đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án. ➢ Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Trong chương này trình bày về các lý thuyết có liên quan đến các vấn đề mà đề tài sẽ dùng để thực hiện thiết kế, thi công. ➢ Chương 3: Tính toán và thiết kế hệ thống Chương này giới thiệu tổng quan về các yêu cầu của hệ thống mà nhóm thiết kế và các tính toán, gồm những phần như : Yêu cầu hệ thống, sơ đồ khối hệ thống ,sơ đồ nguyên lí mạch, lưu đồ giải thuật chương trình. ➢ Chương 4: Thi công hệ thống Chương này gồm các kết quả thi công phần cứng và những kết quả hiển thị trên màn hình, web hay giao diện điện thoại.
➢ Chương 5: Kết quả thực hiện Trình bày về những kết quả đã được sau quá trình nghiên cứu thi công. Từ những kết quả đạt được để đánh giá quá trình hoàn thành được bao nhiêu phần trăm. ➢ Chương 6: Kết luận và hướng phát triển Chương này trình bày về những kết quả mà đồ án đạt được, những hạn chế, từ đó rút ra kết luận và hướng phát triển. 3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TỔNG QUAN VỀ IOT 2.1 Nguồn gốc và cách thức hoạt động.
1 Tổng quan về IoT IoT (Internet of Things) là thuật ngữ dùng để chỉ các đối tượng có thể được nhận biết cũng như chỉ sự tồn tại của chúng trong một kiến trúc mang tính kết nối. Cụm từ này được đưa ra bởi Kevin Ashton vào năm 1999. Ông là một nhà khoa học đã sáng lập ra Trung tâm Auto-ID ở đại học MIT, nơi thiết lập các quy chuẩn toàn cầu cho RFID (một phương thức giao tiếp không dây dùng sóng radio) cũng như một số loại cảm biến khác. IoT sau đó cũng được dùng nhiều trong các ấn phẩm đến từ các hãng và nhà phân tích (Schwartz, 2014).
Điểm quan trọng của IoT đó là các đối tượng phải có thể được nhận biết và định dạng. Nếu mọi đối tượng, kể cả con người, được "đánh dấu" để phân biệt bản thân đối tượng đó với những thứ xung quanh thì chúng ta có thể hoàn toàn quản lí được nó thông qua máy tính. Việc đánh dấu có thể được thực hiện thông qua nhiều công nghệ, chẳng hạn như RFID, NFC, mã vạch, mã QR, watermark kĩ thuật số. Việc kết nối thì có thể thực hiện qua Wi-Fi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại.2 Ứng dụng của IoT đối với cuộc sống Với những hiệu quả thông minh rất thiết thực mà IoT đem đến cho con người, IoT đã và đang được tích hợp trên khắp mọi thứ, mọi nơi xung quanh thế giới mà con người đang sống.
Từ chiếc vòng đeo tay, những đồ gia dụng trong nhà, những mãnh vườn đang ươm hạt giống, cho đến những sinh vật sống như động vật hay con người đều có sử dụng giải pháp IoT.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LORA 2.1 Công nghệ Lora là gì? Hình 2. 2 Tổng quan về Lora Lora (Long Range Radio) được nghiên cứu và phát triển bởi Cycleo và sau này được mua lại bởi công ty Semtech năm 2012. Đây là một công nghệ không dây dùng để truyền dữ liệu tầm xa, năng lượng thấp và an toàn cho các ứng dụng M2M và IoT. Lora là công nghệ điều chế RF cho mạng diện rộng công suất thấp (LPWAN) có khả năng truyền dữ liệu lên đến 5km ở khu vực đô thị và 10-15km ở khu vực nông thôn.
Đặc điểm của công nghệ Lora là yêu cầu điện năng cực thấp, cho phép tạo ra các thiết bị hoạt động bằng pin với thời gian lên tới 10 năm. Công nghệ Lora được sử dụng để kết nối không dây các cảm biến, gateway, máy móc, thiết bị, động vật, con người với đám mây.2 Yếu tố cơ bản của công nghệ Lora Hình 2. 3 Yếu tố cơ bản của công nghệ Lora • Điểm cuối Đây là yếu tố đầu tiên để cấu thành một mạng lưới Lora. Tại các điểm cuối quá trình điều khiển và cảm biến được thực hiện và được đặt rất xa.
