Luận văn tốt nghiệp GVHD TS TRƯƠNG QUANG VINH ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ o0o LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ THỐNG QUẢN LÝ VƯỜN CÂY THAN.
LÝ THUYẾT
Sơ lược về GSM và GPRS
GSM (Hệ thống thông tin di động toàn cầu) là công nghệ mạng di động phổ biến nhất trên thế giới, chiếm khoảng 90% thị trường và được sử dụng tại hơn 219 quốc gia và vùng lãnh thổ Bắt đầu được nghiên cứu từ những năm 1980, GSM đã trở thành chuẩn cho hệ thống di động ở Châu Âu, với dịch vụ thương mại đầu tiên ra mắt vào năm 1991 Sự phổ biến của GSM trên toàn cầu được thúc đẩy bởi nhiều lợi ích vượt trội mà nó mang lại.
- Hỗ trợ để có thể sử dụng trên nhiều quốc gia.
- Phân biệt giữa nhận dạng người dùng và nhận dạng thiết bị.
- Phối hợp với các mạng khác.
- Các tính năng bảo mật.
GSM kết hợp hai công nghệ đa truy cập là phân chia theo thời gian (TDMA) và phân chia theo tần số, cho phép sử dụng nhiều kênh thông tin hơn, tất cả đều là kênh số Dịch vụ GSM hoạt động trên bốn băng tần khác nhau.
- 450 MHz: Được nâng cấp từ hệ thống mạng tương tự ở vùng Scandinavia.
- 900 MHz: Băng tần được sử dụng ở hầu hết mọi nơi ngoại trừ Bắc Mỹ và Nam Phi.
- 1800 MHz: Băng tần mới được sử dụng ở hầu hết mọi nơi ngoại trừ Bắc Mỹ và Nam
- 1900 MHz: Băng tần dùng cho dịch vụ liên lạc cá nhân sử dụng ở Bắc Mỹ và nhiều nơi ở Nam Mỹ.
GSM cung cấp lợi ích nổi bật với module nhận dạng thuê bao (SIM), bao gồm một chip máy tính và bộ nhớ Bộ nhớ trên thẻ SIM lưu trữ thông tin quan trọng về thuê bao, cho phép mạng không dây cung cấp dịch vụ Thông tin này bao gồm số nhận dạng thuê bao, số điện thoại và mạng đầu tiên mà thuê bao kết nối Thẻ SIM có thể dễ dàng chuyển từ điện thoại này sang điện thoại khác, và điện thoại sẽ đọc thông tin từ thẻ SIM để kết nối với mạng.
Hình 2.6 Cấu trúc mạng GMS.
Mạng GSM được phân chia thành ba nhóm chính: Trạm di động (MS), phân hệ trạm gốc (BSS) và phân hệ mạng Mỗi nhóm này có những đặc điểm riêng biệt, đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc và hoạt động của mạng di động.
Trạm di động (MS) là điểm khởi đầu của mạng di động không dây, bao gồm điện thoại di động và thiết bị di động có thẻ SIM Các thành phần của trạm di động bao gồm đầu cuối di động (MT) và thiết bị đầu cuối (TE) Trạm di động có thể là hai thiết bị (MT và TE) kết nối điểm điểm hoặc một thiết bị tích hợp cả hai chức năng.
Phân hệ trạm gốc (BSS) bao gồm Bộ điều khiển trạm gốc (BSC) và Trạm thu phát gốc (BTS) Bộ điều khiển trạm gốc quản lý mạng cao tần và các trạm thu phát, đồng thời dự trữ tần số cao tần cho giao tiếp và chuyển giao Khi người dùng thực hiện cuộc gọi qua trạm di động, yêu cầu gọi sẽ được gửi đến trạm thu phát gốc, nơi có các thiết bị cao tần cần thiết Trạm thu phát gốc có nhiệm vụ thiết lập liên kết với trạm di động và điều chế, giải điều chế tín hiệu giữa hai thiết bị này.
Trung tâm chuyển mạng di động (MSC) là thành phần chính trong mạng GSM, thiết lập kết nối giữa các trung tâm chuyển mạng và các trạm thu phát gốc, đồng thời cho phép chuyển cuộc gọi đến mạng điện thoại công cộng Bộ ghi nhận dạng thiết bị (EIR) lưu trữ các mã IMEI của tất cả các thiết bị di động trong mạng, trong khi bộ ghi vị trí gốc (HLR) là cơ sở dữ liệu trung tâm cho người dùng đăng ký, chứa thông tin cố định của thuê bao Trung tâm xác nhận đảm bảo an toàn thông tin người dùng bằng cách lưu trữ các thuật toán xác thực và khóa mã hóa Cuối cùng, bộ ghi vị trí khách (VLR) quản lý dữ liệu tạm thời của các trạm di động trong khu vực, sao chép thông tin từ HLR khi có thuê bao mới vào vùng phụ trách.
Trung tâm vận hành và bảo dưỡng là hệ thống quản lý giám sát các chức năng của mạng GSM, hỗ trợ người vận hành trong việc đảm bảo mạng hoạt động hiệu quả và ổn định.
Mạng GSM đảm nhiệm yêu cầu của cả lưu thông âm thanh và lưu thông dữ liệu bằng cách cung cấp hai chế độ hoạt động:
Chuyển mạch dữ liệu tốc độ cao cung cấp cho người dùng một kênh định trước liên tục đến đích, cho phép sử dụng mạch trong suốt thời gian cuộc gọi Chi phí dịch vụ được tính dựa trên thời gian cuộc gọi thực tế.
Chuyển gói (GPRS) cho phép người vận hành cấp một hoặc nhiều kênh đặc biệt để chia sẻ sử dụng, hoạt động liên tục 24 giờ mỗi ngày Khi người dùng cần trao đổi dữ liệu, họ chỉ cần truy cập vào kênh và truyền dữ liệu So với chuyển mạch, chuyển gói mang lại hiệu quả cao hơn trong việc truyền tải thông tin.
Tốc độ bình thường của một kênh GSM là 22.8 kbps.
GPRS (Hệ thống gói vô tuyến tổng hợp) cung cấp truy cập gói vô tuyến cho người dùng hệ thống GSM, mang lại các dịch vụ mới cho người dùng di động hiện nay Đây là một bước quan trọng hướng tới mạng thế hệ thứ ba (3G), cho phép các nhà mạng triển khai kiến trúc lõi dựa trên giao thức IP cho các ứng dụng dữ liệu, đồng thời vẫn có khả năng mở rộng và duy trì các dịch vụ 3G trong tương lai.
