Chương 1 Tổng quan. Chương này trình bày sơ lược về tình hình nghiên cứu hiện nay, tính cấp thiết cùng lý do chọn đề tài, phương pháp, mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Chương 2 Cơ sở lý thuyết. Nội dung chủ yếu của chương này là trình bày lý thuyết về lập trình web server, kit Raspberry Pi và ngôn ngữ lập trình liên quan (Python).
Chương 3 Thiết kế và thi công. Trong chương này sẽ trình bày về mô hình của hệ thống; chức năng, sơ đồ khối và các chương trình xử lý trên board điều khiển; nhiệm vụ của phần mềm và lưu đồ giải thuật cùng các phần mềm trên máy tính. Chương 4 Kết quả. Kết quả thực hiện đồ án sẽ được thể hiện trong chương này, bao gồm mô hình và hoạt động của toàn hệ thống.
Chương 5 Kết luận và hướng phát triển. Chương này mang tính tổng kết cho toàn bộ quá trình thực hiện đồ án, nhận xét ưu, nhược điểm của hệ thống và đưa ra định hướng mở cho đề tài thực hiện. 3 do an CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.KIT RASPBERRY PI 3.Sơ lược về Kit Raspberry pi 3. Cấu tạo chi tiết kit raspberry pi 3 trên thực tế được thể hiện như hình 2.1 Chi tiết kit raspberry pi 3 trên thực tế.
Raspberry Pi (RPi) là một máy tính có kích thước nhỏ. Chỉ cần dùng bàn phím, màn hình có cổng HDMI/DVI, nguồn USB 5V và dây micro thì RPi có thể được sử dụng như một máy tính bình thường. Được phát triển bởi quỹ Raspberry Pi nước Anh) với mục tiêu khuyến khích việc học tập khoa học máy tính trong trường học. Hiện nay raspberry pi có 4 loại: A, B, B+ và zero.
Phiên bản đầu tiên của Raspberry Pi được sản xuất với chip Broadcom và Ram 256 Mb. Các phiên bản sau này Ram được nâng lên 512 Mb. Với cấu hình tương đối khá cộng với GPU mạnh mẽ giúp xử lý hình ảnh khá tốt. Cụ thể, hỗ trợ camera lên đến 5 Mp (2592 × 1944 pixel) và quay phim Full HD (1920 x 1080, 30fps), ngoài ra còn cho phép phát video với chất lượng Full HD.
Raspberry Pi được cài sẵn hệ điều hành linux và các công cụ lập trình cần thiết giúp cho việc giảng dạy và học tập trở nên dễ dàng hơn. Raspberry Pi còn chạy được các hệ điều hành khác của linux (android - thử nghiệm), Pidora, RasBMC, Raspian. 4 do an Raspberry pi 3 có hai cổng USB và cổng Ethernet RJ45 và có cấu hình như sau: SoC: Broadcom BCM2835 (CPU, GPU, DSP, SDRAM, 1 cổng USB). CPU: 700MHz ARM1176JZF-S core (h ARM11).
GPU: Broadcom VideoCore IV, OpenGL ES 2.0, MPEG-2 và VC-1, 1080p30 h. Ngõ ra video: hỗn hợp RCA (PAL và NTSC), HDMI (rev 1.4), xuất ra LCD thông qua DSI 14 HDMI độ phân giải từ 640x350 đến 1920x1200 điều chỉnh theo chuẩn PAL và NTSC. Ngõ ra Audio: xuất ngõ ra 3. Bộ nhớ lưu trữ: Các khe cắm SD/MMC/SDIO.
Kết nối mạng: 10/100 Ethernet (RJ45) qua USB hub. Ngoại vi cấp thấp: 8xGPIO, UART, I2C, SPI với 2 chip lựa chọn, +3. Nguồn cấp 5 volt qua cổng MicroUSB hoặc qua đầu cắm GPIO. Kích thước 85.125in) Thiết kế nhỏ gọn.
Chứ năng như một máy tính có các kết nối HDMI, video. Có các chân GPIO như một vi điều khiển thông thường để người dùng phát triển và có thể hoạt động ở 2 chế độ input hoặc output. Module I2C, SPI, UART, PWM. Nguồn đầu ra với hiệu điện thế thông dụng: 5V và 3.
