Quyen bao cao

Hệ thống báo cháy GVHD: Ths.Trần Quang Thuận
1
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU
HỆ THỐNG BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG
1. Nhiệm vụ đồ án:
- Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của cảm biến môi trường
+ Khái niệm
+ Nguyên tắc hoạt động
- Giới thiệu các linh kiện dùng trong mạch
+ Mạch arduino Uno R3
+ Cảm biến DHT11
+ Cảm biến MQ135
+ Module sim
+ Còi báo động
- Tính toán thiết kế:
+ Mạch nguồn
+ Mạch lắp đặt cảm biến
- Mô phỏng mạch dung phần mềm: Protues.
- Thi công mạch:
+ Sơ đồ layout
+ Chạy thực tế
2. Ngày giao đồ án: 08/02/2017
3. Ngày hoàn thành đồ án:
4. Tiến độ thực hiện:
Tuần 1: Nhận đề tài, tìm tham khảo tài liệu
Tuần 2: Xây dựng đề cương đồ án
Tuần 3: Nộp đề cương + Phân công nhiệm vụ cho từng thành viên

2
Tuần 4: Thiết kế sơ đồ nguyên lý
Tuần 5: Thiết kế mạch in, Mô phỏng mạch dùng phần mềm: altium, protues.
Tuần 6: Làm phần cứng
Tuần 7: Test mạch, hiệu chỉnh mạch và viết slide
Tuần 8: Nộp đồ án (quyển và file) + chạy phần cứng cho GV xem
5. Ngày báo cáo đồ án (dự kiến):
6. Họ tên người hướng dẫn: Th.S Trần Quang Thuận
Nội dung và yêu cầu của ĐA đã được thông qua
Ngày tháng năm 2017
TRƯỞNG BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN

3
Sơ đồ khối
- Nguyên lý hoạt động: Quy trình hoạt động của hệ thống báo cháy là một quy trình khép
kín. Khi có hiện tượng về sự cháy(chẳng hạn như nhiệt độ gia tăng đột ngột, có sự xuất
hiện của khói hoặc khí gas) các thiết bị đầu vào (cảm biến nhiệt độ, khí gas) nhận tín hiệu
và truyền cho khối điều khiển. Tại đây khối điều khiển sẽ xử lý thông tin nhận được,xác
định ngưỡng quy định nguy cơ xảy ra hoặc đã xảy ra cháy và truyền thông tin đến các
thiết bị đầu ra (chuông báo động, module sim), các thiết bị này sẽ phát tín hiệu âm thanh,
ánh sáng để mọi người nhận biết khu vực đang xảy ra sự cháy và xử lý kịp thời.
- Chức năng:
+ Nguồn cung cấp: Cung cấp nguồn điện cho các khối chức năng hoạt động.
+ Khối điều khiển: Nhận các thông số từ các cảm biến đo được, xử lý xác định mức
ngưỡng nguy cơ xảy ra cháy hoặc đã cháy để gửi tín hiệu cho thiết bị đầu ra (chuông báo
động, module sim) thông báo cháy.
+ Cảm biến nhiệt độ, khí gas: đo thông số nhiệt độ, khí gas, khối,… cung cấp số liệu
cho khối điều khiển.
+ Chuông báo cháy, module sim: thực hiện nhiệm vụ báo động khi xảy ra cháy hoặc
nguy cơ xảy ra cháy.
Khối điều khiển
Nguồn cung cấp
Cảm biến nhiệt
độ
Cảm biến khí
gas Chuông báo cháy
Module sim

