Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Hệ Thống Báo Cháy Tự Động
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên : Lâm Quang Tưởng Lớp : 05 DTD
Ngành : Tự Động- Đo Lường Khoa: Điện Trường: ĐHBK Đà Nẵng
Giáo viên hướng dẫn: ThS. Khương Công Minh
I. Đề Tài:
KHẢO SÁT, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
BÁO CHÁY NHÀ CAO TẦNG
II. Số liệu cho trước
Lấy tại tòa nhà hành chính UBND huyện Hòa Vang
III. Nhiệm vụ:
1. Khảo sát, nghiên cứu hệ thống báo cháy tại tòa nhà hành chính UBND huyện
Hòa Vang
2. Giới thiệu về PIC 16F877A và các cảm biến của hệ thống báo cháy.
3. Thiết kế hệ thống tự động điều khiển báo cháy tại tòa nhà hành chính UBND
huyện Hòa Vang.
4. Lắp ráp mô hình hệ thống tự động điều khiển báo cháy tại tòa nhà hành chính
UBND huyện Hòa Vang.
5. Chạy thử mô hình và kết luận.
IV. Số Bản Vẽ:
V. Ngày Giao Nhiệm Vụ: 22. 02. 2010
VI. Ngày Hoàn Thành Nhiệm Vụ: 05. 06. 2010
SVTH:Lâm Quang Tưởng _ Lớp: 05 DTD Trang 2
Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Hệ Thống Báo Cháy Tự Động
Đà Nẵng, ngày… tháng …năm 2010 Đà Nẵng, ngày… tháng … năm 2010
Giáo Viên Hướng Dẫn Giáo Viên Duyệt
( Ký và ghi rõ họ tên) ( Ký và ghi rõ họ tên)
ThS. Khương Công Minh
Đà Nẵng, ngày… tháng …năm 2010 Đà Nẵng, ngày… tháng … năm 2010
Trưởng bộ môn Sinh viên thực hiện
( Ký và ghi rõ họ tên) ( Ký và ghi rõ họ tên)

+ Thiết kế hệ thống báo cháy điều khiển tự động tại tòa nhà hành chính UBND
huyện Hòa Vang.
+ Lắp ráp mô hình hệ thống báo cháy điều khiển tự động tại tòa nhà hành chính
UBND huyện Hòa Vang.
+ Kết luận
SVTH:Lâm Quang Tưởng _ Lớp: 05 DTD Trang 4
Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Hệ Thống Báo Cháy Tự Động
MỤC LỤC
Chương 1: Khảo sát, nghiên cứu hệ thống báo cháy tại tòa nhà hành chính
UBND huyện Hòa Vang
1.1. Tầm quan trọng của hệ thống báo cháy…………………………… 7
1.1.1. Sự cần thiết của hệ thống báo cháy tự động………………………… 7
1.1.2. Những quy định và cách bố trí hệ thống báo cháy tự động………… 7
1.2. Giới thiệu về hệ thống báo cháy tại trụ sở
UBND huyện Hòa Vang ……………………………………………… 13
1.2.1. Giới thiệu tổng quan về tòa nhà trụ sở UBND huyện Hòa Vang…… 13
1.2.2. Giới thiệu về hệ thống báo cháy sẽ thiết kế cho tòa nhà…………… 15
Chương 2: Giới thiệu về PIC 16F877A và các cảm biến của hệ thống báo cháy
2.1. Giới thiệu về họ Vi Điều Khiển PIC 18
2.1.1. Tóm tắt phần cứng 18
2.1.2. Tổ chức bộ nhớ chương trình và stack 26
2.1.3. Các chế độ làm việc chính của PIC 37
2.2. Các loại cảm biến của hệ thống báo cháy 46
2.2.1. Cảm biến nhiệt 47
2.2.2. Cảm biến lửa 51
2.2.3. Cảm biến khói 51
2.2.4. Cảm biến quang 52
Chương 3: Thiết kế hệ thống báo cháy điều khiển tự động tại tòa nhà
hành chính UBND huyện Hòa Vang
3.1. Giới thiệu về mặt bằng của tòa nhà 55

