GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Lý do chọn đề tài
Em chọn “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống điều khiển nhà thông minh” làm đề tài đồ án tốt nghiệp vì những lý do sau đây:
Thứ nhất, nhà thông minh đang là xu hướng phổ biến trên thế giới khi hỗ trợ tiết kiệm thời gian và công sức nhờ áp dụng công nghệ hiện đại Tại Việt Nam, công nghệ này cũng ngày càng được nhiều người dùng và trở thành lựa chọn ưu tiên.
Thứ hai, em có thể áp dụng được nhiều kiến thức đã được học vào đề tài như kiến thức lập trình vi xử lý, kiến thức về các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng,…hoặc kiến thức về giao tiếp giữa hai vi điều khiển,…Đây cũng là cơ hội để em tìm hiểu thêm kiến thức mới, rèn luyện tính tự chủ và tinh thần trách nhiệm trong công việc.
Thứ ba, dưới sự phổ biến của công nghệ nhà thông minh hiện nay, thì nhu cầu tìm hiểu và phát triển càng trở nên cấp thiết.
Cuối cùng, với mục đích tạo ra được một bộ điều khiển với những tính năng cơ bản, áp dụng được cho chính ngôi nhà của mình đã tạo thêm động lực thúc đẩy cho em thực hiện đề tài này.
Mục tiêu của đề tài
Hiểu rõ đặc điểm, tính năng và cấu trúc của ngôi nhà thông minh Nắm vững những tính năng của hệ thống cửa thông minh, hệ thống chiếu sáng, hệ thống báo cháy trong nhà thông minh.
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ điều khiển ngôi nhà với những tính năng cơ bản sau:
- Hệ thống bảo mật, điều khiển cửa.
- Hệ thống hiển thị và giám sát nhiệt độ, độ ẩm.
- Hệ thống báo cháy và rò rỉ khí gas.
- Hệ thống đèn, quạt thông minh.
- Hệ thống mái che tự động.
Xây dựng mô hình ngôi nhà để có thể vận hành thử nghiệm bộ điều khiển trên.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Phạm vi của nhà thông minh rất rộng, từ cơ sở hạ tầng cho đến các chức năng, chế độ hoạt động
Trong đồ án này tập trung nghiên cứu thiết kế hệ thống cửa thông minh; hệ thống bật tắt các thiết bị trong nhà theo các phương pháp khác nhau; hệ thống hiển thị và giám sát nhiệt độ, độ ẩm; hệ thống báo cháy và rò khí gas; hệ thống mái che tự động Điều khiển, giám sát từ xa thông qua Internet.
TỔNG QUAN VỀ NHÀ THÔNG MINH
Giới thiệu về nhà thông minh
Nhà thông minh (tiếng Anh là "Smart Home") hoặc hệ thống nhà thông minh là một ngôi nhà/ căn hộ được lắp đặt các thiết bị điện, điện tử có thể được điều khiển hoặc tự động hóa hoặc bán tự động, thay thế con người trong thực hiện một hoặc một số thao tác quản lý, điều khiển Hệ thống điện tử này giao tiếp với người dùng thông qua bảng điện tử đặt trong nhà, ứng dụng trên điện thoại di động, máy tính bảng hay một giao diện web.
Sự thông minh của một ngôi nhà được thể hiện trên bốn phương diện như sau:
- Thứ nhất, là khả năng tự động hóa Căn nhà được trang bị hệ thống các cảm biến như: cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm, cảm biến khí gas, cảm biến báo cháy, cảm biến vật cản, cảm biến ánh sáng… với khả năng tự động hoạt động theo điều kiện môi trường Nhà thông minh giúp chúng ta giám sát được mức tiêu thụ điện, nước tốt hơn so với thông thường.
- Thứ hai, là khả năng thỏa mãn nhu cầu của người sử dụng Chủ nhân ngôi nhà có thể điều khiển theo ý muốn hoặc theo những kịch bản được lập trình sẵn.
- Thứ ba, là khả năng bảo mật, giám sát an ninh Hệ thống giám sát an ninh, báo cháy, báo rò rỉ khí gas sẽ tự động báo trạng thái của ngôi nhà qua mạng internet.
- Thứ tư, là khả năng điều khiển, cảnh báo từ xa thông qua kết nối internet thông qua Wifi, 3G… Các thiết bị như: bóng đèn, điều hòa, ti vi, tủ lạnh,… cũng đều được kết nối tới mạng Internet Người sử dụng chỉ cần có một thiết bị kết nối Internet là có thể theo dõi dữ liệu từ các cảm biến và điều khiển các thiết bị trong nhà theo ý muốn của bản thân.
Hình 2 1 Mô hình tổng quan nhà thông minh
Hiện nay, trên thế giới nhà thông minh đã và đang là một thị trường tiềm năng với thị trường toàn cầu lên đến con số tỉ đô Các kỹ sư vẫn đang tiếp tục sáng tạo để tạo ra nhiều tiện ích hơn nữa cho ngôi nhà cũng như tối ưu hóa về triển khai lắp đặt một ngôi nhà thông minh Tại Việt Nam, nhà thông minh vẫn còn là lĩnh vực còn khá mới, chủ yếu mới được lắp đặt tại các tòa nhà mới, chung cư cao cấp, biệt thự và khách sạn sang trọng Tuy nhiên cũng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ và hệ thống Internet nhà thông minh sẽ nhanh chóng trở thành xu hướng nhà trong tương lai tại nước ta.
Các thành phần cơ bản của hệ thống nhà thông minh
2.2.1 Hệ thống kiểm soát ra vào
Dù gia chủ đi vắng hay ở nhà, việc kiểm soát các hệ thống vào ra trong ngôi nhà vẫn là rất quan trọng, giúp đề phòng trộm… Ngôi nhà thông minh cung cấp hệ thống kiểm soát vào ra cho phép chủ nhà quản lý và cấp quyền “đăng nhập” cho các thành viên trong gia đình và người thân.
Hệ thống cửa ra vào sẽ được lắp đặt các khóa vân tay, thẻ từ, mật khẩu… nhằm nhận dạng người trong nhà hoặc khách để cấp quyền “đăng nhập” Ngoài ra, còn có thể dùng hệ thống nhận diện khuôn mặt hay giọng nói.
Hình 2 2 Hệ thống cửa thông minh
2.2.2 Hệ thống chiếu sáng thông minh
Các thiết bị chiếu sáng như: bóng đèn huỳnh quang, đèn LED, đèn neon, đèn ngủ, đèn trang trí,…được sử dụng rất nhiều Vì vậy, nếu phối hợp chiếu sáng không hợp lý sẽ dẫn tới bị “ô nhiễm” ánh sáng, lãng phí điện, gây những bất tiện nhỏ trong việc bật tắt, điều chỉnh độ sáng cho phù hợp cho gia chủ.
Hệ thống chiếu sáng sẽ được tích hợp chung với các hệ thống khác hoặc sẽ được tách riêng ra để điều khiển độc lập Các giải pháp đều nhằm tối ưu hóa hệ thống và giúp gia chủ điều khiển dễ dàng hơn Các giải pháp kết hợp sẽ được tính đến để tự động hóa tới mức tối đa.
Hệ thống chiếu sáng có thể được điều khiển trực tiếp thông qua các công tắc, nút nhấn được gắn trực tiếp trên tường trong nhà hoặc có thể điều khiển thông qua Smartphone, Ipad và giọng nói Người dùng cũng có thể thiết lập ánh sáng tự động, điều chỉnh thời gian và cường độ sáng của đèn.
Hình 2 3 Điều khiển hệ thống đèn bằng Smartphone
2.2.3 Hệ thống cảm biến và báo động
Hệ thống các cảm biến là thành phần quan trọng trong bất kì hệ thống nào của ngôi nhà, các cảm biến có nhiệm vụ gửi các thông số đo được về cho bộ xử lý trung tâm để có giải pháp phù hợp với từng gói dữ liệu và xử lý từng tình huống tương ứng.
Các cảm biến cơ bản như cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, cảm biến gas, CO, cảm biến hồng ngoại… Chúng sẽ được kết nối với các thiết bị hiện thị để thông báo tới gia chủ hoặc báo động khi phát hiện dấu hiệu bất thường
Hình 2 4 Giám sát các điều kiện môi trường thông qua thiết bị thông minh từ xa
2.2.4 Hệ thống các công tắc điều khiển trạng thái
Hệ thống các công tắc và bảng hiển thị sẽ cung cấp thông tin cũng như nhận lệnh điều khiển từ gia chủ Đảm bảo sự tương tác hai chiều giữa các thành viên và hệ thống tự động
Hệ thống bao gồm: các điều khiển từ xa, các công tắc gắn tường, các bảng điều khiển tương tác HMI, điện thoại thông minh…
Hình 2 5 Bật đèn, quạt thông qua remote
2.2.5 Hệ thống xử lý trung tâm, điều khiển, giám sát từ xa
Ngôi nhà thông minh được đánh giá cao và khác hẳn những ngôi nhà bình thường là do nó được trang bị một hệ thống điều khiển và toàn bộ các thay đổi và điều khiển tự động trong ngôi nhà được xử lý đồng nhất thông qua hệ thống xử lý trung tâm Nó có vai trò quan trọng, làm nhiệm vụ liên kết các hệ thống khác trong ngôi nhà lại với nhau, điều phối của hệ thống chấp hành một cách nhịp nhàng theo các điều kiện tác động được lập trình từ trước.