4
LỜI MỞ ĐẦU
Trong cuộc sống chúng ta luôn tồn tại những khu vực dễ cháy nên việc lắp đặt hệ
thống báo cháy có tầm quan trọng hết sức lớn lao. Nó giúp ta phát hiện nhanh chóng và
chữa cháy kịp thời đem lại sự bình yên cho mọi người, bảo vệ tài sản của nhân dân, nhà
máy xưởng sản xuất,…
Ngày nay, việc phòng cháy chữa cháy trở thành mối quan tâm hàng đầu của nước
ta cũng như nhiều nước trên thế giới. Nó trở thành nghĩa vụ của mỗi người dân. Trên các
phương tiện thông tin đại chúng luôn tuyên truyền giáo dục cho mỗi người dân ý thức
phòng cháy, chữa cháy, nhằm mục đích hạn chế những vụ cháy đáng tiếc xảy ra.
Cùng với sự phát triển của hệ thống điện tử thì việc báo cháy tại chỗ thông qua còi
báo động và điện thoại ngày càng trở nên phổ biến, nó giúp ta báo kịp thời thông tin vụ
cháy đến các cơ quan chức năng.
Xuất phát từ những ý tưởng trên, em chọn đề tài “ Hệ thống báo cháy tự động” cho
đồ án thiết kế mạch điện tử.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Ths.Trần Quang Thuận đã tận tình hướng dẫn, chỉ
dạy cho em trong thời gian qua, giúp em hoàn thành tốt nhiệm vụ đề ra. Do thời gian và
sự hiểu biết có hạn, chắc chắn trong quá trình làm việc chúng em cũng có nhiều thiếu sót,
mong thầy cô và các bạn chân thành góp ý.
TP.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017
Nhóm sinh viên thực hiện:
Nguyễn Hữu Hoàng
Võ Văn Hiệp
Mạc Thanh Ca
Nguyễn Trường Phúc

5
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................

6
MỤC LỤC
Đề cương......................................................................................................... 1
Mục lục ........................................................................................................... 4
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG ............................................................. 8
1.1 Tổng quan ................................................................................................. 8
1.1.1 Đặt vấn đề ........................................................................................ 8
1.1.2 Mục đích đề tài ................................................................................ 9
1.2 Nguyên lý hoạt động .............................................................................. 10
1.3 Mô tả phần mềm..................................................................................... 10
1.3.1 Intergrated Development Enviroment (IDE) ................................. 10
1.3.2 Altium Designed ............................................................................ 11
1.4 Mô tả linh kiện điện tử............................................................................ 13
1.4.1 Module cảm biến nhiệt độ DHT11 ................................................ 13
1.4.2 Cảm biến chất lượng không khí MQ135 ....................................... 14
1.4.3 Arduino Uno R3 ............................................................................ 15
1.4.4 Module sim800L............................................................................ 18
1.4.5 Còi đèn Alarm 5V.......................................................................... 20
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG...................................................... 21
2.1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý........................................................................ 21
2.1.1 Sơ đồ nguyên ................................................................................ 22
2.2 Sản phẩm thực tế ................................................................................... 23
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN MỀM ....................................................... 24
3.1 Lưu đồ giải thuật ................................................................................... 24

7
3.2 Chương trình ......................................................................................... 25
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ............................... 29
4.1 Kết quả .................................................................................................. 29
4.2 Hướng phát triển đề tài ......................................................................... 29

