Báo Cáo Hệ Thống Chống Trộm Bằng Tia Laser Với Arduino - 123doc

Cuộc “Cách mạng Công nghiệp 4.0” đang dần diễn ra tại nhiều nước phát triển và đang phát triển trên toàn thế giới. Công nghệ về điều khiển thông minh cũng phát triển theo, chúng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đời sống. Đặc biệt, các hệ thống điều khiển thiết bị điện trong nhà được phát triển mạnh mẽ và ngày càng trở nên phổ biến. Chạy theo hướng hiện đại hóa đang dần lan tỏa toàn cầu, vấn đề an toàn cho chính bản thân và tài sản cá nhân là mối lo lắng của rất nhiều người. Từ vấn đề trên, tiểu luận môn học này em đã thiết kế hệ thống chống trộm bằng tia laser. Người sử dụng có thể phát hiện nhanh chóng khi có người đột nhập vào khu vực cấm. Thiết bị này được sử dụng nhiều trong chăn nuôi, vườn cây, biệt thự, gia đình... Do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm của em còn có hạn nên sẽ không thể tránh khỏi những sai sót. Rất mong được sự giúp đỡ và tham khảo ý kiến của thầy (cô) để phát triển tốt hơn.

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 4

1.1 MÔ TẢ BÀI TOÁN 4

1.2 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI 4

1.3 TÍNH CẤP THIẾT 5

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH & THIẾT KẾ 6

2.1 CÁC THIẾT BỊ PHẦN CỨNG 6

2.1.1 Mạch Arduino UNO R3 6

a Tổng quan và chức năng 6

b Thông số kỹ thuật 6

2.1.2 Quang trở LDR 7

a Tổng quan và chức năng 7

b Thông số kỹ thuật 7

2.1.3 Đầu laser và điện trở 7

a Đầu laser 7

b Điện trở 8

2.1.4 Còi buzzer, Công tắc và led 8

2.2 SƠ ĐỒ THIẾT KẾ 8

2.2.1 Liên kết quang trở với Arduino 8

2.2.2 Liên kết còi buzzer với Arduino 9

2.2.3 Liên kết công tắc với Arduino 9

2.2.4 Lưu đồ giải thuật 10

3.1 CHƯƠNG TRÌNH CÀI ĐẶT ARDUINO 11

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN & HƯỚNG PHÁT TRIỂN 15

4.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 15

4.2 HẠN CHẾ 15

4.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 15

TÀI LIỆU THAM KHẢO 16

2

LỜI NÓI ĐẦU

Cuộc “Cách mạng Công nghiệp 4.0” đang dần diễn ra tại nhiều nước phát triển và đang phát triển trên toàn thế giới Công nghệ về điều khiển thông minh cũng phát triển theo, chúng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đời sống Đặc biệt, các hệ thống điều khiển thiết bị điện trong nhà được phát triển mạnh mẽ và ngày càng trở nên phổ biến Chạy theo hướng hiện đại hóa đang dần lan tỏa toàn cầu, vấn đề an toàn cho chính bản thân và tài sản cá nhân là mối lo lắng của rất nhiều người

Từ vấn đề trên, tiểu luận môn học này em đã thiết kế hệ thống chống trộm bằng tia laser Người sử dụng có thể phát hiện nhanh chóng khi có người đột nhập vào khu vực cấm Thiết bị này được sử dụng nhiều trong chăn nuôi, vườn cây, biệt thự, gia đình Do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm của em còn có hạn nên sẽ không thể tránh khỏi những sai sót Rất mong được sự giúp đỡ và tham khảo ý kiến của thầy (cô) để phát triển tốt hơn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 MÔ TẢ BÀI TOÁN

Trong xã hội ngày nay, cùng với sự tiến bộ của khoa học và kỹ thuật, cuộc sống của con người đầy đủ và tiện nghi hơn, lượng của cải vật chất cũng được tạo ra nhiều hơn Do đó, việt bảo vệ và giữ gìn tài sản, an toàn cá nhân được đặt

ra rất cấp thiết Để giải quyết vấn đề đó, con người đã thiết kế ra các hệ thống phát hiện, cảnh báo và chống lại sự xâm nhập bất hợp phát cảu các thành phần xấu

Với vốn kiến thức hạn chế của em, tiểu luận môn học này em sẽ giới tiệu

và trình bày một hệ thống chống xâm nhập bằng tia laser đơn giản Đây chưa phải là một hệ thống hoàn chỉnh và hiện đại nhưng nó thể hiện được những nghuên lý cơ bản nhất của một hệ thống chống trộm, từ đó mở ra khả năng phát triển hệ thống tốt và hoàn thiện hơn cũng như ứng dụng vào các mục đích khác nhau trong cuộc sống

