Đang tải... (xem toàn văn)
Xây dựng hệ thống báo cháy và khóa điện tử
LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ, cuộc sống con người ngày càng trở nên tiện nghi và hiện đại hơn. Điều đó đem lại cho chúng ta nhiều giải pháp tốt hơn, đa dạng hơn trong việc xử lý những vấn đề tưởng chừng phức tạp trong cuộc sống. Việc ứng dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật hiện đại trong tất cả các lĩnh vực đã và đang phổ biến trên toàn thế giới, thay thế dần các phương pháp thủ công, lạc hậu, và ngày càng được cải tiến hiện đai hơn, hoàn mỹ hơn. Cùng với sự phát triển chung đó, nước ta cũng đang mạnh mẽ tiến hành công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước để theo kịp sự phát triển của các nước trong khu vực và trên thế giới. Trong đó lĩnh vực điện tử ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế và đời sống con người. Sự phổ biến của nó đóng góp không nhỏ tới sự phát triển của các nghành sản xuất, đặc biệt là trong lĩnh vực tự động hóa, nó đã phát triển mạnh mẽ với nhiều hình thức, phương pháp tiếp cận, chia sẻ thông tin hiện đại và toàn diện hơn. Cùng với đó, vi xử lý và vi điều khiển ngày càng phát triển như vũ bão, vai trò của chúng trong công nghiệp và cuộc sống thường ngày cũng càng trở nên quan trọng. Với sự phát triển đó cùng với niềm đam mê trong lĩnh vực này, chúng em quyết định chọn đề tài XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÁO CHÁY VÀ KHÓA ĐIỆN TỬ làm đề tài tốt nghiệp. Trong thời gian thực hiện đề tài chúng em đã rất nỗ lực nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, chúng em rất mong được sự đóng góp phê bình từ phía thầy cô. Nhóm sinh viên thực hiện đề tài 1 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện đề tài, dù gặp nhiều khó khăn nhưng chúng em đã hoàn thành đề tài, đó không chỉ là sự nỗ lực của chính chúng em là những người thực hiện đề tài này mà còn kể đến sự giúp đỡ tận tình của thầy cô, bạn bè. Nhóm thực hiện đề tài xin chân thành gửi lời cảm ơn đến các quý thầy cô trong khoa công nghệ điện tử- thông tin đã nhiệt tình giảng dạy những kiến thức chuyên môn làm cơ sở để chúng em thực hiện tốt đồ án tốt nghiệp. Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy Nguyễn Hoàng Dũng- giảng viên hướng dẫn đề tài đã nhiệt tình giúp đỡ và chỉ dậy cho chúng em những lời chỉ dạy quý báu, đã giúp chúng em có những định hướng tốt nhất cho việc thực hiện đề tài. Nhóm sinh viên thực hiện đề tài 2 MỤC LỤC 3 TÓM TẮT ĐỒ ÁN • Kỹ thuật vi xử lý hiện nay đang rất phát triển, so với kĩ thuật số thì kỹ thuật vi xử lý nhỏ gọn hơn rất nhiều , do nó được tích hợp lại và được lập trình để điều khiển. • Với tính ưu việt của vi xử lý thì trong phạm vi đồ án nhỏ này , nó được ứng dụng trong việc điều khiển chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số , giao tiếp với bàn phim 4x4 ,hiển thị trên LCD và LED 7 đoạn • Thiết kế mạch đo cảm biến nhiệt độ dải từ 0 0 đến 99 0 hiển thị số. • giao tiếp với bàn phím 4x4 cho phép nhập mật khẩu và kiểm tra mật khẩu được lưu trong bộ nhớ eeprom hiển thị trên màn hình LCD 16x2 • Viết chương trình và thiết lập phần cứng để đáp ứng các yêu cầu trên 4 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐÊ TÀI I. Chọn đề tài: • Trong đời sống thường ngày cũng như trong sản xuất, việc đo nhiệt độ ngày càng được đề cập nhiều, sự ra đời của các mạch điện tử đo nhiệt độ là cần thiết. Vi điều khiển ra đời giúp con người có thể đo nhiệt độ một cách chính xác, tin cậy hơn. • Cùng với đó, việc đảm bảo an ninh cũng là một vấn đề đáng để chúng ta quan tâm, khóa điện tử khai thác chức năng lập trình từ vi điều khiển góp phần hiện đại hóa khả năng thiết lập an ninh cũng như nâng tầm quan trọng của tự động hóa trong sản xuất cũng như cuộc sống đời thường. • Với sự phát triển cùng niểm đam mê trong lĩnh vực này, chúng em chọn đề tài tốt nghiệp là : “XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÁO CHÁY VÀ KHÓA ĐIỆN TỬ” II. Chức năng của mạch: • Khóa điện tử: yêu cầu nhập mật khẩu từ keypad, nếu mật khẩu đúng thì đèn led sáng( mở cửa), nếu mật khẩu sai thì đèn led không sáng( cửa vẫn đóng). • Hệ thống báo cháy: nhiệt độ vượt quá 70 o C thì đèn led sáng( cảnh báo cháy). III. Yêu cầu: 1. Yêu cầu về chức năng: • Mạch hoạt động đầy đủ chức năng đặt ra. • Hoạt động ổn định. 2. Yêu cầu phi chức năng: chi phí vừa phải, tính thẩm mỹ cao. 5 CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG I. Nguyên tắc thiết kế: 1. Hệ thống báo cháy: • Đo nhiệt độ môi trường và hiển thị lên led 7 thanh. • Lập trình: dùng cảm biến nhiệt độ độ lên Led 7 thanh và báo động nếu nhiệt độ vượt mức cho phép thì sẽ có tín hiệu thông báo trong đồ án là led sáng 2. Khóa điện tử: • Khi sử dụng ( mở khóa ) thì người sử dụng được yêu cầu nhập mật khẩu, giao tiếp giữa người dùng với hệ thống thông qua bàn phím điều khiển và hiển thị trên màn hình LCD. • Lập trình: Khi người dùng nhập mật khẩu: Hệ thống so sánh mật khẩu vừa nhập với mã ( mã này đã được thiết lập trước). o Nếu mật khẩu đúng( khớp với mã) thì cửa sẽ mở. Trong đề tài này việc mở cửa mô phỏng bằng việc Led sáng. o Nếu mật khẩu sai thì không có gì xảy ra tức của vẫn đóng, tương ứng Led không sáng và yêu cầu nhập lại mật khẩu. 6 Khối trung tâm Khối nguồn Khối hiển thị nhiệt độ Khối cảm biến Khối thực thi Khối giao ếp người dùng II. Sơ đồ khối: • Khối cảm biến nhận nhiệt độ từ môi trường bên ngoài chuyển thành mức điện áp DC tương ứng và đưa tín hiệu tương tự này tới khối trung tâm( cụ thể là tới bộ ADC -chuyển đổi tương tự/ số được tích hợp trong chip Atmega32). Atmega32 nhận tín hiệu tương tự và chuyển đổi nó sang tín hiệu số, tín hiệu số được đưa ra khối hiển thị nhiệt độ và khối thực thi. • Khối giao tiếp người dùng: giao tiếp với người dùng bằng keypad và màn hình LCD, thông qua việc cho phép nhập mật khẩu để mở cửa qua keypad và hiển thị trên màn hình LCD. • Khối thực thi: mô phỏng bằng 2 đèn Led. o Nhận tín hiệu điều khiển từ khối trung tâm để điều khiển sáng hoặc tắt Led, trong thực tế việc sáng, tắt led