Đồ án Nghiên cứu và thiết kế thiết bị cảnh báo khí gas & phòng chống cháy nổ

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ

CẢNH BÁO KHÍ GAS & PHÒNG CHỐNG CHÁY NỔ

Người hướng dẫn: Ths. Đinh Văn Tuấn

Người thực hiện: Nhóm 8 – Lớp D10-DTVT1

Các thành viên : 1 . Hoàng Đức Thanh

2 . Nguyễn Thế Mạnh

3 . Nguyễn Thanh Nhật

Hà Nội, tháng 12 năm 2017

1

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, khi khoa học công nghệ phát triển một cách mạnh mẽ, việc ứng

dụng các thiết bị điện tử vào đời sống cũng ngày càng phổ biến hơn, nhất là với

thời đại mà các hệ thống nhúng đang lên ngôi. Từ những ứng dụng đơn như

đồng hồ kĩ thuật số, máy nghe nhạc…đến những ứng dụng cho xã hội như đèn

giao thông, bộ kiểm soát trong nhà máy, cửa tự động…cho đến những ứng dụng

mang tính quy mô, tầm cỡ như robot, phi thuyền không người lái, kiểm soát nhà

máy hạt nhân….

Với những kiến thức đã được học và tìm hiểu từ trường học và khoa học công

nghệ của cuộc sống hiện đại, em cũng có mong muốn góp thêm phần nào sự

phát triển xã hội bằng cách học hỏi và đưa ra những sản phẩm có ích cho cuộc

sống. Em xin giới thiệu một sản phẩm rất thiết thực cho cuộc sống của chúng ta:

“ Thiết bị cảm biến khí gas và phòng chống cháy nổ ”.

Với ý tưởng trên em mong muốn được góp phần bảo vệ cho những gia đình, tập

thể hay công ty có sử dụng khí Gas được an toàn hơn. Mạch phát hiện sự rò rỉ

khí Gas sẽ cảnh báo cho chúng ta biết được có khí gas bị rò rỉ ra khỏi bình chứa

hoặc ống dẫn để tránh được những tai nạn đánh tiếc xảy ra.

1

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện Đồ án điện tử 1 . chúng e đã tìm hiểu bổ xung

và học hỏi được nhiều kiến thức và kinh nghiệm về việc thiết kế thực hiện và thi

công thiết bị “ Cảnh báo khi gas và phòng chống cháy nổ “ .

Do điều kiện về thời gian và kiến thức còn hạn chế nên đề tài của chúng

em chỉ dừng lại ở mức nghiên cứu, thiết kế và mô phỏng bằng mô hình. Trong

thời gian thực hiện đồ án, chúng em đã tham khảo ý kiến của giảng viên hướng

dẫn, tìm hiểu tài liệu và sự hỗ trợ góp ý từ giảng viên cũng như bạn bè và các

anh chị đi trước. Tuy nhiên do kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi

sai sót, chúng em rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô và các bạn để đồ

án của chúng em được hoàn thiện hơn, và tạo lập cho chúng em có một cơ sở

nhìn nhận về khả năng, kiến thức, từ đó có hướng phấn tốt hơn cho các đồ án

tiếp theo.

Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Điện Tử Viễn

Thông Trường Đại Học Điện Lực đã dạy bảo, truyền đạt kiến thức cho chúng

em trong suốt quá trình học tập, các thầy cô đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho

chúng em trong quá trình thực hiện Đồ án điện tử.

Đặc biệt , chúng em xin gửi lời chân thành cảm ơn đến thầy giáo Ths.

Đinh Văn Tuấn – Giảng viên trường Đại học Điện Lực đã trực tiếp hỗ trợ, tận

tình hướng dẫn, giúp đỡ và bổ sung kiến thức cho chúng em trong quá trình thực

hiện và hoàn thiện đồ án này.

Trong quá trình thực hiện đồ án không tránh khỏi sai sót, rất mong nhận

được sự góp ý của thầy cô và các bạn .

Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô và các bạn !

2

NHẬN XÉT

(Của giảng viên hướng dẫn)

……………………………………………………………………………………

……………………………....

