Đồ án, Review Đồ án

PIR giao tiếp STM32, Chuyển động thân nhiệt + Relay bóng đèn + STM

Posted on by Điện tử Nhật Tùng
cam-bien-chuyen-dong-than-nhiet-pir-giao-tiep-stm32-kich-bong-den-qua-relay
Cảm biến thân nhiệt chuyển động PIR giao tiếp STM32 (Passive infrared sensor) HC-SR501 được sử dụng để phát hiện chuyển động của các vật thể phát ra bức xạ hồng ngoại (con người, con vật, các vật phát nhiệt,…),. Cảm biến PIR giao tiếp STM32 có thể chỉnh được độ nhạy để giới hạn khoảng cách bắt xa gần cũng như cường độ bức xạ của vật thể mong muốn, ngoài ra cảm biến còn có thể điều chỉnh thời gian kích trễ (giữ tín hiệu bao lâu sau khi kích hoạt) qua biến trở tích hợp sẵn.  
Liên hệ làm Đồ án và Mạch điện tử Phone : 0967.551.477 Zalo    : 0967.551.477 FB      : Huỳnh Nhật Tùng Email : dientunhattung@gmail.com Địa Chỉ: 171/25 Lê Văn Thọ, P8, Gò Vấp, Tp HCM Chi tiết: Nhận làm mạch và đồ án Điện tử  

1. Linh kiện cần thiết làm mạch đọc cảm biến chuyển động thân nhiệt PIR giao tiếp STM32

1.1 Vi điều khiển STM trong mạch đọc cảm biến chuyển động thân nhiệt PIR giao tiếp STM32

a. Giới thiệu

STM32 là một trong những dòng chip phổ biến của ST với nhiều họ thông dụng như F0,F1,F2,F3,F4….. Stm32f103 thuộc họ F1 với lõi là ARM COTEX M3. STM32F103 là vi điều khiển 32 bit, tốc độ tối đa là 72Mhz. Giá thành cũng khá rẻ so với các loại vi điều khiển có chức năng tương tự. Mạch nạp cũng như công cụ lập trình khá đa dạng và dễ sử dụng. Một số ứng dụng chính: dùng cho driver để điều khiển ứng dụng, điều khiển ứng dụng thông thường, thiết bị cầm tay và thuốc, máy tính và thiết bị ngoại vi chơi game, GPS cơ bản, các ứng dụng trong công nghiệp, thiết bị lập trình PLC, biến tần, máy in, máy quét, hệ thống cảnh báo, thiết bị liên lạc nội bộ… Phần mềm lập trình: có khá nhiều trình biên dịch cho STM32 như IAR Embedded Workbench, Keil C… Ở đây mình sử dụng Keil C nên các bài viết sau mình chỉ đề cập đến Keil C. review-do-an-stm-stm32f103

Thông tin khác

Vi xử lý có rất nhiều loại bắt đầu từ 4 bit cho đến 32 bit, vi xử lý 4 bit hiện nay không còn nhưng vi xử lý 8 bit vẫn còn mặc dù đã có vi xử lý 64 bit. Lý do sự tồn tại của vi xử lý 8 bit là phù hợp với một số yêu cầu điều khiển trong công nghiệp. Các vi xử lý 32 bit, 64 bit thường sử dụng cho các máy tính vì khối lượng dữ liệu của máy tính rất lớn nên cần các vi xử lý càng mạnh càng tốt. Các hệ thống điều khiển trong công nghiệp sử dụng các vi xử lý 8 bit hay 16 bit như hệ thống điện của xe hơi, hệ thống điều hòa, hệ thống điều khiển các dây chuyền sản xuất, … các ứng dụng của vi điều khiển

b. Sơ lược về STM32:

  • 1 cổng Mini USB dùng để cấp nguồn, nạp cũng như debug.
  • 2 MCU bao gồm 1 MCU nạp và 1 MCU dùng để lập trình.
  • Có chân Output riêng cho các chân mạch nạp trên MCU1.
  • Có chân Output đầy đủ cho các chân MCU2.
  • Chân cấp nguồn ngoài riêng cho MCU2 nếu không sử dụng nguồn từ USB.
  • Thạch anh 32,768khz dùng cho RTC và Backup.
  • Chân nạp dùng cho chế độ nạp boot loader.
  • Nút Reset ngoài và 1 led hiển thị trên chân PB9, 1 led báo nguồn cho MCU2.
review-do-an-stm-stm32f103-nguyen-bang

c.Thông số kỹ thuật STM32

  • Vi điều khiển: STM32F103C8T6.
  • Điện áp cấp 5VDC qua cổng Micro USB sẽ được chuyển đổi thành 3.3VDC qua IC nguồn và cấp cho Vi điều khiển chính.
  • Tích hợp sẵn thạch anh 8Mhz.
  • Tích hợp sẵn thạnh anh 32Khz cho các ứng dụng RTC.
  • Ra chân đầy đủ tất cả các GPIO và giao tiếp: CAN, I2C, SPI, UART, USB,…
  • Tích hợp Led trạng thái nguồn, Led PC13, Nút Reset.
  • Kích thước: 53.34 x 15.24mm
  •  Sử dụng với các mạch nạp:
    • ST-Link Mini
    • J-link
    • USB TO COM
  • Kết nối chân khi nạp bằng ST-Link Mini
  • Nạp theo chuẩn SWD
    • TCK — SWCLK
    • TMS — SWDIO
    • GND — GND
    • 3.3V — 3.3V

d. Cấu hình 

  • ARM 32-bit Cortex M3 với clock max là 72Mhz.
  • Bộ nhớ:
    • 64 kbytes bộ nhớ Flash(bộ nhớ lập trình).
    • 20kbytes SRAM.
  • Clock, reset và quản lý nguồn.
    • Điện áp hoạt động 2.0V -> 3.6V.
    • Power on reset(POR), Power down reset(PDR) và programmable voltage detector (PVD).
    • Sử dụng thạch anh ngoài từ 4Mhz -> 20Mhz.
    • Thạch anh nội dùng dao động RC ở mode 8Mhz hoặc 40khz.
    • Sử dụng thạch anh ngoài 32.768khz được sử dụng cho RTC.
  • Trong trường hợp điện áp thấp:
    • Có các mode :ngủ, ngừng hoạt động hoặc hoạt động ở chế độ chờ.
    • Cấp nguồn ở chân Vbat bằng pin để hoạt động bộ RTC và sử dụng lưu trữ data khi mất nguồn cấp chính.
  • 2 bộ ADC 12 bit với 9 kênh cho mỗi bộ.
    • Khoảng giá trị chuyển đổi từ 0 – 3.6V.
    • Lấy mẫu nhiều kênh hoặc 1 kênh.
    • Có cảm biến nhiệt độ nội.
  • DMA: bộ chuyển đổi này giúp tăng tốc độ xử lý do không có sự can thiệp quá sâu của CPU.
    • 7 kênh DMA.
    • Hỗ trợ DMA cho ADC, I2C, SPI, UART.
  • 7 timer.
    • 3 timer 16 bit hỗ trợ các mode IC/OC/PWM.
    • 1 timer 16 bit hỗ trợ để điều khiển động cơ với các mode bảo vệ như ngắt input, dead-time..
    • 2 watdog timer dùng để bảo vệ và kiểm tra lỗi.
    • 1 sysTick timer 24 bit đếm xuống dùng cho các ứng dụng như hàm Delay….
  • Hỗ trợ 9 kênh giao tiếp bao gồm:
    • 2 bộ I2C(SMBus/PMBus).
    • 3 bộ USART(ISO 7816 interface, LIN, IrDA capability, modem control).
    • 2 SPIs (18 Mbit/s).
    • 1 bộ CAN interface (2.0B Active)
    • USB 2.0 full-speed interface
  • Kiểm tra lỗi CRC và 96-bit ID.

e.Bộ nhớ

Vi điều khiển ATmega328:
  • 64 KB bộ nhớ Plash: trong đó bootloader chiếm 0.5KB.
  • 20 KB cho SRAM: (Static Random Access Menory): giá trị các biến khai báo sẽ được lưu ở đây. Khai báo càng nhiều biến thì càng tốn nhiều bộ nhớ RAM. Khi mất nguồn dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất.
  • 1 KB cho EEPROM: (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): Là nơi có thể đọc và ghi dữ liệu vào đây và không bị mất dữ liệu khi mất nguồn.

