Đồ án thiết kế và thi công mô hình hệ thống giám sát nhà thông minh

Tìm hiểu đồ án mô hình hệ thống giám sát nhà thông minh ứng dụng IoT. Tài liệu phân tích cấu trúc phần cứng, thiết kế mạch và phần mềm điều khiển.

• Tác giả: Phan Lâm Trường
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Ngô Lâm
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông
• Đề tài: Mô hình hệ thống giám sát nhà thông minh
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về đồ án hệ thống giám sát nhà thông minh

Đồ án hệ thống giám sát nhà thông minh nhằm xây dựng mô hình tích hợp các cảm biến và thiết bị điều khiển để giám sát an ninh, môi trường và quản lý thiết bị trong ngôi nhà. Hệ thống sử dụng vi điều khiển ESP32 kết nối không dây Wi-Fi và giao thức MQTT, cho phép điều khiển từ xa qua ứng dụng di động. Các cảm biến như MQ-2 (khí gas), DHT11 (nhiệt độ độ ẩm), HC-SR501 (chuyển động) và AS608 (vân tay) được lắp đặt để phát hiện nguy cơ cháy nổ, xâm nhập trái phép hay điều kiện môi trường bất thường. Dữ liệu thu thập được hiển thị trên giao diện web thân thiện, đồng thời gửi cảnh báo tức thời qua tin nhắn hoặc email. Mô hình này phù hợp cho ứng dụng dân dụng, tiết kiệm chi phí nhưng vẫn đảm bảo tính ổn định và bảo mật cao.

1.1. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu

Mục tiêu chính của đề tài là thiết kế một hệ thống giám sát nhà thông minh có khả năng tự động phát hiện các tình huống nguy hiểm như cháy nổ, rò rỉ khí gas hay đột nhập trái phép. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào ba khía cạnh chính: giám sát môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, khí gas), giám sát an ninh (chuyển động, vân tay) và điều khiển thiết bị (bật/tắt đèn, quạt). Hệ thống được xây dựng dựa trên nền tảng phần cứng ESP32 và phần mềm giao diện web sử dụng ngôn ngữ PHP kết hợp cơ sở dữ liệu MySQL. Các thiết bị ngoại vi được lựa chọn dựa trên tiêu chí chi phí thấp, dễ triển khai và tương thích cao với môi trường IoT.

1.2. Các công nghệ và thiết bị sử dụng

Hệ thống tích hợp nhiều công nghệ tiên tiến như vi điều khiển ESP32 (với chip ESP32-WROOM-32D), cảm biến đa dạng (MQ-2, DHT11, HC-SR501, AS608) và giao thức truyền thông không dây Wi-Fi. ESP32 đóng vai trò trung tâm xử lý dữ liệu từ cảm biến, kết nối với máy chủ thông qua giao thức MQTT. Giao diện người dùng được xây dựng bằng HTML/CSS/JavaScript, hiển thị dữ liệu theo thời gian thực và cho phép người dùng điều khiển thiết bị từ xa. Hệ thống còn tích hợp module GSM SIM800L để gửi cảnh báo SMS khi phát hiện sự cố. Các linh kiện được chọn lựa dựa trên khả năng tương thích, độ ổn định và chi phí hợp lý.

II. Phân tích vấn đề trong thiết kế hệ thống giám sát nhà

Việc thiết kế hệ thống giám sát nhà thông minh gặp nhiều thách thức liên quan đến tính ổn định, bảo mật dữ liệu và khả năng mở rộng. Một trong những vấn đề lớn nhất là lựa chọn cảm biến phù hợp cho từng mục đích giám sát. Ví dụ, cảm biến khí gas MQ-2 có phạm vi phát hiện rộng nhưng độ nhạy thấp với khí CO, trong khi cảm biến DHT11 cung cấp dữ liệu nhiệt độ độ ẩm chính xác nhưng không phát hiện được nguy cơ cháy. Ngoài ra, hệ thống phải xử lý dữ liệu từ nhiều cảm biến cùng lúc mà không gây xung đột, đòi hỏi vi điều khiển có đủ tài nguyên phần cứng. Bảo mật dữ liệu cũng là mối quan tâm hàng đầu khi hệ thống kết nối mạng công cộng, dễ bị tấn công nếu không được mã hóa đầy đủ. Cuối cùng, giao diện người dùng cần đơn giản nhưng trực quan, đảm bảo người dùng không chuyên có thể dễ dàng vận hành.

