................................................22
Hình 9: Cách dùng đầu dò PIR để phát hiện người hay con vật di chuyển ngang.

23

Hình 10: Hình ảnh các phân tử nhiệt...................................................................24
Hình 11: Dùng vật liệu pyroelectric để cảm ứng với tia nhiệt............................24
Hình 12: Sơ đồ nguyên lí cảm biến PIR...............................................................25
Hình 13: Nguyên lý phát hiện chuyển động ngang của các nguồn thân nhiệt. .26
Hình 14: Hình ảnh thực tế LCDLM016L............................................................27
Hình 15: Sơ đồ chân của LCD..............................................................................28
Hình 16: Hình ảnh thực tế của còi Buzzer...........................................................29
Hình 17: Sơ đồ nguyên lí khối thông báo.............................................................30

Hình 18: Mô phỏng trên proteus..........................................................................31
Hình 19: Sơ đồ Layout mạch................................................................................32
Hình 20: Hình ảnh sản phẩm hoàn thiện.............................................................33
Hình 21: Mạch ở trạng thái ban đầu...................................................................34
Hình 22: Mạch khi phát hiện chuyển động.........................................................34

4


Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1: Bảng kế hoạch và tiến độ thực hiện........................................................10
Bảng 2: Bảng phân công công việc.......................................................................13
Bảng 3: Tóm tắt đặc điểm của VDK PIC 16F877A............................................17

5


Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

LỜI NÓI ĐẦU
Kỹ thuật điện tử ngày càng phát triển mạnh mẽ cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ
thuật, đời sống xã hội ngày càng phát triển dựa trên những ứng dụng của khoa học vào đời
sống. Trong quá trình phát triển đó không thể không kể đến sự ra đời của vi điều khiển với
đa tính năng đang được ứng dụng rộng rãi và thâm nhập ngày càng nhiều trong các lĩnh vực
kĩ thuật và đời sống xã hội. Hầu hết các thiết bị được điều khiển tự động, từ các thiết bị văn
phòng cho đến các thiết bị trong gia đình đều dùng các bộ vi điều khiển nhằm đem lại sự
tiện nghi cho con người trong thời đại công nghiệp hoá, hiện đại hoá.

Đối với những sinh viên ngành Điện tử -Viễn thông chúng em, việc học tập và làm
việc với các hệ thống như trên là nhiệm vụ cốt yếu và mang tính căn bản. Vì các hệ thống
này trên thực tế được xây dựng dựa trên những kiến thức tổng hợp của chuyên ngành. Do
đó, việc thực hiện bài tập lớn môn Kĩ thuật vi xử lý, với đề tài : “ Cảm biến chuyển động ”
là một cơ hội rất tốt cho nhóm nghiên cứu chúng em được vận dụng những kiến thức đã học
vào trong thực tế, cụ thể dự án này giúp cho chúng em có điều kiện tìm hiểu sâu hơn về bộ
vi xử lý PIC và thực hiện một số ứng dụng đơn giản.
Tuy nhiên, trong quá trình làm bài tập lớn, do thời gian cũng như trình độ hiểu biết
của các thành viên trong nhóm nghiên cứu còn hạn chế nên xảy ra nhiều sai sót không thể
tránh khỏi. Rất mong thầy và các anh góp ý bổ sung để nhóm chúng em hoàn thiện hơn về
kiến thức cũng như rút kinh nghiệm cho các đề tài sau. Nhóm nghiên cứu chúng em xin
chân thành cảm ơn.
Nhóm thực hiện

6


Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH YÊU CẦU ĐỀ TÀI
1.1. Yêu cầu chức năng
 Thiết bị có chức năng phát hiện chuyển động ngang của các nguồn thân nhiệt..
 Thiết bị có thể phát hiện chuyển động thân nhiệt và thông báo hiển thị trên
LCD.
 Mạch sử dụng cảm biến chuyển động, gửi lệnh cho PIC xử lý, và có thể gửi
kết quả cho thiết bị di động.
 Thiết bị có chức năng hiển thị bằng LCD.
 LCD hiển thị thông báo nhận được và báo động tín hiệu ra loa
 Mạch có chức năng thông báo trạng thái của mạch bằng cách hiển thị trên
LCD và qua các kết nối thiết bị ngoại vi như: loa, thiết bị di động.

