1 Sơ đồ Khối Hệ Thống điều Khiển Nhà Thông Minh - Tài Liệu Text

Có thể bạn quan tâm

Trang chủ >
Kỹ Thuật - Công Nghệ >
Điện - Điện tử >

1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển nhà thông minh

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.34 MB, 74 trang )

TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊNKHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPHình THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO NGÔI NHÀ THÔNG MINH.14 Sơ đồ nguyên lýmạch nguồna. Tính chọnChọn IC ổn áp 7812 tạo ra điện áp chuẩn+ 12v để cung cấp cho mạch rơ le đóngcắt động cơ và IC7805 tạo ra điện áp +5v để cung cấp cho mạch chính và mạch cảmbiến. Thông số của vi mạch này như sau:Điện áp đầu ra =12V với IC 7812 và =5V với IC 7805Dòng điện qua IC 7812 là 1ADòng điện đầu ra xấp xỉ =1.1ATụ C7, C9, C11, C12 để lọc nguồnTụ C1, C5, C8, C10 để lọc phẳngChọn C7=1000uf, C9=2200uf, C11=1000uf, C12=1000ufC1=470uf, C5=470uf, C8= 100uf, C10= 100uf.Như vậy ta lấy được mạch nguồn +12v và + 5v. Nguồn 12v cấp cho mạch role đóngcắt cho cuộn hút, nguồn 5v cấp cho mạch chính và các mạch cảm biến.GVHD: CHU THỊ THANH THƠTRANG 26TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊNKHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP4.1.2 Khối xử lý trung tâmHình THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO NGÔI NHÀ THÔNG MINH.15 Sơ đồ nguyên lýkhối xử lý trung tâma. Chức năngĐây là khối trung tâm trong việc xử lí và điều khiển hệ thống. Khối do một vi điềukhiển PIC16F877A đảm nhận và có nhiệm vụ nhận dữ liệu từ cảm biến, giao tiếp vớiLCD, khối cơng suất.b. Ngun lý làm việc:Khối vi xử lí này được lập trình để thực thi gửi thơng tin điều khiển.c. Đối tượng điều khiểnĐối tượng điều khiển là các cơ cấu chấp hành, chúng nhận lệnh xử lý từ khối xử lýtrung tâm và thực thi nó.Bao gồm các thiết bị:Bóng đènQuạtGVHD: CHU THỊ THANH THƠTRANG 27TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊNKHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP4.1.3 Khối cảm biếnKhối này bao gồm một cảm biến quang (quang trở), cảm biến chuyển động, mộtcảm biến khí ga MQ2.Khối giao tiếp cảm biến có tác dụng nhận tín hiệu cảm biến sau đó khuếch đạitín hiệu và đầu ra sẽ được đưa vào vi xử lý.4.1.4 Khối hiển thị LCDHình THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO NGÔI NHÀ THÔNG MINH.16 LCD :TUXGR_16X2_R2Khối này bao gồm một LCD trắng đen 16x2 và một bàn phím ma trận 4x4.- LCD hiển thị quá trình làm việc của vi điều khiển nên dễ dàng phát hiện sai và sữachữa cho phần mềm.- Bàn phím Keypad có nhiệm vụ mở thiết bị. Ví dụ: mở cửa… Khối xử lí phần cứng cókhả năng đặt mật mã và sẽ quét các phím nhấn từ Keypad và hiển thị ra LCD. Nếuđúng mật mã đã đặt thì mở cửa, còn sai 3 lần thì sẽ khóa phím.Với các ưu điểm như: tiêu thụ dòng thấp, hiển thị được hình ảnh/ký tự linh hoạttốt hơn nhiều so với LED ,màn hình tinh thể lỏng LCD (Liquid Crystal Display) đượcsử dụng trong hầu hết các thiết bị điều khiển trong cơng nghiệp để hiển thị trạng tháicủa máy móc. Ngày nay với công nghệ phát triển giá thành của LCD cũng giảm nhiều.Do có rất nhiều chủng loại khác nhau, nên LCD được sử dụng rất rộng rãi. Tất cả cácLCD đều được sản xuất theo các chuẩn chung, tích hợp ln các module điều khiển(cho LCD) nên việc sử dụng nó khơng mấy phức tạp. Bộ điều khiển LCD cung cấpmột tập lệnh dùng để diều khiển LCD.Trong ứng dụng cụ thể này, do không yêu cầu hiển thị phức tạp nên em chọn loại LCDkiểu ký tự, với 16 ký tự, 2 hàng (16characters