TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP MÔ HÌNH LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TỪ XA VỚI ESP8266 VÀ ARDUINO

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TỪ XA VỚI ESP8266 VÀ ARDUINO SVTH: NGUYỄN DUY KHÁNH MSSV: 18138043 NGÀNH: KỸ TḤT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỢNG HÓA NIÊN KHĨA : 2018-2022 Tháng /2022 NHIỆM VỤ TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: NGUYỄN DUY KHÁNH MSSV: 18138043 Tên đề tài: MƠ HÌNH LẬP TRÌNH ĐIỂU KHIỂN TỪ XA VỚI ESP8226 VÀ ARDUINO Nhiệm vụ giao (ghi rõ nội dung phải thực hiện): - Làm quen với module wifi ESP8226 - Giao tiếp module wifi ESP8226 với Arduino - Thực mơ hình hiển thị nhiệt độ độ ẩm máy chủ web - Thực mơ hình trạm dự báo thời tiết sử dụng wifi ESP8226 - Chạy thử nghiệm mơ hình, rút kết luận, viết báo cáo Ngày giao: Ngày hoàn thành: Họ tên người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Võ Ngọc Thạch Nội dung yêu cầu TL thông qua Bộ môn Ngày tháng … năm 2020 Trưởng Bộ Môn PHẦN DÀNH CHO KHOA: - Người duyệt: - Ngày bảo vệ: Nội dung hướng dẫn 100% Người hướng dẫn Ký tên, ghi rõ họ tên Th.S Nguyễn Võ Ngọc Thạch MƠ HÌNH LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TỪ XA VỚI ESP8266 VÀ ARDUINO Tác giả NGUYỄN DUY KHÁNH Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Võ Ngọc Thạch Tháng năm 2022 LỜI CẢM ƠN Tiểu luận tốt nghiệp tiền đề giúp trang bị cho chúng em kiến thức Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến q thầy Khoa Cơ Khí Cơng Nghệ tận tâm dạy truyền đạt cho em kiến thức kinh nghiệm sống đầy quý báu Đặc biệt, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến giảng viên hướng dẫn - thầy Nguyễn Võ Ngọc Thạch khơng quản khó khăn trực tiếp bảo giúp đỡ em để hoàn thành tốt tiểu luận Em gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban giám hiệu trường Đại Học Nông Lâm tạo điều kiện tốt cho em học tập trải nghiệm thân Em xin chân thành cảm ơn TP.Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 SINH VIÊN THỰC HIỆN NGUYỄN DUY KHÁNH   TÓM TẮT Với đề tài “ Mơ hình lập trình điều khiển từ xa với Esp8266 Arduino”, trường Đại học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh từ ngày 20/4/2022 đến ngày 20/5/2022 Mơ hình hồn chỉnh hiển thị nhiệt độ độ ẩm dự báo thời tiết Sau nghiên cứu tài liệu tham khảo phương pháp, em chuẩn bị phần cần thiết để thực đề tài sau: Phần mềm sử dụng: phần mềm lập trình Arduino IDE Mục tiêu để tài hướng đến gồm:  Làm quen với module wifi ESP8226  Giao tiếp module wifi ESP8226 với Arduino  Thực mơ hình hiển thị nhiệt độ độ ẩm máy chủ web  Thực mơ hình trạm dự báo thời tiết sử dụng wifi ESP8226  Kết quả: -Lập trình hồn thành chương trình - Hồn thành lắp đặt thiết bị phần cứng - Chạy thử nghiệm mơ hình Qua việc thực đề tài “ Mơ hình lập trình điều khiển từ xa với Esp8266 Arduino” giúp ta hiểu nguyên lý ESP8266 ngơn ngữ lập trình MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH ẢNH vii Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Nội dung nghiên cứu 1.3 Ý nghĩa đề tài Chương 2: TỔNG QUAN 2.1 Làm quen với module ESP8266 .2 2.1.1 Giới thiệu module ESP8226 2.1.2 Ưu điểm ESP8226 2.1.3 Ứng dụng 2.1.4 Phân loại .4 2.2 Giao tiếp Arduino với ESP8266 .8 2.2.1 Giới thiệu chung Arduino 2.2.2 Giao tiếp ESP8266 chuẩn UART .12 2.2.3 Giao