Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong hệ thống thông tin di động, trạm thu phát sóng di động (Base Transceiver Station - BTS) đóng vai trò then chốt trong việc duy trì truyền dẫn và kết nối mạng viễn thông. Các thiết bị viễn thông bên trong trạm BTS hoạt động liên tục với công suất lớn, sinh nhiệt lượng cao và đòi hỏi môi trường nhiệt độ, độ ẩm phải luôn nằm trong giới hạn cho phép để đảm bảo độ tin cậy của phần cứng cũng như duy trì tuổi thọ linh kiện. Dưới tác động của biến đổi khí hậu và hiện tượng nóng lên toàn cầu, yêu cầu giải nhiệt và giữ ổn định môi trường trạm càng trở nên cấp thiết.

Thực tế vận hành cho thấy việc quản lý, điều khiển các thiết bị làm lạnh theo phương thức truyền thống (sử dụng remote cầm tay hoặc kiểm tra trực tiếp) bộc lộ nhiều hạn chế: phụ thuộc vào thao tác thủ công, khó phát hiện kịp thời sự cố hỏng hóc thiết bị, và không tối ưu hóa được thời gian hoạt động của máy lạnh. Khi một thiết bị làm lạnh gặp sự cố mà không được xử lý ngay lập tức, nhiệt độ phòng máy tăng cao đột ngột có thể làm gián đoạn toàn bộ mạng lưới truyền dẫn. Do đó, việc nghiên cứu xây dựng một hệ thống tự động hóa có khả năng điều khiển luân phiên hai dàn làm lạnh, vận hành liên tục, cho phép thiết bị nghỉ ngơi bảo trì, đồng thời truyền dữ liệu giám sát và cảnh báo từ xa qua mạng Internet là giải pháp kỹ thuật có tính thực tiễn cao.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài bao gồm:

  1. Thiết kế và thi công hệ thống giám sát và điều khiển nhiệt độ trạm BTS ở quy mô mô hình thực nghiệm.
  2. Đo đạc các thông số môi trường (nhiệt độ, độ ẩm) và hiển thị trực tiếp tại chỗ trên màn hình LCD.
  3. Điều khiển hoạt động luân phiên tuần tự giữa hai thiết bị làm lạnh dựa trên thời gian thực để duy trì nhiệt độ ổn định và kéo dài tuổi thọ thiết bị.
  4. Truyền tải dữ liệu đo đạc lên Web Server và ứng dụng di động trên nền tảng Android (thông qua Blynk).
  5. Tự động kích hoạt đồng thời cả hai thiết bị làm mát và gửi thông báo cảnh báo tức thời tới người dùng qua Internet khi nhiệt độ hoặc độ ẩm vượt ngưỡng giới hạn cho phép hoặc khi có thiết bị xảy ra sự cố.

Nhiệm vụ nghiên cứu được xác định cụ thể theo các nội dung:

  • Nhiệm vụ 1: Thu thập dữ liệu từ các cảm biến môi trường và gửi giá trị đo được về khối vi xử lý trung tâm để xử lý và hiển thị.
  • Nhiệm vụ 2: Thiết kế giao tiếp phần cứng và phần mềm giữa cảm biến và vi điều khiển, giữa vi điều khiển và cơ cấu chấp hành điều khiển công suất thiết bị làm lạnh.
  • Nhiệm vụ 3: Xây dựng giao thức trao đổi dữ liệu qua Web Server giữa vi điều khiển và mạng Internet để hiển thị bảng điều khiển và biểu đồ theo dõi.
  • Nhiệm vụ 4: Thiết lập kênh truyền dữ liệu qua Internet nhằm tạo mối liên kết đồng bộ giữa vi điều khiển, bo mạch nhúng và thiết bị di động Android.
  • Nhiệm vụ 5: Thiết kế giao diện tương tác người dùng trên Web Server và ứng dụng di động để theo dõi trạng thái vận hành của hệ thống.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống giám sát, cảnh báo nhiệt độ - độ ẩm và giải thuật điều khiển luân phiên thiết bị làm mát cho trạm BTS.
  • Phạm vi không gian và quy mô: Hệ thống kiểm soát nhiệt độ mô hình thu nhỏ với các linh kiện, module và kit phát triển bán sẵn trên thị trường.
  • Phạm vi kỹ thuật và ngưỡng tham số: Hệ thống thiết lập giới hạn kiểm soát môi trường với ngưỡng nhiệt độ duy trì dưới $35^\circ\text{C}$ và ngưỡng độ ẩm duy trì dưới $70%$. Khi một trong hai thông số vượt ngưỡng, hệ thống tự động bật đồng thời cả hai thiết bị làm lạnh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đề tài vận dụng nền tảng kiến trúc mạng Internet of Things (IoT), kỹ thuật lập trình hệ thống nhúng và các chuẩn giao tiếp truyền dữ liệu công nghiệp.

Khung lý thuyết và công nghệ sử dụng

  • Bộ xử lý trung tâm: Sử dụng kit phát triển NodeMCU ESP8266 (ESP-12) tích hợp chip WiFi SoC ESP8266 do Espressif Systems phát triển. Chip dựa trên kiến trúc lõi vi xử lý 32-bit Tensilica Xtensa LX106, xung nhịp hoạt động 80 MHz hoặc 160 MHz, bộ nhớ SRAM $50\text{ KB}$ (trong đó gồm instruction RAM và data RAM), bộ nhớ Flash ngoài chuẩn SPI dung lượng $4\text{ MB}$, tích hợp đầy đủ ngăn xếp giao thức mạng TCP/IP và chuẩn kết nối không dây IEEE 802.11 b/g/n.
  • Chuẩn giao tiếp phần cứng:
    • Chuẩn giao tiếp I2C (Inter-Integrated Circuit): Sử dụng 2 đường tín hiệu (SCL - xung nhịp đồng hồ, SDA - đường dữ liệu 2 chiều) với cơ chế định địa chỉ Master/Slave 7-bit hoặc 10-bit để kết nối vi điều khiển với màn hình LCD thông qua module chuyển đổi mở rộng chân PCF8574.
    • Chuẩn giao tiếp 1-Wire: Giao tiếp dữ liệu số kỹ thuật số chỉ sử dụng 1 dây tín hiệu chung giữa Master và Slave, tích hợp mã định danh ROM 64-bit cố định cho từng linh kiện.
  • Cảm biến môi trường:
    • Cảm biến DHT11: Cảm biến đo nhiệt độ và độ ẩm số (phạm vi đo độ ẩm $20% - 90%$ với sai số $\pm 5%$; nhiệt độ $0^\circ\text{C} - 50^\circ\text{C}$ với sai số $\pm 2^\circ\text{C}$; tần số lấy mẫu $1\text{ Hz}$).
    • Cảm biến DS18B20: Cảm biến nhiệt độ số 1-wire độ phân giải có thể cấu hình từ 9 đến 12 bit, dải nhiệt độ hoạt động từ $-55^\circ\text{C}$ đến $+125^\circ\text{C}$ (độ chính xác $\pm 0.0625^\circ\text{C}$ trong dải $-10^\circ\text{C}$ đến $+85^\circ\text{C}$).
  • Cơ cấu hiển thị và đóng cắt công suất: Màn hình LCD 20x4 ký tự sử dụng IC điều khiển HD44780 tích hợp bộ nhớ ký tự CGROM/DDRAM; Relay bán dẫn trạng thái rắn Solid-State Relay (SSR Fotek SSR-25DA) hỗ trợ điện áp điều khiển ngõ vào $3 - 32\text{ VDC}$ và tải đóng cắt ngõ ra $24 - 380\text{ VAC}$ dòng tối đa $25\text{ A}$.
  • Giao thức mạng và nền tảng điều khiển: Giao thức truyền thông điệp gọn nhẹ MQTT (Message Queuing Telemetry Transport), mô hình Client-Server phục vụ Web Server giám sát, và nền tảng dịch vụ đám mây Blynk hỗ trợ ứng dụng trên hệ điều hành Android.

