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 NHÓM: INTERNET VÀ CÁC GIAO THỨC “NGHIÊN CỨU CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM DHT11 VỚI ARDUINO” NHÓM LỚP 04 GV HƯỚNG DẪN: ThS HOÀNG THỊ THU Bùi Đức Cường - B19DCVT033 (Nhóm trưởng) Phùng Văn Thụ - B19DCVT398 Lê Quang Triệu - B19DCVT410 Nguyễn Quốc Trung - B19DCVT418 Nguyễn Trung Kiên – B19DCVT193 HÀ NỘI - 2022 Bài tập nhóm Internet giao thức Bảng phân cơng cơng việc nhóm STT Họ tên sinh viên Nội dung Cơng việc chung Ghi Bùi Đức Cường Phân công công việc, tổng hợp nội dung, làm slide Viết lời nói đầu, kết luận, tổng kết chương, word slide Nhóm trưởng Nguyễn Quốc Trung Chương 1: Tổng quan Arduino DHT11 Lê Quang Triệu Chương 1: Tổng quan Arduino DHT11 1.1 Arduino 1.2 DHT11 Chương 2: Thiết kế mơ hình 2.1 Giới thiệu chung hệ thống Nguyễn Trung Kiên 2.2 Sơ đồ kết nối thiết bị Chương 2: Sơ đồ kết nối thiết bị Phùng Văn Thụ 2.3 Code thiết bị Arduino Chương 2: Code thiết bị Arduino, thuyết trình Chương 2: Thiết kế mơ hình Bài tập nhóm Internet giao thức LỜI MỞ ĐẦU Trong thập niên kỉ XX, từ đời công nghệ bán dẫn, kĩ thuật cảm biến có phát triển vượt bậc Các thiết bị điện tử sau tích hợp với mật độ cao cao diện tích nhỏ, nhờ thiết bị điện tử kích thước nhỏ nhiều chức Các thiết bị điện tử thông minh ngày nhiều chức giá thành ngày rẻ hơn, mà cảm biến có mặt khắp nơi Ngày nay, hệ thống đo lường - điều khiển, trình đặc trưng biến trạng thái Các biến trạng thái thường đại lượng không điện nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, tốc độ, độ di chuyển v.v Để thực trình đo lường điều khiển cần phải thu thập thông tin, đo đạc, theo dõi biến thiên biến trạng thái trình thực chức thiết bị cảm biến Hầu hết thiết bị kỹ thuật từ phức tạp đến đơn giản thiết bị điều khiển tự động, thiết bị văn phòng thiết bị gia đình tích hợp cảm biến Các thiết bị cảm biến dần trở thành phần thiếu đời sống đại Giờ khơng có lĩnh vực mà khơng sử dụng cảm biến Chúng có mặt hệ thống tự động phức tạp, người máy, kiểm tra chất lượng sản phẩm, tiết kiệm lượng, chống ô nhiễm môi trường Cảm biến ứng dụng rộng rãi lĩnh vực giao thông vận tải, sản xuất hàng tiêu dùng, bảo quản thực phẩm, sản xuất ô tô, điện thoại Và cảm biến ứng dụng rộng rãi ngày cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm DHT11 Cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm ứng dụng thực tế phổ biến ứng dụng để theo dõi thời tiết, đo nhiệt độ phòng, nơi cần kiểm sốt độ ẩm nhiều ứng dụng nhóm sinh viên chúng em tham gia vào thực đề tài “NGHIÊN CỨU CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM DHT11 VỚI ARDUINO " Bài tập nhóm Internet giao thức MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ii DANH MỤC HÌNH VẼ Chương 1: Tổng quan Arduino DHT11 .2 1.1 Arduino 1.1.1 Mơ hình Arduino 1.1.2 Thông số kỹ thuật 1.1.3 Ưu, nhược điểm Arduino 1.2 DHT 11 1.2.1 Mơ hình DHT 11 1.2.2 Thông số kỹ thuật 1.2.3 Ưu, nhược điểm 1.3 Kết luận chương Chương 2: Thiết kế mô hình 2.1 Giới thiệu chung hệ thống 2.2 Sơ đồ kết nối thiết bị .6 2.2.1 Nối nguồn Arduino với Breadboard 2.2.2 Thực kết nối DHT11 với Ardunio .6 2.2.3 Kết nối Module I2C & LCD với Ardunio 2.3 Code thiết bị Arduino 2.4 Tổng kết chương 10 KẾT LUẬN 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO 12 Bài tập nhóm Internet giao thức DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Arduino mega 2560 (trái) Arduino uno R3 (phải) .2 Hình 2: Cấu tạo Arduino Hình Mơ hình DHT11 .4 Hình 4: Cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11 sơ đồ chân .4 Hình 5: Nối nguồn Arduino với Breadbroard Hình 6: Nối DHT11 với Arduino Hình 7: Kết nối Module I2C & LCD với Ardunio .7 Hình 8: Mơ mơ hình phần mềm Proteus Hình 9: Kết chạy phần mềm Proteus .9 Hình 10: Kết chạy phần mềm Proteus 10 Nhóm Bài tập nhóm Internet giao thức Chương 1: Tổng quan Arduino DHT11 1.1 Arduino 1.1.1 Mơ hình Arduino Arduino tảng tạo mẫu điện tử mã nguồn mở, sử dụng nhằm xây dựng ứng dụng điện tử tương tác với với môi trường thuận tiện, dễ dàng Thành phần Arduino bao gồm mạch điều khiển phần mềm IDE (Môi trường phát triển tích hợp) chạy máy tính sử dụng để viết tải mã máy tính lên mạch điều khiển Nền tảng mẫu giống máy tính thu nhỏ, giúp người dùng lập trình thực dự án điện tử mà không cần phải đến công cụ chuyên dụng để phục vụ việc nạp code Arduino tương tác giới xung quanh thông qua cảm biến điện tử, động đèn Hình 1: Arduino mega 2560 (trái) Arduino uno R3 (phải) 1.1.2 Thơng số kỹ thuật Có nhiều phiên mạch Arduino khác sử dụng với nhiều mục đích Nhưng hầu hết mạch giống thành phần sau:  Nguồn (USB / Barrel Jack)  Các chân (5V, 3.3V, GND, Digital, Analog, PWM, ISF)  Nút Reset (Reset Button)  Đèn LED báo nguồn (Power LED Indicator)  LED TX RX (TX RX LEDs)  IC chủ (Main IC)  Bộ điều chỉnh điện áp (Voltage Regulator) Nhóm Bài tập nhóm Internet giao thức Hình 2: Cấu tạo Arduino Thông số kĩ thuật: Điện áp hoạt động: 3-5.5V DC Dòng điện sd: max 2.5mA Ngưỡng độ ẩm: 20 - 90% Sai số độ ẩm: ± 5% Ngưỡng nhiệt độ: - 55C Sai số nhiệt độ: ± 2C Khoảng cách chân là 2.54mm (0.1 inch) 1.1.3 Ưu, nhược điểm Arduino 1.1.3.1: Ưu điểm: Có thể sử dụng ngay: Ưu điểm lớn Arduino sử dụng Vì Arduino hoàn chỉnh gồm nguồn 5V, ổ ghi, dao động, vi điều khiển, truyền thông nối tiếp, LED giắc cắm nên cần cắm vào cổng USB máy tính Các mẫu có sẵn: Có thư viện mẫu có sẵn phần mềm Arduino Các chức giúp đơn giản hóa cơng việc, khả chuyển đổi đơn vị tự động 1.1.3.2: Nhược điểm: Phải làm cho kích thước nhỏ tốt Có thể phát sinh chi phí lớn 1.2 DHT 11 1.2.1 Mơ hình DHT 11 Cảm biến độ ẩm nhiệt độ DHT11 cảm biến thơng dụng chi phí rẻ dễ lấy liệu thông qua giao tiếp wire (giao tiếp digital dây truyền liệu nhất) Bộ tiền xử lý tín hiệu tích hợp cảm biến có liệu Nhóm Bài tập nhóm Internet giao thức xác mà khơng phải qua tính tốn DHT11 cảm biến nhiệt độ độ ẩm kỹ thuật số DHT11 là cảm biến số, nối với vi điều khiển thì chỉ cần nối chân số của DHT11 với chân IO của vi điều khiển để cấu hình Hình Mơ hình DHT11 1.2.2 Thông số kỹ thuật Cảm biến DHT11 bao gồm phần tử cảm biến độ ẩm điện dung điện trở nhiệt để cảm nhận nhiệt độ Tụ điện cảm biến độ ẩm có hai điện cực với chất giữ ẩm làm chất điện môi chúng Thay đổi giá trị điện dung xảy với thay đổi mức độ ẩm IC đo, xử lý giá trị điện trở thay đổi chuyển chúng thành dạng kỹ thuật số Để đo nhiệt độ, cảm biến sử dụng nhiệt điện trở có hệ số nhiệt độ âm, làm giảm giá trị điện trở nhiệt độ tăng Để có giá trị điện trở lớn thay đổi nhỏ nhiệt độ, cảm biến thường làm gốm bán dẫn polyme Hình 4: Cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11 sơ đồ chân Thông số kỹ thuật : Điện áp hoạt động: 3-5.5V DC Dòng điện sử dụng: max 2.5mA Ngưỡng độ ẩm: 20 - 90% Sai số độ ẩm: ± 5% Nhóm Bài tập nhóm Internet giao thức Ngưỡng nhiệt độ: - 55ᵒC Sai số nhiệt độ: ± 2ᵒC Khoảng cách chân 2.54mm (0.1 inch) 1.2.3 Ưu, nhược điểm 1.2.3.1 Ưu điểm: Chi phí thấp Độ xác cao Dễ lắp đặt 1.2.3.2 Nhược điểm: Thang đo nhiệt độ, đọ ẩm hẹp Chỉ sử dụng cảm biến môi trường độ ẩm nước, môi trường đặc biệt ủ kín ủ tỏi đen, ủ yếm khí sinh nấm vi khuẩn bám lên bề mặt cảm biến làm hư hỏng cảm biến 1.3 Kết luận chương Tìm hiểu tổng quan Arduino DHT 11 để từ thiết kế mạch đo nhiệt độ - độ ẩm sử dụng DHT11 hiển thị LCD Arduino nắm bắt nhiệt độ, độ ẩm giúp ta biết tình trạng làm việc có xử lý kịp thời hư hỏng Việc dùng phương pháp thủ công xác định nhiệt độ, độ ẩm trở nên xác tốn thời gian Thay vào dùng cảm biến nhiệt độ - độ ẩm để có độ cao thời gian Chúng ta cịn áp dụng cảm biến nhiệt độ - độ ẩm khống chế giới hạn nhiệt độ tùy vào ứng dụng thực tiễn Nhóm Bài tập nhóm Internet giao thức Chương 2: Thiết kế mơ hình 2.1 Giới thiệu chung hệ thống Arduino tảng mã nguồn mở sử dụng để xây dựng dự án điện tử Arduino bao gồm bảng mạch lập trình (thường gọi vi điều khiển) phần mềm (IDE) sử dụng để lập trình viết tải mã máy tính lên bo mạch Các mạch Arduino hay mạch dựa tảng Arduino lập trình ngơn riêng Ngơn ngữ dựa ngơn ngữ Wiring viết cho phần cứng nói chung, giống lập trình C đơn giản, nên việc tiếp cận khơng khó khăn Để lập trình gửi lệnh nhận tín hiệu từ mạch Arduino, ta sử dụng mơi trường lập trình Arduino gọi Arduino IDE 2.2 Sơ đồ kết nối thiết bị 2.2.1 Nối nguồn Arduino với Breadboard Nối trực tiếp chân 5V từ Ardunio Board mạch cực dương Nối trực tiếp chân GND từ Ardunio Board cực âm Hình 5: Nối nguồn Arduino với Breadbroard 2.2.2 Thực kết nối DHT11 với Ardunio Chân VCC của cảm biến nối với nguồn 5V trên Arduino Chân GND nối với chân GND trên Arduino Chân Data nối với bất kì chân kĩ thuật số nào của Arduino (ở đây là chân sớ 4) Nhóm Bài tập nhóm Internet giao thức Hình 6: Nối DHT11 với Arduino 2.2.3 Kết nối Module I2C & LCD với Ardunio Chân VCC của hình nới với nguồn 5V trên Arduino Chân GND nối với chân GND trên Arduino Chân SDA module nối với chân A4 trên Arduino Chân SDD nối với chân A5 trên Arduino Hình 7: Kết nối Module I2C & LCD với Ardunio 2.3 Code thiết bị Arduino  Code: #include // khai bao thu vien DHT11 Nhóm Bài tập nhóm Internet giao thức #include #include // khai bao thu vien LCD _I2C LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); const int DHTPIN = 4; // sử dụng chân số const int DHTTYPE = DHT11; // sử dụng cảm biến DHT11 DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); byte degree[8] = { 0B01110, 0B01010, 0B01110, 0B00000, 0B00000, 0B00000, 0B00000, 0B00000 }; void setup() { lcd.init(); // khoi tao lcd lcd.backlight(); // bat den lcd lcd.print("Nhiet do: "); // in man nhietdo lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Do am: "); lcd.createChar(1, degree); dht.begin(); } void loop() { float h = dht.readHumidity(); // độ ẩm float t = dht.readTemperature(); // nhiệt độ // lcd.clear(); lcd.setCursor(10,0); lcd.print(round(t)); lcd.print(" "); lcd.write(1); lcd.print("C"); } lcd.setCursor(10,1); lcd.print(round(h)); lcd.print(" %");  Mạch proteus Nhóm Bài tập nhóm Internet giao thức Hình 8: Mơ mơ hình phần mềm Proteus  Kết quả: Hình 9: Kết chạy phần mềm Proteus Nhóm Bài tập nhóm Internet giao thức Hình 10: Kết chạy phần mềm Proteus 2.4 Tổng kết chương Sau tìm hiểu Arduino DHT11 chương trước, chương trình bày thiết kế kết nối cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 với Arduino, hiển thị kết đo hình LCD 10 Nhóm Bài tập nhóm Internet giao thức KẾT LUẬN Bài báo cáo trình bày thiết kế kết nối cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 với Arduino, hiển thị kết đo hình LCD; giúp tìm hiểu tởng quan về Arduino và DHT 11 để từ đó thiết kế được mạch đo nhiệt độ - độ ẩm sử dụng DHT11 hiển thị LCD trên Arduino nắm bắt được nhiệt độ, độ ẩm giúp ta biết được tình trạng làm việc và có những xử lý kịp thời hư hỏng Việc dùng phương pháp thủ công xác định được nhiệt độ, độ ẩm sẽ trở nên ít chính xác và tốn thời gian hơn Thay vào đó sẽ dùng cảm biến nhiệt độ - độ ẩm để có được độ chính cao và ít thời gian hơn Chúng ta còn có thể áp dụng cảm biến nhiệt độ - độ ẩm khống chế giới hạn nhiệt độ nào đó tùy vào ứng dụng thực tiễn 11 Nhóm Bài tập nhóm Internet giao thức TÀI LIỆU THAM KHẢO Bài – Cảm biến với Arduino https://itstar.edu.vn/Internet-van-vat-IoT/tin-tuc-39/HUONG-DAN-SU-DUNG-CAMBIEN-DHT11-VA-ARDUINO-HIEN-THI-NHIET-DO-VA-DO-AM-LEN-MAN-HINHLCD.html 12 Nhóm ... định nhiệt độ, độ ẩm trở nên xác tốn thời gian Thay vào dùng cảm biến nhiệt độ - độ ẩm để có độ cao thời gian Chúng ta cịn áp dụng cảm biến nhiệt độ - độ ẩm khống chế giới hạn nhiệt độ tùy vào... tài “NGHIÊN CỨU CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM DHT11 VỚI ARDUINO " Bài tập nhóm Internet giao thức MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ii DANH MỤC HÌNH VẼ Chương 1: Tổng quan Arduino DHT11. .. hiểu Arduino DHT11 chương trước, chương trình bày thiết kế kết nối cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 với Arduino, hiển thị kết đo hình LCD 10 Nhóm Bài tập nhóm Internet giao thức KẾT LUẬN Bài báo