GPRS có các lợi điểm như sau:
- Phủ trên mạng GSM có sẵn để cung cấp dịch vụ dữ liệu tốc độ cao.
- Luôn luôn hoạt động, giảm thiểu thời gian thiết lập và hủy thiết lập kết nối.
- Được thiết kế để hỗ trợ các ứng dụng truyền tin như e-mail, dịch vụ quảng bá và duyệt web mà không cần phát hiện kết nối.
GPRS cho phép người dùng di động truy cập vào nhiều dịch vụ mới và độc đáo, mang lại giá trị nâng cao cho khách hàng thông qua các ứng dụng di động với những đặc điểm đặc trưng.
- Tính di động:Khả năng duy trì thông tin âm thanh và dữ liệu một cách không đổi khi đang di chuyển
- Sự tức thì:Cho phép thuê bao thực hiện kết nối khi cần thiết, không phụ thuộc vào vị trí và không cần quá trình đăng nhập dài dòng.
- Định vị trí:Cho phép thuê bao có được thông tin thích hợp với vị trí hiện thời.
Sự kết hợp các đặc điểm của các ứng dụng di động cho phép người dùng truy cập liền mạch, bất kể họ sử dụng mạng của nhà cung cấp dịch vụ hay mạng Internet công cộng Các thành phần mạng chính từ Cisco đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp trải nghiệm này.
GPRS cho phép truyền dữ liệu gói với tốc độ từ 9.6 đến 171 kbps
GPRS tối ưu hóa việc sử dụng các thành phần của mạng GSM, nhưng để xây dựng mạng di động gói hiệu quả, cần bổ sung một số thành phần mạng, kết nối và giao thức để quản lý lưu thông gói Do đó, GPRS yêu cầu điều chỉnh một số thành phần mạng thiết yếu.
Bảng 2.1 Thành phần mạng GSM.
Thành phần mạng GSM Các điều chỉnh và nâng cấp cần thiết cho mạng GPRS
Để truy cập dịch vụ GPRS, cần sử dụng một thiết bị đầu cuối mới Các thiết bị này sẽ tương thích ngược với công nghệ GSM, cho phép thực hiện các cuộc gọi thoại.
(BTS) Cần nâng cấp phần mềm ở trạm thu phát gốc có sẵn.
Bộ điều khiển trạm gốc (BSC)
Giới thiệu về mạng Zigbee
Zigbee là một tập hợp các giao thức mạng không dây cho phép giao tiếp trong khoảng cách ngắn với tốc độ truyền dữ liệu thấp Giao thức này được phát triển dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.15.4 và hoạt động trên ba dải tần số chính: 868MHz, 915MHz và 2,4GHz.
Tên Zigbee được lấy cảm hứng từ cách giao tiếp của loài ong mật, với hình thức truyền thông tin theo kiểu "zig-zag" Từ "Zigbee" là sự kết hợp giữa hai từ này, phản ánh phương thức truyền tải dữ liệu độc đáo của công nghệ này.
Zigbee là một chuẩn giao tiếp không dây, tương tự như các công nghệ khác như UWB, Wi-Fi, IrDA, 3G và Bluetooth Tuy nhiên, Zigbee có những đặc điểm kỹ thuật và vật lý riêng biệt, khiến nó phù hợp với một số ứng dụng cụ thể.
Hình 2.7 Cấu trúc mạng GPRS.
Bảng 2.2 Đặc điểm của giao thức Zigbee. Ưu Điểm Nhược Điểm
- Tiêu thụ công suất nhỏ.
- Kiến trúc mạng linh hoạt.
- Số lượng các nút lớn (65K).
- Lỗi ở một điểm chính có thể gây lỗi hệ thống.
- Chưa có đầy đủ các thiết bị để phát triển.
2.2.2 So sánh Zigbee với các mạng không dây khác.
Hình 2.8 Các mạng không dây.
Bảng 2.3 So sánh Zigbee, Bluetooth và Wifi. Đặc tính ZigBee Bluetooth Wi-Fi
Data rate 20-250Kbps 1-10 Mbps 11-54Mbps
Khoảng cách 10-100m 30m 50-100m Độ linh hoạt 65536 nút
7 nút (sơ đồ sao) Độ an toàn 128 bit mã hóa 64/128 bit mã hóa
Tiêu thụ công suất 10mA 100mA >100mA
Sensor là các thiết bị thụ động với các đòi hỏi:
- Tiết kiệm năng lượng vô địch (để có thể “sống sót” với lượng pin ít ỏi càng lâu càng tốt) Đây là tiêu chí căn bản nhất.
Cảm biến thông thường hoạt động ở chế độ ngủ và chỉ thức dậy để quét trong khoảng thời gian ngắn, do đó không yêu cầu tốc độ truyền cao và lượng thông tin thu thập cũng không nhiều.
- Một bộ thu thập phải có khả năng quản lý số lượng rất lớn các sensor (Bluetooth không thể làm được).
Với những yêu cầu trên ta thấy giao thức Zigbee là lựa chọn tốt nhất cho các ứng dụng sử dụng nhiều sensor.
Zigbee/IEEE802.15.4 là công nghệ phát triển các tầng ứng dụng và mạng dựa trên chuẩn IEEE 802.15.4, mang lại tính tin cậy, đơn giản và tiết kiệm năng lượng Công nghệ này có khả năng thích ứng cao với nhiều môi trường mạng khác nhau.
Hình 2.9 Mô hình giao thức Zigbee/IEEE802.15.4
Trong truyền thông dùng giao thức Zigbee thường hỗ trợ 3 mô hình mạng chính: Mạng hình sao, mạng hình cây và mạng sơ đồ lưới.
Hình 2.10 Mô hình mạng Zigbee.
Zigbee là một giao thức kết nối thiết bị, cho phép tạo ra mạng lưới với số lượng thiết bị gần như không giới hạn (lên đến 2^16) Ngoài ra, số lượng mạng lưới trong một khu vực cũng có thể rất lớn, với tối đa 2^16 mạng có thể hoạt động gần nhau theo lý thuyết.
Mỗi thiết bị Zigbee được trang bị một địa chỉ duy nhất gọi là PanID, với PanID là một chuỗi số 64 bit Điều này cho phép số lượng thiết bị Zigbee có thể lên đến 2^64, tạo ra khả năng kết nối rộng rãi trong các ứng dụng IoT.