Phương pháp nghiên cứu

Tác giả áp dụng phương pháp thiết kế kỹ thuật thực nghiệm và phát triển hệ thống tích hợp phần cứng - phần mềm:

  1. Phân tích - so sánh linh kiện: Đánh giá các kit phát triển nhúng (Arduino, Raspberry Pi 3, Intel Edison, Intel Galileo, NodeMCU ESP8266) và các loại cảm biến (DHT11, DS18B20, LM35) để lựa chọn cấu hình tối ưu về chi phí và tính năng.
  2. Thiết kế sơ đồ nguyên lý và thi công phần cứng: Tính toán dòng, áp, thiết kế mạch ghép nối giữa MCU trung tâm với khối cảm biến, khối hiển thị I2C, khối điều khiển SSR và khối nguồn hạ áp.
  3. Phát triển phần mềm điều khiển (Firmware) và ứng dụng: Lập trình trên môi trường Arduino IDE, xây dựng giải thuật xử lý luân phiên theo thời gian thực (RTC), thuật toán đóng ngắt bảo vệ khi vượt ngưỡng, và các hàm truyền dữ liệu HTTP/MQTT.
  4. Kiểm thử thực nghiệm: Đo đạc các thông số vận hành thực tế của mạch, ghi nhận độ trễ cảnh báo và kiểm tra tính chính xác của dữ liệu nhiệt độ - độ ẩm hiển thị trên Web Server và điện thoại Android.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế theo cấu trúc module hóa gồm 5 khối chức năng chính liên kết chặt chẽ với nhau:

Khối chức năng Phần cứng / Linh kiện sử dụng Nhiệm vụ chính
Khối xử lý trung tâm NodeMCU ESP8266 (ESP-12 v1), chip nạp CP2102 Đọc dữ liệu cảm biến, thực thi giải thuật điều khiển luân phiên, gửi dữ liệu lên Web Server và ứng dụng Blynk qua WiFi.
Khối cảm biến DHT11 và DS18B20 Thu thập nhiệt độ, độ ẩm môi trường trạm; truyền dữ liệu số về vi điều khiển qua giao thức 1-wire.
Khối hiển thị LCD 20x4 (HD44780) + Module I2C Hiển thị tại chỗ các giá trị nhiệt độ, độ ẩm đo được và trạng thái làm việc của các thiết bị làm lạnh.
Khối công suất 02 Relay trạng thái rắn (SSR-25DA Fotek) Cách ly quang và đóng cắt nguồn điện xoay chiều AC cho 2 thiết bị làm mát độc lập.
Khối nguồn Mạch nguồn hạ áp chuyển đổi 5VDC / 3.3VDC Cung cấp nguồn nuôi ổn định cho NodeMCU, màn hình LCD và các cảm biến.

Quy trình hoạt động và giải thuật phần mềm:

