Đang tải... (xem toàn văn)
ĐIỀU KHIỂN tự ĐỘNG bật tắt đèn BẰNG cảm BIẾN HỒNG NGOẠI DÙNG PIC (có code và sơ đồ mạch) ĐIỀU KHIỂN tự ĐỘNG bật tắt đèn BẰNG cảm BIẾN HỒNG NGOẠI DÙNG PIC (có code và sơ đồ mạch) ĐIỀU KHIỂN tự ĐỘNG bật tắt đèn BẰNG cảm BIẾN HỒNG NGOẠI DÙNG PIC (có code và sơ đồ mạch) ĐIỀU KHIỂN tự ĐỘNG bật tắt đèn BẰNG cảm BIẾN HỒNG NGOẠI DÙNG PIC (có code và sơ đồ mạch) ĐIỀU KHIỂN tự ĐỘNG bật tắt đèn BẰNG cảm BIẾN HỒNG NGOẠI DÙNG PIC (có code và sơ đồ mạch)
ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG BẬT TẮT ĐÈN BẰNG CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI DÙNG PIC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ASM IC PIC RISC Assembly Language Intergrated Circuit Programmable Intelligent Computer Reduced Instructions Set Computer ĐỒ ÁN Trang 5/24 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu đề tài Mục tiêu đặt đề tài xây dựng phòng có khả tự động bật đèn có người bước vào phòng tắt đèn số người phòng hết Đề tài xây dựng dựa sử dụng vi điều khiển PIC cảm biến hồng ngoại - 1.2 Phương án thực Sử dụng datasheet để hiểu cấu tạo nguyên lí hoạt động : vi điều khiển PIC, cảm biến hồng ngoại, LED đoạn,… - Nghiên cứu sử dụng phần mềm viết code cho vi điều khiển PIC (PIC C Compiler, MikroC for PIC,…) - Thực chạy thử testboard 1.3 Kết thực Thi cơng hồn chỉnh board mạch theo yêu cầu đặt ban đầu hoạt động xác, ổn định - 1.4 Yêu cầu ban đầu Sử dụng vi điều khiển PIC, cảm biến hồng ngoại - Khi có người vào bật đèn người phòng hết tắt đèn - Chỉ có người vào phòng lượt - Số lượng người phòng khơng q 99 CHƯƠNG NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI 1.5 Sơ đồ khối 1.1.1 Sơ đồ khối mạch Điều khiển tự động bật tắt đèn cảm biến hồng ngoại dùng PIC ĐỒ ÁN Trang 6/24 Khối nguồn Khối chấp hành Khối cảm biến Khối xử lý Điều khiển tự động bật tắt đèn cảm biến hồng ngoại dùngKhối PIChiển thị ĐỒ ÁN Trang 7/24 Hình 2-1: Sơ đồ khối Giải thích: Sau cấp nguồn, khối cảm biến đưa tín hiệu vào khối xử lý có người vào Khối xử lý thực so sánh điều kiện đặt code đưa tín hiệu điều khiển đến khối chấp hành lệnh, khối hiển thị 1.1.2 Chức khối • Khối nguồn: cung cấp nguồn chiều 5V cho mạch Trong khối nguồn sử dụng: biến áp 1A, cầu diode chỉnh lưu, IC ổn áp 7805, tụ lọc nhiễu • Khối cảm biến: ban đầu chưa có người vào LED phát truyền tới photodiode với tín hiệu mức cao Khi có người qua chắn tín hiệu truyền tín đến photodiode tín hiệu mức thấp nhận đầu photodiode • Khối xử lý: PIC nhận tín hiệu từ cảm biến sau thực chương trình ngắt Nếu trình vào thực tăng biến số đếm người sau truyền tín hiệu đến khối hiển thị khối chấp hành Ngược lại, trình thực giảm biến đếm số người sau truyền tín hiệu đến khối hiển thị khối chấp hành • Khối chấp hành: thực bật tắt đèn nhận tín hiệu từ khối xử lý • Khối hiển thị: hiển thị số người vào phòng thơng qua LED đoạn 1.6 Ngun lí hoạt động Khi có người vào qua cảm biến hồng ngoại, tín hiệu đưa từ photodiode vi điều khiển Vi điều khiển thực ngắt có thay đổi từ tín hiệu mức cao sang mức thấp port B Trong trình vào tăng biến đếm số người thêm đơn vị, xuất LED đoạn bật đèn Tương tự q trình ra, có người qua cảm biến hồng ngoại, tín hiệu đưa từ photodiode vi điều khiển Vi điều khiển thực chương trình ngắt Sau đó, vi