quả mà nó gây ra cho chúng ta là rất lớn, rất khó có thể lường được. Do đó vấn đề mà
chúng tôi đề cập ở đây là chúng ta cần có cảnh giác cao về phòng cháy, chữa cháy.
Chúng ta cần trang bị đầy đủ những phương tiện phòng cháy chữa cháy để kịp thời xử
lí nhanh khi có sự cố xảy ra. Chỉ có những hệ thống báo cháy, chữa cháy được thiết kế
đúng đắn, đầy đủ chức năng, ổn định và đạt tiêu chuẩn mới có thể đảm bảo cho cao ốc
của bạn, nhà xưởng của bạn, ngôi nhà thân yêu của bạn một cách chắc chắn khỏi
những rủi ro do hỏa hoạn gây ra. Với những sản phẩm được thiết kế phù hợp, đạt tiêu
chuẩn sẽ mang đến cho bạn những tính năng hữu dụng nhất:
• Giúp bạn tránh được những mối nguy hiểm do hỏa hoạn gây ra.
• Báo trước cho bạn những hiểm họa sắp xảy ra (nhờ hệ thống các đầu dò, đầu
báo khói, báo nhiệt, báo gas… )
• Bạn có thể dễ dàng xử lí khi xảy ra sự cố (nhờ những thiết bị chữa cháy được
thiết kế phù hợp, hoàn hảo và rất dễ sử dụng )
1.1.2. Những quy định và cách bố trí hệ thống báo cháy tự động:
1.1.2.1. Những quy định khi thiết kế hệ thống báo cháy:
a. Hệ thống báo cháy tự động phải được trang bị cho các công trình nguy hiểm về
cháy nổ. Cụ thể là
♦ Nhà hành chính, trụ sở làm việc của cơ quan chính quyền, tổ chức chính trị xã
hội, trụ sở, nhà, văn phòng làm việc khác.
♦ Khách sạn, nhà hàng, nhà nghỉ, nhà trọ từ năm tầng trở lên hoặc có
khối tích từ 5000 m
3
trở lên, nhà ở khác từ 7 tầng trở lên
SVTH:Lâm Quang Tưởng _ Lớp: 05 DTD Trang 7
Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Hệ Thống Báo Cháy Tự Động
♦ Nhà, công trình thuộc cơ sở nghiên cứu khoa học , công nghệ.
♦ Trường học, cơ sở giáo dục từ năm tầng trở lên hoặc có khối tích tổng cộng từ
15000 m
3
trở lên, nhà trẻ, hoặc trường mẫu giáo có 100 cháu trở lên hoặc có

vệ đặc biệt.
♦ Trung tâm chỉ huy, điều độ, điều hành diều khiển quy mô khu vực và quốc gia
các lĩnh vực.
♦ Công trình hầm, tầng hầm
SVTH:Lâm Quang Tưởng _ Lớp: 05 DTD Trang 8
Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Hệ Thống Báo Cháy Tự Động
b. Hệ thống báo cháy tự động được trang bị phải đáp ứng các yêu cầu sau:
♦ Phát hiện nhanh.
♦ Chuyển tín hiệu phát hiện cháy thành tín hiệu báo động rõ ràng để những người
xung quanh có thể thực hiện các biện pháp thích hợp.
♦ Có khả năng chống nhiễu tốt, không bị ảnh hưởng bởi các hệ thống khác được
lắp đặt chung hoặc riêng lẻ.
♦ Báo hiệu nhanh và rõ ràng mọi trường hợp sự cố hệ thống.
♦ Không bị tê liệt một phần hay toàn bộ do cháy gây ra trước khi phát hiện cháy.
♦ Đảm bảo độ tin cậy.
♦ Những tác động bên ngoài gây ra sự cố cho một phần hệ thống không gây ra
những sự cố tiếp theo cho hệ thống
c. Trung tâm báo cháy tự động phải có chức năng báo cháy
Tự động kiểm tra tín hiệu từ các kênh báo về để loại trừ tín hiệu báo
cháy giả. Cho phép trang bị các trung tâm báo cháy tự động không có chức
năng tự động kiểm tra tín hiệu trong trường hợp sử dụng các đầu báo cháy có
chức năng tự động kiểm tra tín hiệu.
Trung tâm báo cháy phải có hai nguồn điện độc lập. Một nguồn 220V
xoay chiều và một nguồn ăcquy dự phòng. Ắcquy dự phòng phải đảm bảo ít
nhất 12 giờ cho thiết bị ở chế độ hoạt động thường trực và 1 giờ khi có cháy.
d. Trường hợp hệ thống báo cháy liên kết với hệ thống chữa cháy, thì ngoài chức
năng báo cháy thì còn phải điều khiển hệ thống chữa cháy hoạt động ngay để
dập tắt cháy kịp thời.
e. Đầu báo cháy tự động phải đảm bảo phát hiện cháy theo chức năng đã được
thiết kế và các đặc tính kỹ thuật của nó.