8
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Tổng quan
1.1.1 Đặtvấn đề
Với những tiến bộ trong các bộ cảm biến, vi điện tử và công nghệ thông tin, cũng
như sự hiểu biết lớn hơn của vật lý cháy, nhiều công nghệ mới phát hiện cháy và khái
niệm đã được phát triển trong thập kỷ qua. Có thể thấy như, kỹ thuật hiện nay cho phép
để đo lường hầu như bất kỳ loại khói hay khí nào phát sinh trước hoặc trong quá trình bị
đốt cháy . Các sợi quang-học cảm biến nhiệt độ đã được giới thiệu để cung cấp giải pháp
phòng cháy chữa cháy mới ứng dụng cho những khu vực,những môi trường đặc biệt
nhiều điều kiện khó khăn xung quanh như đường hầm, đường sắt ngầm và các bến-trạm .
Chỉ cần một nguồn-lửa phát ra được phát hiện bởi cảm biến các loại khác nhau,
chẳng hạn như khói, hơi nóng và dấu hiệu CO, có thể được xử lý cùng một lúc thông qua
một thuật toán thông minh để phân biệt xử lý chính xác giữa lửa cháy thật và điều kiện
không nguy hiểm đến tính mạng hoặc là cháy giả tạo . Ngoài ra, các hệ thống phát hiện
lửa được tích hợp với hệ thống của dịch vụ xây dựng khác để giảm thiểu các báo động
sai, nâng cao tốc độ sơ tán và hỗ trợ cho việc chữa cháy . Những tiến bộ trong công nghệ
phát hiện cháy đã có hiệu quả làm giảm sự mất mát tài sản và cuộc sống con người liên
quan đến cháy,hỏa-hoạn. Theo dữ liệu Chữa cháy quốc gia Mỹ (NFPA) cho thấy rằng ở
Mỹ, đã có sự suy giảm về hỏa-hoạn với số lượng đáng kể, được tổng kết giảm đến 45,3 %
trong 21 năm qua, một phần nhờ vào hệ thống báo cháy tự động với chi phí thấp đã được
giới thiệu trong nhà ở .
Trong thập kỷ qua, còn phải tính đến các vật liệu cách nhiệt và vật liệu xây dựng,
và đồ nội thất đã trải qua một biến đổi lớn từ các vật liệu tự nhiên, chẳng hạn như gỗ và
bông, vật liệu tổng hợp. Do đó, rủi ro đối với cuộc sống và tài sản con người cũng thay
đổi hoàn toàn kể từ khi có các sự cố cháy với các vật liệu tổng hợp, không chỉ rất nguy
hiểm vì khói và khói độc hại, mà còn có khí carbon monoxide ở mức độ cao vượt
quá mức tự nhiên của các vật liệu , các sự cố cháy vật liệu này bùng phát rất nhanh sẽ
làm giảm đáng kể số thời gian cho phép để sơ-tán, và thoát ra khỏi các vụ cháy .
Nhân sự trong số các địa điểm cần bảo vệ sẽ phải tăng cao hơn, như các trung tâm
báo cháy qua viễn thông, trung tâm giám sát và điều khiển từ xa,các cơ sở PCCC ,và các
dịch vụ cấp cứu hỏa hoạn cần thiết sẽ trở nên tốn kém hơn.
Đối với nhiều trường hợp, cháy chỉ có thể được phát hiện sau khi nguồn bùng cháy
đã được phát triển đầy đủ, dẫn đến thiệt hại nghiêm trọng đến tài sản hoặc mất mát của
cuộc sống. Công nghệ chữa cháy và phát hiện cháy nổ vẫn phải đối mặt với những thách
thức liên quan đến việc giảm thiểu các báo động sai-lầm, tăng độ nhạy và năng động
trong mức độ phản ứng, cũng như cung cấp các phương thức các dịch vụ bảo vệ cao cấp

9
tốn kém ,phức tạp để bảo vệ công chúng tốt hơn và đáp ứng các qui định khi xã hội phát
triển.
1.1.2 Mục đích đề tài
- Mục đích của người thực hiện đề tài đã tiến hành nghiên cứu là: Trước tiên là để
hoàn thành môn học.
- Với bản thân người thực hiện đề tài, đây chính là cơ hội tốt để có thể tự kiểm tra
lại kiến thức của mình, đồng thời có cơ hội để nổ lực vận động tìm hiểu, tiếp cận nghiên
cứu được với những vấn đề mình chưa biết , chưa hiểu rõ nhằm trang bị cho bản thân
kiến thức bổ ích sau này có thể ứng dụng vào thực tế cuộc sống.
- Tập tính làm việc độc lập, khả năng tư duy tìm tòi, học hỏi phát huy năng lực bản
thân.
- Ngoài ra, còn tạo được một sản phẩm có tính ứng dụng thực tế.
1.1.3 Lập kế hoạch nghiên cứu
Để thực hiện đề tài này em đã kết hợp sử dụng nhiều phương pháp và phương tiện
hỗ trợ gồm có:
- Tham khảo tài liệu: Kit arduino, cảm biến DHT11, MQ135, module sim,…
- Quan sát thực tế.
- Thực nghiệm.
- Tổng kết kinh nghiệm.
- Phương tiện: Laptop, Internet, thư viện,…
1.1.4 Giới hạn đề tài
Với thời gian va trình độ chuyên môn có hạn, dù em đã cố gắng hết sức để hoàn
thành đồ án này nhưng chỉ giải quyết được vấn đề sau:
- Dùng cảm biến DHT11, MQ135 đo nhiệt độ và nồng độ gas.
- Dùng ngôn ngữ lập trình IDE cho arduino.
- Sử dụng tập lệnh AT thực hiện cuộc gọi và thực hiện gửi số liệu thông qua tin
nhắn trên module sim.
- Dùng altium vẽ mạch.

10
1.2 Nguyên lý hoạt động
Về mặt lý thuyết, Khi cháy xảy ra ở các khu vực bảo vệ, các yếu tố môi trường sự
cháy (nhiệt độ, khói, ánh sáng) thay đổi sẽ tác động lên các đầu báo cháy. Khi các yếu tố
này đạt tới ngưỡng làm việc thì các đầu báo cháy sẽ làm việc tạo ra tín hiệu truyền về
trung tâm (gồm tín hiệu hệ thống báo cháy và tín hiệu báo địa chỉ của thiết bị báo cháy).
Tại trung tâm hệ thống báo cháy sẽ diễn ra các hoạt động xử lý tín hiệu truyền về theo
chương trình đã cài đặt để đưa ra tín hiệu thông báo khu vực xảy ra cháy qua còi báo
động và module sim. Đồng thời các thiết bị ngoại vi tương ứng sẽ kích hoạt để phát tín
hiệu báo động cháy và thực hiện các nhiệm vụ đã đề ra.
Quy trình hoạt động của hệ thống báo cháy là một quy trình khép kín. Khi có hiện
tượng về sự cháy (chẳng hạn như nhiệt độ gia tăng đột ngột, có sự xuất hiện của khói
hoặc các tia lửa) các thiết bị đầu vào (cảm biến nhiệt độ, khí gas, khói,..) nhận tín hiệu và
truyền thông tin của sự cố về trung tâm hệ thống báo cháy. Tại đây trung tâm sẽ xử lý
thông tin nhận được và truyền thông tin đến các thiết bị đầu ra (chuông, còi, đèn, điện
thoại), các thiết bị này sẽ phát tín hiệu âm thanh, ánh sang, thực hiện cuộc gọi để mọi
người nhận biết khu vực đang xảy ra sự cháy và xử lý kịp thời.
1.3 Mô tả phần mềm
1.3.1 IntergratedDevelopmentEnvironment (IDE)
Công cụ này dung để lập trình Arduino phát triển và có thể chạy trên Windows ,
MAC OS X và Linux.
- Về giaodiện:
Hình 1.1

11
+ Vùng lệnh: Bao gồm các nút lệnh menu (File, Edit, Sketch, Tools, Help). Phía
dưới là các icon cho phép sử dụng nhanh các chức năng thường dùng của IDE được miêu
tả như sau:
Hình 1.2
+ Vùng viếtchương trình: Bạn sẽ viết các đoạn mã của mình tại đây.
+ Vùng thông báo( debug):Những thông báo từ IDE sẽ được hiển thị tại đây.
Để ý rằng góc dưới cùng bên phải hiển thị loại board Arduino và cổng COM được sử
dụng. Luôn chú ý tới mục này bởi nếu chọn sai loại board hoặc cổng COM, bạn sẽ không
thể upload được code của mình.
Hình 1.3
1.3.2 Altium Designer
Phần mềm thiết kế mạch tự động Altium Designer là một môi trường thiết kế điện
tử đồng nhất, tích hợp cả thiết kế nguyên lý, thiết kế mạch in PCB, lập trình hệ thống
nhúng và FPGA.

12
Các điểm đặc trưng của Altium Designer :
 Giao diện thiết kế, quản lý và chỉnh sửa thân thiện, dễ dàng biên dịch, quản lý
file, quản lý phiên bản cho các tài liệu thiết kế.
 Hỗ trợ mạnh mẽ cho việc thiết kế tự động, đi dây tự động theo thuật toán tối ưu,
phân tích lắp ráp linh kiện. Hỗ trợ việc tìm các giải pháp thiết kế hoặc chỉnh sửa
mạch, linh kiện, netlist có sẵn từ trước theo các tham số mới.
 Mở, xem và in các file thiết kế mạch dễ dàng với đầy đủ các thông tin linh kiện,
netlist, dữ liệu bản vẽ, kích thước, số lượng…
 Hệ thống các thư viện linh kiện phong phú, chi tiết và hoàn chỉnh bao gồm tất cả
các linh kiện nhúng, số, tương tự…
 Đặt và sửa đối tượng trên các lớp cơ khí, định nghĩa các luật thiết kế, tùy chỉnh
các lớp mạch in, chuyển từ schematic sang PCB, đặt vị trí linh kiện trên PCB.
 Mô phỏng mạch PCB 3D, đem lại hình ảnh mạch điện trung thực trong không
gian 3 chiều, hỗ trợ MCAD-ECAD, liên kết trực tiếp với mô hình STEP, kiểm tra
khoảng cách cách điện, cấu hình cho cả 2D và 3D
 Hỗ trợ thiết kế PCB sang FPGA và ngược lại.
Có thể thấy rằng Altium Designer có nhiều điểm mạnh so với các phần mềm khác như
đặt luật thiết kế, quản lý dự án dễ dàng ,giao diện thân thiện ….
Hình 1.4