1.2 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI

Trong xã hội phát triển, tài sản và thông tin cá nhân được đặt lên hàng đầu trong việc bảo quản và phòng tránh trộm cắp Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ thông tin, các cách phòng chống như: ổ khóa, hàng rào sân thượng, camera quan sát, … kẻ trộm vẫn có thể đột nhập vào nhà trộm đi tài sản khi chúng ta lơ là bằng cách phá khóa, làm nhiễu Đối với các cách phòng chống như trên, vẫn còn thiếu một thiết bị cảnh báo có người đột nhập vào nhà

1.3 TÍNH CẤP THIẾT

Như chúng ta thấy trên các trang an ninh trật tự thì tình hình tội phạm đang ngày càng gia tăng, đặc biệt là tại các thành phố lớn Số lượng các vụ trộm cắp tài sản gia đình tăng cao với mức độ tinh vi và nguy hiểm Do đó việc mỗi gia

đình nên lắp đặt cho mình một hệ thống chống trộm hay các thiết bị chống trộm

gia đình phù hợp là điều hết sức cần thiết Nắm bắt được nhu cầu bảo vệ tài sản

cũng như sự an toàn cho những người thân yêu, từ những điều đó em rất mong

muốn mang lại sự an tâm tuyệt đối cho mọi người và bản thân bằng hệ thống chống trộm bằng tia laser với arduino

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH & THIẾT KẾ 2.1 CÁC THIẾT BỊ PHẦN CỨNG

2.1.1 Mạch Arduino UNO R3

a Tổng quan và chức năng

Arduino Uno là một bảng mạch vi điều khiển nguồn mở dựa trên vi điều khiển Microchip Atmage328 được phát triển bởi Arduino.cc Mạch được trang

bị các bộ chân đầu vào/ ra là Digital và Analog có thể giao tiếp với các bảng mạch mở rộng khác nhau Hiện tại Arduino UNO là vi mạch điều khiển cung cấp đầy đủ nhất để xây dựng một dự án nhanh nhất, ví dụ lập trình xe tự hành, lập trình Robot, điều khiển bật tắt đèn led…

b Thông số kỹ thuật

Nguồn:

 Chân GND: Cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino

 5V: cấp diện áp cho đầu ra là 5V, và tối đa cho phép là 500mA

 3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra, và tối đa ở chân này là 50mA

Các thông số liên quan:

 Điện áp hoạt động: 5V

 Điện áp đầu vào khuyên dùng 7-12 V, giới hạn 6-20V

 Số chân Digital: 6

 Số chân Analog: 6

 Dòng điện DC trên mỗi chân I/O: 20mA

 Dòng điện trên chân 3.3V: 50mA

6

2.1.2 Quang trở LDR

a Tổng quan và chức năng

Quang trở hay còn gọi là Điện trở quang (Light Dependent Resistor) Nó cũng được gọi là chất quang dẫn Về cơ bản, nó là một tế bào quang điện hoạt động theo nguyên tắc quang dẫn hay có nghĩa nó là một điện trở có giá trị điện trở thay đổi theo cường độ ánh sáng Nó được sử dụng nhiều trong các mạch cảm biến ánh sáng, mạch chuyển đổi,… Một số ứng dụng của LDR như đồng hồ

đo ánh sáng máy ảnh, đèn đường, radio đồng hồ, báo động ánh sáng, báo khói

và đồng hồ ngoài trời

b Thông số kỹ thuật

 Điện áp tối đa: 150V

 Công suất tối đa: 100mW

 Giái trị bước sóng: 540nm

 Trở sang: 10 ~ 20 (KΩ).)

 Trở tối: 1 (MΩ).)

 Nhiệt độ hoạt động: -30 ~ 70 ℃

 Giá trị γ (1000 | 10): 0.6

 Thời gian đáp ướng: tăng: 20ms; giảm: 30ms

2.1.3 Đầu laser và điện trở

a Đầu laser

Đầu laser thường được sử dụng cho đồ chơi laser, ứng dụng chống trộm,… Có thông số kỹ thuật như sau:

 Điện áp: 5V

 Công suất: 5mW

 Bước sóng laser: 650nm

 Dòng điện tiêu thụ: <40mA

b Điện trở

Điện trở thường được sử dụng làm cầu chia áp, khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp, phân cực cho bóng bán dẫn, tham giai vào các mạch tạo dao động RC Có thông số kỹ thuật như sau:

 Model: 10KΩ) - 1/4W

 Nhiệt độ hoạt động: -55 đến 155 ℃ ℃

 Loại: Điện trở cố định

 Sai số: +/-5%

2.1.4 Còi buzzer, Công tắc và led

Còi buzzer thường được sử dụng làm Làm còi báo tín hiệu, Sử dụng trong mạch điều hòa, Các loại mạch báo động thông dụng khác,… Có thông số kỹ thuật như sau:

 Điện áp: 5V

 Kích thước: 9.5x12mm

Công tắc bập bênh: 3A-250vAC , 6A-125vAC

Bóng đèn led: Đỏ: 1.8-2.2VDC; Vàng, Xanh lá: 2.02.4VDC

2.2 SƠ ĐỒ THIẾT KẾ

2.2.1 Liên kết quang trở với Arduino

Bảng 1 Bảng liên kết mạch Arduino với quang trở.

2.2.2 Liên kết còi buzzer với Arduino

8

Chân dương GND

Bảng 2 Bảng liên kết mạch Arduino với còi buzzer.

2.2.3 Liên kết công tắc với Arduino

Bảng 3 Bảng liên kết mạch Arduino với công tắc.

Hình 1 Sơ đồ kết nối hệ thống chống trộm bằng laser.

2.2.4 Lưu đồ giải thuật

Hình 2 Lưu đồ giải thuật.

10

CHƯƠNG 3 CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG 3.1 CHƯƠNG TRÌNH CÀI ĐẶT ARDUINO

Code chương trình:

void setup(){

pinMode(triggeredLED, OUTPUT);

pinMode(triggeredLED2, OUTPUT);

pinMode(RedLED, OUTPUT);

pinMode(GreenLED, OUTPUT);

pinMode(armButton, INPUT);

digitalWrite(triggeredLED, HIGH);

delay(500);

digitalWrite(triggeredLED, LOW);

calibrate();

setArmedState();

}

void loop(){

reading = analogRead(inputPin);

int buttonVal = digitalRead(armButton);

if ((buttonVal == HIGH) && (prev_buttonVal == LOW)){

setArmedState();

delay(500);

}

if ((isArmed) && (reading < threshold)){

isTriggered = true;}

if (isTriggered){

for (int i = lowrange; i <= highrange; i++) { tone (speakerPin, i, 250);

}

for (int i = highrange; i >= lowrange; i ) { tone (speakerPin, i, 250);

}

digitalWrite(triggeredLED, HIGH);

delay(50);

digitalWrite(triggeredLED, LOW);

delay (50);

digitalWrite(triggeredLED2, HIGH);

delay (50);

digitalWrite(triggeredLED2, LOW);

delay (50);

}

delay(20);

}

void setArmedState(){

if (isArmed){

digitalWrite(GreenLED, HIGH);

digitalWrite(RedLED, LOW);

isTriggered = false;

isArmed = false;

} else {

12

digitalWrite(GreenLED, LOW);

digitalWrite(RedLED, HIGH);

tone(speakerPin, 220, 125);

delay(200);

tone(speakerPin, 196, 250);

isArmed = true;

}}

void calibrate(){

int sample = 0;

int baseline = 0;

const int min_diff = 200;

const int sensitivity = 50;

int success_count = 0;

digitalWrite(RedLED, LOW);

digitalWrite(GreenLED, LOW);

for (int i=0; i<10; i++){

sample += analogRead(inputPin); digitalWrite(GreenLED, HIGH);

delay (50);

digitalWrite(GreenLED, LOW);

delay (50);

}

do {

sample = analogRead(inputPin);

if (sample > baseline + min_diff){

success_count++;

threshold += sample;

digitalWrite(GreenLED, HIGH);

delay (100);

digitalWrite(GreenLED, LOW);

delay (100);

} else {

success_count = 0;

threshold = 0; }

} while (success_count < 3);

threshold = (threshold/3) - sensitivity; tone(speakerPin, 196, 250);

delay(200);

tone(speakerPin, 220, 125);

}

14

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN & HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

 Thết bị đã hoạt động theo đúng ý tưởng đề ra

 Biết cách kết nối các linh kiện diện tử với nhau

 Tìm hiểu được rất nhiều vấn đề liên quan đến hệ thống chống trộm bằng laser và áp dụng vào đề tài

4.2 HẠN CHẾ

 Sản phẩm còn lỗi phần công tắc

 Độ phức tạp chưa cao, chưa tạo thành một hệ thống phát triển và cảnh báo hoàn chỉnh

 Có thể bị phát hiện trong môi trường tối

4.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Hoàn thiện và phát triển đề tài thành một hệ thống chống trộm hoàn chỉnh thêm một số chức năng khác cho sản phẩm, như thông báo có kẻ đột nhập về thiết bị di động thông minh, pc,…; tự động bật tắc hệ thông sau 5 phút báo động

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 http://arduino.vn/bai-viet/932-he-thong-chong-trom-bang-tia-laze-voi-arduino

2 https://www.youtube.com/watch?v=Ar2Yk44N_rw&t=212s

16

NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN