VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ THÔNG TIN ================= ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG AN NINH ỨNG DỤNG TRONG SMART HOME Giảng viên hƣớng dẫn : TS ĐẶNG HẢI ĐĂNG Sinh viên thực : LÊ VĨNH THÀNH Lớp : K16B Khóa : 2013-2017 Hệ : Đại Học Chính Quy Hà Nội, tháng 05/2017 VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI CỘNG HÒA XA HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN Độc lập – Tự – Hạnh phúc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ tên sinh viên: Lê Vĩnh Thành Lớp: K16B Khóa: 2013-2017 Ngành đào tạo: Công nghệ Điện tử Thông Tin Hệ đào tạo: ĐHCQ 1/ Tên đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống an ninh dứng dụng Smart home 2/ Nội dung đồ án: 1/ Chương 1: Giới thiệu đề tài 2/ Chương 2: Giới thiệu hệ thống nhà thông minh thiết kế hệ thống an ninh cho nhà 3/ Chương 3: Các linh kiện sử dụng 4/ Kết Luận 3/ Cơ sở liệu ban đầu: 4/ Ngày giao đồ án: / / 2017 5/ Ngày nộp đồ án: / / 2017 TRƢỞNG KHOA (Ký, ghi rõ họ tên) GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN ( Ký, ghi rõ họ tên) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỞ ĐẦU Ngày với phát triển vũ bão khoa học công nghệ kéo theo phát triển mạnh mẽ Điện-Điện Tử Công nghệ thông tin tạo bước ngoặt việc phát triển ứng dụng phục vụ cho sống nhu cầu người Là sinh viên ngành kỹ thuật trường, trình thực tập q trình khơng thể tốt để tìm hiểu, nghiên cứu khoa học cơng nghệ, nghiên cứu kiến thức để tạo tiền việc làm đồ án tốt nghiệp nâng cao tích lũy kiến thức thân Kiến thức năm học nhiều khơng đủ để vững tin bước thực tế làm việc Trong thời thời gian năm học tiếp thu kiến thức quý báu , kinh nghiệm thầy mà tiếp thu học tập kỹ năng, cách tư việc phân tích xử lý cơng việc.Vì q trình thực tập q trình vơ quan giúp tổng hợp trau dồi kiến thức Biết điểm mạnh mà phát huy, biết điểm yếu mà nghiên cứu học tập Đó q trình giúp định hướng cơng việc sau chìa khóa đến thành cơng Trong trình thực tập, em nghiên cứu việc ứng dụng module SIM 900A để nhằm đảm bảo an ninh nhà Đây vấn đề có ứng dụng vơ hữu ích sống hàng ngày, hệ thống giúp đảm bảo an ninh cho nhà thân Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo T.S Đặng Hải Đăng tận tình hướng dẫn trình làm đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Đặng Hải Đăng SVTH: Lê Vĩnh Thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN Lời cho em xin gửi lời cảm ơn tới quý thầy, cô giáo Viện Đại Học Mở Hà Nội, thầy giáo, cô giáo khoa Cơng Nghệ Điện Tử Thơng Tin nhiệt tình giảng dạy truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý giá suốt trình học tập mái nhà chung Viện Đại học Mở Hà Nội Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo T.S Đặng Hải Đăng hướng dẫn giúp đỡ em nhiệt tình thời gian thực tập định hướng làm đồ án tốt nghiệp Qua em xin kính chúc q thầy, giáo Viện Đại Học Mở Hà Nội, đặc biệt thầy, cô giáo khoa Cơng Nghê Điện Tử Thơng tin có sức khỏe dồi dào, gặp nhiều may mắn sống gặt hái nhiều thành công công giảng dạy nghiệp trồng người Em xin cảm ơn gia đình, bạn bè, người ln ủng hộ em đường học tập, giúp đỡ em suốt trình làm đồ án Em xin chân thành cảm ơn! GVHD: TS.