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Giảng viên hướng dẫn

(ký, ghi rõ họ tên)

3

PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

Tên Lớp

STT Mã SV

Họ đệm

Chức

vụ

Nhiệm vụ

Xây dựng sơ đồ khối

chức năng

Thiết kế mạch sản

phẩm, lập trình. .

Nhóm

trưởng

1

1581510139 Hoàng Đức

Thanh D10-ĐTVT1

Lựa chọn module

linh kiện

Làm vỏ hộp, viết báo

cáo

Vẽ mạch test,lập

trình, gia công mạch .

lắp giáp thiết bị .

Thành

viên

2

3

1581510130 Nguyễn Thanh Nhật D10-ĐTVT1

Thành

viên

1581510125 Nguyễn Thế

Mạnh D10-ĐTVT1

4

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU.........................................................................................................1

LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................2

NHẬN XÉT ...........................................................................................................3

MỤC LỤC .............................................................................................................4

BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC.......................................................................5

DANH MỤC HÌNH ẢNH........................................................................................6

DANH MỤC VIẾT TẮT .......................................................................................7

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI..............................................................8

1.1. LÝ DO LỰA CHỌN ĐỀ TÀI.........................................................................8

1.2. GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI...............................................................................8

1.3.MỤC TIÊU ĐỒ ÁN.........................................................................................9

..................................................................................................................................

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ ĐỀ TÀI ......................................................................10

2.1. CHỨC NĂNG BỘ THIẾT BỊ......................................................................10

2.2. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG ............................................................................10

2.2.1. SƠ ĐỒ KHỐI CHỨC NĂNG....................................................................10

2.2.2. GIỚI THIỆU VỀ Board Arduino mega 2560 ............................................11

2.2.3. LỰA CHỌN LINH KIỆN & MODULE ...................................................15

2.2.4. THIẾT KẾ MẠCH NGUYÊN LÝ ............................................................21

2.2.5. THIẾT KẾ MẠCH IN...............................................................................22

2.2.6. THIẾT KẾ VỎ HỘP..................................................................................23

2.3 THIẾT KẾ PHẦN MỀM...............................................................................24

2.3.1VIẾT MÃ NGUỒN......................................................................................24

2.4. KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ..........................................................................28

2.4.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC..............................................................................28

2.4.2 ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM ...........................................................................30

..................................................................................................................................

TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................30

5

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1: Sơ đồ khối chức năng bộ thiết bị ........................................................9

Hình 2.2.2.1 Board Arduino mega2560.............................................................14

Hình 2.2.3.1 Module cảm biến khí gas..............................................................15

Hình 2.2.3.2 Module cảm biến nhiệt độ ............................................................17

Hình 2.2.3.3 Module relay 2 kênh .....................................................................18

Hình 2.2.3.4 Màn hình LCD 16*2 ...................................................................19

Hình 2.2.3.5 Module I2C...................................................................................21

Hình 2.2.4.1 Khối nút bấm điều khiển..............................................................21

Hình 2.2.4.2 . Khối còi báo................................................................................22

Hình 2.2.4.3 . Khối cung cấp nguồn cho các module........................................22

Hình2.2.5.1 . Măt trước và sau của mạch in......................................................23

Hình 2.2.6.1 Hộp sản phẩm ...............................................................................23

Hình 2.4.1.1 .Thiết bị được lắp ráp hoàn chỉnh.................................................29

Hình 2.4.1.2 . Demo sản phẩm ..........................................................................29

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

AC

Alternating Current

Dòng điện xoay chiều

AVR

Automatic Voltage Regulator Tự động điều chỉnh điện áp

6

DC

Direct Current

Dòng điện một chiều

IC

Integrated Circuit

Ground

Vi mạch

GND

LCD

LED

VĐK

IDE

Đất

Liquid Crystal Display

Light Emitting Diode

Diode phát quang

Vi điều khiển

Integrated Development

Environment

Môi trường phát triển tích hợp

SRAM

Static Random Memory

Bộ nhớ ngẫu nhiên tĩnh

Bộ nhớ chỉ đọc có

thể lập trình, xóa

bằng tín hiệu điện

Môi trường phát triển

hợp nhất

EEPROM Electrically Erasable

Programmable Read-Only

Memory

IDE

Integrated Development

Environment

SPI

Serial Peripheral Interface

Chuẩn giao tiếp ngoại vi nối tiếp

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.1 . Lý do lựa chọn đề tài

7

Ngày nay với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, điện tử đã được

ứng dụng ở rất nhiều lĩnh vực trong thực tế để phục vụ nhu cầu : chăm sóc sức

khỏe, bảo vệ tính mạng và tài sản cho con người.

