Đề cương luận văn: Lập trình nhà thông minh dùng STM32, tích hợp cảm biến IoT

Luận văn trình bày việc lập trình hệ thống nhà thông minh sử dụng vi điều khiển STM32. Nghiên cứu tập trung vào tích hợp các module cảm biến, giao tiếp và điều

• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Điện tử
• Đề tài: Lập trình nhà thông minh với vi điều khiển STM32
• Loại tài liệu: Đề cương luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về lập trình nhà thông minh với STM32 và module IoT

Hệ thống nhà thông minh sử dụng vi điều khiển STM32 là giải pháp hiệu quả về chi phí và tính năng. STM32F103C8T6 thuộc dòng ARM Cortex-M3, sở hữu tốc độ xử lý 72 MHz, nhiều ngoại vi giao tiếp như UART, SPI, I2C. Kiến trúc hệ thống bao gồm module điều khiển trung tâm kết nối với các module con qua chuẩn RS485. Giao thức MIN (Microcontroller Interconnect Network) đảm bảo truyền dữ liệu đáng tin cậy giữa các node. Hệ thống tích hợp nhiều loại cảm biến: MQ-9 phát hiện khí CO và gas nguy hiểm, DHT-22 đo nhiệt độ và độ ẩm. Module khóa cửa sử dụng RFID RC522 kết hợp bàn phím số. Module công tắc điều khiển thiết bị điện trong nhà. Giao diện trên máy tính cho phép giám sát và điều khiển từ xa toàn bộ hệ thống. Thiết kế module hóa giúp dễ dàng mở rộng, bảo trì và nâng cấp. Mỗi module hoạt động độc lập nhưng phối hợp nhịp nhàng thông qua mạng nội bộ.

1.1. Kiến trúc phần cứng của hệ thống nhà thông minh STM32

Hệ thống sử dụng ba loại module chính hoạt động trên cùng mạng truyền thông. Module điều khiển trung tâm đóng vai trò trung gian, thu thập dữ liệu từ các module con và giao tiếp với máy tính. Module cảm biến đọc thông số môi trường từ MQ-9 và DHT-22, sau đó đóng gói gửi về trung tâm. Module công tắc nhận lệnh bật/tắt thiết bị điện. Module khóa cửa tích hợp RC522 và bàn phím, cho phép mở khóa bằng thẻ từ hoặc mã số. Mỗi module đều dùng STM32F103C8T6 làm bộ xử lý chính. Bộ chuyển đổi UART sang RS485 giúp mở rộng khoảng cách truyền lên đến hàng trăm mét. Thiết kế phần cứng trên mạch in chuyên dụng đảm bảo độ ổn định lâu dài.

1.2. Vai trò của chuẩn giao tiếp RS485 và giao thức MIN

RS485 là chuẩn truyền thông công nghiệp hoạt động ở chế độ half-duplex, sử dụng cặp dây twisted-pair với điện áp vi sai. Chuẩn này chống nhiễu tốt, truyền dữ liệu ổn định ở khoảng cách xa, phù hợp với môi trường nhà ở nhiều tầng. Điện trở đầu cuối RT được đặt đúng vị trí để giảm phản xạ tín hiệu. Giao thức MIN đóng gói dữ liệu thành các frame chuẩn gồm ID/Control, Length, Payload và CRC-32 checksum. Frame ID/Control chứa bit đọc/ghi và địa chỉ module đích. Payload mang thông tin chức năng cần truy cập. Sự kết hợp RS485 và MIN tạo nên mạng truyền thông mạnh mẽ, đáng tin cậy cho hệ thống nhà thông minh nhiều node.

