Hệ thống thiết bị báo cháy tự động qua mạng điện thoại

LÔØI MÔÛ ÑAÀU Trong thôøi ñaïi ngaøy nay, khi neàn kinh teá thò tröôøng ñang treân ñaø phaùt trieån, cuoäc soáng cuûa ngöôøi daân ñöôïc caûi thieän nhieàu cuøng vôùi söï phaùt trieån khoâng ngöøng cuûa khoa hoïc coâng ngheä. Thì beân caïnh ñoù vaãn luoân toàn taïi ngaøy caøng nhieàu nhöõng hieåm hoïa trong saûn xuaát cuõng nhö trong cuoäc soáng. Moät trong nhöõng hieåm hoïa nguy hieåm, ñeå laïi nhöõng haäu quaû vaø cuõng laø loaïi hieåm hoïa deã xaûy ra nhaát hieän nay ñoù chính laø chaùy, noå. Chính vì vaäy vieäc laép ñaët, thieát keá, caûi tieán caùc heä thoáng baùo chaùy coù taàm quan troïng heát söùc to lôùn. Noù giuùp ta phaùt hieän nhanh choùng, chöõa chaùy kòp thôøi ôû giai ñoaïn ñaàu cuûa ñaùm chaùy seõ ñem laïi tæ leä daäp taét ñaùm chaùy raát cao. Ñieàu ñoù khoâng nhöõng ñem laïi söï bình yeân cho con ngöôøi maø noù coøn laøm giaûm möùc ñoä taøn phaù cuûa ñaùm chaùy cuõng nhö baûo veä ñöôïc taøi saûn cho nhaø nöôùc, nhaân daân, nhaø xöôûng,… Ñaõ töø laâu, vieäc phoøng chaùy chöõa chaùy khoâng chæ laø moái quan taâm cuûa moät soá caù nhaân naøo, ma noù laø moái quan taâm caûu moïi toå chöùc, cô quan, cuûa moãi caù nhaân vaø cuûa taát caû moïi ngöôøi, moïi quoác gia treân theá giôùi. Vaø ngaøy nay, vaán ñeà naøy khoâng nhöõng khoâng bò boû trong laõng queân maø coøn laø moái quan taâm haøng ñaàu trong cuoäc soáng. Noù trôû thaønh nghóa vuï cuûa moãi caù nhaân, laø traùch nhieäm cuûa moïi toå chöùc, vaø coøn laø yù thöùc cuûa taát caû moïi nguôøi. Chính vì theá, treân caùc phöông tieän thoâng tin ñaïi chuùng ngaøy nay hoï luoân tuyeân truyeàn, caûnh baùo veà söï nguy hieåm cuõng nhö taùc haïi cuûa chaùy noå. Ñoàng thôøi cuõng giaùo duïc ngöôøi daân caùch phoøng, caùch khaêcs phuïc khi coù ñaùm chaùy xaûy ra traùnh nhöõng söï coá ñaùng tieác do ñaùm chaùy gaây ra. Thoâng thöôøng, ñoái vôùi moãi ñaùm chaùy coù theå xaûy ra ôû moïi nôi, moïi luùc. Nhöng nôi thöôøng xuyeân xaûy ra vaø gaây ra nhöõng thieät haïi ñaùng tieác veà ngöôøi vaø cuûa ñoù laø caùc nôi taäp trung ñoâng ngöôøi, nôi coù chöùa chaát deã chaùy noå, nôi coù heä thoáng phaùt löûa vaø chaát deã chaùy (nhö: ñöôøng ñieän, maùy maùy moùc,…) chaèng chòt khoâng coù boä phaän choáng chaùy noå hoaëc coù nhöng khoâng ñaûm baûo an toaøn chaùy noå. Ví duï: Khu chôï, khu cheá xuaát khí GAS, nhaø taäp theå… Ngaøy nay, nhôø coù söï phaùt trieån cuûa khoa hoïc coâng ngheä vì vaäy maø nhöõng yù töôûng, nhöõng yeâu caàu trong cuoäc soáng cuûa ngöôøi daân ñang daàn ñöôïc thay theá baèng nhöõng heä thoáng töï ñoäng, nhöõng thieát bò chuyeân duïng, nhöõng phaàn meàm ñieàu haønh ñeå naâng cao ñoä chính xaùc, hieäu quaû, cuõng nhö toác ñoä xöû lyù söï coá… Ví duï nhö: heä thoáng baùo troäm ñoät nhaäp, heä thoáng kieåm soaùt ngaân haøng, heä thoáng baùo chaùy, nhieät ñoä,… taát caû ñeàu raát can thieát ñoái vôùi moïi ngöôøi daân, toå chöùc. Hieän nay, do söï phaùt trieån cuûa maïng ñieän thoaïi taïi Vieät Nam ñang phaùt trieån nhö vuõ baõo. Ñieàu naøy taïo ñieàu kieän raát thuaän lôïi cho vieäc lieân laïc, ñoàng thôøi cuõng taïo ra moät phöông phaùp raát hay khi xaûy ra söï coá nhöng ngöôøi coù traùch nhieäm laïi khoâng ôû hieän tröôøng. Xuaát phaùt töø nhöõng nhu caàu, nhöõng yù töôûng vaø nhöõng ñieàu kieän, tình hình thöïc teá treân, chuùng em ñaõ choïn ñeà taøi: “Heä thoáng thieát bò baùo chaùy töï ñoäng qua maïng ñieän thoaïi” cho ñoà aùn toát nghieäp cuûa mình. Cuøng vôùi nhöõng kieán thöùc ñaõ ñöôïc tìm hieåu trong saùch vôû, vaø sau 1 thaùng tìm hieåu thöïc teá caùc heä thoáng taïi Coâng Ty Xi Maêng HOAØNG THAÏCH, ñoàng thôøi döôùi söï höôùng daãn taän tình cuûa hai Thaày höôùng daãn. Chuùng em ñaõ coá gaéng hoaøn thaønh