BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM VIỆN KỸ THUẬT NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ KÍNH ĐIỀU KHIỂN QUA MÁY TÍNH Giảng viên hướng dẫn ThS PHẠM HÙNG KIM KHÁNH Sinh viên thực hiện PHẠM TRẦN TUẤN DUY Mã SV 1511010082 HOÀNG TIẾN HƯNG Mã SV 1711010032 TP Hồ Chí Minh, năm 2021 III Danh mục hình ảnh Hình 1 1 Biểu tượng của Bluetooth 1 Hình 1 2 Các thiết bị hỗ trợ sóng Bluetooth 2 Hình 1 3 Giao diện xuất mạch in của protues 4 Hình 1 4 Sơ.
GIỚI THIỆU
Tổng quát về Bluetooth
Bluetooth là công nghệ không dây cho phép các thiết bị điện tử giao tiếp trong khoảng cách ngắn từ 10m thông qua sóng vô tuyến ở băng tầng ISM (2.40 – 2.48GHz) Công nghệ này có khả năng truyền tải giọng nói và dữ liệu với tốc độ lên đến 1Mbps, nhanh gấp 3 đến 8 lần so với cổng song song và cổng serial Băng tầng này không cần đăng ký và được sử dụng cho các thiết bị không dây trong các lĩnh vực công nghiệp, khoa học và y tế.
Bluetooth được phát triển để thay thế dây cáp giữa máy tính và các thiết bị truyền thông cá nhân, cho phép kết nối không dây giữa các thiết bị điện tử một cách tiện lợi và tiết kiệm chi phí.
Bluetooth khi được kích hoạt sẽ tự động phát hiện các thiết bị khác có công nghệ tương tự trong khu vực xung quanh và thiết lập kết nối với chúng Công nghệ này chủ yếu được sử dụng để truyền tải dữ liệu và âm thanh.
Hình 1.1 Biểu tượng của Bluetooth
Công nghệ Bluetooth là một tiêu chuẩn không dây phổ biến, được sử dụng cho các thiết bị nhỏ và chi phí thấp, cho phép kết nối giữa các thiết bị như PC di động và điện thoại mà không cần dây dẫn Mặc dù tốc độ truyền dữ liệu của Bluetooth chậm hơn so với Wi-Fi, nhưng nó tiêu thụ ít năng lượng và có giá thành rẻ Apple đã tích hợp Bluetooth vào máy Mac từ lâu, giúp kết nối với các thiết bị như bàn phím và chuột không dây, đồng bộ hóa dữ liệu với thiết bị di động, hỗ trợ in ấn từ các máy in Bluetooth, và kết nối với nhiều thiết bị khác.
Hình 1.2 Các thiết bị hỗ trợ sóng Bluetooth
Công nghệ Bluetooth đang phải đối mặt với sự cạnh tranh gay gắt từ các nhà sản xuất PC, tuy nhiên, nó vẫn là "đứa con cưng" của các hãng sản xuất điện thoại di động, khi mà hầu hết các mẫu điện thoại hiện nay đều được trang bị tính năng này.
Bluetooth cũng như các thiếc bị headset không dây Trong tương lai, công nghệ Bluetooth phiên bản mới sẽ tiếp tục phát triển ở nhiều lĩnh vực
1.1.2 Các đặc điểm của Bluetooth
Bluetooth có khả năng truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 1Mb/s và hỗ trợ tốc độ 720Kbps trong khoảng cách 10m Khác với kết nối hồng ngoại (IrDA), Bluetooth hoạt động theo chế độ vô hướng và sử dụng băng tần 2.4GHz.
Tiêu thụ năng lượng thấp,cho phép ứng dụng được trong nhiều thiết bị, bao gồm thiết bị cầm tay và điện thoại di động
Giá thành hạ (giá của một con chip Bluetooth đang giảm dần)
Khoảng cách giao tiếp giữa 2 thiếc bị đầu cuối có thể lên đến 10m ngoài trời và 5m trong tòa nhà
Khoảng cách thiết bị đầu cuối và Access Point có thể lên đến 100m ngoài trời và 30m trong nhà
Bluetooth hoạt động trên băng tần 2.4GHz trong dãy băng tần ISM, cho phép tốc độ truyền dữ liệu tối đa lên đến 1Mbps nhờ vào việc sử dụng tần số cao.
