Thiết Kế và Thi Công Hệ Thống Điều Khiển Phòng Chờ Thông Minh

Hệ thống điều khiển phòng chờ thông minh đang trở thành xu hướng trong việc tối ưu… 63 trang · Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh · 2023.

• Tác giả: Nguyễn Đức Long
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Trường Duy
• 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: Thiết Kế và Thi Công Hệ Thống Điều Khiển Phòng Chờ Thông Minh
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
• 1.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 1.3. GIỚI HẠN
• 1.4. BỐ CỤC
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Arduino Uno R3
• 2.2. Cảm biến DHT11
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
• 3.1. Kiến trúc hệ thống
• 3.2. Tính toán và thiết kế hệ thống
• 3.3. Sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống
• 3.4. Thiết kế mô hình hệ thống
• 4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
• 4.1. Mô hình phòng chờ
• 4.2. Mạch điều khiển
• 4.3. ĐÓNG GÓI VÀ KIỂM TRA MÔ HÌNH
• 4.4. LẬP TRÌNH HỆ THỐNG
• 4.4.1. Chương trình chính
• 4.4.2. Điều khiển quạt
• 4.4.3. Xử lý led Matrix
• 4.4.4. Đọc dữ liệu cảm biến vật cản
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ
• 5.1. KẾT QUẢ CHẠY MÔ HÌNH
• 5.1.1. Mô hình thực tế
• 5.1.2. Giao diện hiển thị
• 5.2. NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN
• 6.1. HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC VIẾT TẮT
• CODE CHƯƠNG TRÌNH

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống điều khiển phòng chờ thông minh

Hệ thống điều khiển phòng chờ thông minh đang trở thành xu hướng trong việc tối ưu hóa trải nghiệm khách hàng tại các không gian công cộng. Với sự phát triển của công nghệ IoT, các thiết bị có thể tự động hóa nhiều chức năng, từ giám sát nhiệt độ đến điều khiển ánh sáng. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn nâng cao sự thoải mái cho người sử dụng.

1.1. Định nghĩa và vai trò của phòng chờ thông minh

Phòng chờ thông minh là không gian được trang bị các thiết bị tự động, giúp quản lý và điều khiển các yếu tố như ánh sáng, nhiệt độ và độ ẩm. Điều này tạo ra một môi trường thoải mái và tiện nghi cho khách hàng.

1.2. Lợi ích của việc áp dụng công nghệ IoT trong phòng chờ

Công nghệ IoT giúp kết nối và điều khiển các thiết bị từ xa, cho phép người quản lý giám sát tình trạng phòng chờ một cách hiệu quả. Điều này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao trải nghiệm của khách hàng.

II. Thách thức trong việc thiết kế hệ thống điều khiển thông minh

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc thiết kế hệ thống điều khiển phòng chờ thông minh cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như độ tin cậy của cảm biến, khả năng tương tác giữa các thiết bị và bảo mật thông tin là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Độ tin cậy của các cảm biến trong hệ thống

Cảm biến là thành phần quan trọng trong hệ thống, nhưng độ chính xác và độ tin cậy của chúng có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như môi trường và chất lượng sản phẩm.

2.2. Vấn đề bảo mật thông tin trong hệ thống IoT

Bảo mật thông tin là một thách thức lớn trong các hệ thống IoT. Việc bảo vệ dữ liệu người dùng và ngăn chặn các cuộc tấn công mạng là điều cần thiết để đảm bảo an toàn cho hệ thống.

III. Phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển phòng chờ thông minh

Để thiết kế một hệ thống điều khiển phòng chờ thông minh hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc lựa chọn linh kiện phù hợp và lập trình chính xác là rất quan trọng.

3.1. Lựa chọn linh kiện và thiết bị phù hợp

Việc lựa chọn linh kiện như Arduino Uno, cảm biến DHT11 và module Relay là rất quan trọng để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả.

3.2. Lập trình và cấu hình hệ thống

Lập trình hệ thống sử dụng ngôn ngữ Arduino giúp điều khiển các thiết bị một cách linh hoạt. Cấu hình hệ thống cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo tính tương thích giữa các thiết bị.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống điều khiển phòng chờ thông minh

Hệ thống điều khiển phòng chờ thông minh đã được áp dụng tại nhiều địa điểm công cộng, mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng. Các ứng dụng này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn nâng cao trải nghiệm khách hàng.

4.1. Ví dụ về ứng dụng tại sân bay

Tại sân bay, hệ thống điều khiển phòng chờ thông minh giúp quản lý số lượng hành khách, điều chỉnh nhiệt độ và ánh sáng, tạo ra một không gian thoải mái cho hành khách chờ đợi.

4.2. Ứng dụng trong các trung tâm thương mại

Trong các trung tâm thương mại, hệ thống này giúp theo dõi lưu lượng khách hàng và điều chỉnh các thiết bị chiếu sáng, điều hòa không khí để tối ưu hóa trải nghiệm mua sắm.

V. Kết luận và hướng phát triển tương lai của hệ thống

Hệ thống điều khiển phòng chờ thông minh không chỉ mang lại lợi ích cho người sử dụng mà còn góp phần vào việc phát triển bền vững. Tương lai của hệ thống này hứa hẹn sẽ còn nhiều tiềm năng với sự phát triển không ngừng của công nghệ.

5.1. Tương lai của công nghệ IoT trong phòng chờ

Công nghệ IoT sẽ tiếp tục phát triển, mở ra nhiều cơ hội mới cho việc tối ưu hóa các hệ thống điều khiển trong không gian công cộng.

5.2. Khả năng mở rộng và tích hợp hệ thống

Hệ thống có thể được mở rộng và tích hợp với các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo, giúp nâng cao khả năng tự động hóa và cải thiện trải nghiệm người dùng.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu hướng hiện đại hóa các tiện ích công cộng, phòng chờ tại các bến xe, nhà ga đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao trải nghiệm của hành khách trước mỗi hành trình. Tại các đô thị phát triển, việc ứng dụng công nghệ tự động hóa nhằm giảm thiểu các thao tác thủ công của con người, đồng thời tối ưu hóa tiện nghi (ánh sáng, thông gió, thông tin lịch trình) đã trở thành một nhu cầu thực tiễn rõ rệt. Tuy nhiên, nhiều phòng chờ công cộng hiện nay vẫn phụ thuộc vào sự vận hành thủ công của nhân viên, dẫn đến tình trạng lãng phí điện năng khi không có người, hoặc không kịp thời điều tiết điều kiện vi khí hậu khi mật độ hành khách tăng cao.