- Mỗi network Zigbee gồm có 3 thành phần: o Coordinator: bộ thu thập dữ liệu. o Router: bộ chuyển tiếp tín hiệu. o End- device: thiết bị cuối, ví dụ như là sensor.
Trong mạng Zigbee, coordinator đóng vai trò thiết yếu nhất, vì đây là thiết bị gốc quyết định sự hình thành của mạng Ngay sau khi khởi động, coordinator sẽ thiết lập mạng và tạo ra một ID ngẫu nhiên cho mạng đó, từ đó xác nhận rằng một mạng Zigbee đã được hình thành.
Mỗi thiết bị mới khi gia nhập mạng cần kết nối với Coordinator Ngay sau khi kết nối, thiết bị sẽ được cập nhật vào cơ sở dữ liệu của Coordinator và nhận một địa chỉ gọi là network ID.
ID gồm địa chỉ dài và địa chỉ ngắn:
Địa chỉ dài:Mỗi thiết bị Zigbee bất kì đều có 1 địa chỉ duy nhất gọi là
PanID với chiều dài 64 bit (giống như địa chỉ MAC ở máy tính).
Địa chỉ ngắn là địa chỉ tồn tại trong từng mạng, giúp tiết kiệm thời gian và tài nguyên Mỗi thiết bị trong mạng được cấp một địa chỉ gọi là địa chỉ mạng ID, có độ dài 16 bit Nhờ đó, mỗi mạng có thể chứa tối đa một số lượng thiết bị nhất định.
Mạng có khả năng hỗ trợ khoảng 65,000 thiết bị với địa chỉ chỉ có giá trị trong phạm vi mạng đó; khi thiết bị gia nhập mạng khác, nó sẽ được cấp lại địa chỉ ngắn Router là thiết bị chuyển tiếp tín hiệu, không thu thập tín hiệu mà đóng vai trò trung gian Khi các cảm biến (sensor) ở vị trí quá xa không thể nhận tín hiệu RF từ Coordinator, việc đặt một router ở giữa là cần thiết Router sẽ hoạt động như một bộ lặp, đảm bảo kết nối giữa sensor và Coordinator không bị gián đoạn.
Router có khả năng kết nối với Coordinator và các end-device, đồng thời cũng có thể kết nối với nhau, tạo thành một mạng Zigbee giống như tổ ong (mesh network) End-device là các thiết bị cuối, bao gồm sensor và thiết bị trong nhà như đèn, quạt Vai trò của end-device rất đa dạng, từ việc sử dụng trong công nghiệp để đọc giá trị và đếm sản phẩm, đến ứng dụng trong smarthome như cảm biến nhiệt độ và điều khiển đèn, máy quạt.
Typically, end-devices are set to sleep mode to conserve energy The number of end-devices is significantly larger than that of Coordinators and routers; for instance, a smart home requires only one Coordinator and one router per floor, but it needs numerous end-devices for temperature sensors, smoke detectors, and lighting controls.
Giới thiệu Module SIM900 và Breakout SIM 900
SIM900 là một module GSM/GPRS nhỏ gọn, thiết kế cho thị trường toàn cầu, hỗ trợ 4 băng tần GSM 850MHz, EGSM 900MHz, DCS 1800MHz và PCS 1900MHz Với chip xử lý đơn nhân mạnh mẽ dựa trên vi xử lý ARM926EJ-S và kích thước chỉ 24x24 mm, SIM900 đáp ứng tốt các yêu cầu không gian trong các ứng dụng M2M Giới thiệu về Breakout SIM900.
SIM900A là một module GSM/GPRS nhỏ gọn và giá thành thấp của hãng SIMCom, được thiết kế với hiệu suất ổn định cho nhiều ứng dụng khác nhau Nó sở hữu các tính năng cơ bản như gọi điện, nhắn tin và truy cập GPRS, phù hợp cho các dự án cần kết nối di động.
Tính năng của BREAKOUT SIM900A:
- Điện năng tiêu thụ trong chế độ “ngủ”: 1.5mA.
- Tương thích với GSM phase 2/2+.
- Tự động tìm băng tần phù hợp trong 4 băng tần EGSM 900MHz, DCS 1800MHz.
- Nhiệt độ hoạt động: -30°C đến +80°C.
- Tốc dộ GPRS: Download data: 85.6kpbs, Upload data: 42.8kpbs.
- Lưu trữ trên Sim card.
- Hỗ trợ đồng hồ thời gian thực.
- Lập trình bằng tập lệnh AT thông qua chuẩn giao tiếp RS232.
- Tích hợp SIM socket, SMA edge PCB connector và led status.
Bảng 2.4 Mô tả chân Breakout Sim900A.
Thứ tự chân Tên gọi Loại Mô tả
1 Vcc Power Điện áp so sánh 3.3V/5V Chỉ dùng để so sánh áp cho mô-đun chuyển áp tín hiệu không có tác dụng cấp cho sim900.
2 Status Output Theo dõi nhanh trạng thái hoạt động của module sim900.
3,9,10 GND Power Điện áp đất 0V.
Key Input Chân bật/tắt module SIM900 (tín hiệu PowerKey), tích cực mức cao.
5 TXD Output Chân truyền trong điều khiển UART, tương thích
Ngõ cấp nguồn vào cho mô-đun Có cùng tác dụng với ngõ Jack DC 5mm trên mô-đun Từ 5~12 VDC, 2~3 Amp.
7 RXD Input Chân nhận trong điều khiển UART, tương thích
2.3.3 Tập lệnh AT đơn giản.
Tập lệnh AT, hay còn gọi là tập lệnh Hayes, được phát triển bởi Hayes Communications cho modem Hayes Smartmodem 300 bốt vào năm 1997 Tập lệnh này bao gồm các chuỗi ký tự kết hợp để tạo ra lệnh cho các thao tác như gọi, giữ và thay đổi tham số kết nối Hiện nay, hầu hết các modem đều sử dụng tập lệnh Hayes, với tất cả các lệnh bắt đầu bằng "AT".
Hình 2.13 Sơ đồ chân Breakout
- Để tạo và gửi tin nhắn SMS chúng ta sẽ sử dụng những lệnh liên quan sau:
Bảng 2.5 Lệnh AT gửi tin nhắn SMS.
+CMSS Gửi tin nhắn từ bộ nhớ.
+CMGW Ghi tin nhắn vào bộ nhớ.
+CMMS Gửi thêm nhiều tin nữa.
- Để nhận và đọc tin nhắn SMS chúng ta sẽ sử dụng những lệnh liên quan sau:
Bảng 2.6 Lệnh AT nhận và đọc tin nhắn SMS.
+CNMI Báo hiệu nếu có tin nhắn mới.
+CMGL Liệt kê các tin nhắn.
+CNMA Phản hồi tin nhắn mới.
Để thiết lập kết nối GPRS cho SIM 900, cần cung cấp tên điểm truy cập (APN), tên người dùng và mật khẩu Dưới đây là thông tin APN, tên người dùng và mật khẩu của một số nhà cung cấp mạng tại Việt Nam.
Bảng 2.7 APN, USER NAME và PASSWORD của một số nhà mạng.
Tên mạng APN USER PASSWORD
Bảng 2.8 Lệnh AT thiết lập GPRS.
+ CIPCSGP=1,”APN”,”usename”,”password” Đăng ký GPRS cho sim.
+ CIPSHUT=1 Ngắt kết nối GPRS.
+ CIPSTART=”MODE”,”domain name/IP address”,”port” Bắt đầu kết nối với server.
+ CIPSEND Truyền dữ liệu lên server.
Trong luận văn này, chúng tôi sử dụng dịch vụ của Viettel để cài đặt các giá trị cần thiết thông qua mã lệnh AT Để cài đặt APN, sử dụng lệnh AT+SAPBR=3,1,“APN”,“v-internet” Để thiết lập username, áp dụng lệnh AT+SAPBR=3,1,“USER”,“-” Cuối cùng, để cài đặt password, thực hiện lệnh AT+SAPBR=3,1,“PWD”,“-”.
Giá trị tham số 1 trong các lệnh trên thể hiện CID được sử dụng là CID 1 Có thể cài đặt
CID 1 bằng cách gởi lệnh “AT+SAPBR=1,1” Nếu kết nối thành công, sẽ có phản hồi “OK”. Lệnh “AT+SAPBR=2,1” có thể được sử dụng để biết được địa chỉ IP được cấp để truy cập vào internet.
- Cài đặt truy cập internet thông qua dịch vụ HTTP:
SIM900A hỗ trợ giao thức TCP/IP qua các lệnh AT, cho phép ứng dụng dễ dàng truy cập dịch vụ internet HTTP Dưới đây là bảng liệt kê các lệnh AT giúp truy cập internet bằng HTTP.
Bảng 2.9 Các lệnh AT để sử dụng HTTP.
AT+HTTPINIT Khởi tạo dịch vụ HTTP
AT+HTTPTERM Hủy dịch vụ HTTP
AT+HTTPPARA Thiết lập các thông số cho HTTP
AT+HTTPDATA Nhập dữ liệu HTTP
AT+HTTPACTION Phương pháp hoạt động HTTP
AT+HTTPREAD Đọc phản hồi của Server
AT+HTTPSCON Lưu lại ứng dụng HTTP
Giới Thiệu vi điều khiển trên khối Master và Slave
2.4.1 Kit Tiva TM4C123GH6PM.
Hình 2.14Kit Tiva C Series TM4C123G LaunchPad.
Vi xử lý khối Master:Arm Tiva C Cortex M4
Cấu trúc ARM, viết tắt của Advanced RISC Machine, là một loại vi xử lý 32 bit theo kiến trúc RISC, phổ biến trong thiết kế nhúng Với đặc điểm tiết kiệm năng lượng, vi xử lý ARM trở thành lựa chọn hàng đầu cho các sản phẩm điện tử di động.
Vi điều khiển Tiva C Series ARM Cortex M4 của Texas Instruments mang lại hiệu suất vượt trội và tính năng tiên tiến Nó được trang bị nhiều ngoại vi xung quanh, cho phép người dùng cấu hình và điều khiển dễ dàng thông qua việc truy cập vào các thanh ghi điều khiển.
- Communication: SSI/SPI, I2C, UART, USB, CAN, PWM, ADC12.
Vi xử lý khối slave: MSP430G2553.Đây là dòng vi điều khiển 16bit có nhiều ưu điểm nổi trội:
- Bộ tương tự hiệu suất cao cho phép các phép đo chính xác: 12 bit hoặc 10 bit ADC-
200kskp, cảm biến nhiệt độ, Vref.
- Bộ giám sát điện áp nguồn: 16 bit RISC CPU cho phép được nhiều ứng dụng, thể hiện một phần ở kích thước Code lập trình.
- Thanh ghi lớn nên loại trừ được trường hợp tắt nghẽn tập tin khi đang làm việc.
- Thiết kế nhỏ gọn làm giảm lượng tiêu thụ điện và giảm giá thành.
- Tối ưu hóa cho những chương trình ngôn ngữ bậc cao như C, C++.
- Có 7 chế độ định địa chỉ.
- Khả năng ngắt theo véctơ lớn.
CCS là trình biên dịch hỗ trợ lập trình bằng ngôn ngữ C cho nhiều loại vi điều khiển khác nhau của TI.
- Trình biên dịch chính hãng từ TI.
- Cho phép người sử dụng làm việc, cấu hình ở mức độ thanh ghi.
- Hỗ trợ Debug tới từng thanh ghi, dòng lệnh.
- Nền tảng Eclipse và hỗ trợ toàn bộ các loại MCU của hãng cho nên phần mềm khá nặng.
- Có nhiều tài liệu hướng dẫn sử dụng.
- CCS có bản miễn phí dành cho sinh viên dùng cho việc nghiên cứu học tập.
THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG
Sơ đồ khối hệ thống
Hình 3.16 Sơ đồ tổng quát sơ đồ khối hệ thống vườn thanh long thông minh.
Khối Slave có nhiệm vụ cập nhật thông số môi trường như nhiệt độ, ánh sáng và độ ẩm đất, sau đó gửi dữ liệu này lên khối Master thông qua kết nối Zigbee Bên cạnh đó, khối Slave còn đảm nhận nhiều chức năng khác để hỗ trợ hệ thống.
Khối Master có nhiệm vụ nhận thông số môi trường từ khối Slave và truyền dữ liệu lên Web Server thông qua kết nối GPRS của sim900 Bên cạnh đó, khối Master cũng cập nhật các yêu cầu điều khiển từ Web Server để gửi đến các khối Slave.
Web Server có nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu từ Master, bao gồm trạng thái thiết bị và các thông số như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, và lượng mưa trong khu vườn Điện thoại thông minh cho phép người dùng kết nối 3G, truy cập trang web để theo dõi trạng thái thiết bị và các thông số môi trường, đồng thời có khả năng điều khiển thiết bị từ xa.
Hình 3.17Sơ đồ khối khối Slave.
Khối Slave được trang bị các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm đất, và ánh sáng, cùng với các rơle để điều khiển đèn và bơm nước Nó sử dụng vi xử lý MSP430G2553 và có tích hợp khối Zigbee để truyền dữ liệu với khối Master.
Hình 3.18 Sơ đồ khối Master.
Khối Zigbee có chức năng trao đổi dữ liệu với các khối Slave.
Khối Sim900 có chức năng kết nối GPRS, truyền và tải dữ liệu từ khối Master đến WebServer.
Thiết kế và sơ đồ nguyên lý
Sử dụng Breakout Board SIM900A với sơ đồ nguyên lý như sau:
Hình 3.19 Sơ đồ chi tiết Breakout Sim900.
Board SIM900A sẽ được kết nối với kit Tiva qua giao tiếp UART thông qua các chân RXD và TXD, cho phép module SIM900A thực hiện kết nối GPRS và truy cập Internet.
Để khởi động Breakout Board SIM900A, người dùng cần cung cấp một xung mức cao vào chân ON/OFF trong khoảng 1 giây Sau khi khởi động, Module SIM900A sẽ tiến hành tìm kiếm mạng, lúc này đèn LED chỉ thị sẽ chớp tắt nhanh Khi quá trình kết nối mạng hoàn tất, đèn LED chỉ thị sẽ chớp tắt chậm lại.
Breakout Board SIM900A được cung cấp nguồn 5V -2A hoặc 12V-2A để đảm bảo cho SIM900 hoạt động tốt và ổn định.
3.3.2 Khối Relay. Để điều khiển các thiết bị điện thông thường, ta không thể sử dụng trực tiếp các chân ngõ ra của vi điều khiển vì hạn chế của điện áp và dòng ra của vi điều khiển Muốn điều khiển thông qua vi điều khiển, ta cần một mạch Relay Mạch này bao gồm một BJT đóng vai trò khóa điện tử, nhận tín hiệu điều khiển từ vi điều khiển BJT sẽ đóng ngắt nguồn điện đi qua
Hình 3.6 Sơ đồ chi tiết khối Relay.
- Sử dụng điện áp nuôi 5VDC.
- 4 Relay đóng ngắt ở điện thế kích bằng 0V nên có thể sử dụng cho cả tín hiệu 5V hay
3v3 (cần cấp nguồn ngoài), mỗi Relay tiêu thụ dòng khoảng 80mA.
- Điện thế đóng ngắt tối đa: AC250V - 10A hoặc DC30V - 10A.
- Có đèn báo đóng ngắt trên mỗi Relay.
Hình 3.7 Module Zigbee và sơ đồ chi tiết.
DRF1605 là một module Zigbee sử dụng chip CC2530 của Texas Instruments, được phát triển với firmware riêng bởi hãng DTK, cho phép giao tiếp dễ dàng qua giao thức UART.
- Baudrate: 38400bps (Default).Có thể cầu hình: 9600, 19200, 38400, 57600, 115200.
- Giao thức truyền phát(Transmitter Protocol): Zigbee 2007/PRO.
- Khoảng cách truyền phát(Transmitter Distance): 400m.
- Dòng tiêu thụ khi gửi: 34mA (max).
- Dòng tiêu thụ khi nhận: 25mA (max).
Hình 3.8 Mạch so sánh điện áp LM393.
Module cảm biến mưa được cấu tạo từ tấm cảm biến có khả năng thay đổi điện trở tùy thuộc vào lượng nước trên bề mặt Nó sử dụng IC so sánh điện áp LM393 để so sánh điện áp đầu vào với điện áp ngưỡng do người dùng cài đặt, giúp nhận biết sự xuất hiện của mưa.
- Kích thước tấm cảm biến mưa: 54 x 40mm.
- Kích thước board PCB: 30 x 16mm.
- Đầu ra: đầu ra kỹ thuật số DO (0 và 1) và đầu ra tương tự điện áp AO.
- Có đèn báo hiệu nguồn và đầu ra.
- Đầu ra TTL, tín hiệu đầu ra TTL có giá trị thấp Có thể điều khiển trực tiếp relay, buzzer, a small fan
- Độ nhạy có thể được điều chỉnh thông qua chiết áp.
- LED sáng lên khi không có mưa đầu ra cao, có mưa, đầu ra thấp LED tắt
Tấm cảm biến mưa hoạt động theo nguyên lý tạo cầu phân áp với một điện trở nối tiếp, giúp xác định điện áp ngõ ra dựa vào lượng nước trên bề mặt cảm biến Điện áp này được so sánh với điện áp ngưỡng để phát tín hiệu mức cao hoặc thấp (DO) gửi đến vi điều khiển, từ đó nhận biết sự xuất hiện của mưa Độ nhạy của cảm biến có thể điều chỉnh thông qua biến trở gắn trên thiết bị.
3.3.5 Module cảm biến độ ẩm đất.
Module được cấu tạo từ hai thanh thép nhỏ có khả năng thay đổi điện trở tùy thuộc vào lượng nước trong đất Nó sử dụng IC so sánh điện áp LM393 để so sánh điện áp đầu vào với điện áp ngưỡng do người dùng cài đặt, nhằm nhận biết độ ẩm của đất.
Hình 3.20 Mạch so sánh điện áp LM393 cảm biến độ ẩm đất.
- Phát hiện độ ẩm trong đất.
- Mạch sử dụng IC so sánh điện áp LM393.
- Đầu ra: AOUT, DOUT, VCC, GND o AOUT : Tín hiệu ADC. o DOUT: Mức logic 0,1.
- Module khi chưa phát hiện ở mức 1, khi phát hiện độ ẩm cho ra mức 0.
- Biến trở cài đặt ngưỡng cài đặt.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến độ ẩm đất dựa vào sơ đồ nguyên lý hình 3.10, trong đó hai thanh thép cảm biến được nối tiếp với một điện trở để tạo thành cầu phân áp Điện áp ngõ ra trên cầu phân áp sẽ thay đổi tùy thuộc vào lượng nước có trong đất Giá trị điện áp ngõ ra (AOUT) được đưa vào ngõ vào ADC của vi điều khiển, từ đó cho phép xác định độ ẩm của đất dựa trên giá trị mà bộ ADC thu được.
Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750 được sử dụng để đo cường độ ánh sáng theo đơn vị lux.
