Kết nối cảm biến PIR với 8051 & Báo động kẻ xâm nhập DIY

Bài viết này được chia thành hai phần:

1. Kết nối cảm biến PIR với 8051
2. Mạch báo động xâm nhập tự làm

Kết nối cảm biến PIR với 8051 microcontroller

Cảm biến PIR, được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị phát hiện chuyển động, là trung tâm của bài viết này, đặc biệt trong ngữ cảnh của việc kết nối cảm biến PIR với 8051 microcontroller. Cuối bài viết, bạn cũng sẽ tìm thấy thông tin về cách tạo một hệ thống báo động xâm nhập thực tế sử dụng cảm biến PIR và 8051 microcontroller. Trước khi đi sâu vào nội dung chính của bài viết, chúng ta hãy xem xét kỹ về cảm biến PIR và cách nó hoạt động.

Cảm biến PIR

Cảm biến PIR là viết tắt của Cảm biến Hồng ngoại Thụ động. Nó đo lường lượng năng lượng hồng ngoại bức xạ từ các đối tượng phía trước nó. Chúng không phát ra bất kỳ loại bức xạ nào mà thay vào đó, cảm biến này cảm nhận các sóng hồng ngoại được phát ra hoặc phản xạ bởi các đối tượng. Trái tim của cảm biến PIR là một cảm biến bán dẫn hoặc một mảng các cảm biến như vậy được chế tạo từ các vật liệu pyroelectric. Vật liệu pyroelectric tạo ra năng lượng khi tiếp xúc với bức xạ. Gallium Nitride là vật liệu phổ biến nhất được sử dụng để chế tạo cảm biến PIR. Các ống kính thích hợp được lắp đặt ở phía trước của cảm biến để tập trung bức xạ đang vào mặt cảm biến. Khi một đối tượng hoặc con người đi qua cảm biến, cường độ của bức xạ đang vào thay đổi đối với nền. Do đó, năng lượng được tạo ra bởi cảm biến cũng thay đổi. Mạch xử lý tín hiệu thích hợp chuyển đổi sự thay đổi năng lượng thành một đầu ra điện áp phù hợp. Nói một cách đơn giản, đầu ra của một mô-đun cảm biến PIR sẽ ở chế độ CAO khi có chuyển động trong tầm quan sát của nó và ở chế độ THẤP khi không có chuyển động.

Mô-đun Cảm biến PIR

Trong dự án này, mô-đun cảm biến PIR DSN-FIR800 được sử dụng. Nó hoạt động với điện áp cung cấp trong khoảng từ 4.5V đến 5V và có dòng chờ ít hơn 60uA. Điện áp đầu ra là 3.3V khi phát hiện chuyển động và 0V khi không có chuyển động. Mô-đun cảm biến có một góc nhìn cảm nhận là 110° và khoảng cách cảm nhận là 7 mét. Thời gian trễ mặc định là 5 giây, và mô-đun bao gồm hai résitor định sẵn, một để điều chỉnh thời gian trễ và một để điều chỉnh độ nhạy. Để biết thêm chi tiết, vui lòng tham khảo tài liệu kỹ thuật của mô-đun DSN-FIR800.

Kết nối Cảm biến PIR với 8051

Vi xử lý 8051 coi bất kỳ điện áp nào từ 2V đến 5V ở chân cổng của nó là CAO và bất kỳ điện áp nào từ 0V đến 0.8V là THẤP. Vì đầu ra của mô-đun cảm biến PIR chỉ có hai trạng thái (CAO ở 3.3V và THẤP ở 0V), nó có thể được kết nối trực tiếp với vi xử lý 8051. Sơ đồ mạch để kết nối cảm biến PIR với vi xử lý 8051 được hiển thị dưới đây.