trung tâm báo cháy.
b. Nơi bố trí trung tâm báo cháy phải có điện thoại liên lạc trực tiếp với các đội
chữa cháy hoặc nơi nhận tín hiệu báo cháy.
c. Đầu báo cháy khói hoặc đầu báo cháy nhiệt được bố trí lắp trên mái nhà hoặc
trần nhà. Trong trường hợp không lắp đăt trên mái nhà hoặc trần nhà cho phép
lắp trên xà và cột hoặc treo trên dây dưới trần nhà nhưng các đầu báo cháy phải
cách trần nhà không quá 0.3m tính cả kích thước của đầu báo cháy tự động.
d. Đầu báo cháy khói và đầu báo cháy nhiệt phải được bố trí trong từng khoang
của trần nhà được giới hạn bởi các cấu kiện xây dựng nhô ra về phía dưới lớn
SVTH:Lâm Quang Tưởng _ Lớp: 05 DTD Trang 10
Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Hệ Thống Báo Cháy Tự Động
hơn 0.4m. Trường hợp trần nhà có những phần nhô ra về phía dưới từ 0.08m
đến 0.4m thì việc bố trí đầu báo cháy tự động được tính như trần nhà không có
phần nhô ra và diện tích bảo vệ của một đầu báo cháy giảm đi 25 %
e. Diện tích bảo vệ của một đầu báo cháy – báo khói, khoảng cách bố trí tối đa
giữa các đầu báo cháy khói với nhau và đầu báo cháy khói với tường phải được
xác định. Nhưng không lớn hơn các trị số trong yêu cầu kỹ thuật và lý lịch kỹ
thuật của đầu báo khói
Trong những căn phòng có chiều rộng dưới 3m thì khoảng cách bố trí cho phép
giữa các đầu báo cháy khói là 1.5m
Đối với đầu báo cháy khói tia chiếu thì khoảng cách đường thẳng nối đầu phát
với đầu thu của 2 cặp đầu báo liền kề không được lớn hơn 10m và khoảng cách
đến tường nhà hoặc các đầu báo cháy khác không quá 5m. Trong khoảng cách
giữa đầu phát và đầu thu đầu báo khói tia chiếu không được có vật che khuất tia
chiếu.
Đầu báo khói ion hóa không được bố trí lắp đặt ở những nơi có vận tốc gió lớn
hơn 10 m/s.
Đầu bào khói quang điện không được bố trí lắp đặt ở những nơi mà chất cháy
khi cháy chủ yếu tạo ra là khói đen.
f. Diện tích bảo vệ của một đầu báo nhiệt, khoảng cách bố trí giữa các đầu báo