Bluetooth giúp phát triển ứng dụng dễ dàng bằng cách kết nối các ứng dụng với nhau thông qua các chuẩn "Bluetooth Profiles", cho phép tính độc lập về phần cứng và hệ điều hành sử dụng.
Bluetooth được dùng trong giao tiếp dữ liệu tiếng nói: có 3 kênh để truyền tiếng nói và
7 kênh để truyền dữ liệu trong một mạng cá nhân.
Tổng quan về phần mềm protues
Proteus là bộ công cụ chuyên về mô phỏng mạch điện tử Các phần mềm (công cụ) trong bộ là: ISIS Schematic Capture
Proteus là phần mềm chuyên dụng cho việc mô phỏng hoạt động của mạch điện tử, bao gồm cả thiết kế mạch và lập trình điều khiển cho các vi điều khiển như MCS-51, PIC, AVR, và nhiều loại khác.
Proteus là phần mềm mô phỏng mạch điện tử nổi bật của Labcenter Electronics, cho phép người dùng mô phỏng hầu hết các linh kiện điện tử thông dụng Phần mềm này đặc biệt hỗ trợ cho các vi điều khiển (MCU) như PIC, giúp các kỹ sư và sinh viên dễ dàng thiết kế và kiểm tra mạch điện tử một cách hiệu quả.
Phần mềm bao gồm 2 chương trình: ISIS cho phép mô phỏng mạch và ARES dùng để vẽ mạch in
Proteus là một công cụ mô phỏng mạnh mẽ cho các loại Vi Điều Khiển, hỗ trợ nhiều dòng như PIC, 8051, dsPIC, AVR, HC11, MSP430 và ARM7/LPC2000 Nó cho phép mô phỏng các giao tiếp như I2C, SPI, CAN, USB và Ethernet, cùng với khả năng mô phỏng mạch số và mạch tương tự một cách hiệu quả ISIS đã trải qua hơn 12 năm nghiên cứu và phát triển, mang lại những tính năng vượt trội cho người dùng.
Phần mềm ISIS đã thu hút 12,000 người dùng toàn cầu nhờ khả năng mô phỏng hoạt động của các hệ vi điều khiển mà không cần phần mềm phụ trợ Ngoài ra, ISIS còn cho phép xuất file sang ARES hoặc các phần mềm thiết kế mạch in khác, mang lại sự tiện lợi tối đa cho người sử dụng.
Trong lĩnh vực giáo dục, ISIS nổi bật với hình ảnh mạch điện rõ ràng và đẹp mắt, cho phép người dùng tùy chỉnh đường nét và màu sắc của mạch Hơn nữa, ISIS còn hỗ trợ thiết kế theo các mẫu mạch (templates) có sẵn, mang lại sự tiện lợi cho người học.
Từ phiên bản Proteus 8.0 trở lên, phần mềm này có thêm một số tính năng mới như:
- Một khung ứng dụng mới cho phép bạn xem các module của Proteus như các tab trong một cửa sổ duy nhất thông qua việc kéo thả chuột
- Một bộ cơ sở dữ liệu mới cho phép bạn update giữa mạch nguyên lí và mạch in ngay lập tức
- Netlist linh hoạt cho phép cập nhật sự thay đổi trong sơ đồ nguyên lí
- Hiển thị mạch 3-D: Chế độ xem 3-D sẽ cập nhật ngay lập tức các thay đổi trong sơ đồ mạch in
- VSM Studio: ISIS và ARES, VSM Studio IDE bây giờ là một phần của ứng dụng Proteus duy nhất Điều này có những lợi ích sau đây:
• Firmware được tự động nạp vào bộ xử lý sau khi biên dịch thành công
• Gỡ bỏ lỗi bên trong IDE hoặc sơ đồ nguyên lý
1.2.2 Lý do vì sao nên sử dụng PROTUES
Hình 1.3 Giao diện xuất mạch in của protues
Bạn muốn kiểm tra sơ đồ mạch điện nhưng việc xem bố cục mạch lớn có thể khó khăn Tạo bản in sơ đồ mạch điện (PCB) cũng tốn nhiều thời gian và công sức Giải pháp lý tưởng là sử dụng phần mềm Proteus 8 Professional, được phát triển bởi Labcenter Electronic Ltd, cho phép bạn vẽ lược đồ, phác thảo PCB và mô phỏng sơ đồ một cách hiệu quả.
