CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI.1 Mục tiêu về đề tài.2 Khái quát chung về hệ thống báo cháy tự động.1 Khái quát chung.2 Hệ thống báo cháy tự động.3 Phân loại hệ thống báo cháy tự động.4 Nguyên lý hoạt động.14 CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN ĐỒ ÁN.1 Tổng quan về các linh kiện.1 Khái quát cấu tạo của arduino R3.2 Các khối cảm biến.3 Màn hình LCD 16x2 và phương thức giao tiếp I2C.2 Sơ đồ khối của hệ thống.3 Sơ đồ dấu nối hệ thống.1 Khối vi xử lý trung tâm.2 Module giảm áp LM2596.3 Khối cảm biến.4 Khối hiển thị.5 Khối chấp hành.6 Bản vẽ đấu nối hệ thống.45 CHƯƠNG 3 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN.2 Giới thiệu phần mềm lập trình ardiuno IDE.1 Giới thiệu giao diện và các chức năng trong phần mềm .2 Cấu trúc của một chương trình trong Arduino IDE.55 TÀI LIỆU THAM KHẢO.57 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1-1 Hệ thống báo cháy tự động.13 Hình 1-2 Hệ thống báo cháy thực tế.15 Hình 2-1 Hình ảnh của arduino uno r3.17 Hình 2-2 Vi điều khiển của arduino uno r3.18 Hình 2-3 Các chân của arduino uno r3.21 Hình 2-4 Ảnh thật của cảm biến DHT22. Ảnh thật của cảm biến gas MQ2.25 Hình 2-6 Sơ đồ mạch cảm biến khí gas MQ2.25 Hình 2-7 Hình ảnh thật của cảm biến lửa.26 Hình 2-8 Ảnh thật LCD 16X2.27 Hình 2-9 Module giao tiếp I2C LCD 16x2.34 4 Hình 2-10 Sơ đồ khối của hệ thống.35 Hình 2-11 Dây USB cấp nguồn cho UNO.36 Hình 2-12 Hình ảnh thực tế module giảm áp LM2596.37 Hình 2-13 Sơ đồ chân của MQ-2. Sơ đồ đấu chân của cảm biến lửa với Arduino.39 Hình 2-15 Sơ đồ đấu nối giao tiếp I2C với LCD 16x2.40 Hình 2-16 Hình ảnh TIP41C.41 Hình 2-17 Hình ảnh quạt thông gió 12V.42 Hình 2-18 Bơm nước mini 12V.43 Hình 2-19 Loa báo động kèm đèn nháy.44 Hình 2-20 Hình ảnh thực tế servo sg90.45 Hình 2-21 Mô hình chuyển động tịnh tiến.46 Hình 2-22 Bản vẽ đấu nối.46 Hình 3-1 Lưu đồ giải thuật.47 Hình 3-2 Giao diện phần mềm arduino ide.48 Hình 3-3 Mục chức năng của arduino ide.50 Hình 3-4 Chọn cổng kết nối với máy tính.50 Hình 3-5 Cổng serial trên máy tính.51 Hình 3-6 Hình ảnh mô hình sau khi hoàn thành.56 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2-1 Một vài thông số của arduino uno r3.17 Bảng 2-2 Chức năng của các chân LCD. Các mã lệnh của LCD.29 Bảng 2-4 Các lệnh giao tiếp của LCD.31 Bảng 2-5 Bảng đấu nối 2 cảm biến gas với uno.38 Bảng 2-6 Bảng kết nối giữa cảm biến lửa với uno.Bảng kết nối giữa dht22 với Arduino.39 5 Bảng 2-8 Kết nối module i2c LCD với UNO.40 Bảng 2-9 Đấu nối servo với Arduino.45 Bảng 3-1 Các lệnh cơ bản trong Arduino.53 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Số thứ tự Từ viết tắt Nội dung từ viết tắt (Tiếng Việt) 1 CPU Bộ xử lý trung tâm 2 LED Diode phát sáng 3 LCD Màn hình tinh thể lỏng 4 USB Là một chuẩn kết nối tuần tự đa dụng trong máy tính 5 I/O Vào/Ra 6 PLC Bộ điều khiển logic khả trình 7 DC Động cơ điện một chiều 9 °C đơn vị đo nhiệt độ 10 AC Dòng điện xoay chiều 11 V đơn vị đo hiệu điện thế, suất điện động 12 IC Vi mạch tích hợp 13 CB Cảm biến 14 VĐK Vi điều khiển 15 AUTO CAD 2D Phần mềm thiết kế tạo bản vẽ kỹ thuật 16 SIM800l Module sim 6 17 SPI Giao tiếp spi 18 UART Giao tiếp uart 19 SG90 Động cơ servo sg90 20 UNO Ardiuno uno NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.
Chữ ký của giáo viên hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN. Chữ ký của giáo viên hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên) LỜI NÓI 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. Với những ứng dụng khoa học tiên tiến, cả thế giới của chúng ta ngày một hiện đại và văn minh hơn. Sự phát triển của nghành kĩ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ đã đóng vai trò vô cùng quan trọng trong cuộc sống của con người, là chìa khóa đi vào công nghệ hiện đại. Máy móc dần được thay thế sức lao động của con người, 9 tự độnghóa, điều khiển đóng vai trò vô cùng quan trọng trong công nghiệp, quản lí.
Tự động hóa đang trở thành một nghành khoa học đa nhiệm vụ. Bài toán kiểm soát nhiệt độ đã và đang không ngừng đáp ứng được nhu cầu của các nghành nông -lâm - ngư nghiệp đến các nhu cầu trong cuộc sống. Một trong những ứng dụngquan trọng của công nghệ Điều khiển – Tự động hóa là kỹ thuật điều khiển từ xa. Nó đã góp phần rất lớn trong việc điều khiển các thiết bị phục vụ nhu cầu cuộc sống.
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 nhu cầu thực tế và hiểu biết về lĩnh vực này, em xin chọn đề tài làm đồ án tốt nghiệp về : Hệ thống phòng cháy và chữa cháy bằng Arduino. Bởi vì đồ án rất thực tế, phù hợp với tình hình hiện nay. Giúp chúng em có thêm kinh nghiệm, hiểu biết hơn và dễ dàng thích nghi vào công việc sau khi ra trường.
Em xin chân thành cảm ơn thầy PGS Nguyễn Quang Hùng đã tận tình hướng dẫn, chỉ dạy cho chúng em trong thời gian qua, giúp chúng 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 chân thành góp ý. Bắc Ninh, ngày 1 tháng 8 năm 2022 Sinh viên thực hiện 10 A) TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI a.1 Mục tiêu về đề tài Mục đích của người thực hiện đề tài đã tiến hành nghiên cứu là: Trước tiên là để hoàn thành đồ án tốt nghiệp. 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, làm việc nhóm, khả năng tư duy tìm tòi và học hỏi phát huy năng lực bản thân. Ngoài ra, quá trình thực hiện đề tài đồ án còn tạo ra được một sản phẩm có tính ứng dụng thực tế.2 Khái quát chung về hệ thống báo cháy tự động 1.1 Khái quát chung Hệ thống báo cháy tự động là một hệ thống gồm các thiết bị có nhiệm vụ phát hiện và báo động khi có cháy xảy ra khi có hiện tượng cháy nổ xảy ra với các công ty, doanh nghiệp, nhà xưởng, hộ gia đình…. Hệ thống báo cháy tự động là hệ thống thiết bị tự động phát hiện và thông báo địa điểm cháy. Việc phát hiện ra các tín hiệu cháy có thể được thực hiện tự động bởi các thiết bị hoặc bởi con người, nhất là phải hoạt động liên tục trong 24/24 giờ.
Hệ thống sẽ tự động phát hiện ra cháy một cách nhanh chóng, chính xác và kịp thời trong vùng hệ thống đang bảo vệ; tự động phát ra các tín hiệu báo động, chỉ thị và các tín hiệu điều khiển các thiết bị ngoại vi của hệ thống nhằm thực hiện một nhiệm vụ cụ thể nào đó. Đặc biệt, với hệ thống báo cháy tự động sử dụng đầu báo cháy cảm nhận thì nó còn có nhiệm vụ quan trọng hơn là “cảnh báo”, tức là phát hiện và thông báo nguy cơ có cháy hoặc các đám cháy âm ỉ chưa có ngọn lửa.2 Hệ thống báo cháy tự động Một hệ thống báo cháy tự động tiêu biểu sẽ có 3 thành phần như sau: +Trung tâm báo cháy: - Được thiết kế dạng tủ, bao gồm các thiết bị chính: một mainboard, một biến thế, một battery. +Thiết bị đầu vào - Đầu báo : đầu báo khói, đầu báo nhiệt, đầu báo gas, đầu báo lửa. + Thiết bị đầu ra - Đèn báo động, chuông báo động, ….
- Bộ quay số điện thoại tự động 12 Hình 1-1 Hệ thống báo cháy tự động 1.3 Phân loại hệ thống báo cháy tự động Nếu phân loại hệ thống báo cháy tự động theo nguyên lý làm việc của đầu báo cháy có: – Hệ thống báo cháy tự động sử dụng đầu báo cháy khói: Là hệ thống báo cháy tự động làm việc dựa vào nguyên lý làm việc của đầu báo cháy khói. Hệ thống này chủ yếu phát hiện ra sự gia tăng nồng độ khói ở trong khu vực bảo vệ. – Hệ thống báo cháy tự động sử dụng đầu báo cháy nhiệt: Là hệ thống báo cháy tự động làm việc dựa theo nguyên lý làm việc của đầu báo cháy nhiệt. Hệ thống này chủ yếu phát hiện ra sự thay đổi nhiệt độ ở trong khu vực bảo vệ.
– Hệ thống báo cháy tự động sử dụng đầu báo cháy ánh sáng (lửa): Làm việc dựa vào nguyên lý làm việc của đầu báo cháy lửa. Hệ thống này chủ yếu phát hiện ra nồng độ tăng cường ánh sáng của ngọn lửa trong khu vực bảo vệ. 13 Hệ thống báo cháy tự động sử dụng đầu báo cháy hỗn hợp: Là hệ thống làm việc dựa trên nguyên lý làm việc của đầu báo cháy hỗn hợp như: đầu báo cháy nhiệt và khói; đầu báo cháy nhiệt và lửa. Hệ thống này chủ yếu phát hiện ra sự thay đổi các yếu tố môi trường trong khu vực bảo vệ.
Phân loại hệ thống báo cháy tự động theo đặc điểm kỹ thuật của hệ thống báo cháy. – Hệ thống báo cháy tự động theo vùng (hệ thống báo cháy tự động thường) : Là hệ thống báo cháy tự động có chức năng báo cháy tới một khu vực, một địa điểm (có thể có một hoặc nhiều đầu báo cháy). Diện tích bảo vệ của một khu vực có thể từ vài chục đến 2000 m2 (tuỳ thuộc đặc điểm khu vực đó).