x 2lines). LCD sử dụng ma trận chữGVHD: CHU THỊ THANH THƠTRANG 28TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊNKHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP5x8 (font 5x8), module điều khiển là HD44780. Tên của LCD này là DIS1TUXGR_16X2_R2.Bảng THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO NGÔI NHÀ THÔNG MINH.2 Chức năng của từngchân và ghép nối chi tiết LCD- PIC16F877A.STT123KýhiệuGNDVCCCONTRNối vớiVi xử líMức logicChức năng0 V (Ground)5 V (Supply)điều khiển độ sáng tối cho LCDH: chọn thanh ghi vào dữ liệu.4RSRC7H/LL: chọn thanh ghi cho lênhđiềukhiển.chọn chế độ đọc viết:5R/WH/LH: cho biết đọc từ LCD vào VXL.L: cho biết đọc từ VXL vào LCD.RC6xung L-H- tín hiệu cho phép LCD hoạt6ELđộng.4bit7DB0H/L8DB1H/L9DB2H/L10DB3H/L11DB4RC5H/L12DB5RC4H/L13DB6RD3H/L14DB7RD2H/L150 V (Ground)165 V nguồn cấp cho đèn backline.Điều khiển hoạt động của LCDHoạt động của LCD được điều khiển thơng qua 3 tín hiệu E, RS, RW.-Tín hiệu E là tín hiệu cho phép gửi dữ liệu. Để gửi dữ liệu đến LCD, chươngtrình phải thiết lập E=1, sau đó đặt các trạng thái điều khiển thích hợp lên RS, RW vàbus dữ liệu, cuối cùng là đưa E về 0. Hoạt động chuyển đổi từ cao-xuống-thấp chophép LCD nhận dữ liệu hiện thời trên các đường điều khiển cũng như trên bus dữ liệuvà xem đó như là một lệnh.-Tín hiệu RS là tín hiệu cho phép chọn thanh ghi (Register Select ). Khi RS=0,dữ liệu được coi như là một lệnh hay một chỉ thị đặc biệt (như là xóa màn hình, đặt vịtrí con trỏ…). Khi RS=1, dữ liệu được coi là dữ liệu dạng văn bản và sẽ được hiển thịtrên màn hình.GVHD: CHU THỊ THANH THƠTRANG 29TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊNKHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP-Tín hiệu RW là tín hiệu “Đọc/Ghi”. Khi RW=1, thông tin trên bus dữ liệu đượcghi vào LCD. Khi RW=0, chương trình sẽ đọc LCD.-Bus dữ liệu gồm 4 hoặc 8 đường tùy thuộc vào chế độ hoạt động mà người sử dụnglựa chọn (ở đây chương trình sử dụng bus dữ liệu 4-bít).4.1.5 Khối bàn phímHệ thống sử dụng bàn phím 4x4 có giao diện như sau:Hình THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO NGƠI NHÀ THƠNG MINH.17 Các phím của bànphímTrong đó: Phím 0-9 dùng để nhập mã.Các phím chọn chức năng:Enter(A): sau khi nhấn enter để thực hiệnXóa (B): xóa ký tự vừa nhậpSet (C): Thay đổi password Nguyên lý hoạt động bàn phímTa giải mã bàn phím được tín hiệu có 8 bitTrong vi điều khiển ta lập trình nạp mã số dạng 8 bit như bàn phím mã hố được vàolần lượt thanh ghi trong ROM.Ta đem so sánh mã bàn phím nhấn với mã được nạp. Để mở rộng ta có thể giải mãbàn phím về dạng phức tạp hơn để tính bảo mật được tốt hơnBàn phím (Keypad ) được nối kết hợp với 6 chân PORT A và 2 chân PORT E sử dụngđiện trở kéo lên Các chân RA,RE nối với điện trở kéo lên làm port nhận dữ liệu :ấn phím HÀNGRA0 .Phím CỘT1Trạng thái khiRA41RA1110RA2210310401506RA30000101010000RA60RE00RE1000000001100001001000100700100001800100010900100100000100100000001110000001000101000 THANH THƠGVHD: CHU THỊSet(C)Enter(A)(B)234234TRANG 30TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊNKHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBảng THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO NGÔI NHÀ THÔNG MINH.3 Bảng mã hóa trạngthái bàn phím [6] Sơ đồ ngun lýGVHD: CHU THỊ THANH THƠTRANG 31TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊNKHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPHình THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO NGƠI NHÀ THƠNG MINH.18 Sơ đồ ngun lý bànphím ma trậnNguyên tắc hoạt độngTa giải mã bàn phím được tín hiệu có 8 bit.Trong vi điều khiển ta lập trình nạpmã số dạng 8 bit như bàn phím mã hố được vào lần lượt thanh ghi trong ROM. Tađem so sánh mã bàn phím nhấn với mã được nạp. Để mở rộng ta có thể giải mã bànphím về dạng phức tạp hơn để tính bảo mật được tốt hơn.4.1.6 Khối công suấtGVHD: CHU THỊ THANH THƠTRANG 32TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊNKHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPHình THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO NGÔI NHÀ THÔNG MINH.19 Sơ đồ nguyên lýkhối công suấta. Chọn linh kiện Chọn transistorChọn Transistor là C828 có dòng qua IC khoảng 10mA chọn dòng qua Led là10mA. Tính trở hạn dòng cho C828GVHD: CHU THỊ THANH THƠTRANG 33TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊNKHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPKhi nhận tín hiệu : Vn=705mΩIB VIN  VBE 0.705  0.7 1 ARB5 �103� VC  VCC  VRc  VCC  RC �I B �hfe  5  5 �103 �106 �100  4.5VĐể cảm biến hoạt động tốt thì VIN =2V÷3V với VIN ≥2VTừ đó, dựa vào thực tế ta chọn R= 3,3kΩTác dụng Tụ 1000µf là làm phảng dòng điện trước khi đưa vào IC7805. Chọn điện trở hạn dòng cho led: chọn R = 220 Ω Chọn điện trở phân cực cho PC817: Chọn R = 10kΩb. Chức năngTrong mạch cơng suất ta có sử dụng PC817. Đó chính là phần tử cách ly quang làlinh kiện tích hợp có cấu tạo gồm 1 led và 1 photo diode hay 1 photo transitor. Đượcsử dụng để cách ly giữa các khối chênh lệch nhau về điện hay cơng suất như khối cócơng suất nhỏ với khối điện áp lớn.Đầu vào của opto là 5V (Dòng nhỏ khoảng 100mA-500mA) tùy loại Opto còn đầura của nó điện áp lớn hơn nhiều. Opto có tác dụng cách ly hồn tồn hai khối cơng suấtđể 2 khối này không ảnh hưởng đến nhau. Và hay được dùng trong các mạch điềukhiển dùng Vi xử lý.c. Nguyên lý làm việcKhi nhận tín hiệu đưa ra từ vi điều khiển vào khối cơng suất sẽ khuếch đại tín hiệu đểđóng cắt rơle điều khiển các thiết bị chấp hành.4.2 Quản lý hệ thống cửa vào/ra4.2.1 Giới thiệu hệ thốngĐây là một hệ thống đóng mở theo mã (password) cho phép một số ít người cóthể ra vào theo mã của họ. Nó có thể được áp dụng làm cửa ra vào của các hệ thốngGVHD: CHU THỊ THANH THƠTRANG 34TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊNKHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPcần mang tính bảo mật, giới hạn số người ra vào như: Cửa ra vào cơ quan, nhà máy,các khu quan trọng...Trên cơ sở đó, hệ thống phải đảm bảo được hai u cầu cơ bản sau:- Tính an tồn: phải có chức năng bảo mật.- Dễ sử dụng: có đầy đủ hướng dẫn để người dùng sử dụngDo đó chúng em đã đưa ra yêu cầu một hệ thống có chức năng đóng mở như sau:4.2.2 Kết cấu hệ thốngHệ thống quản lí một số mã ứng với một số người được cho phép ra vàoở của này và hoạt động trên cơ sở các mã này.Mã sử dụng các chữ số từ 0->9Độ dài của mã từ 1->10 chữ sốHệ thống giao tiếp với người sử dụng thông qua một bàn phím điềukhiển và hiển thị trên màn hình.Bàn phím gồm các phím số 0-9 và các phím chức năng: ENTER (A),backspace(B),SET(C),*. #, DKhi bắt đầu , người sử dụng được yêu cầu nhập mã:Nếu chọn enter(A):Hệ thống so sánh mã vừa nhập với code.Nếu mã đúng: cửa sẽ mởNếu mã sai: yêu cầu nhập lại. Nếu nhập mã sai 3 lần liên tiếpchuông sẽ báo động và phải sau 30s mới được phép nhập lại.Trong quá trình nhập mã, nếu có nhầm lẫn có thể nhập lại bằng cách sửdụng nút Backspace(B)4.2.3 Sơ đồ nguyên lí mạch mở cửa bằng mật khẩua. Sơ đồ nguyên lýGVHD: CHU THỊ THANH THƠTRANG 35

Xem Thêm