+ Nhằm bổ sung cho một số trường hợp không nằm trong quy định của
quy chuẩn này
+ Là một phần của thiết bị điều khiển đối với hệ thống bảo vệ chống
cháy, như để chỉnh áp hay mở cửa tự động
+ Ở khu vực không có người trong khu nhà (như khu vực kho hoặc tầng
hầm không có người qua lại thường xuyên, hoặc một phần của nhà bị bỏ
trống) khi một đám cháy có thể xuất hiện và cản trở việc thoát nạn từ bất kỳ
khu vực nào có người trong khu nhà.
1.1.2.4. Kết nối hệ thống báo cháy tự động với hệ thống khác :
a. Trong các công trình nhà cao tầng hệ thống báo cháy tự động ngoài chức năng
báo cháy phải được kết nối với các hệ thống kỹ thuật khác, bao gồm :
SVTH:Lâm Quang Tưởng _ Lớp: 05 DTD Trang 12
Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Hệ Thống Báo Cháy Tự Động
+ Kết nối để hạ thang máy xuống tầng có lối thoát nạn thông trực tiếp
ra ngoài tòa nhà trong trường hợp có cháy.
+ Kết nối để điều khiển đóng hệ thống quạt tăng áp của cầu thang
thoát nạn, hệ thống hút khói khi có cháy.
+ Kết nối để ngắt tự động hệ thống thông gió và điều khiển không khí
khi có cháy
b. Đối với các công trình tập trung đông người và các công trình khác được thiết
kế hệ thống thông tin nội bộ thì hệ thống này phải kết nối tự động với hệ thống
báo cháy để tự động thông báo về báo động cháy và hướng dẫn thoát nạn an
toàn khi có cháy.
c. Đối với các công trình được thiết kế hệ thống ngăn cháy lan tự động như các
cửa ngăn cháy, cửa đi ngăn cháy, màn nước ngăn cháy…, hệ thống của thoát
cháy tự động… thì các hệ thống này phải liên kết với hệ thống báo cháy tự
động để báo về sự hoạt động của hệ thống này.
d. Trong các công trình có lắp đặt hệ thống chữa cháy tự động thì các hệ thống
này phải kết nối với hệ thống báo cháy tự động để báo các trường hợp chữa
cháy bằng hệ thống chữa cháy tự động trên.

Hình 1.1: Trụ sở UBND huyện Hòa Vang
1.2.2. Giới thiệu về hệ thống báo cháy sẽ thiết kế cho tòa nhà:
Đây là tòa nhà hành chính của cơ quan nhà nước, quản lý tất cả các hoạt động
của toàn huyện. Do đó, sẽ có những văn kiện, văn bản, tài liệu, hồ sơ quan trọng
cần được bảo vệ. Vì vậy, cần phải có hệ thống báo cháy tự động và phòng cháy
chữa cháy để xử lý ngay lập tức khi có sự cố cháy xảy ra, để bảo vệ an toàn cho
con người và các tài sản, tài liệu có trong tòa nhà.
Ta chọn tòa nhà chính diện để thiết kế hệ thống báo cháy cho đề tài này. Tòa
nhà có 3 tầng, 32 phòng chức năng; ở giữa có cầu thang bộ. Sơ đồ tòa nhà được bố
trí như hình 1.2
Tổng diện tích tòa nhà 560 m
2
Tổng số phòng 32 phòng
SVTH:Lâm Quang Tưởng _ Lớp: 05 DTD Trang 15
Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Hệ Thống Báo Cháy Tự Động
• Do diện tích mỗi phòng tương đối nhỏ và kích thước không giống nhau nên ta
thiết kế ở mỗi phòng đặt 1 hoặc 2 cảm biến nhiệt ở trên trần nhà. Tín hiệu được
đưa về qua dây dẫn về hộp điều khiển trung tâm đặt ở phòng bảo vệ. Tại cầu
thang bộ, ta đặt chuông báo động để báo động cho nhân viên trong tòa nhà biết
khi có sự cố cháy xảy ra. Tại phòng bảo vệ, có đặt còi và đèn báo báo cháy để
nhân viên bảo vệ biết và xử lý khi có sự cố cháy xảy ra.
• Cách bố trí các đầu cảm biến: do các phòng trong tòa có diện tích tương đối
nhỏ nên trong mỗi phòng ta đặt hai đầu cảm biến, loai cảm biến nhiệt độ. Các
cảm biến này sẽ làm nhiệm vụ nhận biết nhiệt độ trong phòng. Khi nhiệt độ
trong phòng bằng hoặc lớn hơn nhiệt độ đặt, cảm biến sẽ tác động, đưa tín hiệu
về bộ xử lý
• Trung tâm tác động đèn và còi cho nhân viên trực và mọi người trong tòa nhà
biết để thực hiện các phương án sơ tán an toàn khi có cháy xảy ra
• Các tín hiệu của các đầu cảm biến sẽ được đưa về song song theo từng khu, mỗi
khu gồm bốn phòng của một dãy của một tầng trong tòa nhà