2.1. Những hạn chế của cảm biến trong giám sát môi trường

Cảm biến môi trường như MQ-2 (khí gas) và DHT11 (nhiệt độ độ ẩm) có những hạn chế nhất định ảnh hưởng đến độ chính xác của hệ thống. MQ-2 hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi điện trở khi tiếp xúc với khí gas, nhưng độ nhạy giảm đáng kể ở nồng độ thấp (<300 ppm) hoặc khi có nhiều loại khí cùng tồn tại. DHT11 cung cấp dữ liệu nhiệt độ độ ẩm ổn định nhưng không thể phát hiện nguy cơ cháy sớm như cảm biến khói chuyên dụng. Hơn nữa, các cảm biến này dễ bị nhiễu từ môi trường bên ngoài như bụi, hơi ẩm, dẫn đến báo động giả. Để khắc phục, hệ thống cần kết hợp nhiều cảm biến và áp dụng thuật toán lọc dữ liệu tiên tiến.

2.2. Thách thức trong kết nối và xử lý dữ liệu

Hệ thống giám sát nhà thông minh phải xử lý dữ liệu từ nhiều cảm biến cùng lúc, yêu cầu vi điều khiển có đủ tài nguyên tính toán. ESP32 đáp ứng được nhu cầu này nhờ bộ vi xử lý kép Xtensa LX6, nhưng việc quản lý kết nối Wi-Fi ổn định vẫn là thách thức khi mạng không ổn định. Giao thức MQTT được sử dụng để truyền dữ liệu do tính nhẹ và độ tin cậy cao, nhưng cần cấu hình chất lượng dịch vụ (QoS) phù hợp để tránh mất gói tin. Ngoài ra, hệ thống phải đối mặt với nguy cơ tấn công mạng nếu không được bảo vệ bằng mật khẩu mạnh và mã hóa dữ liệu. Việc lưu trữ dữ liệu cục bộ trên thiết bị hoặc đám mây cũng đòi hỏi dung lượng lưu trữ đủ lớn để ghi lại lịch sử giám sát.

III. Giải pháp thiết kế mô hình hệ thống giám sát tối ưu

Giải pháp đề xuất tập trung vào ba trụ cột: phần cứng, phần mềm và giao diện người dùng. Phần cứng sử dụng vi điều khiển ESP32 làm trung tâm, kết hợp với các cảm biến chuyên dụng như MQ-2 (khí gas), DHT11 (nhiệt độ độ ẩm), HC-SR501 (chuyển động) và AS608 (vân tay). Hệ thống được thiết kế với module GSM SIM800L để gửi cảnh báo SMS khi phát hiện sự cố, đảm bảo hoạt động ngay cả khi mất kết nối Wi-Fi. Phần mềm được lập trình bằng Arduino IDE, sử dụng thư viện MQTT PubSubClient để truyền dữ liệu lên máy chủ. Giao diện web xây dựng bằng PHP và MySQL hiển thị dữ liệu theo thời gian thực, cho phép người dùng điều khiển thiết bị từ xa. Hệ thống còn tích hợp thuật toán phát hiện bất thường dựa trên ngưỡng cảnh báo do người dùng thiết lập.

3.1. Lựa chọn cảm biến và thiết bị ngoại vi phù hợp

Việc lựa chọn cảm biến dựa trên tiêu chí độ chính xác, phạm vi phát hiện và khả năng tương thích với vi điều khiển. Cảm biến khí gas MQ-2 được chọn vì khả năng phát hiện đa khí (gas, khói, hơi cồn) với phạm vi 300–10000 ppm, phù hợp cho giám sát cháy nổ. DHT11 cung cấp dữ liệu nhiệt độ độ ẩm với độ chính xác ±2°C/±5% RH, đủ cho ứng dụng dân dụng. Cảm biến chuyển động HC-SR501 có góc quét 110° và phạm vi 7m, lý tưởng cho giám sát an ninh. Module vân tay AS608 tích hợp thuật toán nhận dạng nhanh, cho phép quản lý truy cập dễ dàng. Tất cả thiết bị được kết nối với ESP32 qua giao tiếp I2C/UART, đảm bảo tốc độ truyền dữ liệu cao và ổn định.

3.2. Kiến trúc phần mềm và giao thức truyền thông

Phần mềm hệ thống gồm ba lớp chính: lớp thu thập dữ liệu (Arduino), lớp xử lý (PHP/MySQL) và lớp hiển thị (giao diện web). Dữ liệu từ cảm biến được truyền qua giao thức MQTT đến máy chủ, sử dụng broker Mosquitto để quản lý các chủ đề (topic) như /sensor/temperature, /sensor/gas. Máy chủ lưu trữ dữ liệu trong cơ sở dữ liệu MySQL, cho phép truy vấn lịch sử giám sát. Giao diện web sử dụng thư viện Chart.js để hiển thị biểu đồ dữ liệu theo thời gian, kết hợp với AJAX để cập nhật dữ liệu mà không cần tải lại trang. Hệ thống còn tích hợp thuật toán cảnh báo dựa trên ngưỡng do người dùng cài đặt, gửi thông báo tức thời qua SMS hoặc email khi phát hiện sự cố.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn của mô hình

Đồ án đã xây dựng thành công mô hình hệ thống giám sát nhà thông minh tích hợp đa cảm biến, đáp ứng các yêu cầu về giám sát an ninh, môi trường và điều khiển thiết bị. Hệ thống hoạt động ổn định với độ trễ thấp nhờ giao thức MQTT, đồng thời đảm bảo bảo mật dữ liệu bằng mã hóa và xác thực. Các thử nghiệm cho thấy hệ thống phát hiện chính xác 95% các sự cố như cháy nổ, xâm nhập trái phép hay điều kiện môi trường bất thường. Mô hình có thể ứng dụng rộng rãi trong gia đình, văn phòng hoặc nhà xưởng, giúp nâng cao an toàn và tiện ích cho người dùng. Hướng phát triển tiếp theo bao gồm tích hợp trí tuệ nhân tạo để phân tích dữ liệu sâu hơn và mở rộng khả năng điều khiển bằng giọng nói.

4.1. Đánh giá hiệu quả và tính khả thi

Hiệu quả của hệ thống được đánh giá thông qua hai tiêu chí chính: độ chính xác phát hiện sự cố và độ tin cậy hoạt động. Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống phát hiện khí gas ở nồng độ 500 ppm trong vòng 5 giây, nhiệt độ vượt ngưỡng 40°C được báo cáo ngay lập tức, và chuyển động lạ được ghi nhận trong vòng 2 giây. Độ tin cậy đạt 98% nhờ cơ chế tự động kết nối lại Wi-Fi khi mất mạng và gửi cảnh báo SMS dự phòng. Tính khả thi được chứng minh qua chi phí thấp (khoảng 1,5 triệu đồng) và dễ triển khai, phù hợp với nhu cầu của đa số hộ gia đình tại Việt Nam.

4.2. Hướng phát triển tương lai của hệ thống

Hệ thống có thể mở rộng bằng cách tích hợp thêm cảm biến như cảm biến rung cửa (HC-SR505), cảm biến nước (FC-37) hoặc camera AI để nhận dạng khuôn mặt. Việc áp dụng trí tuệ nhân tạo (AI) sẽ giúp hệ thống học hỏi thói quen sinh hoạt của người dùng, từ đó đưa ra cảnh báo chính xác hơn. Ngoài ra, hệ thống có thể kết nối với các nền tảng IoT phổ biến như Home Assistant hoặc Google Home để tích hợp vào hệ sinh thái nhà thông minh. Việc sử dụng năng lượng mặt trời để cấp nguồn cho hệ thống cũng là hướng phát triển bền vững, giúp giảm chi phí vận hành.

Trích đoạn nội dung tài liệu

đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, giới hạn của đề tài.  Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết. Chương này trình bày cơ sở lý thuyết liên quan đến đề tài. Giới thiệu về vi điều khiển, các cảm biến sử dụng.

Đưa ra cơ sở lý thuyết về Web Server.  Chương 3: Thiết kế và tính toán. Chương này trình bày về phương án thiết kế, tính toán các thông số lựa chọn linh kiện phù hợp. Lưu đồ điều khiển hệ thống, thiết kế giao diện Web.

 Chương 4: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá. Chương này trình bày về kết quả đạt được phần cứng, phần mềm. Từ đó đưa ra nhận xét, đánh giá thực nghiệm.  Chương 5: Kết Luận và Hướng Phát Triển.

Tổng kết các ưu điểm và nhược điểm của đề tài, đưa ra hướng phát triển phù hợp trong tương lai.1 Giới thiệu ESP32 là một hệ thống vi điều khiển trên chip (SoC) giá rẻ của Espressif Systems, nhà phát triển của ESP8266 SoC. Nó là sự kế thừa của SoC ESP8266 và có cả hai biến thể lõi đơn và lõi kép của bộ vi xử lý 32-bit Xtensa LX6 của Tensilica với Wi-Fi và Bluetooth tích hợp.1 Module ESP32 NodeMCU.2 Module ESP32S DevkitC.  Một số thông số cơ bản của Module ESP32: - Hỗ trợ chuẩn không dây 802. - Micro-MCU 32bit tích hợp, tốc độ 160 MHz - 240 MHz, hỗ trợ RTOS, SRAM, Flash.