Khi đời sống con người được cải thiện thì việc sử dụng bếp gas hay các sản

phẩn của gas làm nhiên liệu đun nấu đang phổ biến. Bên cạnh việc tiện lợi của

gas, một vấn đề khác của gas cũng được quan tâm đó là : an toàn khi sử dụng

gas. Khi con người tiếp xúc trực tiếp với khí gas (vượt quá một nộng độ cho

phép nhất định) trong thời gian dài thì rất dễ bị ngộ độc gas và có thể gây tử

vong. Không những vậy khí gas rò rỉ vào trong không khí có thể dễ dàng bắt lửa

và gây cháy nổ, ảnh hưởng nghiêm trọng tới an toàn của người sử dụng cũng

như những người xung quanh. Vì vậy, vấn đề phát hiện và xử lý sự cố rò gas là

một việc rất cần thiết với người thường xuyên sử dụng gas. Đặc biệt là các bạn

sinh viên thường sử dụng cácbình gas mini không đảm bảo chất lượng, có thể rò

rỉ gas bất cứ khi nào. Xuất phát từ ý tưởng và tình hình thực tế em thấy đây là

một đề tài hay, có tính ứng dụng cao và có thể phát triển nên em đã chọn đề tài

nàylàm đề tài chính trong đồ án môn học.

Để khắc phục sự cố của khí gas khi sử dụng chúng em đã làm ra thiết bị

cảnh báo rò rỉ khí gas, thiết bị này giúp chúng ta dễ dàng nhận biết khí gas khi

bị rò rỉ, được sử dụng trong các tòa nhà và hộ gia đình.

1.2 . Giớ thiệu về đề tài .

Như thầy cô và mọi người đã biết trong cuộc sống xã hội hiện đại ngày nay

vấn đề sử dụng khí đốt ( ở đây chúng ta đang nói đến là khí Gas ) trong việc lấu

ăn hàng ngày và hay cả sử dụng khí đốt cho các ngành công nghiệp đang rất phổ

biết . Như ngày xưa khoảng 15 năm về trước thì chỉ có thành phố mới sử dụng

khí đốt cho nấu ăn hay nhưng cho nhưng ngành công nghiệp . còn nông thôn

thường sử dụng bếp rạ và củi cho việc đun lấu thì nay gần như từ quê lên phố thì

99% sử dụng khí đốt cho bếp lúc đun lấu . nên khi khí gas bị rò rỉ ra ngoài khả

năng cháy nổ là rất cao vì chỉ cần có tia nửa điện từ các ổ cắm hay thiết bị điện

8

hay một đoạn dây bị hở sỉnh ra tia lửa điện là khả năng hỏa hoạn cho ngồi nhà là

rất cao ảnh hưởng đến tài sản và tính mạng con người . vì thế Đề tài nghiên cứu

của chúng em nhằm phần nào đó việc phát hiện hiện khí gas và ngăn chặn hỏa

hoạn cho cho người và tài sản .

Với nội dung chính của đề đó là khi phát hiện có khí gas thiết bị sẽ bật còi

báo cho người trong nhà biết được khí gas đang bị rò rỉ đểkhắc phục và bật quạt

thông gió thông qua việc đóng ngắt relay khi phát hiện có khi gas . khi trong

phòng có cháy thường thì nhiệt độ không khí trong phòng tăng rất nhanh và độ

ẩm giảm xuống ngưỡng cho phép được setup trước thì thiết bị sẽ bật máy bơm

nước làm phun quang phòng để hạn nhiệt độ phòng và chữa cháy .

1.3 . Mục tiêu đồ án .

➢ . Mục tiêu đồ án chúng em đặt ra sau khi hoàn thành xong là:

✓ Mục tiêu cá nhân:

- Nắm bắt được cấu trúc phần cứng, sơ đồ khối, nguyên lý làm việc

của mạch điều khiển.