II. Phân tích các thách thức kỹ thuật trong thiết kế nhà thông minh

Thiết kế hệ thống nhà thông minh đặt ra nhiều thách thức kỹ thuật cần giải quyết. Vấn đề đầu tiên là truyền dữ liệu ổn định giữa các module phân bố khắp ngôi nhà. Khoảng cách xa, nhiễu điện từ và suy hao tín hiệu đòi hỏi giải pháp truyền thông phù hợp. Bảo mật là thách thức thứ hai. Hệ thống kiểm soát khóa cửa và thiết bị điện cần cơ chế xác thực mạnh mẽ. RFID RC522 và bàn phím số cung cấp hai lớp xác thực khác nhau. Đồng bộ dữ liệu giữa nhiều module cũng phức tạp. Các cảm biến liên tục gửi dữ liệu, trung tâm phải xử lý song song nhiều nguồn. Giao diện máy tính phải hiển thị trạng thái thời gian thực, lưu lịch sử hoạt động. Thiết kế mạch in cần tối ưu cho kích thước nhỏ gọn, dễ lắp đặt. Nguồn điện ổn định và khả năng chống sét cũng cần được tính toán kỹ lưỡng.

2.1. Vấn đề truyền dữ liệu đáng tin cậy qua mạng RS485

Truyền dữ liệu qua RS485 gặp nhiều vấn đề thực tế. Phản xạ tín hiệu xảy ra khi điện trở đầu cuối không khớp với trở kháng đặc tính đường dây. Nhiễu từ các thiết bị điện gia dụng làm sai lệch bit dữ liệu. Xung đột trên bus khi nhiều module cùng truyền dữ liệu cần cơ chế arbitration. Giao thức MIN giải quyết bằng CRC-32 kiểm tra lỗi, phát hiện frame hỏng và yêu cầu gửi lại. Tốc độ baud rate cần cân bằng giữa khoảng cách truyền và tốc độ xử lý. Hệ thống sử dụng cấu trúc master-slave, module trung tâm quản lý quyền truy cập bus, tránh xung đột hiệu quả. Kiểm tra kênh truyền định kỳ đảm bảo kết nối luôn ổn định.

2.2. Yêu cầu bảo mật và kiểm soát truy cập hệ thống

Bảo mật trong nhà thông minh liên quan trực tiếp đến an toàn tài sản và người dùng. Module khóa cửa cần xác thực đa yếu tố. Thẻ RFID RC522 lưu mã UID duy nhất, mỗi thẻ chỉ được cấp quyền cho người dùng cụ thể. Bàn phím số yêu cầu mã PIN bổ sung khi cần bảo mật cao hơn. Truyền dữ liệu mật khẩu và lệnh điều khiển qua RS485 cần mã hóa để chống nghe lén. Giao diện máy tính lưu lịch sử hoạt động, ghi lại mọi lần mở khóa và thay đổi trạng thái thiết bị. Hệ thống cảnh báo khi phát hiện truy cập trái phép hoặc cảm biến khí gas vượt ngưỡng an toàn.

III. Giải pháp lập trình và triển khai hệ thống nhà thông minh

Giải pháp triển khai sử dụng phương pháp module hóa toàn diện. Mỗi module con chạy chương trình riêng trên STM32, giao tiếp qua RS485 với giao thức MIN. Frame dữ liệu được chuẩn hóa: byte ID/Control chứa bit đọc/ghi và địa chỉ module, byte Length đếm payload, payload mang mã chức năng, cuối cùng là CRC-32 kiểm tra toàn vẹn. Module trung tâm đóng vai trò master, điều phối truyền thông tuần tự với từng slave. Chương trình trên máy tính kết nối qua UART-USB, hiển thị trạng thái thời gian thực qua giao diện đồ họa. Công tắc được mô phỏng bằng đèn LED ảo, cảm biến hiển thị giá trị số. Người dùng click nút trên giao diện để điều khiển từ xa. Lập trình sử dụng ngôn ngữ C cho firmware STM32, C# hoặc Python cho ứng dụng máy tính. Thiết kế sơ đồ nguyên lý và layout mạch in được tối ưu cho sản xuất hàng loạt.

3.1. Lập trình giao thức MIN và xử lý frame dữ liệu

Giao thức MIN được lập trình trên từng module STM32. Hàm gửi dữ liệu đóng gói ID/Control, Length, Payload thành frame hoàn chỉnh rồi tính CRC-32. Hàm nhận dữ liệu giải mã từng byte, kiểm tra CRC trước khi xử lý. Bit D6 trong byte ID/Control xác định lệnh đọc hoặc ghi. Các địa chỉ module được đánh số từ 0 đến 63 trong trường D[5:0]. Byte đầu tiên của payload chứa mã chức năng, ví dụ mã đọc trạng thái khóa cửa hoặc mã điều khiển công tắc. Bộ đệm vòng (ring buffer) lưu trữ frame chờ xử lý, đảm bảo không mất dữ liệu khi nhiều frame đến liên tục. Cơ chế timeout phát hiện frame lỗi, yêu cầu gửi lại tự động.