Hệ điều hành được cung cấp miễn phí.Cấu tạo Kit Raspberry pi 3. Mô hình kit raspberry pi 3 Hình 2.2 cấu tạo kit Raspberry pi 3. -Chip SOC (Systngười nghiên cứu-On-Chip) Broadcom BCM2835 chạy ở tốc độ 700mHz. Chip này tương đương với nhiều loại được sử dụng trong smartphone phổ thông hiện nay, và có thể chạy được hệ điều hành Linux.
Tích hợp trên chip này là nhân đồ họa (GPU) Broadcom VideoCore IV. GPU này đủ mạnh để có thể chơi 1 số game phổ thông và phát video chuẩn full HD. -Các chân GPIO (General Purpose Input Output): có thể kết nối và điều khiển rất nhiều thiết bị điện tử/cơ khí khác. -Ngõ HDMI: dùng để kết nối Pi với màn hình máy tính hay tivi có hỗ trợ cổng HDMI.
-Ngõ RCA Video (analog): khi thiết kế Pi người ta cũng tính đến trường hợp người sử dụng ở các nước đang phát triển không có điều kiện sắm một chiếc tivi đời mới tích hợp cổng HDMI. Vì vậy cổng video analog này được thêm vào, giúp bạn có thể kết nối với chiếc tivi đời cũ mà không phải lo lắng.5mm: kết nối dễ dàng với loa ngoài hay headphone. Đối với tivi có cổng HDMI, ngõ âm thanh được tích hợp theo đường tín hiệu HDMI nên không cần sử dụng ngõ audio này. -Cổng USB: một điểm mạnh nữa của Pi là tích hợp 2 cổng USB 2.
Dùng để kết nối với bàn phím, chuột hay webcam, bộ thu GPS .v qua đó có thể mở rộng phạm vi ứng dụng. Vì Pi chạy Linux nên hầu hết thiết bị chỉ cần cắm- và-chạy (Plug-n-Play) mà không cần cài driver phức tạp. 6 do an -Cổng Ethernet: cho phép kết nối Internet dễ dàng. Cắm dây mạng vào Pi, kết nối với màn hình máy tính hay tivi và bàn phím, chuột là có thể lướt web dễ dàng! -Khe cắm thẻ SD: Pi không tích hợp ổ cứng.
Thay vào đó nó dùng thẻ SD để lưu trữ dữ liệu. Toàn bộ hệ điều hành Linux sẽ hoạt động trên thẻ SD này vì vậy nó cần kích thước thẻ nhớ tối thiểu 4 GB và dung lượng hỗ trợ tối đa là 32 GB. -Đèn LED: trên Pi có 5 đèn LED để hiển thị tình trạng hoạt động. -Jack nguồn micro USB 5V, tối thiểu 700mA: nhờ thiết kế này mà chúng ta có thể tận dụng hầu hết các sạc điện thoại di động trên thị trường để cấp nguồn điện cho Pi.Nguồn cho Raspberry pi 3.
RPi có thể sử dụng đến 700mA tại mức 5V khi sử dụng nhiều thiết bị USB và cổng LAN. Do đó, để RPi hoạt động ổn định thì nên sử dụng bộ nguồn USB 5V 1A. Ngoài việc cấp nguồn cho kit Rapberry Pi thông qua cổng micro USB thì còn có thể cấp trực tiếp.Hệ điều hành cho Raspberry pi 3. Kit Raspberry Pi sử dụng hệ điều hành dựa trên nhân Linux.
Hệ điều hành khuyến khích chạy trên kit là: Raspbian. 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. RASPBIAN là một hệ điều hành mã nguồn mở được phát triển trên nền tảng linux và được tối ưu hóa cho phần cứng của Raspberry pi. RASPBIAN cung cấp cho người dùng những chức năng cơ bản của một hệ điều hành thống thường, ngoài ra còn kèm theo hơn 35000 gói phần mềm biên dịch giúp việc lập trình Raspberry Pi trở nên dễ dàng hơn.
Ngoài nhưng phần mềm hỗ trợ lập trình Raspberry Pi còn có rất nhiều phần mềm được cung cấp miễn phí như các phần mềm duyệt web, play video, play audio, …… Cách cài đặt hệ điều hành RASPBIAN cho Raspberry Pi: -Chuẩn bị phần cứng: 01 thẻ Micro SD Card. Đầu đọc thẻ nhớ micro SD cho máy tính laptop. 01 dây cáp LAN để nối với router wifi. -Chuẩn bị phần mềm trên laptop: Download hệ điều hành Raspbian bảng mới nhất Phần mềm SDFormatter, Win32DiskImager.