Đặng Hải Đăng SVTH: Lê Vĩnh Thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NHẬN XÉT ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… GVHD: TS.Đặng Hải Đăng SVTH: Lê Vĩnh Thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN NHẬN XÉT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tình hình thực tế hệ thống nhà thơng minh 1.2 Giới thệu đề tài 1.3 Ý nghĩa đề tài 10 1.4 Mục đích phƣơng pháp nghiên cứu 11 1.5 Giới hạn đề tài 11 CHƢƠNG II: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG AN NINH CHO NGÔI NHÀ 13 2.1 Giới thiệu hệ thống nhà thông minh 13 2.2 Các hệ thống nhà thông minh 14 2.3 Thiết kế hệ thống an ninh cho nhà 17 CHƢƠNG III: CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG 19 3.1 Module SIM 900A 19 3.2 PIC 16F877 30 3.3 Cảm biến tiệm cận 40 3.4 Cảm biến khí gas MQ2: 42 3.5 Cảm biến nhiệt độ LM35: 43 3.6 Loa, đèn báo động: 43 3.7 Kết nối thiết bị với 44 KẾT LUẬN 46 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 GVHD: TS.Đặng Hải Đăng SVTH: Lê Vĩnh Thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Định nghĩa chân giao diện nối tiếp Bảng 3.2 Định nghĩa chân giao diện âm Bảng 3.3 Định nghĩa chân giao diện SIM Bảng 3.4 Bảng sơ đồ chân SIM 900 Bảng 3.5 Định nghĩa chân giao diện LCD Bảng 3.6 Định nghĩa chân giao diện bàn phím Bảng 3.7 Định nghĩa chân giao diện GPIO Bảng 3.8 Định nghĩa chân PWM Bảng 3.9 Định nghĩa chân I2C Bus GVHD: TS.Đặng Hải Đăng SVTH: Lê Vĩnh Thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Mơ hình hệ thống nhà thơng minh Hình 1.2 Sơ đồ kết nối thiết bị nhà thơng minh Hình 2.1 Hệ thống nhà thơng minh Hình 2.2 Sơ đồ khối hệ thống an ninh cho ngơi nhà Hình 3.1 Module SIM900 Hình 3.2 Sơ đồ chân SIM900 Hình 3.3 Kết nối giao diện nối tiếp Hình 3.4 Sơ đồ mạch ghép nối chân thẻ SIM Hình 3.5 Sơ đồ ghép nối bàn phim Hình 3.6 Module SIM900A Hình 3.7 Kết nối VĐK với SIM900A Hình 3.8 Mạch nguồn dùng cho Module SIM900A Hình 3.9 Test module SIM Hình 3.10 Sơ đồ chân PIC16F877A Hình 3.11 Sơ đồ khối PIC16F877A Hình 3.12 Tổ chức ghi PIC16F877A Hình 3.13 Bộ định thời timer0 Hình 3.14 Bộ định thời timer1 Hình 3.15 Cảm biến tiệm cận Hình 3.16 Cảm biến tiệm cận kiểu điện cảm Hình 3.17 Cảm biến tiệm cận kiểu điện dụng Hình 3.18 Lựa chọn cảm biến tiệm cận Hình 3.19 Cảm biến khí gas MQ2 Hình 3.20 Cảm biến nhiệt độ LM35 Hình 3.21 Loa báo động Hình 3.22 Đèn báo động Hình 3.23 Sơ đồ ghép nối thiết bị với GVHD: TS.