• Cổng Lora Các cơ sở hạ tầng từ điểm cuối sẽ được truyền đến cổng Lora. Tại đây chúng sẽ được chuyển vào hệ thống backhaul. Cổng Lora có thể là: Ethernet, di động hoặc các liên kết viễn thông có hoặc không dây. Quá trình kết nối giữa cổng Lora và máy chủ được thực hiện bởi các kết nối IP thông thường.
Những dữ liệu có thể kết nối với mạng viễn thông, dù là riêng tư hay công cộng. Phần lớn các cổng Lora đều được đặt ở trạm cơ sở di động nhất định. Vậy nên, người dùng có thể sử dụng thêm năng lượng trên mạng backhaul. • Máy chủ mạng Lora Đây được xem là một phần chức năng của công nghệ Lora.
Máy chủ mạng Lora hoạt động nhằm thực hiện nhiệm vụ: Loại bỏ các gói dữ liệu trùng lập, Giúp dữ liệu điều chỉnh tốc độ hiệu quả, Ghi nhận lịch trình, Triển khai mạng Lora dễ dàng hơn. • Máy tính điều khiển từ xa Yếu tố này đảm nhiệm chức năng điều khiển hoạt động và thu thập dữ liệu từ điểm cuối. Các nút của máy tính đặt trong cấu trúc liên kết với cổng Lora để tạo thành cầu nối. Nhờ đó, những tin nhắn được chuyển tiếp giữa máy chủ mạng trung tâm và điểm cuối trong phần phụ trợ (IAS, 2021).3 Nguyên lý hoạt động của Lora Hình 2.
4 Nguyên lí hoạt động của Lora Công nghệ Lora sử dụng kỹ thuật điều chế gọi là Chirp Spread Spectrum, kỹ thuật này sử dụng các dữ liệu được băm bằng các xung cao tần để tạo ra tín hiệu có dãy tần số cao hơn tần số của dữ liệu gốc. Sau đó tín hiệu cao tần sẽ tiếp tục được mã hóa theo các chuối chirp signal trước khi truyền ra anten để gửi đi. Lora không cần công suất phát lớn mà vẫn có thể truyền xa vì tín hiệu lora có thể được nhận ở khoảng cách xa ngay cả độ mạnh tín hiệu thấp hơn cả nhiễu môi trừng xung quanh. Băng tần làm việc của LoRa từ 430MHz đến 915MHz cho từng khu vực khác nhau trên thế giới: • 430MHz cho châu Á.
• 780MHz cho Trung Quốc. • 433MHz hoặc 866MHz cho châu Âu. • 915MHz cho USA.1 Giới thiệu về Module RF SX1278 Lora E32 Hình 2. 5 Module RF SX1278 Lora E32 Module thu phát RF UART Lora SX1278 433Mhz 3000m (E32-TTL-100) sử dụng chip SX1278 của nhà sản xuất SEMTECH chuẩn giao tiếp LORA (Long Range), chuẩn LORA mang đến hai yếu tố quan trọng là tiết kiệm năng lượng và khoảng cách phát siêu xa (Ultimate long range wireless solution), ngoài ra nó còn có khả năng cấu hình để tạo thành mạng nên hiện tại được phát triển và sử dụng rất nhiều trong các nghiên cứu về IoT (Dientu360, 2023).
Module được tích hợp phần chuyển đổi giao tiếp SPI của SX1278 sang UART giúp việc giao tiếp và sử dụng rất dễ dàng, chỉ cần kết nối với Software của hãng để cấu hình địa chỉ, tốc độ và công suất truyền là có thể sử dụng.2 Thông số kỹ thuật • Hãng sản xuất: EBYTE. • IC chính: SX1278 của SEMTECH. • Điện áp hoạt động: 2.2 Kbps ( mặc định 2. • Điện áp giao tiếp: TTL - 3.
• Dòng điện làm việc: 110mA. • Giao tiếp UART Data bits 8, Stop bits 1, Parity none, tốc độ từ 1200 – 115200. • Tần số: 410 – 441Mhz. • Dung lượng bộ nhớ đệm: 512bytes.