Xu hướng nhà thông minh hiện nay
- Sử dụng nhà thông minh bằng giọng nói: Song song với thao tác qua ứng dụng được thiết lập trên điện thoại thông minh, các thiết bị nhà thông minh hiện nay còn có thể điều khiển thông qua giọng nói nhờ sự hỗ trợ của “trợ lý ảo” Hiện nay rất nhiều nhãn hàng đã phát triển thêm ngôn ngữ tiếng Việt và thiết lập các “trợ lý ảo” cho các sản phẩm thông minh như TV, loa, bộ phát wifi… giúp cho việc điều khiển các thiết bị thông minh trở nên dễ dàng và nhanh chóng hơn.
- Tăng cường an ninh, an toàn, bảo mật cho người dùng: Gia chủ luôn mong muốn ngôi nhà của mình có khả năng bảo mật cao và có thể phát hiện hoặc ngăn chặn những kẻ lạ mặt đột nhập Các thiết bị nhà thông minh bao gồm: camera an ninh,cảm biến chuyển động hay khóa thông minh… với khả năng đảm bảo tính an toàn cho ngôi nhà ngay từ cửa ra vào
- Tiết kiệm hơn và sống xanh với môi trường: Thông minh nhưng tiết kiệm và sống xanh với môi trường đang là xu hướng của nhà thông minh hiện đại Ngoài việc giảm thiểu chi phí lắp đặt, thiết bị thông minh còn giúp bạn kiểm soát tốt khả năng tiêu thụ năng lượng mỗi ngày của gia đình bạn Các thiết bị đèn/bóng đèn thông minh sẽ được điều khiển từ xa hoặc lên lịch tắt/bật một cách dễ dàng và nhanh chóng Từ đó giúp con người cải thiện hiệu quả về mặt chất lượng cuộc sống trong tương lai.
- Đơn giản hóa các thiết bị thông minh: Trong những năm trước, để làm nhà thông minh, chúng ta thường sử dụng các thiết bị có mức giá đắt đỏ Điều này khiến cho người dùng phần lớn bị phụ thuộc vào nhà cung cấp thiết bị bởi vì công nghệ lắp đặt phức tạp và có yêu cầu cao về mặt kỹ thuật Tuy nhiên vào giai đoạn năm 2022 – 2023, các thiết bị công nghệ đã trở nên đơn giản hơn rất nhiều Với tiêu chí “tạo sự thân thiện cho người dùng”, các nhà sản xuất thiết bị thông minh không những giảm bớt những thao tác kết nối và lắp đặt phức tạp hướng đến kết nối không dây mà còn chú trọng thiết kế giao diện thân thiện cho người dùng Đồng thời tích hợp trí tuệ nhân tạo AI để ngôi nhà trở nên thông minh và tiện nghi hơn.
- Đáp ứng tính thẩm mĩ cao cho không gian sống: Không đơn thuần là sản xuất các thiết bị thông minh đáp ứng về mặt công năng, mà tính thẩm mỹ cũng là yếu tố mà nhiều đơn vị nhà thông minh ưu tiên lên hàng đầu Đảm bảo sao cho các thiết bị có thể phù hợp với phong cách kiến trúc đa dạng không gian, tạo nên sự tinh tế sang trọng cũng như dễ dàng sử dụng với mọi độ tuổi.
Phân tích lựa chọn phương án thực hiện
2.4.1 Sơ đồ kết cấu ngôi nhà
Chúng em lựa chọn thiết kế ra một mô hình cơ bản dành cho một gia đình với bốn người ở, với thiết kế gồm:
Loại phòng Diện tích (m 2 ) Số lượng (phòng)
Bảng 2 1 Kích thước các phòng
Hình 2 6 Kết cấu ngôi nhà
2.4.2 Chức năng của ngôi nhà
Hệ thống bảo mật, điều khiển cửa (cho cửa chính ra vào nhà, cửa sổ)
+ Nhận diện khuôn mặt để mở cửa (ESP32 CAM).
+ Mở cửa bằng mật khẩu bàn phím.
+ Mở cửa bằng thẻ từ.
+ Điều khiển qua Web, App Blynk.
+ Điều khiển bằng nút nhấn.
Hệ thống báo cháy và rò rỉ khí gas (phòng bếp)
+ Hệ thống thông báo, cảnh báo.
Hệ thống đèn chiếu sáng, quạt (phòng khách, hai phòng ngủ, phòng bếp)
+ Điều khiển bằng nút bấm.
+ Điều khiển qua Web, App Blynk
+ Điều khiển bằng giọng nói (Bluetooth HC05).
+ Điều khiển qua remote hồng ngoại.
+ Cảm biến chuyển động (phòng vệ sinh) vào phòng đèn tự động bật, ra phòng sau một khoảng thời gian thì đèn tắt.
Hệ thống hiển thị và giám sát nhiệt độ, độ ẩm:
+ Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm (phòng khách).
+ Hiển thị thông số nhiệt độ, độ ẩm qua LCD.
+ Giám sát qua web, app Blynk.
Hệ thống mái che tự động: Cảm biến mưa (đóng mở dàn phơi đồ tự động).
2.4.3 Sơ đồ hoạt động hệ thống điều khiển giám sát
Hình 2 7 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển, giám sát
Khối cảm biến: Sử dụng các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, cảm biến khí gas, CO, cảm biến mưa, cảm biến chuyển động để cung cấp thông tin cho bộ điều khiển.
- Hệ thống cửa: động cơ, khóa số, còi và hệ thống cửa sổ có thể đóng mở nhờ động cơ.
- Hệ thống đèn, quạt: gồm các đèn led chiếu sáng và các quạt.
- Hệ thống báo cháy, rò rỉ khí gas: còi, LCD, quạt hút.
- Hệ thống mái che: có thể tự động kéo ra hoặc thu vào nhờ động cơ.
Khối xử lý: sử dụng Arduino Mega 2560, Arduino Uno R3, Module NodeMCU ESP
8266 Ngoài ra để điều khiển được các thiết bị điện gia dụng thì cần tích hợp thêm hệ thống relay, phím bấm và LCD cũng được trang bị để dễ dàng điều khiển trực tiếp Với giới hạn đề tài là xây dựng mô hình nhà thông minh, nên các thiết bị quạt, đèn thực tế sẽ được thay thế bằng đèn led và quạt tản nhiệt 12V Tuy nhiên các thiết bị vẫn sẽ được điều khiển thông qua relay để đảm bảo tính ứng dụng thực tế của đề tài
TÌM HIỂU VỀ PHẦN CỨNG, PHẦN MỀM TRONG HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH
Giới thiệu chung về vi xử lý
Vi xử lý (viết tắt là àP hay uP) cũn được gọi là bộ vi xử lý là một mạch tớch hợp hàng ngàn thậm chí hàng triệu Transistor (LSI, VLSI, MSI) được thiết kế với nhau Các Transistor cùng nhau làm việc để lưu trữ và xử lý dữ liệu cho bộ vi xử lý.
Kể từ khi ra đời và phát triển đến nay các bộ vi xử lý đã trải qua năm thế hệ Vào những giai đoạn đầu trong quá trình phát triển của công nghệ vi xử lý, các chip (hay các vi xử lý) được chế tạo chỉ tích hợp những phần cứng thiết yếu như CPU cùng các mạch giao tiếp giữa CPU và các phần cứng khác Trong giai đoạn này, các phần cứng khác (kể cả bộ nhớ) thường không được tích hợp trên chip mà phải ghép nối thêm bên ngoài Các phần cứng này được gọi là các ngoại vi (Peripherals) Về sau, nhờ sự phát triển vượt bậc của công nghệ tích hợp, các ngoại vi cũng được tích hợp vào bên trong
IC và người ta gọi các vi xử lý đã được tích hợp thêm các ngoại vi là các “vi điều khiển”.
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại vi xử lý, vi điều khiển như họ 8051, PIC, AVR,… mang lại nhiều sự lựa chọn tùy từng nhu cầu của người sử dụng.
3.1.1 Họ vi xử lý 8051 a) Sơ đồ khối 8051:
Hình 3 1 Sơ đồ khối của bộ vi điều khiển 8051
Kiến trúc cơ bản bên trong 8051 bao gồm các khối chức năng:
- CPU (Central Processing Unit): đơn vị điều khiển trung tâm.
- Bộ nhớ chương trình ROM bao gồm 4 Kbyte.
- Bộ nhớ dữ liệu RAM bao gồm 128 byte.
- Hai bộ định thời/bộ đếm 16bit thực hiện chức năng định thời và đếm sự kiện.
- Bộ giao diện nối tiếp (cổng nối tiếp), Bộ chia tần số.
- Khối điều khiển ngắt với hai nguồn ngắt ngoài. b) Sơ đồ chân của 8051:
Hình 3 2 Sơ đồ chân họ 8051
Hình 3.2 mô tả sơ đồ chân của họ 8051 Chức năng của từng chân như sau:
- Chân 1 đến 8: được gọi là Cổng 1 (Port 1), có duy nhất một chức năng là xuất nhập theo bit hoặc byte.