Đặng Hải Đăng SVTH: Lê Vĩnh Thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tình hình thực tế hệ thống nhà thông minh Nhà thông minh (smart home Intellihome) kiểu nhà lắp đặt thiết bị điện, điện tử có tác dụng tự động hố hoàn toàn bán tự động, thay người việc thực thao tác quản lư, điều khiển Nhà thông minh ứng dụng nhiều giới năm gần xuất nhiều Việt Nam Ví dụ Triển lãm thành tựu kinh tế - xã hội Việt Nam Thăng Long - Hà Nội 2010, Bkav giới thiệu Hệ thống nhà thông minh SmartHome Đây cơng trình cơng nghệ cao hoàn toàn kỹ sư chuyên gia Công ty đầu tư phát triển công nghệ nhà thông minh Bkav SmartHome (công ty thành viên Bkav) nghiên cứu sản xuất; Trường ĐH Công nghệ (ĐHQG Hà Nội) thành công với đề tài nghiên cứu nhà thông minh thuộc KC.03/06-10; Hay Cisco Systems Việt Nam đưa thị trường giải pháp tòa nhà thơng minh CCRE (Cisco Connected Real Estate); gần hội thảo Giải pháp nhà thông minh Công ty Cổ phần Biển Bạc phối hợp với đối tác tổ chức vào ngày 23/02/2011 Hà Nội thu hút đông đảo khách quan tâm tham dự Hình 1.1: Mơ hình hệ thống nhà thơng minh Hiện thị trường có nhiều hãng cung cấp sản phẩm an ninh, giám sát có tính đại, thơng minh, cơng nghệ cao Tuy nhiên, thiết bị an ninh GVHD: TS.Đặng Hải Đăng SVTH: Lê Vĩnh Thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP giám sát thơng minh thường phải liên quan đến phần mềm hãng lại có phần mềm khác để đáp ứng nhu cầu thị hiếu nhiều khách hàng khác Do đó, khó khăn hãng vào thị trường Việt Nam khó cung cấp đầu tư đồng Các chủ đầu tư mua sản phẩm hãng mà phải mua nhiều hãng khác Vì vậy, cần có tích hợp, đồng hãng để đáp ứng nhu cầu người dùng Giải toán nói trên, thị trường nước doanh nghiệp Việt Nam tích hợp hệ thống an ninh giám sát hãng thành hệ thống hoàn thiện Nhiều doanh nghiệp phát triển phần mềm thơng minh, tích hợp hệ thống, hiểu lẫn Hoặc nay, công nghệ an ninh giám sát chế tạo để dành cho nhiều người sử dụng nước, với ngôn ngữ khác như: Anh, Pháp, Trung Quốc, Nga có ngơn ngữ tiếng Việt Và phần mềm tích hợp thơng minh phải giải việc giải nghĩa, dịch loại ngơn ngữ đó, để người dùng quốc gia nào, ngơn ngữ lựa chọn cho phù hợp với điều kiện, hồn cảnh Trở lại khứ, trải qua suốt thời gian dài chiến tranh bảo vệ Tổ quốc nên không tiếp cận với công nghệ mới, thiết bị đại giới Trong đó, nhiều quốc gia láng giềng, giới ứng dụng phát triển mạnh công nghệ Chỉ sau chiến tranh kết thúc sau Việt Nam gia nhập WTO, hội nhập mạnh mẽ vào hiệp hội, tổ chức có quy mơ quốc tế, tồn cầu có hội tiếp cận, giao lưu thương mại Hội nhập kinh tế giới đồng nghĩa với việc hàng hóa Việt Nam phát triển mạnh xuất nước ngồi ngược lại nhập hàng hóa từ nước ngồi vào Việt Nam, có mặt hàng cơng nghệ, thiết bị đại phục vụ sản xuất nhu cầu người dân, đảm bảo trình độ cơng nghệ tiến kịp, tương đương với nước khu vực toàn giới Ngày nay, xã hội đại, khoa học kỹ thuật phát triển sống người đầy đủ tiện nghi việc ứng dụng tự động hóa rộng rãi Trong nhà thơng minh, đồ dùng nhà từ phòng ngủ, phòng khách đến toilet gắn điều khiển điện tử kết nối với Internet điện thoại di động, cho phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa lập trình cho thiết bị nhà hoạt động GVHD: TS.