có thể hiểu là việc đóng mở cửa. Mật khẩu nhập đúng thì đèn led sáng( mở cửa), mật khẩu nhập sai thì đèn led không sáng( cửa vẫn đóng). o Nếu nhiệt độ vượt mức cho phép thì đèn Led sẽ sáng( báo động) 7 • Khối hiển thị nhiệt độ: o Khối hiển thị nhiệt độ gồm 2 khối con: khối giải mã và khối hiển thị. o Khối nhận tín hiệu từ khối trung tâm, giải mã và hiển thị nhiệt độ lên led 7 thanh đôi. III. Khối trung tâm : III.1Chức năng : Khối trung tâm sử dụng chip vi điều khiển Atmega32, khối được kết nối với các khối khác và làm nhiệm vụ trung tâm xử lý tín hiệu. III.2Linh kiện sử dụng : AVR là một họ vi điều khiển do hãng Atmel sản xuất ( Atmel cũng là nhà sản xuất dòng vi điều khiển 89C51 ).AVR là chip vi điều khiển 8 bít với cấu trúc tập lệnh đơn giản hóa - RISC (Reduced Instruction Set Computer), một kiểu cấu trúc đang thể hiện ưu thế trong các bộ vi xử lý Tại sao AVR : so với các chip vi điều khiển 8 bits khác , AVR có nhiều đặc tính hơn hẳn , hơn cả trong tính ứng dụng (dễ sử dụng) và đặc biệt là về chức năng : • Gần như chúng ra không cần mắc thêm bất kì linh kiện phụ nào khí sử dụng avr , thâm chí không cần nguồn tạo xung clock cho chip (thường là các khối thạch anh) • Thiết bị lập trình (mạch nạp) cho AVR rất đơn giản , có loại mạch nạp chỉ cần vài điện trở là có thể làm được , một số AVR còn hỗ trợ lập trình on_chip bằng bootloader không cần mạch nạp • bên cạnh lập trình bằng ASM , cấu trúc AVR được thiết kế tương thích C • Nguồn tài nguyên về source code , tài liệu , application note rất lớn trên internet Khối trung tâm sử dụng vi điều khiển Atmega32: 8 • Atmega32 là vi điều khiển thuộc họ AVR của hãng Atmel, có 40 chân trong đó có 32 chân I/O, sử dụng thạch anh ngoài 8Mhz. • Nhân AVR kết hợp tập lệnh đầy đủ với 32 thanh ghi đa năng. Tất cả thanh ghi liên kết trực tiếp với khối xử lý số học và logic ALU, cho phép hai thanh ghi độc lập được truy cập trong một lệnh đơn trong một chu kỳ đồng hồ , kết quả là tốc độ của nó nhanh gấp 10 lần tốc độ của các vi điều khiển CISC thường. • Sơ đồ kiến trúc bên trong của Atmega32: • Các tính năng của Atmega32: • Atmega32 là loại vi điều khiển 8 bit công suất thấp, hiệu suất cao. • Cấu trúc tập lệnh RISC, là cấu trúc tập lệnh đơn giản hóa: o 131 lệnh thực thi trong vòng 1 chu kỳ chip. o 32x8 thanh ghi công dụng chung. o Đầy đủ các xử lý tĩnh. 9 o Hỗ trợ 16MIPs khi hoạt động ở tần số 16MHz. o Tích hợp bộ nhân 2 thực hiện trong 2 chu kỳ chip. • Bộ nhớ chương trình và dữ liệu không bay hơi: o 32 Kbytes trong hệ thống Flash khả trình có thể nạp và xóa 1000 lần. o Tùy chọn khởi động phần mã với các bit nhìn độc lập trong hệ thống bằng cách vào chương trình khởi động chip. o 1024 bytes bộ nhớ EEPROM có thể ghi và xóa 100000 lần. o 2 Kbytes bộ nhớ SRAM. o Lập trình khóa cho phần mềm bảo mật. • Giao tiếp JTAG • Tính năng ngoại vi: o 2 bộ định thời/ bộ đếm 8 bit. o 1 bộ định thời/ bộ đếm 16 bit. o Bộ đếm thời gian thực với máy dao động riêng rẽ. o 4 kênh băm xung PWM. o 8 kênh ADC 10 bit. o Giao tiếp định hướng byte 2 đường nối tiếp. o Giao tiếp nối tiếp khả trình USAT. o Giao tiếp SPI nối tiếp chủ/tớ ( master/ slaver). o Bộ định thời khả trình giám sát xung nhịp của chip một cách riêng rẽ. o Tích hợp bộ so sánh tín hiệu tương tự. • Các tính năng đặc biệt: o Chế độ bật nguồn Reset và phát hiện Brown-out khả trình. o Tích hợp mạch dao động nội RC. o Ngắt trong và ngắt ngoài. 