Mục lục
MỤC LỤC
CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VÀ CHỌN LINH KIỆN.....................................................5
2.1 Giới thiệu:...............................................................................................................5
2.2 Vi điều khiển PIC 16F887:.....................................................................................5
2.2.1 Giới thiệu:.........................................................................................................5
2.3 Cảm biến nhiệt độ - LM35:..................................................................................12
2.3.1 Hình dạng thực tế:..........................................................................................12
2.3.2 Đặc điểm:.......................................................................................................12
2.4 Cảm biến khí gas – MQ6:.....................................................................................13
2.4.1 Hình dạng thực tế:..........................................................................................13
2.4.2 Sơ đồ cấu tạo và cách mắc:............................................................................13
2.4.3 Các thông số kĩ thuật:....................................................................................14
2.5 Module Sim:.........................................................................................................14
2.5.1 Giới thiệu:.......................................................................................................14
2.5.2 Đặc điểm kĩ thuật:..........................................................................................15
2.6 LCD 16x2:............................................................................................................17
2.6.1 Tổng quát:......................................................................................................17
2.6.2 Chức năng các chân:......................................................................................18
2.7 IC Max232:...........................................................................................................19
2.7.1 Giới thiệu:.......................................................................................................19
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH...............................................................................24
3.1 Giới thiệu chương:................................................................................................24
3.4 Mạch công suất:....................................................................................................30
3.4.1 Nhiệm vụ:.......................................................................................................30
3.4.2 Sơ đồ mạch:....................................................................................................30
3.4.3 Nguyên lý:......................................................................................................31
3.4.4 Tính toán:.......................................................................................................31
3.5 Mạch LCD:...........................................................................................................32
3.7 Kết luận chương:..................................................................................................33
4.1 Giới thiệu chương:................................................................................................34


Mục lục
Nhận dữ liệu đầu vào từ các cảm biến, phân tích và xử lý dữ liệu, hiển thị nhiệt
độ và cảnh báo có khí gas lên LCD, ra lệnh cho module sim gửi tin nhắn và gọi điện
cho người sử dụng nếu có sự cố xảy ra đồng thời kích hoạt hệ thống phòng ngừa.
1.2.2 Khối cảm biến :
Cảm biến nhiệt độ môi trường và nồng độ khí gas trong không khí đưa tới đầu
vào của vi điều khiển.
1.2.3 Khối hiển thị :
Hiển thị nhiệt độ môi trường, hiển thị cảnh báo khi có nhiệt độ cao và khi có
nồng độ khí ga trong không khí.
1.2.4 Module sim 548C:
Gửi tin nhắn và gọi điện tới người sử dụng hệ thống khi có sự cố xảy ra.
1.2.5 Khối công suất :
Hệ thống phòng ngừa tức thời khi xảy ra sự cố, được điều khiển on/off bởi vi
điều khiển.


Mục lục
1.2.6 Nguồn cung cấp :
Cung cấp nguồn cho hệ thống hoạt động, gồm có :
- Nguồn vi điều khiển.
- Nguồn cảm biến nhiệt độ.
- Nguồn cảm biến khí gas.
- Nguồn Module sim.
- Nguồn Max 232.
1.3 Kết luận chương
Dựa vào sơ đồ khối của hệ thống, em sẽ đi tìm hiểu chọn linh kiện, xây dựng
mạch để thực hiện nhiệm vụ của từng khối.


 Có 5 port xuất/nhập
 Có 8 kênh chuyển đổi A/D 10-bit
 Có bộ nhớ gấp đôi so với PIC16F873A và PIC16F874A2.2.1Tóm tắt đặc
điểm của PIC16F887


Danh mục các hình
Tần số hoạt động

DC-20MHz

Reset và Delay
Bộ nhớ chương trình Flash (14-bit word) 8K

POR, BOR (PWRT, OST)
8K

Bộ nhớ dữ liệu (byte)

368

Bộ nhớ dữ liệu EEPROM (byte)

256

Các ngắt

15

Các Port xuất/nhập


40 chân PDIP

Sơ đồ chân, cấu trúc và chức năng PIC16F887 loại 40 chân PDIP :

Hình 2.1. PIC
 Chức năng các chân:
• Chân OSC1/CLKI (13) : ngõ vào dao động thạch anh hoặc xung clock bên ngoài.
- OSC1 : ngõ vào dao động thạch anh hoặc xung clock bên ngoài. Ngõ vào


Danh mục các hình
Schmit trigger khi được cấu tạo ở chế độ RC ; một cách khác của CMOS.
- CLKI : ngõ vào nguồn xung bên ngoài. Luôn được kết hợp với chức năng OSC1.
• Chân OSC2/CLKO (14) : ngõ vào dao động thạch anh hoặc xung clock
- OSC2 : Ngõ ra dao động thạch anh. Kết nối đến thạch anh hoặc bộ cộng hưởng.
- CLKO : ở chế độ RC, ngõ ra của OSC2, bằng tần số của OSC1 và chỉ ra tốc độ
của chu kỳ lệnh.
• Chân
•
•
•

•

•

/Vpp (1) :
: hoạt độn reset ở mức thấp .