Đặng Hải Đăng SVTH: Lê Vĩnh Thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Để mã hóa địa 8K word nhớ chương trình, đếm chương trình có dung lượng 13 bit (PC) Khi vi điều khiển reset, đếm chương trình đến địa 0000h (Reset vector) Khi có ngắt xảy ra, đếm chương trình đến địa 0004h (Interrupt vector) Bộ nhớ chương trình khơng bao gồm nhớ stack khơng địa hóa đếm chương trình Bộ nhớ stack đề cập phần sau Hình 3.12: Tổ chức ghi PIC 16F877A Bộ nhớ liệu (Data memory): Bộ nhớ liệu PIC16F877A nhớ EEPROM chia làm nhiều bank Đối với PIC16F877A nhớ liệu chia làm bank Mỗi bank có dung lượng 128 byte, bao gồm ghi có chức đặc biệt SFG (Special Function Register) nằm vùng địa thấp ghi mục đích chung GPR (General Purpose Register) nằm vùng địa lại bank Các ghi SFR thường xuyên sử dụng (ví dụ ghi STATUS) đặt tất bank nhớ liệu giúp thuận tiện trình truy xuất làm giảm bớt lệnh chương trình GVHD: TS.Đặng Hải Đăng 33 SVTH: Lê Vĩnh Thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  Thanh ghi STATUS  Thanh ghi OPTION_REG  Thanh ghi INTCON  Thanh ghi PIE1  Thanh ghi PIR1  Thanh ghi PIE2  Thanh ghi PIR2  Thanh ghi PCON Thanh ghi mục đích chung GPR: Các ghi truy xuất trực tiếp gián tiếp thông qua ghi FSG (File Select Register) Đây ghi liệu thơng thường, người sử dụng tùy theo mục đích chương trình mà dùng ghi để chứa biến số, số, kết tham số phục vụ cho chương trình Stack: Stack khơng nằm nhớ chương trình hay nhớ liệu mà vùng nhớ ðặc biệt không cho phép ðọc hay ghi Khi lệnh CALL ðýợc thực hay có ngắt xảy làm chýõng trình bị rẽ nhánh, giá trị đếm chương trình PC tự động vi điều khiển cất vào stack Khi lệnh RETURN, RETLW RETFIE thực thi, giá trị PC tự động lấy từ stack, vi điều khiển thực tiếp chương trình theo quy trình định trước Bộ nhớ stack vi điều khiển PIC họ 16F87xA có khả chứa địa hoạt động theo chế xoay vòng Nghĩa giá trị cất vào nhớ stack lần thứ ghi đè lên giá trị cất vào stack lần giá trị cất vào nhớ stack lần thứ 10 ghi đè lên giá trị cất vào stack lần thứ GVHD: TS.Đặng Hải Đăng 34 SVTH: Lê Vĩnh Thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.2.5 Các cổng xuất nhập PIC16F877A Cổng xuất nhập (I/O port) phương tiện mà vi điều khiển dùng để tương tác với giới bên Sự tương tác đa dạng thơng qua tương tác đó, chức vi điều khiển thể cách rõ ràng Một cổng xuất nhập vi điều khiển bao gồm nhiều chân (I/O pin), tùy theo cách bố trí chức vi điều khiển mà số lượng cổng xuất nhập số lượng chân cổng khác Vi điều khiển PIC16F877A có cổng xuất nhập bao gồm PORTA, PORTB, PORTC, PORTD PORTE 3.2.6 Các định thời TIMER 0: Đây ba đếm định thời vi điều khiển PIC16F877A Timer0 đếm bit kết nối với chia tần số (prescaler) bit Cấu trúc Timer0 cho phép ta lựa chọn xung clock tác động cạnh tích cực xung clock Ngắt Timer0 xuất Timer0 bị tràn Hình 3.13:Bộ định thời timer0 Muốn Timer0 hoạt động chế độ Timer ta clear bit TOSC (OPTION_REG), giá trị ghi TMR0 tăng theo chu kì xung đồng hồ (tần số vào Timer0 ¼ tần số oscillator) Khi giá trị ghi TMR0 từ FFh trở 00h, ngắt Timer0 xuất Thanh ghi TMR0 cho phép ghi xóa giúp ta ấn định thời điểm ngắt Timer0 xuất cách linh động Muốn Timer0 hoạt động chế độ counter ta set bit TOSC (OPTION_REG) Khi xung GVHD: TS.