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.