Hỗ trợ chế độ bảo mật WPA / WPA2. - Hỗ trợ UART, I2C, SPI, I2S, PWM, GPIO, điều khiển từ xa hồng ngoại. - Phạm vi nhiệt độ hoạt động: -40°C ~ 125°C.2 Thông số kỹ thuật của Module ESP32 Tất cả thông số kỹ thuật chi tiết của Module ESP32 được tổng hợp ở các bảng dưới đây: Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của ESP32-WROOM-32 3 Tên Nội dung Thông số kỹ thuật FCC/CE- Chứng nhận RF RED/IC/TELEC/KCC/SRRC/NCC Chứng nhận Wifi Wi-Fi Alliance Chứng nhận Chứng nhận Bluetooth BQB Chứng nhận năng lượng RoHS/REACH tái tạo Kiểm tra Độ tin cậy ( Độ bền ) HTOL/HTSL/uHAST/TCT/ESD 802.11n up to 150 Chuẩn Mbps) Kỹ thuật ghép kênh A-MPDU và A- MSDU và hỗ trợ giảm khoảng cách Wifi Giao thức giữa các symbol (ký hiệu) từ 4 nano giây xuống còn 3,6 nano giây để tăng tốc độ Dải tần số 2.2 BR/EDR and BLE Giao thức specification Bộ thu NZIF với độ nhạy –97 dBm Bluetooth Class-1, class-2 and class-3 transmitter Sóng vô tuyến AFH Âm thanh Tần số âm thanh CVSD & SBC SD card, UART, SPI, SDIO, I2C, LED PWM, Motor PWM, I 2S, IR, pulse Phần cứng Giao diện Module counter, GPIO, capacitive touch sensor, ADC, DAC, Two-Wire Automotive Interface (TWAI®), 4 compatible with ISO11898-1 (CAN Specification 2.0) Cảm biến trên chíp Cảm biến Hall Giao động tích hợp 40 MHz crystal SPI 4MB Điện áp hoạt động / 3.6 V Nguồn cấp Dòng điện hoạt động Trung bình: 80 mA Dòng điện chuyển đổi từ 500 mA nguồn cấp tối thiểu Nhiệt độ yêu cầu để hoạt –40 °C ~ +85 °C động (18.10) mm Kích thước × (3.10) mm Mức nhạy với hơi ẩm Cấp 3 (MSL) Bảng 2.2 Thông số các chân của ESP32-WROOM-32 Tên STT Loại Chức năng chân GND 1 P Ground 3V3 2 P Nguồn cấp EN 3 I Tín hiệu cho phép. Mức cao tích cực SENSOR_VP 4 I GPIO36, ADC1_CH0, RTC_GPIO0 SENSOR_VN 5 I GPIO39, ADC1_CH3, RTC_GPIO3 IO34 6 I GPIO34, ADC1_CH6, RTC_GPIO4 IO35 7 I GPIO35, ADC1_CH7, RTC_GPIO5 5 IO32 8 I/O GPIO32, XTAL_32K_P (32.768 kHz giao động thạch anh đầu vào), ADC1_CH4, TOUCH9, RTC_GPIO9 IO33 9 I/O GPIO33, XTAL_32K_N (32.768 kHz giao động thạch anh đầu ra), ADC1_CH5, TOUCH8, RTC_GPIO8 IO25 10 I/O GPIO25, DAC_1, ADC2_CH8, RTC_GPIO6, EMAC_RXD0 IO26 11 I/O GPIO26, DAC_2, ADC2_CH9, RTC_GPIO7, EMAC_RXD1 IO27 12 I/O GPIO27, ADC2_CH7, TOUCH7, RTC_GPIO17, EMAC_RX_DV IO14 13 I/O GPIO14, ADC2_CH6, TOUCH6, RTC_GPIO16, MTMS, HSPICLK, HS2_CLK, SD_CLK, EMAC_TXD2 IO12 14 I/O GPIO12, ADC2_CH5, TOUCH5, RTC_GPIO15, MTDI, HSPIQ, HS2_DATA2, SD_DATA2, EMAC_TXD3 GND 15 P Ground IO13 16 I/O GPIO13, ADC2_CH4, TOUCH4, RTC_GPIO14, MTCK, HSPID, HS2_DATA3, SD_DATA3, EMAC_RX_ER SHD/SD2* 17 I/O GPIO9, SD_DATA2, SPIHD, HS1_DATA2, U1RXD SWP/SD3* 18 I/O GPIO10, SD_DATA3, SPIWP, HS1_DATA3, U1TXD SCS/CMD* 19 I/O GPIO11, SD_CMD, SPICS0, HS1_CMD, U1RTS 6 SCK/CLK* 20 I/O GPIO6, SD_CLK, SPICLK, HS1_CLK, U1CTS SDO/SD0* 21 I/O GPIO7, SD_DATA0, SPIQ, HS1_DATA0, U2RTS SDI/SD1* 22 I/O GPIO8, SD_DATA1, SPID, HS1_DATA1, U2CTS IO15 23 I/O GPIO15, ADC2_CH3, TOUCH3, MTDO, HSPICS0, RTC_GPIO13, HS2_CMD, SD_CMD, EMAC_RXD3 IO2 24 I/O GPIO2, ADC2_CH2, TOUCH2, RTC_GPIO12, HSPIWP, HS2_DATA0, SD_DATA0 IO0 25 I/O GPIO0, ADC2_CH1, TOUCH1, RTC_GPIO11, CLK_OUT1, EMAC_TX_CLK IO4 26 I/O GPIO4, ADC2_CH0, TOUCH0, RTC_GPIO10, HSPIHD, HS2_DATA1, SD_DATA1, EMAC_TX_ER IO16 27 I/O GPIO16, HS1_DATA4, U2RXD, EMAC_CLK_OUT IO17 28 I/O GPIO17, HS1_DATA5, U2TXD, EMAC_CLK_OUT_180 IO5 29 I/O GPIO5, VSPICS0, HS1_DATA6, EMAC_RX_CLK IO18 30 I/O GPIO18, VSPICLK, HS1_DATA7 IO19 31 I/O GPIO19, VSPIQ, U0CTS, EMAC_TXD0 NC 32 - - IO21 33 I/O GPIO21, VSPIHD, EMAC_TX_EN 7 RXD0 34 I/O GPIO3, U0RXD, CLK_OUT2 TXD0 35 I/O GPIO1, U0TXD, CLK_OUT3, EMAC_RXD2 IO22 36 I/O GPIO22, VSPIWP, U0RTS, EMAC_TXD1 IO23 37 I/O GPIO23, VSPID, HS1_STROBE GND 38 P Ground 2.3 Chế độ hoạt động của Module ESP32 Module ESP32 có thể được cấu hình ở năm chế độ năng lượng khác nhau.

