Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ Án Thiết Kế Hệ Thống Tự Động Bật Đèn Khi Có Người Chuyển Động ( Dùng ngôn ngữ lập trình: Hợp Ngữ )Yêu cầu: Hiển thị số lần bật đèn bằng Led 7 đoạn Thao tác điều khiển khống chế bằng 3 Led xanh, vàng, đỏ
Đồ án môn học Vi Xử Lý Vi Điều Khiển GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng MỤC LỤC CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG VI ĐIỀU KHIỂN 1.1 Xây dựng mục tiêu sơ đồ khối hệ thống dùng vi điều khiển PIC 1.2 Nguyên lý làm việc hệ thống CHƯƠNG 2: TÍNH CHỌN LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG 2.1 Giới thiệu linh kiện hệ thống 2.2 Tính tốn lin kiện hệ thống .16 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG .19 3.1 Thiết kế mạch nguyên lí cho hệ thống 19 3.2 Chạy mô phần mềm ứng dụng proteus 23 CHƯƠNG : CHẾ TẠO MẠCH THỰC TẾ 33 4.1 Thiết kế mạch in 33 4.2 Lắp đặt thiết bị hoàn thiện mạch 34 Page | Đồ án môn học Vi Xử Lý Vi Điều Khiển GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG VI ĐIỀU KHIỂN 1.1 Xây dựng mục tiêu sơ đồ khối hệ thống dùng vi điều khiển PIC Cuộc sống tồn lúc với nhiều thực thể vật lý, thứ nhận biết động học, tác dụng nhiệt, ánh sáng, âm thanh, mùi vị Nhằm mục đích người nhận biết rõ vận động nghiên cứu loại cảm biến Cảm biến thiết bị điện tử cảm nhận thay đổi từ mơi trường bên ngồi biến đổi thành tín hiệu để điều khiển thiết bị khác Ngày có nhiều loại cảm biến tạo ra, cảm biến ánh sáng, cảm biến nhiệt độ, cảm biến siêu âm, cảm biến hồng ngoại Trong đề tài này, chúng em dùng cảm biến để phát vật thể thân nhiệt có chuyển động qua lại hay gọi PIR Ứng dụng “hệ thống tự động bật đèn có người chuyển động” dùng để điều khiển thiết bị chiếu sáng nơi đặc thù hành lang, cầu thang, nhà vệ sinh, nhằm mục đích tiết kiệm lượng, tự động hóa hệ thống, Page | Đồ án môn học Vi Xử Lý Vi Điều Khiển GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng Sơ đồ khối hệ thống dùng vi điều khiển PIC Khối nguồn Cảm biến Khối xử lí Khối điều khiển Khối hiển thị cảnh báo Khối chấp hành Chức khối: • Khối nguồn ni: cung cấp nguồn cho hệ thống • Khối chấp hành: Sử dụng rơ le để bật/ tắt bóng đèn có tín hiệu nhận từ khối xử lý Page | Đồ án mơn học Vi Xử Lý Vi Điều Khiển • GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng Khối cảm biến: sử dụng Module PIR, nhiệm vụ khối phát xạ hồng ngoại từ đối tượng Khi phát chuyển động (bức xạ hồng ngoại thu thay đổi), cảm biến PIR xuất xung mức cao đưa vào vi điều khiển PIC 18F4520 để thực chức bật đèn • Khối hiển thị cảnh báo : gồm led đoạn có chức hiển thị số lần bật - tắt đèn led xanh, đỏ, vàng thơng báo mức thấp, trung bình, cao số lần bật tắt đèn sau nhận tín hiệu từ khối xử lý • Khối xử lý trung tâm: Sử dụng vi điều khiển PIC 18F4520 để lấy tín hiệu từ cảm biến PIR gửi yêu cầu cho khối chấp hành khối hiển thị làm việc Sơ đồ khối vào/ra LED ĐOẠN ĐÈN ĐỎ NÚT ON/OFF PIC18F4520 ĐÈN VÀNG NÚT STOP ĐÈN XANH RELAY (ĐÈN) ĐẦU VÀO VI XỬ LÝ ĐẦU RA 1.2 Nguyên lý làm việc hệ thống Page | Đồ án môn học Vi Xử Lý Vi Điều Khiển GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng - Khâu hiển thị cảnh báo: Khi nhận tín hiệu từ module cảm biến PIR truyền đến vi điều khiển PIC18F4520, pic ta xây dựng biến đếm thay đổi, để đếm số lần bật-tắt đèn, sau qua giải mã để hiển thị số lần bật-tắt đèn lên led đoạn o Để biết số lần bật tắt đèn nhiều hay tương đương với số người qua vùng quét PIR, khối cảnh báo thực chức cảnh báo cho người chưa qua biết đèn bật lần, tương ứng với người qua vùng quét Cụ thể: • Ứng với từ 10 đến 19: Khối cảnh báo hiển thị mức thấp hiển thị thông qua đèn Led màu xanh • Ứng với 20 đến 29: Khối cảnh báo hiển thị mức trung bình thơng qua việc sáng đèn Led màu vàng • Ứng với 30 đến 99: Khối cảnh báo thông báo mức cao thông qua việc sáng đèn Led màu đỏ Nhận xét: khối cảnh báo