13
1.4 Mô tả linh kiện điện tử
1.4.1 Module cảm biến nhiệt độ DHT 11
- Thông số kĩ thuật:
+ Điện áp hoạt động: 3.3 --> 5V
+ Dải nhiệt độ đo: 0 -> 55°C với độ chính xác là ±2°C
+ Ngưỡng nhiệt độ cao nhất đo được: 105°C
+ Dải độ ẩm đo: 20 -> 90% với độ chính xác là 5%
+ Kích thước: 15.5mm x 12mm x 5.5mm
+ Tần số lấy mẫu: 1Hz , nghĩa là 1 giây DHT11 lấy mẫu một lần.
+ 3 chân: VCC( cực (+) nguồn ), DATA(chân tín hiệu), GND(cực (-) nguồn)
Hình 1.5
- Điều khiển: DHT11 gửi và nhận dữ liệu với một dây tín hiệu DATA, với chuẩn dữ liệu
truyền 1 dây này, chúng ta phải đảm bảo sao cho ở chế độ chờ (idle) dây DATA có giá trị
ở mức cao, nên trong mạch sử dụng DHT11, dây DATA phải được mắc với một trở kéo
bên ngoài(thông thường giá trị là 4.7kΩ).

14
Dữ liệu truyền về của DHT11 gồm 40 bit dữ liệu theo thứ tự: 8 bit biểu thị phần nguyên
của độ ẩm + 8 bit biểu thị phần thập phân của độ ẩm + 8 bit biểu thị phần nguyên của
nhiệt độ + 8 bit biểu thị phần thập phân của nhiệt độ + 8 bit check sum.
Ví dụ: ta nhận được 40 bit dữ liệu như sau:
0011 0101 0000 0000 0001 1000 0000 0000 0100 1101
Tính toán:
8 bit checksum: 0011 0101 + 0000 0000 + 0001 1000 + 0000 0000 = 0100 1101
Độ ẩm: 0011 0101 = 35H = 53% (ở đây do phần thập phân có giá trị 0000 0000, nên ta
bỏ qua không tính phần thập phân)
Nhiệt độ: 0001 1000 = 18H = 24°C (ở đây do phần thập phân có giá trị 0000 0000, nên ta
bỏ qua không tính phần thập phân)
1.4.2 Cảmbiến chất lượng không khí MQ-135
- Mô tả: thường được dùng trong thiết bị kiểm tra chất lượng không khí trong cao ốc, văn
phòng, thích hợp để phát hiện khí gas, khói, NH3, ancol,…
+ Điện áp nguồn cấp: ≤24V DC
+ Điện áp của heater: 5V±0.1
+ AC/DC Điện trở tải: thay đổi được (2kΩ-47kΩ)
+ Điện trở của heater: 33Ω±5%
+ Công suất tiêu thụ của heater: ít hơn 800mW
+ Khoảng phát hiện: 10 - 300 ppm NH3, 10 - 1000 ppm
+ Benzene, 10 - 300 Alcol Kích thước: 32mm*20mm
+ Khoảng đo rộng Bền, tuổi thọ cao
+ Phát hiện nhanh, độ nhạy cao
+ Mạch adapter được thiết kế đơn giản

15
+ 4 chân: VCC (cực (+) nguồn), GND (cực (-) nguồn, A0 tín hiệu đầu ra tương tự,
D0 tín hiệu đầu ra số
Hình 1.6
- Điều khiển:
+ Đầu ra tương tự ( AOUT):Điện áp ra tương tự thay đổi tuyến tính trong khoảng
từ 0.5V-4.5V phụ thuộc vào nồng độ khí xung quanh.
+ Đầu ra số (DOUT): Đầu ra số 0-1 rất tiện cho các bạn thực hiện các ứng dụng
nhỏ mà không cần vi điều khiển.Kết hợp với module relay để bật tắt các thiết bị như còi,
đèn để cảnh báo khí mà cảm biến có thể nhận biết được.
1.4.3 Arduino Uno R3
- Mô tả: Arduino UNO R3 dùng vi điều khiển ATmega328. Bộ não này có thể xử lí
những tác vụ đơn giản như điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều
khiển từ xa, làm một trạm đo nhiệt độ - độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD,… hay
những ứng dụng khác
+ Vi điều khiển: ATmega 328 họ 8 bit
+ Điện áp hoạt động: 5 VDC (chỉ được cấp qua cổng USB)
+ Tần số hoạt động: 16 MHz

