Khóa luận tốt nghiệp: Giám sát nhiệt độ và độ ẩm sử dụng Arduino kết nối Internet

Khóa luận tốt nghiệp trình bày phương pháp đo giám sát nhiệt độ và độ ẩm bằng Arduino kết nối internet, giúp nâng cao hiệu quả quản lý môi trường.

• Tác giả: Phạm Thị Nhung
• Người hướng dẫn: TS. Đoàn Hữu Chức
• Trường học: Trường Đại Học Quản Lý Và Công Nghệ Hải Phòng
• Chuyên ngành: Điện Tự Động Công Nghiệp
• Đề tài: Đo, Giám Sát Nhiệt Độ Và Độ Ẩm Sử Dụng Arduino Kết Nối Qua Mạng Internet
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hải Phòng

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ INTERNET OF THING
• 1.1. GIỚI THIỆU VỀ INTERNET OF THING
• 1.1.1. Giới thiệu về Internet of Things (IoT)
• 1.1.2. Lịch sử hình thành
• 1.2. CÔNG NGHỆ WIFi
• 1.2.1. Công nghệ truyền nhận dữ liệu
• 1.2.2. Giới thiệu về ESP8266 NodeMCU
• 1.3. GIỚI THIỆU CÁC CẢM BIẾN
• 1.3.1. Cảm biến nhiệt độ
• 1.3.1.1. Cấu tạo cảm biến nhiệt
• 1.3.1.2. Nguyên lí hoạt động
• 1.3.1.3. Phân loại cảm biến nhiệt
• 1.3.2. Cảm biến độ ẩm
• 1.3.2.1. Định nghĩa cảm biến độ ẩm
• 1.3.2.2. Nguyên lý hoạt động của cảm biến độ ẩm
• 1.3.3. Ứng dụng của cảm biến nhiệt độ
• 1.3.4. Cảm biến nước mưa
• 1.3.4.1. Định nghĩa cảm biến nước mưa
• 1.3.4.2. Nguyên tắc hoạt động cảm biến nước mưa
• 3. CHƯƠNG 3: GIÁM SÁT ĐỘ ẨM NHIỆT ĐỘ QUA INTERNET
• 3.1. Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm
• 3.2. Cảm biến độ ẩm đất và ứng dụng
• 3.3. Ứng dụng arduino cho Internet Of Thing
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về giám sát nhiệt độ và độ ẩm qua Internet bằng Arduino

Giám sát nhiệt độ và độ ẩm qua Internet bằng Arduino là một ứng dụng quan trọng trong lĩnh vực Internet of Things (IoT). Công nghệ này cho phép người dùng theo dõi và điều khiển các thông số môi trường từ xa, mang lại nhiều lợi ích cho các lĩnh vực như nông nghiệp, công nghiệp và quản lý môi trường. Việc sử dụng Arduino kết hợp với các cảm biến nhiệt độ và độ ẩm giúp thu thập dữ liệu thời gian thực, từ đó đưa ra các quyết định kịp thời nhằm tối ưu hóa quy trình sản xuất và bảo vệ sức khỏe con người.

1.1. Giới thiệu về Internet of Things IoT và ứng dụng của nó

Internet of Things (IoT) là một mạng lưới các thiết bị được kết nối với nhau qua Internet, cho phép thu thập và chia sẻ dữ liệu. Ứng dụng của IoT trong giám sát nhiệt độ và độ ẩm giúp cải thiện hiệu quả quản lý và điều khiển các hệ thống tự động hóa. Các thiết bị IoT có thể được điều khiển từ xa, giúp tiết kiệm thời gian và công sức cho người sử dụng.

1.2. Lợi ích của việc giám sát nhiệt độ và độ ẩm qua Internet

Việc giám sát nhiệt độ và độ ẩm qua Internet mang lại nhiều lợi ích như: theo dõi môi trường sống, bảo vệ sức khỏe, tối ưu hóa quy trình sản xuất nông nghiệp, và giảm thiểu rủi ro trong các hệ thống công nghiệp. Các cảm biến nhiệt độ và độ ẩm giúp cung cấp dữ liệu chính xác, từ đó hỗ trợ người dùng đưa ra quyết định kịp thời.

II. Vấn đề và thách thức trong giám sát nhiệt độ và độ ẩm

Mặc dù giám sát nhiệt độ và độ ẩm qua Internet mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng tồn tại một số thách thức. Đầu tiên, việc đảm bảo độ chính xác của các cảm biến là rất quan trọng. Nếu cảm biến không hoạt động chính xác, dữ liệu thu thập được sẽ không đáng tin cậy. Thứ hai, việc kết nối Internet không ổn định có thể ảnh hưởng đến khả năng giám sát từ xa. Cuối cùng, vấn đề bảo mật dữ liệu cũng cần được chú trọng để tránh rủi ro bị tấn công mạng.

2.1. Độ chính xác của cảm biến nhiệt độ và độ ẩm

Độ chính xác của cảm biến là yếu tố quyết định trong việc giám sát nhiệt độ và độ ẩm. Các cảm biến cần được hiệu chuẩn định kỳ để đảm bảo dữ liệu thu thập được là chính xác. Việc lựa chọn cảm biến phù hợp với yêu cầu ứng dụng cũng rất quan trọng.

2.2. Kết nối Internet và vấn đề bảo mật

Kết nối Internet không ổn định có thể gây ra gián đoạn trong việc giám sát. Ngoài ra, bảo mật dữ liệu là một thách thức lớn trong các ứng dụng IoT. Cần có các biện pháp bảo mật như mã hóa dữ liệu và xác thực người dùng để bảo vệ thông tin.

III. Phương pháp giám sát nhiệt độ và độ ẩm qua Internet bằng Arduino

Phương pháp giám sát nhiệt độ và độ ẩm qua Internet bằng Arduino bao gồm việc sử dụng các cảm biến như DHT11 hoặc DHT22 để thu thập dữ liệu. Dữ liệu này sẽ được gửi đến một máy chủ thông qua module Wi-Fi như ESP8266. Người dùng có thể truy cập dữ liệu từ xa thông qua một ứng dụng web hoặc di động. Việc lập trình Arduino để xử lý dữ liệu và gửi thông tin là một phần quan trọng trong quá trình này.

3.1. Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 DHT22

Cảm biến DHT11 và DHT22 là hai loại cảm biến phổ biến được sử dụng trong các dự án giám sát nhiệt độ và độ ẩm. DHT11 có độ chính xác thấp hơn nhưng giá thành rẻ, trong khi DHT22 cung cấp độ chính xác cao hơn và dải đo rộng hơn.