Mỗi chế độ có xếp hạng tiêu thụ năng lượng khác nhau. Các chế độ năng lượng của ESP32 là: - Active Mode - Chế độ hoạt động. - Modem Sleep Mode - Chế độ ngủ Modem. - Light Sleep Mode - Chế độ ngủ nhẹ.

- Deep Sleep Mode - Chế độ ngủ sâu. - Hibernation Mode - Chế độ ngủ đông. Mỗi chế độ có các tính năng riêng biệt phụ thuộc vào các thành phần nào có thể hoạt động và khả năng tiết kiệm năng lượng riêng.3 So sánh các chế độ hoạt động của Module ESP32. Chế độ làm việc Modem Light Deep Active Hibernation Hoạt động sleep sleep sleep CPU ON ON PAUSE OFF OFF Bluetooth,Wifi,Radio ON OFF OFF OFF OFF RTC, các ngoại vi ON ON ON ON OFF ULP ON ON ON ON/OFF OFF Dòng tiêu thụ 95-240mA 2-50mA 0,8mA 10-150µA 5µA 8 Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý Module ESP32.2 CẢM BIẾN KHÍ GAS[9] 2.1 Cảm biến khí Gas Cảm biến khí Gas là một trong những cảm biến quan trọng được sử dụng trong môi trường Gas.

Bình Gas rò rỉ, van gas bị hỏng, ống gas bị thủng do điều kiện tự nhiên,… đều là những nguyên nhân gây ra hỏa hoạn. Không chỉ phát hiện sự rò rỉ cảm biến khí gas còn đo được mật độ rò rỉ nhiều hay ít. Qua đó chúng ta sẽ có các biện pháp cảnh báo và ngăn chặn sự rò rỉ khí Gas kịp thời.2 Module cảm biến khí Gas MQ-2 Theo yêu cầu của đề tài thì đây là hệ thống giám sát và cảnh báo cho tòa nhà nên một cảm biến phát hiện khói bằng nồng độ khí sẽ phù hợp hơn là dùng quang điện. Do đó, nhóm quyết định sử dụng MQ-2 làm cảm biến khí gas cho đề tài của mình.4 Module cảm biến khí Hình 2.1 Ký hiệu của Module cảm Gas MQ-2.

biến khí Gas MQ-2.  Thông số kỹ thuật: - Điện áp hoạt động: 4. - Phạm vi phát hiện: 300 ~ 10000 ppm. - Cảm kháng: 1KΩ ~ 20KΩ / 50ppm.

- Thời gian đáp ứng: ≤ 10s. - Thời gian phục hồi: ≤ 30s. - Trở kháng khi nóng: 31Ω ± 3Ω. - Điện áp ngõ ra: 2.

- Dòng tiêu thụ: ≤ 180 mA. - Năng lượng tiêu thụ khi nóng: ≤ 950 mW.  Sơ đồ chân của Module cảm biến khói MQ-2: 10 - Chân số 1: VCC. Có chức năng cấp nguồn có cho Module cảm biến.

- Chân số 2: GND. Có chức năng nối đất cho Module cảm biến. - Chân số 3: Digital Out (DO). Có chức năng truyền dữ liệu phản hồi bằng tín hiệu số.

- Chân số 4: Analog Out (AO). Có chức năng truyền dữ liệu phản hồi bằng tín hiệu analog.  Độ nhạy với một số chất khí. - Độ nhạy của Module cảm biến khí gas MQ-2 với một số chất khí được tính bởi công thức Rs/R0, trong đó Rs là điện trở trong các loại khí khác nhau, R0 là điện trở của cảm biến trong 1000ppm khí Hydro.9 trình bày độ nhạy của Module cảm biến khí gas MQ-2 với một số chất khí trong khoảng từ 100 đến 10000ppm.6 Độ nhạy của Module MQ-2 đối với một số loại khí.

 Nguyên lý hoạt động: - Khi nồng độ chất khí càng cao điện áp giá trị đầu ra tại chân A0 của cảm biến càng tăng lên. Tín hiệu tương tự này được trực tiếp xuất ra ở đầu ra và được đưa tới bộ so sánh LM393 để số hoá tín hiệu. Bộ so sánh cùng với một biến trở để điều chỉnh độ nhạy của cảm biến.7 Sơ đồ nguyên lý Module cảm biến khí Gas MQ-2.1 Giới thiệu về Module SIM 800L Những hệ thống được thiết kế xây dựng có khả năng điều khiển từ xa. Tuy nhiên, việc giám sát và gửi nhận dữ liệu thu thập từ các cảm biến gặp khó ở những nơi không có Internet để truy cập vào Web Server, để khắc phục hạn chế đó thì sử dụng tin nhắn điện thoại là giải pháp dễ sử dụng nhất vì không gặp trở ngại về khoảng cách, có độ ổn định cao và chi phí rẻ.

Vì thế nhóm quyết định sử dụng Module SIM 800L cho đề tài. Module SIM800L dùng để điều khiển thiết bị hoặc cảnh báo từ xa thông qua mạng di động như gọi điện, tin nhắn văn bản.8 Chức năng các chân của Module SIM 800L - NET là chân kết nối với Ăng-ten bên ngoài - VCC là chân cấp nguồn cho Module SIM 800L có mức điện áp từ 3.2V - Khe gắn SIM : Micro SIM - RST (Reset) là chân dùng để reset. Nối chân reset xuống mức thấp ở 100ms sẽ reset toàn bộ Module. - RxD (Receiver) Chân dùng để kết nối UART 12 - TxD (Transmitter) Chân dùng để kết nối UART - GND Chân nối Ground, chúng ta cần nối Ground chung với Arduino.

- RING pin Hoạt động giống như chuông điện thoại. Nó thường dùng để ngắt ngoài (Interrupt) Arduino. Mặc định của nó là mức cao và được kéo xuống mức thấp 120ms khi nhận cuộc gọi. Ngoài ra, bạn có thể điều chỉnh để có thể xuất xung khi nhận tin nhắn SMS.

- DTR pin activates/deactivates chế độ sleep. Đặt chân này ở mức CAO sẽ đưa Module vào trạng thái ngủ, disable giao tiếp UART. Kéo chân xuống mức THẤP sẽ đánh thức hoạt động của Module. - MIC± là 2 kết nối microphone.

- SPK± là 2 kết nối của loa.2 Đặc điểm kỹ thuật của Module SIM 800L Hình 2.10 Ký hiệu Module SIM 800L.  Thông số kỹ thuật: - Nguồn cấp: 3.2 VDC nên dùng nguồn có dòng đủ 1.0 A để mạch hoạt động ổn định - Khe gắn SIM : Micro SIM - Dòng tiêu thụ ở chế độ chờ: 10 mA - Dòng khi hoạt động: 100 mA đến 1 A - Hỗ trợ 4 băng tần phổ biến - Kích thước: 25mm x 22mm  Một số chức năng của Module SIM 800L - Gọi điện thoại, nhận cuộc gọi tới. - Gửi, nhận, đọc hay xóa tin nhắn.