điều khiển thực giảm biến đếm số người Nếu số người phòng khơng tắt đèn Trong trường hợp, người người cuối thực tắt đèn 1.7 Sơ đồ mạch mô Điều khiển tự động bật tắt đèn cảm biến hồng ngoại dùng PIC ĐỒ ÁN Trang 8/24 Hình 2-2: Sơ đồ mạch mơ Giải thích mạch mơ phỏng: - Tín hiệu cảm biến nối với chân RB4 RB5 - chân port C nối với chân liệu vào LED đoạn - chân RD0 RD1 nối với cực B transistor để thực điều khiển tín hiệu vào LED đoạn - Tín hiệu điều khiển đèn cho chân RA0 vào chân B transistor để điều khiển rơle bật tắt đèn 1.8 Sơ đồ mạch nguyên lí Điều khiển tự động bật tắt đèn cảm biến hồng ngoại dùng PIC ĐỒ ÁN Trang 9/24 Hình 2-3: Sơ đồ mạch nguyên lí Điều khiển tự động bật tắt đèn cảm biến hồng ngoại dùng PIC ĐỒ ÁN Trang 10/24 CHƯƠNG GIỚI THIỆU LINH KIỆN 1.9 Vi điều khiển PIC 16F877A PIC vi điều khiển xây dựng kiến trúc RISC thực thi lệnh với chu kì máy (một chu kì máy bốn chu kì dao động thạch anh) PIC lập trình với ngơn ngữ C ASM Ngôn ngữ C hỗ trợ dễ dàng để tiếp cận cho việc lập trình hoạt động vi điều khiển Sơ đồ chân PIC 16F877A: Hình 3-1: Sơ đồ chân PIC 16F877A [2] Chức chân: - Chân OSC1/CLK1(13): ngõ vào kết nối với dao động thạch anh ngõ vào nhận xung dao động clock từ bên Điều khiển tự động bật tắt đèn cảm biến hồng ngoại dùng PIC ĐỒ ÁN Trang 14/24 Hình 3-3: LED đoạn [1] LED đoạn linh kiện dùng để hiển thị thông số dạng số trạng thái làm việc Cấu tạo: LED đoạn cấu tạo LED đơn ghép lại với có LED đơn dùng để hiển thi dấu chấm LED đoạn phân chia thành loại: - Chân Anode chung (chân dương LED đơn nối nhau) - Chân Cathode chung (chân âm LED đơn nối nhau) Nguyên lý hoạt động: LED đơn phải phân cực thuận để sáng lên Để hình thành số ta phải cho LED đơn tương ứng sáng lên Thông số kĩ thuật: - Điện áp hoạt động 5V 3V3 (nguồn chiều) - Dòng hoạt động 20mA 1.12 Cảm biến hồng ngoại Điều khiển tự động bật tắt đèn cảm biến hồng ngoại dùng PIC ĐỒ ÁN Trang 15/24 Hình 3-4: Cảm biến hồng ngoại dùng IC LM358 Cảm biến hồng ngoại có cấu tạo LED phát tia hồng ngoại photodiode Tia hồng ngoại phát từ LED phát với tần số định, phát có vật cản tín hiệu đến Photodiode tín hiệu thấp Để tăng khoảng cách thu tín hiệu cần phải tăng cơng suất đầu phát Thông số kĩ thuật: - Điện áp hoạt động 3V3 5V (nguồn chiều) - Dòng hoạt động 20mA - Khoảng cách làm việc hiệu đến cm 1.13 IC Op-amp LM358 Điều khiển tự động bật tắt đèn cảm biến hồng ngoại dùng PIC ĐỒ ÁN Trang 16/24 Hình 3-5: Sơ đồ chân IC Op-amp LM358 [2] Op-Amp LM358 khuếch đại thuật tốn kép cơng suất thấp Bên IC có khuếch đại có độ lợi cao, tương thích với nhiều mạch logic Trong mạch này, IC sử dụng so sánh điện áp IC có chân: - Chân 1: ngõ khuếch đại - Chân 2: ngõ vào đảo khuếch đại - Chân 3: ngõ vào không đảo khuếch đại - Chân 4: chân nối cực âm nguồn - Chân 5: ngõ vào không đảo khuếch đại - Chân 6: ngõ vào đảo khuếch đại - Chân 7: ngõ khuếch đại - Chân 8: chân nối cực dương nguồn Thông số kỹ thuật: - Khoảng điện áp hoạt động: 3V ~ 30V (nguồn chiều) - Khoảng nhiệt độ hoạt động: ~ 700C - Điện áp ngõ 0V đến VCC (+) – 1.5V CHƯƠNG KẾT QUẢ THI CÔNG MẠCH 1.14 Sơ đồ mạch in Điều khiển tự động bật tắt đèn cảm biến hồng ngoại dùng PIC ĐỒ ÁN Trang 17/24 Hình 4-1: Sơ đồ mạch in 1.15 Mạch thực tế Điều khiển tự động bật tắt đèn cảm biến hồng ngoại