- Tìm hiểu về lập trình Arduino

- Biết cách làm một đồ án hoàn chỉnh phục vụ cho việc làm đồ án tốt

nghiệp về sau.

✓ Mục tiêu sản phẩm:

- Sản phẩm hoạt động ổn định với đầy đủ các chức năng cần thiết cho

việc “ cảnh báo khí gas và phòng chống cháy nổ “ .

- Sản phẩm nhỏ, gọn, mang tính thẩm mỹ cao.

- Giá thành sản phẩm phù hợp với người tiêu dùng hiện nay.

9

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ ĐỀ TÀI

2.1. CHỨC NĂNG THIẾT BỊ

Sau khi hoàn thiện bộ thiết bị cảnh báo khí ga và phòng chống cháy nổ sẽ

có các chức năng sau :

❖ Thực hiện chức năng cảnh báo khi phát hiện có khí gas và bật quạt thông

gió hút khí gas ra khỏi phòng .

❖ Khi nhiệt độ phòng lớn hơn nhiệt độ setup ( vì nhiệt độ phòng thường

không quá 45°C ) thì đóng Relay2 bật máy bơm phun nước để hạ nhiệt độ

trong phòng và dập lửa .

2.2. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

2.2.1. Sơ đồ khối chức năng

Hình 2.2.1. Sơ đồ khối chức của thiết bị

10

2.2.2. Giới thiệu về board Arduino mega2560 .

❖Giới thiệu về Arduino

Arduino là một board mạch vi xử lý được sinh ra tại thị trấn Ivrea ở Ý,

nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau hoặc với môi trường được

thuận lợi hơn. Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế

trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM Atmel 32-bit. Những

Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vào

analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác

nhau .

a . Phần cứng của Arduino

Một mạch Arduino bao gồm một vi điều khiển AVR với nhiều linh kiện

bổ sung giúp dễ dàng lập trình và có thể mở rộng với các mạch khác. Một

khía cạnh quan trọng của Arduino là các kết nối tiêu chuẩn của nó, cho phép

người dùng kết nối với CPU của board với các module thêm vào có thể dễ

dàng chuyển đổi, được gọi là shield. Vài shield truyền thông với board

Arduino trực tiếp thông qua các chân khác nhau, nhưng nhiều shield được

định địa chỉ thông qua serial bus I²C-nhiều shield có thể được xếp chồng và

sử dụng dưới dạng song song. Arduino chính thức thường sử dụng các dòng

chip megaAVR, đặc biệt là ATmega8, ATmega168, ATmega328,

ATmega1280, và ATmega2560. Một vài các bộ vi xử lý khác cũng được sử

dụng bởi các mạch Aquino tương thích. Hầu hết các mạch gồm một bộ điều

chỉnh tuyến tính 5V và một thạch anh dao động 16 MHz (hoặc bộ cộng

hưởng ceramic trong một vài biến thể), mặc dù một vài thiết kế như LilyPad

chạy tại 8 MHz và bỏ qua bộ điều chỉnh điện áp onboard do hạn chế về kích

cỡ thiết bị. Một vi điều khiển Arduino cũng có thể được lập trình sẵn với

một boot loader cho phép đơn giản là upload chương trình vào bộ nhớ flash

on-chip, so với các thiết bị khác thường phải cần một bộ nạp bên ngoài. Điều

này giúp cho việc sử dụng Arduino được trực tiếp hơn bằng cách cho phép

sử dụng 1 máy tính gốc như là một bộ nạp chương trình.

-Theo nguyên tắc, khi sử dụng ngăn xếp phần mềm Arduino, tất cả các

board được lập trình thông qua một kết nối RS-232, nhưng cách thức thực

hiện lại tùy thuộc vào đời phần cứng. Các board Serial Arduino có chứa một

mạch chuyển đổi giữa RS232 sang TTL. Các board Arduino hiện tại được

11

lập trình thông qua cổng USB, thực hiện thông qua chip chuyển đổi USB-to-

serial như là FTDI FT232. Vài biến thể, như Arduino Mini và Boarduino

không chính thức, sử dụng một board adapter hoặc cáp nối USB-to-serial có

thể tháo rời được, Bluetooth hoặc các phương thức khác. (Khi sử dụng một

công cụ lập trình vi điều khiển truyền thống thay vì ArduinoIDE, công cụ

lập trình AVR ISP tiêu chuẩn sẽ được sử dụng.)

