Luận văn tốt nghiệp Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động thông qua mạng điện thoại

 Đại Học Quốc Gia TP.HCM Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc KHOA ĐIỆN BỘ MÔN ĐIỆN - ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên : LÊ HUỲNH XUÂN Lớp : 95KĐĐ 1. Tên đề tài : HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TỪ XA VÀ TƯ ĐỘNG QUAY SỐ BÁO ĐỘNG THÔNG QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI 2. Các số liệu ban đầu : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4. Các bản vẽ và đồ thị : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………5. Cán bộ hướng dẫn : TS. TRẦN THU HÀ 6. Ngày giao nhiệm vụ : 7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ : Cán bộ hướng dẫn ký tên Thông qua bộ môn Ngày tháng năm 2000 Chủ nhiệm bộ môn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……. 000 …… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ĐHSPKT, Ngày tháng năm 2000 Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ……. 000 …… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ĐHSPKT, Ngày tháng năm 2000 Giáo viên phản biện PHẦN I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Trong thời đại ngày nay, hệ thống thông tin liên lạc là một trong những vấn đề quan trọng của loài người. Nhất là những ứng dụng của kỹ thuật thông tin liên lạc vào lĩnh vực kinh tế, khoa học và đời sống. Chính vì nó mà con người và xã hội loài người đã phát triển không ngừng. Đặc biệt trong những thập niên gần đây, ngành bưu chính viễn thông đã phát triển mạnh mẽ tạo ra bước ngoặc quan trọng trong lĩnh vực thông tin để đáp ứng nhu cầu của con người. Ngoài nhu cầu về thông tin con người còn muốn những nhu cầu khác như : tự động trả lời điện thoại khi chủ vắng nhà, hộp thư thoại,…Vì thế ngành bưu chính viễn thông luôn là đề tài cho các nhà khoa học, kỹ sư và đông đảo các bạn đọc thuộc các ngành có liên quan đến ngành bưu chính viễn thông. Nhưng trong số các đề tài về bưu chính viễn thông ở nước Việt Nam chưa có đề tài nào dùng mạng điện thoại để: điều khiển thiết bị điện và tự động quay số báo động thông qua đường điện thoại. Đối với hệ thống điều khiển xa bằng tia hồng ngoại thì giới hạn về khoảng cách là yếu điểm của kỹ thuật này, ngược lại với mạng điện thoại đã được mở rộng với quy mô toàn thế giới thì giới hạn xa không phụ thuộc vào khoảng cách đã mở ra một lối thoát mới trong lĩnh vực tự động điều khiển và tự động báo động . Hiện nay, do nhu cầu trao đổi thông tin của người dân ngày càng tăng ,đồng thời việc gắn các thiết bị điện thoại ngày càng được phổ biến rộng rãi, do đó việc sử dụng mạng điện thoại để truyền tín hiệu điều khiển là phương thức thuận tiện nhất, tiết kiệm nhiều thời gian cho công việc ,vừa đảm bảo các tính năng an toàn cho các thiết bị điện gia dụng vừa tiết kiệm được chi phí sử dụng và đảm bảo an toàn cho tính mạng và tài sản của mỗi người dân do cháy nổ hoặc do chạm chập điện gia dụng gây ra Ngoài ra,ứng dụng của hệ thống điều khiển xa bằng điện thoại, giúp ta điều khiển các thiết bị điện ở những môi trường nguy hiểm mà con người không thể làm việc được hoặc những dây chuyền sản xuất để thay thế con người. Trong đời sống của chúng ta luôn tồn tại những khu vực rất dễ bị cháy, nên việc lắp đặt ,các hệ thống báo cháy có tầm quan trọng hết sức to lớn. Nó giúp ta phát hiện nhanh chóng ,chữa cháy kịp thời ở thời kỳ đầu của vụ cháy đem lại sự bình yên cho mọi người, bảo vệ tài sản cho nhân dân, nhà máy, xưởng sản xuất. Ngày nay, việc phòng cháy chửa 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 tiết xảy ra. Các vụ cháy thường xảy ra vào mùa khô gây thiệt hại lớn về người và của. Ta có thể điển hình một số vụ cháy xảy ra gần đây như : vụ cháy chợ Đồng Xuân ở Hà Nội, khách sạn Cửu Long, và một số vùng dân cư trong thành phố Hồ Chí