toát ñeà taøi mình ñaõ choïn, maëc duø gaëp raát nhieàu nhöõng khoù khaên chuû quan cuõng nhö khaùch quan. Hieän giôø, tuy trong baûn baùo caùo naøy Chuùng em ñaõ neâu chi tieát nay ñuû veà maët lyù thuyeát cuûa caùc khaâu ñeå taïo neân moät maïch hoaøn chænh, nhöng thôøi gian daønh cho vieäc tìm kieám taøi lieäu cuõng nhö gaëp moät soá lyù do khaùch quan maø chuùng em khoâng theå laøm ra moät maïch thöïc moät caùch hoaøn chænh cuõng nhö khoâng theå traùnh khoûi nhöõng thieáu soùt. Chuùng em raát mong ñöôïc söï thoâng caûm, söï ñoùng goùp, goùp yù cuûa caùc Thaày Coâ. Qua ñaây, Chuùng em cuõng muoán caûm ôn hai Thaày: - Thaày Traàn Vaên Tuaán - Thaày Hoaøng Syõ Hoàng Vaø caùc Thaày Coâ Giaùo trong boä moân KTÑ & THCN ñaõ giuùp ñôõ chuùng em trong quaù trình hoïc taäp, thöïc taäp cuõng nhö laøm ñoà aùn toát nghieäp. Chuùng em xin traân thaønh caûm ôn ! Sinh vieân thöïc hieän: Nguyeãn Vaên Töôûng Nguyeãn Vaên Thaéng MUÏC LUÏC PHAÀN 1: GIÔÙI THIEÄU CHUNG HEÄ THOÁNG BAÙO CHAÙY CHÖÔNG I: SÔ LÖÔÏC VEÀ HEÄ THOÁNG BAÙO CHAÙY VAØ ÑIEÀU KHIEÅN: Nguyeân nhaân, daáu hieäu nhaän bieát vaø baùo chaùy:………………………………………………… 9 Caùc boä phaän chính:………………………………………………………………………………………………………… 10 SÔ LÖÔÏC VEÀ HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHIEÅN CHÖÔNG II: GIÔÙI THIEÄU VI ÑIEÀU KHIEÅN 8031: TOÙM TAÉT PHAÀN CÖÙNG:………………………………………………………………………………………………………… 13 Giôùi thieäu MCS- 51:………………………………………………………………………………………………………… 13 Sô löôïc caùc chaân 8051:………………………………………………………………………………………………….. 15 Khaûo saùt caùc khoái beân trong 8051, toå chöùc boä nhôù:…………………………………………..18 HOAÏT ÑOÄNG CUÛA BOÄ ÑÒNH THÌ TIMER:……………………………………………………………………..21 Giôùi thieäu:…………………………………………………………………………………………………………………………….21 Thanh ghi cheá ñoä timer:………………………………………………………………………………………………..22 Thanh ghi ñieàu khieån timer:…………………………………………………………………………………………22 Cheá ñoä timer:………………………………………………………………………………………………………………………23 HOAÏT ÑOÄNG CUÛA BOÄ NGAÉT:……………………………………………………………………………………………….28 Giôùi thieäu:…………………………………………………………………………………………………………………………….28 Toå chöùc ngaét cuûa 8031/8051:………………………………………………………………………………………..28 Xöû lyù ngaét:…………………………………………………………………………………………………………………………….30 Thieát keá chöông trình duøng caùc ngaét:………………………………………………………………………31 TAÄP LEÄNH CUÛA 8051…………………………………………………………………………………………………………………….34 I. Caùc cheá ñoä dòa: .………………………………………………………………………………………………………………..34 II. Taäp leänh cuûa 8051:………………………………………………………………………………………………...........37 CHÖÔNG III: KHAÛO SAÙT IC THU PHAÙT TONE MT8880: Moâ taû chöùc naêng:………………………………………………………………………………………………………………….40 Caáu hình ngoõ vaøo:…………………………………………………………………………………………………………………40 YÙ nghiaõ caùc chaân cuûa IC MT8880:…………………………………………………………………………….46 CHÖÔNG IV: PHÖÔNG THÖÙC LAØM VIEÄC CUÛA TOÅNG ÑAØI VAØ CAÙC THUEÂ BAO PHAÀN2: THIEÁT KEÁ PHAÀN CÖÙNG CHÖÔNG I: SÔ ÑOÀ KHOÁI:…………………………………………………………………………………………………..53 CHÖÔNG II:KHOÁI BAÙO CHAÙY:………………………………………………………………………………………..54 A . THIEÁT KEÁ MAÏCH CAÛM BIEÁN:………………………………………………………………………………………………… 54 Boä Caûm Bieán Nhieät:…………………………………………………………………………………………………… 54 Boä Caûm Bieán Khoùi:……………………………………………………………………………………………………..59 Xöû Lyù Tín Hieäu Vaøo:……………………………………………………………………………………………………61 B . MAÏCH BAÙO ÑOÄNG TAÏI CHOÃ:…………………………………………………………………………………………………….61 C . KHOÁI GIAO TIEÁP:……………………………………………………………………………………………………………………………..63 D. MAÏCH THU PHAÙT TONE DPMF:……………………………………………………………………………………………..67 PHAÀN3: THIEÁT KEÁ CHÖÔNG TRÌNH CHÖÔNG 1: NGUYEÂN LYÙ HOAÏT ÑOÄNG VAØ GIAÛI THUAÄT: Chöông trình chính:………………………………………………………………73 Chöông trình naïp soá ñieän thoaïi:………………………………………………….73 Chöông trình queùt phím:…………………………………………………………..73 Chöông trình hieån thò:……….