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 Chương này nhóm sẽ nêu tổng quát các kiến thức cơ bản để xây dựng mô hình này. Bao gồm các lý thuyết, khái niệm các chuẩn giao tiếp, các phần mềm ứng dụng, mô tả về cách quét led, các công cụ cần thiết. • Chương 3: Tính toán và thiết kế Chương này thiết kế sơ đồ khối hệ thống, giải thích chức năng từng khối, tính toán, thiết kế và lựa chọn linh kiện từng khối.
Sau đó kết nối các khối với nhau thành một hệ thống hoàn chỉnh. • Chương 4: Thi công hệ thống Chương này trình bày cách cài hệ điều hành, cài đặt thư viện, các phương pháp điều khiển và hiển thị, lưu đồ giải thuật. Đồng thời trình bày các bước thi công mạch, sơ đồ mạch layout, lắp ráp, thi công mô hình và hướng dẫn sử dụng. • Chương 5: Kết quả - Nhận xét – Đánh giá Chương này nêu lên kết quả đạt được so với yêu cầu ban đầu, nhận xét và đánh giá mô hình.
• Chương 6: Kết luận và hướng phát triển Chương này nêu lên kết luận chung về những gì đã thực hiện đồng thời đúc kết lại ưu, khuyết điểm của đề tài để đưa ra hướng phát triển để ứng dụng tốt vào thực tế. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Ở chương 2 nhóm sẽ tổng hợp lên những kiến thức được xem là nền tảng để có thể xây dựng được hệ thống này bao gồm: kiến thức về wifi, kiến thức về android, kiến thức về Bluetooth, kiến thức quét led, kiến thức về truyền nhận dữ liệu… 2.1 CÁC CHUẨN GIAO TIẾP 2.1 Giới thiệu về mạng không dây WIFI a.
Giới thiệu WIFI là viết tắt của Wireless Fidelity được gọi chung là mạng không giây là phương thức kết nối không dây sử dụng sóng vô tuyến để truyền tín hiệu. Loại sóng này tương tự như sóng điện thoại, sóng truyền hình hay sóng radio nhưng khác nhau ở tần số hoạt động. Wifi chủ yếu hoạt động trên băng tần 54 Mbps, dựa trên chuẩn kết nối IEEE 802.11 và có thể đạt tín hiệu mạnh nhất trong khoảng cách gần 31 mét theo lý thuyết. Còn trong thực tế thì do có nhiều vật cản trên đường truyền sóng Wifi nên khoảng cách đạt tín hiệu mạnh sẽ bị thu hẹp lại.
Sóng wifi truyền nhận dữ liệu ở tần số 2,5Ghz đến 5Ghz. Tần số cao này cho phép nó mang nhiều dữ liệu hơn nhưng phạm vi truyền của nó bị giới hạn; còn các loại sóng khác, tuy tần số thấp nhưng có thể truyền đi được rất xa. Nguyên tắc hoạt động Để tạo được kết nối Wifi nhất thiết phải có bộ thu phát, thông tin từ mạng Internet qua kết nối hữu tuyến rồi chuyển nó sang tín hiệu vô tuyến và gửi đi, bộ chuyển tín hiệu không dây trên các thiết bị di động thu nhận tín hiệu này rồi giải mã nó sang những dữ liệu cần thiết. Quá trình này có thể thực hiện ngược lại, nhận tín hiệu vô tuyến từ Adapter và giải mã chúng rồi gởi qua Internet.
1 Sơ đồ mô tả hoạt động của wifi BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 do an CHƯƠNG 2.2 Giới thiệu về Bluetooth a. Giới thiệu Bluetooth là một chuẩn công nghệ truyền thông không dây tầm ngắn giữa các thiết bị điện tử. Công nghệ này hỗ trợ việc truyền dữ liệu qua các khoảng cách ngắn giữa các thiết bị di động và cố định. Bluetooth về cơ bản là một giao tiếp bằng sóng radio ở băng tần 2.480 GHz, rất gần với chuẩn Wifi 2.4GHz hiện nay.
