Đồ Án Điều khiển và giám sát nhà cao tầng sử dụng 89C51

PHẦN I
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Chương I
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TOÀ NHÀ BẰNG VI XỬ LÝ 89C51
I. Yêu cầu của đề tài:
Trong cuộc sống hiện tại, khoa học kỹ thuật phát triển rất nhanh, những công cụ ra đời sẽ giúp giải phóng sự lao động trí óc: nghiên cứu, cải tiến, sáng tạo. Chỉ tiêu của khoa học kỹ thuật là làm sao nâng cao được chất lượng và hiệu suất công việc, hầu như công nghệ tự động ra đời là đáp ứng nhu cầu đó. Cho nên, em đã nghiên cứu về đề tài “ Điều khiển giám sát nhà cao tầng dùng vi xử lý 89C51 qua mạng RS-485. Các kít vi xử lý này có thể hoạt động hoàn toàn độc lập theo một chương trình lập sẵn. Bên cạnh đó, chúng còn có thể được giám sát và điều khiển các thiết bị trong từng phòng thông qua gởi lệnh đến đúng kít vi xử lý cần điều khiển để thi hành lệnh đó. Ngoài việc điều khiển các thiết bị dùng điện trong phòng, ta còn có thể đảm bảo an ninh cho từng phòng bằng hệ thống phát hiện cháy, phát hiện trộm bằng cảm biến quang.
Một chuyên gia về công nghệ nhà thông minh ( Home Automation ) – Kenne P.Wacks – đã viết một bài báo giới thiệu về ngôi nhà thông minh như sau:
“ Hơn 6 năm qua, một công nghệ mới gọi là công nghệ nhà thông minh đã được nghiên cứu và phát triển. Công nghệ này sẽ tạo nên một thế hệ mới của các thiết bị cung cấp cho người dùng chúng. Những công nghệ trước đó cùng với khái niệm ngôi nhà thông minh sau này sẽ tạo nên những sản phẩm và loại hình dịch vụ mới mẻ trong tương lai. Một số ít các công ty đang giới thiệu về ngôi nhà tự động. Một vài công ty lớn và các viện nghiện cứu đang thăm dò công nghệ mới nhưng đầy tiềm năng này.
Mạng truyền thông trong nhà sẽ cung cấp những cơ sở hạ tầng để liên kết các thiết bị cảm biến, bộ điều khiển và bảng điều khiển trong nhà. Điều này sẽ trở nên khả thi bằng cách tạo ra sự phát triển công nghệ truyền thông trong những ngôi nhà tự động.
Trong ngôi nhà thông minh từ “thiết bị” không chỉ đề cập đến các dụng cụ trong nhà bếp, thiết bị video/audio, các hệ thống có thể dịch chuyển , các thiết bị chiếu sáng, thiết bị sưởi ấm, làm lạnh, hệ thống an ninh . Công nghệ này sẽ bật đèn xanh cho các công ty nghiên cứu cho ra đời những sản phẩm và hình thức dịch vụ mới. Các sản phẩm này sẽ có chung điểm tương đồng nào đó hay là những thuộc tính tương tự nhau. Các thuộc tính đó là:
 Vai trò của các thiết bị trong nhà thông minh: hầu hết các thiết bị trong nhà đều có vỏ bằng nhựa hay kim loại. Một vài thiết bị vận hành độc lập với các thiết bị khác. Tuy nhiên cũng có những dụng cụ cần có một thiết bị khác điều khiển nó. Các thiết bị trong ngôi nhà thông minh đều có thể truyền dữ liệu. Ta sẽ nhóm các thiết bị này lại chung một nhóm. Ví dụ: hệ thống an ninh, hệ thống Audio/Video. Trong tương lai các hệ thống này có thể cho phép máy giặt hay máy rửa chén yêu cầu bộ phận nung nóng nước, chuẩn bị nước nóng khi chúng cần đến.
 Sự hợp nhất các chuẩn truyền thông: các thiết bị trong tương lai đều có một chuẩn truyền thông chung, có cùng dây nối đặc biệt. Tiêu chuẩn của ngôi nhà thông minh là sẽ làm nhẹ bớt đi công việc của các nhà sản xuất về việc phải sáng chế ra giao thức truyền thông và cung cấp các đường dây dẫn dữ liệu.