  • Xử lý tín hiệu cảm biến DHT11: Vi điều khiển gửi tín hiệu Start (kéo chân DATA xuống mức thấp $> 18\text{ ms}$, kéo lên cao rồi chuyển sang ngõ vào). DHT11 phản hồi bằng cách kéo chân xuống thấp $80\ \mu\text{s}$ và lên cao $80\ \mu\text{s}$, sau đó truyền chuỗi dữ liệu gồm 40 bit (5 byte). Vi điều khiển kiểm tra tính toàn vẹn dữ liệu bằng công thức: $$\text{Byte 5 (Checksum)} = (\text{Byte 1} + \text{Byte 2} + \text{Byte 3} + \text{Byte 4}) \pmod{256}$$ Trong đó: Byte 1 và 2 là phần nguyên và thập phân của độ ẩm; Byte 3 và 4 là phần nguyên và thập phân của nhiệt độ.
  • Ghép nối màn hình hiển thị qua I2C: Module PCF8574 giải mã dữ liệu I2C từ 2 chân của ESP8266 sang 8 đường điều khiển LCD. Ba chân chọn địa chỉ A0, A1, A2 để hở (mức 0) cấu hình địa chỉ I2C mặc định của LCD là 0x27.
  • Giải thuật điều khiển luân phiên và cảnh báo:
    • Ở điều kiện bình thường ($T < 35^\circ\text{C}$ và $H < 70%$), hệ thống kích hoạt Thiết bị 1 và Thiết bị 2 hoạt động luân phiên theo chu kỳ thời gian thực cài đặt trước nhằm chia đều tải vận hành.
    • Khi một thiết bị làm lạnh gặp sự cố hoặc khi nhiệt độ $\ge 35^\circ\text{C}$ hoặc độ ẩm $\ge 70%$, vi điều khiển lập tức kích hoạt cả hai thiết bị làm mát cùng chạy.
    • Chương trình con upload_timeline gửi bản ghi dữ liệu lên Web Server để vẽ đồ thị theo dõi. Đồng thời chương trình con MQTT_connect và blynkdata đẩy gói tin cảnh báo tức thời lên nền tảng Blynk, làm xuất hiện thông báo nổi (Push Notification) trên màn hình điện thoại người quản lý.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 khái quát bối cảnh phát triển của vi xử lý số và công nghệ IoT trong thời đại công nghiệp 4.0. Tác giả nêu bật sự cần thiết của việc duy trì nhiệt độ ổn định cho các trạm thu phát sóng BTS trước hiện tượng nóng lên toàn cầu. Chương này xác định rõ mục tiêu chế tạo hệ thống giám sát tự động, nhiệm vụ nghiên cứu 5 bước, phạm vi giới hạn của đề tài ở mô hình thực nghiệm với ngưỡng nhiệt độ $<35^\circ\text{C}$ và độ ẩm $<70%$, cùng bố cục toàn văn đồ án.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết liên quan

Chương 2 trình bày chi tiết cơ sở lý thuyết về phần cứng và giao thức mạng. Tác giả tổng quan và so sánh thông số các bộ kit IoT tiêu biểu trên thị trường:

Thông số Intel Edison Intel Galileo
Loại bo mạch Máy tính bảng nhỏ Máy tính bảng đơn
CPU Intel Atom 2-Core Intel Quark X1000
Tốc độ xử lý 500 MHz 400 MHz
Hệ điều hành Yocto Linux 1.4 Linux
Bộ nhớ trong LPDDR3 1 GB 8 MB Flash, 512 KB SRAM, 256 MB DRAM
Bộ nhớ ngoài 4GB EMMC, SD MicroSD (32GB), USB
Kết nối không dây WiFi 802.11 a/b/g/n, Bluetooth 4.0 Khe cắm mPCIe (tùy chọn)
Giao tiếp mạng dây Không tích hợp Cổng Ethernet 10/100 MB
Chân ngõ vào Analog 6 12

Bên cạnh đó, chương 2 đi sâu vào cấu trúc dòng chip WiFi ESP8266, sơ đồ chân và các chế độ khởi động (Boot mode) của ESP8266:

MTD0 (GPIO15) GPIO0 GPIO2 Chế độ (Mode) Mô tả chức năng
L L H UART Nạp code mới từ máy tính qua cổng UART
L H H Flash Khởi động và thực thi chương trình từ SPI Flash
H X X SDIO Khởi động chương trình từ thẻ nhớ ngoài SD-Card