- Board Arduino sẽ đưa ra hầu hết các chân I/O của vi điều khiển để sử

dụng cho những mạch ngoài. Diecimila, Duemilanove, và bây giờ là Uno

đưa ra 14 chân I/O kỹ thuật số, 6 trong số đó có thể tạo xung PWM (điều chế

độ rộng xung) và 6 chân input analog, có thể được sử dụng như là 6 chân I/O

số. Những chân này được thiết kế nằm phía trên mặt board, thông qua các

header cái 0.10-inch (2.5 mm). Nhiều shield ứng dụng plug-in cũng được

thương mại hóa. Các board Arduino Nano, và Arduino-compatible Bare

Bones Board và Boarduino có thể cung cấp các chân header đực ở mặt trên

của board dùng để cắm vào các breadboard.

-Có nhiều biến thể như Arduino-compatible và Arduino-derived. Một vài

trong số đó có chức năng tương đương với Arduino và có thể sử dụng để

thay thế qua lại. Nhiều mở rộng cho Arduino được thực thiện bằng cách

thêm vào các driver đầu ra, thường sử dụng trong các trường học để đơn

giản hóa các cấu trúc của các 'con rệp' và các robot nhỏ. Những board khác

thường tương đương về điện nhưng có thay đổi về hình dạng-đôi khi còn

duy trì độ tương thích với các shield, đôi khi không. Vài biến thể sử dụng bộ

vi xử lý hoàn toàn khác biệt, với các mức độ tương thích khác nhau.

b . Phần mềm của Arduino

Môi trường phát triển tích hợp (IDE) của Arduino là một ứng dụng cross-

platform (đa nền tảng) được viết bằng Java, và từ IDE này sẽ được sử dụng

cho Ngôn ngữ lập trình xử lý (Processing programming language) và project

Wiring. Nó được thiết kế để dành cho những người mới tập làm quen với

lĩnh vực phát triển phần mềm. Nó bao gồm một chương trình code editor với

các chức năng như đánh dấu cú pháp, tự động brace matching, và tự động

canh lề, cũng như compile(biên dịch) và upload chương trình lên board chỉ

với 1 cú nhấp chuột. Một chương trình hoặc code viết cho Arduino được gọi

là một sketch .

-Các chương trình Arduino được viết bằng C hoặc C++. Arduino IDE

đi kèm với một thư viện phần mềm được gọi là "Wiring", từ project Wiring

gốc, có thể giúp các thao tác input/output được dễ dàng hơn. Người dùng chỉ

12

cần định nghĩa 2 hàm để tạo ra một chương trình vòng thực thi (cyclic

executive) có thể chạy được:

VD :

setup(): hàm này chạy mỗi khi khởi động một chương trình, dùng để thiết

lập các cài đặt

loop(): hàm này được gọi lặp lại cho đến khi tắt nguồn board mạch

-Một chương trình điển hình cho một bộ vi điều khiển đơn giản chỉ là

làm cho một bóng đèn Led sáng/tắt. Trong môi trường Arduino, ta sẽ phải

viết một chương trình giống như sau:

#define LED_PIN 13

void setup () {

pinMode (LED_PIN, OUTPUT); // Đặt chân 13 làm đầu ra digital

}

void loop () {

digitalWrite (LED_PIN, HIGH); // Bật LED on

delay (1000); // chờ trong 1 giây (1000 mili giây)

digitalWrite (LED_PIN, LOW); // Tắt LED off

delay (1000); // chờ trong 1s

}

- Một đặc điểm của hầu hết các board Arduino là chúng có một đèn LED

và điện trở nối giữa chân 13 với đất; một đặc điểm thuận tiện cho nhiều ứng

dụng đơn giản. Đoạn code ở trên không thể đọc được bởi một compiler C++

chuẩn như là một chương trình đúng, vì vậy khi ta click vào nút "Upload to

I/O board" trong IDE này, một bản copy của đoạn code này sẽ được ghi vào

một file tạm với một extra include header ở phía trên cùng và một hàm main

() đơn giản nằm ở phía đáy, để làm cho thàn một chương trình C++ khả dụng.