3.2. Thiết kế giao diện giám sát và điều khiển trên máy tính

Giao diện máy tính là cầu nối giữa người dùng và hệ thống nhà thông minh. Chương trình kết nối module trung tâm qua cổng UART-USB, gửi lệnh tuần tự đến từng module. Trạng thái công tắc hiển thị qua đèn LED ảo, sáng ứng với bật, tối ứng với tắt. Nhấp chuột vào nút điều khiển đảo trạng thái công tắc tương ứng. Giá trị nhiệt độ, độ ẩm và nồng độ khí từ cảm biến cập nhật liên tục trên màn hình. Trạng thái khóa cửa hiển thị rõ ràng, cho phép đóng/mở từ xa bằng nút nhấn. Mọi hoạt động được lưu vào cơ sở dữ liệu lịch sử, hỗ trợ truy vết và phân tích xu hướng sử dụng năng lượng trong nhà.

IV. Kết luận và hướng ứng dụng thực tế của hệ thống nhà thông minh

Hệ thống nhà thông minh dựa trên STM32 đã chứng minh tính khả thi và hiệu quả. Kết quả đạt được bao gồm: giao tiếp ổn định giữa các module qua RS485, đọc chính xác dữ liệu từ cảm biến MQ-9 và DHT-22, điều khiển khóa cửa bằng RFID và bàn phím, giám sát trạng thái thời gian thực qua giao diện máy tính. Hệ thống hoạt động ổn định trong môi trường nhà ở thực tế. Chi phí phần cứng thấp nhờ sử dụng STM32F103C8T6 phổ biến, dễ tìm mua. Thiết kế module hóa cho phép mở rộng linh hoạt, thêm module mới mà không ảnh hưởng hệ thống hiện có. Hướng phát triển bao gồm tích hợp Wi-Fi ESP8266 kết nối đám mây, điều khiển qua smartphone, áp dụng thuật toán học máy dự đoán hành vi người dùng. Hệ thống có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhà ở, văn phòng, nhà xưởng nhỏ.

4.1. Tổng kết kết quả đạt được từ hệ thống prototype

Hệ thống prototype hoạt động ổn định với đầy đủ chức năng cơ bản. Giao tiếp RS485 truyền dữ liệu đáng tin cậy ở khoảng cách 100 mét. Module cảm biến đọc chính xác nhiệt độ, độ ẩm và nồng độ khí độc. Module khóa cửa mở bằng thẻ RFID trong chưa đến một giây, phản hồi bàn phím nhạy. Module công tắc bật/tắt thiết bị điện thông qua rơle quang. Giao diện máy tính cập nhật trạng thái thời gian thực, lưu lịch sử đầy đủ. Mạch in thiết kế gọn gàng, dễ lắp đặt trong hộp âm tường. Nguồn điện 12V cấp qua adapter thông dụng. Toàn bộ hệ thống tiêu thụ điện năng thấp, phù hợp vận hành liên tục 24/7.

4.2. Tiềm năng mở rộng và ứng dụng thương mại hóa

Hệ thống có nhiều hướng mở rộng triển vọng. Tích hợp module Wi-Fi ESP8266 hoặc ESP32 cho phép kết nối Internet, điều khiển từ xa qua smartphone. Nền tảng đám mây như MQTT hoặc ThingSpeak thu thập dữ liệu lớn, phân tích xu hướng. Thêm camera IP giám sát an ninh, tích hợp loa thông báo. Áp dụng thuật toán học máy dự đoán thói quen sử dụng thiết bị, tối ưu hóa tiết kiệm năng lượng. Ứng dụng trong nông nghiệp thông minh: giám sát nhà kính, tưới tiêu tự động. Thương mại hóa với chi phí sản xuất thấp, phù hợp phân khúc nhà ở tầm trung tại Việt Nam. Mô hình có thể nhượng quyền hoặc phát triển thành sản phẩm tiêu dùng đại trà.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ ---------------o0o--------------- ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LẬP TRÌNH NHÀ THÔNG MINH VỚI VI ĐIỀU KHIỂN STM32 GVHD: SVTH : MSSV : TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 1 NĂM 2021 LỜI CẢM ƠN Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm . Sinh viên Đề cương luận văn GVHD: MỤC LỤC 1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước .3 Mục tiêu đề tài . NỘI DUNG ĐỀ TÀI .1 Chuẩn giao tiếp RS485 .3 Chuẩn giao tiếp One – Wire .4 Giao thức Microcontroller Interconnect Network (MIN) .2 Vi điều khiển và các module .1 Vi điều khiển STM32F103C8T6 .2 Cảm biến khí CO và khí Gas MQ-9 .3 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT-22 .3 Thiết kế giải thuật điều khiển .1 Module điều khiển trung tâm .2 Module điều khiển công tắc .3 Module khóa cửa .4 Giao diện trên máy tính. 20 3 GIẢI PHÁP THỰC HIỆN.1 Thiết lập giao tiếp giữa các module trong hệ thống .1 Thiết lập giao tiếp giữa module điều khiển trung tâm với các module khác .2 Thiết lập giao tiếp với module khóa cửa .3 Thiết lập giao tiếp với module điều khiển công tắc . 23 Đề cương luận văn GVHD: 3.4 Thiết lập giao tiếp với module cảm biến .2 Lập trình chức năng cho module khóa cửa sử dụng thẻ từ và bàn phím .1 Giao tiếp với module RC522 .2 Điều khiển khóa cửa bằng bàn phím .3 Giao tiếp với màn hình LCD .4 Điều khiển khóa cửa thông qua giao diện trên máy tính .3 Lập trình chức năng cho module điều khiển công tắc .1 Các biến trạng thái của công tắc .2 Điều khiển công tắc thông qua giao diện trên máy tính .4 Lập trình chức năng cho module cảm biến .1 Đọc dữ liệu từ các cảm biến MQ-9 .2 Đọc dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm trong các phòng từ cảm biến DHT-22 .3 Giao tiếp với module điều khiển trung tâm .5 Lập trình chức năng cho module điều khiển trung tâm .1 Giao tiếp với các module khác trong hệ thống .2 Giao tiếp với máy tính .3 Kiểm tra kênh truyền .6 Lập trình giao diện trên máy tính để thực hiện giao tiếp giữa người dùng và hệ thống .1 Giao tiếp với module điều khiển trung tâm .2 Lưu lại lịch sử hoạt động của hệ thống .3 Hiển thị và điều khiển trạng thái của công tắc .4 Hiển thị và điều khiển trạng thái khóa cửa .5 Hiển thị trạng thái của các cảm biến .7 Thiết kế sơ đồ nguyên lý và mạch in cho các module .1 Thiết kế module khóa cửa .2 Thiết kế module điều khiển công tắc.3 Thiết kế module điều khiển trung tâm. 44 Đề cương luận văn GVHD: 4 DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC .1 Kết quả sơ khởi đạt được .1 Giao diện trên máy tính .2 Hoạt động của hệ thống .3 Hoàn thiện phần cứng.2 Kết quả dự kiến đạt được . 50 5 KẾ HOẠCH THỰC HIỆN. 51 6 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 52 Đề cương luận văn GVHD: DANH SÁCH HÌNH Hình 2-1: Tín hiệu điện áp 2 chân A, B trong kết nối RS485.2 Hình 2-2: Sơ đồ kết nối 2 thiết bị sử dụng kết nối RS485 với trở kháng đặc tính Z0. 3 Hình 2-3: Sơ đồ hệ thống sử dụng giao tiếp RS485 có nối đất. 4 Hình 2-4: Cách đặt điện trở đầu cuối RT trong kết nối RS485. 4 Hình 2-5: Tín hiệu trong kết nối RS485 thu được tương ứng với 2 giá trị điện trở RT khác nhau.5 Hình 2-6: Nguyên lý hoạt động của RFID. 6 Hình 2-7: Mô tả cấu trúc bộ nhớ thẻ MIFARE 1K.7 Hình 2-8: Mô hình Master – Slave trong chuẩn giao tiếp One-Wire.8 Hình 2-9: Dạng sóng của tín hiệu trong giao tiếp bằng chuẩn One-Wire. 9 Hình 2-10: Quy định về các khoảng thời gian chờ của tín hiệu.9 Hình 2-11: Khung dữ liệu của giao thức MIN.11 Hình 3-1 : Byte dữ liệu được quy định để dùng trong điều khiển LCD.27 Hình 3-2: Sơ đồ nguyên lý của module khóa cửa.40 Hình 3-3: Layout của module khóa cửa. 41 Hình 3-4: Sơ đồ nguyên lý của module điều khiển công tắc.42 Hình 3-5: Layout của module điều khiển công tắc.43 Hình 3-6: Sơ đồ nguyên lý của module điều khiển trung tâm. 44 Hình 3-7: Layout của module điều khiển trung tâm.45 Hình 4-1: Kết quả thiết kế giao diện trên máy tính.46 Hình 4-2: Kết quả hoạt động của hệ thống 1.46 Hình 4-3: Kết quả hoạt động của hệ thống 2.47 Hình 4-4: Kết quả hoạt động của hệ thống 3.47 Hình 4-5: Kết quả thi công module khóa cửa. 48 Hình 4-6: Kết quả thi công module điều khiển công tắc. 49 Hình 4-7: Kết quả thi công module điều khiển trung tâm. 50 Đề cương luận văn GVHD: 1.1 Tổng quan Nhà thông minh là một trong những lĩnh vực của IoT(Internet of Things). Nó là hệ thống cho phép người dùng giám sát, điều khiển các thiết bị trong nhà bằng điện thoại, máy tính, máy tính bảng,…, giúp tự động hóa các thiết bị trong nhà như đèn, công tắc, cửa, điều hòa, vòi phun, máy bơm,… cũng như các thiết khác mà không cần đến sự can thiệp trực tiếp của con người. Bằng cách đó nhà thông minh có thể giúp tối ưu hóa hiệu năng sử dụng của căn nhà, giúp người dùng có thể tự do sinh hoạt trong căn nhà mà ít cần phải trực tiếp điều hành các thiết bị. Từ những đặc điểm như trên của một căn nhà thông minh. Mục tiêu mà đề tài đặt ra là có thể xây dựng một mô hình nhà thông minh mà trong đó các module trong hệ thống vừa có thể tự thực hiện chức năng một cách độc lập, vừa có thể thực hiện chức năng thông qua sự điểu khiển của người dùng. Trong quá trình hoạt động dữ liệu của hệ thống có thể thu thập được và sử dụng cho mục đích mở rộng chức năng sau này. Ngoài ra em còn đặt ra mục tiêu là sẽ thực hiện xây dựng khả năng phản ứng của hệ thống với thói quen của người dùng, từ đó có thể tăng cường sự tiện nghi cho ngôi nhà cũng như trải nghiệm của người dùng.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước Nhà thông minh đang dần trở thành “tiêu chuẩn” của các mẫu nhà hiện đại. Để bắt kịp xu nhu cầu ngày càng tăng, các công ty, tổ chức cũng đang dần đẩy nhanh tiến trình nghiên cứu, phát triển các trang thiết bị phục vụ cho nhà thông minh. Theo đó thì cũng ngày có càng nhiều tài liệu, bài viết về đề tài nhà thông minh. Theo tìm hiểu từ một số bài viết trên diễn đàn stackoverflow.com và một số bài nghiên cứu của sinh viên trong nước thì hiện tại các đề tài nghiên cứu đó đa phần theo mô hình là sử dụng một vi điều khiển để điều khiển các module khác rồi từ vi điều khiển đó đưa dữ liệu lên web-app hoặc android-app. Trong thực tế thì việc thu thập và điều khiển dữ liệu được thực hiện trong phạm vi một ngôi nhà khiến đường dây kết nối từ các cảm biến, module tới vi điều khiển có thể lên tới khoảng cách hàng chục mét trong khi đó hầu hết các chuẩn kết nối hiện tại được trang bị trên các dòng vi điều khiển đều có khoảng cách truyền tối ưu từ 1-2 mét. Vì vậy 1 Đề cương luận văn GVHD: việc xây dựng hệ thống theo mô hình như trên có thể khiến hệ thống không hoạt động hoặc hoạt động không ổn định.3 Mục tiêu đề tài Từ những nhận xét trên, mục tiêu được đặt ra cho đề tài là:  Các module trong hệ thống có thể hoạt động được một cách độc lập.  Các module trong hệ thống có thể giao tiếp với nhau một cách mượt mà và dữ liệu nhận được có tính tin cậy cao.  Module điều khiển trung tâm có thể thực hiện chức năng điều khiển và thu thập dữ liệu từ các module khác.  Giao diện trên máy tính có thể giúp người dùng giao tiếp với hệ thống.  Hệ thống phản hồi yêu cầu của người dùng với độ trễ thấp. NỘI DUNG ĐỀ TÀI 2.1 Chuẩn giao tiếp RS485 a. Truyền dẫn cân bằng Hệ thống truyền dẫn cân bằng gồm có hai dây tín hiệu A,B nhưng không có dây mass. Sở dĩ được gọi là cân bằng là do tín hiệu trên dây này ngược với tín hiệu trên dây kia. Nghĩa là dây này đang phát mức cao thì dây kia phải đang phát mức thấp và ngược lại. Hình 2-1: Tín hiệu điện áp 2 chân A, B trong kết nối RS485 2 Đề cương luận văn GVHD: b. Mức tín hiệu Với hai dây A, B truyền dẫn cân bằng, tín hiệu mức cao TTL được quy định khi áp của dây A lớn hơn dây B tối thi ểu là 200mV, tín hiệu mức thấp TTL được quy định khi áp của dây A nhỏ hơn dây B tối thiểu cũng là 200mV. Nếu điện áp VAB mà nằm trong khoảng -200mV < VAB< 200mV thì tín hiệu lúc này được xem như là rơi vào vùng bất định. Điện thế của mỗi dây tín hiệu so với mass bên phía thu phải nằm trong khoảng –7V đến +12V. Cặp dây xoắn Như chính tên gọi của nó, cặp dây xoắn (Twisted-pair wire) đơn giản chỉ là cặp dây có chiều dài bằng nhau và được xoắn lại với nhau. Sử dụng cặp dây xoắn sẽ giảm thiểu được nhiễu, nhất là khi truyền ở khoảng cách xa và với tốc độ cao. Trở kháng đặc tính cặp dây xoắn: Phụ thuộc vào hình dáng và chất liệu cách điện của dây mà nó sẽ có một trở kháng đặc tính (Characteristic impedence -Zo), điều này thường được chỉ rõ bởi nhà sản xuất. Theo như khuyến cáo thì trở kháng đặc tính của đường dây vào khoảng từ 100 - 120Ω. Hình 2-2: Sơ đồ kết nối 2 thiết bị sử dụng kết nối RS485 với trở kháng đặc tính Z0 d. Điện áp kiểu chung Tín hiệu truyền dẫn gồm hai dây không có dây mass nên chúng c ần được tham chiếu đến một điểm chung, điểm chung lúc này có thể là mass hay bất kì một mức điện áp cho phép nào đó. Điện áp kiểu chung (Common-mode voltage -VCM) về mặt toán học được phát biểu như là giá trị trung bình của hai điện áp tín hiệu được tham chiếu với mass hay một điểm chung. 3 Đề cương luận văn GVHD: e. Vấn đề nối đất Tín hiệu trên hai dây khi được tham chiếu đến điểm chung là đất (Ground) thì khi đó nó cần được xem xét kỹ lưỡng. Lúc này bộ nhận sẽ xác định tín hiệu bằng cách tham chiếu tín hiệu đó với đất của nơi nhận, nếu đất giữa nơi nhận và nơi phát có một sự chênh lệch điện thế vượt qua ngưỡng cho phép thì tín hiệu thu được sẽ bị sai hoặc phá hỏng thiết bị. Điều này cho thấy mạng RS485 gồm hai dây nhưng có tới ba mức điện áp được xem xét.