1.2. Yêu cầu phi chức năng
 Mạch sử dụng cảm biến PIR phát hiện chuyển động bằng cách đo những thay đổi
bức xạ hồng ngoại phát ra bởi các đối tượng. Khi phát hiện chuyển động cảm biến
PIR sẽ xuất ra 1 xung ở mức cao, xung này được đọc bởi vi điều khiển để thực
hiện chức năng mong muốn.
 Thông số kỹ thuật PIR:
 Phạm vi phát hiện : góc 360 độ hình nón, độ xa tối đa 7m
 Nhiệt độ hoạt động : 32-122F (50 độ C)
 Điện áp hoạt động : DC 3.8V-5V
 Mức tiêu thụ dòng : <=50uA
 Thời gian báo : 30 giây, có thể tùy chỉnh bởi biến trở
 Độ nhạy có thể điều chỉnh bằng biến trở
 Kích thước : 1,27*0.96*1,0(32,2*24,3*25,4mm)
7


Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

 Khối nguồn sử dụng nguồn điện lấy từ điện lưới, sử dụng Adapter 5V

 Ứng dụng:
 Sản phẩm được sử dụng là thiết bị chống trộm
 Sau khi hoàn thành, thiết bị hoàn toàn có thể phát triển thêm để trang trí,
hoặc phát triển để kết hợp với các loại mạch khác như loa (tương tác với
máy tính, smartphone…), đồng hồ… với nhiều công dụng hơn trong 1 sản
phẩm.
 Hiệu năng sử dụng
 Độ chính xác tương đối cao
 Độ bền: ở nhiệt độ thường sản phẩm có độ bền từ 2-3 năm.

 Kích thước và khối lượng
 Kích thước: thiết bị có dạng hình hộp chữ nhật với mặt đáy 10cmx10cm,
chiều cao tầm 3cm
 Khối lượng: khoảng 100g
 Môi trường hoạt động
 Nhiệt độ thích hợp (10-50 độ C) đảm bảo cho sản phẩm hoạt động ổn định
và bền bỉ.
 Độ ẩm : 30-80%
 Sản phẩm không có khả năng chống nước.
 Thời gian thực hiện: sản phẩm có thể được thực hiện và hoàn tất trong vòng 3
tháng.
8


Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

 Giá thành: giá thành linh kiện, mạch in,... và các chi phí phát sinh cho sản phẩm
vào khoảng 300 – 400 ngàn đồng.

1.3. Sơ đồ khối của hệ thống
Sơ đồ khối của hệ thống được thể hiện trong Hình 1, với 5 khối chính : Khối điều khiển,
Khối hiển thị, Khối nguồn, Khối cảm biến và Khối thông báo.

Hình 1: Sơ đồ khối của toàn hệ thống

9


Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

1.4. Kế hoạch thực hiện phân công công việc
1.4.1. Kế hoạch và tiến độ thực hiện
Bảng 1: Bảng kế hoạch và tiến độ thực hiện

ST
T

Nội dung công Thành viên Thời
Tiến độ
việc
tham gia
gian thực
hiện

Kết quả và Chú
đánh giá
thích

1

Họp nhóm

Tất cả

Tuần 24

100%

-Đã lên
được kế

hoạch thực
hiện và
phân chia
công việc
rõ ràng.

2

Tìm hiểu và cài Tất cả
đặt phần mềm

Tuần 24

100%

-Tìm được
các phần
mềm với
phiên bản
phù hợp +
tài liệu
hướng dẫn
sử dụng
đầy đủ.

3

Phân tích thiết
kế

Tất cả

Tuần 24
+ 25

4

Xây dựng sơ đồ
khối và mạch
nguyên lý

-Trịnh Quang
Truyền

Tuần 30

80%

-Đã có ý
tưởng thiết
kế, vẽ
mạch nháp
cho các

-Lê Văn
Thuận

-Các
thành
viên

tham gia
đầy đủ,
có ý thức
đóng
góp ý
kiến, xây
dựng kế
hoạch.

-Giao
deadline
cho 2
thành
viên đảm
10


Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

khối.
-Chưa mô
phỏng để
test.

5

Tìm hiểu code
dựa theo mạch
nguyên lý

-Trịnh Quang
Truyền

Tuần 31
+ 32

70%

-Lưu Thị
Hồng Thắm

-Code mới
chỉ hoàn
chỉnh phần
thiết lập
trạng thái
vào ‘0’ và
‘1’

nhận
việc thực
hiện
mạch
nguyên
lý và mô
phỏng
-Cần tiếp
tục tìm
hiểu
phần

code còn
lại theo
deadline
được
giao
(trong
nửa tuần
32 còn
lại)

6

Thực hiện mô
phỏng test thử

-Nguyễn Thị
Thảo

Tuần 33

100%

-Mô phỏng
hoạt động
đúng như
mong đợi.
-Lưu kết
quả để làm
báo cáo.

7

Thực hiện mạch -Trịnh Quang Tuần 33
in + mạch thật
Truyền
-Lê Văn
Thuận

100%

-Thực hiện
chuyển từ
mạch đã vẽ
trên
Proteus
sang mạch
in, sắp xếp
các linh

-Tìm nơi
đặt mạch
uy tín và
có giá
thành
hợp lý
sau đó
báo lại
11

Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

kiện sau đó cho
đi đặt
nhóm
mạch.
8

Thực hiện đo
kiểm thử

-Nguyễn Thị
Thảo

Tuần 38

100%

-Kết quả
đo kiểm
thử khá
chính xác,
mạch hoạt
động tốt,
đáp ứng
các yêu cầu
chức năng
đề ra.

Tuần 40

100%

-Đã hoàn
thành được
báo cáo
hoàn chỉnh

-Lưu Thị
Hồng Thắm

9

Tổng hợp, chỉnh Tất cả
sửa và hoàn
thành báo cáo

1.4.2. Kế hoạch phân công công việc
Bảng 2: Bảng phân công công việc

ST
T

Họ và tên

1

Trịnh Quang
Truyền

Lê Văn Thuận

2

MSSV

Công việc đảm nhận
Chính

Tham gia

2015400
7

Thiết kế
mạch, tìm
hiểu và code,
làm báo cáo

Tìm hiểu
PIC, thực
hiện mạch
thật

2015365

Tìm hiểu về

Làm báo

Đánh giá

Chú
thích

-Các thành
viên đều
hoàn
thành tốt
12


Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

3

4

Lưu Thị Hồng
Thắm

Nguyễn Thị
Thảo

8

cảm biến
PIR, Proteus

cáo, tìm tài

liệu sử
dụng phần
mềm, tìm
hiểu code

2015347
8

Tìm hiểu về
vi điều khiển
PIC16F877A
, thực hiện
mạch thật

Tìm hiểu
PIC, thiết
kế mạch,
chỉnh sửa
báo cáo,
tìm hiểu
code

2015344
8

Tìm hiểu
nguyên lý
mạch, các
yêu cầu chức
năng và phi

chức năng,
vẽ mạch đã
thiết kế

Tìm hiểu
PIC, thiết
kế mạch,
chỉnh sửa
báo cáo

công việc
đã đảm
nhận và
tham gia
cùng thực
hiện, góp
ý cho các
công việc
của thành
viên khác.

-Việc thực
hiện công
việc theo
deadline
cũng
không bị
vượt quá
thời hạn
nhiều.

13


Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1. Khối xử lý
2.1.1. Vi điều khiển PIC16F877A

 Sơ đồ chân và hình dạng thực tê
PIC (Peripheral Interface Controller) là họ vi điều khiển 8 bit theo công nghệ mới,
với những tính năng rất mạnh được tích hợp trong chip của hãng Microchip theo
công nghệ RISC, có kiến trúc HARVARD (bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu
được truy xuất độc lập với nhau), mạnh ngang hàng với các họ vi điều khiển 8 bit
khác như AVR, Pisoc. PIC có nhiều tính năng mới đáp ứng tối đa nhu cầu của người
sử dụng so với họ 8051, 89xx. Nó ổn định hơn, có khả năng tích hợp và mềm dẻo
hơn trong việc lập trình. Hình 2 thể hiện hình ảnh thực tế, và Hình 3 là sơ đồ chi tiết
chân của Vi điều khiển 16F877A.

Hình 2: Hình ảnh thực tế của PIC 16F877A

14


Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

Hình 3: Sơ đồ chân của PIC16F877A
PIC16F877A có đầy đủ tính năng của họ PIC, so với các loại khác thì giá thành là vừa
phải khi nghiên cứu và làm các công việc ứng dụng tới vi điều khiển.

 Một vài thông tin về vi điều khiển PIC16F877A
Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC 16xxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài 8
bit.Mỗi lệnh đều được thực thi trong một chu kỳ xung clock. Tốc độ hoạt động tối đa
cho phép là 20MHz với 1 chu kỳ lệnh là 200ns. Bộ nhớ Flash chương trình là 8192
words và bộ nhớ dữ liệu là 368 bytes SRAM cộng với 256 bytes EEPROM. Số Port
I/O là 5 với 33 Pin I/O.
Các đặc tính ngoại vi bao gồm các khối chức năng sau:
 Timer0: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số 8 bit.
 Timer1: bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số, có thể thực hiện chức năng đếm dựa vào
xung clock ngoại vi ngay khi vi ngay khi vi điều khiển hoạt động ở chế độ sleep.
15


Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

 Timer2: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số, bộ postcaler.
 Hai bộ Capture/so sánh/điều chế độ rộng xung.
 Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SPI (Synchronous Serial Port), SSP I2C.
 Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ.
 Chuẩn giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với các chân điều khiển RD, WR
và CS ở ngoài.
Các đặc tính Analog:
 Có 8 kênh chuyển đổi ADC 10 bit.
 Hai bộ so sánh.

Hình 4: Sơ đồ khối chức năng

 Các đặc tính khác:
 Bộ nhớ flash với khả năng ghi xóa được 100.000 lần.

 Bộ nhớ EEPROM với khả năng ghi xóa được 1.000.000.000 lần.
16


Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

 Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thể lưu trữ trên 40 năm.
 Khả năng tự nạp chương trình với sự điều khiển của phần mềm chuyên dụng.
 Nạp được chương trình ngay trên mạch điện ICSP (In Circuit Serial Programming)
thông qua hai chân.
 Watchdog Timer với bộ dao động trong.
 Chức năng bảo mật chương trình.
 Chế độ Sleep.
 Có thể hoạt động dưới nhiều dạng Oscillator khác nhau.
Bảng 3: Tóm tắt đặc điểm của VDK PIC 16F877A
Đặc điểm

PIC 16F877A

Tần số hoạt động

DC- 20 MHz

Reset (và Delay)

POR, BOR ( PWRT, OST)

Bộ nhớ chương trình Flash (14-bit

8K

word)
Bộ nhớ dữ liệu (byte)

368

Bộ nhớ dữ liệu EEPROM (byte)

256

Các nguồn ngắt

15

Các port xuất nhập

Các port A, B, C, D, E

Timer

3

Các module capture/ compare/PWM

2

Giao tiếp nối tiếp

MSSP, USART

Giao tiếp song song

PSP

Module A/D 10 bit

8 kênh ngõ vào

Bộ so sánh tương tự

2
17


Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

Tập lệnh

35 lệnh

Số chân

40 chân PDIP
44 chân PLCC
44 chân TQFP
44 chân QFN

 Sơ đồ khối hoàn chỉnh của PIC 16F877A
Gồm các khối:
- Khối ALU – Arithmetic Logic Unit.

- Khối bộ nhớ chứa chương trình – Flash Program Memory.
- Khối bộ nhớ chứa dữ liệu EPROM – Data EPROM.
- Khối bộ nhớ file thanh ghi RAM – RAM file Register.
- Khối giải mã lệnh và điều khiển – Instruction Decode Control.
- Khối thanh ghi đắc biệt.
- Khối ngoại vi timer.
- Khối giao tiếp nối tiếp.
- Khối chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số - ADC.
- Khối các port xuất nhập.

18


Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

Hình 5: Sơ đồ khối của PIC16F887

2.1.2. Mạch xử lí trung tâm
Sơ đồ nguyên lý mạch xử lí trung tâm:
19


Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

Hình 6: Sơ đồ nguyên lí khối xử lý

2.2. Khối nguồn

20

Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

.
Hình 7: Adapter 5V-1A
- Các linh kiện ở các khối đều hoạt động tốt ở mức điện áp ~5V DC.
- Mạch sử dụng nguồn lấy từ Adapter 5V-1A như trong hình 7 để cung cấp đủ dòng cho
toàn bộ các khối.
- Trong mạch có dùng led màu đỏ để làm led chỉ thị cho nguồn 5V.

2.3. Khối cảm biến
2.3.1. Giới thiệu chung về PIR
PIR là chữ viết tắt của Passive InfraRed sensor (PIR sensor), tức là bộ cảm biến thụ động
dùng nguồn kích thích là tia hồng ngoại. Tia hồng ngoại (IR) chính là các tia nhiệt phát ra từ
các vật thể nóng. Trong các cơ thể sống, trong chúng ta luôn có thân nhiệt (thông thường là
ở 37 độ C), và từ cơ thể chúng ta sẽ luôn phát ra các tia nhiệt, hay còn gọi là các tia hồng
ngoại, người ta sẽ dùng một tế bào điện để chuyển đổi tia nhiệt ra dạng tín hiệu điện và nhờ
đó mà có thể làm ra cảm biến phát hiện các vật thể nóng đang chuyển động. Cảm biến này
gọi là thụ động vì nó không dùng nguồn nhiệt tự phát (làm nguồn tích cực, hay chủ động)
mà chỉ phụ thuộc vào các nguồn tha nhiệt, đó là thân nhiệt của các thực thể khác, như con
người con vật...
21


Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

 Trước hết, chúng ta tìm hiểu cấu trúc của một cảm biến PIR (Bạn xem hình bên
dưới).