Tuy nhiên, khác với Wifi hay các sóng radio khác hoạt động ở 1 băng tầng cố định, Bluetooth triển khai theo khái niệm "nhảy tần trải phổ" (Frequency Hopping Spread Spectrum), có nghĩa là băng tần hoạt động của Bluetooth thay đổi liên tục với 79 kênh (từ 2. Bluetooth có thể đạt được tốc độ truyền dữ liệu 1Mb/s. Bluetooth hỗ trợ tốc độ truyền tải dữ liệu lên tới 720 Kbps trong phạm vi 10m - 100m. Ưu nhược điểm của kết nối bluetooth - Ưu điểm: • Không cần dùng dây cáp nên rất gọn gàng.
• Không làm ảnh hưởng sức khỏe con người. • Khả năng bảo mật cao. • Chi phí thấp. • Tốn ít năng lượng.
• Không gây nhiễu cho thiết bị không dây khác. • Khả năng tương thích cao giữa các thiết bị. - Nhược điểm: • Tốc độ thấp (tối đa chỉ khoảng 720kbps). • Kết nối có khi bị yếu nếu có nhiều vật cản.
• Thời gian thiết lập không nhanh.3 Chuẩn giao tiếp UART a. Giới thiệu UART là viết tắt của Universal Asynchronous Receiver – Transmitter có nghĩa là truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ. Truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ có 1 đường BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT phát dữ liệu và 1 đường nhận dữ liệu, không có tín hiệu xung clock nên gọi là bất đồng bộ.
UART thường được dùng trong máy tính công nghiệp, truyền thông, vi điều khiển, hay một số các thiết bị truyền tin khác. 2 Hệ thống truyền dữ liệu bất đồng bộ. Các thông số UART Hình 2. 3 Khung truyền dữ liệu của chuẩn giao tiếp UART Dưới đây là các thông số thường có của UART: Baud rate (tốc độ baud): tốc độ baud là số bit truyền được trong 1 giây.
Việc cài đặt tốc độ baud rất quan trọng, muốn truyền và nhận không đồng bộ xảy ra thành công thì các thiết bị tham gia phải “thống nhất” nhau về khoảng thời gian dành cho 1 bit truyền, hay nói cách khác tốc độ truyền phải được cài đặt như nhau trước, tốc độ này gọi là tốc độ Baud. Frame (khung truyền): Do truyền thông nối tiếp mà nhất là nối tiếp không đồng bộ rất dễ mất hoặc sai lệch dữ liệu, quá trình truyền thông theo kiểu này phải tuân theo một số quy cách nhất định. Bên cạnh tốc độ baud, khung truyền là một yếu tố quan trọng tạo nên sự thành công khi truyền và nhận. Khung truyền bao gồm các quy định về số bit trong mỗi lần truyền, các bit “báo” như bit Start và bit Stop, các bit kiểm tra như Parity, ngoài ra số lượng các bit trong một data cũng được quy định bởi khung truyền.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Start Bit: start là bit đầu tiên được truyền trong một frame truyền, bit này có chức năng báo cho thiết bị nhận biết rằng có một gói dữ liệu sắp được truyền tới. Data: data hay dữ liệu cần truyền là thông tin chính mà chúng ta cần gởi và nhận. Data không nhất thiết phải là gói 8 bit, với AVR bạn có thể quy định số lượng bit của data là 5, 6, 7, 8 hoặc 9 (tương tự cho hầu hết các thiết bị hỗ trợ UART khác).