1.2.3 Tính năng của Protues 8 Professional
Hình 1.4 Sơ đồ mạch nguyên lý
Creating schematics in Proteus 8 Professional is straightforward Simply click on "Select Device" to choose your desired components, and you can draw wires by clicking on the output of the power supply, such as Vcc or Ground.
Proteus 8 Professional cung cấp tính năng mô phỏng giúp hiển thị chi tiết mạch điện, cho phép người dùng kiểm tra xem bản mạch đã hoàn thiện hay chưa Tính năng này có hai tùy chỉnh: "chạy bản mô phỏng" cho phép trình chiếu mạch ở tốc độ bình thường, phù hợp với các bản mạch không quá phức tạp, trong khi "chạy từng bảng" cho phép người dùng chạy từng bảng mạch khi nhấp chuột Tùy chỉnh này đặc biệt hữu ích trong việc khắc phục các vấn đề liên quan đến mạch số.
Bạn có thể mô phỏng vi điều khiển dựa trên các loại như PIC24, dsPIC33, 8051, Arduino hoặc ARM7 Trong Proteus, bạn có thể tải trình biên dịch và nạp tập tin hex vào vi điều khiển Ngoài ra, việc tích hợp thời gian thực với mô phỏng có thể thực hiện thông qua các linh kiện như công tắc, điện trở, quang điện trở, vôn kế và ampe kế.
Proteus là một công cụ thiết kế mạch điện dễ sử dụng, cho phép người dùng tự tạo bản thiết kế hoặc để phần mềm thực hiện tự động Việc tự tạo thiết kế rất đơn giản, chỉ cần bạn sắp xếp các chi tiết vào sơ đồ và vẽ đường mạch điện Proteus sẽ tự động phát hiện lỗi thiết kế, giúp bạn yên tâm hơn Nếu bạn muốn tiết kiệm thời gian, chỉ cần đặt các chi tiết vào vị trí tương ứng và cho phần mềm chạy tự động, nó sẽ tìm ra cách đặt đường mạch tối ưu nhất Ngoài ra, tính năng "Auto placer" cho phép bạn xác định kích thước bảng bằng cách vẽ hình dáng và kích cỡ bản mạch, sau đó tự động sắp xếp các chi tiết vào khuôn, giúp bạn dễ dàng lập sơ đồ mạch.
Hình 1.5 Hình ảnh 3D trên protues
Bây giờ, bạn có thể xem bảng thiết kế PCB hoàn chỉnh mà không cần tự tay tạo ra Tính năng này cung cấp một bản mẫu 3D của PCB, hoàn toàn giống với mạch mà bạn đã thiết kế hoặc chọn linh kiện.
Ưu điểm và nhược điểm của protues
Bạn có thể tương tác với các mô phỏng chạy thử, sử dụng công tắc, vv Có sẵn dụng cụ ảo đo điện
Giao diện người dùng nên tốt hơn
Bây giờ bạn có thể hoàn thành công việc hiệu quả nhất chỉ trong tầm tay
QUAN GIẢI PHÁP
Khái niệm cơ bản
Mô hình nhà kính hiện đại được trang bị các thiết bị điện tử tự động hóa, giúp thay thế con người trong quản lý và điều khiển Tất cả các quy trình trong nhà kính sử dụng thiết bị thông minh như cảm biến và bộ điều tiết tự động, cho phép tính toán và giao tiếp kỹ thuật số Các hệ thống điện tử này kết nối với người dùng thông qua bảng điều khiển điện tử, ứng dụng di động, máy tính bảng hoặc trang web, mang lại sự tiện lợi và hiệu quả trong việc quản lý.
Hình 2.1 Mô hình nhà kính
Trong mô hình nhà thông minh, các thiết bị được trang bị bộ điều khiển điện tử kết nối internet và laptop, giúp chủ nhân có thể điều khiển từ xa hoặc lập trình hoạt động theo các giá trị đã được cài đặt sẵn.
Các tiêu chuẩn của ngôi nhà thông minh:
- Tự động hóa các thiết bị như máy bơm nước,quạt,đèn
- Đảm bảo các chỉ số an toàn cho nhà kính
- Đem lại sự thoải mái, tiện lợi cho người điều khiển.