Đặng Hải Đăng 35 SVTH: Lê Vĩnh Thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP tác động lên đếm lấy từ chân RA4/TOCK1 Bit TOSE (OPTION_REG) cho phép lựa chọn cạnh tác động vào bột đếm Cạnh tác động cạnh lên TOSE=0 cạnh tác động cạnh xuống TOSE=1 Khi ghi TMR0 bị tràn, bit TMR0IF (INTCON) set Đây cờ ngắt Timer0 Cờ ngắt phải xóa chương trình trước đếm bắt đầu thực lại q trình đếm Ngắt Timer0 khơng thể “đánh thức” vi điều khiển từ chế độ sleep.Các lệnh tác động lên giá trị ghi TMR0 xóa chế độ hoạt động prescaler Khi đối tượng tác động Timer0, tác động lên giá trị ghi TMR0 xóa prescaler khơng làm thay đổi đối tượng tác động prescaler Khi đối tượng tác động WDT, lệnh CLRWDT xóa prescaler, đồng thời prescaler ngưng tác vụ hỗ trợ cho WDT Các ghi điều khiển liên quan đến Timer0 bao gồm:  TMR0 (địa 01h, 101h): chứa giá trị đếm Timer0  INTCON (địa 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép ngắt hoạt động (GIE PEIE)  OPTION_REG (địa 81h, 181h): điều khiển prescaler TIMER1: Timer1 định thời 16 bit, giá trị Timer1 lưu hai ghi (TMR1H TMR1L) Cờ ngắt Timer1 bit TMR1IF (PIR1) Bit điều khiển Timer1 TMR1IE (PIE).Tương tự Timer0, Timer1 có hai chế độ hoạt động: chế độ định thời (timer) với xung kích xung clock oscillator (tần số timer ¼ tần số oscillator) chế độ đếm (counter) với xung kích xung phản ánh kiện cần đếm lấy từ bên ngồi thơng qua chân RC0/T1OSO/T1CKI (cạnh tác động cạnh lên) Việc lựa chọn xung tác động (tương ứng với việc lựa chọn chế độ hoạt động timer hay counter) điều khiển bit TMR1CS (T1CON) GVHD: TS.Đặng Hải Đăng 36 SVTH: Lê Vĩnh Thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.14: Bộ định thời timer1 Các ghi liên quan đến Timer1 bao gồm:  PIR1 (địa 0Ch): chứa cờ ngắt Timer1 (TMR1IF)  PIE1( địa 8Ch): cho phép ngắt Timer1 (TMR1IE)  TMR1L (địa 0Eh): chứa giá trị bit thấp đếm Timer1  TMR1H (địa 0Eh): chứa giá trị bit cao đếm Timer1  T1CON (địa 10h): xác lập thông số cho Timer1  INTCON (địa 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép ngắt hoạt động (GIE PEIE) TIMER2: Timer2 định thời bit hỗ trợ hai chia tần số prescaler postscaler Thanh ghi chứa giá trị đếm Timer2 TMR2 Bit cho phép ngắt Timer2 tác động TMR2ON (T2CON) Cờ ngắt Timer2 bit TMR2IF (PIR1) Xung ngõ vào (tần số ¼ tần số oscillator) đưa qua chia tần số prescaler bit (với tỉ số chia tần số 1:1, 1:4 1:16 điều khiển bit T2CKPS1:T2CKPS0 (T2CON)).Ngồi ngõ Timer2 kết nối với khối SSP, Timer2 đóng vai trò tạo xung clock đồng cho khối giao tiếp SSP Các ghi liên quan đến Timer2 bao gồm:  PIR1 (địa 0Ch): chứa cờ ngắt Timer2 (TMR2IF)  PIE1 (địa chị 8Ch): chứa bit điều khiển Timer2 (TMR2IE)  TMR2 (địa 11h): chứa giá trị đếm Timer2  T2CON (địa 12h): xác lập thông số cho Timer2 GVHD: TS.