…………………………………………………….73 Chöông trình baùo ñoäng:……………………………………………………………74 Chöông trình xeùt diatone:…………………………………………………………74 Chöông trình xeùt bò goïi nhaác maùy:…………………….…………………………..75 Chöông trình quay soá:………………………..…………………………………….75 CHÖÔNGII: CHÖÔNG TRÌNH: CHÖÔNG DAÃN NHAÄP Ñaët Vaán Ñeà: Ngaøy nay, khi ngaønh coâng ngheä thoâng tin lieân laïc phaùt trieån nhanh choùng cuøng vôùi caùc ngaønh coâng ngheä khaùc. Ñeå ñaùp öùng nhu caàu ngaøy caøng cao cuûa xaõ hoäi thì coâng ngheä thoâng tin ñoùng vai troø coát loõi trong vieäc caäp nhaät thoâng tin cho moïi ngöôøi. Vôùi nhöõng nhu caàu veà thoâng tin lieân laïc qua maùy ñieän thoaïi ngaøy caøng cao ngöôøi ta coøn söû duïng ñieän thoïai trong vieäc ñieàu khieån tö ïñoäng chaúng haïn nhö: töï ñoäng baùo chaùy qua ñieän thoaïi, ñieàu khieån thieát bò qua ñieän thoaïi vv… Vôùi suy nghó laø öùng duïng kieán thöùc ñaõ hoïc ôû tröôøng vaø tìm hieåu theâm ôû saùch vôû, chuùng em quyeát ñònh choïn ñeà taøi “Heä thoáng thieát bò baùo chaùy töï ñoäng qua maïng ñieän thoaïi” vôùi mong muoán sau khi thöïc hieän xong ñeà taøi coù theå ñem ra öùng duïng trong thöïc teá. II. Muïc Ñích Choïn Ñeà Taøi: Muïc ñích tröôùc heát khi thöïc hieän ñeà taøi naøy laø ñeå hoaøn taát chöông trình moân hoïc ñeå ñuû ñieàu kieän ra tröôøng . Cuï theå khi nghieân cöùu thöïc hieän ñeà taøi laø chuùng em muoán phaùt huy nhöõng thaønh quaû öùng duïng cuûa vi ñieàu khieån nhaèm taïo ra nhöõng saûn phaåm, nhöõng thieát bò tieân tieán hôn vaø ñaït hieäu quaû saûn xuaát cao hôn. Maët khaùc taäp luaän vaên naøy cuõng coù theå laøm taøi lieäu tham khaûo cho nhöõng sinh vieân khoùa sau. Giuùp hoï hieåu roõ hôn veà nhöõng öùng duïng cuûa vi ñieàu khieån . · Ngoøai ra quaù trình nghieân cöùu thöïc hieän ñeà taøi laø moät cô hoäi ñeå chuùng em töï kieåm tra laïi nhöõng kieán thöùc ñaõ ñöôïc hoïc ôû tröôøng, ñoàng thôøi phaùt huy tính saùng taïo, khaû naêng giaûi quyeát moät vaán ñeà theo yeâu caàu ñaët ra. Vaø ñaây cuõng laø dòp ñeå chuùng em töï khaúng ñònh mình tröôùc khi ra tröôøng ñeå tham gia vaøo caùc hoaït ñoäng saûn xuaát cuûa xaõ hoäi. III. Yeâu Caàu Cuûa Ñeà Taøi: Nhaèm phuïc vuï cho vieäc baùo chaùy töï ñoäng qua ñieän thoaïi ñaët taïi caùc nhaø cao taàng, caùc coâng ty xí nghieäp, nhöõng nôi caàn thieát khaùc vv… Töø muïc ñích treân neân thieát bò baùo chaùy phaûi ñaûm baûo caùc yeâu caàu: Söû duïng tieän lôïi vaø söû duïng khaép caû nöôùc maø khoâng caàn thay phaàn cöùng. Baùo ñoäng kòp thôøi caùc vuï chaùy nhaèm giaûm nheï thieät haïi do chaùy gaây ra. Coù theå baùo ñoäng ñeán nhieàu soá ñieän thoaïi khaùc nhau. IV. Giôùi Haïn Ñeà Taøi: Ñieän thoaïi noùi chung thuoäc phaïm vi chuyeân moân vieãn thoâng hieän ñaïi, vì khoâng naèm trong phaàn kieán thöùc ñöôïc hoïc cho neân ñoøi hoûi chuùng em phaûi coù moät khoaûng thôøi gian daøi tìm hieåu. Coù raát nhieàu khoù khaên trong luùc thöïc hieän ñeà taøi. Vôùi thôøi gian ngaén (10 tuaàn) nhöng laïi coù nhieàu vaán ñeà caàn giaûi quyeát, neân sinh vieân thöïc hieän ñeà taøi chuùng em chæ taäp trung giaûi quyeát vaán ñeà sau: - Baùo ñoäng taïi choã baèng tieáng coøi - Baùo ñoäâng ñeán 2 soá ñieän thoaïi khaùc nhau baèng tieáng noùi. V. Choïn Phöông Aùn Thöïc Hieän Ñeà Taøi: Vôùi nhöõng yeâu caàu treân, em ñaõ xem vaø ñöa ra 3 phöông aùn nhö sau: Söû duïng kyõ thuaät soá. Söû duïng kó thuaät ño löôøng, caûm bieán. Söû duïng kyõ thuaät vi xöû lyù. Söû duïng kyõ thuaät vi ñieàu khieån. Vôùi nhöõng ñoøi hoûi cuûa maùy ta coù theå ñôn giaûn nhöõng hoaït ñoäng baèng kyõ thuaät soá. Nhöng toán keùm linh kieän vaø kích thöôùc coàng keành, hôn nöõa khoù thay ñoåi phaàn meàm vaø khoâng coù khaû naêng môû roäng cho caùc hoaït ñoäng khaùc. Khi söû duïng caùc linh kieän caûm bieán, khoâng theå traùnh khoûi coù ñoä sai leäch, vì vaäy ñoøi hoûi caùc sinh vieân phaûi coù voán kieán thöùc veà kó thuaät ño löôøng.Vôùi kyõ thuaät vi xöû lyù, coù theå khaéc phuïc nhöõng yeáu ñieåm cuûa maïch soá nhöng laïi phöùc taïp trong vieäc thieát keá phaàn cöùng. Neáu söû duïng kyõ thuaät vi ñieàu khieån, coù theå khaéc phuïc nhöõng yeáu ñieåm cuûa kyõ thuaät soá vaø vi xöû lyù vì boä nhôù coù theå ñöôïc môû roäng vaø phaàn meàm linh hoaït hôn. Hôn nöõa laïi raát phoå bieán treân thò tröôøng hieän nay, giaù caû chaáp nhaän ñöôïc thieát keá phaàn cöùng ñôn giaûn coäng vôùi toác ñoä xöû lyù cao. Coù raát nhieàu hoï vi ñieàu khieån, nhöng ñeå ñaùp öùng ñöôïc veà giaù caû hôïp lyù vaø tính phoå bieán, em quyeát ñònh choïn vi maïch vi ñieàu khieån 8031 cuûa haõng Intel cuøng vôùi caùc IC chuyeân duøng ñeå thöïc hieän nhaèm ñaùp öùng ñaày ñuû caùc yeâu caàu cuûa ñeà taøi ñaët ra. PHAÀN I: GIÔÙI THIEÄU CHUNG A. HEÄ THOÁNG BAÙO CHAÙY CHÖÔNG I: SÔ LÖÔÏC VEÀ HEÄ THOÁNG BAÙO CHAÙY VAØ ÑIEÀU KHIEÅN I. Nguyeân nhaân, daáu hieäu nhaän bieát vaø baùo chaùy: Daáu hieäu ñeå ñaùm chaùy xaûy ra: Löûa, khoùi, vaät lieäu xung quanh ñaùm chaùy bò phaù huûy. Nhieät ñoä trong vaø laân caän ñaùm chaùy taêng leân cao. Khoâng khí bò oxi hoùa maïnh. Coù muøi kheùt lan roäng ra xung quanh. Coù theå coù caùc hieän töôïng nhö: rôi vôõ,xuïp ñoå,…moät soá ñoà vaät. Hoaëc coù tieáng noå, phaùt saùng cuûa moät soá hoùa chaát. Nguyeân nhaân gaây ra moät ñaùm chaùy: Do söï nan roäng cuûa moài löûa taïi nôi coù vaät deã chaùy. Do coù vuï noå xaûy ra tröôùc ñoù. Do chaäp ñieän, roø ræ xaêng daàu, nôi coù aùp suaát cuõng nhö nhieät ñoä leân quaù cao. Moät soá nguyeân nhaân khaùc. Do ñaùm chaùy coù theå xaûy ra ôû baát cöù vò trí, ñòa ñieåm naøo neáu nôi ñoù khoâng ñaûm baûo ñöôïc chæ tieâu veà an toaøn chaùy noå.Vì vaäy ñeå phoøng chaùnh chuùng ta coù theå döïa vaøo nhöõng nguyeân nhaân treân ñeå coù theå haïn cheá ñeán möùc toái ña moät ñaùm chaùy coù theå xaûy ra. Nhöng ñieàu ñoù cuõng chæ coù theå thöïc hieän khi chöa coù ñaùm chaùy xaûy ra. Ñeå coù theå ngaên ngöøa söï nan roäng, giaûm nhöïng haäu quaû cuûa moät ñaùm chaùy cuõng nhö caûnh baùo khi coù ñaùm chaùy xaûy ra thì chuùng ta coù theå döïa vaøo nhöõng daáu hieäu, bieåu hieän cuûa ñaùm chaùy ma coù theå taïo ra nhöõng giaûi phaùp ñeå kòp thôøi khoáng cheá ñaùm chaùy vaø thoâng baùo cho ngöôøi coù traùch nhieäm moät caùch nhanh nhaát. Ngaøy nay, haàu heát taát caû caùc nhaø xaûn xuaát treân theá giôùi ñeàu döïa treân nguyeân lyù naøy ñeå saûn xuaát nhöõng thieát bò caûnh baùo chaùy hieän nay(chæ khaùc ôû maãu maõ vaø caùc tính naêng cuûa saûn phaåm) ñaùp öùng nhu caàu ngaøy caøng cao veà an toaøn chaùy noå cuõng nhö söï bình yeân cuûa moïi ngöôøi. II. Caùc boä phaän chính: 1. Caûm bieán: Caûm bieán hoaït ñoäng döïa vaøo caùc ñaët tính vaät lyù cuûa vaät lieäu caáu taïo neân chuùng. Caûm bieán ñöôïc duøng ñeå chuyeån ñoåi caùc tín hieäu vaät lyù sang tín hieäu ñieän. Caùc ñaëc tính cuûa caûm bieán: ñoä nhaïy, ñoä oån ñònh, ñoä tuyeán tính. a. Caûm bieán nhieät: Laø loaïi caûm bieán duøng ñeå chuyeån tín hieäu vaät lyù (nhieät ñoä) thaønh tín hieäu ñieän, ñaây laø loaïi caûm bieán coù ñoä nhaïy töông ñoái cao vaø tuyeán tính. Nguyeân taéc laøm vieäc cuûa noù laø doøng ñieän hay ñieän aùp thay ñoåi khi nhieät ñoä taïi nôi ñaët noù thay ñoåi. Tuy nhieân noù cuõng deã baùo ñoäng nhaàm khi nguoàn ñieän beân ngoaøi taùc ñoäng khoâng theo yù muoán. b. Caûm bieán löûa: Khi löûa chaùy thì phaùt ra aùnh saùng hoàng ngoaïi, do ñoù ta söû duïng caùc linh kieän phaùt hieän tia hoàng ngoaïi ñeå phaùt hieän löûa. Nguyeân lyù hoaït ñoäng laø ñieän trôû cuûa caùc linh kieän thu soùng hoàng ngoaïi taêng, noù chuyeån tín hieäu aùnh saùng thu ñöôïc thaønh tín hieäu ñieän ñeå baùo ñoäng. Loaïi naøy raát nhaïy ñoái vôùi löûa. Tuy nhieân cuõng deã baùo ñoäng nhaàm. c. Caûm bieán khoùi: + Coù hai caùch cô baûn ñeå thieát keá boä caûm bieán khoùi. - Caùch thöù nhaát söû duïng nguyeân taéc Ion hoùa. Ngöôøi ta söû duïng moät löôïng nhoû chaát phoùng xaï ñeå Ion hoùa trong boä caûm bieán. Khoâng khí bò Ion hoùa seõ daãn ñieän vaø taïo thaønh moät doøng ñieän chaïy giöõa chaïy giöõa hai cöïc ñaõ ñôïc naïp ñieään. Khi caùc phaàn töû khoùi loït vaøo khu vöïc caûm nhaän ñöôïc Ion hoùa seõ laøm taêng ñieän trôû trong buoàng caûm nhaän vaø laøm giaûm luoàng ñieän giöõa hai cöïc. Khi luoàng ñieän giaûm xuoáng tôùi moät giaù trò naøo ñoù thì boä caûm bieán seõ phaùt hieän vaø phaùt tín hieäu baùo ñoäng. - Caùch thöù hai söû duïng caùc linh kieän thu phaùt quang. Ngöôøi ta duøng linh kieän phaùt quang (Led, Led hoàng ngoaïi…) chieáu moät tia aùnh saùng qua vuøng baûo veä vaøo moät linh kieän thu quang (photo diode, photo transistor, quang trôû…). Khi coù chaùy, khoùi ñi ngang qua vuøng baûo veä seõ che chaén hoaëc laøm giaûm cöôøng ñoä aùnh saùng chieáu vaøo linh kieän thu. Khi cöôøng ñoä giaûm xuoáng tôùi moät giaù trò naøo ñoù thì boä caûm bieán seõ phaùt hieän vaø phaùt tín hieäu baùo ñoäng. Moät nhöôïc ñieåm cuûa caùc loaïi caûm bieán naøy laø: maïch baùo ñoäng coù theå sai neáu vuøng baûo veä bò xaâm nhaäp bôûi caùc lôùp buïi… 2.Thieát bò baùo ñoäng: Thieát bò baùo ñoäng goàm coù hai loaïi: Baùo ñoäng taïi choã. Baùo ñoäng qua ñieän thoaïi. Baùo ñoäng taïi choã ta coù theå söû duïng caùc chuoâng ñieän, maïch taïo coøi huï hay phaùt ra tieáng noùi ñeå caûnh baùo. Trong caùc heä thoáng baùo chaùy, boä caûm bieán thöôøng ñaët ôû nhöõng nôi deã chaùy vaø noái vôùi caùc thieát bò baùo ñoäng baèng daây daãn ñieän, do ñoù trong moät soá tröôøng hôïp coù theå laøm daây bò ñöùt. Vì vaäy moät heä thoáng baùo chaùy seõ trôû neân hieäu quaû khi söû duïng caùc boä phaùt voâ tuyeán. Trong ñoù boä phaän thu gaén vôùi maïch baùo ñoäng, coøn maïch phaùt gaén vôùi boä caûm bieán. Tuy nhieân vieäc laép ñaët gaëp nhieàu khoù khaên vaø giaù thaønh cao. Baùo ñoäng qua ñieän thoaïi giuùp ta ñaùp öùng nhanh caùc thoâng tin veà söï coá ñeán caùc cô quan chöùc naêng. Khi coù tín hieäu baùo ñoäng seõ töï ñoäng quay soá ñeán caùc cô quan nhö: nhaø rieâng, coâng an, phoøng chaùy chöõa chaùy… B. SÔ LÖÔÏC VEÀ HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHIEÅN CHÖÔNG II: GIÔÙI THIEÄU VI ÑIEÀU KHIEÅN 8051 A. TOÙM TAÉT PHAÀN CÖÙNG: I. GIÔÙI THIEÄU MCS-51: (MCS-51: Family Overview) MCS-51 laø moät hoï IC ñieàu khieån (micro controller), ñöôïc cheá taïo vaø baùn treân thò tröôøng bôûi haõng Intel cuûa Myõ. Hoï IC naøy ñöôïc cung caáp caùc thieát bò bôûi nhieàu haõng saûn xuaát IC khaùc treân theá giôùi chaúng haïn: nhaø saûn xuaát IC SIEMENS cuûa Ñöùc, FUJITSU cuûa Nhaät vaø PHILIPS cuûa Haø Lan. Moãi IC trong hoï ñeàu coù söï hoaøn thieän rieâng vaø coù söï haõnh dieän rieâng cuûa noù, phuø hôïp vôùi nhu caàu cuûa ngöôøi söû duïng vaø yeâu caàu ñaët ra cuûa nhaø saûn xuaát. IC 8051 laø IC tieâu bieåu trong hoï MCS-51 ñöôïc baùn treân thò tröôøng. Taát caû caùc IC trong hoï ñeàu coù söï töông thích vôùi nhau vaø coù söï khaùc bieät laø saûn xuaát sau coù caùi môùi maø caùi saûn xuaát tröôùc khoâng coù, ñeå taêng theâm khaû naêng öùng duïng cuûa IC ñoù. Chuùng coù ñaëc ñieåm nhö sau: OTHER REGISTER 128 byte RAM 128 byte RAM 8032\8052 ROM 0K: 8031\8032 4K: 8031 8K:8052 INTERRUPT CONTROL INT1\ INT0\ SERIAL PORT TEMER0 TEMER1 TEMER2 8032\8052 CPU OSCILATOR BUS CONTROL I/O PORT SERIAL PORT EA\ RST ALE\ PSEN\ P0 P1 P2 P3 Address\Data TXD RXD TEMER2 8032\8052 TEMER1 TEMER1 4k byte ROM (laäp trình bôûi nhaø saûn xuaát, chæ coù trong 8051). 128 byte RAM. 4 Port I/O 8 bit. 2 boä ñònh thôøi 16 bit. Giao tieáp noái tieáp. 64k khoâng gian boä nhôù chöông trình môû roäng. 64k khoâng gian boä nhôù döõ lieäu môû roäng. Moät boä xöû lyù luaän ly ù(thao taùc treân caùc bit ñôn). 210 bit ñöôïc ñòa chæ hoùa. Boä nhaân /chia 4 bit. II. SÔ LÖÔÏC VEÀ CAÙC CHAÂN CUÛA mC 8051: P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 XTAL1 XTAL2 GDN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 3938 37 36 35 34 33 3231 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 VCC P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA\ ALE PSEN\ P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 8 0 5 1 Sô Ñoà Chaân Cuûa 8051 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 PSEN\ ALE EA\ RST RXD TXD INT0\ INT1\ T0 T1 WR\ RD\ Sô ñoà logic cuûa 8051 mC 8051 coù taát caû 45 chaân coù chöùc naêng nhö caùc ñöôøng xuaát nhaäp. 1. Chöùc naêng caùc chaân cuûa 8051: Port 0: Laø port coù hai chöùc naêng ôû caùc chaân töø 32¸39 cuûa 8051. Trong caùc thieát keá côõ nhoû khoâng duøng boä nhôù môû roäng noù coù chöùc naêng nhö caùc ñöôøng vaøo ra. Port 1: Laø port I\O ôû caùc chaân töø 1-8. Caùc chaân ñöôïc kyù hieäu laø P0.0, P0.1, P0.2,…P1.7, coù theå duøng cho giao tieáp vôùi caùc thieát bò beân ngoaøi neáu caàn. Port 1 khoâng coù chöùc naêng khaùc. Port 2: Laø moät port coù taùc duïng keùp ôû caùc chaân töø 21-28 ñöôïc duøng nhö caùc ñöôøng xuaát nhaäp hoaëc laø caùc byte cao cuûa Bus ñòa chæ ñoái vôùi caùc thieát keá côõ lôùn. Port3: Laø moät port coù taùc duïng keùp töø chaân 10 –17. Caùc chaân cuûa port naøy coù nhieàu chöùc naêng, caùc coâng duïng chuyeån ñoåi coù lieân heä vôùi ñaëc tính ñaëc bieät cuûa 8051 nhö baûng sau: Bit Teân Chöùc naêng chuyeån ñoåi P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 RXD TXD INT0\ INT1\ T0 T1 WR\ RD\ Ngoõ vaøo döõ lieäu noái tieáp Ngoõ ra döõ lieäu noái tieáp Ngoõ vaøo ngaét cöùng thöù 0 Ngoõ vaøo ngaét cöùng thöù 1 Ngoõ vaøo cuûa temer\counter thöù 0 Ngoõ vaøo cuûa temer\counter thöù 1 Tín hieäu ghi döõ lieäu leân boä nhôù ngoaøi Tín hieäu ñoïc boä nhôù döõ lieäu ngoaøi Baûng: Chöùc naêng cuûa caùc chaân port 3 Ngoõ tín hieäu PSEN\ (Progam store enable): PSEN\ laø tín hieäu ngoõ ra ôû chaân 29 coù taùc duïng cho pheùp ñoïc boä nhôù chöông trình môû roäng vaø thöôøng ñöôïc noái vôùi chaân OE\ (output enable) cuûa EPROM cho pheùp ñoïc caùc byte maõ leänh. PSEN ôû möùc thaáp trong thôøi gian laáy leänh. Caùc maõ nhò phaân cuûa chöông trình ñöôïc ñoïc töø EPROM qua bus döõ lieäu vaø ñöôïc choát vaøo thanh ghi beân trong 8051 ñeå giaûi maõ leänh. Khi thi haønh chöông trình trong ROM noäi (mC 8051) thì PSEN\ seõ ôû möùc 1. Ngoõ tín hieäu ñieàu khieån ALE (Address latch enable): Khi 8051 truy xuaát boä nhôù beân ngoaøi, port0 coù chöùc naêng laø ñòa chæ vaø döõ lieäu do ñoù phaûi taùch ñöôøng ñòa chæ vaø döõ lieäu. Tín hieäu ra ALE ôû chaân thöù 30 duøng laøm tín hieäu ñieàu khieån ñeå giaûi ña hôïp caùc ñöôøng ñòa chæ vaø döõ lieäu khi keát noái vôùi IC choát. Tín hieäu ra ôû ALE laø moät xung trong khoaûng thôøi gian port 0 ñoùng vai troø laø ñòa chæ thaáp neân neân choát ñòa chæ hoaøn toaøn töï ñoäng. Chaân ALE ñöôïc duøng laøm ngoõ vaøo xung laäp trình cho EPROM trong 8051. Ngoõ tín hieäu EA\ (External Access: truy xuaát döõ lieäu beân ngoaøi): Tín hieäu vaøo EA\ ôû chaân 31 thöôøng ñöôïc maéc leân möùc 1 hoaëc möùc 0. Neáu ôû möùc 1 thì mC8051 thi haønh chöông trình trong ROM noäi trong khoaûng ñòa chæ thaáp 4k. Neáu ôû möùc 0 thì 8051 thi haønh chöông trình töø boä nhôù môû roäng (vì mC8051 khoâng coù boä nhôù chöông trình treân chip). Chaân EA\ ñöôïc laáy laøm chaân caáp nguoàn 21v laäp trình cho EPROM trong 8051. Ngoõ tín hieäu RST (Reset): Ngoõ tín hieäu RST ôû chaân 9 vaø ngoõ vaøo Reset cuûa 8051. Khi ngoõ vaøo tín hieäu ñöa leân möùc cao ít nhaát laø 2 chu kyø maùy, caùc thanh ghi beân trong ñöôïc naïp nhöõng giaù trò thích hôïp ñeå khôûi ñoäng heä thoáng. Khi caáp ñieän maïch töï ñoäng Reset. Ngoõ vaøo boä dao ñoäng X1, X2: Boä taïo dao ñoäng ñöôïc tích hôïp beân trong 8051, khi söû duïng 8051 ngöôøi thieát keá caàn gheùp noái theâm tuï, thaïch anh. Taàn soá thaïch anh ñöôïc söû duïng cho 8051 laø 12MHz. Nguoàn cho 8051: Nguoàn cho 8051 ñöôïc cung caáp ôû 2 chaân laø 20 vaø 40 caáp GND vaø Vcc. Nguoàn cung caáp ôû ñaây laø +5v. III. KHAÛO SAÙT CAÙC KHOÁI TRONG 8051 - TOÅ CHÖÙC BOÄ NHÔÙ: Boä nhôù trong 8051 ba goàm ROM vaø RAM. RAM trong 8051 bao goàm nhieàu thaønh phaàn: phaàn löu tröõ ña duïng, phaàn löu tröõ ñòa chæ hoùa töøng bit, caùc bank thanh ghi vaø caùc thanh ghi chöùc naêng ñaëc bieät. Hai ñaëc tính caàn chuù yù khi duøng mC8051 laø: Caùc thanh ghi vaø caùc port xuaát nhaäp ñaõ ñöôïc ñònh vò (ñöôïc ñònh vò coù nghóa laø xaùc ñònh) trong boä nhôù vaø coù theå truy xuaát tröïc tieáp gioáng nhö caùc boä nhôù ñòa chæ khaùc. Ngaên xeáp beân trong RAM noäi nhoû hôn so vôùi ROM ngoaïi nhö caùc boä vi xöû lyù khaùc. RAM beân trong 8051 ñöôïc phaân chia nhö sau: Caùc Bank thanh ghi coù ñòa chæ 00H ¸ 1FH. RAM ñòa chæ hoùa töøng bit coù ñòa chæ 20H ¸ 2FH. RAM ña duïng coù ñòa chæ 30H ¸ 7FH. Bit address Byte address Caùc thanh ghi coù chöùc naêng ñaëc bieät 80H ¸ FFH. GENERAL PURPOSE RAM 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78 77 76 75 74 73 72 71 70 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08 07 06 05 04 03 02 01 00 Bank 3 Bank 2 Bank 1 Bank 0 (Cho R0 ¸ R7) 7F 30 2F 3E 2D 2C 2B 2A 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 1F 18 17 10 0F 08 07 00 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 - - - BC BB BA B9 B8 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 AF - - AC AB AA A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 Not bit addressable 9f 9e 9d 9c 9b 9a 99 98 97 96 95 94 93 92 91 90 Not bit addressable Not bit addressable Not bit addressable Not bit addressable Not bit addressable 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88 Not bit addressable Not bit addressable Not bit addressable Not bit addressable 87 86 85 84 83 82 81 80 Byte address Bit address FF F0 E0 D0 B8 B0 A8 A0 99 98 90 8D 8C 8B 8A 89 88 87 83 82 81 80 FF B ACC PSW IP P3 IE P2 SBUF SCON P1 TH1 TH0 TL1 TL0 TMOD TCON PCON DPH DPL SP P0 Hình II.2.1: Sô ñoà toå chöùc boä nhôù a.RAM ña duïng: Maëc duø treân hình veõ cho thaáy 80 byte ña duïng chieám caùc ñòa chæ töø 30H¸7FH, 32 ñòa chæ döôùi töø 00H¸1FH coù theå duøng vôùi muïc ñích töông töï. Moïi ñòa chæ trong vuøng RAM ña duïng ñeàu coù theå truy xuaát töï do duøng kieåu ñòa chæ giaùn tieáp hoaëc tröïc tieáp. b. RAM ñòa chæ hoùa töøng bit: 8051 chöùa 210 bit ñöôïc ñòa chæ hoùa, trong ñoù coù 128bit chöùa caùc byte coù ñòa chæ töø 20H¸2FH vaø caùc bit coøn laïi chöùc trong nhoùm thanh ghi coù chöùa naêng ñaëc bieät. YÙ töôûng truy xuaát töøng bit baèng phaàn meàm laø moät ñaëc tính maïnh cuûa vi ñieàu khieån noùi chung. Caùc bit coù theå ñöôïc ñaët, xoùa, And, OR…, vôùi moät leänh ñôn. Maø ñieàu naøy ñoái vôùi vi xöû lyù ñoøi hoûi phaûi coù moät chuoãi leänh ñoïc – söûa - ghi ñeå ñaït ñöôïc muïc ñích töông töï nhö vi ñieàu khieån. Ngoaøi ra caùc port cuõng coù theå truy xuaát töøng bit laøm ñôn giaûn ñi phaàn meàm xuaát nhaäp töøng bit. Ví duï: ñeå ñaët bit thöù 57 ta duøng leänh sau: SETB 67H c.Caùc Bank thanh ghi: 32 byte thaáp cuûa boä nhôù RAM noäi ñöôïc duøng cho caùc bank thanh ghi. Boä leänh 8051 hoã trôï 8 thanh ghi noùi treân coù teân laø R0 ¸ R7 vaaø theo maëc ñònh khi reset heä thoáng, caùc thanh ghi naøy coù ñòa chæ töø 00H ¸ 07H. Ví duï: leänh sau ñaây seõ ñoïc noäi dung cuûa oâ nhôù coù ñòa chæ 05H vaøo thanh ghi A. MOV A, R5 Ñaây laø leänh 1 byte duøng ñòa chæ thanh ghi. Tuy nhieân yeâu caàu treân coù theå thi haønh baèng leänh 2 byte duøng ñòa chæ tröïc tieáp naèm trong byte thöù hai: MOV A,05H Ñeå chuyeån ñoåi vieäc truy xuaát caùc bank thanh ghi ta phaûi thay ñoåi caùc bit choïn bank trong thanh ghi trong thanh ghi traïng thaùi. Giaû söû bank thanh ghi thöù 3 ñang ñöôïc truy xuaát leänh sau ñaây seõ chuyeån noäi dung cuûa thanh ghi A vaøo oâ nhôù RAM coù ñòa chæ 18H: MOV R0, A Toùm laïi yù töôûng duøng caùc bank thanh ghi cho pheùp ta chuyeån höôùng chöông trình nhanh vaø hieäu quaû hôn. B. HOAÏT ÑOÄNG CUÛA BOÄ ÑÒNH THÌ TIMER: I. GIÔÙI THIEÄU: mC8051/8031 coù hai timer 16 bit, moãi timer coù 4 caùch laøm vieäc. Ngöôøi ta söû duïng caùc timer ñeå: Ñònh khoaûng thôøi gian. Ñeám söï kieän. Taïo toác ñoä baud cho port noái tieáp trong mC8051. Trong caùc öùng duïng ñònh nghóa khoaûng thôøi gian, ngöôøi ta söû duïng laäp trình timer ôû moät khoaûng ñeàu ñaën vaø ñaët côø traøn timer. Caùc öùng duïng khaùc coù theå söû duïng vieäc taïo xung nhòp ñeàu ñaën cuûa timer ñeå ño thôøi gian troâi qua giöõa hai söï kieän (Ví duï: ño ñoä roäng xung). II. THANH GHI CHEÁ ÑOÄ TIMER (TMOD): Thanh ghi TMOD chöùa hai nhoùm 4 bit duøng ñeå ñaët cheá ñoä laøm vieäc cho timer0 vaø timer1. Bit Teân Timer Moâ taû 7 GATE 1 Bit (môû coång), khi leân, timer chæ chaïy khi INT1 ôû möùc cao 6 C/ 1 Bit choïn cheá ñoä counter/ timer 1 = Boä ñeám söï kieän 0 = Boä ñònh khoaûng thôøi gian 5 M1 1 Bit1 cuûa cheá ñoä ( mode) 4 M0 1 Bit 0 cuûa cheá ñoä 00: Cheá ñoä 0: timer 13 bit 01: Cheá ñoä 1: timer 16 bit 10: Cheá ñoä 2: töï ñoäng naïp laïi 8 bit 11: Cheá ñoä 3: taùch timer 3 GATE 0 Bit (môû) coång 2 C/ 0 Bit choïn counter/ timer 1 M1 0 Bit 1 cuûa cheá ñoä 0 M0 0 Bit 0 cuûa cheá ñoä Toùm taét thanh ghi TMOD. III. THANH GHI ÑIEÀU KHIEÅN TIMER (TCON) Thanh ghi TCON chöùa caùc bit traïng thaùi vaø caùc bit ñieàu khieån cho timer0 vaø timer1. Bit Kyù hieäu Ñòa chæ Moâ taû TCON.7 TF1 8FH Côø baùo traøn timer. Ñaët bôûi phaàn cöùng khi traøn, ñöôïc xoùa bôûi phaàn meàm hoaëc phaàn cöùng khi boä xöû lí chæ ñeán chöông trình phuïc vuï ngaét. TCON.6 TR1 8EH Bit ñieàu khieån timer1 chaïy. Ñaët/ xoùa baèng timer ñeå cho phaàn meàm chaïy/ ngöng TCON.5 TF0 8DH Côø baùo traøn timer 0. TCON.4 TR0 8CH Bit ñieàu khieån timer chaïy. TCON.3 IE1 8BH Côø caïnh ngaét caïnh beân ngoaøi. Ñaët bôûi phaàn cöùng khi phaùt hieän moät caïnh xuoáng ôû INT1:xoùa baèng phaàn meàm hoaëc phaàn cöùng khi CPU chæ ñeán chöông trình phuïc vuï ngaét. TCON.2 IT1 8AH Côø kieåu ngaét moät beân ngoaøi. Ñaët/xoùa baèng phaàn meàm ñeå ngaét ngoaøi tích cöïc caïnh xuoáng/möùc thaáp. TCON.1 IE0 89H Côø caïnh ngaét 0 beân ngoaøi TCON.0 ITO 88H Côø kieåu ngaét 0 beân ngoaøi Toùm taét thanh ghi TCON. IV. CHEÁ ÑOÄ TIMER: 1. Cheá ñoä 1 – Cheá ñoä TIMER 16 BIT: Hoaït ñoäng nhö timer 16 bit ñaày ñuû. Côø baùo traøn laø bit TFx trong TCON coù theå ñoïc hoaëc ghi baèng phaàn meàm. MSB cuûa giaù trò trong thanh ghi timer laø bit 7 cuûa THx vaø LSB laø bit 0 cuûa TLx. Caùc thanh ghi timer (TLx/THx) coù theå ñoïc hoaëc ghi baát cöù luùc naøo baèng phaàn meàm. TLx (8 bit) THx (8 bit) TFx Xung nhòp timer Côø baùo traøn 2. Nguoàn taïo xung nhòp: ¸ 12 Boä dao ñoäng trong C/T Thaïch anh Chaân T0 hoaëc T1 Xung nhòp timer 0: (leân) ñònh khoaûng thôøi gian Coù hai nguoàn taïo xung nhòp coù theå coù, ñöôïc choïn baèng caùch ghi vaøo C/T (counter/timer) trong TMOD khi khôûi ñoäng timer. Moät nguoàn taïo xung nhòp duøng cho ñònh khoaûng thôøi gian, caùi khaùc cho ñeám söï._.