Một số công nghệ của nhà kính
2.2.1 Cảm biến kết nối vạn vật
Tất cả các thông số môi trường được ghi nhận bởi các cảm biến, sau đó được kết nối và truyền về máy chủ để phân tích và đưa ra phương pháp xử lý Các thiết bị cảm biến và thiết bị thông minh tự động kết nối và điều khiển trong quá trình sản xuất, giúp ứng phó với biến đổi khí hậu và cải thiện điều kiện khí hậu trong nhà kính.
Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động cơ bản
Công nghệ đèn LED đang được áp dụng rộng rãi tại các quốc gia có nền công nghiệp phát triển, nông nghiệp hiện đại và dễ bị ảnh hưởng bởi biến đổi khí hậu như Philippines, Nhật Bản, Hàn Quốc, Singapore, Bỉ và Đài Loan Việc khai thác công nghệ này giúp tăng hệ số sử dụng đất, nhờ vào khả năng tạo ra bước sóng ánh sáng tối ưu cho cây trồng Ánh sáng từ đèn LED hỗ trợ quá trình sinh trưởng của cây từ khi trồng đến thu hoạch, mang lại năng suất tối ưu và chất lượng tốt nhất Công nghệ đèn LED đã trở thành yếu tố không thể thiếu trong canh tác nhà kính, phục vụ cho các khu công nghiệp và nông nghiệp đô thị, đáp ứng nhu cầu thực phẩm chất lượng và an toàn.
Hình 2.3 Công nghệ đèn led
PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT
CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Bộ điều khiển học lệnh RF 433Mhz qua Wifi Sonoff RF Bridge hiện đang có mặt trên thị trường, cho phép người dùng điều khiển các thiết bị bật tắt có tần số sóng RF 433Mhz thông qua Wifi Thiết bị này hoạt động như một cầu nối, học lệnh từ remote điều khiển và phát ra lệnh tương ứng để điều khiển thiết bị bằng phần mềm Ewilink trên điện thoại.
Phương án 2 đề xuất thiết kế một mạch điều khiển trung tâm có khả năng quản lý các thiết bị cảm biến và hiển thị giá trị cảm biến trên màn hình LCD Nhóm nghiên cứu sẽ phát triển chương trình điều khiển trên laptop sử dụng công nghệ sóng Bluetooth, kết hợp với các nút nhấn để tăng cường tính tương tác và điều khiển.
Chọn phương án 2 vì Module Bluetooth dễ lập trình và có giá thành thấp, giúp việc điều khiển thiết bị cảm biến trở nên đơn giản hơn Việc sử dụng Bluetooth kết hợp với các nút nhấn cho phép điều khiển bằng tay một cách dễ dàng.
TRÌNH THIẾT KẾ
Sơ đồ khối
Chức năng và nhiệm vụ của từng khối
Khối nguồn tạo ra dòng điện và điện thế ổn định cung cấp an toàn cho cả mạch Mạch dùng nguồn 12VDC cung cấp cho mạch hoạt động
Khối Thu Bluetooth HC05 Điều Khiển Tải
Khối hiển thị Khối cảm biến
Khối phát tín hiệu sử dụng Laptop để mã hóa thông tin và truyền tải đến khối thu qua kết nối Bluetooth.
Khối thu tín hiệu nhận dữ liệu từ khối phát, sau đó truyền đến mô-đun Bluetooth để giải mã, cuối cùng gửi tín hiệu đến khối điều khiển nhằm bật tắt thiết bị.
Hình 4.3 Khối thu bluetooth HC-05
Trung tâm xử lý nhận các tính hiệu và truyền tín hiệu điều khiển tất cả hoạt động của tất cả các khối của hệ thống
Hình 4.4 Khối điều khiển Arduino và nút nhấn
Nút nhấn dùng để cài đặt giá trị nhiệt độ, độ ẩm ánh sáng,… bằng chế độ thủ công.Có thể chuyển giữa 2 chế độ thủ công và auto
Khối cảm biến là bộ phận quan trọng trong hệ thống, có nhiệm vụ thu nhận các tín hiệu từ các cảm biến thông minh như ánh sáng, độ ẩm và nhiệt độ, sau đó truyền tải những tín hiệu này về trung tâm xử lý.
Hình 4.5 Khối cảm biến 4.2.6 Khối điều khiển tải
Hình 4.6 Khối điều khiển tải
Khối điều khiển tải bao gồm rơle 5V và BJT A1015, giúp khuếch đại dòng điện qua rơle Rơle hoạt động như một công tắc điều khiển từ xa đơn giản, cho phép sử dụng dòng điện nhỏ để điều khiển dòng điện lớn, do đó nó đóng vai trò bảo vệ cho công tắc và được xem là thiết bị bảo vệ Một rơle điển hình có khả năng điều khiển mạch và nguồn điện, với cấu trúc bao gồm lõi sắt, cuộn từ và tiếp điểm.
+ Điện áp tác động: 5V + Điện trở cuộn dây Rơle R = 400
+ Dòng điện qua cuộn dây khoảng 100mA
+ Điện áp đóng mở 220V + Dòng qua tiếp điểm 7A + Điện áp bật (max) : 8.4Vdc + Điện áp tắt (min) : 1.2Vdc + Thời gian đóng mở : 10ms
Hiển thị giá trị của ánh sáng,nhiệt độ,độ ẩm
Giới thiệu các linh kiện có trong mạch
4.3.1 Giới thiệu về module thu phát sóng ( bluetoolh HC-05)
Bluetooth là một chuẩn truyền thông không dây cho phép trao đổi dữ liệu ở khoảng cách ngắn, sử dụng sóng radio tần số cao UHF trong dải tần ISM từ 2.4 đến 2.485 GHz Khoảng cách truyền tối đa của công nghệ này thường đạt khoảng 10 mét.
Hôm nay, chúng em xin giới thiệu module HC-05, một thiết bị sử dụng chuẩn truyền thông Bluetooth Module này được thiết kế dựa trên chip BC417, có cấu trúc phức tạp với bộ nhớ flash ngoài 8Mbit Tuy nhiên, việc sử dụng module HC-05 rất đơn giản nhờ vào việc tích hợp mọi tính năng cần thiết từ nhà sản xuất.
Hình 4.8 Module thu phát Bluetooth HC-05
HC-05 hoạt động với hai chế độ chính là Command Mode và Data Mode Trong Command Mode, người dùng có thể giao tiếp với module qua cổng serial bằng lệnh AT Ngược lại, ở Data Mode, module cho phép truyền nhận dữ liệu với các module Bluetooth khác Để chuyển đổi giữa hai chế độ này, chân KEY được sử dụng Có hai phương pháp để chuyển module sang chế độ Data Mode, tuy nhiên thông tin này thường bị viết sai trong tài liệu tiếng Việt trên một số trang web.
Khi đưa chân KEY lên mức logic cao trước khi cấp nguồn, module sẽ vào chế độ Command Mode với baudrate mặc định 38400, rất hữu ích khi không biết baudrate đã được thiết lập Trong chế độ này, đèn LED trên module sẽ nháy chậm khoảng 2 giây Ngược lại, nếu chân KEY được nối với mức logic thấp trước khi cấp nguồn, module sẽ hoạt động ở chế độ Data Mode.
Để chuyển module từ chế độ Data Mode sang Command Mode, bạn cần đưa chân KEY lên mức cao Khi đó, module sẽ vào Command Mode với tốc độ Baud Rate đã được thiết lập trước đó Do đó, bạn cần biết baudrate hiện tại của thiết bị để có thể tương tác hiệu quả Lưu ý rằng nếu module chưa được thiết lập lại, nó sẽ sử dụng cấu hình mặc định.
• Baudrate 9600, data 8 bits, stop bits 1, parity : none, handshake: none
Ở chế độ Data Mode, HC-05 có thể hoạt động như một master hoặc slave tùy thuộc vào cấu hình của người dùng, tuy nhiên riêng HC-05 chỉ có thể cấu hình ở chế độ SLAVE.
In SLAVE mode, establish a connection using your smartphone, laptop, or USB Bluetooth to search for the module, then pair it using the PIN code 1234 Once the pairing is successful, you will be connected.
1 cổng serial từ xa hoạt động ở baud rate 9600
Trong chế độ MASTER, module sẽ tự động tìm kiếm các thiết bị Bluetooth khác như module Bluetooth HC-05, USB Bluetooth hoặc Bluetooth của laptop, và thực hiện quá trình ghép nối mà không cần bất kỳ thiết lập nào từ máy tính hoặc smartphone.
AT: Lệnh test, nó sẽ trả về OK nếu module đã hoạt động ở Command Mode
AT+VERSION? :trả về firmware hiện tại của module
AT+UART00,0,0 ( thiết lập baudrate 9600,1 bit stop, no parity)
Các lệnh ở chế độ Master:
AT+RMAAD : ngắt kết nối với các thiết bị đã ghép
AT+ROLE=1 : đặt là module ở master
AT+RESET: reset lại thiết bị
AT+CMODE=0: Cho phép kết nối với bất kì địa chỉ nào
AT+INQM=0,5,5: Dừng tìm kiếm thiết bị khi đã tìm được 5 thiết bị hoặc sau 5s AT+PSWD34 Set Pin cho thiết bị
AT+INQ: Bắt đầu tìm kiếm thiết bị để ghép nối
Sau lệnh này một loạt các thiết bị tìm thấy được hiện thị Định ra kết quả sau lệnh này như sau INQ:address,type,signal
Phần địa chỉ (address) sẽ có định dạng như sau: 0123:4:567890 Để sử dụng địa chỉ này trong các lệnh tiếp theo ta phải thay dấu “:” thành “,”
AT+LINK= Kết nối với slave
Các lệnh ở chế độ Slave:
AT+ORGL: Reset lại cài đặt mặc định
AT+RMAAD: Xóa mọi thiết bị đã ghép nối
AT+ROLE=0: Đặt là chế độ SLAVE
AT+ADDR: Hiển thị địa chỉ của SLAVE
Arduino Uno là bảng mạch vi điều khiển nguồn mở dựa trên vi điều khiển Microchip ATmega328, được phát triển bởi Arduino.cc Với các chân đầu vào/đầu ra Digital và Analog, bảng mạch này có khả năng giao tiếp với nhiều bảng mạch mở rộng khác nhau Arduino Uno là lựa chọn lý tưởng cho những người mới bắt đầu tìm hiểu về điện tử và lập trình, giúp họ dễ dàng xây dựng các dự án như lập trình Robot, xe tự hành, và điều khiển thiết bị như đèn LED.
Chip điều khiển ATmega328P Điện áp hoạt động 5V Điện áp đầu vào(khuyên dùng) 7-12V Điện áp đầu vào (giới hạn) 6-20V
Số chân Digital 14 (of which 6 provide PWM output)
Dòng điện DC trên mỗi chân I/O 20 mA
Dòng điện DC trên chân 3.3V 50 mA
Flash Memory 32 KB (ATmega328P) of which 0.5 KB used by bootloader
Tốc độ thạch anh 16 Mhz
LED được tích hợp trên bảng mạch và kết nối với chân D13 Khi chân D13 có giá trị cao (HIGH), LED sẽ phát sáng, ngược lại, LED sẽ tắt khi chân ở mức thấp (LOW).
- VIN: Chân này dùng để cấp nguồn ngoài (điện áp cấp từ 7-12VDC)
- 5V: Điện áp ra 5V (dòng điện trên mỗi chân này tối đa là 500mA)
- 3V3: Điện áp ra 3.3V (dòng điện trên mỗi chân này tối đa là 50mA)
- GND: Là chân mang điện cực âm trên board
Chân IOREF trên Arduino UNO thể hiện điện áp hoạt động của vi điều khiển và cho phép đọc điện áp này Tuy nhiên, chân IOREF không được sử dụng để cung cấp nguồn điện.
32 KB bộ nhớ Plash: trong đó bootloader chiếm 0.5KB
SRAM (Static Random Access Memory) có dung lượng 2 KB, nơi lưu trữ giá trị của các biến đã khai báo Số lượng biến khai báo càng nhiều thì càng tiêu tốn nhiều bộ nhớ RAM Lưu ý rằng khi mất nguồn, dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất.
1 KB cho EEPROM: (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory):
Là nơi có thể đọc và ghi dữ liệu vào đây và không bị mất dữ liệu khi mất nguồn
4.3.2.4 Các chân đầu vào và đầu ra
Board Arduino Uno có 14 chân Digital cho phép sử dụng làm đầu vào và đầu ra, với các hàm pinMode(), digitalWrite() và digitalRead() Mỗi chân có điện áp 5V và dòng tối đa 20mA, kèm theo điện trở kéo lên từ 20-50 ohm Để bảo vệ board mạch, dòng tối đa trên mỗi chân I/O không được vượt quá 40mA.