-Arduino IDE này sử dụng GNU toolchain và AVR Libc để biên dịch

chương trình, và sử dụng avrdude để upload chương trình lên board.

-Vì nền tảng của Arduino là các vi điều khiển của Atmel, cho nên môi

trường phát triển của Atmel, AVR Studio hoặc các phiên bản Atmel Studio

mới hơn, cũng có thể được sử dụng để làm phần mềm phát triển cho Arduino.

13

❖ Arduino mega2560

Hình 2.2.2.1 Board Arduino mega2560

Arduino Mega 2560 là phiên bản nâng cấp của Arduino Mega hay còn

gọi là Arduino Mega 1280. Sự khác biệt lớn nhất với Arduino Mega 1280

chính là chip nhân. Ở Arduino Mega 1280 sử dụng chip ATmega1280 với

flash memory 128KB, SRAM 8KB và EEPROM 4 KB.*

Ngắt ngoài : 6 chân

Bộ nhớ Flash: 256 KB, 8KB sử dụng cho Bootloader

SRAM: 8 KB

EEPROM: 4 KB

Nguồn nuôi mạch: 5VDC từ cổng USB hoặc nguồn ngoài cắm từ giắc

tròn DC

Arduino Mega 2560 là sản phẩm tiêu biểu cho dòng mạch Mega là dòng

bo mạch có nhiều cải tiến so với Arduino Uno (54 chân digital IO và 16 chân

analog IO). Đặc biệt bộ nhớ flash của MEGA được tăng lên một cách đáng

kể, gấp 4 lần so với những phiên bản cũ của UNO R3. Điều này cùng với

việc trang bị 3 timer và 6 cổng interrupt khiến bo mạch Mega hoàn toàn có

thể giải quyết được nhiều bài toán hóc búa, cần điều khiển nhiều loại động cơ

và xử lý song song nhiều luồng dữ liệu số cũng như tương tự

14

Ngoài việc phát triển được ưu tiên, việc kế thừa cũng được đặc biệt lưu

ý. Trên mạch MEGA các chân digital vẫn từ 0-13, analog từ 0-5 và các

chân nguồn tương tự thiết kế của UNO. Do vậy chúng ta dễ dàng phát triển

nghiên cứu theo kiểu gắp ghép module từ Arduino UNO bê sang Arduino

mega. Ngoài ra, ở phiên bản này, các nhà thiết kế đã mạnh dạn thay đổi

thiết kế. Để có thêm được nhiều vùng nhớ và nhiều chân IO hơn, một con

chip khác đã thay thế cho Atmega1280. Theo dòng phát triển của vi điều

khiển nhúng, những dự án lớn cần nhiều dung lượng flash hơn. Do vậy,

Arduino Mega 2560 ra đời với sứ mệnh giải những bài toán như thế.

Arduino Mega được thiết kế cho nhiều dự án khó.Với 54 chân I/O kĩ

thuật số, 16 chân analog, cùng không gian khá rộng để bạn có thể tích hợp

các mạch điện tử của dự án của bạn lên đó.

Tính năng nổi bật của Arduino Mega 2560 R3

Arduino Mega 2560 là board mạch vi điều khiển, xây dựng dựa trên

Atmega 2560. Nó có 54 chân I/O (trong đó có 15 chân có thể sử dụng làm

chân ouput với chức năng PWM), 16 chân đầu vào Analog, 4 UART, 1

thạch anh 16Mhz, 1 cổng USB, 1 jack nguồn, 1 header, 1 nút nhấn reset. Nó

chứa mọi thứ cần thiết hỗ trợ cho người lập trình vi điều khiển, đơn giản chỉ

việc kết nối nó với máy tính bằng cable USB là có thể bắt đầu học tập.

Mach Arduino 2560 sử dụng tương thích với phần lớn các Shield của

Arduino UNO .

2.2.3 Lựa chọ linh kiện và các module .

❖Cảm Biến Khí Gas

Hình 2.2.3.1 Module cảm biến khí gas

15

- Đặc tính kỹ thuật :

+ Nguồn cung cấp: 2.5 V ~ 5V.

