Chương 1: Tổng Quan. Chương này trình bày tổng quan, lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn và bố cục đồ án. Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết. Giới thiệu các linh kiện, thiết bị sử dụng thiết kế hệ thống, các chuẩn truyền, giao thức truyền, nhận dữ liệu.
Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế Hệ Thống. Tính toán thiết kế, đưa ra sơ đồ nguyên lí của hệ thống. Chương 4: Thiết Kế Hệ Thống. Thiết kế hệ thống, lưu đồ, đưa ra giải thuật và chương trình.
Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét, Đánh Giá. Đưa ra kết quả đạt được sau một thời gian nghiên cứu, một số hình ảnh của hệ thống, đưa ra những nhận xét, đánh giá toàn bộ hệ thống. Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển. Trình bày những kết luận về hệ thống những phần làm rồi và chưa làm, đồng thời nếu ra hướng phát triển cho hệ thống.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 3 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2.1 TỔNG QUAN VỀ TIA HỒNG NGOẠI: 2.1 Định nghĩa: Tia hồng ngoại là các bức xạ điện từ mà mắt ta không nhìn thấy được (còn gọi là các bức xạ ngoài vùng khả kiến) có bước sóng từ 700 nm đến 1 mm (lớn hơn bước sóng của ánh sáng đỏ và nhỏ hơn bước sóng của sóng vô tuyến cực ngắn).2 Nguồn phát: Mọi vật có nhiệt độ lớn hơn 0° K đều phát ra tia hồng ngoại.3 Tính chất: Tia hồng ngoại có tính chất cơ bản sau: Tác dụng nhiệt. Có thể gây ra hiện tượng quang điện trong ở chất bán dẫn. Có thể tác dụng lên một số kính ảnh đặc biệt.
Có thể biến điệu như sóng điện từ cao tần. Tia hồng ngoại tuân theo các định luật: truyền thẳng, phản xạ, và cũng gây được hiện tượng nhiễu xạ, giao thoa như ánh sáng thông thường.4 Phân loại: Tia hồng ngoại được phân chia theo bước sóng thành ba vùng chính: Hồng ngoại gần: có kí hiệu là NIR, có bước sóng từ 0,78 µm đến 3 µm. Hồng ngoại trung: có kí hiệu là MIR, có bước sóng từ 3 µm đến 50 µm. Hồng ngoại xa: có kí hiệu là FIR, có bước sóng từ 50 µm đến 1000 µm.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 4 CHƯƠNG 2.5 Ứng dụng: Dùng để sấy, sưởi. Dùng để chụp ảnh hay quay phim ban đêm. Dùng để truyền tín hiệu điều khiển trong các bộ điều khiển từ xa (remote)… 2.6 Tín hiệu hồng ngoại trên điều khiển từ xa: Công nghệ chính được sử dụng trong điều khiển từ xa gia dụng là tia hồng ngoại (IR). Những xung ánh sáng hồng ngoại này vô hình với mắt người và có thể nhìn thấy bằng máy ảnh kỹ thuật số hay máy quay phim.
Đầu phát của điều khiển từ xa thường là một đèn LED (diode phát quang). Vì điều khiển từ xa sử dụng tia hồng ngoại, cần có một khoảng không không có vật chắn sáng giữa nó và thiết bị chính. Tuy nhiên, tín hiệu có thể phản xạ qua gương giống như những loại ánh sáng khác. Điều khiển từ xa là một thiết bị phát sóng hồng ngoại, sử dụng trong các mục đích điều khiển từ xa (tầm 10m).
Điều khiển từ xa nhận lệnh từ người điều khiển thông qua các phím bấm, sau đó xuất ra một khung dữ liệu ứng với phím được bấm. Có rất nhiều loại điều khiển được sử dụng như: Sony, LG, … mỗi loại có 1 cách mã hóa phím bấm khác nhau.1 Hình ảnh remote thực tế BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 5 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Số lượng bít dữ liệu được truyền đi khác nhau: có loại 7 bit (sony), loại 8 bit, 12 bit, 16 bit, 18 bit, 32 bit, 42 bit (AIWA). Cùng 1 hãng điện tử ví dụ sony thì số bít cũng có thể khác nhau, điều khiển tivi sony có 7 bit, còn dàn âm thanh sony là 16 bit.
Mỗi bít sẽ mã hóa được 2 trạng thái 0 và 1, vậy n bit sẽ mã hóa được 2n trạng thái khác nhau , có nghĩa là với giao thức (protocol) 7 bít thì có thể có 27 = 128 lệnh tương ứng 128 nút trên điều khiển, với giao thức (protocol) 32 bít thì có thể có 232 = 4 294 967 296 lệnh tương ứng 4 294 967 296 nút trên điều khiển,với giao thức (protocol) 16 bít thì có thể có 216 = 65 536 lệnh tương ứng 65 536 nút trên điều khiển. Tất nhiên nếu sử dụng giao thức có số lượng bít nhiều thì khả năng bị trùng phím với điều khiển khác là rất ít nhưng cũng không cần thiết lắm, trong khi điều này lại làm giảm tuổi thọ pin điều khiển. Tùy vào mỗi nhà sản xuất mà sử dụng các cách mã hóa tín hiệu hồng ngoại khác nhau như: - Loại điều chế độ rộng xung thấp là loại điều khiển từ xa có bit 0 và bit 1 khác nhau ở độ rộng xung thấp, điển hình là điều khiển sony. - Loại điều chế độ rộng xung cao là loại điều khiển từ xa có bit 0 và bit 1 khác nhau ở độ rộng xung cao, điển hình là điều khiển Samsung.
- Ngoài ra cũng có giao thức hồng ngoại NEC và nhiều giao thức khác.2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG: 2.1 Tổng quan về module ESP8266-12E (NodeMCU V1.0): Giới thiệu sơ lược về module ESP8266 NodeMCU V1.0 được phát triển dựa trên Chip WiFi ESP8266EX bên trong Module ESP-12E dễ dàng kết nối WiFi với một vài thao tác. Board còn tích hợp IC CP2102, giúp dễ dàng giao tiếp với máy tính thông qua Micro USB để thao tác với board. Và có sẳn nút nhấn, led để tiện qua quá trình học, nghiên cứu. - Với kích thước nhỏ gọn, linh hoạt board dễ dàng liên kết với các thiết bị ngoại vi để tạo thành project, sản phẩm mẫu một cách nhanh chóng.
Thông số kỹ thuật: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 6 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Chip: ESP8266EX - WiFi: 2.4 GHz hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n - Điện áp hoạt động: 3.3V - Điện áp vào: 5V thông qua cổng USB - Số chân I/O: 13 (tất cả các chân I/O đều có Interrupt/PWM/I2C/One-wire, trừ chân D0) - Số chân Analog Input: 1 (điện áp vào tối đa 3.3V) - Bộ nhớ Flash: 4MB - Giao tiếp: Cable Micro USB - Hỗ trợ bảo mật: WPA/WPA2 - Tích hợp giao thức TCP/IP - Lập trình trên các ngôn ngữ: C/C++, Micropython, NodeMCU - Lua Hình 2.2 Sơ đồ chân của Node MCU ESP8266 là một chip tích hợp cao, được thiết kế cho nhu cầu của một thế giới kết nối mới, thế giới Internet of Thing (IoT). Nó cung cấp một giải pháp kết nối mạng wifi đầy đủ và khép kín, cho phép nó có thể lưu trữ các ứng dụng hoặc để giảm tải tất cả các chứng năng kết nối mạng wifi từ một bộ xử lý ứng dụng. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 7 CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT ESP8266 có khả năng xử lý và lưu trữ mạnh mẽ cho phép nó được tích hợp các bộ cảm biến, vi điều khiển và các thiết bị ứng dụng cụ thể thông qua GPIO. ESP8266 có thể kết nối wifi hoặc làm một access point hay cũng có thể trở thành webserver đơn giản.3 Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân của ESP8266-12E Các thông số kỹ thuật: - SDIO 2. - Tích hợp RF switch, balun, 24 dBm PA, DCXO và PMU. - Tích hợp bộ xử lý RISC, giao diện bộ nhớ trong chip và ngoài chip.