10 [...]... mức 0 thì các ngõ ra đều tắt bất chấp trạng thái ngõ ra Ngõ vào RBI được để không hay nối lên mức 1 dùng để xóa số 0( số 0 thừa phía sau số thập phân hay số 0 trước số có nghĩa) Khi RBI và các ngõ vào D,C,B,A ở mức 0 nhưng ngõ vào LT ở mức 1 thì các ngõ ra đều tắt và ngõ vào xóa dợn sóng RB0 xuống mức thấp Khi ngõ vào BI/RBO nối lên mức 1 và LT ở mức 0 thì ngõ ra đều sáng Kết quả là khi mã số nhị phân... lý xây dựng trên OrCAD: • Bảo vệ chống ngược dòng bằng diode cầu 1A • Lm7805 có chức năng ổn áp • Tụ điện có chức năng lọc nguồn, lọc nhiễu • Led báo nguồn có trở hạn dòng VIII.2 Linh kiện ổn áp Lm7805: 24 • Lm7805 có 3 chân: o Chân 1: đưa điện áp đầu vào o Chân 2: nối âm nguồn(GND) o Chân 3: điện áp đầu ra • Lm7805 là một IC ổn áp thông dụng được ứng dụng nhiều trong thực tế với các ưu điểm như điện. .. hiệu điện dưới dạng dòng điện hay điện áp, dựa vào đặc tính rất nhạy của các bán dẫn với nhiệt độ, tạo ra điện áp hoặc dòng điện tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối • Sơ đồ cấu tạo: 13 • Sơ đồ chân: o Chân 1 : VCC o Chân 2: Vout o Chân 3: GND • Các thông số của Lm35: o Dải nhiệt độ đo được: từ -55oC đến +150oC Giới hạn trong đề tài là đo nhiệt độ từ 0oC đến 150oC o Chịu dòng lớn nhất là 60uA 14 o Điện. .. điện áp tham chiếu nội 2.56V (cố định), dùng điện áp AVCC hoặc điện áp ngoài đặt trên chân VREF Một lần nữa, bạn cần chú ý đến noise khi đặt điện áp tham chiếu, nếu dùng điện áp ngoài đặt trên chân VREF thì điện áp này phải được lọc thật tốt, nếu dùng điện áp tham chiếu nội 2.56V hoặc AVCC thì chân VREF cần được nối với một tụ điện Việc chọn điện áp tham chiếu sẽ được đề cập chi tiết trong phần sử dụng... ra LM35 là 1500mV dải điện áp biến đổi là 1.5-0.01= 1.49 ADC 10 bit nên bước biến đổi của ADC là n=2.5mV Vậy sai số của hệ thông là 2.5mV / 1.49 = 1.67 % 4.3 Chương trình: #define AREF_MODE 0 Điện áp tham chiếu ngoài chấn Vref #define AVCC_MODE (1 . trong lĩnh vực này, chúng em chọn đề tài tốt nghiệp là : “XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÁO CHÁY VÀ KHÓA ĐIỆN TỬ” II. Chức năng của mạch: • Khóa điện tử: yêu cầu nhập mật khẩu từ keypad, nếu mật khẩu đúng thì. đó cùng với niềm đam mê trong lĩnh vực này, chúng em quyết định chọn đề tài XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÁO CHÁY VÀ KHÓA ĐIỆN TỬ làm đề tài tốt nghiệp. Trong thời gian thực hiện đề tài chúng em đã rất. KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG I. Nguyên tắc thiết kế: 1. Hệ thống báo cháy: • Đo nhiệt độ môi trường và hiển thị lên led 7 thanh. • Lập trình: dùng cảm biến nhiệt độ độ lên Led 7 thanh và báo động