1.2 Cảm biến chuyển động thân nhiệt PIR giao tiếp STM32

a. Giới thiệu

  • Cảm biến thân nhiệt chuyển động PIR giao tiếp STM32 (Passive infrared sensor) HC-SR501 được sử dụng để phát hiện chuyển động của các vật thể phát ra bức xạ hồng ngoại (con người, con vật, các vật phát nhiệt,…), cảm biến có thể chỉnh được độ nhạy để giới hạn khoảng cách bắt xa gần cũng như cường độ bức xạ của vật thể mong muốn, ngoài ra cảm biến còn có thể điều chỉnh thời gian kích trễ (giữ tín hiệu bao lâu sau khi kích hoạt) qua biến trở tích hợp sẵn.
cảm biến chuyển động thân nhiệt hình PIR giao tiếp Arduino

b. Thông số kỹ thuật cảm biến PIR giao tiếp STM32

  • Điện áp hoạt động: 5V ~ 12V DC ( khuyên dùng: 5V)
  • Dòng điện tiêu thụ: 65mA
  • Điện áp đầu ra: mức cao 3,3V, mức thấp 0V
  • Thời gian trễ: Điều chỉnh (0,3 giây ~ 18 giây)
  • Phạm vi cảm ứng: góc quyét < 100° và xa 7m
  • Nhiệt độ hoạt động: -20°C ~ +80°C
  • Kích thước mạch: 32 * 24mm, lỗ vít 28mm, đường kính vít 2 mm, nắp cảm ứng (đường kính): 23mm
  • Chế độ hoạt động:
      + (H) Lặp lại: Khi phát hiện một chuyển động ngõ ra sẽ ở mức cao (3.3V), sau một khoảng thời gian (được chỉnh bằng biến trở) ngõ ra sẽ xuống mức thấp (0V). Ở chế độ này, khi ngõ ra lên mức cao, dù người đó đã đi khỏi hay chưa thì sau một thời gian mới xuống lại mức thấp.
      + (L) Không lặp lại: Khi phát hiện một chuyển động ngõ ra sẽ ở mức cao (3.3V) và giữ nguyên trạng thái. Khi người đó đi ra khỏi phạm vi hoạt động của cảm biến thì sau một khoảng thời gian (được chỉnh bằng biến trở) ngõ ra xuống mức thấp (0V).

c. Nguyên lý hoạt động cảm biến PIR giao tiếp STM32

Khi con người hoặc động vật tới gần vùng làm việc của cảm biến sẽ phát ra năng lượng nhiệt dưới dạng bức xạ hồng ngoại, từ đó thấu kính Fresnel hội tụ các tia hồng ngoại đưa vào cảm biến nhiệt điện. cảm biến pir chuyển động nhận biết người PIR giao tiếp Arduino Cảm biến HC-SR501 phát hiện chuyển động dựa trên sự thay đổi bức xạ hồng ngoại từ vật thể chuyển động. Để được cảm biến HC-SR501 phát hiện, đối tượng phải đáp ứng hai điều kiện:
  • Đang chuyển động hoặc đang lay động
  • Đang phát ra tia hồng ngoại
Nếu một vật thể đang di chuyển nhưng KHÔNG phát ra tia hồng ngoại (ví dụ: robot hoặc xe đồ chơi), nó sẽ không được cảm biến phát hiện. Nếu một đối tượng đang phát ra tia hồng ngoại nhưng KHÔNG di chuyển (ví dụ: một người đứng yên mà không di chuyển), nó sẽ không được cảm biến phát hiện. Con người và động vật phát ra tia hồng ngoại một cách tự nhiên. Do đó, cảm biến có thể phát hiện chuyển động của con người và động vật. Chúng ta dựa vào trạng thái chân OUTPUT của cảm biến để xác định cảm biến có phát hiện đối tượng hay không. Khi KHÔNG có người (hoặc động vật) di chuyển trong phạm vi được phát hiện của cảm biến, chân OUTPUT của cảm biến ở mức THẤP. Khi có con người (hoặc động vật) di chuyển vào phạm vi được phát hiện của cảm biến, chân OUTPUT của cảm biến thay đổi từ THẤP lên CAO (phát hiện chuyển động). Khi có con người (hoặc động vật) đi ra khỏi phạm vi được phát hiện của cảm biến, chân OUTPUT của cảm biến thay đổi từ CAO sang THẤP (không phát hiện chuyển động).