Nguyên lý hoạt động :Cảm biến
Cảm biến BH1750 đo cường độ ánh sáng bằng đơn vị Lux, bao gồm hai phần chính: khối ADC nội và bộ tiền xử lý Khối ADC nội có chức năng chuyển đổi giá trị ánh sáng thành tín hiệu số.
Hình 3.21 Cảm biến độ ẩm đất.
Hình 3.22 Cảm biến ánh sáng BH1750.
Cảm biến ánh sáng BH1750 cung cấp giá trị cường độ ánh sáng theo đơn vị Lux, và giá trị này được vi điều khiển đọc thông qua giao tiếp I2C.
3.3.7 Cảm biến nhiệt độ LM35.
Cảm biến LM35 là một thiết bị cảm biến nhiệt độ chính xác cao, với điện áp đầu ra tỷ lệ thuận với nhiệt độ theo thang độ Celsius Đặc biệt, cảm biến này không cần hiệu chỉnh bên ngoài vì đã được hiệu chỉnh sẵn.
- Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V.
- Công suất tiêu thụ là 60uA.
- Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/oC.
- Độ chính xác cao ở 25 C là 0.5 C.
- Trở kháng đầu ra thấp 0.1 cho 1mA tải.
- Độ chính xác thực tế: 1/4°C ở nhiệt độ phòng và 3/4°C ngoài khoảng -55°C tới 150°C.
Hình 3.23 Cảm biến nhiệt độ LM35.
Tính toán nhiệt độ đầu ra của IC LM35.
- 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.
- Để đo nhiệt độ khi sử dụng IC LM35 thông thường chúng ta đọc điện áp ngõ ra của
LM35 bằng ngõ vào ADC của vi điều khiển.
- Công thức tính nhiệt độ theo điện áp ngõ ra : t= u/k
u là điện áp đầu ra
t là nhiệt độ môi trường đo k
Khi cấp điện áp Vcc 5V cho LM35 với độ phân giải ADC 10 bit, bước thay đổi của LM35 được tính bằng công thức 5/(2^10) = 5/1024 Giá trị ADC đo được sẽ tương ứng với điện áp đầu vào của LM35.
(t*k)/(5/1024) = ((10^-2)*1024*t)/5 = 2.048*t Vậy nhiệt độ ta đo được t = giá trị ADC/2048
THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN MỀM
Yêu cầu thiết kế
Mục tiêu của luận văn là thiết kế hệ thống giám sát vườn thanh long và thu thập thông số môi trường từ xa qua kết nối không dây như 3G hoặc 2G Để thực hiện điều này, cần có một kho lưu trữ dữ liệu môi trường theo thời gian và một giao diện tương tác cho phép người dùng điều khiển và truy cập thông tin cần thiết về hệ thống.
Dựa trên các yêu cầu, chúng tôi đề xuất giải pháp thiết kế Web Server, bao gồm cơ sở dữ liệu, trang Web và chương trình quản lý Server Thiết kế hệ thống điều khiển trên Web Server sẽ mang lại nhiều lợi ích như dung lượng cơ sở dữ liệu lớn và giao diện dễ sử dụng, cho phép hoạt động trên nhiều nền tảng khác nhau như Android, iOS và Windows Phone, chỉ cần cài đặt trình duyệt web.
Trang Web và phía Server
4.2.1 Phần mềm Microsoft WebMatrix và ASP.NET framework.
Giao diện trang web, phía server và cơ sở dữ liệu trong luận văn này được phát triển bằng phần mềm WebMatrix, sử dụng ngôn ngữ HTML kết hợp với ASP.NET Razor.
Hình 4.24Giao diện phần mềm WebMatrix 3.
WebMatrix là phần mềm phát triển web miễn phí cho Windows, do Microsoft phát hành, giúp người dùng xây dựng trang web dễ dàng với các mẫu tích hợp sẵn và hỗ trợ các ứng dụng mã nguồn mở phổ biến như ASP.NET, PHP, Node.js và HTML5 Mục tiêu của Microsoft khi phát triển WebMatrix là cung cấp một công cụ duy nhất cho lập trình, chỉnh sửa và phát hành trang web Phiên bản mới nhất hiện nay là Microsoft WebMatrix 3.
ASP.NET là một framework ứng dụng web phía server do Microsoft phát triển, giúp các lập trình viên tạo ra các trang web động, ứng dụng web và dịch vụ web một cách hiệu quả.
ASP.NET Web Pages, hay còn gọi là Web Forms, là các thành phần cơ bản trong việc phát triển ứng dụng web Các Web Forms được lưu trữ trong các tệp có phần mở rộng đặc trưng, đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng và quản lý ứng dụng.
Các tập tin có đuôi ".aspx" thường chứa mã HTML động và các định nghĩa cho các điều khiển phía Server cũng như điều khiển của người dùng Mã động chạy trên Server có thể được đặt trong khối .
Phần mềm WebMatrix hỗ trợ ASP.NET Razor, một cú pháp lập trình cho phép người dùng xây dựng HTML một cách hiệu quả Thay vì sử dụng cú pháp đánh dấu phức tạp với các ký tự , Razor chỉ cần một ký tự @ để bắt đầu khối mã lệnh, giúp đơn giản hóa quá trình lập trình Ưu điểm nổi bật của Razor là cung cấp cú pháp tối ưu cho HTML, giảm thiểu sự khác biệt giữa HTML và mã lệnh, tạo ra trải nghiệm lập trình mượt mà hơn.
4.2.2 Tạo cơ sở dữ liệu.
Cơ sở dữ liệu được thiết lập bằng Microsoft SQL Server 2012 thông qua phần mềm WebMatrix, bao gồm các bảng để lưu trữ dữ liệu từ vi điều khiển và Sim900A, cũng như các yêu cầu được lựa chọn từ giao diện trang Web.
Sơ đồ cấu trúc cơ sở dữ liệu và chức năng các bảng:
The Devices table consists of several columns: the "id" column, which contains the sequential number; the "Name" column, which lists the names of the devices; the "DStatus" column, which indicates the status of the devices; and the "DRequest" column, which captures requests from the web interface.
Hình 4.25 Bảng Devices của cơ sở dữ liệu.
Bảng Dlog bao gồm các cột thông tin quan trọng: cột ID thể hiện số thứ tự, cột Name ghi nhận tên thiết bị, cột Status phản ánh trạng thái thay đổi của thiết bị và cột Time lưu trữ thời gian thay đổi.
Hình 4.26 Bảng Dlog của cơ sở dữ liệu.
The Sensors table consists of several columns, including an ID column that displays the sequence number, a Devices column that lists the names of the sensors attached to each node, a Parameter column that contains the specifications of the sensors, and a Time column that records the timestamps for when the parameters are updated.
Hình 4.27 Bảng Sensors của cơ sở dữ liệu.
Bảng Slog bao gồm các cột quan trọng như cột id để đánh số thứ tự, cột N1Tem, N2Tem, N3Tem, N4Tem chứa thông số nhiệt độ từ cảm biến, cột N1Light, N2Light, N3Light, N4Light ghi lại cường độ ánh sáng, cột N1Hum, N2Hum, N3Hum, N4Hum lưu trữ độ ẩm đất, và cột N1Rain, N2Rain, N3Rain, N4Rain thể hiện trạng thái mưa từ cảm biến.
Hình 4.28 Bảng Slog của cơ sở dữ liệu.
Bảng Mode bao gồm các cột thông tin quan trọng: Cột id thể hiện số thứ tự, Cột Mode chỉ ra yêu cầu về chế độ hoạt động của hệ thống với hai lựa chọn là điều khiển bằng tay và điều khiển tự động, trong khi Cột Smode thể hiện trạng thái của chế độ đang được chọn.
Hình 4.29 Bảng Mode của cơ sở dữ liệu.
Bảng User Profile bao gồm các cột quan trọng như Cột Email, nơi lưu trữ địa chỉ Email của người dùng, đồng thời là tài khoản để đăng nhập vào hệ thống Cột Id chứa số thứ tự tương ứng với mỗi tài khoản, giúp quản lý và phân biệt các người dùng một cách hiệu quả.
- Bảng Webpage Membership: gồm các cột: o Cột Id chứa số thứ tự của tài khoản. o Cột Password chứa mật khẩu của tài khoản.
Hình 4.31 Bảng Webpage Membership của cơ sở dữ liệu.
4.2.3 Thiết kế giao diện người dùng.
Giao diện người dùng được xây dựng bằng HTML, ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản, kết hợp với Razor để truy cập cơ sở dữ liệu phía Server.
Trang hiển thị chính của Web có các phần chính như sau:
- Trang Đăng Nhập: trang này có chức năng cho phép người dùng đăng nhập vào hệ thống.
- Trang Đăng Ký : trang này có chức năng cho phép người dùng tạo một tài khoản đăng nhập mới.
- Trang Chủ: Chứa các biểu tượng để dẫn đến các trang con như trang Điều Khiển, Cài
- Trang Điều khiển : Chứa Bộ điều khiển các thiết bị và chế độ hoạt động của hệ thống,
- Trang Cài Đặt: Chứa các cài đặt cho hệ thống.
- Trang Thông Số: Chứa các bảng số liệu thể hiện các thông số môi trường thu thập được từ các node.
- Trang Đồ Thị: Chứa các đồ thị thê hiện các thông số môi trường theo thời gian.
Phần mềm cho vi điều khiển
4.3.1.1 Sơ đồ giải thuật của chương trình.
Dựa vào Hình 4 33 Sơ đồ giải thuật tổng quát khối Master Ta sẽ tuần tự phân tích các giai đoạn thực hiện:
Khi bắt đầu chương trình sẽ thực hiện khởi động ngoại vi, UART0, UART1, Timer, Sim
900, dịch vụ GPRS và HTTP cho Sim 900 bằng các hàm đã được thiết kế trong code.
Tiếp theo chương trình sẽ bước vào một vòng lặp vô tận và nó làm việc tuần tự theo quá trình sau:
Quá trình đầu tiên bao gồm việc cập nhật yêu cầu điều khiển thiết bị từ người dùng và chế độ hoạt động của hệ thống Điều này được thực hiện bằng cách đọc thông tin từ trang Sendrequest.cshtml của máy chủ.
Quá trình 2 bao gồm việc đánh giá chế độ làm việc của hệ thống dựa trên dữ liệu thu thập từ Server trong quá trình 1 Nếu có sự khác biệt giữa chế độ làm việc hiện tại và chế độ mặc định, khối Master sẽ gửi yêu cầu cập nhật chế độ hoạt động mới đến khối Slave.
Quá trình 3 bao gồm việc kiểm tra yêu cầu điều khiển thiết bị từ người dùng dựa trên dữ liệu từ Server Nếu có yêu cầu, khối Master sẽ gửi yêu cầu xuống khối Slave và chờ nhận thông tin trạng thái thiết bị Khi nhận được thông tin, khối Master cập nhật trạng thái lên cơ sở dữ liệu của Server Nếu không nhận được phản hồi, khối Master sẽ gửi lại yêu cầu, nhưng nếu số lần gửi vượt quá bốn lần, quá trình sẽ dừng lại và chuyển sang bước tiếp theo Nếu không có yêu cầu, chương trình sẽ tiếp tục thực hiện quá trình tiếp theo.
Quá trình kiểm tra yêu cầu cập nhật thông số môi trường diễn ra theo chu kỳ từ khối Master Nếu có yêu cầu, khối Master sẽ gửi thông tin xuống khối Slave và chờ nhận phản hồi Khi nhận được các thông số từ khối Slave, khối Master sẽ cập nhật dữ liệu lên cơ sở dữ liệu của Server Nếu không nhận được phản hồi sau bốn lần gửi yêu cầu, khối Master sẽ ngừng gửi và chuyển sang quá trình tiếp theo Nếu không có yêu cầu cập nhật, chương trình sẽ quay lại quá trình đầu tiên.
4.3.1.2 Máy trạng thái truyền nhận dữ liệu giữa Master với Slave.
Hình 4.34 Máy trạng thái truyền nhận dữ liệu giữa Master với Slave.
Chương trình đợi yêu cầu từ server khi nhận tín hiệu request=1, cho thấy có tín hiệu điều khiển từ server Lúc này, hệ thống sẽ chuyển sang trạng thái gửi yêu cầu (Send Request).
Send Request: Hệ thống gởi tín hiện điều khiển xuống slave, đồng thời set Timer delay
10s sau đó chuyển sang trạng thái Wait Data From Slave.
Hệ thống chờ nhận tín hiệu từ Slave để xác nhận việc điều khiển đã thành công Nếu trong vòng 10 giây không nhận được tín hiệu trả về, hệ thống sẽ chuyển về trạng thái Send Request Ngược lại, nếu nhận được tín hiệu từ Slave, hệ thống sẽ chuyển sang trạng thái Send ACK_M.