Phó
phòng
NN &
PTNT
Trưởng
phòng
VH - TT
Phòng
Văn hóa
– Thông
tin
Phòng
Họp
Phòng
Truyền
Thống
Phòng
Công
Thương
Trưởng
phòng
Công
Thương
Phòng Tài Nguyên
& Môi Trường
Trưởng
phòng
TN&MT
Phòng
Thanh

TT &
C.Viên
Phòng
Họp
Chánh
Văn
Phòng
Phó CT
UBND
Văn
Phòng
Phó
Văn
Phòng
Phòng C.T
UBND
Phó Chánh Văn
Phòng & Kế Toán
Phòng
Bảo Vệ
Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Hệ Thống Báo Cháy Tự Động
Chương 2
GIỚI THIỆU VỀ PIC 16F877A VÀ CÁC CẢM BIẾN CỦA
HỆ THỐNG BÁO CHÁY
2.1. Giới thiệu về họ Vi Điều Khiển PIC
PIC là viết tắt của “Programable Intelligent Computer”, có thể tạm dịch là
“máy tính thông minh khả trình” do hãng Genenral Instrument đặt tên cho vi điều
khiển đầu tiên của họ. PIC1650 được thiết kế để dùng làm các thiết bị ngoại vi cho
vi điều khiển CP1600. Vi điều khiển này sau đó được nghiên cứu phát triển thêm
và từ đó hình thành nên dòng vi điều khiển PIC ngày nay.

PIC16F877A thuộc vi điều khiển 16 bit có cấu trúc RISC (Reduce Instruction
Set Computer). Với công nghệ RISC (Reduced Instruction Set Computer) nâng cao
đáng kể tốc độ xử lý, khả năng chống nhiễu, khả năng mở rộng tốt, khả năng nạp
lại trên 1000 lần, tập lệnh đơn giản, được hỗ trợ lập trình dưới dạng Macro và đa
dạng về chủng loại, thì dòng PIC là một dòng vi điều khiển tốt nhất trong các ứng
dụng tự động từ đơn giản đến phức tạp nhất.
PIC16F877A là một tiêu biểu, có thể được coi là chip vi điều khiển khá đơn
giản của dòng PIC. Với 5 Port, 40 chân và đầy đủ các tính chất ưu việt của dòng
SVTH:Lâm Quang Tưởng _ Lớp: 05 DTD Trang 20
CPU
DATA MEMORY
PROGRAM MEMORY
HARVARD VON NEUMANN
CPU
PROGRAM AND DATA
MEMORY
8 14 8
Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Hệ Thống Báo Cháy Tự Động
PIC, PIC16F877A phù hợp với các ứng dụng vừa và nhỏ và được sử dụng khá phổ
biến hiện nay.
Cấu trúc tổng quát của nó được biểu diễn dưới dạng các khối sau :
Hình 2.2 : Cấu trúc tổng quát của PIC
Bộ nhớ chương trình (Program memory) : Dùng để chứa chương trình nạp.
Vì được chế tạo bằng công nghệ FLASH nên bộ nhớ này có thể được lập trình hay
xoá nhiều lần. Ưu điểm này khiến cho con vi điều khiển này thích hợp cho việc xây
dựng các ứng dụng điều khiển.
EPPROM: Đây là bộ nhớ để lưu trữ dữ liệu khi không cấp nguồn. Thông
thường nó được dùng để chứa dữ liệu quan trọng không thể mất nếu chẳng may
nguồn cấp bị mất đột ngột.
RAM: Bộ nhớ dữ liệu được sử dụng cho trong suốt quá trình thực thi chương