Đặng Hải Đăng 37 SVTH: Lê Vĩnh Thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  PR2 (địa 92h): ghi hỗ trợ cho Timer2  INTCON (địa 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép toàn ngắt (GIE PEIE) Timer0 Timer2 đếm bit (giá trị đếm tối đa FFh), Timer1 đếm 16 bit (giá trị đếm tối đa FFFFh) Timer0, Timer1 Timer2 có hai chế độ hoạt động timer counter Xung clock có tần số ¼ tần số oscillator Xung tác động lên Timer0 hỗ trợ prescaler thiết lập nhiều chế độ khác (tần số tác động, cạnh tác động) thông số xung tác động lên Timer1 cố định Timer2 hỗ trợ hai chia tần số prescaler postcaler độc lập, nhiên cạnh tác động cố định cạnh lên Timer1 có quan hệ với khối CCP, Timer2 kết nối với khối SSP 3.2.7 Bộ chuyển đổi ADC ADC (Analog to Digital Converter) chuyển đổi tín hiệu hai dạng tương tự số PIC16F877A có ngõ vào analog (RA3:RA0, RA5 RE2:RE0) Hiệu điện chuẩn VREF lựa chọn VDD, VSS hay hiệu điện thể chuẩn xác lập hai chân RA2 RA3 Kết chuyển đổi từ tín tiệu tương tự sang tín hiệu số 10 bit số tương ứng lưu hai ghi ADRESH:ADRESL Các ghi liên quan đến chuyển đổi ADC bao gồm:  INTCON (địa 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép ngắt (các bit GIE, PEIE)  PIR1 (địa 0Ch): chứa cờ ngắt AD (bit ADIF)  PIE1 (địa 8Ch): chứa bit điều khiển AD (ADIE)  ADRESH (địa 1Eh) ADRESL (địa 9Eh): ghi chứa kết chuyển đổi AD  ADCON0 (địa 1Fh) ADCON1 (địa 9Fh): xác lập thông số cho chuyển đổi AD  PORTA (địa 05h) TRISA (địa 85h): liên quan đến ngõ vào analog PORTA GVHD: TS.Đặng Hải Đăng 38 SVTH: Lê Vĩnh Thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  PORTE (địa 09h) TRISE (địa 89h): liên quan đến ngõ vào analog PORTE 3.2.8 Bộ so sánh Comparater Bộ so sánh bao gồm hai hiệu so sánh tín hiệu analog đặt PORTA Ngõ vào so sánh chân RA3:RA0, ngõ hai chân RA4 RA5 Thanh ghi điều khiển so sánh CMCON Các bit CM2:CM0 ghi CMCON đóng vai trò chọn lựa chế độ hoạt động cho comparator Các ghi liên quan đến so sánh bao gồm:  CMCON (địa 9Ch) CVRCON (địa 9Dh): xác lập thông số cho so sánh  Thanh ghi INTCON (địa 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): chứa bit cho phép ngắt (GIE PEIE)  Thanh ghi PIR2 (địa 0Dh): chứa cờ ngắt so sánh (CMIF)  Thanh ghi PIE2 (địa 8Dh): chứa bit cho phép so sánh (CNIE)  Thanh ghi PORTA (địa 05h) TRISA (địa 85h): ghi điều khiển PORTA 3.2.9 Ngắt ( interrupt) PIC16F877A có đến 15 nguồn tạo hoạt động ngắt điều khiển ghi INTCON (bit GIE) Bên cạnh ngắt có bit điều khiển cờ ngắt riêng.Các cờ ngắt set bình thường thỏa mãn điều kiện ngắt xảy bất chấp trạng thái bit GIE, nhiên hoạt động ngắt phụ thuộc vào bit GIE bit điều khiển khác Bit điều khiển ngắt RB0/INT TMR0 nằm ghi INTCON, ghi chứa bit cho phép ngắt ngoại vi PEIE Bit điều khiển ngắt nằm ghi PIE1 PIE2 Cờ ngắt ngắt nằm ghi PIR1 PIR2 Trong thời điểm có chương trình ngắt thực thi, chương trình ngắt kết thúc lệnh RETFIE Khi chương trình ngắt thực thi, bit GIE tự động xóa, địa lệnh chương trình cất vào nhớ Stack đếm chương trình đến địa 0004h Lệnh RETFIE dùng để khỏi chương trình ngắt quay trở chương trình chính, đồng thời bit GIE set phép ngắt hoạt động trở lại Các cờ hiệu dùng để GVHD: TS.