tiếp ESP8266 chuẩn I2C 13 2.2.4 Giao tiếp ESP8266 chuẩn SPI 16 Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 3.1 Đối tượng thiết bị nghiên cứu 21 3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 21 3.1.2 Thiết bị nghiên cứu 21 3.2.Phương pháp nghiên cứu 21 3.3.Phương tiện thực 21 3.3.1.Thiết bị phần cứng 21 3.3.2.Thiết bị phần mềm 21 3.4 Phương pháp thực 21 Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 23 4.1.Mô hình hiển thị nhiệt độ độ ẩm Web 23 4.1.1 Cài đặt thư viện DHT11 23 4.1.2.Nạp chương trình điều khiển vào ESP8266 24 4.1.3.Kết 24 4.2.Mơ hình trạm dự báo thời tiết sử dụng ESP8266 .28 4.2.1.Mở đồ thời tiết 28 4.2.2 Nạp chương trình điều khiển vào ESP8266 29 4.2.3 Kết 30 4.3.Nhận xét 30 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 31 5.1.Kết luận 31 5.2.HƯỚNG PHÁT TRIỂN 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Bảng so sánh thông số Bảng 2.2 Bảng thồng số kĩ thuật Arduino Uno 11 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Module ESP-01 .2 Hình 2.2 Sơ đồ chân ESP-01 .3 Hình 2.3 a ESP-01 b ESP-02 c ESP-03 Hình 2.4 a ESP-04 b ESP-05 c ESP-06 Hình 2.5 a ESP-07 b ESP-08 c ESP-09 Hình 2.6 a ESP-10 b ESP-11 c ESP-12 Hình 2.7 ESP-12E Hình 2.8 Sơ đồ kết nối Arduino Uno với ESP8266 12 Hình 2.9 Sơ đồ kết nối Arduino với ESP8266 14 Hình 2.10 Kết thành công .16 Hình 2.11 Sơ đồ chân SPI ESP8266 17 Hình 2.12 Sơ đồ kết nối Arduino Uno với ESP8266 chuẩn SPI 18 Hình 4.1 NodeMCU ESP8266 24 Hình 4.2 Cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm DHT11 25 Hình 4.3 Sơ đồ kết nối ESP8266 với DHT11 25 Hình 4.4 Mơ hình hiển thị nhiệt độ độ ẩm máy chủ web .26 Hình 4.5 Sơ đồ mạch điện thực tế mơ hình trạm dự báo thời tiết 30 10 CHƯƠNG TỔNG QUAN  Sơ đồ kết nối Hình 2.12 Sơ đồ kết nối Arduino Uno với ESP8266 chuẩn SPI  Chương trình Viết chương trình giao tiếp SPI cho ESP8266/NodeMCU Uno/Mega, NodeMCU master device Uno/Mega slave device NodeMCU gửi lời chào với chuỗi “Hello Slave” với ‘\n’ cuối chuỗi Uno/Mega Slave device nhận chuỗi in serial Code cho NodeMCU #include char buff[]="Hello Slave\n"; void setup() { Serial.begin(9600); /* begin serial with 9600 baud */ 18 CHƯƠNG TỔNG QUAN SPI.begin(); /* begin SPI */ } void loop() { for(inti=0; i Boad: “Arduino Uno” > Generlc ESP8266 module 4.1.3.Kết Các linh kiện cần sử dụng: - NodeMCU ESP8266 Hình 4.1 NodeMCU ESP8266 24 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN - Cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm DHT11 Hình 4.2 Cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm DHT11 - Điện trở 4,7 kΩ - Các dây nối - Testboad Sơ đồ kết nối Hình 4.3 Sơ đồ kết nối ESP8266 với DHT11 25 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Sơ đồ mạch điện thực tế Hình 4.4 Mơ hình hiển thị nhiệt độ độ ẩm máy chủ web Truy cập server web Sau nạp chương trình, bạn mở serial monitor với tốc độ baud 115200 Và nhấn nút RESET NodeMCU Nếu thứ ổn bạn thấy địa IP động thu từ định tuyến bạn 26 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Tiếp theo, bạn copy địa IP hiển thị serial monitor dán vào trình duyệt web ESP8266 NodeMCU cung cấp trang web hiển thị nhiệt độ độ ẩm tương đối hình bên Như vậy, dễ dàng theo dõi nhiệt độ thang đo ( độ C độ F) độ ẩm khơng khí 4.2.Mơ hình trạm dự báo thời tiết sử dụng ESP8266 4.2.1.Mở đồ thời tiết