Hình 2.4 : Sơ đồ chân của PIC 16F877A
• Chân 1 : MCLR/V
PP
, Cổng Reset và cấp điện áp lập trình cho vi điều khiển.
• Chân 2 : RA0/AN0, Chân số 0 của port A, đầu vào bộ Analog 0 (Port A là port
vào ra 2 chiều).
• Chân 3 : RA1/AN1, Chân số 1 của port A, đầu vào bộ Analog 1
• Chân 4 : RA2/AN2/V
REF-
/CV
REF
, Chân số 2 port A, đầu vào Analog 2 và đầu
vào bộ A/D (Điện áp thấp) và nối với bộ so sánh Compare
• Chân 5 : RA3/AN3/V
REF+
, Chân 3 của port A, đầu vào Analog 3, đầu vào bộ
A/D (điện áp cao).
• Chân 6 : RA4/T0CKI/C1OUT, Chân số 4 của port A, đầu vào bộ định thời
Timer0 và đầu ra của bộ so sánh 1.
• Chân 7 : RA5/AN4/SS/C2OUT, Chân số 5 của port A, đầu vào bộ Analog 4,
đầu ra của bộ so sánh 2, đầu vào SPI.
SVTH:Lâm Quang Tưởng _ Lớp: 05 DTD Trang 24
Đồ án tốt nghiệp Thiết Kế Hệ Thống Báo Cháy Tự Động
• Chân 8 :RE0/ RD/AN5: điều khiển đọc cho các cổng song song, đầu vào tương
tự 5.
• Chân 9 : RE1 / WR /AN6 : Điều khiển ghi cho các đầu vào song song, đầu vào
tương tự 6
• Chân 10 :RE2 / CS / AN7 : điều khiển chọn lọc cho các cổng song song , đầu
vào tương tự 7.
• Chân 11 : V dd

• Chân 19 : RDO / PSPO
• Chân 20 : RD1 / PSP1
• Chân 21 : RD2 / PSP2
• Chân 22 : RD3 / PSP3
• Chân 30 : RD7 / PSP7
• Chân 29 : RD6 / PSP6
• Chân 28 : RD5 / PSP5
• Chân 27 : RD4 / PSP4
• Chân 26 : RC7/RX/DT, chân số 7 của port C, nối với chân RX - DT của port
PSP.
• Chân 25 : RC6/TX/CK, chân số 6 của port C.
• Chân 24 : RC5/SDO, chân số 5 của port C.
• Chân 23 : RC4/SDI/SDA, chân số 4 của port C.
Lưu ý chân RA4/TOCKI vừa là chân số 4 của Port A và vừa là ngõ vào từ bên
ngoài cho bộ đếm. Việc lựa chọn một trong hai chức năng này được thực hiện qua
việc thay đổi giá trị cho các thanh ghi chuyên dụng. Khi ta chọn một trong hai chức
năng thì chức năng kia sẽ không hoặt động được.
Tất cả các chân RA÷RD thuộc cổng port A÷port D đều có thể được dùng như
các ngõ xuất hay nhập tùy thuộc vào yêu cầu của thiết bị điều khiển. Để định nghĩa
một chân là xuất hay nhập ta sử dụng các thanh ghi TRIS ở bank 1. Nếu một bit
trong thanh ghi TRIS bằng 1 thì bit tương ứng với vị trí đó trong port lúc này sẽ là
ngõ nhập và ngược lại. Mỗi port có thanh ghi TRIS cho riêng nó. Port A ứng với
thanh ghi TRISA nằm trong bank 0, port B ứng với thanh ghi TRISB nằm trong
SVTH:Lâm Quang Tưởng _ Lớp: 05 DTD Trang 26