Trong mạch này, trạng thái đầu ra của cảm biến PIR được đọc và nó điều khiển đèn LED. Đèn LED sẽ bật khi phát hiện chuyển động và tắt khi không có chuyển động. Chân đầu ra của cảm biến PIR được kết nối với chân 3.5 của vi xử lý 8051. Résitor R1, tụ C1 và nút nhấn S1 tạo thành mạch đặt lại. Các tụ C3 và C4 cùng với tinh thể X1 liên quan đến mạch dao động. C2 hoạt động như một tụ loại bỏ. Đèn LED được kết nối thông qua cổng 2.0 của vi xử lý, và transistor Q1 được sử dụng để

Interfacing Program

PIR EQU P3.5
LED EQU P2.0
ORG 00H
CLR P2.0         
SETB P3.5
HERE:JNB PIR, HERE
     SETB LED
HERE1:JB PIR,HERE1
      CLR LED
SJMP HERE
END

Trạng thái đầu ra của cảm biến PIR được kiểm tra bằng cách sử dụng các hướng dẫn JNB và JB. Mã "HERE: JNB PIR, HERE" lặp lại cho đến khi đầu ra của cảm biến PIR đạt trạng thái CAO. Khi trạng thái này xảy ra, đó là dấu hiệu của phát hiện chuyển động và chương trình kích hoạt chân P2.0 để bật đèn LED. Đầu ra của cảm biến PIR sẽ duy trì trạng thái CAO trong khoảng 5 giây sau khi phát hiện chuyển động. Mã "HERE1: JB PIR, HERE1" sẽ tiếp tục lặp lại cho đến khi đầu ra của cảm biến PIR trở về trạng thái THẤP. Khi trạng thái này xảy ra, chuỗi lặp sẽ kết thúc và chương trình sẽ tắt đèn LED bằng cách thiết lập P2.0 ở trạng thái THẤP. Sau đó, chương trình quay lại nhãn "HERE" và quá trình này lặp lại toàn bộ.

Làm báo động xâm nhập tự làm bằng cảm biến PIR và vi xử lý 8051

Đây là một ứng dụng thực tế và nghiêm túc của cảm biến PIR và vi xử lý 8051. Mạch này không chỉ đếm số lần xâm nhập mà còn hiển thị số lần xâm nhập lên màn hình LCD 16x2. Mỗi khi có xâm nhập, đèn báo động sẽ bật trong 5 giây. Một relay được sử dụng để kích hoạt chuông báo động. Bên cạnh việc sử dụng chuông báo động, bạn có thể linh hoạt kết nối các thiết bị bổ sung như bóng đèn điện, cuộn dây, động cơ, v.v. thông qua cùng một relay. Sơ đồ mạch của hệ thống báo động xâm nhập bằng cảm biến PIR và vi xử lý 8051 được trình bày dưới đây.

Sơ đồ Mạch Báo động Xâm nhập

Chế tạo

Sơ đồ mạch của báo động xâm nhập bằng cảm biến PIR được mô tả ở trên. Các chân dữ liệu D0 đến D7 của mô-đul LCD được kết nối với Port 0 của vi xử lý. Port 0 của 8051 là cổng đầu ra mở và cần sử dụng résitor pull-up bên ngoài để hoạt động đúng. Mạng résitor R1 được sử dụng để kích hoạt chức năng pull-up cho Port 0. Các chân điều khiển Rs, Rw và E của mô-đul LCD được kết nối tới P2.7, P2.6 và P2.5 của vi xử lý. Đầu ra của cảm biến PIR kết nối với chân P3.5 của vi xử lý. Chân P2.0 của vi xử lý được sử dụng để điều khiển relay. Transistor Q1 được sử dụng để kích hoạt relay. Résitor R7 giới hạn dòng cơ sở của transistor và diode D5 được sử dụng làm diode freewheeling. R0 là résitor pull-up. Sử dụng relay cho chuông báo động cho phép bạn linh hoạt kết nối các thiết bị khác như bóng đèn, cuộn dây, động cơ, và nhiều thiết bị khác thay vì chỉ sử dụng chuông. Chương trình để kết nối cảm biến PIR với vi xử lý 8051 được hiển thị dưới đây.

Program

PIR EQU P3.5
RS EQU P2.7
RW EQU P2.6
E EQU P2.5
ORG 00H
MOV DPTR,#LUT
SETB P3.5
CLR P2.0
MOV R7,#00D
ACALL SPLIT
MAIN:ACALL DINT
ACALL TEXT1
ACALL LINE2
ACALL TEXT2
ACALL TEXT3
ACALL NUM

HERE:JNB PIR,HERE
SETB P2.0
INC R7
ACALL SPLIT
ACALL DINT
ACALL TEXT1
ACALL LINE2
ACALL TEXT4
ACALL TEXT3
ACALL NUM
HERE1:JB PIR,HERE1
CLR P2.0
SJMP MAIN

SPLIT:MOV A,R7
MOV B,#10D
DIV AB
MOV R6,B
MOV B,#10D
DIV AB
MOV R5,B
MOV B,#10D
DIV AB
MOV R4,B
RET
TEXT1: MOV A,#80D
ACALL DISPLAY
MOV A,#73D
ACALL DISPLAY
MOV A,#82D
ACALL DISPLAY
MOV A,#32D
ACALL DISPLAY
MOV A,#83D
ACALL DISPLAY
MOV A,#69D
ACALL DISPLAY
MOV A,#78D
ACALL DISPLAY
MOV A,#83D
ACALL DISPLAY
MOV A,#79D
ACALL DISPLAY
MOV A,#82D
ACALL DISPLAY
RET

TEXT2: MOV A,#83D
ACALL DISPLAY
MOV A,#67D
ACALL DISPLAY
MOV A,#65D
ACALL DISPLAY
MOV A,#78D
ACALL DISPLAY
MOV A,#73D
ACALL DISPLAY
MOV A,#78D
ACALL DISPLAY
MOV A,#71D
ACALL DISPLAY
MOV A,#46D
ACALL DISPLAY
MOV A,#46D
ACALL DISPLAY

RET

TEXT3: MOV A,#73D
ACALL DISPLAY
MOV A,#78D
ACALL DISPLAY
MOV A,#84D
ACALL DISPLAY
MOV A,#82D
ACALL DISPLAY

RET

TEXT4: MOV A,#65D
ACALL DISPLAY
MOV A,#76D
ACALL DISPLAY
MOV A,#69D
ACALL DISPLAY
MOV A,#82D
ACALL DISPLAY
MOV A,#84D
ACALL DISPLAY
MOV A,#33D
ACALL DISPLAY
MOV A,#33D
ACALL DISPLAY
MOV A,#33D
ACALL DISPLAY
MOV A,#33D
ACALL DISPLAY
RET

NUM:MOV A,R4
ACALL ASCII
ACALL DISPLAY
MOV A,R5
ACALL ASCII
ACALL DISPLAY
MOV A,R6
ACALL ASCII
ACALL DISPLAY
RET

DINT:MOV A,#0FH
ACALL CMD
MOV A,#01H
ACALL CMD
MOV A,#06H
ACALL CMD
MOV A,#83H
ACALL CMD
MOV A,#3CH
ACALL CMD
RET

LINE2:MOV A,#0C0H
ACALL CMD
RET

CMD: MOV P0,A
CLR RS
CLR RW
SETB E
CLR E
ACALL DELAY
RET

DISPLAY:MOV P0,A
SETB RS
CLR RW
SETB E
CLR E
ACALL DELAY
RET

DELAY: CLR E
CLR RS
SETB RW
MOV P0,#0FFh
SETB E
MOV A,P0
JB ACC.7,DELAY
CLR E
CLR RW
RET

ASCII: MOVC A,@A+DPTR
RET

LUT: DB 48D
DB 49D
DB 50D
DB 51D
DB 52D
DB 53D
DB 54D
DB 55D
DB 56D
DB 57D