- Tích hợp bộ vi xử lý MAC/baseband. - Giao diện I2S cho các ứng dụng âm thanh chất lượng cao. - Bộ điều chỉnh tuyến tính sụt áp trên chip cho tất cả nguồn nội. - Tích hợp WEP, TKIP, AES và các công cụ WAPI.
- Wifi Direct (P2P), soft AP. - Công suất đầu ra 19. - Tích hợp CPU 32 bit công suất thấp có thể sử dụng như vi xử lý. - Đánh thức và truyền gói dữ liệu trong < 2ms.
- Chế độ chờ tiêu thụ điện năng < 1. Chức năng các chân của ESP8266: Chức năng các chân trong ESP8266-12E: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 8 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bảng 2.1 Chức năng các chân ESP8266-12E PIN Chức năng Mô tả 1 RST Chân reset tích cực mức thấp. Bỏ trống hoặc kết nối bên ngoài MCU.
2 ADC/OUT Ngõ vào tương tự ADC 10 bit 0-1V 3 EN Cho phép module, tích cực mức cao. 4 GPIO16 GPIO(WAKE UP) 5 GPIO14 GPIO 6 GPIO12 GPIO 7 GPIO13 GPIO .UART2 RXD 8 VDD Nguồn cấp 3,3V 9 CS0 Chọn lựa chip của chuẩn SPI 10 MISO MISO chuẩn SPI 11 GPIO9 GPIO 12 GPIO10 GPIO 13 MOSI MOSI chuẩn SPI 14 SCLK Xung clock chuẩn SPI 15 GND GND 16 GPIO15 GPIO UART2 TXD 17 GPIO2 GPIO. Kết nối sẵn bên trong ESP8266 với LED 18 GPIO0 GPIO 19 GPIO4 GPIO 20 GPIO5 GPIO 21 RXD0 UART0 RXD 22 TXD0 UART0 TXD BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 9 CHƯƠNG 2.2 Led thu hồng ngoại: Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều chủng loại led thu hồng ngoại khác nhau từ led thu 2 chân cho đến led thu 3 chân. Led thu 3 chân gọi là phototransistor là loại có 3 chân, nó có độ nhạy cao hơn.
Đối với led thu 2 chân là photodiode thì cấp nguồn ngược, khi có ánh sáng hồng ngoại nó sẽ dẫn. Còn đối với transitor thì nó có 3 chân riêng biệt: V+, GND, out. Chân out là tín hiệu thu được.4 Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân của TL 1838 Cảm biến hồng ngoại được sử dụng là TL1838. Một số thông số chính của TL1838: - Làm việc ở mức điện áp: 2,7 ~ 5,5V - Tần số: 38 KHz - Dòng tiêu thụ: 1,4 mA - Khoảng cách nhận biết: khoảng 15m - Góc: 45° BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 10 CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bảng 2.2 Thông số TL1838 Cấu tạo bên trong của TL1838 được thể hiện ở Hình 2.5 Sơ đồ góc và khoảng cách nhận được sóng 2.3 Module micro SD Card: Module Micro SD card là module đọc/ghi thẻ nhớ micro SD dành cho Arduino sử dụng giao tiếp SPI, dễ dàng sử dụng với thư viện SPI.h trên Arduino IDE. Có thể đọc/ghi dữ liệu từ micro SD. Cho phép thực hiện các dự án lưu trữ dữ liệu (data logging), phát nhạc MP3… BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 11 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.6 Hình ảnh thực tế module micro SD card Thông số kĩ thuật: - Hỗ trợ thẻ nhớ micro SD, micro SDHC - Giao thức: SPI - Các ngõ ra của module: CS, CLK, MOSI, MISO, VCC, GND.