Minh… Qua đó ta thấy rằng khi một vụ cháy xảy ra gây thiệt hại rất lớn, và thường xảy ra vào ban đêm, tại những nơi có nhiều chất liệu dễ cháy, nhiều phòng ốc, nhà xưởng mà không có người canh gác hoặc sơ ý trong lúc kiểm tra. Vì vậy rất khó phát hiện các đám cháy dẫn đến việc cháy lan rộng khó dập tắt. Việc đặt một thiết bị báo cháy ở những vùng như vậy là hết sức cần thiết. Cùng với sự phát triển nhanh chóng của hệ thống thông tin điện thoại, thì việc báo cháy qua điện thoại thì rất cần thiết, nó giúp ta báo kịp thời những thông tin về vụ cháy đến các cơ quan chức năng có liên quan. Ngày nay, việc phát hiện kẻ trộm đột nhập vào nhà, vào các kho chứa hàng, vào các ngân hàng, những nơi cất những tài sản quí hiếm, những tài liệu mật … là rất cần thiết đối với mọi người dân, các cơ quan chức năng, các ngân hàng … Nếu ta chỉ sử dụng hệ thống báo trộm tại chỗ thì kẻ trộm có thể tìm cách khống chế tắt tất cả các hệ thống báo động tại chỗ, làm cho chúng ta không phát hiện được hoăc chúng ta đi xa thì hệ thống báo động tại chỗ cũng không có tác dụng. Nếu chúng ta dùng mạng điện thoại để báo động khi có kẻ trộm đột nhập thì rất có hiệu quả. Thông qua mạng điện thoại thì hệ thống báo động sẽ tự động quay số báo động đến các cơ quan chức năng và những người có liên quan để xử lý kịp thời dù chúng ta không có mặt ở hiện trường. Xuất phát từ những ý tưởng và tình hình thực tế như ở trên, tôi chọn đề tài: “Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động thông qua mạng điện thoại” cho luận án tốt nghiệp. Mạch điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua mạng điện thoại, giúp ta điều khiển các thiết bị điện gia dụng khi không có ai ở nhà khi ta ở cách xa nhà(hay ở nhà) hoặc ở những môi trường nguy hiểm mà con người không thể làm việc được hoặc một dây chuyền sản xuất để thay thế con người. Chẳng hạn muốn điều khiển các thiết bị điện trong nhà khi vắng người, ta quay số điện thoại về nhà và gởi mã lệnh đóng hay ngắt thiết bị thì mạch sẽ thực hiện. Khi mạch thực hiện xong lệnh của ta thì mạch sẽ gọi tín hiệu phản hồi cho ta biết mạch đã thực hiện xong lệnh hay chưa. Mạch quay số báo động: sẽ tự động quay số báo động tới cho các cơ quan chức năng biết khi có cháy hay có kẻ trộm đột nhập. Với đề tài: “Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động thông qua mạng điện thoại” gồm 3 phần: PHẦN I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI: Giới thiệu về sự phát triển của ngành điện tử-viễn thông trong khoa học kỹ thuật và những ứng dụng thực tế của chúng vào các lĩnh vực khoa học, xã hội. Đặc biệt là sự ứng dụng của vi điều khiển vào hệ thống viễn thông để tạo ra được một sản phẩm có thể ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực điều khiển và báo động trong đời sống hằng ngày của người dân. Sản phẩm có tên gọi “Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động thông qua mạng điện thoại” PHẦN II. NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI: Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước Phương án thiết kế - Thiết kế và thi công : + Khối cảm biến chuông. + Khối kết nối thuê bao. + Khối cảm biến tín hiệu đảo cực. + Khối cảm biến cháy. + Khối cảm biến phát hiện trộm. + Khối thu-phát DTMF. + Khối giải mã và hiển thị. + Khối xử lí trung tâm. + Khối công tấc bên ngoài. + Khối công xuất ra. + Khối tạo tiếng nói. từ các khối trên ta kết hợp các khối lại với nhau tạo thành một hệ thống hoạt động hoàn chỉnh để thi công mạch và viết chương trình điều khiển cho mạch hoạt động theo đúng yêu cầu đề ra. PHẦN III. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Tóm tắt toàn bộ nội dung đề tài, nêu ưu-khuyết điểm của đề tài. Đưa ra hướng phát triển của đề tài. Mong rằng hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động thông qua mạng điện thoại mà tôi thực hiện sẽ được mở rộng theo nhiều hướng hoàn chỉnh hơn, ứng dụng rộng rãi trong thực tế để ngày càng cải thiện đời sống vật chất , tinh thần và sinh hoạt của con người. Góp phần hiện đại hóa và công nghiệp hóa đất nước đáp ứng tốt yêu cầu của chính phủ đề ra. PHẦN II NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI CHƯƠNG I PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ I . MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI: Mục đích của đề tài là thiết kế và thi công hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động thông qua mạng điện thoại với khả năng phản hồi trạng thái, kết quả điều khiển thiết bị và báo động khi có sự cố bằng tiếng nói, thông báo cho trung tâm điều khiển, trung tâm bảo vệ khi sự cố vừa mới xảy ra hoặc người điều khiển khi hệ thống đã hoàn thành nhiệm vụ, tạo cảm giác yên tâm cho người điều khiển. II . PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Để thực hiện được đề tài, tôi cần phải xác định được phương pháp nghiên cứu với trình tự nghiên cứu như sau: Khảo sát hệ thống nguyên lý hoạt động mạng điện thoại, khảo sát IC MT8880, khảo sát vi điều khiển 8951 Lập sơ đồ khối theo mục tiêu của đề tài Tính toán thiết kế phần cứng Thiết kế phần mềm cho khối xử lý trung tâm Thiết kế mạch xử lý tín hiệu phản hồi bằng tiếng nói. III . TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC: Hệ thống điều khiển từ xa nắm giữ 1 vai trò quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Điều khiển từ xa rất đa dạng phong phú: trong lĩnh vực quân sự được ứng dụng vào điều khiển máy bay không người lái, tên lửa, phi thuyền, vệ tinh nhân tạo… trong dân dụng điều khiển từ xa làm tăng tính tiện ích và tăng giá trị sử dụng cho các thiết bị. Điều khiển thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động khi có sự cố thông qua hệ thống thông tin liên lạc là sự kết hợp giữa các ngành Điện – Điện tử và Viễn thông, sự phối hợp ứng dụng vi điều khiển hiện đại và hệ thống thông tin liên lạc đã hình thành một hướng nghiên cứu và phát triển không nhỏ trong khoa học kỹ thuật. Điều khiển thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động khi có sự cố thông qua mạng điện thoại khắc phục được nhiều giới hạn trong hệ thống điều khiển từ xa và báo động thông thường. Hệ thống này không phụ thuộc vào khoảng cách, môi trường ,đối tượng điều khiển và đối tượng báo động. Điểm đặc trưng nổi bậc của hệ thống là tính lưu động của tác nhân điều khiển (người điều khiển),đối tượng báo động và đối tượng được điều khiển là cố định. Trên thế giới, ở các nước phát triển không ít những công trình nghiên cứu khoa học đã thành công khi dùng mạng điều khiển và báo động thông qua đường truyền của hệ thống thông tin: Tại Nga có những nhà máy điện, những kho lưu trữ tài liệu quý đã ứng dụng hệ thống điều khiển từ xa và tự dộng báo động thông qua đường điện thoại để đóng ngắt những nơi cao áp, tự động quay số báo động khi có sự cố, tự động xã bình chữa cháy …và cũng tại Nga đã có hệ thống điều khiển và báo động thông qua mạng Internet để điều khiển nhà máy điện nguyên tử. Ở Mỹ có những chung cư lớn sử dụng hệ thống khóa cửa, két sắt được lắp đặt bí mật thông qua 1 tổng đài nội bộ. Trên đây là những thành tựu của các nước tiên tiến. Còn ở Việt Nam cũng có: + Một số đề tài nghiên cứu sử dụng mạng điện thoại để điều khiển nhưng chưa thực sự là 1 đề tài hoàn chỉnh bởi vì các đề tài này chỉ điều khiển được 2 thiết bị điện hoặc có đề tài điều khiển được 4 thiết bị nhưng phương pháp phản hồi không chính xác (chỉ phản hồi bằng tiếng nhạc) và không thể tắt thiết bị bằng công tắc bên ngoài. + Một số đề tài nghiên cưú sử dụng mạng điện thoại để báo động khi có cháy nhưng các đề tài này chỉ được thực hiện trên lý thuyết. Từ những tình hình thực tế trên, hệ thống điều khiển từ xa và tự động quay số báo động qua mạng điện thoại mặc dù có những đặc trưng nổi bật, nhưng chúng chỉ được ứng dụng ở những công trình có tầm cỡ lớn và chưa thực sự là một sản phẩm phổ biến trong dân dụng là do giá thành sản phẩm còn quá cao. Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, tôi thực hiện đề tài : “Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động thông qua mạng điện thoại” với mục đích tạo ra một sản phẩm có độ tin cậy cao nhưng giá thành sản phẩm hạ nhằm nâng cao đời sống tiện ích cho con người, góp phần vào công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Ý TƯỞNG THIẾT KẾ: Ý tưởng thiết kế là dựa vào mạng điện thoại có sẵn để thiết kế hệ thống tự động điều khiển đóng ngắt thiết bị điện từ xa và tự động quay số báo động khi có sự cố, với sự trợ giúp của kỹ thuật vi điều khiển. Hệ thống này được thiết kế trên mô hình đóng ngắt 4 thiết bị, tự động quay số báo động khi có cháy,có kẻ trộm đột nhập và phương pháp phản hồi kết quả điều khiển, báo động bằng tiếng nói được lưu trữ và cài đặt sẳn. Ngoài ra hệ thống chỉ có thể điều khiển được khi nhấn đúng mã và không thể xảy ra trường hợp người ngoài có thể điều khiển hệ thống do vô tình quay số ngẫu nhiên Hệ thống này có 2 chức năng: Điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua mạng điện thoại: Để điều khiển, đầu tiên người điều khiển phải gọi số máy điện thoại nơi lắp đặt thiết bị điều khiển. Điện thoại được gọi có mạch điều khiển mắc song song với dây điện thoại (thiết bị muốn điều khiển được mắc vào mạch điều khiển). Sau một thời gian đổ chuông nhất định, nếu không có ai nhấc máy thì mạch sẽ tự động điều khiển đóng mạch. Sự đóng mạch này là đóng tải giả để kết nối thuê bao. Sau đó người điều khiển sẽ nhấn mã passwords để xâm nhập vào hệ thống điều khiển. Khi nhấn đúng mã số passwords mạch sẽ phát ra lời giới thiệu để người điều khiển biết với nội dung thông báo: “ Đây là hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa qua điện thoại. Xin bạn hãy bấm mã điều khiển”. Lúc này, mạch điều khiển sẵn sàng nhận lệnh. Nếu nhấn sai mã passwords thì người điều khiển không thể xâm nhập vào hệ thống điều khiển được. + Sau khi nhấn đúng mã passwords thì người điểu khiển có thể bắt đầu kiểm tra trạng thái tất cả các thiết bị và điều khiển các thiết bị. Nếu muốn kiểm tra trạng thái tất cả các thiết bị trước khi điều khiển và sau khi điều khiển thì người điều khiển nhấn mã số để kiểm tra. Nếu người điều khiển nhấn đúng mã số để kiểm tra thì hệ thống này sẽ báo cho người điều khiển biết trạng thái tất cả các thiết bị điện đang muốn điều khiển ( Ví dụ :sau khi bấm đúng mã passwords 2397, rồi bấm tiếp số 5 thì người điều khiển sẽ nghe được tín hiệu phản hồi về bằng tiếng nói nội dung như sau: “Thiết bị 1 đã tắt, thiết bị 2 đã tắt,thiết bị 3 đã tắt, thiết bị 4 đã tắt”). Để tắt,tắt các thiết bị ta sẽ qui định mã tắt tắt các thiết bị như sau : Số 6 được chọn là lệnh tắt thiết bị Số 9 là lệnh tắt thiết bị. Số 8 được chọn là lệnh tắt tất cả các thiết bị. Số 1 được chọn là thiết bị 1. Số 2 được chọn là thiết bị 2. Số 3 được chọn là thiết bị 3. Số 4 được chọn là thiết bị 4. Ví dụ: Như vậy muốn tắt thiết bị 1 ta bấm số 21, muốn tắt thiết bị 2 ta bấm số 92. Sau mỗi lần điều khiển mạch sẽ phát ra tiếng nói để báo kết quả cho người điều khiển (ví dụ : nếu ta muốn tắt thiết bị 1 thì ta sẽ bấm số 21. Sau khi bấm xong số 21 thì hệ thống này sẽ có tín hiệu phản hồi về bằng tiếng nói với nội dung : “Thiết bị 1 đã tắt” . Nếu muốn tắt thiết bị 2 thì ta bấm số 92. Sau khi bấm xong số 21 thì hệ thống này sẽ có tín hiệu phản hồi về bằng tiếng nói với nội dung : “Thiết bị 2 đã tắt” . Ví dụ : khi có sự cố ta muốn tắt tất cả các thiết bị điện thì ta gọi điện thoại về nơi điều khiển sau đó bấm mã 2397 để xâm nhập vào hệ thống điều khiển, sau đó bấm số 5 để tắt tất cả các thiết