3.2. Sử dụng module ESP8266 để kết nối Internet

Module ESP8266 cho phép Arduino kết nối với Internet một cách dễ dàng. Việc lập trình ESP8266 để gửi dữ liệu từ cảm biến đến máy chủ là một bước quan trọng trong quá trình giám sát. Người dùng có thể sử dụng các thư viện Arduino để đơn giản hóa quá trình này.

IV. Ứng dụng thực tiễn của giám sát nhiệt độ và độ ẩm qua Internet

Giám sát nhiệt độ và độ ẩm qua Internet có nhiều ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực khác nhau. Trong nông nghiệp, công nghệ này giúp theo dõi điều kiện môi trường để tối ưu hóa sản xuất. Trong công nghiệp, việc giám sát nhiệt độ và độ ẩm giúp đảm bảo chất lượng sản phẩm. Ngoài ra, trong các hệ thống điều hòa không khí, việc giám sát cũng giúp tiết kiệm năng lượng và cải thiện hiệu suất.

4.1. Ứng dụng trong nông nghiệp thông minh

Trong nông nghiệp, việc giám sát nhiệt độ và độ ẩm giúp nông dân theo dõi điều kiện môi trường, từ đó đưa ra quyết định kịp thời về tưới tiêu và chăm sóc cây trồng. Công nghệ này giúp tăng năng suất và chất lượng sản phẩm.

4.2. Ứng dụng trong công nghiệp và sản xuất

Trong các nhà máy, việc giám sát nhiệt độ và độ ẩm là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Công nghệ này giúp phát hiện sớm các vấn đề và giảm thiểu rủi ro trong quá trình sản xuất.

V. Kết luận và tương lai của giám sát nhiệt độ và độ ẩm qua Internet

Giám sát nhiệt độ và độ ẩm qua Internet bằng Arduino là một giải pháp hiệu quả cho nhiều lĩnh vực. Tương lai của công nghệ này hứa hẹn sẽ phát triển mạnh mẽ với sự gia tăng của các thiết bị IoT. Việc cải tiến công nghệ cảm biến và kết nối Internet sẽ giúp nâng cao độ chính xác và độ tin cậy của hệ thống. Điều này sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho các ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ IoT

Công nghệ IoT đang phát triển nhanh chóng, với nhiều ứng dụng mới được ra đời. Việc tích hợp trí tuệ nhân tạo và machine learning vào các hệ thống giám sát sẽ giúp nâng cao khả năng phân tích và dự đoán.

5.2. Tương lai của giám sát nhiệt độ và độ ẩm

Tương lai của giám sát nhiệt độ và độ ẩm sẽ tiếp tục phát triển với sự cải tiến của công nghệ cảm biến và kết nối. Các giải pháp mới sẽ giúp nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống, từ đó mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh công nghệ thông tin và kỹ thuật điều khiển tự động phát triển mạnh mẽ, việc liên kết giữa các ngành cơ khí, điện tử và lập trình ngày càng trở nên chặt chẽ nhằm tạo ra những hệ thống điều khiển thông minh ứng dụng vào thực tiễn sản xuất và đời sống. Cảm biến đóng vai trò là bộ phận thu nhận thông tin đầu vào cốt lõi, cho phép hệ thống tự động đo lường, giám sát và xử lý các thông số vật lý của môi trường một cách chính xác. Trong số các đại lượng vật lý cần quan trắc, nhiệt độ và độ ẩm là hai yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bảo quản sản phẩm, hiệu quả vận hành của nhà máy, phòng thí nghiệm cũng như sự sinh trưởng của cây trồng trong các mô hình nông nghiệp công nghệ cao.

Nhận thức được yêu cầu thực tiễn đó, tác giả Phạm Thị Nhung (Lớp DCL 2401, Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp, Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phòng) đã thực hiện đồ án tốt nghiệp đại học với đề tài: "Đo, giám sát nhiệt độ và độ ẩm sử dụng Arduino kết nối qua mạng Internet", dưới sự hướng dẫn chuyên môn của TS. Đoàn Hữu Chức.

Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể bao gồm:

1. Nghiên cứu tổng quan về hệ thống Internet of Things (IoT), các phương thức truyền thông không dây và các chuẩn mạng Wi-Fi (IEEE 802.11).
2. Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý vận hành vật lý và đặc tính kỹ thuật của các bộ cảm biến môi trường thông dụng: cảm biến đo nhiệt độ (cặp nhiệt điện, nhiệt điện trở), cảm biến độ ẩm không khí (điện dung, điện trở, dẫn nhiệt), cảm biến độ ẩm đất và cảm biến nước mưa.
3. Thiết kế mạch đo, thu thập dữ liệu nhiệt độ và độ ẩm tại chỗ bằng vi điều khiển Arduino kết hợp màn hình tinh thể lỏng (LCD).
4. Thiết kế, chế tạo mô hình nhúng giám sát thông số độ ẩm đất và điều khiển đóng/ngắt máy bơm nước từ xa qua mạng Internet thông qua vi điều khiển tích hợp Wi-Fi ESP8266 NodeMCU và giao diện ứng dụng Blynk trên điện thoại thông minh.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Các vi điều khiển và mô-đun phát triển (Arduino Mega 2560, Arduino Uno R3, Kit ESP8266 NodeMCU), các cảm biến môi trường (DHT11, cảm biến độ ẩm đất dạng điện trở hai bản cực, cảm biến nước mưa sử dụng bộ so sánh LM393) và phần mềm điều khiển qua giao thức mạng (ứng dụng di động và máy chủ đám mây Blynk).
• Phạm vi nghiên cứu:
  • Không gian: Thử nghiệm mô hình mạch đo tại phòng thí nghiệm, ứng dụng mô phỏng cho khu vực nhà kính nông nghiệp hoặc hệ sinh thái trồng trọt tự động.
  • Thời gian: Đề tài được giao thực hiện từ ngày 04 tháng 4 năm 2022 và hoàn thành bảo vệ trước ngày 24 tháng 6 năm 2022.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án được xây dựng dựa trên sự kết hợp giữa lý thuyết điều khiển tự động, nguyên lý cảm biến vật lý và kiến trúc mạng máy tính truyền thông không dây:

• Khung lý thuyết về IoT: Tác giả định nghĩa mạng IoT là hệ sinh thái kết nối vạn vật qua sóng vô tuyến (Wi-Fi, 3G/4G, Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại), bao gồm 4 thành phần nền tảng: Thiết bị (chứa cảm biến đo lường và vi điều khiển), Nền tảng IoT (IoT Platform/điện toán đám mây thu thập và phân tích dữ liệu), Kết nối mạng Internet và Giao diện người dùng cuối (Application). Văn bản dẫn chứng lịch sử hình thành từ chiếc máy bán hàng tự động Coke kết nối mạng tại Đại học Carnegie Mellon (1982) và thuật ngữ "Internet of Things" do Kevin Ashton đưa ra năm 1999.
• Tiêu chuẩn mạng không dây Wi-Fi (IEEE 802.11): Phân tích sự tiến hóa của các chuẩn mạng truyền qua không khí (over-the-air) trên băng tần 2.4 GHz và 5 GHz:
  • 802.11 (1997): Tốc độ tối đa 2 Mbps, băng tần 2.4 GHz.
  • 802.11b (1999): Tốc độ tối đa 11 Mbps, tần số 2.4 GHz, giá thành thấp nhưng dễ bị xuyên nhiễu từ lò vi sóng và điện thoại kéo dài.
  • 802.11a: Tốc độ lên tới 54 Mbps trên dải tần 5 GHz, chống nhiễu tốt nhưng phạm vi phát hẹp (40–100 m) và khó xuyên tường.
  • 802.11g (2003): Kết hợp băng tần 2.4 GHz với tốc độ 54 Mbps, phạm vi truyền 80–200 m.
  • 802.11n (Wi-Fi 4): Ứng dụng công nghệ đa ăng-ten MIMO, tốc độ đạt 600 Mbps, hoạt động song song cả 2.4 GHz và 5 GHz, cự ly 100–250 m.
  • 802.11ac (Wi-Fi 5): Chuẩn hoạt động trên băng tần 5 GHz với tốc độ tối đa đạt 1730 Mbps.
• Lý thuyết đo lường nhiệt độ và độ ẩm: Phân biệt ranh giới giữa khái niệm độ ẩm tuyệt đối ($g/m^3$) và độ ẩm tương đối (RH, tính theo tỷ lệ phần trăm %). Khảo sát hiệu ứng nhiệt điện (sức điện động hình thành giữa đầu nóng và đầu lạnh trong các cặp nhiệt điện E, J, K, R, S, T) và sự thay đổi điện trở kim loại theo nhiệt độ (nhiệt điện trở RTD Pt100 có điện trở $100,\Omega$ tại $0^\circ\text{C}$). Đối với độ ẩm, đồ án phân loại 3 cơ chế cảm biến chính: cảm biến điện dung (sử dụng màng polymer hút ẩm làm biến thiên hằng số điện môi từ 2–15 so với hằng số xấp xỉ 80 của nước), cảm biến điện trở (màng dẫn polymer thay đổi điện trở suất tỉ lệ nghịch với hơi nước hấp thụ) và cảm biến dẫn nhiệt (dùng 2 nhiệt điện trở NTC so sánh độ dẫn nhiệt giữa không khí môi trường và buồng kín nitơ khô).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được tác giả triển khai bao gồm:

1. Phương pháp phân tích - tổng hợp: Thu thập thông số kỹ thuật (datasheet) của các linh kiện bán dẫn và linh kiện nhúng từ nhà sản xuất.
2. Phương pháp thiết kế mô hình kỹ thuật: Ứng dụng phần mềm Fritzing để lập sơ đồ kết nối chân, nguyên lý mạch và bố trí linh kiện ngoại vi.
3. Phương pháp lập trình và thực nghiệm: Sử dụng môi trường Arduino IDE để viết mã nguồn ngôn ngữ C/C++, biên dịch và nạp trực tiếp qua cổng USB vào bộ nhớ flash của vi điều khiển; kết nối với ứng dụng Blynk qua mạng không dây để kiểm chứng việc giám sát và điều khiển chấp hành theo thời gian thực.

---

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Bảng thông số kỹ thuật các thiết bị phần cứng chính

Thiết bị / Linh kiện	Vi điều khiển / Chip xử lý	Điện áp hoạt động	Dải đo / Tần số / Thông số kỹ thuật	Giao tiếp / Đặc tính phần cứng
Arduino Mega 2560	ATmega2560	5VDC (nguồn khuyên dùng 7–15V)	Flash 256 KB, SRAM 8 KB, EEPROM 4 KB, xung nhịp 16 MHz	54 chân Digital (15 chân PWM), 16 chân Analog, 4 cổng UART phần cứng, chip nạp ATmega16U2
NodeMCU ESP8266	ESP8266EX (Wi-Fi SoC)	3.3VDC (nguồn cấp ngoài 5V qua MicroUSB/Vin)	Wi-Fi 2.4 GHz, chip nạp UART CP2102, bộ nhớ firmware NodeMCU Lua	10 chân GPIO (D0–D8 hỗ trợ PWM, I2C, SPI, 1-Wire), 1 ngõ vào ADC 10-bit (chân A0)
Cảm biến DHT11	Tích hợp bộ xử lý 8-bit	3.3 – 5VDC, dòng tối đa 2.5mA	Nhiệt độ: 0 – 50°C (sai số ±2°C); Độ ẩm: 20 – 90% RH (sai số ±5% RH); Tần số lấy mẫu: 1 Hz	Giao tiếp Digital 1 dây (1-wire), cự ly truyền tối đa 20 m, khung truyền 40-bit
Cảm biến nước mưa	Chip so sánh LM393	3.3 – 5VDC, dòng tiêu thụ 15mA	Đệm cảm biến ngoài trời 54 x 40 mm mạ niken; kích thước PCB xử lý: 30 x 16 mm	2 dạng ngõ ra: Tương tự (AO) và Số (DO); tích hợp chiết áp vi chỉnh độ nhạy và đèn LED báo trạng thái
Cảm biến độ ẩm đất	Mạch so sánh ngưỡng	3.3 – 5VDC	Đo điện trở dẫn giữa 2 chân cắm đất; ngõ ra Analog: dải 0 – 1023	2 dạng ngõ ra: AO và DO; điều chỉnh ngưỡng kích hoạt mức logic bằng biến trở tích hợp

Kiến trúc mạch phần cứng và lưu trình điều khiển

Hệ thống đo lường và giám sát được thiết kế và triển khai thông qua ba khối chức năng cụ thể:

1. Khối đo nhiệt độ và độ ẩm không khí hiển thị LCD:

   • Cảm biến DHT11 kết nối với Arduino Uno R3 thông qua chân cấp nguồn 5V, chân mass (GND) và một chân tín hiệu số (chân DATA nối tới chân Digital số 2 qua điện trở kéo lên nguồn).
   • Màn hình LCD được kết nối dữ liệu 4-bit với các chân Digital 8, 9, 4, 5, 6, 7 của Arduino. Một biến trở rời được gắn để tinh chỉnh độ tương phản hiển thị của màn hình.
   • Giao thức truyền dữ liệu 1-wire của DHT11: Vi điều khiển gửi xung bắt đầu bằng cách kéo chân dữ liệu xuống mức thấp ít nhất 18 ms rồi kéo lên mức cao; DHT11 phản hồi bằng xung thấp 54 µs rồi lên cao 80 µs. Sau đó, cảm biến truyền liên tiếp khung dữ liệu 40-bit chia làm 5 byte: byte 1 (phần nguyên độ ẩm), byte 2 (phần thập phân độ ẩm), byte 3 (phần nguyên nhiệt độ), byte 4 (phần thập phân nhiệt độ) và byte 5 (byte checksum kiểm tra tính toàn vẹn của dữ liệu).