Chương này cũng phân tích nguyên lý truyền thông I2C, bảng cấu hình 8 địa chỉ module PCF8574 qua các chân A0, A1, A2 (với địa chỉ 0x27 khi cả ba chân ở mức 0); so sánh bảng mã hiển thị LED 7 đoạn Anode chung/Cathode chung với màn hình LCD 20x4 (HD44780); cơ chế truyền nhận 5 byte của cảm biến DHT11 và tập lệnh điều khiển của cảm biến nhiệt độ DS18B20 (gồm các lệnh SEARCH ROM [F0h], READ ROM [33h], MATCH ROM [55h], SKIP ROM [CCh], ALARM SEARCH [ECh], WRITE SCRATCHPAD [4Eh], READ SCRATCHPAD [BEh], COPYSCRATCHPAD [48h], READ POWER SUPPLY [B4h]); nguyên lý đóng ngắt của SSR Fotek SSR-25DA; và cấu trúc truyền thông của Web Server cùng dịch vụ đám mây Blynk.

Chương 3: Thiết kế và thi công hệ thống

Chương 3 trình bày toàn bộ quá trình thiết kế phần cứng và phần mềm của đồ án. Tác giả xây dựng sơ đồ khối chi tiết, tính toán thông số dòng áp cho từng khối, thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch nguồn, khối MCU NodeMCU ESP-12 v1, khối cảm biến và khối công suất SSR. Phần mềm được xây dựng dựa trên các lưu đồ giải thuật:

  • Lưu đồ chương trình chính (đọc cảm biến, so sánh ngưỡng, kích hoạt SSR luân phiên).
  • Lưu đồ chương trình con upload_timeline phục vụ cập nhật cơ sở dữ liệu và hiển thị đồ thị trên Web Server.
  • Lưu đồ chương trình con MQTT_connect và blynkdata xử lý kết nối, đóng gói dữ liệu và truyền thông tin giám sát, thông báo đẩy lên ứng dụng Android.

Chương 4: Kết quả thực hiện

Chương 4 công bố các kết quả thực nghiệm đạt được sau khi chế tạo mô hình phần cứng và lập trình hệ thống:

  • Kết quả phần cứng: Hoàn thiện mô hình vật lý mặt trước (gắn LCD 20x4 hiển thị thông số môi trường, đèn báo) và mặt sau (bố trí gọn gàng bo mạch NodeMCU, các SSR, cảm biến và hệ thống dây nối).
  • Kết quả phần mềm:
    • Giao diện Web Server hoạt động ổn định, cung cấp trang đăng nhập bảo mật, hiển thị số liệu đo nhiệt độ và độ ẩm tức thời, hiển thị đồ thị diễn biến nhiệt độ/độ ẩm theo dòng thời gian, và hiển thị trạng thái bật/tắt của từng thiết bị làm lạnh cùng đồng hồ thời gian thực.
    • Ứng dụng Blynk trên điện thoại Android nhận dữ liệu đo liên tục và hiển thị chính xác thông báo nổi (Pop-up Notification) khi các thông số vượt ngưỡng quy định ($T \ge 35^\circ\text{C}$ hoặc $H \ge 70%$).

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

Chương 5 tổng kết toàn bộ các mục tiêu đã hoàn thành của đồ án, chỉ ra những mặt đạt được về mặt công nghệ giám sát từ xa và cơ chế vận hành thiết bị luân phiên. Tác giả đồng thời nêu rõ các hạn chế kỹ thuật hiện tại và đề xuất các định hướng mở rộng nghiên cứu trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Kết quả thực nghiệm

Hệ thống đã được chế tạo hoàn chỉnh và vận hành thử nghiệm đạt các kết quả:

  1. Khả năng đo đạc và hiển thị: Đo chính xác hai thông số nhiệt độ và độ ẩm từ cảm biến, giải mã và hiển thị trực tiếp lên màn hình LCD 20x4 thông qua bus I2C chỉ với 2 dây tín hiệu.
  2. Khả năng điều khiển luân phiên và bảo vệ: Điều khiển đóng ngắt 2 thiết bị làm mát luân phiên theo thời gian thực thông qua 2 relay bán dẫn SSR-25DA. Khi có cảnh báo nhiệt độ $\ge 35^\circ\text{C}$ hoặc độ ẩm $\ge 70%$, hệ thống tự động chuyển chế độ sang bật đồng thời cả 2 thiết bị làm lạnh.
  3. Giám sát từ xa đa nền tảng:
    • Web Server ghi nhận dữ liệu, hiển thị giao diện trực quan gồm bảng số liệu, biểu đồ thời gian thực và trạng thái hoạt động của từng tải làm lạnh.
    • Ứng dụng Android kết nối ổn định qua WiFi/Internet, hiển thị thông báo đẩy ngay lập tức khi phát hiện tình trạng vượt ngưỡng nhiệt độ/độ ẩm.

Đóng góp của đề tài

  • Xây dựng thành công một mô hình thực nghiệm tích hợp hoàn chỉnh giữa phần cứng nhúng công suất thấp (ESP8266) với nền tảng truyền thông IoT (Web Server và Blynk).
  • Đưa ra giải pháp điều khiển luân phiên kết hợp dự phòng nóng cho các thiết bị làm lạnh trạm BTS, giúp nâng cao độ ổn định, cho phép bảo trì từng máy mà không làm gián đoạn quá trình giải nhiệt trạm.
  • Tận dụng các linh kiện bán sẵn với chi phí thấp (NodeMCU ESP8266, DHT11, DS18B20, SSR) nhưng vẫn đảm bảo tính năng giám sát từ xa và cảnh báo tự động, giúp giảm chi phí đầu tư công nghệ so với các hệ thống nhập ngoại chuyên dụng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

  • Hệ thống mới dừng lại ở việc thi công và kiểm nghiệm trên mô hình thực nghiệm thu nhỏ, sử dụng các thiết bị làm lạnh công suất nhỏ phục vụ nghiên cứu.
  • Dải đo của cảm biến DHT11 tương đối hẹp ($0^\circ\text{C} - 50^\circ\text{C}$) và sai số đo nhiệt độ còn lớn ($\pm 2^\circ\text{C}$) so với các yêu cầu giám sát công nghiệp khắt khe.
  • Kênh truyền thông hoàn toàn phụ thuộc vào kết nối mạng WiFi tại chỗ; chưa có cơ chế truyền thông dự phòng khi mất kết nối Internet cục bộ.

Hướng phát triển tiếp theo

  • Nâng cấp và tích hợp các dòng cảm biến nhiệt độ - độ ẩm chuyên dụng trong môi trường công nghiệp có độ chính xác cao và dải đo rộng hơn.
  • Bổ sung module truyền thông không dây di động GSM/GPRS hoặc 3G/4G để gửi tin nhắn SMS cảnh báo và truyền dữ liệu dự phòng khi mất mạng WiFi hoặc mất điện lưới.
  • Mở rộng quy mô điều khiển để có thể tích hợp trực tiếp vào hệ thống tủ nguồn và các dàn máy lạnh công nghiệp thực tế tại các trạm BTS của nhà mạng viễn thông.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Đối tượng: Sinh viên, học viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Truyền thông, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Kỹ thuật Máy tính và Công nghệ Thông tin đang thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc các dự án nghiên cứu về IoT.
  • Nội dung giá trị:
    • Kỹ thuật lập trình và quản lý bộ nhớ, các chế độ boot up của vi điều khiển ESP8266.
    • Phương pháp giao tiếp ghép nối phần cứng qua bus I2C cho LCD và giao thức 1-wire cho cảm biến số.
    • Thiết kế mạch đóng cắt tải công suất AC sử dụng relay bán dẫn trạng thái rắn (SSR).
    • Phương pháp tích hợp giao thức MQTT, xây dựng Web Server và kết nối đồng bộ dữ liệu với ứng dụng di động qua nền tảng Blynk.

