Thiết kế và xây dựng hệ thống đèn đường thông minh

MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii LỜI CAM ĐOAN ix LỜI CẢM ƠN x LỜI MỞ ĐẦU xi MỤC LỤC xii DANH MỤC HÌNH xvii DANH MỤC BẢNG xx DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xxi TÓM TẮT xxii Chương DẪN NHẬP 1.1 Đặt vấn đề: 1.2 Lý chọn đề tài: 1.3 Phương pháp nghiên cứu: 1.4 Mục tiêu đề tài: 1.5 Giới hạn đề tài: 1.6 Dàn ý nghiên cứu: 1.7 Tình hình nghiên cứu: 1.8 Ý nghĩa thực tiễn: Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Board Intel Galileo: 2.1.1 Tổng quan: 2.1.2 Cấu trúc Intel Galileo: 2.1.3 Cài đặt hệ điều hành cho Intel Galileo: 2.1.3.1 Tổng quan: 2.1.3.2 Tiến hành cài đặt: 2.1.3.3 Cách đăng nhập vào Linux Yocto: 12 2.2 Phương pháp dò tìm điểm làm việc có cơng suất cực đại (MPPT): 14 2.3 Pin mặt trời: 16 2.3.1 Giới thiệu Pin mặt trời: 16 2.3.2 Cấu tạo: 17 2.3.3 Nguyên lý hoạt động: 18 2.3.4 Sơ đồ tương đương đặc trưng quang điện: 22 xii 2.3.5 Thông số kỹ thuật: 23 2.4 Ắc quy: 24 2.5 Vi điều khiển Arduino Pro Micro: 25 2.6 Cảm biến ánh sáng ( Quang trở ): 26 2.7 Động bước: 28 2.8 Lý thuyết thiết kế mạch giảm áp: 32 2.9 Lý thuyết phụ thuộc điện áp vào cường độ sáng mặt trời: 33 2.9.1 Giới thiệu: 33 2.9.2 Cách xác định vị trí có cường độ lớn : 34 2.10 IC IR2101: 35 2.10.1 Hình ảnh thực tế sơ đồ chân IC IR2101: 35 2.10.2 Các đặc tính: 36 2.10.3 Mô tả: 37 2.10.4 Điều kiện hoạt động: 37 2.11 Màn hình LCD 20x4: 38 2.11.1 Sơ đồ chân LCD chức chân: 38 2.11.2 Module chuyển tiếp LCD 20x4 sang I2C: 40 2.12 Cảm biến dòng ACS712: 40 2.13 Lý thuyết Internet: 42 2.13.1 Tổng quan ứng dụng Web: 42 2.13.2 Tổng quan chuẩn kết nối TCP/IP 43 2.13.3 Lý thuyết kỹ thuật mở mạng 43 2.13.3.1 NAT 43 2.13.3.2 Port Forward 44 2.13.4 Ngôn ngữ HTML 45 2.13.5 Ngôn ngữ Javascript 46 2.13.6 Ngôn ngữ CSS 48 Chương THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG .56 3.1 Yêu cầu hệ thống: 56 3.2 Sơ đồ khối hệ thống: 57 3.3 Hoạt động chung hệ thống 58 3.4 Thiết kế khối hệ thống: 58 3.4.1 Khối pin mặt trời: 58 3.4.1.1 Lựa chọn 58 xiii 3.4.1.2 3.4.2 Các thông số 58 Khối bình ắc quy tích trữ lượng: 59 3.4.2.1 Lựa chọn 59 3.4.2.2 Đặc điểm 59 3.4.3 Khối giám sát điều khiển hệ thống : 59 3.4.3.1 Chức khối 60 3.4.3.2 Sơ đồ khối 61 3.4.3.3 Thiết kế phần cứng cho khối giám sát điều khiển hệ thống 61 3.4.3.3.1 Khối 61 a Phương án thiết kế 61 b Kết nối phần cứng 62 c Nguyên lý hoạt động 62 3.4.3.3.2 Khối 62 a Phương án thiết kế 62 b Tính tốn, kết nối phần cứng 63 c Nguyên lý hoạt động 64 3.4.3.3.3 Khối 64 a Phương án thiết kế 64 b Tính tốn, kết nối phần cứng 64 c Nguyên lý hoạt động 68 3.4.3.3.4 Khối 68 3.4.3.3.5 Khối 68 a Phương án lựa chọn 68 b Kết nối phần cứng 69 3.4.3.3.6 Khối 69 a Phương án thiết kế 69 b Tính tốn, kết nối phần cứng 69 c Nguyên lý hoạt động 70 3.4.3.3.7 Khối 70 a Phương án lựa chọn 70 b Phần cứng 71 3.4.3.3.8 Sơ đồ mạch tổng quát khối giám sát điều khiển hệ thống 71 3.4.3.4 a Phần mềm: 71 Thuật toán: 71 xiv Lưu đồ: 73 b 3.4.4 Khối tìm hướng cường độ sáng lớn nhất: 74 3.4.4.1 Chức khối 74 3.4.4.2 Sơ đồ khối 75 3.4.4.3 Thiết kế phần cứng cho khối tìm hướng cường độ sáng lớn 75 3.4.4.3.1 Khối 1: 75 a Phương án thiết kế 75 b Nguyên lý 76 3.4.4.3.2 Khối 2: 77 a Phương án lựa chọn 77 b Các thông số 77 3.4.4.3.3 Khối 3, 5: 77 3.4.4.3.4 Khối 4, 6: 77 3.4.4.3.5 Khối 7, 8: 78 a Phương án thiết kế 78 b Nguyên lý hoạt động 79 3.4.4.3.6 Khối 9: 79 a Phương án lựa chọn 79 b Nguyên lý 79 3.4.4.3.7 Ý tưởng thiết kế phần khung đỡ: 80 3.4.4.3.8 Sơ đồ kết nối chung khối tìm hướng có cường độ sáng lớn nhất: 82 3.4.4.4 Phần mềm: 83 a Thuật toán: 83 b Lưu đồ: 83 3.4.5 Khối điều khiển qua Internet: 84 3.4.5.1 Giới thiệu trang Web nhóm: 84 3.4.5.2 Điều khiển đèn đường tay: 86 3.4.5.3 Điều khiển tự động: 87 3.4.5.4 Hiển thị thông số hệ thống: 89 3.4.5.5 Cấu hình cho modem để điều khiển qua Internet: 90 Chương KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT .92 4.1 Kết khối sạc bình ắc quy: 92 4.1.1 quy: Một số hình ảnh q trình thi cơng kiểm tra mạch sạc cho bình ắc ……………………………………………………………………………….92 xv 4.1.2 4.2 4.3 Nhận xét: 92 Kết khối dị tìm hướng có cường độ ánh sáng lớn nhất: 93 4.2.1 Một số hình ảnh thi cơng mạch: 93 4.2.2 Khối cảm biến ánh sáng: 94 4.2.3 Khối cơng tắc hành trình: 94 4.2.4 Khung đỡ cho pin: 95 4.2.5 Động chuyển động chọn hướng: 95 4.2.6 Hình ảnh sản phẩm cuối cùng: 96 4.2.7 Nhận xét: 96 Kết khối Internet: 96 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 97 5.1 Kết luận: 97 5.2 Hướng phát triển: 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 xvi DANH MỤC HÌNH Hình Trang CHƯƠNG 2: Hình 2.1: Hình ảnh Intel galileo Hình 2.2: Cấu trúc bên ngồi Intel Galileo Hình 2.3: Thẻ nhớ 4GB đầu đọc Hình 2.4: Tải file Image Hình 2.5: Phần mềm Win32 Disk Imager 10 Hình 2.6: Format thẻ nhớ 11 Hình 2.7: Ghi file Image tải lên thẻ 11 Hình 2.8: Cửa sổ Serial Monitor chạy Poor Man's Telnet 12 Hình 2.9: Lấy IP kit 13 Hình 2.10: Cài đặt thơng số cho Putty 13 Hình 2.11: Đăng nhập vào hệ điều hành 14 Hình 2.12: Đồ thị I U 15 Hình 2.13: Mối liên hệ dịng áp 15 Hình 2.14: Hình biểu diễn điểm cực đại 16 Hình 2.15: Hình ảnh pin mặt trời 17 Hình 2.16: Nguyên lý hoạt động Pin mặt trời 18 Hình 2.17: Nguyên lý hoạt động bên pin mặt trời 18 Hình 2.18: Hình biểu diễn hai mức lượng pin E1