•
•

: ngõ vào chọn lựa SPI phụ.

- C2 OUT : ngõ ra bộ so sánh 2.
RB0/AN12/INT (33) :
- RB0 : xuất/nhập số
- INT : ngắt ngoài
RB1/AN10/C12IN3-/(34) :
- RB1 : xuất/nhập số
RB2/AN8 (35) :
- RB2 : xuất/nhập số
RB3/AN9/PGM / C12IN2-:
- RB3 : xuất/nhập số.
RB4 (37), RB5 (38) : xuất/nhập số
RB6/ICSPCLK (39) :


Danh mục các hình

•
•

•

•
•

•

- RC4 : xuất/nhập số.
- SDI : dữ liệu vào SPI.
- SDA : xuất/nhập dữ liệu vào I2C.
Chân RC5/SDO (24) :
- RC5 : xuất/nhập số.
- SDO : dữ liệu ra SPI.
Chân RC6/TX/CK (25) :
- RC6 : xuất/nhập số.
- TX : truyền bất đồng bộ USART.
- CK : xung đồng bộ USART.
Chân RC7/RX/DT (26) :
- RC7 : xuất/nhập số.
- RX : nhận bất đồng USART.
- DT : dữ liệu đồng bộ USART.
Các chân RD0 (19) ,RD1 (20), RD2 (21), RD3 (22): xuất/nhập số.
Các Chân RD4,RD5/P1B (28), RD6/P1C (29),RD7/P1D (30)
Chân RE1/AN6 (9) :
- RE1 : xuất/nhập số.
- AN6 : ngõ vào tương tự 6.
Chân RE2/AN7 (10) :
- RE2 : xuất/nhập số.
- AN7 : ngõ vào tương tự 7


Danh mục các hình
 Sơ đồ cấu trúc bên trong của PIC 16F887 :

Hình 2.2. Trúc bên trong của PIC 16F887



CMCON (địa chỉ 9Ch) : thanh ghi điều khiển bộ so sánh.
CVRCON (địa chỉ 9Dh) : thanh ghi điều khiển bộ so sánh điện áp.
ADCON1 (địa chỉ 9Fh) : thanh ghi điều khiển bộ ADC.

 PORT B:
PORTB (RPB) gồm 8 pin I/O. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là
TRISB. Bên cạnh đó một số chân của PORTB còn được sử dụng trong quá trình nạp
chương trình cho vi điều khiển với các chế độ nạp khác nhau. PORTB còn liên quan
đến ngắt ngoại vi và bộ Timer0. PORTB còn được tích hợp chức năng điện trở kéo lên
được điều khiển bởi chương trình. Các thanh ghi SFR liên quan đến PORTB bao gồm:
• PORTB (địa chỉ 06h,106h) : chứa giá trị các pin trong PORTB


Danh mục các hình
• OPTION_REG (địa chỉ 81h,181h) : điều khiển ngắt ngoại vi và bộ Timer0.
 PORT C:
PORTC (RPC) gồm 8 pin I/O. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là
TRISC. Bên cạnh đó PORTC còn chứa các chân chức năng của bộ so sánh, bộ Timer1,
bộ PWM và các chuẩn giao tiếp nối tiếp I2C, SPI, SSP, USART.
Các thanh ghi điều khiển liên quan đến PORTC:
• PORTC (địa chỉ 07h) : chứa giá trị các pin trong PORTC
• TRISC (địa chỉ 87h) : điều khiển xuất nhập.
 PORT D:
PORTD (RPD) gồm 8 chân I/O, thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là
TRISD. PORTD còn là cổng xuất dữ liệu của chuẩn giao tiếp PSP (Parallel Slave
Port).
Các thanh ghi liên quan đến PORTD bao gồm:
• Thanh ghi PORTD : chứa giá trị các pin trong PORTD.
• Thanh ghi TRISD : điều khiển xuất nhập.
 PORT E:

2.3.1 Hình dạng thực tế:

Hình 2.3. Cảm biến nhiệt LM35
Cảm biến LM35 là cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao mà điện áp đẩu
ra của nó tỉ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang nhiệt độ Celcius.
2.3.2 Đặc điểm:
•
•
•
•
•

Điện áp đầu vào từ 4v-30v.
Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/1oC
Khoảng nhiệt độ hoạt động từ -55oC đến 150oC
Trở kháng đầu ra thấp : 0.1Ω cho 1mA tải
Độ chính xác cao : ở 25oC là 0.5oC
Một số mức điện áp ra tương ứng với nhiệt độ:
 Nhiệt độ -55oC điện áp đầu ra là -550mV
 Nhiệt độ 25oC điện áp đầu ra là 250mV
 Nhiệt độ 150oC điện áp đầu ra là 1500mV


Danh mục các hình
2.4 Cảm biến khí gas – MQ6:
2.4.1 Hình dạng thực tế:

Hình 2.4 Cảm biến khí Gas MQ6
MQ6 là cảm ứng khí gas sử dụng SnO2 ,dựa vào sự thay đổi khả năng dẫn điện
của SnO2 khi nồng độ khí gas và các chất khí dễ cháy khác thay đổi. Khi nồng độ

thường gấp 10 lần ở 1000ppm suy ra điện trở ở RS ở 1000ppm khoảng 1,5KΩ .
Ở 2000ppm
Rs = 0.7x1,5 = 1,05 KΩ
2.5 Module Sim:
2.5.1 Giới thiệu:
Đây là dạng module combo tích hợp chức năng GSM/GPRS và GPS của hãng
sản xuất SIMCOM.


Danh mục các hình

Hình 2.8. Hình dạng thực tế module Sim 548C
Module Sim548C hỗ trợ hoạt động trên 4 băng tần, đồng thời tích hợp công nghệ
GPS cho điều hướng vệ tinh. Phiên bản thiết kế mới của module Sim 548C cho phép
dễ dàng ứng dụng trong các giải pháp tích hợp, giúp ta có thể tiết kiệm về thời gian và
kinh phí cho việc mở rộng các module phần cứng sau này.
Điểm đặc trưng cho giao tiếp chuẩn công nghiệp và chức năng GPS, là sự kết
hợp giữa 2 công nghệ cho phép hàng hóa, phương tiện và con người, sẽ được theo dõi
liên tục tại bất kì thời gian và địa điểm nào.
• Đặc tính vật lý:
+ Kích thước tổng thể: 55*33*8.2 mm
+ Trọng lượng: xấp xỉ 16.5g
+ Nhiệt độ hoạt động bình thường: từ -30oC đến +80oC.

Hình 2.9. Sơ đồ khối chức năng module SIM 548C
2.5.2 Đặc điểm kĩ thuật:
• Các đặc điểm kĩ thuật về GSM/GPRS


Danh mục các hình

+ Tích hợp sẵn 2 cổng giao tiếp nối tiếp cho các phần GSM/GPRS và GPS
• Các đặc điểm kĩ thuật của GPS
+ 20 kênh thu, dãy tần số hoạt động L1 1575.42 MHZ, mã hóa C/A, tốc độ chip
1,023MHZ
+ Tốc độ thu hỗ trợ các chế độ khởi động nóng, khởi động nguội và lạnh.
+ Hỗ trợ AGPS
+ Điện áp hoạt động 3,3V DC +/- 5%
+ Công suất tiêu thụ thấp cỡ 200mW tại mức áp 3.3V
+ Hỗ trợ các giao thức:
o NMEA 0183
o SiRF binary
o RTCM SC-104
+ Bộ nhớ: 4MB Flash và 1MB SRAM.
2.6 LCD 16x2:
2.6.1 Tổng quát:
Ngày nay, thiết bị hiển thị LCD (Liquid Crystal Display) được sử dụng trong rất
nhiều các ứng dụng của VĐK. LCD có rất nhiều ưu điểm so với các dạng hiển thị
khác: Nó có khả năng hiển thị kí tự đa dạng, trực quan (chữ, số và kí tự đồ họa), dễ
dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tốn rất ít tài
nguyên hệ thống và giá thành rẻ …
Khi sản xuất LCD, nhà sản xuất đã tích hợp chíp điều khiển (HD44780) bên
trong lớp vỏ và chỉ đưa các chân giao tiếp cần thiết. Các chân này được đánh số thứ tự
và đặt tên như hình vẽ