ứng dụng tốt cho việc bật đèn theo hướng(ví dụ đặt cầu thang vào thư viện, đường khác,v v) - Khâu xử lí: Khi vi xử lý tiếp nhận tín hiệu từ module PIR, thực lệnh cho phép bật đèn thay đổi biến đếm theo chương trình lập sẵn, sau tín hiệu Module truyền bị ngắt (tức người nằm vùng cảm biến quét), vi xử lý thực lệnh tắt bóng đèn trì khâu hiển thị - Khâu cảm biến: Module PIR quét xạ liên tục Khi có người qua vùng quét PIR, cảm biến PIR phát xuất xung mức cao vào PIC18F4520 để vi điều khiển xử lý Khi người ngồi vùng qt PIR, xung thay đổi từ mức cao mức thấp, Vi điều khiển nhận tín thực xử lý tắt đèn Page | Đồ án môn học Vi Xử Lý Vi Điều Khiển GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng - Khâu điều khiển: Với phím bấm ON/OFF PAUSE/CONTINUE *Phím ON/OFF: Dùng để mở khối hiển thị, khối chấp hành cho phép nhận cảm biến , tắt chúng cần thiết *Phím PAUSE/RESUME: dùng để tạm dừng khơng tiếp nhận cảm biến bật chế độ chấp hành (bóng đèn bật sáng) CHƯƠNG 2: TÍNH CHỌN LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG 2.1 Giới thiệu linh kiện hệ thống 2.1.1 Vi điều khiển PIC18F4520 Hình 2.1 Vi điều khiển PIC18F4520 PIC họ vi điều khiển RISC sản xuất công ty Microchip Technology PIC bắt nguồn chữ viết tắt "Programmable Intelligent Computer" (Máy tính khả trình thơng minh) sản phẩm hãng General Instrument đặt cho dòng sản phẩm họ PIC1650 Vi điều khiển PIC18F4520 có đặc điểm bản: Page | Đồ án môn học Vi Xử Lý Vi Điều Khiển GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng Sử dụng công nghệ nanoWatt: Hiệu cao, tiêu thụ lượng Kiến trúc RISC - 75 lệnh mạnh, hầu hết lệnh thực bốn chu kì xung Tốc độ thực lên tới 10 triệu lệnh 1s với tần số 40Mhz Có nhân cứng + Các nhớ chương trình liệu cố định - 32 Kbytes nhớ flash có khả tự lập trình hệ thống thực 100.000 lần ghi/xóa - 256 bytes EEPROM thực 1.000.000 lần ghi/xóa - 256 bytes SRAM + Những ngoại vi tiêu biểu - định thời/bộ đếm bit với chế độ tỉ lệ đặt trước chế độ so sánh Bộ đếm thời gian thực với tạo dao động riêng biệt kênh PWM 13 kênh ADC 10 bit Bộ truyền tin nối tiếp USART khả trình Watchdog Timer khả trình với tạo dao động bên riêng biệt Bộ so sánh tương tự + Các đặc điểm đặc biệt khác - Power on Reset Brown Out Reset - Bộ tạo dao động nội RC - Các nguồn ngắt bên bên ngồi + I/O kiểu đóng gói - Đóng gói 40-pin PDIP, 44-lead TQFP, 44-pad MLF Page | Đồ án môn học Vi Xử Lý Vi Điều Khiển GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng Hình 2.2 Sơ đồ khối kiến trúc vi điều khiển PIC18F4520 PIC18F4520 kèm với năm cổng (Port) cổng chứa chân trừ cổng E kèm với chân chức Thiết bị cấu hình 10 chế độ dao động khác giá trị tụ khác yêu cầu để tạo nguồn giao động để VXL làm việc Page | Đồ án môn học Vi Xử Lý Vi Điều Khiển GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng Sơ đồ chân Input/Output Hình 2.3 Sơ đồ chân vi xử lý PIC18F4520 Những đặc tính ngoại vi • TIMER o Timer0 : 8-bit định thời/đếm với 8-bit prescaler o Timer1: 16- bit định thời/đếm với prescaler, tăng lên suốt chế độ Sleep qua thạch anh/xung clock bên o Timer2: 8-bit định thời/đếm với 8-bit prescaler postscaler • Hai module Capture,Compare, PWM o Capture có độ rộng 16 bit, độ phân giải 12,5ns o Compare có độ rộng 16 bit, độ phân giải 200ns o Độ phân giải lớn PWM 10 bit • Có 13 ngõ I/O điều khiển trực tiếp o Dòng vào dòng lớn ▪ 25mA dòng vào cho chân ▪ 20mA dòng cho chân Page | Đồ án môn học Vi Xử Lý Vi Điều Khiển GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng • kênh chuyển đổi tương tự sang số(A/D) 10-bit 2.1.2 Cảm biến chuyển động PIR HC-SR501 Hình 2.4 Hình thực tế cảm biến PIR HC-SR501 Thông số kỹ thuật ● Sử dụng điện áp: 4.5V - 20V DC ● Điện áp đầu ra: 0V - 3.3V DC ● Có chế độ hoạt động: o (L) khơng lặp lại kích hoạt o (H) lặp lại kích hoạt ● Thời gian trễ: điều chỉnh khoảng 0.5 - 200s ● Góc quét