Xuất phát từ thực tế đó, đề tài "Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển phòng chờ thông minh" do sinh viên Nguyễn Đức Long và Nguyễn Thị Hoài Thương thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Trường Duy tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (Bộ môn Điện tử Công nghiệp – Y sinh, Khoa Điện – Điện tử) nhằm chế tạo một mô hình mẫu có khả năng tự động hóa các chức năng cơ bản của phòng chờ xe khách.

Mục tiêu tổng quát của đề tài là xây dựng hoàn chỉnh mô hình phòng chờ xe khách vận hành tự động thông qua vi điều khiển được nạp chương trình sẵn, hỗ trợ ban quản lý giám sát trạng thái môi trường và lượng hành khách, đồng thời cung cấp các tiện ích trực quan cho người chờ xe. Để đạt được mục tiêu này, khóa luận xác định 9 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được đánh số như sau:

1. Giám sát, kiểm tra nhiệt độ trong phòng chờ.
2. Kiểm tra và đo thông số độ ẩm môi trường trong phòng.
3. Điều khiển quạt làm mát phù hợp với điều kiện vi khí hậu.
4. Thiết kế tính năng đếm, giám sát và hiển thị số người ra vào phòng chờ.
5. Nghiên cứu lập trình để tương tác và vận hành hệ thống.
6. Kết nối các thiết bị phần cứng để xây dựng mô hình hoàn chỉnh.
7. Thử nghiệm và tinh chỉnh hệ thống.
8. Hoàn thiện báo cáo cho việc thực hiện đề tài.
9. Bảo vệ luận văn trước hội đồng chuyên môn.

Về đối tượng và phạm vi nghiên cứu, đối tượng trọng tâm của đề tài là hệ thống điều khiển nhúng trên nền vi điều khiển 8-bit kết hợp mạng lưới cảm biến vật lý và cơ cấu chấp hành công suất thấp. Phạm vi không gian nghiên cứu được giới hạn trong một mô hình sa bàn phòng chờ xe khách thu nhỏ chế tạo bằng vật liệu Fomex với kích thước tổng thể là 45 cm x 45 cm x 45 cm. Về mặt kỹ thuật, hệ thống hoạt động hoàn toàn cục bộ, chưa tích hợp kết nối mạng không dây (Internet/IoT) hay ứng dụng giám sát từ xa qua điện thoại/máy tính, và phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn cấp điện trực tiếp. Thời gian triển khai khóa luận diễn ra từ ngày 20/02/2023 đến ngày 01/07/2023.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận dựa trên nền tảng lý thuyết kỹ thuật điện tử, kiến trúc vi điều khiển AVR và kỹ thuật giao tiếp cảm biến quang học, vi khí hậu. Các thành phần lý thuyết và công nghệ cốt lõi được tác giả khảo sát và ứng dụng bao gồm:

• Vi điều khiển ATmega328 (trên kit phát triển Arduino Uno R3): Hoạt động ở tần số xung nhịp 16 MHz, trang bị 14 chân vào/ra số (I/O), 6 kênh điều chế độ rộng xung (PWM), 6 chân đầu vào tương tự (Analog A0–A5), bộ nhớ Flash 32 KB, SRAM 2 KB và EEPROM 1 KB. Đóng vai trò là khối xử lý trung tâm, tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến và phát lệnh đóng cắt rơ-le hoặc xuất dữ liệu hiển thị.
• Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11: Tích hợp phần tử đo độ ẩm dạng tụ điện (điện dung thay đổi theo độ ẩm không khí) và cảm biến nhiệt điện trở NTC (hệ số nhiệt âm, điện trở giảm khi nhiệt độ tăng). Dữ liệu xuất ra dưới dạng chuỗi kỹ thuật số 40-bit (gồm 16-bit dữ liệu độ ẩm và 16-bit dữ liệu nhiệt độ) truyền qua chuẩn giao tiếp một dây (Single-wire).
• Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK: Sử dụng nguyên lý phát và thu chùm tia hồng ngoại điều chế để triệt tiêu nhiễu môi trường, phát hiện vật cản trong khoảng cách từ 3 cm đến 80 cm (có thể tinh chỉnh qua biến trở tích hợp phía sau). Ngõ ra dạng cực thu hở NPN (Open Collector), chuyển mức logic xuống thấp khi có vật cản.
• Giao thức hiển thị và truyền thông vi sai: Chuẩn giao tiếp hai dây I2C (Inter-Integrated Circuit) sử dụng IC chuyển đổi để điều khiển màn hình LCD 16x2 chỉ với 2 chân tín hiệu (SDA, SCL); chuẩn giao tiếp nối tiếp SPI (Serial Peripheral Interface) điều khiển cụm 4 mô-đun LED ma trận 8x8 thông qua IC điều khiển chuyên dụng MAX7219.
• Bộ biến đổi công suất cơ - điện (Relay): Sử dụng các mô-đun rơ-le 5V một kênh có cuộn hút được kích bởi xung logic nhỏ để đóng/ngắt các mạch tải tiêu thụ điện áp 12VDC hoặc 220VAC.

Phương pháp nghiên cứu thực tế bao gồm:

• Phương pháp phân tích - tổng hợp tài liệu: Tham khảo các mô hình tự động hóa nhà thông minh và trạm thông minh trước đây (tiêu biểu là đồ án năm 2018 của Trần Minh Luân và Lâm Thành Đạt) để định hình giải pháp phần cứng.
• Phương pháp thiết kế kỹ thuật và tính toán phụ tải: Phân tách kiến trúc hệ thống thành các khối chức năng độc lập; tính toán tổng công suất tiêu thụ điện tĩnh và động của từng linh kiện ở các cấp điện áp 12V, 9V, 5V và 3.3V để thiết kế mạch nguồn nuôi an toàn.
• Phương pháp lập trình và mô phỏng: Thiết kế sơ đồ nguyên lý trên phần mềm Altium Designer; xây dựng lưu đồ thuật toán và viết mã nguồn điều khiển bằng ngôn ngữ C thông qua môi trường Arduino IDE.
• Phương pháp thực nghiệm vật lý: Chế tạo sa bàn cơ khí, đấu nối dây tín hiệu thực tế, kiểm thử và hiệu chỉnh độ nhạy của cảm biến trong điều kiện mô hình vận hành liên tục. Nguồn dữ liệu hoàn toàn là các tham số vật lý thu thập thời gian thực từ cảm biến gắn trên mô hình.

---

Thiết kế và thi công hệ thống

Hệ thống được thiết kế theo cấu trúc mô-đun hóa, phân tách thành 6 khối chức năng liên kết chặt chẽ xung quanh khối xử lý trung tâm:

Khối chức năng	Thành phần linh kiện chính	Nhiệm vụ kỹ thuật
Khối nguồn	1 Adapter 12V–1A, 1 Adapter 9V–2A	Cung cấp điện áp cách ly: 12V cho tải động lực (quạt, đèn, còi); 9V cấp cho Arduino Uno R3 để hạ áp nội bộ xuống 5V và 3.3V cấp cho cảm biến và vi mạch.
Khối điều khiển trung tâm	Board Arduino Uno R3 (ATmega328)	Thu nhận tín hiệu logic và kỹ thuật số từ các cảm biến, thực thi giải thuật đếm người, so sánh ngưỡng nhiệt độ và xuất tín hiệu điều khiển ra các khối ngoại vi.
Khối cảm biến	1 cảm biến DHT11, 3 cảm biến hồng ngoại E18-D80NK	Đo đạc nhiệt độ, độ ẩm phòng; phát hiện chiều chuyển động của hành khách qua cửa; phát hiện phương tiện xe khách cập bến.
Khối điều khiển tải	4 mô-đun Relay 5V, 2 quạt 12V, dải LED 12V	Cách ly quang và đóng ngắt nguồn 12V cho quạt làm mát và hệ thống đèn LED chiếu sáng.
Khối hiển thị	1 LCD 16x2 (kèm giao tiếp I2C), 1 cụm 4 LED ma trận MAX7219	Trực quan hóa giá trị nhiệt độ, độ ẩm, số lượng người trong phòng (LCD) và chạy dòng chữ thông báo chuyến xe/trạng thái cập bến (LED ma trận).
Khối thông báo	1 còi báo động 12V (Buzzer)	Phát âm thanh cảnh báo công suất lớn (120 dB) khi số lượng người trong phòng vượt ngưỡng cho phép hoặc khi có xe đến trạm.

Đấu nối phần cứng giữa Arduino Uno R3 và các thiết bị

Sơ đồ chân giao tiếp được tác giả thiết lập chi tiết như sau:

• Cảm biến DHT11: Chân VCC nối 5V, GND nối đất, chân DATA nối vào chân số 4 (D4) của Arduino.
• Cảm biến E18-D80NK: Cả 3 cảm biến dùng chung nguồn 5VDC. Chân tín hiệu của cảm biến số 1 (CB1 - gắn cửa ra vào) nối chân D6; cảm biến số 2 (CB2 - gắn cửa ra vào) nối chân D9; cảm biến số 3 (CB3 - đặt tại bãi đậu xe ngoài phòng) nối chân D12.
• Mô-đun Relay: Cuộn kích dùng nguồn 5V. Chân tín hiệu điều khiển relay 1 nối chân D3; relay 3 nối chân D5; relay 4 nối chân D7.
• Màn hình LCD 16x2 qua I2C: Cấp nguồn 5V; chân SCL nối chân A5, chân SDA nối chân A3 của Arduino.
• LED ma trận MAX7219: Cấp nguồn 5V; chân dữ liệu DIN nối chân ~D11, chân chốt LOAD/CS nối chân ~D10, chân xung CLK nối chân D13.
• Còi báo 12V: Cực âm nối đất, cực dương điều khiển thông qua chân tín hiệu ~D5 (kết hợp mạch công suất rơ-le).

Tính toán phụ tải và cân bằng nguồn

Để tránh hiện tượng sụt áp và nhiễu xung kích từ động cơ quạt làm treo vi điều khiển, nhóm tác giả đã tính toán phụ tải dòng điện:

• Ở mức 12VDC: 2 quạt làm mát kết hợp dải LED dây (gồm các cụm 3 LED nối tiếp tiêu thụ dòng $I_{led} \approx 20\text{ mA}$, sụt áp $V_{3led} \approx 10.8\text{ V}$) và còi báo, tổng dòng tiêu thụ tính toán khoảng $I_{tổng_12V} \approx 637\text{ mA}$. Tác giả chọn Adapter 12V–1A để đảm bảo hệ số dự phòng.
• Ở mức 5VDC: Màn hình LCD tiêu thụ dòng nhỏ ($0.6\text{ mA}$), mô-đun LED MAX7219 tiêu thụ dòng tối đa khoảng $320\text{ mA}$, cùng với các cảm biến và rơ-le, tổng dòng tiêu thụ xấp xỉ $400\text{ mA} - 500\text{ mA}$. Do dòng từ cổng 5V của Arduino bị giới hạn bởi IC ổn áp nội, giải pháp cấp nguồn qua cổng DC của board bằng Adapter 9V–2A (công suất danh định 18W) được lựa chọn nhằm bảo vệ tuổi thọ vi điều khiển và cung cấp năng lượng ổn định cho mạch logic.

Cấu trúc mô hình sa bàn

Mô hình vật lý được gia công từ các tấm nhựa Fomex nhẹ và cách điện:

• Khu vực bên trong phòng chờ: Kích thước 30 cm x 20 cm, lắp đặt 2 quạt thông gió, dải LED chiếu sáng, cảm biến DHT11, còi báo và 2 cảm biến CB1, CB2 tại lối đi.
• Khu vực bãi đậu xe: Kích thước 30 cm x 10 cm, lắp đặt cảm biến CB3 để giám sát sự xuất hiện của phương tiện.
• Khoang kỹ thuật phía dưới: Kích thước 30 cm x 30 cm, bố trí board mạch Arduino, các rơ-le công suất và hệ thống dây dẫn.
• Tổng kích thước toàn bộ khối sa bàn sau khi hoàn thiện đóng gói: 45 cm x 45 cm x 45 cm.

Giải thuật điều khiển

Chương trình điều khiển được tổ chức thành một vòng quét chính và ba tiến trình giải thuật nhánh:

1. Thuật toán đếm người ra/vào phòng: Sử dụng hai cảm biến hồng ngoại đặt song song tại cửa ra vào cách nhau một cự ly ngắn. Khi một người đi qua, trạng thái kích hoạt của hai cảm biến được ghi nhận qua một biến chuỗi ký tự tên là Hangcho:
   • Nếu CB1 phát hiện vật cản trước (mức logic 0), chương trình gán Hangcho = "1". Khi người đó tiếp tục bước qua làm CB2 tích cực (mức logic 0), chuỗi trở thành "12". Hệ thống xác định có người bước vào, biến đếm số người trong phòng tăng 1 đơn vị ($N = N + 1$).
   • Nếu CB2 phát hiện vật cản trước, gán Hangcho = "2". Tiếp theo CB1 tích cực, chuỗi trở thành "21". Hệ thống xác định có người bước ra, biến đếm số người giảm 1 đơn vị ($N = N - 1$).
   • Dữ liệu số người tức thời được cập nhật liên tục lên màn hình LCD 16x2. Nếu số người vượt quá giới hạn định mức thiết kế, hệ thống phát tín hiệu kích hoạt còi báo quá tải.
2. Thuật toán điều khiển nhiệt độ phòng: Vi điều khiển đọc dữ liệu nhiệt độ từ DHT11 và so sánh với giá trị ngưỡng cài đặt sẵn là $37^\circ\text{C}$. Nếu nhiệt độ phòng đo được $T > 37^\circ\text{C}$, Arduino xuất lệnh tích cực rơ-le để bật 2 quạt làm mát. Khi nhiệt độ hạ xuống bằng hoặc thấp hơn ngưỡng ($T \le 37^\circ\text{C}$), rơ-le ngắt điện quạt để tiết kiệm năng lượng.
3. Thuật toán phát hiện phương tiện: Cảm biến hồng ngoại CB3 đặt tại bãi đỗ liên tục kiểm tra khoảng cách. Khi xe khách tiến vào vị trí dừng đỗ (CB3 chuyển trạng thái sang mức 0), tín hiệu được gửi về Arduino để kích hoạt màn hình LED ma trận MAX7219 hiển thị dòng chữ thông báo có xe cập bến, đồng thời phối hợp còi báo để nhắc nhở hành khách chuẩn bị hành lý.

---

Nội dung chính theo từng chương

Báo cáo khóa luận được kết cấu chặt chẽ thành 6 chương với các nội dung trọng tâm như sau:

Chương 1: Tổng quan

Trình bày cơ sở lý luận và bối cảnh thực tiễn của xu hướng "trí tuệ hóa" các không gian công cộng tại Việt Nam và trên thế giới. Nêu bật khoảng trống thực tiễn khi các phòng chờ truyền thống còn thiếu sự hỗ trợ của tự động hóa vi khí hậu và cảnh báo lịch trình. Chương này xác định rõ mục tiêu chế tạo hệ thống điều khiển phòng chờ thông minh, liệt kê chi tiết 9 nội dung nhiệm vụ nghiên cứu, đồng thời thiết lập ranh giới kỹ thuật: hệ thống chạy trên nền Arduino Uno R3, hoạt động offline không kết nối mạng, giới hạn sa bàn thử nghiệm trong phạm vi kích thước 45 cm x 45 cm x 45 cm.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Cung cấp lý thuyết chi tiết về các linh kiện điện tử cấu thành hệ thống. Đi sâu vào cấu trúc vi điều khiển ATmega328, sơ đồ chân I/O và sự phân bổ bộ nhớ (Flash, RAM, EEPROM). Phân tích nguyên lý vật lý của cảm biến vi khí hậu DHT11 (đặc tính điện dung và đường cong hệ số nhiệt âm NTC), nguyên lý phát xạ và thu hồi chùm tia quang học của cảm biến khoảng cách E18-D80NK. Đồng thời, chương 2 diễn giải nguyên lý hoạt động của màn hình tinh thể lỏng LCD 16x2 kết hợp vi mạch chuyển đổi I2C, cơ chế quét dòng - quét cột qua giao tiếp SPI của IC MAX7219 trên khối 4 LED ma trận, đặc tính đóng ngắt tiếp điểm của rơ-le 5V và thông số âm học của còi báo động 12V (cường độ âm 120 dB, tần số 2500 Hz).

Chương 3: Tính toán và thiết kế

Xây dựng sơ đồ khối toàn hệ thống và định nghĩa quan hệ truyền nhận tín hiệu giữa 6 khối chức năng. Tiến hành lựa chọn linh kiện dựa trên các tiêu chí so sánh kỹ thuật (ưu thế của DHT11 so với LM35 về khả năng tích hợp độ ẩm; ưu thế của E18-D80NK so với cảm biến siêu âm HC-SR04 hay cảm biến thân nhiệt PIR HC-SR501 về khả năng chống nhiễu quang và góc quét hẹp thích hợp đếm luồng người). Lập bảng tổng hợp điện áp, dòng điện tiêu thụ của từng linh kiện; đưa ra phương án dùng 2 bộ nguồn Adapter độc lập (12V–1A và 9V–2A). Chương này cũng trình bày sơ đồ nguyên lý tổng thể vẽ trên phần mềm Altium Designer và bản vẽ thiết kế hình học 3D của mô hình sa bàn.

Chương 4: Thi công hệ thống

Hiện thực hóa các tính toán thiết kế thành mô hình phần cứng và mã nguồn điều khiển. Trình bày quy trình cắt gọt, định hình khung mô hình bằng nhựa Fomex theo kích thước chuẩn cho các khu vực phòng chờ, bãi đỗ xe và khoang kỹ thuật. Mô tả quá trình đấu nối dây dẫn giữa board Arduino với các mô-đun chức năng, sắp xếp vị trí lắp đặt đèn, quạt, màn hình và còi cảnh báo. Trình bày chi tiết lưu đồ thuật toán của chương trình chính và các chương trình con chuyên trách: lưu đồ đọc và so sánh ngưỡng nhiệt độ để bật/tắt quạt, lưu đồ đếm hai chiều hành khách dựa trên trạng thái thứ tự của hai cảm biến hồng ngoại, và lưu đồ nhận tín hiệu xe đỗ để xuất ký tự lên LED ma trận MAX7219.

Chương 5: Kết quả

Ghi nhận kết quả vận hành thực tế của mô hình sau khi đóng gói và nạp chương trình. Trình bày hình ảnh thực tế của sa bàn phòng chờ hoàn thiện, giao diện dữ liệu hiển thị trên màn hình LCD 16x2 (nhiệt độ, độ ẩm và số lượng người hiện có) và giao diện chữ chạy trên màn hình LED ma trận MAX7219. Nhóm tác giả đưa ra các nhận xét, đánh giá khách quan về hiệu năng hoạt động của từng khối linh kiện, ghi nhận hệ thống vận hành tự động theo đúng kịch bản đề ra với độ chính xác tương đối và ước lượng mức độ hoàn thành đạt 85% so với kỳ vọng ban đầu.

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Đúc kết toàn bộ các kết quả kỹ thuật đã hoàn thành: làm chủ việc ghép nối vi điều khiển với mạng cảm biến, xây dựng thành công thuật toán xác định hướng chuyển động và điều khiển tải theo ngưỡng vi khí hậu. Đồng thời, chương 6 chỉ rõ các điểm hạn chế cốt lõi còn tồn đọng trong mô hình thực nghiệm và đề xuất các phương hướng nghiên cứu nâng cao cho các giai đoạn tiếp theo.

---

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã hoàn thành việc chế tạo một sa bàn hệ thống điều khiển phòng chờ thông minh với mức độ hoàn thành được nhóm nghiên cứu tự đánh giá đạt khoảng 85% so với mục tiêu ban đầu.

Tiêu chí chức năng	Mục tiêu thiết kế	Kết quả thực tế trên mô hình
Đo nhiệt độ, độ ẩm	Cập nhật liên tục tham số môi trường	DHT11 đo và truyền dữ liệu ổn định về Arduino; hiển thị chính xác lên hàng 1 của LCD 16x2.
Điều khiển vi khí hậu	Tự động bật quạt khi trời nóng	Hệ thống tự động so sánh với ngưỡng $37^\circ\text{C}$; kích relay bật 2 quạt khi $T > 37^\circ\text{C}$ và ngắt điện khi $T \le 37^\circ\text{C}$.
Đếm số lượng người	Phân biệt chính xác người vào và người ra	Thuật toán nhận diện chuỗi "12" và "21" từ 2 cảm biến E18-D80NK hoạt động tin cậy, cập nhật số người lên LCD.
Cảnh báo quá tải	Phát tín hiệu khi phòng vượt sức chứa	Còi báo 120 dB hú báo động khi số lượng người trong phòng vượt quá số lượng cho phép.
Giám sát xe tại trạm	Phát hiện xe vào bến và thông báo	Cảm biến CB3 nhận diện xe dừng đỗ, kích hoạt LED MAX7219 hiển thị trạng thái và còi hú báo hiệu cho hành khách.
Tính thẩm mỹ sa bàn	Mô phỏng trực quan, phân tách module	Vật liệu Fomex được gia công gọn gàng; kích thước 45 cm x 45 cm x 45 cm; dây nối được giấu trong khoang kỹ thuật.

Về mặt giải pháp và đóng góp, đề tài mang lại những giá trị cụ thể:

• Đóng góp giải pháp phần cứng: Đề xuất phương án thiết kế mạch nguồn phân tách thông minh giữa khối logic (9V qua vi điều khiển hạ áp 5V) và khối động lực (12V trực tiếp cho quạt, đèn, còi), loại bỏ triệt để hiện tượng sụt áp hoặc xung ngược làm tê liệt hệ thống vi điều khiển khi cơ cấu chấp hành công suất lớn khởi động.
• Đóng góp giải pháp giải thuật: Xây dựng thành công thuật toán logic đơn giản nhưng hiệu quả để xác định chiều chuyển động của người ra/vào chỉ bằng 2 cảm biến hồng ngoại giá thành thấp, không đòi hỏi bộ xử lý hình ảnh phức tạp.
• Kế thừa và mở rộng nghiên cứu: So với các đề tài nhà thông minh trước đây tại khoa (như công trình năm 2018 của Trần Minh Luân và Lâm Thành Đạt vốn tập trung vào điều khiển giọng nói qua Google Assistant cho hệ thống chiếu sáng), đồ án này chuyển hướng ứng dụng sang không gian công cộng, giải quyết đồng thời bài toán giám sát mật độ người, cảnh báo lịch trình giao thông và điều tiết vi khí hậu tự động.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên các hạn chế được nhóm tác giả thẳng thắn chỉ ra trong báo cáo:

• Hạn chế kỹ thuật hiện tại:

  1. Thiếu kết nối viễn thông và IoT: Hệ thống hoạt động độc lập tại chỗ (offline), chưa có mô-đun truyền thông (WiFi, GSM/GPRS, Zigbee) để đồng bộ dữ liệu vi khí hậu và lượng khách lên máy chủ quản lý trung tâm hoặc gửi cảnh báo về điện thoại người điều hành.
  2. Phụ thuộc tuyệt đối vào nguồn điện lưới: Chưa tích hợp nguồn pin/ắc-quy lưu điện dự phòng (UPS) hoặc pin năng lượng mặt trời; khi mất điện nguồn, toàn bộ hệ thống lập tức ngừng hoạt động.
  3. Sai số của phần tử cảm biến: Cảm biến DHT11 có dải đo hẹp và độ trễ phản hồi tương đối lớn so với các dòng cảm biến công nghiệp; thông số đo có sự sai lệch nhỏ dưới tác động ngẫu nhiên của môi trường xung quanh.
  4. Quy mô thử nghiệm thu nhỏ: Hệ thống mới dừng lại ở dạng sa bàn mô phỏng tỷ lệ nhỏ (45 cm x 45 cm x 45 cm), công suất quạt và đèn mang tính tượng trưng, chưa kiểm chứng được hiệu năng đối với các thiết bị công nghiệp công suất lớn (máy điều hòa không khí, cửa lùa tự động thực tế).

• Hướng phát triển tiếp theo:

  1. Tích hợp các mô-đun kết nối không dây như ESP8266/ESP32 hoặc mô-đun SIM để phát triển ứng dụng di động/nền tảng web IoT, cho phép người quản lý theo dõi mật độ trạm và điều khiển từ xa.
  2. Nâng cấp cảm biến nhiệt độ, độ ẩm lên các dòng công nghiệp có độ chính xác cao hơn (như DHT22 hoặc SHT3x) và thay thế cảm biến đếm người bằng camera AI xử lý ảnh để nhận diện đa chiều khi hành khách đi thành nhóm đông.
  3. Thiết kế mạch chuyển đổi nguồn tự động (ATS) kết hợp ắc-quy sạc dự phòng hoặc pin quang điện để đảm bảo tính sẵn sàng liên tục 24/7 của trạm chờ công cộng.
  4. Nâng cấp mạch điều khiển rơ-le công suất cao để điều khiển trực tiếp hệ thống điều hòa nhiệt độ trung tâm và cửa tự động trên các nhà chờ thực tế ngoài trời.

---

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận là tài liệu tham khảo có giá trị ứng dụng cao cho sinh viên các chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông, Điện tử Công nghiệp, Cơ điện tử và Kỹ thuật Điều khiển - Tự động hóa đang thực hiện các đồ án môn học hoặc khóa luận tốt nghiệp về hệ thống nhúng cơ bản:

• Phần tính toán phân tách nguồn và bảo vệ mạch (Chương 3): Cung cấp phương pháp luận thực tế về việc tính chọn dòng điện, điện áp và phối hợp hai Adapter độc lập để triệt tiêu nhiễu tải động lực cho vi điều khiển Arduino.
• Giải thuật phân biệt chiều chuyển động (Chương 4): Là tài liệu mẫu hữu ích về cách sử dụng máy trạng thái logic ("12" và "21") để xử lý bài toán đếm người hai chiều bằng cảm biến quang ngõ ra số NPN mà không cần dùng ngắt ngoài phức tạp.
• Kỹ thuật ghép nối ngoại vi đa chuẩn: Minh họa phương thức tổ chức đồng thời các chuẩn truyền thông I2C (cho LCD) và SPI (cho cụm MAX7219) trên cùng một vi điều khiển AVR mà không gây xung đột tài nguyên chân.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Thuật toán của hệ thống phân biệt người bước vào và người bước ra khỏi phòng chờ bằng cơ chế nào?

Hệ thống sử dụng hai cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK (CB1 và CB2) đặt nối tiếp nhau tại lối ra vào. Khi có người di chuyển qua cửa, trật tự tích cực của hai cảm biến được lưu vào biến chuỗi Hangcho:

• Nếu người đi vào, CB1 bị che khuất trước (Hangcho = "1"), sau đó đến CB2 (Hangcho = "2"), tạo thành chuỗi "12" $\rightarrow$ biến đếm tăng 1 người.
• Nếu người đi ra, CB2 bị che khuất trước (Hangcho = "2"), sau đó đến CB1 (Hangcho = "1"), tạo thành chuỗi "21" $\rightarrow$ biến đếm giảm 1 người. Kết quả đếm được cập nhật trực tiếp lên màn hình LCD 16x2.

2. Ngưỡng nhiệt độ nào được thiết lập để kích hoạt quạt làm mát tự động và cảm biến nào thực hiện việc đo đạc?

Ngưỡng nhiệt độ kích hoạt được lập trình cố định trong mã nguồn là $37^\circ\text{C}$. Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 (nối với chân D4 của Arduino) liên tục đo nhiệt độ phòng; nếu giá trị đọc được lớn hơn $37^\circ\text{C}$, Arduino sẽ xuất tín hiệu qua mô-đun Relay để đóng điện bật 2 quạt làm mát. Khi nhiệt độ môi trường giảm xuống dưới hoặc bằng $37^\circ\text{C}$, quạt sẽ tự động ngắt.

3. Khối hiển thị của hệ thống đảm nhiệm những thông tin gì và sử dụng các giao thức truyền thông nào?

Khối hiển thị chia thành hai thiết bị độc lập:

• Màn hình LCD 16x2: Kết hợp mô-đun chuyển đổi giao tiếp I2C (nối chân SCL với A5, SDA với A3), chịu trách nhiệm hiển thị các thông số vi khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm) và số lượng hành khách hiện diện bên trong phòng chờ.
• Cụm 4 LED ma trận MAX7219: Sử dụng chuẩn giao tiếp SPI (chân DIN nối D11, CS nối D10, CLK nối D13), chịu trách nhiệm hiển thị các ký tự đồ họa và dòng chữ thông báo khi có xe khách tiến vào trạm dừng.

4. Tại sao nhóm tác giả lại lựa chọn phương án sử dụng hai bộ nguồn Adapter độc lập (9V và 12V)?

Hệ thống bao gồm các linh kiện logic tiêu thụ dòng nhỏ ở mức áp 5V/3.3V (Arduino, cảm biến, LCD) và các cơ cấu chấp hành tiêu thụ dòng lớn ở mức 12V (2 quạt làm mát, đèn LED dây, còi báo động). Nếu dùng chung một nguồn, dòng khởi động đột ngột của quạt hoặc còi sẽ gây sụt áp trên đường cấp cho Arduino, dẫn đến hiện tượng treo hoặc khởi động lại vi điều khiển. Do đó, nhóm sử dụng một Adapter 12V–1A riêng cho khối công suất và một Adapter 9V–2A cấp vào giắc DC của Arduino để hạ áp nội bộ an toàn cho khối điều khiển.

5. Cảm biến nào chịu trách nhiệm phát hiện xe cập trạm và hệ thống phát tín hiệu gì cho hành khách?

Hệ thống sử dụng cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK thứ ba (CB3), được gắn tại khu vực bãi đậu xe bên ngoài phòng chờ và nối với chân tín hiệu số 12 (D12) của Arduino. Khi xe tiến vào vị trí dừng đỗ làm ngõ ra của CB3 chuyển xuống mức thấp, Arduino lập tức truyền dữ liệu ký tự cảnh báo ra màn hình LED ma trận MAX7219, đồng thời kích hoạt còi báo động để báo hiệu cho hành khách trong phòng chuẩn bị lên xe.

---

Kết luận

Khóa luận "Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển phòng chờ thông minh" của nhóm sinh viên Nguyễn Đức Long và Nguyễn Thị Hoài Thương đã hiện thực hóa thành công một mô hình sa bàn tự động hóa hoàn chỉnh dựa trên vi điều khiển Arduino Uno R3. Công trình đáp ứng tốt các yêu cầu kỹ thuật cơ bản bao gồm giám sát vi khí hậu, tự động điều hòa quạt gió theo ngưỡng nhiệt độ $37^\circ\text{C}$, đếm luồng hành khách hai chiều qua giải thuật trạng thái cảm biến hồng ngoại và thông báo phương tiện cập bến. Mặc dù còn hạn chế về khả năng kết nối mạng không dây và mới dừng lại ở quy mô thực nghiệm thu nhỏ, đề tài đã đặt nền móng giải pháp kỹ thuật mạch nguồn và thuật toán điều khiển rõ ràng, có tính ứng dụng cao cho việc nghiên cứu mở rộng các trạm dừng thông minh trong thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN chờ. Nội dung 5: Nghiên cứu lập trình hệ thống hoạt động. Nội dung 6: Kết nối các thiết bị phần cứng để xây dựng mô hình.

Nội dung 7: Thực nghiệm và tinh chỉnh hệ thống. Nội dung 8: Viết báo cáo. Nội dung 9: Bảo vệ luận văn.4 GIỚI HẠN  Sử dụng Arduino Uno R3 làm bộ xử lý trung tâm thu lấy thông tin từ các cảm biến, cũng như vận hành toàn bộ hệ thống.  Chưa kết nối mạng hay ứng dụng các phần mềm vào hệ thống  Mô hình chỉ hoạt động khi có điện.1: Các thiết bị có trong hệ thống.

STT Tên thiết bị Số lượng 1 Arduino Uno R3 1 2 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 1 3 Cảm biến vật cản hồng ngoại E18 DN80K 3 4 LCD 16 x 2 1 5 Module Relay 4 6 Đèn Led 2 7 Quạt 2 8 Led Matrix (Max7219) 1  Thiết kế mô hình dưới dạng mô phỏng còn nhỏ và chưa giải quyết được hết các yêu cầu. Kích thước thực tế của mô hình: chiều dài 45cm, chiều rộng 45cm, chiều cao 45cm. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 16 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN  Danh sách module cảm biến và các linh kiện điện tử có trong hệ thống phòng chờ, được mô tả chi tiết ở bảng 1.

 Hiển thị lên màn hình LCD 16x2: nhiệt độ, độ ẩm, số người ở trong phòng.  Màn hình led Matrix hiển thị: thông báo có xe dừng tại trạm.  Các thông số đo được có thể có sự sai lệch do môi trường và tốc độ xử lý của cảm biến nhưng con số rất nhỏ.5 BỐ CỤC  Chương 1: Tổng quan. Chương 1 đưa ra cái nhìn sơ bộ về lý do chọn đề tài, mục tiêu của nhóm, các nội dung cần thực hiện, các hạn chế và bố cục cùa đồ án.

 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết. Chương 2 sẽ giới thiệu sơ bộ các linh kiện điện tử được chọn để làm một phần của hệ thống, cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11, cảm biến vật cản E18 DN80K, giới thiệu về kit phát triển Arduino Uno R3, cũng như các công cụ trực quan hóa các dữ liệu như LCD 16x2 và led Matrix.  Chương 3: Thiết Kế và Tính Toán. Chương 3 sẽ đưa ra sơ đồ khối, nêu các chức năng các khối và chọn các linh kiện để các khối được hoạt động tối ưu, từ đó tính toán thiết kế bộ nguồn phù hợp cho toàn hệ thống.

Đồng thời vẽ sơ đồ và giải thích nguyên lý hoạt động của mạch.  Chương 4: Thi Công Hệ Thống. Chương 4 sẽ hoàn thiện mạch, thi công sắp xếp mạch lên mô hình. Kiểm tra kết quả chạy thực tế sau đó vẽ lưu đồ và hoàn thiện chương trình và mô hình.

 Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá. Nhiệm vụ của chương này là trình ra các kết quả đạt được thông qua hình ảnh BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 17 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN sau khi thi công hệ thống cũng như quá trình kiểm thử và sửa lỗi cho toàn bộ hệ thống. Từ đó đưa ra cái nhìn trực quan để nhận xét và đánh giá dựa trên tính năng như sự ổn định và tìm cách hạn chế tối đa những sai sót.

 Chương 6: Kết Luận, Hướng Phát Triển. Chương 6 sẽ kết luận các kết quả mà mô hình có thể thực hiện được, đưa ra hướng phát triển, trình bày các hạn chế để phát triển mô hình để ứng dụng vào thực tế BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 18 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Arduino Uno R3 Giới thiệu Arduino Uno R3 Hình 2. Khi đề cập đến dòng kit phát triển Arduino dùng để điều khiển, chúng ra có thể nghĩ tới dòng Arduino UNO với sự phổ biến và tiện dụng và dòng hiện đang được sử dung và ứng dụng trong các dự án điện tử nhiều nhất là thế hệ thứ 3 là Arduino Uno R3, ra mắt vào năm 2011 và là một phiên bản tối tân của bảng Arduino.

Arduino Uno sử dụng kết hợp 3 vi điều khiển loại 8 bit AVR là Atmega168, Atmega8, Atmega328. Chúng có thể xử lí những nhiệm vụ đơn giản như quản lý ngoại vi, làm một trạm thu nhận thông tin, xử lí tín hiệu cho các thiết bị từ xa, và hiển thị lên màn hình LCD. Thông tin của Arduino Uno R3 Bảng 2.1 Thông tin của Arduino Uno R3. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 19 CHƯƠNG 2.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.2 Cấu trúc bên trong Arduino Uno R3 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 20 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Arduino Uno được thiết kế với tiêu chuẩn sử dụng chip ATmega328 và dung thạch anh với tần số là 16MHz. Vi điều khiển có tới 14 chân ngõ ra/vào (0-13) trong đó có 2 chân serial, 6 chân PWM, 4 chân giao tiếp SPI và 1 chân led 13. Bên cạnh đó nó còn có thêm 6 chân anolog (A0-A5).