Danh mục các hình
U 2

LC D 16*2


4
5
6

V
V
V
R
R
E
D
D
D
D
D
D
D
D
A
K

s s
dd
0
S
/W

LCD

Hình 2.10 Sơ đồ chân LCD 16x2


chế độ “ghi” - write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ của LCD (ở chế độ
“đọc” - read)
+ Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên
trong LCD.
Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write). Nối chân R/W với logic “0”

5

R/W

để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với logic “1” để LCD ở chế
độ đọc.
Chân cho phép (Enable). Sau khi các tín hiệu được đặt lên bus DB0DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho phép của chân
E.
+ Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển vào(chấp nhận)

6

E

thanh ghi bên trong nó khi phát hiện một xung (high-to-low
transition) của tín hiệu chân E.
+ Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-DB7 khi phát hiện
cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và được LCD giữ ở bus

7 - 14

đến khi nào chân E xuống mức thấp.
DB0 - Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU. Có 2

RS232 Voltage

TTL

Voltage

MAX232
Data Transmission (Rx/Tx) Logic +3 V to +15 V

0V

0
Data Transmission (Rx/Tx) Logic -3 V to - 15 V

5V

1
Control

Signals -3 V to - 15 V

5V

Signals +3 V to +15 V

0V

(RTS/CTS/DTR/DSR)
Logic 0
Control

 Chức năng của các chân như sau :
• Chân 1 : Data Carrier Detect (DCD) : Phát tín hiệu mang dữ liệu.
• Chân 2: Receive Data (RxD) : Nhận dữ liệu.
• Chân 3 : Transmit Data (TxD) : Truyền dữ liệu.
• Chân 4 : Data Termial Ready (DTR) : Đầu cuối dữ liệu sẵn sàng được kích hoạt
bởi bộ phận khi muốn truyền dữ liệu.
• Chân 5 : Singal Ground ( SG) : Mass của tín hiệu.
• Chân 6 : Data Set Ready (DSR) : Dữ liệu sẵn sàng, được kích hoạt bởi bộ truyền
khi nó sẵn sàng nhận dữ liệu.
• Chân 7 : Request to Send : yêu cầu gửi,bô truyền đặt đường này lên mức hoạt
động khi sẵn sàng truyền dữ liệu.
• Chân 8 : Clear To Send (CTS) : Xóa để gửi ,bô nhận đặt đường này lên mức kích
hoạt động để thông báo cho bộ truyền là nó sẵn sàng nhận tín hiệu.
• Chân 9 : Ring Indicate (RI) : Báo chuông cho biết là bộ nhận đang nhận tín hiệu
rung chuông.


Danh mục các hình
2.9 Triac:

Hình 2.14. Sơ đồ chân BT138
Thường được coi như một SCR lưỡng hướng vì có thể dẫn điện theo hai chiều.
Các thông số kỹ thuật của BT138:
• IGT:( dòng cổng kích khởi) cở 10mA đến 100mA
• Dòng đóng ILứng với VD = 12 V; IGT = 0.1 A khoảng từ 10mA- 60mA
• Dòng đi qua Triac cực đại là 12A
• Điện áp cực đại chịu đựng là : 600Vac
2.1 0 MOC3020:

Hình 2.15. Sơ đồ chân MOC3020

VĐK PIC 16F887
Cảm biến khí Gas
Cảm biến nhiệt độ
Giao tiếp RS232 để kiểm tra mạch

3.2.2 Nhiệm vụ:
VĐK nhận tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ LM35 và cảm biến khí gas MQ6, phân
tích và xử lý. Nếu phát hiện có nhiệt độ trên 40 oC thì cảnh báo “Nhiệt độ cao” và
truyền dữ liệu thông qua giao thức UART tới ra lệnh cho Module Sim gửi tin nhắn và
gọi điện tới người sử dụng. Nếu phát hiện có rò rỉ khí gas thì hiển thị cảnh báo lên
LCD “có gas” và truyền dữ liệu thông qua giao thức UART tới ra lệnh cho Module
Sim gửi tin nhắn và gọi điện tới người sử dụng. Đồng thời sẽ kích hoạt hệ thống phòng
ngừa tức thời để hạn chế và ngăn chặn cháy nổ xảy ra.


Phụ lục
3.2.3 Sơ đồ mạch:

Hình 3.1. Sơ đồ mạch chính
3.3 Mạch Module Sim 548C:
3.3.1 Nhiệm vụ:
Gửi tin nhắn báo tình trạng khẩn cấp tới người sử dụng qua mạng GSM khi có
sự cố cháy hay rò rỉ khí gas xảy ra dưới sự điều khiển của VĐK PIC 16F887, được nối
với VĐK thông qua giao thức UART.