Đặng Hải Đăng 39 SVTH: Lê Vĩnh Thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP kiểm tra ngắt xảy phải xóa chương trình trước cho phép ngắt tiếp tục hoạt động trở lại để ta phát thời điểm mà ngắt xảy Đối với ngắt ngoại vi ngắt từ chân INT hay ngắt từ thay đổi trạng thái pin PORTB (PORTB Interrupt on change), việc xác định ngắt xảy cần chu kì lệnh tùy thuộc vào thời điểm xảy ngắt 3.3 Cảm biến tiệm cận 3.3.1 Đặc điểm cảm biến tiệm cận  Phát vật không cần tiếp xúc  Tốc độ đáp ứng cao  Đầu sensor nhỏ lắp nhiều nơi  Có thể sử dụng mơi trường khắc nghiệt Hình 3.15: Cảm biến tiệm cận 3.3.2 Các loại cảm biến tiệm cận  Điện cảm: Chỉ phát kim loại  Điện dung: Phát vật GVHD: TS.Đặng Hải Đăng 40 SVTH: Lê Vĩnh Thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.3.3 Nguyên lý hoạt động Cảm biến tiệm cận kiểu điện cảm phát suy giảm từ tính dòng điện xốy sinh bề mặt vật dẫn từ trường Trường điện từ xoay chiều sinh cuộn dây thay đổi trở kháng phụ thuộc vào dòng điện xốy bề mặt vật thể kim loại phát Hình 3.16: Cảm biến tiệm cận kiểu điện cảm Nguyên lý làm việc cảm biến tiệm cận kiểu điện cảm Một phương pháp khác để phát vật thể nhôm nhờ phát pha tần số Tất cảm biến phát kim loại sử dụng cuộn dây để phát thay đổi điện cảm Ngồi có loại cảm biến đáp ứng xung, loại phát dòng điện xoáy dạng xung phát số lần thay đổi dòng điện xốy với điện áp sinh cuộn dây Vật thể cần phát cảm biến tiến gần giồng tượng cảm ứng điện từ máy biến áp Hình 3.17: Cảm biến tiệm cận kiểu điện dung Nguyên lý phát cảm biến điện dung GVHD: TS.Đặng Hải Đăng 41 SVTH: Lê Vĩnh Thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Cảm biến tiệm cận kiểu điện dung phát thay đổi điện dung cảm biến đối tượng cần phát Giá trị điện dung phụ thuộc vào kích thước khoảng cách đối tượng Một cảm biến tiệm cận điện dung thông thường tương tự tụ điện với điện cực song song, điện dung thay đổi cực phát Một điện cực đối tượng cần phát bề mặt cảm biến Đối tượng phát phụ thuộc vào giá trị điện môi chúng 3.3.4 Chọn cảm biến cảm ứng Kết luận: Nếu muốn chọn cảm biến tiệm cận cho ứng dụng, cần phải lưu ý đến số điều sau: Hình 3.18: Lựa chọn cảm biến tiệm cận Điều kiện cụ thể vật (loại kim loại, kích thước, lớp mạ)  Hướng chuyển động mục tiêu  Vận tốc mục tiêu  Ảnh hưởng kinh loại xung quanh  Ảnh hưởng nhiệt độ, điện áp, EMC, độ rung, va chạm, độ ẩm, dầu, bột, hóa chất chất tẩy rửa  Khoảng cách phát bắt buộc 3.4 Cảm biến khí gas MQ2: GVHD: TS.Đặng Hải Đăng 42 SVTH: Lê Vĩnh Thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.19: Cảm biến khí gas MQ2 3.5 Cảm biến nhiệt độ LM35: Hình 3.20: Cảm biến nhiệt độ LM35 3.6 Loa, đèn báo động: Hình 3.21: Loa báo động GVHD: TS.Đặng Hải Đăng 43 SVTH: Lê Vĩnh Thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.22: Đèn báo động 3.7 Kết nối thiết bị với Thiết bị kết nối:  PIC 16F877A  SIM 900A  Cảm biến: tiệm cận, khí gas, nhiệt độ,…  Loa , đèn báo  Điện thoại di động Sơ đồ ghép nối: Hình 3.23: Sơ đồ ghép nối thiết bị với GVHD: TS.Đặng Hải Đăng 44 SVTH: Lê Vĩnh Thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hệ thống cảnh báo chống trộm gồm trung tâm cảnh báo cảm biến báo trộm, báo cháy…Chúng ta dử dụng hệ thống cảnh báo khơng dây có dây Đối với quy mơ gia đình, khoảng cách cảm biến không xa trung tâm cảnh báo bạn nên sử dụng hệ thống khơng dây để tăng tính tùy biến Trung tâm cảnh báo: nhận tín hiệu cảnh báo từ cảm biến Một cảm biến phát yếu tố gây báo động truyền tín hiệu ho trung tâm, trung tâm định đưa cảnh báo hay khơng Vị trí đặt trung tâm tốt vị trí trung gian cảm biến Điều giúp hiệu thu nhận tín hiệu tốt Phải có đường dây điện thoại kết nối đến trung tâm phải gắn SIM điện thoại GSM ( trung tâm có hỗ trọ SIM GSM) để trung tâm thực việc gọi điện cảnh báo có cố xảy GVHD: TS.Đặng Hải Đăng 45 SVTH: Lê Vĩnh Thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KẾT LUẬN Với thời gian lượng kiến thức có hạn, đề tài em thực thi phần nhỏ hệ thống : “thiết kế hệ thống an ninh nhà thông qua tin nhắn SMS”  Hệ thống tự động báo động cách gửi tin nhắn SMS tới người điều khiển có người lạ đột nhập  Hệ thống tích hợp cảm biến nhiệt độ, cảm biến khí gas … nhằm đảm bảo an tồn cho người gia đình  Ngồi có hệ thống báo động (loa) gửi tin nhắn SMS để điều khiển như: tắt hệ thống báo động chuyển sang chế độ khác nhau… Tuy nhiên để thực thi hệ thống nhà thông minh, điều khiển thiết bị thông qua tin nhắn SMS áp dụng cho ngơi nhà hồn chỉnh phức tạp tốn Để đáp ứng tất điều kiện cần có lượng thời gian kiến thức định Trong trình làm đồ án tốt nghiệp em không tránh khỏi hạn chế , sai xót Em mong góp ý thầy bạn để xây dựng ngơi nhà thơng minh hoàn chỉnh tương lai Em xin chân thành cảm ơn ! GVHD: TS.Đặng Hải Đăng 46 SVTH: Lê Vĩnh Thành ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Th.s Trần Thu Hà (chủ biên), Ks Phạm Quang Huy , Tự động hóa cơng nghiệp với winCC, Nxb Hồng Đức Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Vinh , Vũ Vân Hà, Tự động hóa với Simatic S7-200, Nxb Khoa học kĩ thuật http://smart-techvn.com/9216-huong-dan-lap-trinh-module-sim900a-vaarduino.html http://www.dientuvietnam.net/forums/forum/cơ-sở-Điện-Điện-tử Các tài liệu , giáo trình hình ảnh tải từ mạng Internet GVHD: TS.Đặng Hải Đăng 47 SVTH: Lê Vĩnh Thành ... THIỆU HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG AN NINH CHO NGÔI NHÀ 13 2.1 Giới thiệu hệ thống nhà thông minh 13 2.2 Các hệ thống nhà thông minh 14 2.3 Thiết kế hệ thống an ninh. .. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG AN NINH CHO NGÔI NHÀ 2.1 Giới thiệu hệ thống nhà thơng minh Hình 2.1: Hệ thống nhà thông minh Nhà thông minh nhà trang bị hệ thống tự động... nghệ Điện tử Thông Tin Hệ đào tạo: ĐHCQ 1/ Tên đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống an ninh dứng dụng Smart home 2/ Nội dung đồ án: 1/ Chương 1: Giới thiệu đề tài 2/ Chương 2: Giới thiệu hệ thống