Chương 1: TỔNG QUAN Giới thiệu sơ lược về tình hình nghiên cứu hiện nay cũng như tính cấp thiết của đề tài. Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Nêu các lý thuyết cần thiết để sử dụng trong đề tài. Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG Trình bày sơ đồ hệ thống và giải thích hoạt động của hệ thống. Đưa ra các phương pháp lựa chọn phần cứng và xác định lựa chọn phù hợp với yêu cầu của đề tài.
Tính toán đưa ra giải thuật, thuật toán phần mềm. Chương 4: KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ SO SÁNH Trình bày kết quả đã thực hiện về phần cứng và phần mềm, đưa ra nhận xét. Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Nêu các ưu điểm và nhược điểm của đề tài, hướng khắc phục và phạm vi sử dụng trong thực tế. 4 do an Đồ Án Tốt Nghiệp Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.
Giới thiệu về Board Arduino UNO Arduino UNO hiện nay đang được sử dụng rất phổ biến. Hiện dòng mạch này đã phát triển tới thế hệ thứ 3 (R3) đó là Arduino Uno R3. Cáp USB Dây cáp dùng để cắm vào máy tính để nạp chương trình cho bo và dây đồng thời cũng lấy nguồn từ nguồn usb của máy tính để cho bo hoạt động. Ngoài ra cáp USB còn được dùng để truyền dữ liệu từ bo Arduino lên máy tính.
Dây cáp có 2 đầu, đầu 1a được dùng để cắm vào cổng USB trên bo Arduino, đầu 1b dùng để cắm vào cổng USB trên máy tính. IC Atmega 16U2 IC này được lập trình như một bộ chuyển đổi USB –to-Serial dùng để giao tiếp với máy tính thông qua giao thức Serial (dùng cổng COM) 3. Cổng nguồn ngoài Cổng nguồn ngoài nhằm sử dụng nguồn điện bên ngoài như pin, bình acquy hay các adapter cho bo Arduino hoạt động. Nguồn điện cấp vào cổng này là nguồn DC có hiệu điện thế từ 6V đến 20V, tuy nhiên hiệu điện thế tốt nhất mà nhà sản xuất khuyên dùng là từ 7 đến 12V.
Cổng USB Cổng USB trên bo Arduino dùng để kết nối với cáp USB 5. Nút Reset Nút reset được sử dụng để reset lại chương trình đang chạy. 5 do an Đồ Án Tốt Nghiệp 6. ICSP của ATmega 16U2 ICSP (In-Circuit Serial Programming) đây là các chân giao tiếp SPI của chip Atmega 16U2.
Các nhân xuất tín hiệu ngõ ra Có tất cả 14 chân xuất tín hiệu ra trong Arduino Uno, những chân có dấu ~ là những chân có thể điều chế độ rộng xung (PWM) 8. IC Atmega 328 IC Atmega 328 là nhân của bo mạch Arduino Uno, IC này được sử dụng trong việc thu thập dữ liệu từ cảm biến, xử lý dữ liệu, xuất tín hiệu ra,… 9. Chân ICSP của Atmega 328 Các chân ICSP của Atmega 328 được sử dụng cho các giao tiếp SPI (Serial Peripheral Interface). Chân lấy tín hiệu analog Các chân này lấy tín hiệu Analog (tín hiệu tương tự) từ cảm biến để IC Atmega 328 xử lý.
Có tất cả 6 chân lấy tín hiệu Analog, từ A0 đến A5. Chân cấp nguồn Các chân này dùng để cấp nguồn cho các thiết bị bên ngoài như role, cảm biến, RC servo,…trên khu vực này có sẵn các chân GND (chân nối đất, chân âm), chân 5V, chân 3. 6 do an Đồ Án Tốt Nghiệp Bảng 2.8: Thông số kỹ thuật của board Arduino UNO R3. Đặc tính Giá trị Vi điều khiển Atmega328 (8bit) Điện áp hoạt động 5VDC ( cấp qua cổng USB) Tần số hoạt động 16Mhz Dòng tiêu thụ 30Ma Điện áp vào lý tưởng 7-12 VDC Điện áp giới hạn 6-20 VDC Số chân I/O số 14 (6 chân PWM) Số chân I/O tương tự 6 (độ phân giải 10 bit) Dòng tối đa trên mỗi chân 30Ma Dòng ra tối đa (5V) 500Ma Dòng ra tối đa (3V) 50Ma Bộ nhớ flash 32KB với 0.5KB dùng bởi bootloader SRAM 2KB EEPROM 1KB 2.2 Giới thiệu về webcam Hyundai 7 do an Đồ Án Tốt Nghiệp Hình 2.0 Webcam D2 là sản phẩm Webcam có thiết kế đẹp và kích thước nhỏ gọn.
Kết nối USB thông dụng phù hợp khi sử dụng cho máy vi tính, laptop,.Đặc biệt có thể thu giọng nói thông qua mic tích hợp trên webcam. Thông số kỹ thuật: Độ phân giải ảnh : 960x720. Số điểm ảnh : 3 triệu. Tốc độ khung: 25fps Kết nối: Usb 2.0, Usb Tính năng: Zoom số 2X.
Cảm biến mưa Chúng ta có thể dễ dàng nhận biết mưa bằng mắt thường hoặc cảm nhận ở da. Và trong mạch điện tử củng vậy, các hệ thống điện tử phát hiện mưa cũng chia ra làm hai loại: thứ nhất là dùng camera để nhận biết và loại thứ hai là dùng cảm biến (tương tự da của con người). Ở đây, nhóm em dung cảm biến mưa như hình 2.: Cảm biến mưa Mạch cảm biến mưa gồm 2 bộ phận: + Bộ phận cảm biến mưa được gắn ngoài trời + Bộ phận điều chỉnh độ nhạy cần được che chắn Mạch cảm biến mưa hoạt động bằng cách so sánh hiệu điện thế của mạch cảm biến nằm ngoài trời với giá trị định trước (giá trị này thay đổi được thông qua 1 biến trở màu xanh) từ đó phát ra tín hiệu đóng / ngắt rơ le qua chân D0. Khi cảm biến khô ráo (trời không mưa), chân D0 của module cảm biến sẽ được giữ ở mức cao (5V-12V).
8 do an Đồ Án Tốt Nghiệp Khi có nước trên bề mặt cảm biến (trời mưa), đèn LED màu đỏ sẽ sáng lên, chân D0 được kéo xuống thấp (0V).: Sơ đồ mạch cảm biến mưa Mô tả: - Raindrops và bộ điều khiển riêng biệt, dễ dàng nối dây. - Tấm cảm biến mưa lớn, thuận lợi để phát hiện mưa. - Board có lỗ định vị dễ dàng lắp đặt - LM393 khoảng so sánh điện áp rộng Thông số kĩ thuật: - Kích thước tấm cảm biến mưa: 54 x 40mm - Kích thước board PCB: 30 x 16mm - Điện áp: 5V - Đầu ra: đầu ra kỹ thuật số (0 và 1) và đầu ra tương tự điện áp A0 ; - Lỗ cố định bu lông dễ dàng để cài đặt - Có đèn báo hiệu nguồn và đầu ra - Đầu ra TTL, tín hiệu đầu ra TTL có giá trị thấp. Có thể điều khiển trực tiếp relay, buzzer, a small fan.
- Độ nhạy có thể được điều chỉnh thông qua chiết áp 9 do an Đồ Án Tốt Nghiệp - LED sáng lên khi không có mưa đầu ra cao, có mưa, đầu ra thấp LED tắt. - Các chân kết nối: Chân Chức năng Vcc Nguồn (5V) GND 0V D0 Đầu ra tín hiệu TTL chuyển đổi A0 Đầu ra tín hiệu Analog 2. Cảm biến Gas MQ2 là cảm biến khí, dùng để phát hiện các khí có thể gây cháy. Nó được cấu tạo từ chất bán dẫn SnO2.
Chất này có độ nhạy cảm thấp với không khí sạch. Nhưng khi trong môi trường có chất ngây cháy, độ dẫn của nó thay đổi ngay. Chính nhờ đặc điểm này người ta thêm vào mạch đơn giản để biến đổi từ độ nhạy này sang điện áp. Module Gas GND Dout VCC Aout 1 2 3 4 Hình ảnh thực tế Sơ đồ chân Hình 2.5: Cảm biến Gas MQ2 Thông số kỹ thuật: - Nguồn cung cấp: 5V DC.
- Hai dạng tín hiệu đầu ra: digital và analog. - Tín hiệu analog từ 0~5V. - Công suất tiêu thụ: khoảng 350mW. - Nhiệt độ hoạt động: -10C đến 50C.
- Kích thước: 33 x 20 x 16mm. Khi môi trường sạch điện áp đầu ra của cảm biến thấp, giá trị điện áp đầu ra càng tăng khi nồng độ khí gây cháy xung quang MQ2 càng cao. 10 do an Đồ Án Tốt Nghiệp MQ2 hoạt động rất tốt trong môi trường khí hóa lỏng LPG, H2, và các chất khí gây cháy khác. Nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng do mạch đơn giản và chi phí thấp.
Khóa Solenoid Lock Hình 2.6: Khóa Solenoid lock Thông số kỹ thuật: - Hoạt động ở mức điện áp 12-24 VDC, 0.35A - Kích thước: 53 x 26 x 23mm - Dòng điện hoạt động : 0.6A - Nhiệt độ hoạt động ổn định: -50C đến 550C - Chiều dài chốt khóa: 14mm - Thời gian mở khóa: 1s - Vật liệu: thép - Trọng lượng: 142g Nguyên lý hoạt động: Khóa hoạt động dựa theo nguyên lý của nam châm điên từ. Khi có nguồn điện khóa sẻ đóng lại, ngược lại khi không được cấp nguồn khóa sẻ trở về trạng thái ban đầu. 11 do an Đồ Án Tốt Nghiệp Hình 2.7: Khóa Solenoid lock 2. Module RFID Module RFID RC522 sử dụng IC MFRC522 của Phillip dùng để đọc và ghi dữ liệu cho thẻ NFC tần số 13.56mhz, với mức giá rẻ thiết kế nhỏ gọn, module này là sự lựa chọn hàng đầu cho các ứng dụng về ghi đọc thẻ RFID.
Thông số kỹ thuật: Nguồn: 3.3VDC, 13 - 26mA Dòng ở chế độ chờ: 10-13mA Dòng ở chế độ nghỉ: Tần số sóng mang: 13.56MHz Khoảng cách hoạt động: 0～60mm（mifare1 card） Giao tiếp: SPI Tốc độ truyền dữ liệu: tối đa 10Mbit/s Các loại card RFID hỗ trợ: mifare1 S50, mifare1 S70, mifare UltraLight, mifare Pro, mifare Desfire Kích thước: 40mm×60mm 12 do an Đồ Án Tốt Nghiệp Hình 2. 9: Quạt Điện áp hoạt động: 12V DC Dòng hoạt động:0.8 Khối thiết bị công suất Dòng điện ngõ ra của board rất nhỏ, không thể dùng trực tiếp để điều khiển tải công suất ( bóng đèn, Quạt 12VDC, Khóa 24VDC ) vì thế cần phải sử dụng Module Relay để điều khiển. 13 do an Đồ Án Tốt Nghiệp Relay có tác dụng như một công tắc có thể lập trình đóng/mở với nguồn điện cấp bên ngoài. 1 2 3 4 5 6 RELAY 2 KENH GND Vcc IN1 IN2 Hình 2.10: Module Relay 2 kênh Thông số kỹ thuật 10A-250VAC: dòng tải tối đa với nguồn 250V xoay chiều là 10A, công suất tối đa là 2500W 10A-125VAC: dòng tải tối đa với nguồn 125V xoay chiều là 10A, công suất tối đa là 1250W.
10A-30VAC: dòng tải tối đa với nguồn 30V xoay chiều là 10A, công suất tối đa là 300W. 10A-28VAC: dòng tải tối đa với nguồn 28V xoay chiều là 10A, công suất tối đa là 280W. Có thể hoạt động ở 2 chế độ, chế độ kích mức thấp (relay hoạt động khi tín hiệu kích ở mức thấp, đóng tiếp điểm thường mở), chế độ kích mức cao (relay hoạt động khi tín hiệu kích ở mức cao, đóng tiếp điểm thường mở). Nguồn cung cấp: 5VDC Hai chân IN1, IN2: Chọn relay 1 hay relay 2 14 do an Đồ Án Tốt Nghiệp 2.
Module Bluetooth HC05 H C 05 GND VCC RXD TXD Hình ảnh thực tế Sơ đồ chân Hình 2.11: Module Bluetooth HC05 Module bluetooth HC05 dùng để thiết lập kết nối Serial giữa 2 thiết bị theo chuẩn bluetooth. Điểm đặc biệt của module bluetooth HC-05 là module có thể hoạt động được ở 2 chế độ: MASTER hoặc SLAVE.