dùng PIC ĐỒ ÁN Trang 18/24 Hình 4-2: Mạch thực tế 1.1.3 Kết thu mạch thực tế Điều khiển tự động bật tắt đèn cảm biến hồng ngoại dùng PIC ĐỒ ÁN Trang 19/24 Hình 4-3: Mạch thực tế cấp nguồn Khi cấp nguồn cho mạch đèn LED đoạn sáng lên Phần đèn hiển thị khối chấp hành không sáng Điều khiển tự động bật tắt đèn cảm biến hồng ngoại dùng PIC ĐỒ ÁN Trang 20/24 Hình 4-4: Mạch thực tế có người vào Khi có người vào đèn hiển thị khối chấp hành sáng lên LED đoạn hiển thị có người vào Điều khiển tự động bật tắt đèn cảm biến hồng ngoại dùng PIC ĐỒ ÁN Trang 21/24 Hình 4-5: Mạch thực tế có người thứ vào Khi có người thứ vào đèn hiển thị khối chấp hành sáng LED đoạn hiển thị có người vào Điều khiển tự động bật tắt đèn cảm biến hồng ngoại dùng PIC ĐỒ ÁN Trang 22/24 Hình 4-6: Mạch thực tế có người Khi có người đèn hiển thị khối chấp hành sáng LED đoạn hiển thị phòng người Điều khiển tự động bật tắt đèn cảm biến hồng ngoại dùng PIC ĐỒ ÁN Trang 23/24 Hình 4-7: Mạch thực tế có người thứ Khi người cuối phòng đèn hiển thị phần điều khiển RA1 tắt đèn LED đoạn đưa giá trị ban đầu Điều khiển tự động bật tắt đèn cảm biến hồng ngoại dùng PIC ĐỒ ÁN Trang 24/24 CHƯƠNG NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN - 1.16 Ưu điểm Mạch đơn giản dễ dàng thực - Hiện thị số người vào phòng - Thực thi yêu cầu đề đặt - 1.17 Nhược điểm Mạch bị ảnh hưởng từ tác động bên ngồi - Khoảng cách cảm biến bị hạn chế 1.18 Kết luận Mạch sau hoàn thiện hoạt động ổn định Trong q trình vào phòng đèn điều khiển yêu cầu Khối hiển thị làm việc theo yêu cầu đặt từ đầu Mạch sử dụng vi điều khiển PIC đặt từ ban đầu Cảm biến hoạt động ổn định bị chịu ảnh hưởng từ ánh sáng tự nhiên Cảm biến có khoảng cách đặt khơng xa ảnh hưởng đến thiết kế thực tế - 1.19 Hướng phát triển Mở rộng thiết bị điều khiển - Có thể kiểm sốt từ xa thơng qua sóng RF, Wifi, … - Thay cảm biến hồng ngoại laser quang trở để khắc phục khoảng cách đặt cảm biến - Thiết kế thêm phần hiển thị điện tiêu thụ để so sánh hiệu sử dụng - Điều khiển mức độ hoạt động thiết bị theo nhiệt độ phòng, cường độ ánh sáng tự nhiên TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Điện tử trang web http://www.dientuvietnam.net Điều khiển tự động bật tắt đèn cảm biến hồng ngoại dùng PIC ĐỒ ÁN Trang 25/24 [2] [3] Thông tin linh kiện trang web http://www.alldatasheet.com Phan Đình Duy, Vũ Đức Lung, Lê Quang Minh, (2016) Giáo trình Vi điều khiển, Trường đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, Tp Hồ Chí Minh Điều khiển tự động bật tắt đèn cảm biến hồng ngoại dùng PIC ĐỒ ÁN Trang 26/24 PHỤ LỤC #include //khai bao thu vien cho pic; #FUSES HS, NOWDT, NOPUT, NOPROTECT, NODEBUG, NOBROWNOUT,NOLVP, NOCPD, NOWRT #use delay(clock=20000000) //tao xung cho PIC; int8 const LED7[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90}; //mang hien thi cac so tu den 9; long i,dvi,chuc,ng,a,b,vao,ra; //khai bao cac bien; // =========================================================// void den(ng){ if (ng==0) output_low(pin_a1); //xuat cong a gia tri 0; else output_high(pin_a1); //xuat cong a gia tri 1; } //========================================================// void led(ng){ dvi= ng% 10; // Lay so hang don vi; chuc= (ng/ 10) % 10; // Lay so hang chuc; for(i=0;i