- Chân 9: chân vào reset của 8051.
- Chân 10 đến 17: Cổng 3 (Port 3): có chức năng như cổng 1 và có các chứ năng riêng được thể hiện trên Bảng 3.1
P3.0 RxD Chân nhận dữ liệu cho cổng nối tiếp
P3.1 TxD Chân truyền dữ liệu cho cổng nối tiếp
P3.2 INT0 Chân ngắt bên ngoài 0
P3.3 INT1 Chân ngắt bên ngoài 1
P3.4 T0 Ngõ vào của Timer/Counter 0
P3.5 T1 Ngõ vào của Timer/Counter 1
P3.6 WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài
P3.7 RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài
Bảng 3 1 Chức năng riêng của cổng 3
- Chân 18 và 19 (XTAL1 và XTAL2): dùng để nối với bộ dao động ngoài.
- Chân 20: nối vào chân 0V của nguồn cấp.
- Chân 21 đến 28: Cổng 2 (Port 2): ngoài chức năng giống Cổng 1 thì còn là byte cao của bus địa chỉ khi sử dụng bộ nhớ ngoài.
- Chân 29 (PSEN): là chân điều khiển đọc chương trình ở bộ nhớ ngoài.
- Chân 30 (ALE): cho phép tách các đường dữ liệu và địa chỉ tại Port 0 và 2.
- Chân 31 (EA): cho phép chọn bộ nhớ chương trình là bộ nhớ trong hay ngoài vi điều khiển.
- Chân 32 đến 39: Cổng 0 (Port 0), ngoài chức năng xuất nhập, cổng 0 còn là bus đa hợp dữ liệu và địa chỉ. c) Tập lệnh và lập trình:
Lập trình cho vi điều khiển cũng tương tự như lập trình cho máy tính, bản chất là ta gia lệnh cho vi điều khiển thực hiện một danh sách các lệnh cơ bản được sắp xếp theo một trình tự nào đó để có thể hoàn thành một nhiệm vụ đề ra Và tất cả những lệnh mà vi điều khiển có thể hiểu được gọi là tập lệnh Các vi điều khiển tương thích với 8051 có
Hiện nay họ 8051 vẫn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: điện thoại di động, ô tô, quản lý xe hybus,…Tuy nhiên do là loại vi điều khiển 8 bit và được ra mắt từ sớm nên 8051 đang dần lỗi thời, không còn phù hợp cho những yêu cầu cao và phức tạp hơn Ngoài ra, tốc độ xử lý thấp, không thực sự phù hợp với các ngôn ngữ cấp cao cũng như không phải là lựa chọn lý tưởng cho các thiết bị hiệu suất cao cũng là những nhược điểm đáng lưu tầm của dòng 8051.
PIC là một họ vi điều khiển RISC được sản xuất bởi công ty Microchip Technology. Dòng PIC đầu tiên là PIC1650 được phát triển bởi Microelectronics Division thuộc General Instrument Ngày nay, rất nhiều dòng PIC được xuất xưởng với hàng loạt các module ngoại vi tích hợp sẵn như UART, PWM, ADC, … với bộ nhớ chương trình từ
512 word đến 32k word. a) Cấu trúc PIC:
Hình 3 3 Cấu trúc bên trong của PIC
Cấu trúc bên trong PIC gồm các thành phần:
- Năm Port xuất/nhập (A, B, C, D, E) tương ứng 33 chân ra.
- Hai bộ định thời 8bit Timer 0 và Timer 2.
- Một bộ định thời 16bit Timer 1, có thể hoạt động ở chế độ tiết kiệm năng lượng (SLEEP MODE) với nguồn xung clock ngoài.
- Hai bộ Capture/ Compare/ PWM (Bắt giữ/ So sánh/ Điều khiển xung).
- Một bộ biến đổi Analog to Digital 10 bit, 8 ngõ vào.
- Hai bộ so sánh tương tự (Comparator).
- Một bộ định thời giám sát (Watch Dog Timer).
- Một cổng giao tiếp song song 8bit.
- Nguồn ngắt. b) Sơ đồ chân PIC16F877A:
Hình 3 4 Sơ đồ chân PIC16F877A
- Các chân 11, 32 là các chân dương nguồn (5V).
- Các chân 12, 31 là các chân mát (0V).
- Chân 1 (MCLR) phục vụ cho việc Reset PIC.
- Hai chân 13, 14 để kết nối với thạch anh tạo dao động ngoài cho PIC.
- Các chân còn loại là các chân xuất/nhập của 5 cổng A, B, C, D, E. c) Lập trình cho PIC:
PIC sử dụng tập lệnh RISC, với dòng PIC low-end (độ dài mã lệnh 12 bit, ví dụ: PIC12Cxxx) và mid-range (độ dài mã lệnh 14 bit, ví dụ: PIC16Fxxxx), tập lệnh bao gồm khoảng 35 lệnh, và 70 lệnh đối với các dòng PIC high-end (độ dài mã lệnh 16 bit, ví dụ: PIC18Fxxxx) Tập lệnh bao gồm các lệnh tính toán trên các thanh ghi, với các hằng số, hoặc các vị trí bộ nhớ, cũng như có các lệnh điều kiện, lệnh nhảy/gọi hàm, và các lệnh để quay trở về, nó cũng có các tính năng phần cứng khác như ngắt hoặc sleep (chế độ hoạt động tiết kiện điện) Microchip cung cấp môi trường lập trình MPLAB, nó bao gồm phần mềm mô phỏng và trình dịch ASM Một số công ty khác xây dựng các trình dịch C, Basic, Pascal cho PIC.
Nhược điểm của dòng PIC là độ dài của chương trình sẽ lớn vì sử dụng RISC nên yêu cầu người sử dụng phải có kiến thức về lập trình, không thể truy cập bộ nhớ chương trình và chỉ có một bộ tích lũy duy nhất Ngoài ra PIC có công suất ra thấp do đó yêu cầu mạch giao tiếp điều khiển các thiết bị dòng điện cao hơn.
3.1.3 Giới thiệu về Arduino a) Arduino là gì?
Arduino là một bo mạch vi điều khiển do một nhóm giáo sư và sinh viên nước Ý thiết kế và đưa ra đầu tiên vào năm 2005 Mạch Arduino được sử dụng để cảm nhận và điều khiển nhiều đối tượng khác nhau Nó có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ lấy tín hiệu từ cảm biến đến điều khiển đèn, động cơ, và nhiều đối tượng khác Ngoài ra mạch còn có khả năng liên kết với nhiều module khác nhau như module đọc thẻ từ, ethernet shield, sim900A,… để tăng khả ứng dụng của mạch.
Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM, Atmel 32-bit,…Hiện phần cứng của Arduino có tất cả sáu phiên bản, Tuy nhiên phiên bản thường được sử dụng nhiều nhất là Arduino Uno và Arduino Mega.
Phần mềm để lập trình cho mạch Arduino là phần mềm IDE. Ứng dụng Arduino:
Arduino có nhiều ứng dụng trong đời sống, trong việc chế tạo các thiết bị điện tử chất lượng cao Một số ứng dụng có thể kể đến như:
Game tương tác: chúng ta có thể dùng Arduino để tương tác với Joystick, màn hình,… để chơi các trò như Tetrix, phá gạch, Mario… và nhiều game rất sáng tạo nữa.
Lập trình robot: Arduino chính là một phần quan trọng trong trung tâm xử lí giúp điều khiển được hoạt động của robot Lập trình máy bay không người lái Có thể nói đây là ứng dụng có nhiều kì vọng trong tương lai.
Arduino điều khiển thiết bị ánh sáng cảm biến tốt Là một trong những bộ phần quan trọng trong cây đèn giao thông, các hiệu ứng đèn nháy được cài đặt làm nổi bật các biển quảng cáo Ứng dụng trong máy in 3D và nhiều ứng dụng khác tùy thuộc vào khả năng sáng tạo của người sử dụng. b) Arduino Uno:
Arduino Uno là một bo mạch thiết kế với bộ xử lý trung tâm là vi điều khiển AVR Atmega328 Nó bao gồm toàn bộ những thứ cần thiết để giữ bộ vi điều khiển chỉ cần gắn nó vào PC với sự trợ giúp của cáp USB và cung cấp điện bằng bộ chuyển đổi AC-
DC hoặc pin để bắt đầu.
Vi điều khiển Atmega 328 họ 8 bit Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ được cấp qua cổng
Tần số hoạt động 16 MHz
Dòng tiêu thụ khoảng 30mA Điện áp khuyên dùng 6-20V DC
Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM)
Số chân Analog 6 (độ phân giải 10bit)
Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30 mA
Dòng ra tối đa (5V) 500mA
Dòng ra tối đa (3.3V) 50 mA
Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader
Bảng 3 2 Thông số kĩ thuật Arduino Uno R3
Hình 3 6 Sơ đồ chân Arduino Uno
- GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho UNO Khi dùng các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được nối với nhau.
- 5V: cấp điện áp 5V đầu ra Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA.
- 3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA.
- Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, nối cực dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND.
Tổng quan về các thiết bị cảm biến sử dụng
3.2.1 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11
Hình 3 12 Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11
DHT11 là một cảm biến kỹ thuật số để cảm nhận nhiệt độ và độ ẩm Cảm biến này có thể dễ dàng giao tiếp với bất kỳ bộ vi điều khiển vi nào như Arduino, Raspberry Pi, để đo độ ẩm và nhiệt độ ngay lập tức DHT11 là một cảm biến độ ẩm tương đối Để đo không khí xung quanh, cảm biến này sử dụng một điện trở nhiệt và một cảm biến độ ẩm điện dung.
Cấu tạo: Cảm biến DHT11 bao gồm một phần tử cảm biến độ ẩm điện dung và một điện trở nhiệt để cảm nhận nhiệt độ Tụ điện cảm biến độ ẩm có hai điện cực với chất nền giữ ẩm làm chất điện môi giữa chúng Thay đổi giá trị điện dung xảy ra với sự thay đổi của các mức độ ẩm IC đo, xử lý các giá trị điện trở đã thay đổi này và chuyển chúng thành dạng kỹ thuật số. Để đo nhiệt độ, cảm biến này sử dụng một nhiệt điện trở có hệ số nhiệt độ âm, làm giảm giá trị điện trở của nó khi nhiệt độ tăng Để có được giá trị điện trở lớn hơn ngay cả đối với sự thay đổi nhỏ nhất của nhiệt độ, cảm biến này thường được làm bằng gốm bán dẫn hoặc polymer.
- Điện áp hoạt động: 3V - 5V DC
- Dòng điện tiêu thụ: 2.5mA
- Phạm vi cảm biến độ ẩm: 20% - 90% RH, sai số ±5%RH
- Phạm vi cảm biến nhiệt độ: 0°C ~ 50°C, sai số ±2°C
- Tần số lấy mẫu tối đa: 1Hz (1 giây 1 lần)
Hình 3 13 Sơ đồ chân DHT11
Số chân Tên chân Mô tả
2 Data Đầu ra cả nhiệt độ và độ ẩm thổng qua dữ liệu nối tiếp
3 NC Không có kết nối nên không sử dụng
Bảng 3 6 Bảng chân của DHT11
3.2.2 Cảm biến khí gas MQ-2
Cảm biến khí gas MQ-2 sử dụng phần tử SnO2 có độ dẫn điện thấp hơn trong không khí sạch, khi khí dễ cháy tồn tại, cảm biến có độ dẫn điện cao hơn, nồng độ chất dễ cháy càng cao thì độ dẫn điện của SnO2 sẽ càng cao và được tương ứng chuyển đổi thành mức tín hiệu điện.
Cảm biến khí gas MQ-2 là cảm biến khí có độ nhạy cao với LPG, Propane và Hydrogen, mê-tan (CH4) và hơi dễ bắt lửa khác, với chi phí thấp và phù hợp cho các ứng dụng khác nhau.
Cảm biến xuất ra cả hai dạng tín hiệu là Analog và Digital, tín hiệu Digital có thể điều chỉnh mức báo bằng biến trở.
Hình 3 14 Cảm biến khí gas MQ-2
Sơ đồ nối dây với vi điều khiển:
AOUT ↔ MCU.IO (dùng tín hiệu analog)
DOUT ↔ MCU.IO (dùng tín hiệu số)
Hình 3 15 Sơ đồ mạch MQ-2 Thông số kĩ thuật:
- Điện áp đầu vào: 5VDC.
- Tiến hiệu đàu ra: Analog (AO) và Digital (DO)
- Phạm vi phát hiện rộng.
- Ổn định khi sử dụng trong thời gian dài.
3.2.3 Cảm biến chuyển động PIR HC-SR501 a) Giới thiệu chung:
Cảm biến thân nhiệt chuyển động PIR (Passive infrared sensor) HC-SR501 sử dụng để phát hiện chuyển động của các vật thể phát ra bức xạ hồng ngoại Cảm biến có thể chỉnh được độ nhạy để giới hạn khoảng cách bắt xa gần cũng như cường độ bức xạ của vật thể mong muốn, ngoài ra cảm biến còn có thể điều chỉnh thời gian kích trễ (giữ tín hiệu bao lâu sau khi kích hoạt) qua biến trở tích hợp sẵn.
Hình 3 16 Cảm biến HC-SR501
Phạm vi phát hiện: góc 360 độ hình nón, độ xa tối đa 6m.
Điện áp hoạt động: DC 3.8V – 5V
Mức tiêu thụ dòng: ≤ 50 uA
Thời gian báo: 30 giây và Độ nhạy có thể điều chỉnh bằng biến trở.
Kích thước: 1,27 x 0,96 x 1.0 (32,2 x 24,3 x 25,4 mm) b) Sơ đồ chân:
Hình 3 17 Sơ đồ mạch của Cảm biến HC-SR501
Chế độ L: Điện áp ra Vout tự động chuyển về 0 khi hết thời gian trễ dù vẫn có chuyển động.
Chế độ H: Điện áp ra Vout tự động giữ nguyên 3.3V cho đến khi không còn chuyển động.
3.2.4 Cảm biến mưa a) Giới thiệu chung:
Led báo nguồn (Màu xanh)
Led cảnh báo mưa (Màu đỏ)
Có hai dạng tín hiệu: Analog (AO) và Digital (DO)
Dạng tín hiệu: TTL, đầu ra 100mA (Có thể sử dụng trực tiếp Relay, Còi công suất nhỏ…)
Điều chỉnh độ nhạy bằng biến trở.
Sử dụng LM358 để chuyển AO –> DO.
Kích thước: 5.4*4.0mm, Dày 1.6mm.
Cảm biến mưa là cảm biến được sử dụng để nhận biết giọt nước hoặc lượng mưa Loại cảm biến này hoạt động giống như một công tắc Cảm biến này bao gồm hai phần là đệm cảm biến và một mô-đun cảm biến Bất cứ khi nào mưa rơi trên bề mặt của tấm cảm biến thì mô-đun cảm biến sẽ đọc dữ liệu từ tấm cảm biến để xử lý và chuyển nó thành đầu ra tương tự hoặc kỹ thuật số Do đó, đầu ra được tạo ra bởi cảm biến này có hai dạng tín hiệu là tương tự (Analog-AO) và kỹ thuật số (Digital-DO)
Mạch cảm biến mưa gồm có hai bộ phận:
Bộ phận cảm biến mưa được gắn ngoài trời.
Bộ phận điều chỉnh độ nhạy cần được che chắn. b) Nguyên lý hoạt động:
Các mạch cảm biến mưa có nguyên tắc hoạt động khá đơn giản, chúng hoạt động bằng cách so sánh hiệu điện thế của mạch cảm biến nằm ngoài trời với giá trị định trước (giá trị này thay đổi được thông qua một biến trở màu xanh) từ đó phát ra tín hiệu đóng / ngắt rơ le qua chân DO.
Khi có nước trên bề mặt cảm biến (trời mưa), độ dẫn điện tốt hơn và tạo ra ít điện trở hơn, chân DO được kéo xuống thấp (0V), đèn LED màu đỏ sẽ sáng lên Tương tự, khi cảm biến khô ráo (trời không mưa), độ dẫn điện kém và cho điện trở cao, chân DO của module cảm biến mưa được giữ ở mức cao (5V-12V) Vì vậy, đầu ra của cảm biến mưa chủ yếu phụ thuộc vào điện trở.
RFID (Radio Frequency Identification) là công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến Công nghệ này cho phép nhận biết các đối tượng thông qua hệ thống thu phát sóng radio, từ đó có thể giám sát, quản lý hoặc lưu vết từng đối tượng Một hệ thống RFID thường bao gồm hai thành phần chính là thẻ tag (chip RFID chứa thông tin) và đầu đọc (reader) đọc các thông tin trên chip.
Module đọc thẻ RFID RC522 có thể đọc được các loại thẻ có kết nối không dây như NFC, thẻ từ (loại dùng làm thẻ giảm giá, thẻ xe bus, tàu điện ngầm )
Tần số hoạt động: 13.56MHz
Khoảng cách hoạt động: 0 ~ 60мм
Cổng giao tiếp: SPI, tốc độ tối đa 10Мbps bps
Có khả năng đọc và ghi.
Hình 3 20 Sơ đồ chân RFID RC522
Tổng quan về các thiết bị sử dụng
3.3.1 LCD 16x2 và Module I2C Arduino a) LCD 16x2:
Là một linh kiện điện tử được sử dụng rộng dãi trong các dự án điện tử và lập trình. Được sử dụng để hiện thị các trạng thái hoặc thông số.
Chân Vss Chân nối đất cho LCD
Chân VDD Chân cấp nguồn cho LCD
Chân VEE Điều chỉnh độ tương phản của LCD
Chân RS Chân chọn thanh ghi (Register select) Nối chân RS với logic “0”
(GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn thanh ghi Chân R/W
Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write) Nối chân R/W với logic
“0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với logic “1” để LCD ở chế độ đọc
Chân cho phép (Enable) Sau khi các tín hiệu được đặt lên bus DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho phép của chân E
DB0-DB7 Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MCU
A Nguồn dương cho đèn nền
Bảng 3 7 Các chân của LCD 16x2
Hiện nay, màn hình hiển thị có rất nhiều loại được sử dụng vào từng mục đích khác nhau như: LCD 10.1inch cảm ứng điện dung Waveshare, màn hình cảm ứng Arduino TFT Shield 2,4inch, màn hình LCD Graphic, LCD text, LCD HMI Tùy vào mục đích và cách sử dụng cũng như ứng dụng của dự án mà chúng ta sử dụng màn hình loại nào cho tiện lợi Màn hình text LCD 16x2 sử dụng driver HD44780, có khả năng hiển thị hai dòng với mỗi dòng 16 kí tự, phổ biến và giá thành rẽ Thích hợp cho việc hiển thị các nội dung đơn giản, dễ sử dụng.