Trên board còn có 1 nút reset và 2 cổng nguồn với 1 cổng USB có thể dùng nguồn điện ngoài như là một công cụ để cấp nguồn cho mạch và giao tiếp với các phần mềm lập trình thông qua máy tính tương thích, 1 cổng cấp nguồn jack 2.1mm lấy trực tiếp nguồn dòng và áp từ adapter hay qua các nguồn khác. Khi giao tiếp với Arduino board, cần chú ý một số chi tiết:  Flash Memory: bộ nhớ này sẽ lưu giữ những dòng lệnh mà chúng ta lập trình ngay cả khi không có điện. Kích thước bộ nhớ có tới 32KB có thể chứa trên dưới 10.  RAM: bộ nhớ này ghi nhớ các giá trị biến khai báo khi code và sẽ mất dữ liệu khi mất điện tuy nhiên nó có tốc độ đọc ghi xóa cực nhanh.

Tuy kích thước nhỏ nhưng thường bộ nhớ RAM hiếm khi bị thiếu.  EEPROM: giống như một ổ cứng dạng nhỏ nơi đọc/ ghi dữ liệu có thể dùng thư viện EEPROM của Arduino. Ngoài ra, Arduino có sẵn các công cụ để người dùng cho thể cấp nguồn qua chân ngoại vi.2 Cảm biến DHT11 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 21 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Cách hoạt động của cảm biến DHT-11 Hình 2.3 Cảm biến DHT-11.

Cảm biến DHT-11 được tích hợp cả hai công nghệ: dạng điện dung cho cảm biến độ ẩm và nhiệt điện trở (là một cảm biến nhiệt độ dạng DS18B20). Cảm biến độ ẩm có 3 lớp với 2 lớp điện cực và lớp nền giữ ẩm, giá trị điện dung của lớp nền thay đổi theo sự thay đổi của độ ẩm, IC sẽ đo và xử lý các giá trị điện trở thành dạng kỹ thuật số. Cảm biến nhiệt độ dựa vào công thức liên hệ của điện trở so với nhiệt độ, hoạt động dựa trên hệ số nhiệt âm (nhiệt độ càng tăng điện trở càng giảm), điện trở thay đổi nên điện áp sẽ thay đổi từ đó số hóa để vi điều khiển đọc được.4 Công thức liên hệ giữa điện trở và nhiệt độ Dữ liệu cảm biến xuất ra là chuỗi 40bit gồm 16bit độ ẩm và 16bit nhiệt độ nên cảm biến có thể cảm nhận được nhiệt độ, độ ẩm chính xác cao và phạm vi cảm nhận được nhiệt độ khá rộng. Giao tiếp với vi điều khiển chỉ với một dây dữ liệu.

Thông tin của cảm biến DHT11 Bảng 2.2 Thông tin của cảm biến DHT-11. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 22 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Ứng dụng Ghi nhận, đo đạc các thông số môi trường.3 Cảm biến E18-D80NK Tính năng của cảm biến E18-B80NK Cảm biến vật cản E18-D80NK dựa trên nguyên lý phát ánh sáng thuộc loại tia hồng ngoại để xác định vật cản phía trước, tia hồng ngoại cảm biến có một dải phổ chuyên biệt để đối chọi với vấn đề nhiễu cao kể cả ở điều kiện khắc nghiệt Cảm biến có thể thiết lập được chính xác phạm vi phát hiện vật cản từ 3~80cm, có ngõ ra tín hiệu là NPN-Open collector tức cực thu hở tạo tín hiệu mức cao Hình 2.5 Cảm biến E18-D80NK. Thông tin của cảm biến E18-D80NK Bảng 2.3 Thông tin của cảm biến E18-D80NK.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 23 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Sơ đồ dây của cảm biến E18-D80NK Hình 2.6 Sơ đồ kết nối của cảm biến E18-D80NK.  Màu nâu: Chân VCC nối với 5DVC.  Màu đen: Chân tín hiệu SIGNAL  Xanh dương: Chân GND.4 LCD 16x2 I2c Giới thiệu về LCD 16x2 I2C Hình 2.

LCD là đại diện cho Liquid Crystal Dislay. Nó là một module cực phổ biến trong các tác vụ mà liên quan đến điện tử và giao tiếp với LCD, rất đa dạng chia theo số hàng và cột, hoặc chia theo số ký tự trong hàng và cột, tiện lợi với các yêu cầu của đề tài về hiển thịn nhiệt độ và thời gian nên chọn LCD 16x2. Tuy nhiên, LCD có khá nhiều chân, cản trở trong việc giao tiếp và yêu cầu rất nhiều ngoại vi của kit điều khiển và I2C giúp giải quyết các vấn đề trên. Thay vì cần tới 6 chân vi để giao tiếp được với LCD thì module I2C chỉ tốn 2 chân để kết nối.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 24 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.8 Module I2C LCD 16×2 Thông tin của LCD 16x2: Bảng 2.4 Thông tin của LCD 16x2.  Điện áp cấp cho 5V.  Kích thước là 2 hàng mỗi hàng 16 ký tự.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 25 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT  LCD 16x2 có 16 đầu nối có tác dụng như sau : Bảng 2.5: Các chân của LCD 2.5 Module Relay Giới thiệu về Module Relay Relay là 1 loại công tắc sử dụng nam châm điện để sử dụng nguồn điện nhỏ (5v) để điều kiển các dòng điện lớn hơn rất nhiều (12V,220V…). Khi nhận xung kích từ vi điều khiển nam châm điện sẽ tạo ra từ trường tạo nên lực hút phần ứng để đóng mở phần tiếp điểm và sẽ đóng mở mạch các động cơ, bóng đèn… BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 26 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.9 Sơ đồ chân của Module relay 1 kênh.

Thông tin của Module Relay Bảng 2.6 Thông tin của module Relay.6 Còi báo 12V Giới thiệu về còi báo 12V Còi báo chuông 12V là còi báo động sử dụng nguồn 12VDC tích hợp vào hệ thống trung tâm báo trộm hoặc hệ thống báo cháy không dây ATA dùng để báo động trong tình trạng khẩn cấp, báo chú ý. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 27 CHƯƠNG 2.