+ Tích hợp MQ –5 gas Sensor.

+ Kích thước : 40mm * 21mm.

+ Led báo hiệu.

+ Chân DOUT : digital output.

+ Chân AOUT : analog output.

+ Chân GND: đất chung.

+ Chân VCC: kết nối nguồn 2.5 V ~ 5V.

-Nguyên lí hoạt động :

Khi cảm biến hoạt động nó sẽ truyền tín hiệu từ các chân DOUT và

AOUT của mình về vi điều khiển.

- Tín hiệu DOUT:

+ Tín hiệu thấp : có khí gas.

+ Tín hiệu cao : không có khí gas.

- Tín hiệu AOUT: cho tín hiệu tương tự.

Và khi có khí gas 2 đèn LED trên module sẽ phát sáng

❖ Cảm Biến Nhiệt Độ DTH11

- DHT11 là cảm biến nhiệt độ, độ ẩm rất thông dụng hiện nay vì chi phí

rẻ và rất dễ lấy dữ liệu thông qua giao tiếp 1-wire ( giao tiếp digital 1-

wire truyền dữ liệu duy nhất). Cảm biến được tích hợp bộ tiền xử lý tín

hiệu giúp dữ liệu nhận về được chính xác mà không cần phải qua bất kỳ

tính toán nào .

16

Hình 2.2.3.2 Module cảm biến nhiệt độ

Thông số sản phẩm:

+ Điện áp hoạt động: 3V-5V (DC).

+ Dải độ ẩm hoạt động: 20% - 90% RH, sai số ±5% RH.

+ Dải nhiệt độ hoạt động: 0˚C ~ 50˚C, sai số ±2˚C.

+ Khoảng cách truyền tối đa: 20m.

- Cách 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).

+ Dữ liệu truyền về của DHT11 gồm 40bit 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

17

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).

❖ Module RELAY

Mạch Relay 1-2-4-8 Kênh gồm Relay hoạt động tại điện áp 5VDC,

chịu được hiệu điện thế lên đến 250VAC 10A. Có opto và transistor cách

ly giúp cho việc sử dụng trở nên an toàn với board mạch chính, mạch

được sử dụng để đóng ngắt nguồn điện công suất cao AC hoặc DC.

Module relay được thiết kế chắc chắn, khả năng cách điện tốt. Trên

module đã có sẵn mạch kích relay sử dụng transistor và IC cách ly quang

giúp cách ly hoàn toàn mạch điều khiển (vi điều khiển) với rơ le bảo đảm

vi điều khiển hoạt động ổn định. Có sẵn header rất tiện dụng khi kết nối

với vi điều khiển.

Hình 2.2.3.3 Module relay 2 kênh

THÔNG SỐ KỸ THUẬT

Đầu vào:

- Điện áp nuôi : 5VDC

- Tín hiệu vào điều khiển: 0V

+ Tín hiệu là 0: thì Relay đóng

+ Tín hiệu là 1 : thì Relay mở

Đầu ra:

18

+ Tiếp điểm relay 220V 10A ( Lưu ý tiếp điểm , không phải điện áp

ra)

+ NC : Thường đóng

+ NO: Thường mở

+ COM: Chân chung

Ký hiệu nguồn:

+ VCC, GND là nguồn nuôi Relay

+ In là chân tín hiệu điều khiển

❖ LCD 16*2 và Module chuyển đổi I2C cho LCD 16*2

➢ LCD 16*2

LCD text 1602 một sản phẩm quen thuộc với những người mới

học và muốn thực hiện các dự án về điện tử, lập trình. Với khả hiển

thị 2 dòng với mỗi dòng 16 ký tự, đồng thời có rất nhiều ví dụ mẫu

được cộng đồng Arduino xây dựng sẵn sẽ giúp người mới sử dụng

làm quen nhanh hơn cũng như tiết kiệm được thời gian trong việc

phát triển ứng dụng của mình .

.

Hình 2.2.3.4 Màn hình LCD 16*2

Thông số kỹ thuật

• Điện áp hoạt động: 5V

• Kích thước: 80 x 36 x 12.5 mm

• Chữ trắng, nền xanh

19