 Yêu cầu của đề tài mà em được giao:
- Thiết kế phần cứng mạch báo cháy tự động.
- Mạch động lực điều khiển thiết bị dùng điện bằng vi xử lý.
- Mạch phát hiện trộm bằng cảm biến: dùng LED hồng ngoại.
- Mạch giao tiếp máy tính của từng vi xử lý.
- Lập trình giao tiếp bằng ngôn ngữ visual basic.
II. Hướng thực hiện đề tài




MỤC LỤC
PHẦN I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Chương I: Tổng quan về đề tài và phương án thiết kế thi công 1
I. Yêu cầu của đề tài 1
II. Hướng thực hiện đề tài 2
III. Vấn đề kết nối mạng 3
Chương II: Sơ lược cảm biến báo cháy 5
I. Chuyển đổi nhiệt điện 5
1. Chuyển đổi cặp nhiệt điện 6
2. Các loại cảm biến nhiệt 7
II. Mạch phát hiện khói ( dùng cảm biến quang hay cảm
biến ion ) 8
1. Mạch phát hiện khói dùng phương pháp quang
( cảm biến quang) 8
2. Mạch phát hiện khói dùng nguyên lý ion (cảm
biến ion) 9
III. Mạch phát hiện cháy 10
1. Tế bào quang điện 10
2. Quang điện trở 10
3. Photo diode 10
IV. Đo nhiệt độ bằng thạch anh 11
1. Cộng hưởng cơ của thạch anh 11
2. Độ nhạy nhiệt 13
3. Cách thực hiện nhiệt kế và đo 13

PHẦN II: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT NHÀ
CAO TẦNG DÙNG VI XỬ LÝ 89C51
A. Thiết kế phần cứng 15
I. Tổng quan về đề tài 15
1. Sơ lược về đề tài 15
2. Các khối chức năng 17
II. Thiết kế phần cứng 17
1. Cảm biến quang 7
2. Mạch mô phỏng cảm biến quang phát hiện người 19
3. Mạch động lực đóng cắt thiết bị 20
4. Mạch nguồn cung cấp 21
5. Mạch hiển thị nhiệt độ bằng LED 7 đoạn 22
6. Công tắc đóng ngắt thiết bị theo yêu cầu 23
7. Mạch chuông 23
8. Mạch giao tiếp máy tính qua mạng RS-485 24
9. Mạch cảm biến đo nhiệt độ dùng IC LM335 28
10. Thiết kế mạch 89C51 trên sơ đồ các chân và chức
năng của chúng 32
10.1. Giới thiệu vi xử lý 89C51 32
10.2. Tổ chức và sử dụng các chân ra của 89C51 37
B. Lưu đồ giải thuật 40
C. Chương trình vi xử ly ù61
D. Giới thiệu các IC dùng trong đề tài 72
PHẦN III: GIAO TÍÊP MÁY TÍNH VỚI VI XỬ LÝ
Chương I: Sơ lược về mạng máy tính và giao thức truyền 77
A. Tổng quan về mạng máy tính 77
I. Các yếu tố của mạng máy tính 77
II. Phân loại mạng máy tính 78
III. Đường truyền vá các thiết bị dùng trong mạng máy tính78
B. Giao tiếp nối tiếp 81
I. Đặc điểm các chuẩn RS-232, RS-422, RS-485 82
1. RS-232 82
2. RS-422 83
3. RS-485 83
II. Các phương thức truyền thông 83
III. Truyền thông tuần tư 84
Chương II: Giao tiếp máy tính với vi xử ly
A. Điều khiển thu phát dữ liệu thông qua cổng Com 86
I. Cổng RS-232 86
II. Chip thu phát bất đồng bộ-Vi mạch UART (Universal Asynchronous Receiver) 8250A/16450 88
III. Truyền nhận dữ liệu qua cổng nối tiếp 89
Chương III: chương trình truyền thông bằng ngôn ngữ visual basic 6.0
I. Tổng quan về Visual Basic 90
II. Truyền thông nối tiếp dùng visual basic 92
III. Phần giao diện 101