-Tiến hành cài đặt: 7 do an Mở phần mềm Win32DiskImager và tiến hành ghi hệ điều hành Raspbian lên thẻ Micro SD Card.3 cài đặt hệ điều hành cho raspberry pi 3. Nếu dung lượng thẻ nhớ không đủ ta dùng phần mềm SDFormatter để lấy lại dung lượng của thẻ nhớ. Cắm thẻ nhớ và cấp nguồn RPI khi phần mềm đã ghi hệ điều hành xong. Kết nối cổng mạng Lan của RPI vào module wifi để tiến hành lấy địa chỉ IP của RPI.
Sử dụng putty để kết nối đến RPI và tiến hành cài đặt cơ bản cho RPI.CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM DHT11. Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 là cảm biến rất thông dụng hiện nay vì chi phí rẻ và rất dễ dàng lấy dữ liệu thông qua chuẩn giao tiếp 1 dây. Bộ tiền xử lý tín hiệu tích hợp trong cảm biến giúp người sử dụng lấy được dữ liệu chính xác hơn.4 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11.Thông số kỹ thuật Thông số kỹ thuật DH11: -Nguồn: 3 - 5 V. -Dòng sử dụng: 2.
-Đo tốt ở độ ẩm 20-80%RH với sai số 5%. -Đo tốt ở nhiệt độ 0-50C với sai số ±2C. -Tần số lấy mẫu tối đa 1HZ. -Kích thước 15mm x 12mm x 5,5mm.
-4 chân khoảng cách 0. Sơ đồ chân cảm biến DHT11 được thể hiện như hình 2.5 sơ chân của DHT11. DHT11 có 4 chân: -VCC: chân nguồn thường kết nối với nguồn 3 - 5 V. -DATA: chân dữ liệu dùng để giao tiếp với vi điều khiển.
-NC: chân để hở. -GND: chân mass.CẢM BIẾN ÁNH SÁNG QUANG TRỞ CDS. Cảm biến ánh sáng quang trở có tích hợp sẵn opamp và biến trở so sánh mức tín hiệu giúp cho việc nhận biết tín hiệu trở nên dễ dàng sử dụng để nhận biết hay bật tắt thiết bị theo cường độ ánh sáng môi trường 9 do an Hình 2.6 Cảm biến ánh sáng quang trở CDS.Thông số kỹ thuật. Thông số kỹ thuật cảm biến ánh sáng quang trở CDS: -Nguồn: 3 - 5V.
-Sử dụng quang trở CDS. -Kích thước nhỏ gọn: 36x16mm. -Xuất tín hiệu Digital rất dễ sử dụng. Sơ đồ chân cảm biến quang trở được thể hiện như hình 2.7 Sơ đồ chân cảm biến ánh sáng quang trở CDS.
Cảm biến quang trở CDS có 3 chân: -D0: chân dữ liệu Số. -GND: chân mass. -VCC: chân nguồn: 3 - 5 V.CẢM BIẾN GAS MQ5. Module MQ5 được ứng dụng trong các thiết bị phát hiện sự rò rỉ của gas trong dân dụng và cả trong công nghiệp, cảm biến này có khả năng phát hiện được khí LPG, khí thiên nhiên, Khí than.
Tránh các tác nhân gây nhiễu là rượu, khói nấu 10 do an ăn, khói thuốc lá. Độ nhạy của cảm biến có thể được điều chỉnh bằng biến trở tinh chỉnh.8 Cảm biến gas MQ5.Thông số kỹ thuật. Thông số kỹ thuật cảm biến gas MQ5: -Nguồn cấp: 5V. -Tín hiệu ngõ ra: Analog.
-Độ nhạy cao với LPG, khí thiên nhiên, gas. -Độ nhạy thấp với hơi cồn, khói thuốc lá. -Cảm biến hoạt động ổn định và bền. -Sử dụng đơn giản.
-Kích thước 40x20mm. Sơ đồ chân cảm biến GAS MQ-5 được thể hiện như hình 2.9 Sơ đồ chân cảm biến GAS.CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG HC-SR501. HC-SR501 là cảm biến chuyển động chỉnh được độ nhạy bao gồm 2 biến trở. 1 biến trở điều chỉnh độ nhạy của cảm biến (Sx), 1 biến trở điều chỉnh thời gian đóng của cảm biến(Tx).10 Cảm biến chuyển động HC-SR501.Thông số kỹ thuật.
-Nguồn hoạt động: 4. -Dòng hoạt động lúc nghỉ: 50uA. -Dòng hoạt động làm việc: 300uA.