Câu hỏi thường gặp

1. Vi điều khiển trung tâm NodeMCU ESP8266 có cấu trúc phần cứng và đặc tính kỹ thuật chính như thế nào?
NodeMCU ESP8266 sử dụng vi điều khiển 32-bit Tensilica Xtensa LX106 với xung nhịp 80 MHz hoặc 160 MHz, tích hợp $50\text{ KB}$ RAM, sử dụng bộ nhớ ngoài Flash SPI $4\text{ MB}$, hỗ trợ kết nối WiFi $2.4\text{ GHz}$ chuẩn IEEE 802.11 b/g/n, tích hợp sẵn giao thức TCP/IP, cổng nạp micro-USB sử dụng IC chuyển đổi UART CP2102 và hoạt động ở mức logic $3.3\text{V}$.

2. Ngưỡng thông số môi trường được cài đặt để kích hoạt hệ thống cảnh báo và bật cả hai thiết bị làm mát là bao nhiêu?
Ngưỡng kích hoạt được thiết lập trong đồ án là khi nhiệt độ môi trường đo được lớn hơn hoặc bằng $35^\circ\text{C}$ hoặc độ ẩm lớn hơn hoặc bằng $70%$. Khi vượt qua các ngưỡng này, hệ thống sẽ tự động bật đồng thời cả hai thiết bị làm lạnh và gửi cảnh báo đến Web Server cùng điện thoại Android.

3. Làm thế nào để điều khiển màn hình LCD 20x4 chỉ bằng 2 chân vi điều khiển và địa chỉ I2C được thiết lập ra sao?
Hệ thống sử dụng Module chuyển đổi I2C (driver HD44780/PCF8574), chuyển đổi tín hiệu từ bus 2 dây I2C (gồm chân SCL và SDA) sang các đường điều khiển song song của LCD. Địa chỉ I2C được xác định qua 3 chân lựa chọn A0, A1, A2; khi để hở cả 3 chân này (mức logic 0), địa chỉ truy xuất mặc định của module là 0x27.

4. Dữ liệu nhiệt độ và độ ẩm từ cảm biến DHT11 được truyền về vi điều khiển theo cơ chế nào và kiểm tra lỗi ra sao?
DHT11 gửi dữ liệu số về vi điều khiển thông qua chuẩn giao tiếp 1 dây (1-wire) dưới dạng một chuỗi 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 kiểm tra Checksum). Vi điều khiển xác nhận dữ liệu chính xác khi Byte 5 bằng tổng 8-bit của 4 byte đầu tiên.

5. Cơ cấu chấp hành đóng cắt nguồn cho hai thiết bị làm lạnh sử dụng linh kiện gì và có thông số ra sao?
Hệ thống sử dụng hai Relay trạng thái rắn Solid-State Relay model Fotek SSR-25DA. Relay này sử dụng điện áp điều khiển một chiều ngõ vào từ $3 - 32\text{ VDC}$ và có khả năng đóng cắt an toàn cho tải điện xoay chiều ngõ ra từ $24 - 380\text{ VAC}$ với dòng tải tối đa lên tới $25\text{ A}$.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Hệ thống giám sát và điều khiển nhiệt độ trạm BTS" của sinh viên Lê Quang Trường và Hoàng Đinh Thế Quy đã thiết kế và thi công hoàn chỉnh một mô hình IoT ứng dụng trong quản lý vận hành trạm viễn thông. Hệ thống đã giải quyết thành công bài toán giám sát liên tục nhiệt độ, độ ẩm, điều khiển luân phiên thiết bị làm lạnh theo thời gian thực và tự động kích hoạt bảo vệ khi có sự cố. Kết quả thực nghiệm cho thấy mạch phần cứng hoạt động ổn định, dữ liệu được hiển thị đồng bộ tại chỗ trên LCD và truyền dẫn chính xác lên Web Server cũng như ứng dụng di động qua mạng không dây.