Send ACK_M: Hệ thống gởi 2 lần liên tiếp tín hiệu ACK_M xuống Slave xác nhận việc
Master đã nhận được tín hiệu trạng thái Slave trả về, sau đó hệ thống trở về trạng thái ban đầu Wait Request From Server.
4.3.1.3 Giao thức truyền giữ liệu giữa Master và Slave.
Hình 4.35 Giao thức truyền dữ liệu giữa Master và Slave.
Master gửi yêu cầu điều khiển thiết bị đến Slave Trong thời gian quy định timeout, nếu Master không nhận được tín hiệu trạng thái từ thiết bị, Master sẽ tiếp tục gửi lại yêu cầu đến Slave.
Slave nhận tín hiệu yêu cầu điều khiển từ Master và thực hiện điều khiển thiết bị Sau khi cập nhật trạng thái, Slave gửi tín hiệu trạng thái thiết bị (Status devices) về cho Master Nếu trong thời gian quy định (Time out) mà Master không gửi tín hiệu xác nhận (ACK_M) việc đã nhận gói dữ liệu Status devices, Slave sẽ hiểu rằng tín hiệu này bị lỗi hoặc mất gói Do đó, Slave sẽ tiến hành gửi lại tín hiệu Status devices, và quá trình này sẽ tiếp tục cho đến khi nhận được gói tín hiệu ACK_M từ Master.
4.3.1.4 Khung truyền dữ liệu giữa Master với Slave.
Khung truyền request control device từ Master tới Slave.
C: bit trạng thái bóng đèn compact.
B: bit trạng thái bóng đèn dây tóc.
Khung truyền ACK_M từ Master xuống Slave.
Khung truyền thiết lập chế độ điều khiển tự động cho Slave.
Khung truyền thiết lập chế độ hoạt động bình thường cho Slave.
Khung truyền cập nhật rạng thái từ Master tới Slave.
Bảng địa chỉ các node.
Bảng 4.10 Bảng địa chỉ các Slave. Địa chỉ Mô tả
4.3.2.1 Giải thuật tổng quát của chương trình.
Khi vi điều khiển MSP430 được cấp nguồn, chương trình sẽ bắt đầu thực thi và tiến hành khởi tạo các ngoại vi, bao gồm cảm biến mưa, cảm biến độ ẩm, cảm biến ánh sáng, kết nối Zigbee với khối Master, truyền nhận UART, ADC và ngắt ngoài.
Hình 4.36 Sơ đồ giải thuật tổng quát khối Slave.
Sau khi config chương trình vào chế độ chờ nhận tín hiệu từ khối Master.
Khi nhận được tín hiệu, slave sẽ kiểm tra xem phải địa chỉ của mình không:
+ Nếu Fail: Slave quay về trạng thái chờ nhận tín hiệu.
+ Nếu Ok: Slave sẽ tiến hành kiểm tra nội dung tín hiệu nhận được.
Tiến hành điều khiển thiết bị theo nội dung nhận được, sau đó cập nhật trạng thái thiết bị và gởi trả trạng thái thiết bị về khối Master.
4.3.2.2 Máy trạng thái điều khiển thiết bị khi trời mưa xảy ra.
Hình 4.37 Máy trạng thái điều khiển thiết bị khi trời mưa xảy ra.
Khi hệ thống đèn hoặc hệ thống tưới đang được bật hệ thống nhảy vảo trạng thái LED ON.
LED ON:Ở trạng thái này nếu trời mưa xảy ra, tránh trường hợp chập chờn, nhóm cho hệ thống set timerdelay=8s rồi nhảy sang trạng thái LED OFF WAIT.
LED OFF WAIT: Ở trạng thái này nếu trời hết mưa hệ thống chuyển về trạng thái LED
ON Nếu hết timerout = 0, thì hệ thống chuyển sang trạng thái LED OFF.
In the LED OFF state, the system disables all electrical devices and sets a timer delay of one minute before transitioning to the LED ON WAIT state.
Trong trạng thái LED ON WAIT, nếu có mưa xảy ra, hệ thống sẽ chuyển sang trạng thái LED OFF Ngược lại, nếu trời không mưa và tín hiệu ledon=1 cho thấy thiết bị đang bật, hệ thống sẽ chuyển sang trạng thái LED ON.
4.3.2.3 Máy trạng thái truyền nhận dữ liệu giữa Slave và Master.
Hình 4.38 Máy trạng thái truyền nhận dữ liệu giữa Slave và Master.
Wait Receive Signal Control : Khi chương trình bắt đầu, hệ thống nhảy vào trạng thái
The Wait Receive Signal Control is designed to await control signals from the Master Once the control signal is sent from the Master to the Slave, the ACK flag is activated, and the system transitions to the Send Status Device state.
The system controls the device based on signals from the master, subsequently sending the device status back to the master It also sets timer delays before transitioning to the Wait Receive ACK state.
Hệ thống chờ nhận ACK_M từ Master để xác nhận rằng Slave đã nhận tín hiệu điều khiển và gửi cập nhật trạng thái Nếu trong vòng 15 giây không nhận được ACK_M, hệ thống sẽ quay về trạng thái Send Status Device Khi nhận được ACK_M, hệ thống sẽ chuyển sang trạng thái Wait Receive Signal Control Nếu Slave không nhận được ACK_M sau 3 lần gửi, hệ thống cũng sẽ trở về trạng thái Wait Receive Signal Control.
4.3.2.4 Khung truyền Slave gởi lên Master.
Khung truyền cập nhật trạng thái thiết bị khi có yêu cầu từ Master:
Khung truyền cập nhật thông số môi trường:
Loại khung Địa chỉ Độ ẩm Nhiệt độ Cường độ sáng
Byte 1 Byte 2 Byte 3 Byte 4 Byte 5 Byte 6
Khung truyền ACK, Slave gởi lên master.
Byte 1 Địa chỉ Mô tả
4.3.3.1 Tổng quan thiết kế hệ thống mờ.
- Để thiết kế giải thuật fuzzy cho hệ thống ta thực hiện qua 3 bước như hình sau:
Hình 4.39 Sơ đồ thiết kế giải thuật Fuzzy Logic.
Bước 1: Mờ hóa ngõ vào (Fuzzification).
Quá trình mờ hóa ngõ vào chuyển đổi các biến giá trị vật lý thành điều kiện được diễn đạt bằng ngôn ngữ, đồng thời ánh xạ chúng với tập hợp các hàm liên thuộc.