• Hỗ trợ 65536 địa chỉ cấu hình. • Nhiệt độ hoạt động: -40 ~ 85° C. 8 • Độ ẩm làm việc: 10 ~ 90%. 6 Thông số kỹ thuật Module RF SX1278 Lora E32 2.4 TỔNG QUAN VỀ ARDUINO Arduino là nền tảng điện tử mã nguồn mở, dựa trên phần cứng và phần mềm, linh hoạt và dễ sử dụng, các board Arduino có khả năng đọc dữ liệu từ môi trường (ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm,…), trạng thái nút nhấn, tin nhắn từ Twitter,… và điều khiển trở lại với các thiết bị như động cơ, đèn LED, gửi thông tin đến 1 nơi khác,… Chúng ta có thể điều khiển các vi điều khiển trên board Arduino bằng cách sử dụng ngôn ngữ lập trình C++, được điều khiển biên dịch bởi Arduino IDE và các trình biên dịch đi kèm ra mã máy nhị phân.
Lúc này Vi điều khiển có thể dễ dàng thực thi chương trình (Tuấn, 2020). Có nhiều loại Arduino trên thị trường, với giới hạn đề tài này thì em sử dụng Arduino Uno R3 ATmega328 và Arduino Nano ATMEGA328 để nghiên cứu.1 Arduino Nano ATMEGA328 a. Giới thiệu Arduino Nano ATMEGA328 Arduino Nano có chức năng tương tự như Arduino Duemilanove nhưng khác nhau về dạng mạch. Nano được tích hợp vi điều khiển ATmega328P, giống như Arduino UNO.
Sự khác biệt chính giữa chúng là bảng UNO có dạng PDIP (Plastic Dual-In-line Package) với 30 chân còn Nano có sẵn trong TQFP (plastic quad flat pack) với 32 chân. Trong khi UNO có 6 cổng ADC thì Nano có 8 cổng ADC. Bảng Nano không có giắc nguồn DC như các bo mạch Arduino khác, mà thay vào đó có cổng mini-USB. Cổng này được sử dụng cho cả việc lập trình và bộ giám sát 9 nối tiếp.
Tính năng hấp dẫn của Arduino Nano là nó sẽ chọn công xuất lớn nhất với hiệu điện thế của nó. 7 Arduino Nano ATMEGA328 Bảng 2. 1 Thông số kỹ thuật Arduino Nano Arduino Nano Thông số kỹ thuật Số chân analog I/O 8 Cấu trúc AVR Tốc độ xung 16 MHz Dòng tiêu thụ I/O 40mA Số chân Digital I/O 22 Bộ nhớ EEPROM 1 KB Bộ nhớ Flash 32 KB of which 2 KB used by Bootloader Điện áp ngõ vào (7-12) Volts Vi điều khiển ATmega328P Điện áp hoạt động 5V Kích thước bo mạch 18 x 45 mm Nguồn tiêu thụ 19mA Ngõ ra PWM 6 SRAM 2KB Trọng lượng 5g 10 b. Sơ đồ chân và chức năng các chân Hình 2.
8 Kích thước và sơ đồ chân Arduino Nano 11 Bảng 2. 2 Sơ đồ chân và chức năng các chân Arduino Nano STT Tên Pin Kiểu Chức năng 1 D1 / TX I/O Ngõ vào/ra số Chân TX-truyền dữ liệu 2 D0 / RX I/O Ngõ vào/ra số Chân Rx-nhận dữ liệu 3 RESET Đầu vào Chân reset, hoạt động ở mức thấp 4 GND Nguồn Chân nối mass 5 D2 I/O Ngõ vào/ra digital 6 D3 I/O Ngõ vào/ra digital 7 D4 I/O Ngõ vào/ra digital 8 D5 I/O Ngõ vào/ra digital 9 D6 I/O Ngõ vào/ra digital 10 D7 I/O Ngõ vào/ra digital 11 D8 I/O Ngõ vào/ra digital 12 D9 I/O Ngõ vào/ra digital 13 D10 I/O Ngõ vào/ra digital 14 D11 I/O Ngõ vào/ra digital 15 D12 I/O Ngõ vào/ra digital 16 D13 I/O Ngõ vào/ra digital 17 3V3 Đầu ra Đầu ra 3.