Trong truyền thông nối tiếp UART, bit nhỏ nhất (LSB – Least Significant Bit, bit bên phải) của data sẽ được truyền trước và cuối cùng là bit lớn nhất (MSB – Most Significant Bit, bit bên trái). Parity bit: parity là bit dùng kiểm tra dữ liệu truyền đúng không (một cách tương đối). Có 2 loại parity là parity chẵn (even parity) và parity lẻ (odd parity). Parity chẵn nghĩa là số lượng số 1 trong dữ liệu bao gồm bit parity luôn là số chẵn.
Ngược lại tổng số lượng các số 1 trong parity lẻ luôn là số lẻ. Bit Parity là không bắt buộc nên có thể dùng hoặc không. Stop Bit: stop bit là một hoặc các bit thông báo cho thiết bị nhận rằng một gói dữ liệu đã được gởi xong. Sau khi nhận được stop bit, thiết bị nhận sẽ tiến hành kiểm tra khung truyền để đảm bảo tính chính xác của dữ liệu.4 Giao thức truyền UDP a.
Giới thiệu UDP là viết tắt của cụm từ User Datagram Protocol. UDP là một phần của bộ giao thức Internet được sử dụng bởi các chương trình chạy trên các máy tính khác nhau trên mạng. Không giống như TCP/IP, UDP được sử dụng để gửi các gói tin ngắn gọi là datagram, cho phép truyền nhanh hơn. Tuy nhiên, UDP không cung cấp kiểm tra lỗi nên không đảm bảo toàn vẹn dữ liệu.
Đặc điểm - UDP là loại giao thức không trạng thái, không cần thiết lập các kết nối trước khi gửi gói tin. - UDP chỉ quan tâm tới việc truyền gói tin đi và không nhận lại (bán song công). - UDP không quan tâm tới việc có gửi chính xác gói tin tới đúng địa chỉ hay không, không có cơ chế phục hồi dữ liệu bị mất. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Giao thức UDP nhanh và hiệu quả hơn đối với các mục tiêu có kích thước nhỏ và yêu cầu khắt khe về thời gian. Cách thức hoạt động của UDP Giao thức UDP hoạt động tương tự như TCP nhưng nó không cung cấp kiểm tra lỗi khi truyền gói tin. Khi một ứng dụng sử dụng UDP, các gói tin chỉ được gửi đến người nhận. Người gửi không đợi để đảm bảo người nhận nhận được gói tin hay không, mà nó tiếp tục gửi các gói tiếp theo.
Nếu người nhận bỏ lỡ một vài gói tin UDP, gói tin đó bị mất vì người gửi sẽ không gửi lại chúng. Điều này sẽ cho phép các thiết bị có thể giao tiếp nhanh hơn. Ứng dụng Ứng dụng phổ biến nhất sử dụng giao thức UDP có thể kể đến như DNS (Domain Name System) Voice over IP, ứng dụng streaming media, Trivial File Transfer protocol (TFTP), và game trực tuyến. Giới thiệu Bộ chuyển đổi tương tự sang số là một mạch chuyển đổi giá trị điện áp liên tục (analog) thành giá trị nhị phân (kỹ thuật số) có thể hiểu được bằng một thiết bị kỹ thuật số có thể được sử dụng để tính toán kỹ thuật số.
Các mạch ADC này có thể được tìm thấy dưới dạng một IC ADC riêng lẻ hoặc được nhúng vào một vi điều khiển. Chúng được gọi là ADC. Hoạt động Để thực hiện việc chuyển đổi một tín hiệu analog thực tế (như nhiệt độ, độ ẩm, âm thanh.) thành tín hiệu kĩ thuật số, thì tín hiệu analog thực tế này phải được chuyển đổi thành dạng điện áp. Bộ ADC sau đó sẽ đọc các giá trị điện áp này và chuyển đổi thành tín hiệu kĩ thuật số tương ứng.
Do quá trình chuyển đổi này liên quan đến việc lượng tử hóa tín hiệu ngõ vào, do đó nhất thiết mắc một lượng lỗi hoặc bị ảnh hưởng bởi nhiễu tín hiệu.