16
+ Dòng tiêu thụ: 30 mA
+ Điện áp vào khuyên dùng: 7-12 VDC
+ Điện áp vào giới hạn: 6-20 VDC
+ Số chân Digital I/O: 14 ( 6 chân hardware PWM)
+ Số chân analog: 6 ( độ phân giải 10 bit)
+ Dòng tối đa trên mỗi chân I/O: 30 mA
+ Dòng ra tối đa (5V): 500mA
+ Dòng ra tối đa (3.3V): 50mA
+ Bộ nhớ flash: 32KB với 0.5KB dùng để bootloader
+ SRAM: 2KB
+ EEROM: 1KB
Hình 1.7
- Bộ nhớ:

17
+ 32KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh bạn lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ
Flash của vi điều khiển. Thường thì sẽ có khoảng vài KB trong số này sẽ được dùng cho
bootloader.
+ 2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị các biến bạn khai báo
khi lập trình sẽ lưu ở đây. Bạn khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều bộ nhớ RAM.
Tuy vậy, thực sự thì cũng hiếm khi nào bộ nhớ RAM lại trở thành thứ mà bạn phải bận
tâm. Khi mất điện, dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất.
+ 1KB cho EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory):
đây giống như một chiếc ổ cứng mini – nơi bạn có thể đọc và ghi dữ liệu của mình vào
đây mà không phải lo bị mất khi cúp điện giống như dữ liệu trên SRAM.
- Các cổng vào ra: Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu.
Chúng chỉ có 2 mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA.
Ở mỗi chân đều có các điện trở pull-up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển
ATmega328 (mặc định thì các điện trở này không được kết nối).
- Ngõ ra I/O:
+ 2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận (receive –
RX) dữ liệu TTL Serial. Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác thông qua 2 chân
này. Kết nối bluetooth thường thấy nói nôm na chính là kết nối Serial không dây. Nếu
không cần giao tiếp Serial, bạn không nên sử dụng 2 chân này nếu không cần thiết
+ Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạn xuất ra xung PWM với độ
phân giải 8bit (giá trị từ 0 → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàm analogWrite(). Nói
một cách đơn giản, bạn có thể điều chỉnh được điện áp ra ở chân này từ mức 0V đến 5V
thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như những chân khác.
+ Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Ngoài các chức
năng thông thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằng giao thức SPI với
các thiết bị khác.
+ LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L). Khi bấm nút
Reset, bạn sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu. Nó được nối với chân số 13. Khi chân
này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng.
Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit (0 → 210-1)
để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V. Với chân AREF trên board, bạn có thể để đưa vào
điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog. Tức là nếu bạn cấp điện áp 2.5V vào chân này
thì bạn có thể dùng các chân analog để đo điện áp trong khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải
vẫn là 10bit. Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI
với các thiết bị khác.
- Lập trình cho arduino: Các thiết bị dựa trên nền tảng Arduino được lập trình bằng ngôn
riêng. Ngôn ngữ này dựa trên ngôn ngữ Wiring được viết cho phần cứng nói chung. Và

18
Wiring lại là một biến thể của C/C++. Một số người gọi nó là Wiring, một số khác thì gọi
là C hay C/C++. Để lập trình cũng như gửi lệnh và nhận tín hiệu từ mạch Arduino, nhóm
phát triển dự án này đã cũng cấp đến cho người dùng một môi trường lập trình Arduino
được gọi là Arduino IDE (Intergrated Development Environment)
1.4.4 Module sim800L
- Mô tả: Module GMS sim800L có khả năng nhắn tin SMS, nghe, gọi, GPRS,… như một
điện thoại có kích thước nhỏ nhất trongg các loại module SIM ( 25mm x 22mm). Điều
khiển module sử dụng bộ tập lệnh AT, chân kết nối dùng rào đực thông dụng.
+ Nguồn cung cấp : 3.8 – 4.2VDC.
+ Dòng cung cấp: 1A trở lên để đảm bảo trong quá trình khởi động cũng như thực
hiện gọi điện hay gửi SMS.
+ Dòng ở chế độ chờ: 10mA – rất tiết kiệm.
+ Hỗ trợ 4 băng tần phổ biến ở Việt Nam, sim mạng nào dùng cũng được.
+ Khe cắm sim: chuẩn Micro sim ( sim IP4)
Hình 1.8
- Chức năng các chân:

19
+ Chân NET: lắp anten , có thể dùng anten đi kèm hoặc ăn ten mở rộng .
+ Chân VCC- GND : cấp nguồn dương- âm.
+ RST: chân reset : sử dụng khi cần khởi động lại module sim .
+ RXD – TXD : giao tiếp chuẩn serial đặc trưng của module sim.
+ RING: đổ chuông khi có cuộc gọi đến
+ DTR: Chân UART DTR
+ SPKP, SPKN: ngõ ra âm thanh, nối với loa để phát âm thanh.
+ MICP, MICN: ngõ vao âm thanh, phải gắn thêm Micro để thu âm thanh.
- Tập lệnh AT điều khiển cuộc gọi:
+ Lệnh: AT+CLIP=1<CR><LF>
Mô tả : Hiển thị thông tin cuộc gọi đến
+ Lệnh: ATD[Số_điện_thoại];<CR><LF>
Mô tả : Lệnh thực hiện cuộc gọi
+ Lệnh: ATH<CR><LF>
Mô tả : Lệnh thực hiện kết thúc cuộc gọi , hoặc cúp máy khi có cuộc gọi đến
+ Lệnh: ATA<CR><LF>
Mô tả : Lệnh thực hiện chấp nhận khi có cuộc gọi đến
- Tập lệnh AT điều khiển tinnhắn:
+ Lệnh: AT+CMGF=1<CR><LF>
Mô tả : Lệnh đưa SMS về chế độ Text , phải có lệnh này mới gửi nhận tin nhắn
dạng Text
+ Lệnh: AT+CMGS=”Số_điện _thoại”<CR><LF>
Đợi đến khi có ký tự ‘>’ được gửi về thì đánh nối dung tin nhắn
Mô tả : Lệnh gửi tin nhắn

20
+ Lệnh: AT+CMGR=x<CR><LF>
x là địa chỉ tin nhắn cần đọc
Mô tả : Đọc một nhắn vừa gửi đến, lệnh được trả về nội dung tin nhắn, thông tin
người gửi, thời gian gửi
+ Lệnh: AT+CMGDA="DEL ALL"<CR><LF>
Mô tả : Xóa toàn bộ tin nhắn trong các hộp thư
+ Lệnh: AT+CNMI=2,2<CR><LF>
Mô tả :Hiển thị nội dung tin nhắn ngay khi có tin nhắn đến
* Sau mỗi lệnh các bạn thường thấy <CR><LF> thực chất nó là hai mã điều
khiển <CR> tương ứng 0x0D(hexa) ,<LF> tương ứng 0x0A(hexa)
1.4.5 Còiđèn Alarm 5V
- Mô tả: thực hiện tính năng phát ra tín hiệu âm thanh khi xảy ra cháy.
+ Điện áp vào: 5-12 VDC
+ Dòng vào 280 mA
+ Cường độ âm thanh: 107 ± 3DB / 1m

21
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
2.1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý
2.1.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống
Hình 2.1
2.1.2 Mạchgiảmáp
Mạch giảm áp
9v
Bộ cấp
nguồn 12V

22
- Nhiệm vụ : Hạ áp 12V từ bộ cấp nguồn xuống còn 9V để cung cấp cho arduino, và giữ
ổn định điện áp đầu vào.
- Mạch layout:
Hình 2.2
-Mạch 3D:
Hình 2.3
- Nguyên lý: Nguồn 12V được cấp vào HD1 đi qua tụ C1 ổn định điện áp trước khi vào
LM7809. LM7809 giữ chức năng hạ áp xuống còn 9V và xuất điện áp ở chân HD2.
2.1.3 Mạchgắnlinh kiện
- Nhiệm vụ: gắn linh kiện điện tử và kết nối với board mạch Arduino