d. Ứng dụng cảm biến PIR

Chúng ta cùng thực hiện một mạch ứng dụng nhỏ bằng cách sử dụng Arduino và cảm biến PIR. Trong mạch ứng dụng này, cảm biến PIR phát hiện bất kỳ chuyển động nào phía trước nó và gửi tín hiệu đến Arduino. Khi phát hiện đội tượng đang di chuyển, Arduino sẽ kích hoạt Relay mở đèn. Mạch này rất đơn giản, mục đích là đưa ra ý tưởng về cách giao tiếp giữa cảm biến PIR với Arduino và cách chúng ta có thể sử dụng dữ liệu từ cảm biến PIR và điều khiển các thiết bị đầu ra khác hoặc tải như module GSM, còi,….

1.3 Relay kích đèn 220v cho mạch cảm biến PIR giao tiếp STM32 bật đèn

a. Giới thiệu

Rơ le (relay) là một công tắc chuyển đổi, dùng để đóng cắt mạch điều khiển, nó hoạt động bằng điện. Nó là một công tắc vì có 2 trạng thái ON và OFF.  Rơ le ở trạng thái ON hay OFF phụ thuộc vào có dòng điện chạy qua rơ le hay không.
relay 5 chân 5v-PIR giao tiếp Arduino

b. Thông số kỹ thuật

  • Điện áp điều khiển: 5V
  • Dòng điện cực đại: 10A
  • Thời gian tác động: 10ms
  • Thời gian nhả hãm: 5ms
  • Nhiệt độ hoạt động: -45oC ~ 75oC

2. Hướng dẫn đồ án cảm biến PIR giao tiếp STM32 bật đèn 220v qua Relay

Phần này chưa được chia sẻ.

LIÊN HỆ thông tin ở TẠI ĐÂY để được hổ trợ tốt hơn.

Chỉ mang tính tham khảo

Phần cứng

cam-bien-pir-giao-tiep-arduino-vo-tay-kich-bong-den-qua-relay

Phần mềm

int sensorPin = 2;          // Chân 2 của Arduino kết nối với cảm biến
int pirState = LOW;       //Bắt đầu không có báo động
int val = 0;
int relayPin = 3;           //Chân 3 của Arduino kết nối với rơ-le

void setup() 
{
pinMode(sensorPin, INPUT);
pinMode(relayPin, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
}

void loop()
 {

val = digitalRead(sensorPin);  // đọc giá trị ngõ vào
if (val == HIGH)
{            // kiểm tra ngõ vào có ở mức CAO không
digitalWrite(relayPin, HIGH);  // bật rơ-le
delay(150);
if (pirState == LOW) 
{
Serial.println(“Phat hien chuyen dong!”);
pirState = HIGH;
}
} 
else 
{
digitalWrite(relayPin, LOW); // tắt rơ-le
delay(150);
  if (pirState == HIGH) 
  {
    Serial.println(“Khong phat hien chuyen dong!”);
    pirState = LOW;
  }
}
}

2. Hoạt động của mạch đọc cảm biến chuyển động thân nhiệt PIR giao tiếp STM32

Khi cấp điện hệ thống hoạt động, vi điều khiển hiển thị thông tin ban đầu. Lúc này vi điều khiển chờ tín hiệu từ cảm biến PIR trả về, Khi nhận tín hiệu vi điều khiển kiểm tra để kít hoạt bật hoặc tắt đèn theo yêu cầu đã được lập trình.

3. Cụ thể hoạt động của mạch đọc cảm biến chuyển động thân nhiệt PIR giao tiếp STM32 các bạn xem video:

Ngoài ra còn nhiều Phần và các môn khác

Đồ án điện tử, Lập trình vi điều khiển tổng hợp File đồ án – Phần 1 Mạch điện tử, Lập trình vi điều khiển tổng hợp File đồ án – Phần 2 Thiết kế mạch điện tử, Lập trình vi điều khiển tổng hợp File đồ án – Phần 3 Vi xử lý, Lập trình vi điều khiển Pic – 8051 – Avr – Phần 4 Tổng hợp File ĐỒ ÁN Điện tử cơ bản Tổng hợp File ĐỒ ÁN Viễn thông Tổng hợp File ĐỒ ÁN PLC Tổng hợp File ĐỒ ÁN Cung cấp điện

Sẽ còn các phần khác nữa nhé.

Chúc các bạn thành công…!!!

Điện tử Nhật Tùng

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *