MỤC LỤC


LỜI NĨI ĐẦU
Cuộc “Cách mạng Cơng nghiệp 4.0” đang dần diễn ra tại nhiều nước phát
triển và đang phát triển trên tồn thế giới. Cơng nghệ về điều khiển thơng minh
cũng phát triển theo, chúng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đời sống. Đặc
biệt, các hệ thống điều khiển thiết bị điện trong nhà được phát triển mạnh mẽ và
ngày càng trở nên phổ biến. Chạy theo hướng hiện đại hóa đang dần lan tỏa toàn
cầu, vấn đề an tồn cho chính bản thân và tài sản cá nhân là mối lo lắng của rất
nhiều người.
Từ vấn đề trên, tiểu luận môn học này em đã thiết kế hệ thống chống trộm bằng
tia laser. Người sử dụng có thể phát hiện nhanh chóng khi có người đột nhập vào
khu vực cấm. Thiết bị này được sử dụng nhiều trong chăn ni, vườn cây, biệt
thự, gia đình... Do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm của em còn có hạn nên sẽ
không thể tránh khỏi những sai sót. Rất mong được sự giúp đỡ và tham khảo ý
kiến của thầy (cơ) để phát triển tốt hơn.

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. MƠ TẢ BÀI TOÁN
Trong xã hội ngày nay, cùng với sự tiến bộ của khoa học và kỹ thuật, cuộc
sống của con người đầy đủ và tiện nghi hơn, lượng của cải vật chất cũng được
tạo ra nhiều hơn. Do đó, việt bảo vệ và giữ gìn tài sản, an tồn cá nhân được đặt
ra rất cấp thiết. Để giải quyết vấn đề đó, con người đã thiết kế ra các hệ thống
phát hiện, cảnh báo và chống lại sự xâm nhập bất hợp phát cảu các thành phần
xấu.
Với vốn kiến thức hạn chế của em, tiểu luận môn học này em sẽ giới tiệu
và trình bày một hệ thống chống xâm nhập bằng tia laser đơn giản. Đây chưa
phải là một hệ thống hoàn chỉnh và hiện đại nhưng nó thể hiện được những
nghuên lý cơ bản nhất của một hệ thống chống trộm, từ đó mở ra khả năng phát
2

triển hệ thống tốt và hoàn thiện hơn cũng như ứng dụng vào các mục đích khác
nhau trong cuộc sống.
1.2. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI
Trong xã hội phát triển, tài sản và thông tin cá nhân được đặt lên hàng đầu
trong việc bảo quản và phòng tránh trộm cắp. Ngày nay, với sự phát triển của
công nghệ thông tin, các cách phòng chống như: ổ khóa, hàng rào sân thượng,
camera quan sát, … kẻ trộm vẫn có thể đột nhập vào nhà trộm đi tài sản khi
chúng ta lơ là bằng cách phá khóa, làm nhiễu. Đối với các cách phòng chống
như trên, vẫn còn thiếu một thiết bị cảnh báo có người đột nhập vào nhà.

3


1.3. TÍNH CẤP THIẾT
Như chúng ta thấy trên các trang an ninh trật tự thì tình hình tội phạm đang
ngày càng gia tăng, đặc biệt là tại các thành phố lớn. Số lượng các vụ trộm cắp
tài sản gia đình tăng cao với mức độ tinh vi và nguy hiểm. Do đó việc mỡi gia
đình nên lắp đặt cho mình một hệ thống chống trộm hay các thiết bị chống trộm
gia đình phù hợp là điều hết sức cần thiết. Nắm bắt được nhu cầu bảo vệ tài sản
cũng như sự an toàn cho những người thân yêu, từ những điều đó em rất mong
muốn mang lại sự an tâm tuyệt đối cho mọi người và bản thân bằng hệ
thống chống trộm bằng tia laser với arduino.

4


CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH & THIẾT KẾ
2.1. CÁC THIẾT BỊ PHẦN CỨNG

2.1.1. Mạch Arduino UNO R3
a. Tổng quan và chức năng
Arduino Uno là một bảng mạch vi điều khiển nguồn mở dựa trên vi điều
khiển Microchip Atmage328 được phát triển bởi Arduino.cc. Mạch được trang
bị các bộ chân đầu vào/ ra là Digital và Analog có thể giao tiếp với các bảng
mạch mở rộng khác nhau. Hiện tại Arduino UNO là vi mạch điều khiển cung
cấp đầy đủ nhất để xây dựng một dự án nhanh nhất, ví dụ lập trình xe tự hành,
lập trình Robot, điều khiển bật tắt đèn led…
b. Thông số kỹ thuật
Nguồn:
− Chân GND: Cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino.
− 5V: cấp diện áp cho đầu ra là 5V, và tối đa cho phép là 500mA.
− 3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra, và tối đa ở chân này là 50mA.
Các thông số liên quan:
−
−
−
−
−
−

Điện áp hoạt động: 5V.
Điện áp đầu vào khuyên dùng 7-12 V, giới hạn 6-20V.
Số chân Digital: 6.
Số chân Analog: 6.
Dịng điện DC trên mỡi chân I/O: 20mA.
Dịng điện trên chân 3.3V: 50mA.

5



2.1.2. Quang trở LDR
a. Tổng quan và chức năng
Quang trở hay còn gọi là Điện trở quang (Light Dependent Resistor). Nó
cũng được gọi là chất quang dẫn. Về cơ bản, nó là một tế bào quang điện hoạt
động theo nguyên tắc quang dẫn hay có nghĩa nó là một điện trở có giá trị điện
trở thay đổi theo cường độ ánh sáng. Nó được sử dụng nhiều trong các mạch
cảm biến ánh sáng, mạch chuyển đổi,… Một số ứng dụng của LDR như đồng hồ
đo ánh sáng máy ảnh, đèn đường, radio đồng hồ, báo động ánh sáng, báo khói
và đờng hờ ngồi trời.
b. Thơng số kỹ thuật
−
−
−
−
−
−
−
−

Điện áp tối đa: 150V.
Công suất tối đa: 100mW.
Giái trị bước sóng: 540nm.
Trở sang: 10 ~ 20 (KΩ).
Trở tối: 1 (MΩ).
Nhiệt độ hoạt động: -30 ~ 70℃.
Giá trị γ (1000 | 10): 0.6.
Thời gian đáp ướng: tăng: 20ms; giảm: 30ms.

2.1.3. Đầu laser và điện trở

a. Đầu laser
Đầu laser thường được sử dụng cho đồ chơi laser, ứng dụng chống trộm,…
Có thông số kỹ thuật như sau:
−
−
−
−

Điện áp: 5V.
Cơng suất: 5mW.
Bước sóng laser: 650nm.
Dịng điện tiêu thụ: <40mA.

6


b. Điện trở
Điện trở thường được sử dụng làm cầu chia áp, khống chế dòng điện qua
tải cho phù hợp, phân cực cho bóng bán dẫn, tham giai vào các mạch tạo dao
động RC. Có thông số kỹ thuật như sau:
−
−
−
−

Model: 10KΩ - 1/4W.
Nhiệt độ hoạt động: -55℃ đến 155℃.
Loại: Điện trở cố định.
Sai số: +/-5%.


2.1.4. Cịi buzzer, Cơng tắc và led
Còi buzzer thường được sử dụng làm Làm còi báo tín hiệu, Sử dụng trong
mạch điều hịa, Các loại mạch báo động thông dụng khác,… Có thông số kỹ
thuật như sau:
− Điện áp: 5V.
− Kích thước: 9.5x12mm.
Cơng tắc bập bênh: 3A-250vAC , 6A-125vAC.
Bóng đèn led: Đỏ: 1.8-2.2VDC; Vàng, Xanh lá: 2.02.4VDC.
2.2. SƠ ĐỒ THIẾT KẾ
2.2.1. Liên kết quang trở với Arduino
Quang trở

Arduino

Chân 1

AD

Chân 2

5V
Bảng 1. Bảng liên kết mạch Arduino với quang trở.

2.2.2. Liên kết còi buzzer với Arduino
Còi buzzer

Arduino

Chân dương


GND
7


Chân âm

Port 12

Bảng 2. Bảng liên kết mạch Arduino với cịi buzzer.

2.2.3. Liên kết cơng tắc với Arduino
Quang trở

Arduino

Chân 1

Port 6

Chân 2

5V
Bảng 3. Bảng liên kết mạch Arduino với công tắc.

Hình 1. Sơ đồ kết nối hệ thống chống trộm bằng laser.

8


2.2.4. Lưu đồ giải thuật


Hình 2. Lưu đồ giải thuật.

9


CHƯƠNG 3. CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG
3.1. CHƯƠNG TRÌNH CÀI ĐẶT ARDUINO
Code chương trình:
void setup(){
pinMode(triggeredLED, OUTPUT);
pinMode(triggeredLED2, OUTPUT);
pinMode(RedLED, OUTPUT);
pinMode(GreenLED, OUTPUT);
pinMode(armButton, INPUT);
digitalWrite(triggeredLED, HIGH);
delay(500);
digitalWrite(triggeredLED, LOW);
calibrate();
setArmedState();
}
void loop(){
reading = analogRead(inputPin);
int buttonVal = digitalRead(armButton);
if ((buttonVal == HIGH) && (prev_buttonVal == LOW)){
setArmedState();
delay(500);
}
if ((isArmed) && (reading < threshold)){
isTriggered = true;}


10


if (isTriggered){
for (int i = lowrange; i <= highrange; i++) {
tone (speakerPin, i, 250);
}
for (int i = highrange; i >= lowrange; i--) {
tone (speakerPin, i, 250);
}
digitalWrite(triggeredLED, HIGH);
delay(50);
digitalWrite(triggeredLED, LOW);
delay (50);
digitalWrite(triggeredLED2, HIGH);
delay (50);
digitalWrite(triggeredLED2, LOW);
delay (50);
}
delay(20);
}
void setArmedState(){
if (isArmed){
digitalWrite(GreenLED, HIGH);
digitalWrite(RedLED, LOW);
isTriggered = false;
isArmed = false;
} else {


11


digitalWrite(GreenLED, LOW);
digitalWrite(RedLED, HIGH);
tone(speakerPin, 220, 125);
delay(200);
tone(speakerPin, 196, 250);
isArmed = true;
}}
void calibrate(){
int sample = 0;
int baseline = 0;
const int min_diff = 200;
const int sensitivity = 50;
int success_count = 0;
digitalWrite(RedLED, LOW);
digitalWrite(GreenLED, LOW);
for (int i=0; i<10; i++){
sample += analogRead(inputPin);
digitalWrite(GreenLED, HIGH);
delay (50);
digitalWrite(GreenLED, LOW);
delay (50);
}
do {
sample = analogRead(inputPin);
if (sample > baseline + min_diff){

12



success_count++;
threshold += sample;
digitalWrite(GreenLED, HIGH);
delay (100);
digitalWrite(GreenLED, LOW);
delay (100);
} else {
success_count = 0;
threshold = 0; }
} while (success_count < 3);
threshold = (threshold/3) - sensitivity;
tone(speakerPin, 196, 250);
delay(200);
tone(speakerPin, 220, 125);
}

13


CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN & HƯỚNG PHÁT TRIỂN
4.1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
− Thết bị đã hoạt động theo đúng ý tưởng đề ra.
− Biết cách kết nối các linh kiện diện tử với nhau.
− Tìm hiểu được rất nhiều vấn đề liên quan đến hệ thống chống trộm bằng
laser và áp dụng vào đề tài.
4.2. HẠN CHẾ
− Sản phẩm còn lỗi phần công tắc.
− Độ phức tạp chưa cao, chưa tạo thành một hệ thống phát triển và cảnh báo

hoàn chỉnh.
− Có thể bị phát hiện trong môi trường tối.
4.3. HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Hoàn thiện và phát triển đề tài thành một hệ thống chống trộm hoàn chỉnh.
thêm một số chức năng khác cho sản phẩm, như thông báo có kẻ đột nhập về
thiết bị di động thông minh, pc,…; tự động bật tắc hệ thông sau 5 phút báo động.

14


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. />2. />
15


NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN

16