(TIỂU LUẬN) bài tập NHÓM INTERNET và các GIAO THỨC nghiên cứu cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 với arduino

BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG BÀI TẬP NHĨM: INTERNET VÀ CÁC GIAO THỨC Nghiên cứu cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 với GV HƯỚNG DẪN: ThS HOÀNG THỊ THU Lời nói đầu Ngày với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật lĩnh vực ứng dụng kỹ thuật công nghệ cao ngày phát triển kỹ thuật IOT khẳng định vai trị to lớn Lĩnh vực ứng dụng IoT ngày lớn mạnh ưa chuộng tính đa dạng, xác ưu điểm vượt trội so với kỹ thuật tương tự Chính mà năm gần đây, chương trình giảng dạy trường đại học kỹ thuật môn học IoT trọng chuyên sâu Hịa phát triển mạnh mẽ đó, Học viện Cơng nghệ Bưu Chính viễn thơng ln nâng cao trang thiết bị học tập, cập nhật chương trình giảng dạy để sinh viên ln nắm bắt kiến thức tốt đáp ứng cho nhu cầu học tập xã hội Những môn học IoT ứng dụng nhiều Bên cạnh nhà trường tạo điều kiện để sinh viên làm quen với trang thiết bị qua mơ hình học tập Ngồi nhà trường cịn hướng dẫn cho sinh viên làm đồ án môn học tập lớn nhằm giúp cho sinh viên phát huy khả sáng tạo, tự nghiên cứu trình bày khoa học Dưới đề tài nghiên cứu cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 với Arduino Em xin chân thành cảm ơn cô Hồng Thị Thu tận tình giúp đỡ hướng dẫn để nhóm em hồn thành đề tài nghiên cứu Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô giảng dạy giúp đỡ em nhiều q trình học tập i Bảng phân cơng cơng việc nhóm STT nhóm STT lớp 32 12 22 42 ii MỤC LỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ii DANH MỤC HÌNH VẼ iii DANH MỤC BẢNG BIỂU iv CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ DHT11 CẢM BIẾN ĐỘ ẨM, NHIỆT ĐỘ VÀ ARDUINO NANO 1.1 Giới thiệu DHT11 1.1.1 Một số Ưu nhược điểm DHT11 1.1.2 Tiêu chí 1.2 Mơ hình sơ đồ DHT11 1.3 Giới thiệu Arduino nano 1.3.1 Sơ đồ chân Arduino-nano 1.4 Kết luận chương CHƯƠNG Mơ hình DHT11 2.1 Nguồn chân kết nối 2.2 Quy trình giao tiếp 2.2.1.Tổng quan quy trình giao tiếp 2.2.2 MCU gửi tín hiệu bắt đầu cho DHT 2.2.3 DHT phản hồi MCU 2.3 Các đặc tính nguồn 10 2.4 Kết luận chương 10 CHƯƠNG ỨNG DỤNG……… 11 3.1 Mơ hình tốn ……… 11 3.1.1 Các bước thực hiện…… 11 3.1.2 Mơ hình tương thích…… 11 3.2 Lập trình…… 11 3.3 Kết luận chương 11 KẾT LUẬN 12 iii TÀI LIỆU THAM KHẢO 13 iv THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt ABMR BS LEDMPR MAC MEMS MEMPR MPMPS QoS ReInForM WMSN WSN v DANH MỤC HÌNH VẼ 1.1 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 Sơ đồ chân Arduino-nano Mơ hình DHT Hình module sensor Sơ đồ quy giao tiếp DHT MCU Sơ đồ tổng quan việc giao tiếp gữa DHT vào CU i/o đổi thành out put trạng thái low giao tiếp giữ MCU DHT data đơn bus trạng thái low data đơn bus trạng thái high Mơ hình giao tiếp Mơ hình tương thích Arduino IDE Arduino Library Manager Code cho bìa tốn giao tiếp hai thiết bị Arduino IDE tools options Arduino verifi option IDE trả kết Arduino IDE tools options Cửa sổ kết DANH MỤC BẢNG BIỂU 2.1 2.2 2.3 Đặc điểm pin Pin module Đặc tính nguồn vi .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ DHT11 CẢM BIẾN ĐỘ ẨM, NHIỆT ĐỘ VÀ ARDUINO NANO DHT11 cảm biến kỹ thuật số giá rẻ để cảm nhận nhiệt độ độ ẩm Cảm biến dễ dàng giao tiếp với vi điều khiển vi Arduino, Raspberry Pi, để đo độ ẩm nhiệt độ 1.1 Giới thiệu DHT11 Cảm biến nhiệt độ & độ ẩm DHT11 có tính cảm biến nhiệt độ độ ẩm với đầu tín hiệu kỹ thuật số hiệu chỉnh Bằng cách sử dụng thu nhận tín hiệu kỹ thuật số công nghệ cảm biến nhiệt độ độ ẩm, đảm bảo độ tin cậy cao ổn định Cảm biến bao gồm phép đo độ ẩm kiểu điện trở pull up thành phần đo nhiệt độ NTC, kết nối với vi điều khiển 8-bit, cung cấp chất lượng tuyệt vời, phản hồi nhanh, khả chống nhiễu chi phí hiệu quả.Mỗi phần tử DHT11 hiệu chuẩn nghiêm ngặt phịng thí nghiệm, hiệu chuẩn độ ẩm xác Hệ số hiệu chuẩn lưu trữ dạng chương trình nhớ OTP,được sử dụng quy trình phát tín hiệu bên cảm biến Giao diện nối tiếp giúp tích hợp hệ thống nhanh chóng dễ dàng Kích thước nhỏ, tiêu thụ điện thấp làm cho trở thành lựa chọn tốt cho ứng dụng khác nhau, bao gồm nhữngnhững yêu cầu khắt khe Thành phần pin chân Nó thuận tiện để kết nối cung cấp theo yêu cầu người dùng 1.1.1 Một số Ưu nhược điểm DHT11 Ưu điểm: Cảm biến đo nhiệt độ từ ° C đến 50 ° C độ ẩm từ 20% đến 90% với độ xác ± ° C ± 1% Có thể dùng nhiều lĩnh vực như: Đo nhiệt độ độ ẩm, đài thời tiết địa phương, kiểm sốt khí hậu tự động, giám sát mơi trường Nhược điểm : Phải sử dụng tụ điện lọc điện trở bên ngồi Nhóm 1 1.1.2 Tiêu chí DHT11 cảm biến nhiệt độ độ ẩm thường sử dụng Cảm biến kèm với NTC chuyên dụng để đo nhiệt độ vi điều khiển bit để xuất giá trị nhiệt độ độ ẩm dạng liệu nối tiếp Cảm biến hiệu chuẩn nhà máy dễ dàng giao tiếp với vi điều khiển khác Cảm biến đo nhiệt độ từ ° C đến 50 ° C độ ẩm từ 20% đến 90% với độ xác ± ° C ± 1% Vì vậy, bạn muốn đo phạm vi cảm biến lựa chọn phù hợp cho bạn .2 1.2 Mơ hình sơ đồ DHT11 Số chân Tên chân Mô tả Nhóm Vcc Data NC Ground .3 1.3 Giới thiệu Arduino nano Arduino Nano nhắc đến có kích thước bé phù hợp để thiết kế sản phẩm điện tự yêu cầu tính thẩm mỹ tối giản Được phát triển sở ATmega328P vào năm 2008 Arduino Nano thân thiện với Breadboard So với dịng Arduino Uno bảng điện tử Nano có thông số kỹ thuật kết nối tương đương, có ngoại hình nhỏ nhiều 1.3.1 Sơ đồ chân Arduino-nano Hình 1.1 Pin nguồn (Vin, 3.3V, 5V, GND): Các chân chân nguồn Vin điện áp đầu vào bo mạch, sử dụng nguồn lượng sử dụng từ 7V đến 12V 5V cung cấp điện quy định điện áp bo mạch nano sử dụng để cung cấp cho bo mạch thành phần 3,3V điện áp tối thiểu tạo từ Bộ điều chỉnh điện áp GND chân nối đất RST Pin (Đặt lại): Chân sử dụng để đặt lại vi điều khiển Chân (A0-A7): Các chân sử dụng để tính tốn điện áp bảng phạm vi từ 0V đến 5V Các chân I / O (Chân kỹ thuật số từ D0 - D13): Các chân sử dụng i / p chân o / p 0V & 5V Ghim (Tx, Rx): Các chân sử dụng để truyền nhận liệu TTL Ngắt (2, 3): Các chân sử dụng để kích hoạt ngắt PWM (3, 5, 6, 9, 11): Các chân sử dụng để cung cấp 8-bit đầu PWM SPI (10, 11, 12 13): Các chân sử dụng để hỗ trợ giao tiếp SPI Đèn LED sẵn có (13): Chân sử dụng để kích hoạt đèn LED IIC (A4, A5): Các chân sử dụng để hỗ trợ giao tiếp TWI Nhóm 1.4 Kết luận chương Trong chương giới thiệu Cảm biến nhiệt độ & độ ẩm DHT11, Nêu sơ đồ ưu nhược điểm DHT11 Đồng thời giới thiệu Arduino nano sơ đồ Arduino nano CHƯƠNG Mơ hình DHT11 2.1 Nguồn chân kết nối Overall: gồm pin VDD supply 3.3 ~ 5.5V DC DATA serial data, single-bus NC NC /////// GND nối đất Dht11 sensor number Hình bên có module(trai) sensor(phai) Nhóm Number Nhóm .5 2.2 Quy trình giao tiếp 2.2.1.Tổng quan quy trình giao tiếp Hình Sơ đồ mạch dht11 MCU -DHT11 sử dụng tín hiệu đơn bus sử dụng dịng data để giao tiếp có có gián đoạn data line tín hiệu ko đc tiếp nhận -data sử dụng để giao tiếp tín hiệu đồng đơn bus 40-bit 40 bit gồm bit cho: - độ ẩm cao - độ ẩm thấp -nhiệt độ cao -nhiệt độ thấp VD Độ ẩm cao Độ ẩm thấp Nhiệt độ cao Nhiệt độ thấp Bit kiểm tra + Khi MCU gửi tín hiệu start DHT11 chuyển trạng thái từ low sang running mid(highspeed mode), DHT 11 trạng thái standby đợi cho mcu hoàn thành tin start, hồn thành DHT11 gửi tín hiệu phản hồi (40 bit data) bao gồm thông tin liệt kê trên, ko có tín hiệu start DHT11 lại trạng thái low power đợi đến có tín hiệu từ MCU Nhóm Hình Để hồn thành việc truyền tin hiệu từ MCU đến DHT ta có bước 1- DHT sau đc cấp nguồn DHT 11 thu nhập thông tin từ môi trường độ ẩm nhiệt độ đồng thời đường data đơn bit đc kéo lên trạng thái cao chân data chế độ input đợi tín hiệu từ bên 2i/o đổi thành out put trạng thái low thời gian trạng thái ko thể 18ms sau i/0 Hình 2.2.2 MCU gửi tín hiệu bắt đầu cho DHT Khi giao tiếp giữ MCU DHT bắt đầu MCU đặt data đơn bus trạng thái low(ban đầu trạng thái high) q trình cần 18ms để chắn DHT xác nhận đc tín hiệu MCU sau MCU kéo nguồn VCC lên đợi từ 20-40us cho DHT phản hồi Nhóm Hình 2.2.3 DHT phản hồi MCU Khi DHT nhận đc tín hiệu start DHT gửi tín hiệu có trạng thái low tồn khoảng 80us sau DHT đặt giá trị dòng data đơn bus từ thấp sang cao giữ 80us để chuẩn bị gửi liệu tới MCU -khi dòng data đơn bus trạng thái low nghĩa DHT gửi tín hiệu phản hồi DHT gửi tín hiệu kéo dịng vcc lên giữ trạng thái 80us cb cho gửi data -khi DHT gửi data cho MCU bit data bắt đầu 50us trạng thái low độ dài dòng tín hiệu trạng thái cao sau quết định bit data Hình Nhóm Hình Nếu mà dịng tín hiệu từ DHT ln trạng thái cao điều chứng tỏ ràng DHT ko phản hồi nên kiển tra lại kết nối 2.3 Các đặc tính nguồn Khi DHT 11 đc cấp nguồn khơng nên gửi tín hiệu điều khuyển tới DHT11 có khả điều gây trạng thái ko ổn định Cấp nguồn Cấp dòng Lấy mẫu 2.4 Kết luận chương Cho thông tin đặc tính nguồn chân DHT11 phương pháp giao tiếp DHT 11 MCU với tín hiệu sử dụng cộng thêm nguyên lý xử lý tiếp nhận tín hiệu hai thiết bị Nhóm CHƯƠNG ỨNG DỤNG……… 2.2 Mơ hình tốn Hình 3.1 1.1.1 Các bước thực -kết nối chân cần thiết GHT đến với arduino: +Có tổng pin ta kết nối tổng pin có VDD, DATA, GND chân ko sử dụng chân NC (NO CONECTION) +VDD kết nối với nguồn arduino, data pin kết nối với chân digital Arduino nano (đang sử dụng chân digital 2), GND nối với GND Arduino nano + chân VDD DATA kết nối với điện trở pull up để đảm bảo cho rõ ràng logic pin +Nếu dây nối