23
- Mạch layout:
Hình 2.4
- Nguyên lý: Các chân ở CN2 và CN3 được kết nối với Arduino. Linh kiện DHT11,
MQ135, module sim được kết nối như sơ đồ layout. Vị trí chân CN1 được gắn còi báo
động.
2.2 Sản phẩm thực tế
Hình 2.5

24
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN MỀM
3.1 Lưu đồ giải thuật
Bắt đầu
Đọc giá trị nhiệt độ (t), nồng độ
gas (gas)
Gas > 300 || t>50
Còi bật báo động, module
sim gọi điện nhắn tin thông
báo

25
3.2 Chương trình
#include <DHT.h>
#include "SoftwareSerial.h"
SoftwareSerial SIM800(2,3);
int MQ135 = A5;
int DHTPIN = A4;
int DHTTYPE = DHT11;
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
int ALARM = 7;
void setup()
{
pinMode(ALARM, OUTPUT);
pinMode(MQ135, INPUT);
pinMode(DHTPIN, INPUT);
Serial.begin(9600);
SIM800.begin(9600);
}
void loop()
{
int gas = analogRead(MQ135);
float t = dht.readTemperature();

26
Serial.print("nnong do gas: ");
Serial.println(gas);
Serial.print("nhiet do: ");
Serial.println(t);
delay(2000);
if (gas > 300||t>50)
{
digitalWrite(ALARM, HIGH);
call_on();
delay(2000);
send_sms(gas,t);
}
else
{
digitalWrite(ALARM, LOW);
}

27
}
void call_on()
{
SIM800.println("ATD+841649196984;"); // goi dien
delay(20000); // thuc hien cuoc goi trong 20s
SIM800.println("ATH");
}
void send_sms(int gas,int t)
{
SIM800.println("AT+CMGF=1");
delay(1000);
SIM800.println("AT+CMGS="+841649196984"r"); //sdt nhan tin nhan r kiem tra
ki tu cuoi cung
delay(1000);
if(gas>300)
{
SIM800.print(" - nong do gas tang vuot muc");
SIM800.print("n - nong do gas: ");
SIM800.print(gas);
SIM800.print("n - nhiet do: ");
SIM800.print(t);
delay(100);

28
}
if(t>50)
{
SIM800.print(" - nhiet do tang vuot muc");
SIM800.print(gas);
SIM800.print(t);
delay(100);
}
if(gas >300 && t>50)
{
SIM800.print(" - nong do gas va nhiet do tang vuot muc");
SIM800.print(gas);
SIM800.print(t);
delay(100);
}
SIM800.println((char)26); // send sms
delay(1000);
}

29
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
4.1 Kết quả
Sau thời gian nổ lực học tập, tìm hiểu dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của GVHD:
Ths. Trần Quang Thuận, đồ án mạch điện tử đã hoàn thành đúng thời hạn quy định, giải
quyết các yêu cầu đặt ra ban đầu:
- Tìm hiểu về Kit Arduino
- Tìm hiểu cảm biến nhiệt độ DHT11, cảm biến khí gas MQ135
- Tìm hiểu về module sim
- Thiết kế mạch in
- Sản phẩm thực tế
4.2 Hướng phát triển đề tài
- Thay thế cảm biến DHT11 bằng cảm biến Thermocouples để đọc giá trị nhiệt độ
ổn định chính xác và khả năng chịu nhiệt độ cao tốt.
- Sử dụng thêm cảm biến MG811 thu thập thêm lượng khói khi xảy ra cháy.
- Khai thác tính năng điều kiển qua tin nhắn qua Module sim
- Sử dụng module wifi ESP8266 để cập nhật dữ liệu liên tục trên cloud server.

30
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
(1) Thư viện DHT11 at: http://k1.arduino.vn/img/2014/05/28/0/527_12320-1401263494-
0-dht11.zip
(2) AT Documents ,Copyright ©Shanghai SIMComWireless SolutionsLtd. 2011.
(3) DHT11 Humidity & Temperature Sensor, D-Robotic UK at: www.droboticsonline.com
(4) Technical data MQ-135 Gas Sensor at: https://www.olimex.com/Products/.../SNS-
MQ135/.../SNS-MQ135.pdf

Quyen bao cao

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Tendances

Tendances (20)

Similaire à Quyen bao cao

Similaire à Quyen bao cao (20)

Quyen bao cao