Hình 8: Hình ảnh thực tế của cảm biến PIR

Trên đây là đầu dò PIR, loại bên trong gắn 2 cảm biến tia nhiệt, nó có 3 chân ra, một
chân nối masse, một chân nối với nguồn volt DC, mức áp làm việc có thể từ 3 đến 15V. Góc
dò lớn. Để tăng độ nhậy cho đầu dò, Bạn dùng kính Fresnel, nó được thiết kế cho loại đầu
có 2 cảm biến, góc dò lớn, có tác dụng ngăn tia tử ngoại.

22


Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

Hình 9: Cách dùng đầu dò PIR để phát hiện người hay con vật di chuyển ngang.

2.3.2. Cấu tạo của PIR
Lý thuyết chung về tia nhiệt:
Mọi vật thể đều được cấu tạo từ các phân tử nhỏ li ti, nhiệt là một dạng năng lượng tạo
ra từ các xao động của các phân tử (Bạn xem hình), đó là các chuyển động hỗn loạn, không
trật tự. Từ các xao động này, nó phát ra các tia nhiệt, bằng cảm giác thông thường của giác
quan, con người chúng ta nói đó là sức nóng. Ở mỗi người nguồn thân nhiệt thường được
điều ổn ở mức 37 độ C, đó là nguồn nhiệt mà ai cũng có và nếu dùng linh kiện cảm ứng
thân nhiệt, chúng ta sẽ có thiết bị phát hiện ra người, đó chính là ý tưởng mà người ta chế ra
thiết bị motion detector, điều khiển theo nguồn thân nhiệt chuyển động.

23


Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

Hình 10: Hình ảnh các phân tử nhiệt
Hình vẽ sau đây cho thấy vật liệu nhóm pyroelectric được dùng làm cảm biến dò tia
nhiệt.

Hình 11: Dùng vật liệu pyroelectric để cảm ứng với tia nhiệt
Người ta kẹp vật liệu pyroelectric giữa 2 bản cực, khi có tác kích của các tia nhiệt, trên
hai 2 bản cực sẽ xuất hiệu tín hiệu điện, do tín hiệu yếu nên cần mạch khuếch đại.
Trong bộ đầu dò PIR, người ta gắn 2 cảm ứng PIR nằm ngang, và cho nối vào cực Gate
(chân Cổng) của một transistor FET có tính khuếch đại. Khi cảm biến pyroelectric thứ nhất
nhận được tia nhiệt, nó sẽ phát ra tín hiệu và khi nguồn nóng di chuyển ngang, sẽ đến cảm
24


Báo cáo BTL Vi Xử Lý 2018

biến pyroelectric thứ hai nhận được tia nhiệt và nó lại phát ra tín hiệu điện. Sự xuất hiện của
2 tín hiệu này cho nhận biết là đã có một nguồn nhiệt di động ngang và mạch điện tử sẽ phát
ra tín hiệu điều khiển. Tín hiệu này có thể dùng tắt mở đèn hay dùng để báo động khi có kẻ
lạ vào nhà.
Từ nguyên tắc trên người ta tạo ra cảm biến PIR bằng cách gắn hai cảm ứng pyroelectric
tia nhiệt nằm ngang và được nối vào cực Gate của một transistor FET để khuếch đại tín hiệu
điện, có 3 ngõ ra. Chân 1 (Drain) nối với Vcc, chân 2 (Source) tín hiệu output ngõ ra của
cảm biến. Chân 3 (Ground) nối mass. Ngoài ra phía trên 2 cảm ứng pyroelectric tia nhiệt
người ta gắn thêm một tấm kính để lọc lấy tia nhiệt (tia hồng ngoại). Và có dạng:

Hình 12: Sơ đồ nguyên lí cảm biến PIR
2.3.3. Nguyên lý làm việc của đầu dò PIR
Các nguồn nhiệt (với người và con vật là nguồn thân nhiệt) đều phát ra tia hồng ngoại,
qua kính Fresnel, qua kích lọc lấy tia hồng ngoại, nó được cho tiêu tụ trên 2 cảm biến hồng
25