2. Khối cảm biến độ ẩm đất và cảnh báo trạng thái:

   • Đầu dò cắm vào đất kết nối với bo mạch tiền xử lý. Tín hiệu số (chân D0) được kết nối tới chân số 13 của bộ điều khiển Arduino Mega 2560.
   • Khi độ ẩm của đất cao, nước tạo môi trường dẫn điện tốt hơn làm giảm điện trở, ngõ ra đưa về mức logic THẤP (Low), vi điều khiển hiểu là đất đủ ẩm. Ngược lại, khi đất khô ráo, trở kháng tăng cao làm chân ngõ ra giữ ở mức CAO (High), kích hoạt cảnh báo "Khong du nuoc" lên màn hình và cổng nối tiếp Serial.

3. Khối IoT giám sát và điều khiển máy bơm tự động qua Internet:

   • Trung tâm điều khiển là kit ESP8266 NodeMCU. Chân tương tự A0 của kit nhận điện áp từ mạch đo độ ẩm đất, chân số D0 được cấu hình ngõ ra (Output) để kích hoạt mô-đun rơ le điều khiển bật/tắt máy bơm nước 220VAC.
   • ESP8266 sử dụng sóng Wi-Fi 2.4 GHz kết nối tới mạng nội bộ và đồng bộ dữ liệu thời gian thực lên máy chủ đám mây Blynk thông qua chuỗi mã xác thực (Auth Token: "TL7A7vnE5uz5Omo2uJhRExNWwMJf5St7").
   • Giải thuật điều khiển tự động:
     • Khởi động, kết nối mạng Wi-Fi theo định danh SSID và mật khẩu cấu hình sẵn.
     • Đọc giá trị điện áp tương tự từ ngõ vào ADC chân A0 (giá trị trả về từ 0 đến 1023).
     • Quy đổi giá trị đọc được sang thang tỷ lệ phần trăm độ ẩm bằng hàm map(gia_tri_adc, 0, 1023, 0, 100) và công thức đảo nghịch do_am = 100 - do_am.
     • Xuất giá trị độ ẩm lên giao diện ứng dụng Blynk trên điện thoại thông minh theo chu kỳ trễ 1000 ms; nếu độ ẩm đất rơi xuống dưới ngưỡng cài đặt, hệ thống xuất lệnh điều khiển chân rơ le đóng mạch để chạy máy bơm nước tưới; khi độ ẩm đạt mức yêu cầu thì ngắt rơ le dừng bơm.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về Internet of Thing

Chương 1 tập trung xây dựng bức tranh tổng quát về nền tảng công nghệ IoT và các thành phần phần cứng được áp dụng trong đồ án:

• Phân tích 5 lĩnh vực ứng dụng nổi bật của IoT trong xã hội:
  • Nhà thông minh (Smart Home): Tự động hóa điều khiển chiếu sáng, máy điều hòa, rèm cửa, cổng an ninh từ xa thông qua ứng dụng di động.
  • Giao thông thông minh: Kết nối các phương tiện giao thông, cảnh báo nguy cơ tắc đường, tối ưu hóa lộ trình vận chuyển hàng hóa và giám sát tốc độ lái xe.
  • Y tế thông minh: Thiết bị miếng dán theo dõi sức khỏe bệnh nhân từ xa (nhịp tim, huyết áp), hỗ trợ chẩn đoán sớm và giảm tải áp lực cho bệnh viện.
  • Nông nghiệp thông minh (Smart Farming): Ứng dụng tiêu biểu qua mô hình nhà kính tự động hóa việc điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, cách ly cây trồng khỏi sâu bệnh thời tiết.
  • Thành phố thông minh (Smart City): Hệ sinh thái tích hợp dữ liệu giải quyết các áp lực dân số, kẹt xe, ô nhiễm và ngập úng đô thị.
• Trình bày chi tiết công nghệ mạng không dây Wi-Fi (IEEE 802.11) và so sánh đặc tính kỹ thuật giữa các thế hệ chuẩn 802.11, 802.11b, 802.11a, 802.11g, 802.11n đến 802.11ac.
• Đặc tả cấu trúc và thông số các thiết bị xử lý:
  • Vi điều khiển Arduino Mega 2560 sử dụng chip ATmega2560, giao tiếp máy tính lập trình nạp code trực tiếp qua vi điều khiển phụ ATmega16U2.
  • Mô-đun Wi-Fi ESP8266 NodeMCU dựa trên chip ESP8266EX của hãng Espressif Systems (phát hành đầu tiên tháng 8 năm 2014), tích hợp mạch nạp CP2102 và chân ngõ vào/ra đa dụng.
  • Cảm biến tích hợp nhiệt độ và độ ẩm DHT11 với nguyên lý đọc dữ liệu số 40-bit chuẩn 1 dây.

Chương 2: Giới thiệu các cảm biến

Chương 2 phân tích chuyên sâu về cơ sở vật lý, cấu tạo cơ học và nguyên lý chuyển đổi tín hiệu của các dòng cảm biến môi trường:

• Cảm biến nhiệt độ:
  • Cấu tạo cơ bản gồm 2 dây kim loại ghép đầu nóng và đầu lạnh, dây nối tín hiệu, lớp cách điện bằng gốm, bột oxit nhôm (alumina) làm đầy chống rung, vỏ bọc kim loại bảo vệ và đầu kết nối chuyển đổi 4–20mA.
  • Phân tích đặc tính sai số của 3 kiểu nối dây: mạch 2 dây (kém chính xác nhất do ảnh hưởng điện trở dây dẫn), mạch 3 dây (thông dụng trong công nghiệp do triệt tiêu được sai số do dây dẫn gây ra), và mạch 4 dây (độ chính xác cao nhất, dùng cho phòng thí nghiệm).
  • Phân loại: Cặp nhiệt điện (loại K, R, S, T, E, J), nhiệt điện trở RTD (Pt100, Pt1000, Pt50, Cu50), điện trở oxit kim loại, cảm biến bán dẫn (IC, Diode) và nhiệt kế bức xạ.
• Cảm biến độ ẩm:
  • Định nghĩa cơ bản và phạm vi ứng dụng trong hệ thống thông gió tòa nhà (HVAC), lồng ấp sơ sinh, kiểm soát độ ẩm dây chuyền chế biến thực phẩm (mì ống, bánh nướng), nhà máy sản xuất linh kiện bán dẫn và bảo tàng lưu trữ hiện vật.
  • Phân loại kỹ thuật: Cảm biến độ ẩm điện dung (hoạt động dựa trên sự thay đổi hằng số điện môi màng polymer), cảm biến độ ẩm điện trở (đầu đo bằng sứ hoặc polymer gắn điện cực lược kim loại quý vàng/bạch kim), và cảm biến dẫn nhiệt (sử dụng cầu đo 2 điện trở nhiệt NTC).
• Cảm biến nước mưa:
  • Cấu tạo gồm tấm đệm cảm biến ngoài trời (54 x 40 mm) in các đường mạch niken xen kẽ và mô-đun mạch so sánh LM393 tích hợp chiết áp chỉnh độ nhạy.
  • Nguyên tắc đóng ngắt: Khi không mưa, trở kháng bề mặt cực lớn làm ngõ ra DO ở mức 5V; khi nước mưa rơi vào bề mặt làm ngắn mạch các đường dẫn, độ dẫn điện tăng, chân DO bị kéo tụt xuống mức 0V (Low), kích hoạt đèn LED đỏ phát sáng và đóng rơ le điều khiển mái che hoặc còi báo động.

Chương 3: Giám sát độ ẩm nhiệt độ qua Internet

Chương 3 trình bày các phương án triển khai mạch thực nghiệm và tích hợp hệ thống hoàn chỉnh:

• Tiểu mục 3.1 - Mạch đo nhiệt độ và độ ẩm dùng DHT11 và Arduino: Lắp ráp hệ thống đo đọc tín hiệu từ chân số 2 của vi điều khiển, hiển thị số liệu thực đo lên màn hình LCD; đưa ra lưu đồ thuật toán phân tích chuỗi xung 40-bit và mã nguồn chi tiết trong Phụ lục 1.
• Tiểu mục 3.2 - Mạch đo độ ẩm đất: Trình bày nguyên lý đo điện trở đất thông qua hai đầu dò kim loại; thiết kế mạch đọc ngõ ra số D0 đưa về chân số 13 của Arduino Mega 2560 để giám sát và cảnh báo lượng nước trong đất (Phụ lục 2).
• Tiểu mục 3.3 - Ứng dụng giám sát độ ẩm qua Internet dùng ESP8266 và Blynk: Xây dựng hệ thống IoT hoàn chỉnh. Kết nối chân analog A0 của cảm biến độ ẩm đất vào ESP8266, kết nối chân D0 tới rơ le máy bơm; thiết lập phần mềm liên lạc với Blynk Server thông qua thư viện <ESP8266WiFi.h>, thực hiện tự động hóa việc cấp nước tưới cho vườn nông nghiệp và truyền dữ liệu giám sát trực tuyến lên điện thoại (Phụ lục 3).

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật đạt được

1. Về mặt phần cứng:

   • Chế tạo và kết nối thành công mạch đo nhiệt độ - độ ẩm hiển thị LCD tại chỗ dùng vi điều khiển Arduino. Mạch vận hành ổn định với nguồn nuôi từ cổng USB máy tính hoặc Adapter ngoài 5V/2A.
   • Lắp ráp hoàn chỉnh hệ thống nhúng IoT sử dụng kit NodeMCU ESP8266 giao tiếp cảm biến độ ẩm đất và mô-đun rơ le kích hoạt thiết bị điện áp 220VAC.
   • Module cảm biến mưa và cảm biến đất phản hồi chính xác sự thay đổi của điện trở môi trường: xuất mức logic 0V (Low) khi có nước/đủ độ ẩm và mức 5V (High) khi khô ráo.

2. Về mặt truyền thông và phần mềm:

   • Kết nối thành công vi điều khiển ESP8266 với mạng Wi-Fi nội bộ băng tần 2.4 GHz, thực hiện đồng bộ hai chiều với Web Server Blynk thông qua mã token xác thực định danh.
   • Xây dựng giao diện điều khiển và giám sát trên ứng dụng di động Android trực quan, tiếp nhận liên tục dữ liệu độ ẩm gửi lên theo chu kỳ trích mẫu 1000 ms.
   • Thiết lập thành công thuật toán tự động đóng/ngắt máy bơm: khi đất khô (độ ẩm dưới ngưỡng), hệ thống tự động xuất lệnh đóng rơ le kích hoạt máy bơm nước; khi đất đạt đủ độ ẩm, hệ thống tự động ngắt bơm.

Đóng góp của đề tài

Theo tự đánh giá của tác giả trong đồ án, công trình đem lại những đóng góp kỹ thuật sau:

• Xây dựng một giải pháp kỹ thuật có chi phí chế tạo thấp, dễ tiếp cận dựa trên các nền tảng linh kiện phần cứng mã nguồn mở (Arduino, NodeMCU ESP8266, DHT11) mà vẫn đảm bảo khả năng giám sát từ xa không dây qua Internet.
• Đưa ra cấu hình mạch điều khiển nhỏ gọn, có tính linh hoạt cao, cho phép người dùng dễ dàng thay đổi cấu hình hệ thống bằng cách đấu nối thêm các cảm biến khác phục vụ nhiều mục đích khác nhau.
• Làm tài liệu mô hình thực nghiệm trực quan phục vụ cho công tác giáo dục và đào tạo kỹ thuật hiện đại, đặc biệt là ứng dụng trong các phương pháp giáo dục liên môn STEM và STEAM.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên nội dung tổng kết của đồ án, tác giả đã chỉ ra các hạn chế kỹ thuật và đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo như sau:

• Hạn chế của hệ thống:
  • Hoạt động của hệ thống phụ thuộc hoàn toàn vào môi trường có phủ sóng mạng Wi-Fi và chất lượng, tốc độ đường truyền Internet tại vị trí lắp đặt; nếu mất kết nối mạng, tính năng giám sát và điều khiển qua Blynk Server bị gián đoạn.
  • Cảm biến DHT11 có dải đo hẹp (nhiệt độ từ 0–50°C, độ ẩm 20–80% RH) và tần số lấy mẫu thấp (tối đa 1 giây một lần), chưa đáp ứng được yêu cầu giám sát các quá trình biến đổi nhanh hoặc môi trường công nghiệp có nhiệt độ khắc nghiệt.
  • Cảm biến độ ẩm đất và cảm biến nước mưa dạng điện cực tiếp xúc trực tiếp có nguy cơ bị ăn mòn điện hóa và oxy hóa bề mặt kim loại sau một thời gian vận hành trong môi trường ẩm ướt.
  • Nguồn dữ liệu phục vụ nghiên cứu chủ yếu được tác giả tổng hợp từ các tài liệu mở trên Internet, chưa có điều kiện thử nghiệm thực tế dài ngày tại các nhà kính công nghiệp quy mô lớn.
• Hướng phát triển:
  • Mở rộng cấu hình hệ thống bằng cách tích hợp thêm các dòng cảm biến công nghiệp chuyên dụng có độ bền cao và độ chuẩn xác lớn hơn.
  • Nâng cấp thuật toán và tối ưu hóa mạch phần cứng để tăng tính ổn định, thích nghi tốt với các điều kiện môi trường công nghiệp phức tạp.

---

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích đối với các đối tượng cụ thể:

• Sinh viên các ngành Kỹ thuật Điện, Điện Tự động Công nghiệp, Cơ điện tử, Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa: Tài liệu cung cấp kiến thức nền tảng về cách thức ghép nối ngoại vi, lập trình I/O cho vi điều khiển Arduino và dòng vi điều khiển kết nối không dây ESP8266.
• Sinh viên và người làm dự án IoT ứng dụng trong Nông nghiệp thông minh: Có thể tham khảo trực tiếp sơ đồ đấu nối nguyên lý, phương pháp chuyển đổi tín hiệu từ cảm biến analog/digital và cấu hình kết nối ứng dụng Blynk để xây dựng các mô hình tưới tiêu tự động hoặc kiểm soát tiểu khí hậu nhà kính.
• Các phần nội dung có giá trị tham khảo cao nhất:
  • Chương 2: Bảng tổng hợp kiến thức chuyên sâu về phân loại, cấu tạo vật lý và cơ chế hoạt động của các loại cảm biến nhiệt độ (cặp nhiệt điện, RTD) và độ ẩm (điện dung, điện trở, dẫn nhiệt).
  • Chương 3 và các Phụ lục mã nguồn: Mã nguồn lập trình hoàn chỉnh bằng ngôn ngữ C/C++ trong Arduino IDE (Phụ lục 1 cho cảm biến DHT11 và LCD; Phụ lục 2 cho cảm biến độ ẩm đất; Phụ lục 3 cho hệ thống ESP8266 kết nối Blynk Server và điều khiển thiết bị chấp hành).

---

Câu hỏi thường gặp

1. Khung dữ liệu trả về từ cảm biến DHT11 tới vi điều khiển có cấu trúc như thế nào?
Khung dữ liệu của DHT11 có độ dài cố định là 40-bit, được truyền nối tiếp qua 1 dây (1-wire) và chia thành 5 byte riêng biệt (mỗi byte 8-bit):

• Byte 1: Giá trị phần nguyên của độ ẩm môi trường.
• Byte 2: Giá trị phần thập phân của độ ẩm.
• Byte 3: Giá trị phần nguyên của nhiệt độ môi trường (°C).
• Byte 4: Giá trị phần thập phân của nhiệt độ.
• Byte 5: Byte kiểm tra (checksum) để phát hiện lỗi đường truyền.

2. Vi điều khiển Arduino Mega 2560 trong đồ án có những đặc tính kỹ thuật cơ bản nào?
Arduino Mega 2560 sử dụng vi điều khiển chính là ATmega2560 với bộ nhớ Flash 256 KB, SRAM 8 KB, EEPROM 4 KB, chạy xung nhịp 16 MHz. Hệ thống được trang bị 54 chân vào/ra số (trong đó có 15 chân hỗ trợ điều chế độ rộng xung PWM), 16 chân ngõ vào tương tự (Analog), 4 cổng UART phần cứng và sử dụng chip nạp ATmega16U2 giao tiếp nạp chương trình trực tiếp qua cổng USB thay thế cho chip FTDI truyền thống.

3. Tại sao cảm biến nước mưa lại nhận biết được giọt nước và xuất tín hiệu điều khiển?
Cảm biến nước mưa hoạt động dựa trên nguyên lý so sánh điện trở bề mặt. Khi trời khô ráo, trở kháng giữa các đường mạch dẫn niken trên đệm cảm biến rất cao khiến ngõ ra DO của chip so sánh LM393 giữ ở mức điện áp cao (5V). Khi có nước mưa rơi vào đệm, nước đóng vai trò môi trường dẫn điện làm ngắn mạch các đường dẫn, điện trở tụt giảm nhanh chóng, kéo chân DO xuống mức điện áp thấp (0V) để bật đèn chỉ báo LED và kích hoạt rơ le đóng mạch còi báo hoặc mô tơ kéo mái che.

4. Trong mã nguồn ESP8266 (Phụ lục 3), giá trị đo từ chân Analog A0 được xử lý như thế nào để hiển thị lên ứng dụng Blynk?
Chân A0 thực hiện đọc giá trị điện áp tương tự qua lệnh gia_tri_adc = analogRead(adc_pin). Do độ ẩm tỉ lệ nghịch với điện trở đọc được, giá trị ADC (từ 0 đến 1023) trước tiên được ánh xạ về dải 0–100 thông qua hàm map(gia_tri_adc, 0, 1023, 0, 100), sau đó tính toán nghịch đảo bằng công thức do_am = 100 - do_am để thu được tỷ lệ phần trăm độ ẩm thực tế trước khi gửi dữ liệu lên máy chủ Blynk.

5. Các chuẩn Wi-Fi nào được tác giả phân tích và chuẩn nào được sử dụng trong mô hình thực nghiệm?
Đồ án phân tích các chuẩn Wi-Fi thuộc họ IEEE 802.11 bao gồm: chuẩn 802.11 nguyên bản (2 Mbps), 802.11b (11 Mbps), 802.11a (54 Mbps, 5 GHz), 802.11g (54 Mbps, 2.4 GHz), 802.11n (600 Mbps, 2.4/5 GHz) và 802.11ac (1730 Mbps, 5 GHz). Trong mô hình thực nghiệm, kit NodeMCU ESP8266 được triển khai trên dải tần Wi-Fi 2.4 GHz để truyền nhận dữ liệu với bộ định tuyến (router) và máy chủ Blynk.

---

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Đo, giám sát nhiệt độ và độ ẩm sử dụng Arduino kết nối qua mạng Internet" của sinh viên Phạm Thị Nhung đã nghiên cứu và triển khai thành công mô hình phần cứng nhúng kết hợp công nghệ truyền thông không dây để thu thập và quản lý các thông số khí hậu môi trường. Bằng việc phối hợp linh hoạt giữa các dòng vi điều khiển Arduino, kit Wi-Fi ESP8266 cùng các cảm biến DHT11, cảm biến độ ẩm đất và nền tảng điện toán đám mây Blynk, công trình đã chứng minh tính khả thi của giải pháp tự động hóa giám sát từ xa chi phí thấp phục vụ cho nhà vườn nông nghiệp. Mặc dù hệ thống còn phụ thuộc vào hạ tầng mạng Wi-Fi và dải đo của cảm biến phổ thông, kết quả của đồ án cung cấp một tài liệu kỹ thuật hoàn chỉnh về thiết kế phần cứng, giải thuật điều khiển và mã nguồn ứng dụng thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ INTERNET OF THING 1. GIỚI THIỆU VỀ INTERNET OF THING 1. Giới thiệu về Internet of Things (IoT) Khi nhu cầu phát triển các ứng dụng liên quan đến Internet ngày càng cao.

Và IoT (Internet of things) là một công nghệ quan trọng mà tất cả các thiết bị có thể kết nối với nhau. Việc kết nối thì có thể thực hiện qua Wi-Fi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại…Về cơ bản, IoT là một hệ thống mạng lưới mà trong đó tất cả các thiết bị, đối tượng được kết nối Internet thông qua thiết bị mạng (network devices) hoặc các bộ định tuyến (routers). IoT cho phép các đối tượng được điều khiển từ xa dựa trên hệ thống mạng hiện tại. Công nghệ tiên tiến này giúp giảm công sức vận hành của con người bằng cách tự động hóa việc điều khiển các thiết bị.Các thành phần chính trong một hệ thống IoT.

- Thiết bị: Mỗi thiết bị sẽ bao gồm một hoặc nhiều cảm biến để phát hiện các thông số của ứng dụng và gửi chúng đến Platform. - IoT – Platform:  Nền tảng này là một phần mềm được lưu trữ trực tuyến còn được gọi là điện toán đám mây, các thiết bị được kết nối với nhau thông qua nó.  Nền tảng này thu thập dữ liệu từ thiết bị, toàn bộ dữ liệu được phân tích, xử lý, phát hiện nếu có lỗi phát sinh trong quá trình hệ thống vận hành. - Kết nối Internet: Để giao tiếp được trong IoT, kết nối Internet của các thiết bị là một điều bắt buộc.

Wifi là một trong những phương thức kết nối Internet phổ biến. - Ứng dụng: Ứng dụng là giao diện để người dùng điều khiển. Lịch sử hình thành Khái niệm về một mạng lưới thiết bị được kết nối với nhau đã được thảo luận vào đầu năm 1982, với một máy bán hàng tự động Coke được thực hiện ở Đại học Carnegie Mellon trở thành thiết bị kết nối Internet đầu tiên trên thế giới. Thuật ngữ “Internet of things” được sử dụng lần đầu tiên bởi Kevin Ashton vào năm 1999.

Sau đó IoT trải qua nhiều giai đoạn và có bước phát triển nhảy vọt cho đến ngày nay. Lịch sử hình thành  Nhà thông minh (Smart Home) Bất cứ khi nào chúng ta nghĩ về các hệ thống IoT, ứng dụng quan trọng, hiệu quả và nổi bật nhất được nhắc đến chính là Smart Home – ứng dụng IOT xếp hạng cao nhất trên tất cả các kênh. Hiện nay do nhu cầu muốn được sở hữu căn hộ thông minh của người dùng ngày càng cao nên nhà thông minh là một trong những ứng dụng được nhiều người quan tâm. Một ngôi nhà có thể giúp bạn quản lý các thiết bị điện thông minh điều khiển từ xa, thông qua internet hoặc các thiết bị điện tử bạn đang sử dụng như laptop, điện thoại,… Bạn sẽ có được sự nghỉ ngơi thoải mái với smarthome.

Bạn không phải mất nhiều thời gian và công sức để đi lên đi xuống bật tắt điện, điều hòa, hay không phải đi ra đi vào để mở rèm cửa, mở cửa nhà, cổng… Tất cả có thể tự động thông qua hệ 4 thống cảm ứng và hệ thống tự động. Bên cạnh đó, bạn còn có thể kiểm soát ngôi nhà của mình với hệ thống an ninh tự động, hệ thống giám sát từ xa,… Hình 1. Nhà thông minh (Smart Home)  Giao thông thông minh An toàn là điều đầu tiên khi nghĩ đến tác động của IoT đối với giao thông vận tải. Ý tưởng đưa ra là các phương tiện có khả năng liên lạc với nhau bằng cách sửdụng dữ liệu đã được phân tích để có thể giảm đáng kể các sự cố tai nạn xảy ra khi tham gia giao thông.

Sử dụng cảm biến, các phương tiện như ô tô, xe buýt được cảnh báo nguy cơ tiềm ẩn trên đường, hoặc thậm chí là tình trạng ùn tắc giao thông ở một số tuyến đường. Dịch vụ vận chuyển hàng hóa cũng được ứng dụng từ công nghệ này. Công nghệ quản lý lịch trình vận chuyển, tối ưu hóa các tuyến giao hàng, mức tiêu thụ nhiên liệu của phương tiện, giám sát tốc độ của tài xế giao hàng tuân thủ quy định an toàn nhằm mang lại những lợi ích về kinh tế và sự hài lòng của khách hàng.  Y tế thông minh IoT có các ứng dụng khác nhau trong chăm sóc sức khỏe, từ các thiết bị giám sát từ xa đến các bộ cảm ứng tiên tiến và thông minh để tích hợp thiết bị.

Nó có tiềm năng để cải thiện cách thức các bác sĩ chăm sóc và giữ cho bệnh nhân an toàn và khỏe mạnh. Miếng dãn theo dõi sức khỏe cho bệnh nhân: bạn không cần đến bác sĩ, những thông số về nhịp tim, huyết áp, đều được thu thập từ xa được phân tích sau đó chuẩn 5 đoán để đưa ra tình trạng sức khỏe hiện tại của bệnh nhân và có thể dự đoán nguy cơ mắc bệnh nhằm có biện pháp phòng ngừa kịp thời. Mô hình chăm sóc sức khỏe  Nông nghiệp (Smart Farming) Mô hình nhà kín là một trong những ứng dụng điển hình của công nghệ IoT được áp dụng trong lĩnh vực nông nghiệp. Và ở nước ta đã được áp dụng rộng rãi.

Bên trong hệ thống này cây trồng hoàn toàn cách ly với điều kiện thời tiết bên ngoài, việc điều khiển nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng đều tự động hóa. Đồng thời theo dõi được tình trạng phát triển của cây trồng, xác định thời gian thu hoạch, giảm thiểu tối đa công suất người lao động. 6  Thành phố thông minh (Smart City) Có thể xem đây là tập hợp của tất cả ứng dụng của IoT vào một hệ thống lớn. Một giải pháp đã và đang được nhiều quốc gia trên thế giới áp dụng ở các thành phố lớn nhằm giải quyết những vấn đề cấp bách như tình trạng kẹt xe, gia tăng dân số, ô nhiễm môi trường, ngập lụt,.

Mọi thứ trong thành phố thông minh này được kết nối, dữ liệu sẽ được giám sát bởi một loạt các máy tính mà không cần bất kỳ sự tương tác nào của con người. Mô hình thành phố thông minh.2 CÔNG NGHỆ WIFi 1. Giới thiệu Wifi là một mạng thay thế cho mạng có dây thông thường, thường được sử dụng để kết nối các thiết bị ở chế độ không dây bằng việc sử dụng công nghệ sóng vô tuyến. Dữ liệu được truyền qua sóng vô tuyến cho phép các thiết bị truyền nhận dữ liệu ở tốc độ cao trong phạm vi của mạng Wifi.

Kết nối các máy tính với nhau, với Internet và với mạng có dây. Wifi (Wireless Fidelity) là thuật ngữ dùng chung để chỉ tiêu chuẩn IEEE802.11 cho mạng cục bộ không dây (Wireless Local Networks) hoặc WLANs. Việc sử dụng rộng rãi và tính sẵn có của nó ở nhà và nơi công cộng như công viên, quán café, sân 7 bay,. đã khiến Wifi trở thành một trong những công nghệ truyền nhận dữ liệu phổ biến nhất hiện nay.

Công nghệ truyền nhận dữ liệu Các chuẩn của wifi : Wifi là viết tắt của từ Wireless Fidelity trong tiếng Anh, được gọi chung là mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến. Wifi là loại sóng vô tuyến tương tự như sóng điện thoại, sóng truyền hình và radio. Hầu hết các thiết bị sử dụng điện tử hiện nay như : Smartphone, Máy tính bảng, Tivi, Laptop… đều có thể kết nối được WiFi. Và Wifi là thứ gắn liền và không thể thiếu với đời sống của người dân trong hầu hết công việc cũng như giải trí hàng ngày Chúng truyền và phát tín hiệu ở tần số 2.4 GHz hoặc 5 GHz.

Tần số này cao hơn so với các tần số sử dụng cho điện thoại di động, các thiết bị cầm tay và truyền hình. Tần số cao hơn cho phép tín hiệu mang theo nhiều dữ liệu hơn - Chuẩn 802.11 là một tập các chuẩn của tổ chức IEEE.11 mô tả một giao tiếp “truyền qua không khí” (tiếng Anh: over-the-air) sử dụng sóng vô tuyến để truyền nhận tín hiệu giữa một thiết bị không dây và tổng đài hoặc điểm truy cập (tiếng Anh: access point), hoặc giữa 2 hay nhiều thiết bị không dây với nhau  Năm 1997, IEEE giới thiệu chuẩn mạng không dây đầu tiên và đặt tên nó là 802. Khi đó, tốc độ hỗ trợ tối đa của mạng này chỉ là 2 Mbps với bang tầng 2.11b  IEEE đã mở rộng trên chuẩn 802.11 gốc vào tháng Bảy năm 1999, đó chính là chuẩn802. Chuẩn này hỗ trợ băng thông lên đến 11Mbps, tương quan với Ethernet truyền thống 802.11b sử dụng tần số vô tuyến (2.4 GHz) giống như chuẩn ban đầu 802.

 Các hãng thích sử dụng các tần số này để chi phí trong sản xuất của họ được giảm.11b có thể bị xuyên nhiễu từ các thiết bị điện thoại không dây (kéo dài), lò vi sóng hoặc các thiết bị khác sử dụng cùng dải tần 2.  Mặc dù vậy, bằng cách cài đặt các thiết bị 802.11b cách xa các thiết bị như vậy có thể giảm được hiện tượng xuyên nhiễu này 8  Ưu điểm của 802.11b – giá thành thấp nhất; phạm vi tín hiệu tốt và không dễ bị cản trở.  Nhược điểm của 802.11b – tốc độ tối đa thấp nhất; các ứng dụng gia đình có thể xuyên nhiễu.11a  Được phát triển song song cùng với chuẩn 802.11a hỗ trợ tốc độ tối đa gần gấp 5 lần lên đến 54 Mpbs và sử dụng bằng tầng 5Ghz nhằm tránh bị nhiễu từ các thiết bị khác. Tuy nhiên, đây cũng là nhược điểm của chuẩn này vì phạm vi phát sẽ hẹp hơn (40-100m) và khó xuyên qua các vật cản như vách tường.

 Chuẩn này thường được sử dụng trong các mạng doanh nghiệp thay vì gia đình vì giá thành của nó khá cao.11g  Năm 2003, chuẩn Wifi thế hệ thứ 3 ra đời và mang tên 802. Chuẩn này được kết hợp từ chuẩn a và b. Được hỗ trợ tốc độ 54Mpbs như chuẩn a và sử dụng băng tầng 2.4GHz của chuẩn b vì vậy chuẩn này có phạm vi tín hiệu khá tốt (80- 200m) và vẫn dễ bị nhiễu từ các thiết bị điện tử khác. Ngày nay, một số hộ gia đình vẫn còn sử dụng chuẩn này .11g – tốc độ cao; phạm vi tín hiệu tốt và ít bị che khuất.

 Nhược điểm của 802.11g – giá thành đắt hơn 802.11b; các thiết bị có thể bị xuyên nhiễu từ nhiều thiết bị khác sử dụng cùng băng tần.11 b/g/n)  Đây là chuẩn được sử dụng phổ biến nhất hiện nay và tương đối mới.11n được đưa ra nhằm cải thiện chuẩn 802.11g bằng cách sử dụng công nghệ MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) tận dụng nhiều anten hơn  Chuẩn kết nối 802.