Thiết kế nhà trồng thông minh sử dụng arduino 2

Khóa luận tốt nghiệp GVHD Th S Nguyễn Trung Dũng 11 CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG, PHẦN MỀM, GIAO THỨC ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI 2 1 Giới thiệu phần cứng 2 1 1 Module Arduino Mega 2560 2 1 1 1 Sơ lược về Arduino Mega 2560 Hình 2 1 Module Arduino Mega 2560 Arduino Mega 2560 là sản phẩm tiêu biểu cho dòng mạch Mega là dòng board mạch có nhiều cải tiến so với Arduino Uno (54 chân digital IO và 16 chân analog IO) Đặc biệt bộ nhớ flash của MEGA được tăng lên một cách đáng kể, gấp 4 lần so với những p.

GVHD: Th.S Nguyễn Trung Dũng Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG, PHẦN MỀM, GIAO THỨC ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu phần cứng 2.1.1 Module Arduino Mega 2560 2.1.1.1 Sơ lược Arduino Mega 2560 Hình 2.1 Module Arduino Mega 2560 Arduino Mega 2560 sản phẩm tiêu biểu cho dòng mạch Mega dịng board mạch có nhiều cải tiến so với Arduino Uno (54 chân digital IO 16 chân analog IO) Đặc biệt nhớ flash MEGA tăng lên cách đáng kể, gấp lần so với phiên cũ UNO R3 Điều với việc trang bị timer cổng interrupt khiến board mạch Mega hồn tồn giải nhiều tốn hóc búa, cần điều khiển nhiều loại động xử lý song song nhiều luồng liệu số tương tự Ngoài việc phát triển ưu tiên, việc kế thừa đặc biệt lưu ý Trên mạch MEGA chân digital từ 0-13, analog từ 0-5 chân nguồn tương tự 11 GVHD: Th.S Nguyễn Trung Dũng Khóa luận tốt nghiệp thiết kế UNO Do dễ dàng phát triển nghiên cứu kiểu gắp ghép module từ Arduino UNO bê sang Arduino mega Ngoài ra, phiên này, nhà thiết kế mạnh dạn thay đổi thiết kế Để có thêm nhiều vùng nhớ nhiều chân IO hơn, chip khác thay cho Atmega1280 Theo dòng phát triển vi điều khiển nhúng, dự án lớn cần nhiều dung lượng flash Do vậy, Arduino Mega 2560 đời với sứ mệnh giải toán Arduino Mega thiết kế cho nhiều dự án khó.Với 54 chân I/O kĩ thuật số, 16 chân analog, không gian rộng để tích hợp mạch điện tử dự án lên 2.1.1.2 Thơng số kỹ thuật ✓ Vi điều khiển ATmega 2560 ✓ Điện áp hoạt động : 5v DC ✓ Nguồn ( jack tròn DC ): 7-9v ✓ Số chân GND: ✓ Số chân 5v: ✓ Chân 3.3 v: ✓ Số chân DIGITAL : 54 (15 chân PWM) ✓ Số chân ANALOG : 16 ✓ Giao tiếp UART: UART ✓ Giao tiếp SPI: ( chân 50 > 53) dùng với thư viện SPI ARDUINO ✓ Giao tiếp I2C : ✓ Ngắt ngoài: chân ✓ Bộ nhớ Flash: 256 KB, KB sử dụng cho Bootloader ✓ SRAM : KB ✓ EEPROM: KB ✓ Xung clock: 16 Mhz 12 GVHD: Th.S Nguyễn Trung Dũng Khóa luận tốt nghiệp 2.1.2 Module Wifi ESP8266 V1 2.1.2.1 Sơ lược Module Wifi ESP8266 V1 Hình 2.2 Module Wifi ESP8266 V1 ESP8266 chip tích hợp cao - System on Chip (SoC), có khả xử lý lưu trữ tốt, cung cấp khả vượt trội để trang bị thêm tính wifi cho hệ thống khác đóng vai trò giải pháp độc lập.Module wifi ESP8266 V1 cung cấp khả kết nối mạng wifi đầy đủ khép kín, bạn sử dụng để tạo web server đơn giản sử dụng access point 2.1.2.2 Một số thông số ✓ URXD(RX) — dùng để nhận tín hiệu giao tiếp UART với vi điều ✓ VCC — đầu vào 3.3V ✓ GPIO — kéo xuống thấp cho chế độ upload bootloader ✓ RST — chân reset cứng module, kéo xuống mass để reset ✓ GPIO — thường dùng cổng TX giao tiếp UART CH_PD — kích hoạt chip, sử dụng cho Flash Boot updating lại khiển để debug lỗi ✓ module, nối với mức cao ✓ GND ✓ UTXD (TX) — dùng để truyền tín hiệu giao tiếp UART với vi điều — nối với mass khiển 13 GVHD: Th.S Nguyễn Trung Dũng Khóa luận tốt nghiệp 2.1.3 Module Light Sensor 2.1.3.1 Sơ lược Module Light Sensor Hình 2.3 Module Light Sensor Module cảm biến ánh sáng sử dụng quang trở IC LM393, độ nhạy tùy chỉnh Thiết kế đơn giản hiệu độ tin cậy cao, độ nhiễu thấp thiết kế mạch lọc tín hiệu trước so sánh với ngưỡng Thân thiện với người dùng hổ trợ dạng tín hiệu ngõ dạng số (tín hiệu 1) dạng analog Module tuyệt vời với sản phẩm DIY 2.1.3.2 Thông số kĩ thuật ✓ Điện áp hoạt động 3.3 – V ✓ Kết nối chân với chân cấp nguồn (VCC GND) chân tín hiệu ngõ (AO DO) ✓ Hổ trợ dạng tín hiệu Analog TTL Ngõ Analog – 5V tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng, ngõ TTL tích cực mức thấp ✓ Độ nhạy cao với ánh sáng tùy chỉnh biến trở ✓ Kích thước 32 x 14 mm 14 GVHD: Th.S Nguyễn Trung Dũng Khóa luận tốt nghiệp 2.1.4 2.1.4.1 Module Sensor (temperature and humidity) of the air Sơ lược Module Sensor of the air Hình 2.4 Module Sensor (temperature and humidity) of the air 2.1.4.2 Thông số kỹ thuật ✓ Điện áp hoạt động: 3V - 5V (DC) ✓ Dãi độ ẩm hoạt động: 20% - 90% RH, sai số ±5%RH ✓ Dãi nhiệt độ hoạt động: 0°C ~ 50°C, sai số ±2°C ✓ Khoảng cách truyển tối đa: 20m 15 GVHD: Th.S Nguyễn Trung Dũng Khóa luận tốt nghiệp 2.1.5 Module Soil Moisture Sensor 2.1.5.1 Sơ lược Module Soil Moisture Sensor Hình 2.5 Module Soil Moisture Sensor Bộ sản phẩm gồm cảm biến độ ẩm đất module chuyển đổi với ngõ Analog - Digital Cảm biến độ ẩm đất hoạt động với chế độ ngõ (Analog & Digital), trạng thái đầu mức thấp (0V), đất thiếu nước đầu mức cao (5V) 2.1.5.1.1 Cảm biến độ ẩm đất Hình 2.6 Cảm biến độ ẩm đất 16 GVHD: Th.S Nguyễn Trung Dũng Khóa luận tốt nghiệp Hai đầu đo cảm biến cắm vào đất để phát độ ẩm Dùng dây nối cảm biến module chuyển đổi Thông tin độ ẩm đất đọc gởi tới module chuyển đổi 2.1.5.1.2 Module chuyển đổi Hình 2.7 Module chuyển đổi Module chuyển đổi có cấu tạo gồm IC so sánh LM393, biến trở , điện trở dán 100 ohm tụ dán Biến trở có chức định ngưỡng so sánh với tín hiệu độ ẩm đất đọc từ cảm biến Ngưỡng so sánh tín hiệu cảm biến đầu vào IC so sánh LM393 Khi độ ẩm thấp ngưỡng định trước, ngõ IC mức cao (1), ngược lại mức thấp (0) 2.1.5.2 Thông số kỹ thuật ✓ Điện áp hoạt động: 3.3V-5V ✓ Kích thước PCB: 3cm * 1.6cm ✓ Led báo hiệu ✓ Led đỏ báo nguồn ✓ Led xanh báo mức độ ẩm pin DO 17 GVHD: Th.S Nguyễn Trung Dũng Khóa luận tốt nghiệp 2.1.6 Màn hin ̀ h LCD 2.1.6.1 Sơ lươ ̣c về màn hin ̀ h LCD Hin ̀ h 2.8 Màn hin ̀ h LCD LCD (Liquid Crystal Display) sử dụng nhiều ứng dụng Vi Điều Khiển LCD có nhiều ưu điểm so với dạng hiển thị khác Nó có khả hiển thị kí tự đa dạng, trực quan (chữ, số kí tự đồ họa), dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tốn tài nguyên hệ thống giá thành rẻ… 2.1.6.2 Thơng sớ ki ̃ th ̣t • Điện áp hoạt động: 5V • Hiển thị tối đa 16 kí tự dịng • Chức chân LCD: - Chân 1: (VSS) chân nối đất cho LCD, thiết kế mạch ta nối chân với chân GND mạch điều khiển - Chân 2: (VDD) chân cấp nguồn cho LCD, thiết kế mạch ta nối chân với VCC = 5V mạch điều khiển - Chân 3: (VEE) chân điều chỉnh độ tương phản LCD 18 GVHD: Th.S Nguyễn Trung Dũng Khóa luận tốt nghiệp - Chân 4: (RS) chân chọn ghi (Register Select) Nối chân RS với logic0 (GND) logic1 (VCC) để chọn ghi Với logic0: Bus DB0-DB7 nối với ghi lệnh IRR LCD (ở chế độ ghi) nối với đếm địa LCD (ở chế độ đọc) Logic1:Bus DB0-DB7 nối với ghi liệu DR bên LCD - Chân 5: (R/W) chân chọn chế độ đọc/ghi Nối chân R/W với logic0 để LCD hoạt động chế độ chi nối với logic1 để LCD chế độ đọc - Chân 6: (E) chân cho phép (Enable) Sau tín hiệu đặt lên bus DB0-DB7, lệnh chấp nhận có xung cho phép chân E Ở chế độ ghi liệu bus LCD chuyển vào ghi bên phát xung tín hiệu chân E Ở chế độ đọc liệu LCD xuất DB0-DB7 phát cạnh lên chân E LCD giữ bus đến chân E xuống mức thấp - Chân – 14: (DB0-DB7) tám đường bus liệu dùng để trao đổi thơng tin với MPU Có hai chế độ sử dụng tám đường bus này: Chế độ bit liệu truyền lên tám đường, với bit MSB bít DB7 Chế độ bit liệu truyền bốn đường từ DB4-DB7, bí MSB DB7 - Chân 15: Nguồn dương cho đèn - Chân 16: GND cho đèn 19 GVHD: Th.S Nguyễn Trung Dũng Khóa luận tốt nghiệp 2.1.7 Mạch điều khiển động L298 2.1.7.1 Giới thiệu mạch điều khiển động L298 Hình 2.9 Mạch điều khiển động L298 Mạch điều khiển động DC L298 có khả điều khiển động DC, dịng tối đa 2A động cơ, mạch tích hợp diod bảo vệ IC nguồn 7805 giúp cấp nguồn 5VDC cho module khác (chỉ sử dụng 5V nguồn cấp