Do trạm dự báo thời tiết dựa Open Weather Map AIP, ta cần đăng nhập vào tảng đê nhận AIP để kết nối mạch điện viết chương trình Các bước thực sau: Bước 1: Mở trình duyệt web truy cập địa https://openweathermap.org/ Nếu bạn vào trang web nhập tên thành phố sống thơng tin thời tiết 27 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Bước 2: Đăng ký tài khoản mục Sign up Bước 3: Đăng nhập vào tài khoản Bước 4: Vào thẻ API Keys, sử dụng Key default tạo key thông qua Create Key, lưu Key lại để sử dụng chương trình Khóa AIP dùnng để nhận thông tin thời tiết từ trang web Để nhận thông tin thời tiết vùng mà bạn chọn, nhập URL sau đây, vùng 28 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN nằm dấu ngoặc nhọn { } thay giá trị ứng với vị trí địa lý bạn khóa AIP: https://api.openweathermap.org/data/2.5/forecast?q={ },{ma so quoc gia }&APPID={khoa AIP}&mode=json&units=metric&cnt=2 Bạn thay nội dung {thanh pho} tên thành phố mà muốn có liệu nhiệt độ, {ma so quoc gia} mã quốc gia mà sống, {khoa AIP} giá trị khóa AIP mà có phần trước Sau chép URL có đầy đủ thơng số dán vào trình duyệt web, bạn thấy hiển thị dự báo thời tiết vị trí mà muốn xem Cần lưu khóa AIP cẩn thận để ta cịn sử dụng mục viết chương trình điều khiển 4.2.2 Nạp chương trình điều khiển vào ESP8266 Để sử dụng Arduino nạp chương trình điều khiển cho ESP8266, cần cài đặt add-on hỗ trợ chức vào Arduino Sau cài đặt add-on xong, trình đơn Arduino IDE, bạn nhấp chọn Tool chọn “NodeMCU ESP8266” 4.2.3 Kết Các linh kiện cần sử dụng: - NodeMCU ESP8266 - đèn led ( vàng, đỏ, xanh lá, xanh dương ) - điện trở loại 330 Ω - Testboard - Các dây nối Quy ước hiển thị thời gian LED xanh dương: mưa LED xanh lá: nắng LED vàng: mưa đá LED đỏ: tuyết Sơ đồ mạch điện thực tế 29 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Hình 4.5 Sơ đồ mạch điện thực tế mơ hình trạm dự báo thời tiết 4.3.Nhận xét Mơ hình hiển thị nhiệt độ độ ẩm máy chủ Web cho ta biết nhiệt độ độ ẩm trongng phịng thí nghiệm, nhà ở… Mơ hình trạm dự báo thời tiết cho phép ta xem thời tiết từ mạch điện nhỏ gọn đèn LED báo hiệu 30 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1.Kết luận Sau thực đề tài “ Mơ hình lập trình điều khiển từ xa với Esp8266 Arduino” với hai mơ hình: - Mơ hình hiển thị nhiệt độ độ ẩm máy chủ Web hoàn thiện mạch điện chương trình Có thể hiển thị nhiệt độ độ ẩm lên máy chủ Web - Mơ hình trạm dự báo thời tiết sử dụng ESP8266 hoàn thiện mạch chương trình Mơ hình hoạt động cung thông tin thời tiết thông qua đèn LED dự báo Ưu điểm Mơ hình hiển thị nhiệt độ độ ẩm lên máy chủ Web dù mơ hình nhỏ gọn, ứng dụng rộng rãi sinh hoạt sản xuất giúp ta đo thơng số nhiệt độ độ ẩm nhà ở, phịng thí nghiệm hay nhà máy… Mơ hình trạm báo thời tiết sử dụng ESP8266 mơ hình giúp ta nhận thông tin thời tiết thông qua đèn LED báo hiệu mà không cần phải nhìn vào điện thoại hay máy tính 5.2.HƯỚNG PHÁT TRIỂN Mơ hình hiển thị nhiệt độ độ ẩm hiển thị lên Web 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách tham khảo: Lập trình điều khiển xa với ESP8266 - ESP32 Arduin ( Ứng dụng Arduino giáo dục Stem ) Trang web tham khảo: [1]: https://hocarm.org/tram-khi-tuong-du-bao-thoi-tiet-voi-esp8266/ [2]: https://vi.wikipedia.org/wiki/ESP8266 [3]:https://quantrimang.com/arduino-la-gi-va-ung-dung-cua-no-trong-cuoc-song145388