Ngoài ra, một số chân Digital có chức năng đặc biệt:
Serial: 0 (RX) và 1 (TX): Được sử dụng để nhận dữ liệu (RX) và truyền dữ liệu (TX) TTL
PWM: 3, 5, 6, 9 và 11 Cung cấp đầu ra xung PWM với độ phân giải 8 bit bằng hàm analogWrite ()
SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) Các chân này hỗ trợ giao tiếp SPI bằng thư viện SPI
LED được tích hợp trên bảng mạch và kết nối với chân D13 Khi chân D13 ở mức cao (HIGH), LED sẽ sáng, trong khi đó LED sẽ tắt khi chân ở mức thấp (LOW).
TWI/I2C: A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác
Arduino Uno R3 có 6 chân Analog từ A0 đến A5, đầu vào cung cấp độ phân giải là 10 bit
4.3.3 Cảm biến nhiệt độ LM35
LM35 là một cảm biến nhiệt độ Analog (A0 đến A5 trên board Arduino Uno)
LM35 không cần phải canh chỉnh nhiệt độ khi sử dụng
LM35 thay đổi nhiệt độ nhanh và chính xác
Hình 4.10 Cảm biến nhiệt độ LM35
Cảm biến nhiệt độ LM35 là một bộ cảm biến nhiệt mạch tích hợp với độ chính xác cao, có điện áp đầu ra tỷ lệ thuận với nhiệt độ theo thang Celsius.
Điện áp hoạt động: 4-20V DC
Công suất tiêu thụ: 60uA
Khoảng đo nhiệt độ: -55°C đến 150°C
Nhiệt độ thay đổi tuyến tính: 10mV/°C
Cảm biến LM35 hoạt động bằng cách cho ra một giá trị hiệu điện thế nhất định tại chân Vout (chân giữa) ứng với mỗi mức nhiệt độ
Arduino Uno Cảm biến nhiệt độ LM35
Hình 4.11: Sơ đồ đấu nối
4.3.4 Cảm biến độ ẩm đất
Sơ đồ nguyên lý và hoạt động của mạch
Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý
Khi cấp nguồn vào mạch, hệ thống tự động hoạt động theo cảm biến đã được cài đặt sẵn Nếu nhiệt độ môi trường vượt quá mức cài đặt, quạt phun sương sẽ được kích hoạt để làm mát cho đến khi nhiệt độ trở về mức an toàn Tương tự, nếu độ ẩm đất thấp hơn mức yêu cầu, bơm tưới sẽ hoạt động cho đến khi độ ẩm đạt yêu cầu Nếu ánh sáng trong vườn yếu hơn mức cài đặt, đèn bù sáng sẽ được bật cho đến khi ánh sáng đạt mức trung bình Dữ liệu từ cảm biến sẽ được hiển thị trên màn hình và gửi qua giao diện máy tính để giám sát các thông số Người dùng có thể theo dõi trực tiếp từ cảm biến hoặc chuyển sang chế độ tay để điều khiển tưới nước và làm mát mà không cần chờ cảm biến kích hoạt Sau khi xử lý bằng tay, hệ thống sẽ trở về chế độ tự động để cảm biến tiếp tục điều khiển như ban đầu.
THI CÔNG SẢN PHẨM
Sơ đồ mạch in
Hình 5.1 Sơ đồ mạch in
Mạch in thực tế
Hình 5.2 Mạch in thực tế
Mạch hoàn chỉnh
Phần mềm giám sát
Hình 5.4 Phần mềm giám sát
38⁰C-40⁰C khoảng nhiệt độ cài đặt
36⁰C nhiệt độ hiện tại hiển thị
52%-60%: khoảng độ ẩm cài đặt
62%: độ ẩm hiện tại hiển thị
- Ánh sáng: đơn vị % (0%: trời tối )
35%-50%: khoảng độ ánh sáng cài đặt
37%: độ ánh sáng hiển thị
Kiểm tra độ ẩm đất Begin
Kiểm tra nhiệt độ Khởi tạo hệ thống
Kiểm tra dưới môc độ ẩm đặt ra Begin
Chương trình độ ẩm Đọc độ ẩm
Kiểm tra quá môc nhiệt độ đặt ra Begin
Chương trình nhiệt độ Đọc nhiệt độ
Kiểm tra dưới môc ánh sáng đặt ra Begin
Chương trình ánh sáng Đọc ánh sáng
