Chương 1: Tổng quan Giới thiệu sơ lược tình hình nghiên cứu, mục tiêu, tính cấp thiết cũng như phạm vi nghiên cứu của đề tài. Chương 2: Cơ sở lí thuyết Trình bày các cơ sở lí thuyết của các linh kiện trong hệ thống liên quan đến đề tài. Chương 3: Thiết kế và xây dựng hệ thống giám sát độ mặn, độ đục và mực nước trong hồ. Trình bày yêu cầu của hệ thống Trình bày sơ đồ khối và chức năng từng khối, hoạt động của hệ thống Thiết kế tính toán xây dựng phần cứng cho mỗi khối Lưu đồ giải thuật và giải thích hoạt động của lưu đồ.
Chương 4: Kết quả thực hiện Trình bày những kết quả thực nghiệm, phần cứng và phần mềm, hệ thống hoàn chỉnh và đưa ra nhận xét kết quả Chương 5: Kết luận và hướng phát triển Đưa ra các ưu và nhược điểm của đề tài, hướng khắc phục các vấn đề, cùng với hướng phát triển đề tài trở nên tối ưu và có tính ứng dụng thực tiễn hơn. 3 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. GIỚI THIỆU MÁY TÍNH NHÚNG RASPBERRY PI 2. Giới thiệu chung Raspberry Pi là chiếc máy tính kích thước nhỏ được tích hợp nhiều phần cứng mạnh mẽ đủ khả năng chạy hệ điều hành và cài đặt được nhiều ứng dụng trên nó.
Raspberry pi chạy hệ điều hành Linux: 90% những thứ làm trên máy tình Windows đều có thể thực hiện được trên Linux và quan trọng là tất cả đều miễn phí.1 Kit Raspberry pi 3 Raspberry pi có kích thước nhỏ tí hon: chỉ tương đương 1 chiếc thẻ ATM và nặng khoảng 50 gram. Gắn với chiếc tivi, raspberry có thể biến thành một thiết bị giải trí thông minh trong phòng khách. Gắn với màn hình và bàn phím, chuột, nó có thể biến thành một chiếc máy tính đúng nghĩa, nhỏ gọn và tiện lợi. Phần cứng Raspberry Pi Hình 2.2 Cấu tạo Raspberry Pi Phần cứng Raspberry Pi bao gồm CPU, Khe cắm thẻ nhớ, Micro USB Power, Cổng DSI (Display Serial Interface), Cổng CSI (Camera Serial Interface), Cổng HDMI, Cổng kết nối Ethenet, Cổng USB, STEREO AUDIO và các chân GPIO Hình 2.3 Sơ đồ chân GPIO của Raspberry Pi 5 do an Từ phiên bản Raspberry Pi B+ trở đi đều có 40 chân pin GPIO (bố trí y hệt) , thiết kế có tính kế thừa Mọi phiên bản Raspberry Pi đều sử dụng thẻ nhớ để khởi động và để cài hệ điều hành, có 1 cổng HDMI để hiển thị, cổng USB đều có nhưng số lượng cổng thì tuỳ phiên bản.
Phiên bản mới nhất hiện tại là Raspberry Pi 3 Model B, tích hợp sẵn Wifi, bluetooth BLE tiết kiệm điện, CPU mạnh hơn. Thông số kĩ thuật CPU lõi tứ tốc độ 1,2 GHz Broadcom BCM2837 RAM 1GB BCM43438 LAN không dây và Bluetooth Low Energy (BLE) Cổng Ethernet GPIO mở rộng 40 chân 4 cổng USB 2 Đầu ra âm thanh nổi 4 cực và cổng video tổng hợp HDMI kích thước đầy đủ Cổng camera CSI để kết nối camera Raspberry Pi Cổng hiển thị DSI để kết nối màn hình cảm ứng Raspberry Pi Cổng Micro SD để tải hệ điều hành của bạn và lưu trữ dữ liệu Nguồn 5V-2,5A 2. Hệ điều hành cho Raspberry Pi Raspberry Pi chạy HĐH dựa trên nhân Linux. Raspbian - một phiên bản dựa trên Debian đã được tối ưu cho phần cứng của Pi là HĐH được Quỹ Raspberry Pi đề nghị sử dụng.
Ngoài ra Raspberry Pi có thể chạy được các hệ điều hành sau: Linux (Raspbian, Pidora, Archlinux), OpenElec & XBMC, RetroPie, RISC OS, Plan 9, Firefox OS, Android, Pipboy. Để cài đặt hệ điều hành cho Raspberry Pi, truy cập trang web bên dưới: http://www. Module HC-SR05 2. Tìm hiểu sóng siêu âm Sóng siêu âm là loại song cao tần, con người không thể nhìn thấy được, nhưng chúng ta vân biết đến chúng qua tự nhiên.
Các loài động vật như dơi, cá heo,. sự dụng sóng siêu âm để định vị các vật xung quanh chúng, nói các khác chúng dùng sóng siêu âm để xác định khoảng cách giữa các vật xung quah với chúng. Nhìn chung cách xác định khoảng cách bằng sóng siêu âm có 3 bước: Bước 1: vật chủ phát ra sóng siêu âm Bước 2: sóng âm chạm đến vật cản và phản xạ lại Bước 3: dự vào thời gian phản xạ, vận tốc của sóng, ta có thể tính ra khoáng cách. Nguyên lí hoạt động Cảm biến siêu âm cũng dựa trên nguyên tắc này.
Cảm biến siêu âm HC-SR05 được sử dụng để nhận biết khoảng cách từ vật thể đến cảm biến nhờ sóng siêu âm, cảm biến có thời gian phản hồi nhanh, độ chính xác cao, phù hợp cho các ứng dụng phát hiện vật cản, đo khoảng cách bằng sóng siêu âm. Cảm biến siêu âm HC-SR05 có hai cách sử dụng là sử dụng cặp chân Echo / Trigger hoặc chỉ sử dụng 1 chân Out để phát và nhận tín hiệu, cảm biến được sử dụng phổ biến với vô số bộ thư viện và Code mẫu với Arduino.4 Cảm biến HC-SR05 7 do an Thông số kỹ thuật: Điện áp hoạt động: 5VDC Dòng tiêu thụ: 10~40mA Tín hiệu giao tiếp: TTL Chân tín hiệu: Echo, Trigger (thường dùng) và Out (ít dùng). Góc quét:<15 độ Tần số phát sóng: 40Khz Khoảng cách đo được: 2~450cm (khoảng cách xa nhất đạt được ở điều khiện lý tưởng với không gian trống và bề mặt vật thể bằng phẳng, trong điều kiện bình thường cảm biến cho kết quả chính xác nhất ở khoảng cách <100cm). Kích thước: 43mm x 20mm x 17mm Lưu ý: Góc quét của cảm biến được mở rộng theo hình nón nên cảm biến càng xa sẽ không chính xác, ngoài ra đối với các bề mặt không phẳng hoặc bề mặt bị cong, xiên cũng làm ảnh hưởng đến độ chính xác của cảm biến.
Nguyên lí hoạt động: SRF05 sử dụng nguyên lý phản xạ của sóng đề đo khoảng cách. Khi muốn đo khoảng cách SRF05 sẽ phát ra một 8 xung với tốc độ 40Khz. Sau đó nó sẽ chờ đợi xung phản xạ về. Từ thời gian giữa xung đi và xung về ta có thể dễ dàng tính được khoảng cách từ SRF05 tới vật cản.
Khi phát ra xung, và chờ xung phản xạ về, chân ECHO của SRF05 sẽ được kéo lên cao. khi có xung phản xạ về chân ECHO sẽ được kéo xuống thấp, hoặc sau 30ms nếu không có xung phản xạ về. Công thức tính: L = (v*t)/2 (1) Với: L: khoảng cách từ cảm biến đến vật v: vận tốc sóng siêu âm trong không khí( 242 m/s) t: thời gian từ lúc phát đến lúc thu 8 do an Hình 2.5 Biểu đồ thời gian của SR05 Chức năng của các chân này như sau: 1. Vcc: cấp nguồn cho cảm biến.
Trigger: kích hoạt quá trình phát sóng âm. Quá trình kích hoạt khi một chu kì điện cao / thấp diễn ra. Echo: bình thường sẽ ở trạng thái 0V, được kích hoạt lên 5V ngay khi có tín hiệu trả về, sau đó trở về 0V. Gnd: nối với cực âm của mạch 5.
OUT: không sử dụng 9 do an 2. MODULE ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC RTC DS3231 Hình 2.6 Module DS3231 Module Thời Gian Thực RTC DS3231 là đồng hồ thời gian thực, rất chính xác với thạch anh tích hợp sẵn có khả năng điều chỉnh nhiệt. Có đầu vào cho pin riêng, tách biệt khỏi nguồn chính đảm bảo cho việc giữ thời gian chính xác. Thạch anh tích hợp sẵn giúp tăng độ chính xác trong thời gian dài hoạt động và giảm số lượng linh kiện cần thiết khi làm board.
Thời gian trong module được giữ ở dạng: giờ, phút, giây, ngày, thứ, tháng, năm. Các tháng có ít hơn 31 ngày sẽ tự động được điều chỉnh, các năm Nhuận cũng được chỉnh đúng số ngày. Thời gian có thể hoạt động ở chế độ 24h hoặc 12h am hoặc pm. module còn có chức năng báo động, có thể cài đặt 2 thời gian báo và lịch, có tín hiệu ra là xung vuông.
Giao tiếp với module được thực hiện thông qua chuẩn I2C. Thông số module RTC DS3231 Size: dài 38mm, rộng 22mm, cao 14mm Khối lượng 8g Điện thế hoạt động 3.5V Clock: high-precision clock on chip DS3231 Thông tin Thời gian: giờ, phút, giây, ngày, thứ, tháng, năm, đến 2100. 10 do an Cảm biến nhiệt trên IC có độ chính xác ± 3 ℃ I2C bus có tốc độ tối đa 400Khz Kèm thêm pin sạc được CR2032 Kèm thêm memory IC AT24C32 (32k bits) 2. MODULE LCD Màn hình LCD (Liquid Crystal Display) hay màn hình tinh thể lỏng được khá nhiều thiết bị điện tử sử dụng.
Màn hình công nghệ này dùng đèn nền để tạo ánh sáng chứ không tự phát sáng được. LCD 20x4 gồm 4 hàng, mỗi hàng có 20 kí tự.7 LCD 20x4 Sơ đồ chân LCD với 16 chân được chia làm 4 dạng tín hiệu: Các chân cấp nguồn: chân số 1 là chân nối mass(0v), chân 2 là Vdd nối với nguồn +5v. Chân thứ 3 dùng để chỉnh contrast và thường được nối với biến trở. Các chân điều khiển: chân số 4 là chân RS, dùng để điều khiển lựa chọn thanh ghi.
Chân R/W dùng để điều khiển quá trình đọc và ghi. Chân E là chân cho phép ở dạng xung chốt. Các chân dữ liệu D7 đến D0: dùng để trao đổi dữ liệu giữa thiết bị điều khiển và LCD. Các chân A và K: dùng để cấp nguồn cho đèn nền, A nối với nguồn 5v, K nối với mass.
11 do an Các lệnh điều khiển Lệnh xoá màn hình “Clear Display”: khi thực hiện lệnh này thì LCD sẽ bị xoá và bộ đếm địa chỉ được xoá về 0. Lệnh di chuyển con trỏ về đầu màn hình “Cursor Home”: khi thực hiện lệnh này thì bộ đếm địa chỉ đƣợc xoá về 0, phần hiển thị trở về vị trí gốc đã bị dịch trước đó. Nội dung bộ nhớ RAM hiển thị DDRAM không bị thay đổi. Lệnh thiết lập lối vào “Entry mode set”: lệnh này dùng để thiết lập lối vào cho các kí tự hiển thị, bit ID = 1 thì con trỏ tự động tăng lên 1 mỗi khi có 1 byte dữ liệu ghi vào bộ hiển thị, khi ID = 0 thì con trỏ sẽ không tăng: dữ liệu mới sẽ ghi đè lên dữ liệu cũ.
Bit S = 1 thì cho phép dịch chuyển dữ liệu mỗi khi nhận 1 byte hiển thị.