- LCD 16x2 có mười sáu chân trong đó tám chân dữ liệu (D0 - D7) và ba chân điều khiển (RS, RW, EN).
- Năm chân còn lại dùng để cấp nguồn và đèn nền cho LCD 16x2.
- Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu hình LCD ở chế độ lệnh hoặc chế độ dữ liệu.
- Chúng còn giúp ta cấu hình ở chế độ đọc hoặc ghi.
- Chức năng liên kết các chân LCD: thể hiện trong Bảng 3.7. b) Module I2C Arduino:
Thông thường, để sử dụng màn hình LCD, phải mất rất nhiều chân trên Arduino để điều khiển Do vậy, để đơn giản hóa công việc, người ta đã tạo ra một loại mạch điều khiển màn hình LCD sử dụng giao tiếp I2C Nói một cách đơn giản, chỉ tốn hai dây để điều khiển màn hình, thay vì 8 dây như cách thông thường.
(1): Biến trở điều chỉnh độ tương phản của màn hình LCD
(2): Đây là khu vực thay đổi địa chỉ I2C, nếu muốn kết nối nhiều thiết bị trên một đường I2C địa chỉ 0x27, thì bạn phải thay đổi nó, mặc định nhà sản xuất là A0, A1, A2
=1 (mức cao) như thế này Module có địa chỉ là 0X27 hoặc 0x3F
Chỉ cần hàn mạch module giao tiếp I2C với LCD là xong Bởi vì giao tiếp I2C được thiết kế riêng nhằm giúp LCD giao tiếp với Board xử lý một cách dễ dàng, nên rất dễ kết nối Hai chân SDA và SCL là hai chân tín hiệu dùng cho giao tiếp I2C.
- Điện áp hoạt động: 2.5 - 6V DC.
- Hỗ trợ màn hình: LCD1602,1604,2004 (driver HD44780).
- Địa chỉ mặc định: 0X27 (có thể điều chỉnh bằng ngắn mạch chân A0/A1/A2).
- Tích hợp Jump chốt để cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt.
- Tích hợp biến trở xoay điều chỉnh độ tương phản cho LCD.
Hình 3 23 Ví dụ về cách đấu nối giao tiếp I2C với LCD 16x2 và Arduino
ESP32-CAM có một camera kích thước nhỏ, rất cạnh tranh trong ngành, giống như mô-đun chính, mô-đun này có thể được xử lý công việc độc lập, module có kích thước nhỏ gon chỉ 40 x 27 x12 mm, dòng nghỉ chỉ 6mA Nó sử dụng camera OV2640 chất lượng cao hình ảnh sắc nét, không nhiễu sọc, không xảy ra tình trạng treo khi hoạt động do sử dụng IC cấp nguồn chất lượng cao.
ESP32-CAM có thể được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng IoT khác nhau, thích hợp cho thiết bị thông minh gia đình, điều khiển không dây công nghiệp, giám sát không dây kiểm soát, nhận dạng không dây QR, tín hiệu hệ thống định vị không dây…
Nó là một giải pháp lý tưởng cho các ứng dụng IoT.
Hình 3 24 ESP32 – CAM AI Thinker
- IC chính: ESP32-S (AI-Thinker)
- Mô-đun Wi-Fi BT SoC 802.11 b/g/n/e/i
- CPU 32-bit công suất thấp, cũng có thể phục vụ bộ xử lý ứng dụng
- Tốc độ đồng hồ lên đến 160MHz, sức mạnh tính toán lên đến 600 DMIPS
- Tích hợp 520 KB SRAM, 4MPSRAM bên ngoài
- Hỗ trợ UART / SPI / I2C / PWM / ADC / DAC
- Hỗ trợ máy ảnh OV2640 và OV7670, đèn flash tích hợp
- Hỗ trợ tải lên WiFI hình ảnh, thẻ TF, nhiều chế độ ngủ.
- Hỗ trợ chế độ hoạt động STA / AP / STA + AP
- Hỗ trợ cấu hình thông minh / công nghệ AirKiss
Hình 3 25 Sơ đồ chân ESP32-CAM
Sử dụng động cơ Servo SG90 để điều khiển đóng mở cửa Động cơ Servo có kích thước nhỏ, tốc độ phản ứng nhanh, tích hợp sẵn Drive điều khiển động cơ bên trong nên có thể dễ dàng điều chỉnh góc quay chích xác.
Hình 3 26 Động cơ Servo SG90
Servo là một dạng động cơ điện đặc biệt Không giống như động cơ thông thường khi cung cấp nguồn vào là quay liên tục, servo chỉ quay khi được điều khiển (bằng xung PWM) với góc quay nằm trong khoảng bất kì từ 0 ° -180 °
Một động cơ servo được điều khiển bằng cách gửi một loạt các xung qua đường tín hiệu Tần số của tín hiệu điều khiển phải là 50Hz hoặc một chu kỳ xung là 20ms Độ rộng của xung xác định vị trí góc của servo và các loại servo này thường có thể xoay
180 độ (chúng có giới hạn vật lý khi di chuyển).
Nói chung các xung có tại 1ms tương ứng với vị trí 0 độ, 1,5ms đến 90 độ và 2ms đến
180 độ Mặc dù thời gian tối thiểu và tối đa của các xung đôi khi có thể thay đổi theo các loại khác nhau và chúng có thể là 0,5ms cho 0 độ và 2,5ms cho vị trí 180 độ.
Hình 3 27 Tín hiệu điều khiển động cơ Servo
- Điện áp hoạt động: 4.8-5VDC
- Tốc độ: 0.12 sec/ 60 deg (4.8VDC)
- Kích thước: 21x12x22mm, Trọng lượng: 9g
Module Relay gồm rơ le hoạt động tại điện áp 5VDC, chịu được hiệu điện thế lên đến 250VAC 10A Module relay kích mức thấp được thiết kế chắc chắn, khả năng cách điện tốt Trên module đã có sẵn mạch kích relay sử dụng transistor và IC cách ly quang giúp cách ly hoàn toàn mạch điều khiển (vi điều khiển) với rơ le bảo đảm vi điều khiển hoạt động ổn định
Module có sẵn header rất tiện dụng khi kết nối với vi điều khiển Mô-đun này tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn quốc tế, khu vực đầu vào và khu vực tải có các khe cách ly.
- Mỗi relay tiêu thụ dòng: ~ 80mA
- Điện thế đóng ngắt tối đa: AC250V ~ 10A hoặc DC30V ~ 10A
- Có thể chọn mức tín hiệu 0 hoặc 1
- Kích thước: 5 cm x 2.6 cm x 1.9 cm, Nặng 17g.
- Dòng tải: 30A, khi truyền tải 8mA.
- Bluetooth protocol: Bluetooth Specification v2.0 + EDRo.
Module thu phát Bluetooth HC-05 dùng để thiết lập kết nối Serial giữa hai thiết bị bằng sóng bluetooth Điểm đặc biệt của module bluetooth HC-05 là module có thể hoạt động được ở hai chế độ: MASTER hoặc SLAVE.
+ Ở chế độ SLAVE: cần thiết lập kết nối từ smartphone, laptop, usb bluetooth để dò tìm module sau đó pair với mã PIN là 1234 Sau khi pair thành công, ta đã có một cổng serial từ xa hoạt động ở baud rate 9600
Các phần mềm sử dụng
Arduino IDE là một phần mềm với một mã nguồn mở, được sử dụng chủ yếu để viết và biên dịch mã vào module Arduino Nó bao gồm phần cứng và phần mềm Phần cứng chứa đến 300,000 board mạch được thiết kế sẵn với các cảm biến, linh kiện. Phần mềm giúp bạn có thể sử dụng các cảm biến, linh kiện ấy của Arduino một cách linh hoạt phù hợp với mục đích sử dụng.
Hình 3 41 Phần mềm Arduino IDE Đây là một phần mềm Arduino chính thống, giúp cho việc biên dịch mã trở nên dễ dàng, ngay cả một người bình thường không có kiến thức kỹ thuật cũng có thể làm được.
Khi người dùng viết mã và biên dịch, IDE sẽ tạo file Hex cho mã File Hex là các file thập phân Hexa được Arduino hiểu và gửi đến bo mạch bằng cáp USB Mỗi boArduino đều được tích hợp một bộ vi điều khiển, bộ vi điều khiển sẽ nhận file Hex và chạy theo mã được viết.
Hình 3 42 Giao diện sử dụng của Arduino IDE
Proteus được sử dụng để mô phỏng, thiết kế và vẽ các mạch điện tử Nó được phát minh bởi Labcenter Electronics. Ưu điểm:
Thiết kế mạch trên proteus tốn ít thời gian hơn so với việc xây dựng mạch trên thực tế.
Khả năng xảy ra lỗi ít hơn trong mô phỏng phần mềm chẳng hạn như kết nối lỏng lẻo, mất nhiều thời gian để tìm ra các vấn đề kết nối trong một mạch thực tế.
Mô phỏng mạch cung cấp tính năng chính mà một số linh kiện của mạch không thực tế thì bạn có thể xây dựng mạch của mình trên proteus.
Không có khả năng đốt cháy và làm hỏng bất kỳ linh kiện điện tử nào trong proteus.
Các công cụ điện tử rất đắt tiền có thể dễ dàng mắc vào proteus như máy hiện sóng.
Fritzing là phần mềm để thiết kế một sơ đồ mạch điện ứng dụng hoàn chỉnh, phục vụ cho quá trình học tập và nghiên cứu Fritzing sẽ giúp ta nhanh chóng tạo ra những sơ đồ mạch nguyên lý, sơ đồ lắp đặt và từ đó lựa chọn loại PCB sao cho phù hợp với nhu cầu thiết kế.
Giao thức truyền thông JSON
Hình 3 45 Giao thức truyền thông JSON
JSON là viết tắt của Java Script Object Notation, là một kiểu định dạng dữ liệu tuân theo một quy luật nhất định mà hầu hết các ngôn ngữ lập trình hiện nay đều có thể đọc được JSON là một tiêu chuẩn mở để trao đổi dữ liệu trên web. Định dạng JSON sử dụng các cặp key – value để dữ liệu sử dụng Nó hỗ trợ các cấu trúc dữ liệu như đối tượng và mảng.
Hình 3 46 Dữ liệu ESP8266 gửi và nhận JSON
Hình 3 47 Dữ liệu Mega2560 gửi và nhận JSON
Ta có thể thấy cú pháp của JSON có hai phần đó là key và value:
Chuỗi JSON được bao lại bởi dấu ngoặc nhọn {}
Các key, value của JSON bắt buộc phải đặt trong dấu nháy kép {“}, nếu bạn đặt nó trong dấu nháy đơn thì đây không phải là một chuỗi JSON đúng chuẩn Nếu trường hợp trong value của bạn có chứa dấu nháy kép ’’ thì hãy dùng dấu (\) để đặt trước nó, ví dụ \"json là gì\".
Nếu có nhiều dữ liệu thì dùng dấu phẩy (,) để ngăn cách.
Các key của JSON bạn nên đặt chữ cái không dấu hoặc số, dấu _ và không có khoảng trắng., ký tự đầu tiên không nên đặt là số. Ưu điểm của JSON:
+ Tốc độ truyền nhận nhanh.
+ Hầu hết các ngôn ngữ lập trình hiện nay đều có thể đọc được.
App Blynk
Blynk là một nền tảng với các ứng dụng iOS và Android để điều khiển Arduino, Raspberry Pi và các ứng dụng tương tự qua Internet Nó là một bảng điều khiển kỹ thuật số nhờ đó có thể xây dựng giao diện đồ họa cho dự án của mình bằng cách kéo và thả các widget Việc thiết lập mọi thứ rất đơn giản và bạn sẽ bắt đầu sau chưa đầy năm phút
Blynk không bị ràng buộc với một số bo hoặc shield cụ thể Thay vào đó, nó hỗ trợ phần cứng mà ta lựa chọn Cho dù Arduino hoặc Raspberry Pi của ta được liên kết với Internet qua Wi-Fi, Ethernet hoặc chip ESP8266, Blynk sẽ giúp ta online và sẵn sàng cho IoT.
Bắt đầu với ứng dụng và thư viện Blynk.
Phần thiết bị phải phù hợp đáp ứng với Blynk Nếu phần cứng không có module kết nối, có thể sử dụng các module hỗ trợ như Ethernet, Wifi, GPRS và nhiều thiết bị hỗ trợ khác Blynk cũng làm việc với Bluetooth và USB.
Tải ứng dụng Blynk trên Android Hoặc IOS.
Lấy mã Auth Token: đây là loại mã dùng để xác thực kết nối giữa chương trình và phần cứng.
- Tạo tài khoản trên app Blynk của máy chủ Việt Nam.
- Tạo một dự án mới, sau đó chọn bảng kết nối sẽ sử dụng.
- Khi tạo dự án mới thành công, sao chép hoặc gửi mã xác thực Auth Token qua Gmail.
- Kiểm tra Gmail và tìm mã Auth Token.
Cài đặt thư viện Blynk: Tải và giải nén thư viện Blynk sau đó sao chép thư mục đó vào thư mục libraries trên Arduino IDE.
Dán mã xác thực Auth Token
- Sửa mã YourAuthToken, mã xác thực nằm trong Gmail khi tạo dự án trong Blynk.
- Upload code cho phần cứng.
- Mở seri monitor trên Arduino IDE.
[5001] Connecting to cloud.blynk.vn: 8442.
3.6.2 Cách hoạt động của Blynk
Blynk có thể điều khiển các I/O analog hoặc digital trên hardware trực tiếp và giữa Blynk App và hardware có thể trao đổi dữ liệu qua Virtual Pin Nhưng như vậy là chưa đủ Blynk còn thiết kế thêm Virtual pin (chân I/O ảo) Virtual Pin được sủ dụng để gửi dữ liệu tự bộ vi điều khiển đến app Blynk và ngược lại Điều này mang lại lợi ích là tất cả những thứ kết nối đến vi điều khiển có thể làm việc với Blynk Bạn có thể gửi dữ liệu từ app Blynk đến Virtual pin, ở vi điều khiển nhận dữ liệu Virtual pin xử lý dữ liệu và phản hồi lại Smarthome.
Blynk được thiết kế cho IoT Nó có thể điều khiển phần cứng từ xa, nó có thể hiển thị dữ liệu cảm biến, nó có thể lưu trữ dữ liệu, trực quan hóa và làm nhiều thứ hay ho khác.
Có ba thành phần chính trong nền tảng: Ứng dụng Blynk - cho phép bạn tạo giao diện cho các dự án của mình bằng cách sử dụng các widget khác nhau.
Blynk Server - chịu trách nhiệm về tất cả các giao tiếp giữa điện thoại thông minh và phần cứng Bạn có thể sử dụng Blynk Cloud hoặc chạy cục bộ máy chủ Blynk riêng của mình Nó là mã nguồn mở, có thể dễ dàng xử lý hàng nghìn thiết bị và thậm chí có thể được khởi chạy trên Raspberry Pi.
Thư viện Blynk - dành cho tất cả các nền tảng phần cứng phổ biến - cho phép giao tiếp với máy chủ và xử lý tất cả các lệnh đến và lệnh đi.
Mỗi khi bạn nhấn một nút trong ứng dụng Blynk, thông điệp sẽ truyền đến không gian của đám mây Blynk, và tìm đường đến phần cứng của bạn.
API và giao diện người dùng tương tự cho tất cả phần cứng và thiết bị được hỗ trợ Bộ Widget dễ sử dụng
Kết nối với đám mây bằng cách sử dụng: Wifi, Bluetooth và BLE, Ethernet, USB (Nối tiếp), GSM… Thao tác ghim trực tiếp mà không cần viết mã.
Dễ dàng tích hợp và thêm chức năng mới bằng cách sử dụng ghim ảo.
Theo dõi dữ liệu lịch sử qua tiện ích SuperChart.
Giao tiếp giữa thiết bị với thiết bị sử dụng Bridge Widget.
Gửi email, tweet, push notification…
3.6.4 Giao diện hệ thống nhà thông minh trên Blynk
Hệ thống điều khiển và giám sát cửa:
Hình 3 50 Datastreams hệ thống cửa
Hình 3 51 Event hệ thống cửa
Hình 3 52 Giao diện Blynk của hệ thống cửa trên Web
Hình 3 53 Giao diện Blynk của hệ thống cửa trên Smartphone
Hệ thống chiếu sáng, quạt, nhiệt độ, độ ẩm:
Hình 3 54 Datastreams hệ thống chiếu sáng, quạt, nhiệt độ, độ ẩm
Hình 3 55 Event hệ thống chiếu sáng, quạt, nhiệt độ, độ ẩm
Hình 3 56 Giao diện Blynk của hệ thống chiếu sáng, quạt, nhiệt độ, độ ẩm trên Web
Hình 3 57 Giao diện Blynk của hệ thống chiếu sáng, quạt, nhiệt độ, độ ẩm trên
Tổng quan về hệ thống nhận diện khuôn mặt
3.7.1 Xác thực sinh trắc học
Sinh trắc học (hay Biometrics) là các đặc điểm thể chất và hành vi có thể đo lường cho phép thiết lập và xác minh danh tính của một cá nhân
Xác thực sinh trắc học là một hình thức bảo mật đo lường và đối sánh các tính năng sinh trắc học của người dùng để xác minh rằng một người đang cố gắng truy cập vào một hệ thống, thiết bị cụ thể được phép làm như vậy Đặc điểm sinh trắc học là các đặc điểm vật lý và sinh học dành riêng cho một cá nhân và có thể dễ dàng so sánh với các đặc điểm được phép lưu trong cơ sở dữ liệu Nếu các tính năng sinh trắc học của một người dùng đang cố gắng truy cập vào một hệ thống, thiết bị khớp với các tính năng của một người dùng được phê duyệt thì quyền truy cập vào thiết bị sẽ được cấp Xác thực sinh trắc học hiện nay rất phát triển dùng rất phổ biến như kiểm soát các điểm truy cập cửa ra vào, bảo mật trong điện thoại thông minh và máy tính
Một số loại xác thực sinh trắc học phổ biến hiện nay có thể kể đến đó chính là: quét vân tay, nhận diện khuôn mặt, nhận diện qua mắt.
3.7.2 Một số khái niện cơ bản trong xử lý ảnh
Gốc của ảnh (ảnh tự nhiên) là ảnh liên tục về không gian và độ sáng Để xử lý được bằng máy tính, ảnh cần phải được số hóa Số hóa ảnh là sự biến đổi gần đúng một ảnh liên tục thành một tập điểm phù hợp với ảnh thật về vị trí (không gian) và độ sáng
(mức xám) Khoảng cách giữa các điểm ảnh đó được thiết lập sao cho mắt người không phân biệt được ranh giới giữa chúng Mỗi một điểm như vậy gọi là điểm ảnh (PEL: Picture Element) hay gọi tắt là Pixel Trong khuôn khổ ảnh hai chiều, mỗi pixel ứng với cặp tọa độ (x, y). Điểm ảnh (Pixcel) là một phần tử của ảnh số tại tọa độ (x, y) với độ xám hoặc màu nhất định Kích thước và khoảng cách giữa các điểm ảnh đó được chọn thích hợp sao cho mắt người cảm nhận sự liên tục về không gian và mức xám (hoặc màu) của ảnh số gần như ảnh thật Mỗi một phần tử trong ma trận được gọi là một phần tử ảnh.
Hình 3 58 Điểm ảnh trong ảnh trắng đen Hình 3 59 Điểm ảnh trong ảnh màu 3.7.2.2 Độ phân giải Độ phân giải (Resolution) là thước đo chi tiết rõ ràng nhỏ nhất trong ảnh, được tính là số điểm ảnh trên một đơn vị khoảng cách.
Hình 3 60 Ví dụ độ phân phải của ảnh
Như ảnh trên chúng ta thấy rằng tuy cùng kích thước nhưng độ phân giải khác nhau, và độ phân giải càng thấp thì càng mờ Như ảnh 175x256 sẽ được hiểu là chiểu rộng có 175 điểm ảnh và chiều cao có 256 điểm ảnh.
Mức xám của điểm ảnh là cường độ sáng của nó được gán bằng giá trị số tại điểm đó.
- Các thang mức xám thông thường: 16, 32, 64, 128, 256 (Mức 256 là mức phổ dụng Nguyên nhân là từ kỹ thuật máy tính dùng 1 byte (8bit) để biểu diễn mức xám Mức xám dùng 1 byte biểu diễn, 28= 256, tức là từ 0 đến 255).
- Ảnh đen trắng: Là ảnh có hai màu đen, trắng (không chứa màu khác) với mức xám ở các điểm ảnh có thể khác nhau.
- Ảnh nhị phân: Ảnh chỉ có hai mức đen trắng phân biệt, tức là mỗi điểm ảnh của ảnh nhị phân chỉ có thể là 0 hoặc 1
- Ảnh màu: Trong khuôn khổ lý thuyết 3 màu (Red, Blue, Green) để tạo nên thế giới màu, người ta thường dùng 3 byte để mô tả mức màu, khi đó các giá trị màu: 28*3 = 224 ≈ 16,7 triệu màu.
3.7.3 Các bước cơ bản trong xử lý ảnh
Hình 3 62 Các bước cơ bản trong xử lý ảnh
Sơ đồ này bao gồm các phần sau:
- Phần thu nhận ảnh (Image Acquisition) Ảnh có thể nhận qua camera màu hoặc đen trắng Camera thường dùng là loại quét dòng; ảnh tạo ra có dạng hai chiều. Chất lượng một ảnh thu nhận được phụ thuộc vào thiết bị thu, môi trường (ánh sáng, thời tiết).
- Tiền xử lý (Image Processing): Sau bộ thu nhận, ảnh có thể bị nhiễu, độ tương phản thấp nên cần đưa vào bộ tiền xử lý để nâng cao chất lượng Chức năng chính của bộ tiền xử lý là lọc nhiễu, nâng độ tương phản để làm ảnh rõ, nét hơn.
- Phân đoạn (Segmentation) hay phân vùng ảnh: là tách một ảnh đầu vào thành các vùng thành phần để biểu diễn phân tích, nhận dạng ảnh Ví dụ: để nhận dạng chữ (hoặc mã vạch) trên phong bì thư cho mục đích phân loại bưu phẩm, cần chia các câu, chữ, về địa chỉ hoặc tên người thành các từ, các chữ, các số (hoặc các vạch) riêng biệt để nhận dạng Đây là phần phức tạp khó khăn nhất trong xử lý ảnh và cũng dễ gây lỗi, làm mất độ chính xác của ảnh Kết quả nhận dạng ảnh phụ thuộc rất nhiều vào công đoạn này.
- Biểu diễn ảnh (Image Representation): Đầu ra ảnh sau phân đoạn chứa các điểm ảnh của vùng ảnh (ảnh đã phân đoạn) cộng với mã liên kết với các vùng lân cận Việc chọn các tính chất để thể hiện ảnh gọi là trích chọn đặc trưng (Feature Selection) gắn với việc tách các đặc tính của ảnh dưới dạng các thông tin định lượng hoặc làm cơ sở để phân biệt lớp đối tượng này với đối tượng khác trong phạm vi ảnh nhận được Ví dụ: trong nhận dạng ký tự trên phong bì thư, chúng ta miêu tả các đặc trưng của từng ký tự giúp phân biệt ký tự này với ký tự khác.
- Nhận dạng ảnh và nội suy ảnh (Image Recognition and Interpretation): Nhận dạng ảnh là quá trình xác định ảnh Quá trình này thường thu được bằng cách so sánh với mẫu chuẩn đã được học (hoặc lưu từ trước) Nội suy là phán đoán theo ý nghĩa trên cơ sở nhận dạng Ví dụ: một loạt chữ số và nét gạch ngang trên phong bì thư có thể được nội suy thành mã điện thoại Có nhiều cách phân loại ảnh khác nhau về ảnh Theo lý thuyết về nhận dạng, các mô hình toán học về ảnh được phân theo hai loại nhận dạng ảnh cơ bản: Nhận dạng theo tham số và Nhận dạng theo cấu trúc Một số đối tượng nhận dạng khá phổ biến hiện nay đang được áp dụng trong khoa học và công nghệ là nhận dạng ký tự (chữ in, chữ viết tay, chữ ký điện tử), nhận dạng văn bản (text), nhận dạng vân tay, nhận dạng mã vạch, nhận dạng mặt người…
- Cơ sở tri thức (Knowledge Base): Như đã nói ở trên, ảnh là một đối tượng khá phức tạp về đường nét, độ sáng tối, dung lượng điểm ảnh, môi trường để thu ảnh phong phú kéo theo nhiễu Trong nhiều khâu xử lý và phân tích ảnh ngoài việc đơn giản hóa các phương pháp toán học đảm bảo tiện lợi cho xử lý, người ta mong muốn bắt chước quy trình tiếp nhận và xử lý ảnh theo cách của con người Trong các bước xử lý đó, nhiều khâu hiện nay đã xử lý theo các phương pháp trí tuệ con người Vì vậy, ở đây các cơ sở tri thức được phát huy.
3.7.4 Hệ thống nhận diện khuôn mặt
THIẾT KẾ THI CÔNG BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH
Sơ đồ mạch hệ thống
Hình 4 1 Sơ đồ khối tổng quan hệ thống
Hình 4 2 Sơ đồ mạch toàn hệ thống
Hệ thống cửa
Hình 4 3 Sơ đồ hệ thống cửa
Chân Cấu hình Thiết bị
PWM Động cơ cửa sổ 3
7 Động cơ cửa ra vào
Nút nhấn cửa ra vào 1
30 Nút nhấn cửa ra vào 2
33 Nút nhấn cửa sổ 3 (cửa sổ bếp)
37 Chân output của cảm biến chuyển động
38 Chân nhận tín hiệu từ ESP32-CAM
Bảng 4 1 Chân arduino sử dụng trong hệ thống cửa
Hình 4 4 Sơ đồ khối hệ thống cửa
Hình 4 5 Lưu đồ thuật toán điều khiển đèn cửa
Hình 4 6 Lưu đồ thuật toán đóng mở cửa bằng RFID RC522 Hình 4 7 Lưu đồ thuật toán đóng mở cửa bằng camera
Hình 4 8 Lưu đồ thuật toán đóng mở cửa bằng Web, App
Hình 4 9 Lưu đồ thuật toán đóng mở cửa bằng nút nhấn
Hình 4 10 Lưu đồ thuật toán đóng mở cửa bằng bàn phím
4.2.3 Chức năng của các phương pháp
- Cảm biến thân nhiệt chuyển động PIR HC – SR501 phát hiện người (hoặc vật thể) Khi có người hoặc vật thể sẽ có nhiệm vụ kích bật tắt đèn cửa.
- Bảo mặt bằng camera gắn ở cửa tự động nhận diện khuôn mặt Camera sẽ quét khuôn mặt trong khung hình, khi đúng khuôn mặt sẽ mở cửa sau 5s thì đóng cửa.
- Bảo mật bằng thẻ từ: Sử dụng để quét thẻ từ, khi mã thẻ đúng thực hiện mở cửa sau 5s thực hiện đóng cửa Khi quét mã thẻ sai, còi sẽ báo động.
- Bảo mật bằng bàn phím: Thực hiện nhập mật mã nếu đúng thì thực hiện mở cửa Sau 5s thì đóng cửa Khi nhập sai mật mã còi sẽ báo động, nhập sai 3 lần sẽ khóa hệ thống trong 5s mới cho nhập mật khẩu Bấm phím # sẽ cho đổi mật khẩu, nhập mật khẩu đúng và đặt lại mật khẩu mới.
- Điều khiển bằng web, app: Người dùng đăng nhập tài khoản vào phần mềm Blynk để điều khiển cửa.
- Điều khiển cửa khi ở trong nhà bằng nút nhấn: Nút nhấn thứ nhất sẽ điều khiển cửa mà không có giữ cửa, nút nhấn thứ hai sẽ điều khiển cửa có giữ cửa ví dụ khi ta cần ra ngoài bê hàng,…
Hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm
Hình 4 11 Sơ đồ mạch Hệ thống giám sát nhiệt độ độ ẩm
Chân Cấu hình Thiết bị
Vcc Power Chân cấp nguồn
A0 Analog Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11
Bảng 4 2 Chân Arduino sử dụng trong Hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm
Hình 4 12 Lưu đồ thuật toán đo nhiệt độ, độ ẩm
Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 thu thập dữ liệu nhiệt độ độ ẩm trong phòng hiển thị và giám sát qua LCD, Web, app Blynk.
4.4 Hệ thống chiếu sáng, quạt
Hình 4 13 Sơ đồ mạch hệ thống chiếu sáng, quạt
Chân Cấu hình Thiết bị
Vcc Power Chân cấp nguồn
Nút nhấn đèn phòng khácg
23 Nút nhấn đèn phòng bếp
24 Nút nhấn đèn phòng ngủ 1
25 Nút nhấn đèn phòng ngủ 2
26 Nút nhấn quạt phòng khách
27 Nút nhấn quạt phòng bếp
28 Nút nhấn quạt phòng ngủ 1
29 Nút nhấn quạt phòng ngủ 2
50 Truyền thông SPI Chân MISO
Bảng 4 3 Các chân Arduino sử dụng trong chiếu sáng, quạt
Hình 4 14 Lưu đồ thuật toán đèn nhà vệ sinh
Hình 4 15 Lưu đồ thuật toán hệ thống chiếu sáng, quạt dùng nút nhấn Hình 4 16 Lưu đồ thuật toán hệ thống chiếu sáng, quạt qua giọng nói
Hình 4 17 Lưu đồ thuật toán hệ thống chiếu sáng, quạt dùng remote
Hình 4 18 Lưu đồ thuật toán hệ thống chiếu sáng, quạt qua Web, app Blynk
- Điều khiển bằng nút nhấn: Sử dụng nút nhấn để điều khiển bật tắt các thiết bị.
- Điều khiển bằng giọng nói: Sử dụng lệnh giọng nói điều khiển bật tắt các thiết bị.
- Điều khiển remote hồng ngoại: Sử dụng lệnh điều khiển từ remote hồng ngoại điều khiển bật tắt các thiết bị.
- Điều khiển, giám sát qua Web, app Blynk: Thực hiện điều khiển bật tắt các thiết bị và giám sát trạng thái của các thiết bị.
- Điều khiển đèn phòng vệ sinh bằng cảm biến PIR HC – SR501: Cảm biến thân nhiệt chuyển động PIR HC – SR501 phát hiện người (hoặc vật thể) Khi có người hoặc vật thể thì sẽ có nhiệm vụ kích bật tắt đèn.
Hệ thống báo cháy và rò rỉ khí gas
Hình 4 19 Sơ đồ hệ thống báo cháy và rò rỉ khí gas
Chân Cấu hình Thiết bị
Cảm biến khí dễ cháy MQ2
2 PWM Động cơ mở cửa phòng bếp
Bảng 4 4 Chân Arduino sử dụng trong hệ thống báo cháy và rò rỉ khí gas
Hình 4 20 Lưu đồ thuật toán báo cháy và rò rỉ khí gas
Chức năng: Hệ thống báo cháy và rò rỉ khí gas theo dõi hiển thị nồng độ các khí dễ cháy lên LCD và xử lý khi có cháy, rò rỉ khí gas.
Hệ thống mái che tự động
Hình 4 21 Sơ đồ hệ thống mái che tự động
Chân Cấu hình Thiết bị
A1 Chân DI Cảm biến mưa
5 Chân PWM Động cơ đóng mở dàn phơi
Bảng 4 5 Chân Arduino sử dụng trong hệ thống mái che tự động
Hình 4 22 Lưu đồ thuật toán mái che tự động
Chức năng: Cảm biến phát hiện mưa và điều khiển mái che tự động.
KẾT QUẢ, PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Kết quả
Sau thời gian làm đồ án, dưới sự chỉ bảo và hướng dẫn tận tình của giảng viên hướng dẫn TS Đoàn Thị Hương Giang em đã đạt được những kết quả sau:
- Nắm chắc kiến thức về nhà thông minh cũng như những kiến thức về các thiết bị, cảm biến được sử dụng trong đó.
- Nắm được cách liên kết các thiết bị, cảm biến với các bộ xử lý trung tâm.
- Học được cách lập trình và sử dụng các phần mềm Arduino IDE, app Blynk,…
- Các kỹ năng làm việc nhóm.
- Đặc biệt nhóm em đã hoàn thiện mô hình nhà thông minh mà nhóm thiết kế. Tiến hành chạy thử và thu được kết quả ổn định.
Mô hình mà nhóm thiết kế đã đạt được những giải pháp cơ bản của nhà thông minh như: Cung cấp các cách mở cửa thông minh như sử dụng thẻ từ, mật khẩu, nhận diện khuôn mặt, web, app, chế độ điều khiển trong nhà bằng nút nhấn Điều khiển được các thiết bị trong nhà bằng bốn phương pháp (từ xa bằng smartphone, điều khiển bằng giọng nói, nút nhấn, remote hồng ngoại), điều khiển bằng các cảm biến Hiển thị giá trị nhiệt độ, độ ẩm lên màn hình LCD và điện thoại Thông báo, cảnh báo khi có sự cố rò rỉ khí gas.
Hệ thống mái che tự động.
Hình 5 1 Hình ảnh mô hình 1
Hình 5 2 Hình ảnh mô hình 2
Phương hướng phát triển
Để ngôi nhà trở nên thông minh hơn, nhóm em xin đưa ra một số hướng đề xuất để hoàn thiện như sau:
- Thêm hệ thống camera giám sát ngôi nhà.
- Tích hợp thêm chức năng chụp ảnh và gửi thông báo có khách tới các thiết bị thông minh của gia chủ như: điện thoại, ipad,…
Sau thời gian làm đồ án, dưới sự chỉ bảo và hướng dẫn tận tình của giảng viên hướng dẫn TS Đoàn Thị Hương Giang em đã đạt được những kết quả sau:
- Tìm hiểu và có được nhiều kiến thức về hệ thống điều khiển nhà thông minh cũng như các thiết bị được sử dụng trong đó.
- Thiết kế được cả phần cứng lẫn phần mềm cho mô hình nhà thông minh.
- Hoàn thành việc lắp đặt và chạy thử hệ thống điều khiển nhà thông minh đã thiết kế.
Quá trình làm đồ án cũng giúp em rèn luyện được kỹ năng giải quyết công việc theo từng giai đoạn, khả năng hoàn thành công việc trong thời gian cho phép, mạnh dạn trao đổi và chia sẻ kiến thức đồng thời đã bồi dưỡng thêm rất nhiều kiến thức ngoài kiến thức học trên trường lớp.
Qua đây một lần nữa em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Giảng viên hướng dẫn
TS Đoàn Thị Hương Giang đã hướng dẫn tận tình, giúp em hoàn thiện đồ án này. Tuy nhiên, do thời gian và kiến thức còn nhiều hạn chế, đồ án của em sẽ không tránh khỏi những sai sót, em mong nhận được sự góp ý, chỉnh sửa của thầy cô để có thể hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
[1] Nguyễn Tăng Cường (2012), Cấu trúc và lập trình họ vi điều khiển 8051, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
[2] Nguyễn Mạnh Giang (2012), Cấu trúc – Lập trình – Ghép nối và ứng dụng, tập
2, Nhà xuất bản giáo dục.
[3] Ngô Diên Tập (2003), Lập trình C cho vi điều khiển, Nhà xuất bản Khoa học và
[4] TS Nguyễn Tất Bảo Thiện, KS Phạm Quang Huy (2020), Arduino và lập trình
IoT, Nhà xuất bản Thanh Niên.
[5] Phạm Quang Huy, Nguyễn Trọng Hiếu (2016), Vi điều khiển và ứng dụng
Arduino dành cho người tự học, Nhà xuất bản Bách khoa Hà Nội.